JP7274387B2 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

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Description

本開示は、成膜装置及び成膜方法に関する。
周方向に沿って基板を載置する基板載置領域を上面に備える回転テーブルを回転させて複数の処理領域を通過させることにより、成膜を行う回転テーブル式のＡＬＤ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このＡＬＤ装置では、複数の処理領域の少なくとも一つにおいて、回転テーブルの周縁よりも外側位置に設けられた排気口を覆い、基板載置領域の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられた中空体よりなる排気部材が設けられている。
特開２０１３－４２００８号公報
本開示は、膜厚の面内分布を高い精度で調整できる技術を提供する。
本開示の一態様による成膜装置は、処理室と、前記処理室内に設けられ、基板を上面に周方向に沿って載置可能な基板載置領域を有する回転テーブルと、前記回転テーブルの上方に設けられ、前記回転テーブルの半径方向に延在する原料ガス供給部と、前記原料ガス供給部に対して前記回転テーブルの回転方向の下流側における前記回転テーブルの上方に設けられ、前記回転テーブルの前記半径方向に沿って所定間隔を有して設けられた複数の補助ガス供給部と、前記補助ガス供給部に対して前記回転テーブルの回転方向の下流側における前記回転テーブルの上方に設けられ、前記回転テーブルの前記半径方向に延在するガス排気部と、を備え、前記ガス排気部は、複数のガス排気孔を含み、前記複数のガス排気孔は、前記回転テーブルの外周と前記回転テーブルの中心との間に、前記回転テーブルの半径方向に沿って直線状に配置される。
本開示によれば、膜厚の面内分布を高い精度で調整できる。
第１の実施形態の成膜装置の構成例を示す断面図 図１の成膜装置の真空容器内の構成を示す斜視図 図１の成膜装置の真空容器内の構成を示す平面図 図１の成膜装置の真空容器内に回転可能に設けられる回転テーブルの同心円に沿った当該真空容器の断面図 図１の成膜装置の別の断面図 図１の成膜装置のシャワーヘッドの上面図 図１の成膜装置のシャワーヘッドの断面図 図１の成膜装置のシャワーヘッドの全体の構成の一例を示す図 図１の成膜装置のシャワーヘッドの原料ガス供給部に沿って切断した斜視断面図 第２の実施形態の成膜装置の構成例を示す断面図 ガス種を変更したときの膜厚分布を説明するための図 シミュレーション実験１－１、１－２の解析結果を示す図 シミュレーション実験２－１、２－２、３－１、３－２、４－１、４－２の解析結果を示す図（１） シミュレーション実験２－１、２－２、３－１、３－２、４－１、４－２の解析結果を示す図（２）
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔第１の実施形態〕
（成膜装置）
第１の実施形態の成膜装置について説明する。図１は、第１の実施形態の成膜装置の構成例を示す断面図である。図２及び図３は、図１の成膜装置の真空容器１内の構成を示す斜視図及び平面図である。なお、図２及び図３においては、天板１１の図示を省略している。
図１から図３までを参照すると、成膜装置は、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２とを備える。真空容器１は、処理対象となる基板、例えば半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を収容し、ウエハＷに成膜処理を行うための処理室である。
真空容器１は、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に対して、例えばＯリング等のシール部材１３（図１）を介して気密に着脱可能に配置される天板１１とを有する。
回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定されている。コア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は真空容器１の底部１４を貫通し、下端が回転軸２２（図１）を鉛直軸回りに回転させる駆動部２３に取り付けられている。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。ケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。
図２及び図３に示されるように、回転テーブル２の表面には、回転方向（周方向）に沿って複数（図示の例では５枚）のウエハＷを載置可能な円形の窪み状の凹部２４が設けられている。図３には、便宜上、１個の凹部２４だけにウエハＷを示す。凹部２４は、ウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きい内径と、ウエハＷの厚さにほぼ等しい深さとを有している。したがって、ウエハＷが凹部２４に収容されると、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが同じ高さになる。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えてウエハＷを昇降させるための例えば３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。
回転テーブル２の上方には、シャワーヘッド３０の底面板３１、処理ガスノズル６０及び分離ガスノズル４１、４２が真空容器１の周方向、すなわち、回転テーブル２の回転方向（図３の矢印Ａを参照）に互いに間隔をおいて配置されている。図示の例では、後述の搬送口１５から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、分離ガスノズル４１、底面板３１、分離ガスノズル４２、処理ガスノズル６０がこの順番で配列されている。
シャワーヘッド３０の底面板３１には、原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４、外周側補助ガス供給部３５、ガス排気部３６が形成されている。原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５は、夫々原料ガス、軸側補助ガス、中間補助ガス及び外周側補助ガスを供給する。以下、軸側補助ガス、中間補助ガス及び外周側補助ガスをまとめて補助ガスと称する。また、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５をまとめて補助ガス供給部と称する。
原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５の各々の底面には、図示しない複数のガス吐出孔が形成され、回転テーブル２の径方向に沿って原料ガス、補助ガスを供給する。
原料ガス供給部３２は、ウエハＷの全体を覆うことができるように回転テーブル２の半径方向に沿って半径全体に亘り延在している。軸側補助ガス供給部３３は、回転テーブル２の半径方向に沿って、回転テーブル２の軸側の原料ガス供給部３２の１／３程度の所定領域にのみ延在する。中間補助ガス供給部３４は、回転テーブル２の半径方向に沿って、回転テーブル２の軸側と外周側との間の原料ガス供給部３２の１／３程度の所定領域にのみ延在す。外周側補助ガス供給部３５は、回転テーブル２の半径方向に沿って、回転テーブル２の外周側の原料ガス供給部３２の１／３程度の所定領域にのみ延在する。
原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５は、シャワーヘッド３０の底面板３１に設けられている。そのため、シャワーヘッド３０に導入された原料ガス及び補助ガスが原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５を介して真空容器１内に導入される。
原料ガス供給部３２は、配管１１０及び流量制御器１２０等を介して、原料ガスの供給源１３０に接続されている。軸側補助ガス供給部３３は、配管１１１及び流量制御器１２１等を介して、軸側補助ガスの供給源１３１に接続されている。中間補助ガス供給部３４は、配管１１２及び流量制御器１２２等を介して、中間補助ガスの供給源１３２に接続されている。外周側補助ガス供給部３５は、配管１１３及び流量制御器１２３等を介して、外側補助ガスの供給源１３３に接続されている。なお、原料ガスは、例えば有機アミノシランガス等のシリコン含有ガスや、ＴｉＣｌ４等のチタン含有ガス等である。また、軸側補助ガス、中間補助ガス及び外周側補助ガスは、例えばＡｒ等の希ガスや窒素ガス等の不活性ガスであったり、原料ガスと同じガスであったり、これらの混合ガスであったり、それとも異なる他の種類のガスであったりしてもよい。補助ガスは、用途及びプロセスに応じて、膜厚の調整等、面内均一性を高めるのに好ましいガスが適宜選択されて用いられる。
なお、図示の例では、各供給源１３０～１３３は、原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５に個別に１対１で接続された構成が示されているが、これに限定されない。例えば、混合ガスを供給する場合には、更に配管を増加させて供給路同士を接続し、適切な混合比で原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５に最終的に個別にガスを供給する構成としてもよい。すなわち、原料ガス供給部３２及び軸側補助ガス供給部３３の双方に同一のガスを含んだ混合ガスを供給する場合には、共通の供給源１３０～１３３から、同一種類のガスを導入し、各々に最終的な混合ガスを個別に供給する構成としてもよい。すなわち、最終的に原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５の各々に個別にガスを供給できる構成であれば、途中のガス供給路の接続構成は問わない。
ガス排気部３６は、ウエハＷの全体を覆うことができるように回転テーブル２の半径方向に沿って半径全体に亘り延在している。ガス排気部３６の底面には、複数のガス排気孔３６ｈ（図４）が形成され、回転テーブル２の径方向に沿って原料ガス、補助ガスを排気する。ガス排気部３６と回転テーブル２との間隔は、例えば軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５と回転テーブル２との間隔と同じ間隔に形成されている。
ガス排気部３６は、排気管６３２を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４０に接続されている。また、ガス排気部３６と真空ポンプ６４０との間の排気管６３２には、圧力制御器６５２が設けられている。これにより、後述する第１の排気口６１０の排気圧力とは独立に、ガス排気部３６の排気圧力が制御可能に構成されている。圧力制御器６５２は、例えば自動圧力制御機器（ＡＰＣ、Auto Pressure Controller）であってよい。
処理ガスノズル６０及び分離ガスノズル４１、４２は、夫々例えば石英により形成されている。処理ガスノズル６０は、基端部であるガス導入ポート６０ａを容器本体１２の外周壁に固定することで真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入され、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して水平に伸びて取り付けられている。分離ガスノズル４１、４２は、基端部であるガス導入ポート４１ａ、４２ａを容器本体１２の外周壁に固定することで真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入され、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して水平に伸びて取り付けられている。
処理ガスノズル６０は、配管１１４及び流量制御器１２４等を介して、反応ガスの供給源１３４に接続されている。反応ガスは、原料ガスと反応して反応生成物を生成するガスであり、例えばシリコン含有ガスに対してはオゾン（Ｏ３）等の酸化ガス、チタン含有ガスに対してはアンモニア（ＮＨ３）等の窒化ガス等が該当する。処理ガスノズル６０には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔６０ｈ（図４）が、処理ガスノズル６０の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。
分離ガスノズル４１、４２は、いずれも不図示の配管及び流量制御バルブ等を介して、分離ガスの供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）等の希ガスや窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスを利用できる。本実施形態では、Ａｒガスを用いる場合を例に挙げて説明する。
シャワーヘッド３０の底面板３１の下方領域は、原料ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。処理ガスノズル６０の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１においてウエハＷに吸着した原料ガスと反応する反応ガスを供給し、反応生成物の分子層を生成する第２の処理領域Ｐ２となる。なお、反応生成物の分子層が、成膜される膜を構成する。また、第１の処理領域Ｐ１は、原料ガスを供給する領域であるので、原料ガス供給領域ともいう。また、第２の処理領域Ｐ２は、原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスを供給する領域であるので、反応ガス供給領域ともいう。
再び図２及び図３を参照すると、真空容器１内には２つの凸状部４が設けられている。凸状部４は、分離ガスノズル４１、４２と共に分離領域Ｄを構成するため、回転テーブル２に向かって突出するように天板１１の裏面に取り付けられている。また、凸状部４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有し、本実施形態においては、内円弧が突出部５（後述）に連結し、外円弧が真空容器１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。
図４は、シャワーヘッド３０の底面板３１から処理ガスノズル６０まで回転テーブル２の同心円に沿った真空容器１の断面を示している。図示のとおり、天板１１の裏面に凸状部４が取り付けられている。そのため、真空容器１内には、凸状部４の下面である平坦な低い天井面である第１の天井面４４と、第１の天井面４４の周方向の両側に位置する、第１の天井面４４よりも高い天井面である第２の天井面４５とが存在する。第１の天井面４４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有する。また、図示のとおり、凸状部４には周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４２が溝部４３内に収容されている。もう一つの凸状部４にも同様に溝部４３が形成され、該溝部４３に分離ガスノズル４１が収容されている。また、第２の天井面４５の下方の空間に、シャワーヘッド３０の底面板３１及び処理ガスノズル６０が夫々設けられている。処理ガスノズル６０は、第２の天井面４５から離間したウエハＷの近傍に設けられている。なお、図４に示されるように、第２の天井面４５の下方の右側の空間４８１に底面板３１が設けられ、第２の天井面４５の下方の左側の空間４８２に処理ガスノズル６０が設けられる。
また、凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４２には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔４２ｈ（図４）が、分離ガスノズル４２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。また、もう一つの凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４１には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔４１ｈ（図示せず）が、分離ガスノズル４１の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。
シャワーヘッド３０の底面板３１に設けられた原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５は、ガス吐出孔３２ｈ、３３ｈ（図４には図示せず）、３４ｈ、３５ｈ（図４には図示せず）を各々有する。図４に示されるように、ガス吐出孔３２ｈは、処理ガスノズル６０のガス吐出孔６０ｈ及び分離ガスノズル４２のガス吐出孔４２ｈとほぼ同じ高さに設けられている。また、ガス吐出孔３３ｈ、３４ｈ、３５ｈについても、ガス吐出孔３２ｈと同様に、処理ガスノズル６０のガス吐出孔６０ｈ及び分離ガスノズル４２のガス吐出孔４２ｈとほぼ同じ高さに設けられている。
ただし、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５と回転テーブル２との間隔は、原料ガス供給部３２と回転テーブル２との間隔と異なっていてもよい。
また、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５の高さは必ずしも同一とする必要はなく、両者を異ならせてもよい。
シャワーヘッド３０の底面板３１に設けられたガス排気部３６は、ガス排気孔３６ｈを有する。図４に示されるように、ガス排気部３６のガス排気孔３６ｈは、例えば外周側補助ガス供給部３５のガス吐出孔３５ｈとほぼ同じ高さに設けられている。
第１の天井面４４は、狭隘な空間である分離空間Ｈを回転テーブル２に対して形成している。分離ガスノズル４２のガス吐出孔４２ｈからＡｒガスが供給されると、Ａｒガスは分離空間Ｈを通して空間４８１、４８２へ向かって流れる。このとき、分離空間Ｈの容積は空間４８１、４８２の容積よりも小さいため、Ａｒガスにより分離空間Ｈの圧力を空間４８１、４８２の圧力に比べて高くできる。すなわち、空間４８１、４８２の間に圧力の高い分離空間Ｈが形成される。また、分離空間Ｈから空間４８１、４８２へ流れ出るＡｒガスが、第１の処理領域Ｐ１からの原料ガスと、第２の処理領域Ｐ２からの反応ガスとに対するカウンターフローとして働く。したがって、第１の処理領域Ｐ１からの原料ガスと、第２の処理領域Ｐ２からの反応ガスとが分離空間Ｈにより分離される。よって、真空容器１内において原料ガスと反応ガスとが混合し、反応することが抑制される。
なお、回転テーブル２の上面に対する第１の天井面４４の高さｈ１は、成膜時の真空容器１内の圧力、回転テーブル２の回転速度、供給する分離ガスの流量等を考慮し、分離空間Ｈの圧力を空間４８１、４８２の圧力よりも高くするのに適した高さに設定される。
一方、天板１１の下面には、回転テーブル２を固定するコア部２１の外周を囲む突出部５（図２及び図３）が設けられている。突出部５は、本実施形態においては、凸状部４における回転中心側の部位と連続しており、その下面が第１の天井面４４と同じ高さに形成されている。
図５は、第１の天井面４４が設けられている領域を示す断面図である。図５に示されるように、扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）には、回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲する屈曲部４６が形成されている。屈曲部４６は、凸状部４と同様に、分離領域Ｄの両側から原料ガス及び反応ガスが侵入することを抑制して、原料ガスと反応ガスの混合を抑制する。扇型の凸状部４は天板１１に設けられ、天板１１が容器本体１２から取り外せるようになっていることから、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えば回転テーブル２の上面に対する第１の天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが（図４）、分離領域Ｄ以外の部位においては、例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底部１４に亘って外方側に窪んでいる（図１）。以下、説明の便宜上、概ね矩形の断面形状を有する窪んだ部分を排気領域と記す。具体的には、第１の処理領域Ｐ１に連通する排気領域を第１の排気領域Ｅ１と記し、第２の処理領域Ｐ２に連通する領域を第２の排気領域Ｅ２と記す。第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１から図３に示されるように、夫々第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０が形成されている。第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０は、図１及び図３に示されるように各々排気管６３０、６３１を介して排気装置である例えば真空ポンプ６４０、６４１に接続されている。また、第１の排気口６１０と真空ポンプ６４０との間の排気管６３０には、圧力制御器６５０が設けられている。同様に、第２の排気口６２０と真空ポンプ６４１との間の排気管６３１には、圧力制御器６５１が設けられている。これにより、第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０の排気圧力が、各々独立して制御可能に構成されている。圧力制御器６５０、６５１は、例えば自動圧力制御機器であってよい。また、圧力制御器６５０と真空ポンプ６４０との間の排気管６３０には、ガス排気部３６に連通する排気管６３２が接続されている。このように、ガス排気部３６から排気されるガスと、第１の排気口６１０から排気されるガスとは、共通の真空ポンプ６４０によって排気される。ただし、ガス排気部３６と連通する排気管６３２は、第１の排気口６１０と連通する排気管６３０に接続されることなく、真空ポンプ６４０とは別に設けられる真空排気手段である例えば真空ポンプに接続されていてもよい。
回転テーブル２と真空容器１の底部１４との間の空間には、図１及び図５に示されるように加熱手段であるヒータユニット７が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷが、プロセスレシピで決められた温度（例えば４５０℃）に加熱される。回転テーブル２の周縁付近の下方には、円環状のカバー部材７１が設けられている（図５）。カバー部材７１は、回転テーブル２の上方空間から第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画して回転テーブル２の下方領域へのガスの侵入を抑制する。カバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び外縁部よりも外周側を下方から臨むように設けられた内側部材７１ａと、内側部材７１ａと真空容器１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。外側部材７１ｂは、分離領域Ｄにおいて凸状部４の外縁部に形成された屈曲部４６の下方にて、屈曲部４６と近接して設けられている。内側部材７１ａは、回転テーブル２の外縁部下方（及び外縁部よりも僅かに外側の部分の下方）において、ヒータユニット７を全周に亘って取り囲んでいる。
ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近におけるコア部２１に接近するように上方に突出して突出部１２ａをなしている。突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっており、また底部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴の内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間はケース体２０に連通している。そしてケース体２０には、パージガスであるＡｒガスを狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。また真空容器１の底部１４には、ヒータユニット７の下方において周方向に所定の角度間隔で、ヒータユニット７の配置空間をパージするための複数のパージガス供給管７３が設けられている（図５には一つのパージガス供給管７３を示す）。また、ヒータユニット７と回転テーブル２との間には、ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周壁（内側部材７１ａの上面）から突出部１２ａの上端との間を周方向に亘って覆う蓋部材７ａが設けられている。蓋部材７ａは例えば石英で作製できる。
また、真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＡｒガスを供給するように構成されている。空間５２に供給された分離ガスは、突出部５と回転テーブル２との狭い空間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域の側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。空間５０は、分離ガスにより空間４８１、４８２よりも高い圧力に維持され得る。したがって、空間５０により、第１の処理領域Ｐ１に供給される原料ガスと第２の処理領域Ｐ２に供給される反応ガスとが、中心領域Ｃを通って混合することが抑制される。すなわち、空間５０（又は中心領域Ｃ）は、分離空間Ｈ（又は分離領域Ｄ）と同様に機能する。
このように、回転テーブル２の軸側には、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２からＡｒ等の希ガス又はＮ２等の不活性ガス（以下、まとめて「パージガス」という。）が上下から供給され、原料ガスの流量を小流量、例えば３０ｓｃｃｍ以下に設定すると、軸側のＡｒガスの影響を受けてしまい、原料ガスの濃度が回転テーブル２の軸側で薄くなり、膜厚の面内均一性が低下する場合がある。本実施形態の成膜装置では、軸側に軸側補助ガス供給部３３を設け、補助ガスを供給することにより、軸側から制御されずに流出するパージガスの影響を低下させ、原料ガスの濃度を適切に制御できる。係る観点から、軸側補助ガス供給部３３と外周側補助ガス供給部３５では、軸側補助ガス供給部３３の果たす役割の方が大きい。そのため、本実施形態の成膜装置のシャワーヘッド３０の底面板３１は、原料ガス供給部３２及び軸側補助ガス供給部３３のみを有する構成とされてもよい。係る構成でも、回転テーブル２の軸側の膜厚低下を防ぐことができ、十分な効果を得ることができる。但し、より多様なプロセスに対応し、より正確な膜厚調整を行うためには、軸側補助ガス供給部３３のみでなく、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５も備えていることが好ましい。
真空容器１の側壁には、図２及び図３に示されるように、外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板であるウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。搬送口１５は、ゲートバルブ（図示せず）により開閉される。また、回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４は搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われる。そのため、回転テーブル２の下方において受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。
また、本実施形態の成膜装置には、図１に示されるように、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられている。制御部１００のメモリ内には、制御部１００の制御の下に、後述する成膜方法を成膜装置に実行させるプログラムが格納されている。プログラムは、後述の成膜方法を実行するようにステップ群が組まれている。プログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスク等の記録媒体１０２に記憶されており、所定の読み取り装置により記憶部１０１へ読み込まれ、制御部１００内にインストールされる。
次に、本実施形態の成膜装置の底面板３１を含むシャワーヘッド３０の構成についてより詳細に説明する。
図６は、図１の成膜装置のシャワーヘッド３０の上面図である。図６に示されるように、底面板３１には、原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４、外周側補助ガス供給部３５及びガス排気部３６が形成されている。底面板３１は、全体として、軸側を中心として全体として略扇形の平面形状を有する。
原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５は、扇形の左右対称の中心よりも回転テーブル２の回転方向の上流側寄りに設けられている。軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５は、原料ガス供給部３２の近傍に設けられ、原料ガス供給部３２から供給される原料ガスの濃度調整を行うことが可能な位置に設けられている。図示の例では、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５は、原料ガス供給部３２に対して回転テーブル２の回転方向の下流側に設けられている。
ガス排気部３６は、扇形の左右対称の中心よりも回転テーブル２の回転方向の下流側寄りに設けられている。すなわち、ガス排気部３６は、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５に対して回転テーブル２の回転方向の下流側に設けられている。
図７は、図１の成膜装置のシャワーヘッド３０の断面図であり、図６における一点鎖線７Ａ－７Ｂにおいて切断した断面を示す。図７に示されるように、原料ガス供給部３２は、複数のガス吐出孔３２ｈを有し、該複数のガス吐出孔３２ｈから第１の処理領域Ｐ１に原料ガスを吐出する。中間補助ガス供給部３４は、複数のガス吐出孔３４ｈを有し、該複数のガス吐出孔３４ｈから第１の処理領域Ｐ１に補助ガスを吐出する。なお、図示は省略するが、軸側補助ガス供給部３３及び外周側補助ガス供給部３５は、中間補助ガス供給部３４と同様に複数のガス吐出孔を各々有し、該複数のガス吐出孔から第１の処理領域Ｐ１に補助ガスを吐出する。更に、ガス排気部３６は、ガス排気孔３６ｈを有し、ガス排気孔３６ｈから第１の処理領域Ｐ１に吐出された原料ガス及び補助ガスを排気する。
また、図７に示されるように、底面板３１の下面の外周には、全周に亘って下方に（回転テーブル２に向かって）突起する突起部３１ａが設けられている。突起部３１ａの下面は回転テーブル２の表面に近接しており、突起部３１ａと、回転テーブル２の表面と、底面板３１の下面とにより回転テーブル２の上方に第１の処理領域Ｐ１が画成されている。なお、突起部３１ａの下面と回転テーブル２の表面との間隔は、分離空間Ｈ（図４）における第１の天井面４４の回転テーブル２の上面に対する高さｈ１とほぼ同じであってよい。
図８は、シャワーヘッド３０の全体構成の一例を示した斜視図である。図８に示されるように、シャワーヘッド３０は、底面板３１と、中段部３７と、上段部３８と、中央部３９と、ガス導入部４０１とを有する。なお、シャワーヘッド３０は、底面板３１を含めて、例えばアルミニウム等の金属材料で構成されてもよい。
ガス導入部４０１は、外部から原料ガス及び補助ガスを導入するための導入口であり、例えば継手として構成される。ガス導入部４０１は、４つのガス供給部（原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４、外周側補助ガス供給部３５）に対応して４個設けられており、個別にガスの供給が可能な構成となっている。なお、ガス導入部４０１の下方には、ガス導入路４０１ａが形成され、原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５に直接的に接続が可能な構成となっている。
ガス排出部４０２は、外部に原料ガス、補助ガス等のガスを排出するための排出口であり、例えば継手として構成される。ガス排出部４０２は、ガス排気部３６に対応して１個設けられている。なお、ガス排出部４０２の下方には、ガス排出路４０２ａが形成され、ガス排気部３６に直接的に接続が可能な構成となっている。
中央部３９は、ガス導入部４０１、ガス導入路４０１ａ、ガス排出部４０２、ガス排出路４０２ａを有すると共に、回転可能に構成されている。これにより、シャワーヘッド３０の角度を調整することができ、プロセスに応じて原料ガス供給部３２、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４、外周側補助ガス供給部３５及びガス排気部３６の位置を微調整できる。
上段部３８は、上部のフレームとして機能し、天板１１に設置可能な構造を有する。また、中段部３７は、上段部３８と底面板３１とを接続する役割を果たす。
図９は、シャワーヘッド３０の原料ガス供給部３２に沿って切断した斜視断面図である。図９に示されるように、ガス導入部４０１の１つから供給された原料ガスが、中段部３７に形成されたガス供給路３２ｂを経由して原料ガス供給部３２に供給され、ガス吐出孔３２ｈから原料ガスがシャワー状に供給される構成となっている。
（成膜方法）
第１の実施形態の成膜方法について、前述の成膜装置を用いて実施される場合を例に挙げ説明する。このため、これまでに参照した図面を適宜参照する。
まず、ゲートバルブを開き、外部から搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハＷを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す。ウエハＷの受け渡しは、凹部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器１の底部側から昇降ピンが昇降することにより行われる。このようなウエハＷの受け渡しを、回転テーブル２を間欠的に回転させて行い、回転テーブル２の５つの凹部２４内に夫々ウエハＷを載置する。
続いて、ゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４０、６４１により真空容器１を最低到達真空度まで排気する。その後、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスとしてＡｒガスを所定流量で吐出し、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７３からＡｒガスを所定流量で吐出する。また、圧力制御器６５０、６５１、６５２により真空容器１内を予め設定した処理圧力に調整すると共に、第１の排気口６１０、第２の排気口６２０及びガス排気部３６が適切な差圧となるように排気圧力を設定する。上述のように、真空容器１内の設定圧力に応じて、適切な圧力差を設定する。
次いで、回転テーブル２を時計回りに例えば５ｒｐｍの回転速度で回転させながらヒータユニット７によりウエハＷを例えば４００℃に加熱する。
この後、シャワーヘッド３０及び処理ガスノズル６０から夫々、Ｓｉ含有ガス等の原料ガス及びＯ３ガス等の反応ガス（酸化ガス）を吐出する。このとき、シャワーヘッド３０の原料ガス供給部３２からはＳｉ含有ガスがＡｒ等のキャリアガスと共に供給されるが、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５からは、Ａｒガス等のキャリアガスのみが供給されてもよい。また、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５からは、原料ガス供給部３２から供給される原料ガスとは異なる混合比のＳｉ含有ガスとＡｒガスの混合ガスが供給されてもよい。これにより、原料ガスの軸側、中間位置及び外周側の濃度を調整でき、面内均一性を高めることができる。また、軸側補助ガス供給部３３、中間補助ガス供給部３４及び外周側補助ガス供給部３５は、原料ガス供給部３２よりも回転テーブル２との間隔が広いので、原料ガス供給部３２から供給される原料ガスの流れを妨げることなく供給される。なお、原料ガスの流量は、３０ｓｃｃｍ以下、例えば１０ｓｃｃｍ程度に設定されてもよい。また、軸側補助ガス供給部３３のみを設け、軸側補助ガスのみを補助ガスとして供給してもよい点も、上述の通りである。
そして、回転テーブル２が一回転する間、以下のようにしてウエハＷにシリコン酸化膜が成膜される。すなわち、まず、ウエハＷがシャワーヘッド３０の底面板３１の下方の第１の処理領域Ｐ１を通過する際、ウエハＷの表面にはＳｉ含有ガスが吸着する。次に、ウエハＷが処理ガスノズル６０の下方の第２の処理領域Ｐ２を通過する際、処理ガスノズル６０からのＯ３ガスによりウエハＷ上のＳｉ含有ガスが酸化され、酸化シリコンの一分子層（又は数分子層）が形成される。
所望の膜厚を有する酸化シリコン膜が形成される回数だけ回転テーブル２を回転した後、Ｓｉ含有ガスと、補助ガスと、Ｏ３ガスとの供給を停止することにより成膜処理を終了する。続けて、分離ガスノズル４１、４２、分離ガス供給管５１、及びパージガス供給管７２、７３からのＡｒガスの供給も停止し、回転テーブル２の回転を停止する。この後、真空容器１内にウエハＷを搬入したときの手順と逆の手順により、真空容器１内からウエハＷが搬出される。
なお、本実施形態においては、原料ガスとしてシリコン含有ガス、反応ガスとして酸化ガスを用いた例を挙げて説明したが、原料ガスと反応ガスの組み合わせは、種々の組み合わせを利用できる。例えば、原料ガスとしてシリコン含有ガス、反応ガスとしてアンモニア等の窒化ガスを用い、シリコン窒化膜を成膜するようにしてもよい。また、原料ガスをチタン含有ガス、反応ガスを窒化ガスとし、窒化チタン膜を成膜してもよい。このように、原料ガスは有機金属ガス等の種々のガスから選択可能であるし、反応ガスも、酸化ガス、窒化ガス等の原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な種々の反応ガスを用いることができる。
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態の成膜装置について説明する。図１０は、第２の実施形態の成膜装置の構成例を示す断面図である。
図１０に示されるように、第２の実施形態の成膜装置は、ガス排気部３６が排気管６３２を介して第１の排気口６１０と圧力制御器６５２との間の排気管６３０に接続されている点で、第１の実施形態の成膜装置と異なる。なお、その他の構成については、第１の実施形態の成膜装置と同様であるので、説明を省略する。
このように、第２の実施形態の成膜装置によれば、ガス排気部３６から排気されるガス及び第１の排気口６１０から排気されるガスが共通の圧力制御器６５０によって排気圧力が制御され、共通の真空ポンプ６４０によって排気される。これにより、ガス排気部３６のための専用の圧力制御器及び真空ポンプを設ける必要がないため、設備導入コストを低減できる。
なお、図１０の例では、ガス排気部３６に接続された排気管６３２が真空容器１の外部で排気管６３０に接続されている場合を示したが、これに限定されない。例えば、ガス排気部３６と第１の排気口６１０とは、真空容器１の内部で接続されていてもよい。
〔ガス種と膜厚分布との関係〕
第１の実施形態の成膜装置を用いて成膜処理を実施したときのガス種と膜厚分布との関係について評価した実施例について説明する。実施例においては、原料ガス供給部３２からの原料ガスとして、ＺｙＡＬＤ（登録商標）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリスジメチルアミノシラン（３ＤＭＡＳ）のいずれかを用いて、ウエハＷの上にシリコン酸化膜を成膜した。また、補助ガス供給部からは、ガスの供給を行わなかった。実施例におけるプロセス条件は以下である。
（プロセス条件）
ウエハＷの温度：３００℃
真空容器１内の圧力：２６６Ｐａ
回転テーブル２の回転速度：３ｒｐｍ
原料ガス供給部３２からの原料ガス：ＺｙＡＬＤ（登録商標）、ＴＭＡ、３ＤＭＡＳ
処理ガスノズル６０からの酸化ガス：Ｏ３／Ｏ２
図１１は、ガス種を変更したときの膜厚分布を説明するための図である。図１１（ａ）は原料ガスとしてＺｙＡＬＤ（登録商標）を用いたときの結果を示し、図１１（ｂ）は原料ガスとしてＴＭＡを用いたときの結果を示し、図１１（ｃ）は原料ガスとして３ＤＭＡＳを用いたときの結果を示す。なお、図１１（ａ）～（ｃ）において、横軸はウエハ位置［ｍｍ］であり、回転テーブル２の軸側の位置を０ｍｍ、回転テーブル２の外周側の位置を３００ｍｍで表している。縦軸はシリコン酸化膜の膜厚［ａ．ｕ．］である。
図１１（ａ）に示されるように、原料ガスとしてＺｙＡＬＤ（登録商標）を用いた場合、ウエハ位置が０ｍｍ～２５０ｍｍの位置においてはほぼ均一な膜厚が得られているが、外周側の位置において膜厚が厚くなっていることが分かる。
図１１（ｂ）に示されるように、原料ガスとしてＴＭＡを用いた場合、軸側（位置０ｍｍ）から中間位置（位置１５０ｍｍ）にかけて膜厚が薄くなり、中間位置（位置１５０ｍｍ）から外周側（位置３００ｍｍ）にかけて膜厚が厚くなっていることが分かる。
図１１（ｃ）に示されるように、原料ガスとして３ＤＭＡＳを用いた場合、軸側（位置０ｍｍ）から外周側（位置３００ｍｍ）にかけて膜厚が厚くなっていることが分かる。
このように、原料ガスの種類によって膜厚の面内分布が異なることが分かる。膜厚の面内分布は、例えばシャワーヘッド３０の原料ガス供給部３２のデザイン（例えば形状、配置）を変更することにより調整できるが、１つのガスに適したデザインに合わせ込むと、その他のガスを用いて成膜される膜の膜厚にばらつきが発生し得る。
そこで、本実施形態の成膜装置によれば、原料ガス供給部３２に対して回転テーブル２の回転方向の下流側に複数の補助ガス供給部が設けられ、複数の補助ガス供給部に対して回転テーブル２の回転方向の下流側にガス排気部３６が設けられている。これにより、複数の補助ガス供給部の各々から供給される補助ガスの流量を調整することで、原料ガス供給部３２から供給される原料ガスの流れを制御してウエハＷの面内における成膜速度を調整できる。そのため、膜厚の面内分布を高い精度で調整できる。なお、詳細については後述する。
また、本実施形態の成膜装置によれば、膜種ごとに膜厚の面内分布を高い精度で調整できるので、一の成膜装置を用いて複数種類の膜を連続して成膜する場合に、膜種ごとに所望の膜厚の面内分布が得られる。
〔シミュレーション結果〕
本実施形態の成膜装置及び成膜方法を実施したシミュレーション実験の結果について説明する。なお、理解の容易のため、前述の実施形態で説明した構成要素に対応する構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
シミュレーション実験に用いた成膜装置は、前述の第１の実施形態で説明した成膜装置と同様の構成を有し、原料ガス供給部３２及び補助ガス供給部を備えたシャワーヘッド３０を有する成膜装置である。補助ガス供給部は、軸側から外周側に向かって５つの補助ガス供給部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５を有する。
シミュレーション実験１－１においては、以下のシミュレーション条件１－１で成膜処理を実行したときの第１の処理領域Ｐ１における原料ガスの流れの軌跡を解析した。
（シミュレーション条件１－１）
真空容器１内の圧力：２６６Ｐａ
第１の排気口６１０の排気圧力：２６６Ｐａ
第２の排気口６２０の排気圧力：２６６Ｐａ
ガス排気部３６の排気流量：１．１７６×１０－５ｋｇ／ｓ（原料エリアTotal流量の６０％）
ウエハＷの温度：３００℃
回転テーブル２の回転速度：３ｒｐｍ
原料ガス供給部３２からの原料ガス：ＺｙＡＬＤ（登録商標）（Ａｒ：４５０ｓｃｃｍ＋ＺｙＡＬＤ：２９ｓｃｃｍ）
補助ガス供給部Ｓ１～Ｓ５からは補助ガス：なし
処理ガスノズル６０からの酸化ガス：Ｏ2（１０ｓｌｍ）／Ｏ３（３００ｇ／Ｎｍ３）
分離ガスノズル４１、４２からの分離ガス：Ｎ２ガス（５０００ｓｃｃｍ）
分離ガス供給管５１からの分離ガス：Ｎ２ガス（５０００ｓｃｃｍ）
パージガス供給管７２からのパージガス：Ｎ２ガス（５０００ｓｃｃｍ）
シミュレーション実験１－２においては、シャワーヘッド３０がガス排気部３６を有していない点を除いて、シミュレーション実験１－１と同じシミュレーション条件１－２で成膜処理を実行したときの第１の処理領域Ｐ１における原料ガスの流れの軌跡を解析した。
図１２は、シミュレーション実験１－１、１－２の原料ガスの流れの軌跡の解析結果を示す図である。図１２（ａ）はシミュレーション実験１－１の原料ガスの流れの軌跡の解析結果を示し、図１２（ｂ）はシミュレーション実験１－２の原料ガスの流れの軌跡の解析結果を示す。
図１２（ａ）に示されるように、シミュレーション実験１－１においては、原料ガス供給部３２からの原料ガスは、ガス排気部３６に向けて周方向に沿って流れており、回転テーブル２の半径方向において略均一に供給されていることが分かる。
一方、図１２（ｂ）に示されるように、シミュレーション実験１－２においては、原料ガス供給部３２からの原料ガスは、一部が回転テーブル２の回転方向の上流側に向けて流れた後、シャワーヘッド３０の周囲に沿って流れていることが分かる。このようにシャワーヘッド３０の周囲に沿って流れる原料ガスは成膜にほとんど寄与しないため、原料ガスの利用効率が低下する。また、原料ガス供給部３２からの原料ガスは、他の一部が第１の排気口６１０の方向に回転テーブル２の外周側に向かって流れており、回転テーブル２の半径方向において略均一に供給されていないことが分かる。
このように、本実施形態の成膜装置を用いて成膜処理を行った場合には、原料ガスの分布を均一にし、膜厚の面内均一性を高めることができると考えられる。また、原料ガスの利用効率が向上する。
シミュレーション実験２－１においては、以下のシミュレーション条件２－１で成膜処理を実行した。また、回転テーブル２の半径方向の位置（Ｙ－Ｌｉｎｅ）におけるジルコニウム（Ｚｒ）のモル分率差を解析した。
（シミュレーション条件２－１）
真空容器１内の圧力：２６６Ｐａ
第１の排気口６１０の排気圧力：２６６Ｐａ
第２の排気口６２０の排気圧力：２６６Ｐａ
ガス排気部３６の排気流量：１．２１４×１０－７ｋｇ／ｓ（原料エリアTotal流量の６０％）
ウエハＷの温度：３００℃
回転テーブル２の回転速度：３ｒｐｍ
原料ガス供給部３２からの原料ガス：ＺｙＡＬＤ（登録商標）（Ａｒ：４５０ｓｃｃｍ＋ＺｙＡＬＤ：２９ｓｃｃｍ
補助ガス供給部Ｓ１からの補助ガス：Ｎ２ガス（３０ｓｃｃｍ）
補助ガス供給部Ｓ２～Ｓ５からは補助ガス：なし
処理ガスノズル６０からの酸化ガス：Ｏ2（１０ｓｌｍ）／Ｏ３（３００ｇ／Ｎｍ３）
分離ガスノズル４１、４２からの分離ガス：Ｎ２ガス（５０００ｓｃｃｍ）
分離ガス供給管５１からの分離ガス：Ｎ２ガス（５０００ｓｃｃｍ）
パージガス供給管７２からのパージガス：Ｎ２ガス（５０００ｓｃｃｍ）
シミュレーション実験２－２においては、シャワーヘッド３０がガス排気部３６を有していない点を除いて、シミュレーション実験２－１と同じシミュレーション条件で成膜処理を実行した。また、Ｙ－ＬｉｎｅにおけるＺｒのモル分率差を解析した。
シミュレーション実験３－１においては、補助ガス供給部Ｓ１に代えて補助ガス供給部Ｓ２からＮ２ガスを３０ｓｃｃｍで供給した点を除いて、シミュレーション実験２－１と同じシミュレーション条件で成膜処理を実行した。また、Ｙ－ＬｉｎｅにおけるＺｒのモル分率差を解析した。
シミュレーション実験３－２においては、シャワーヘッド３０がガス排気部３６を有していない点を除いて、シミュレーション実験３－１と同じシミュレーション条件で成膜処理を実行した。また、Ｙ－ＬｉｎｅにおけるＺｒのモル分率差を解析した。
シミュレーション実験４－１においては、補助ガス供給部Ｓ１に代えて補助ガス供給部Ｓ２からＮ２ガスを３０ｓｃｃｍで供給した点を除いて、シミュレーション実験２－１と同じシミュレーション条件で成膜処理を実行した。また、Ｙ－ＬｉｎｅにおけるＺｒのモル分率差を解析した。
シミュレーション実験４－２においては、シャワーヘッド３０がガス排気部３６を有していない点を除いて、シミュレーション実験４－１と同じシミュレーション条件で成膜処理を実行した。また、Ｙ－ＬｉｎｅにおけるＺｒのモル分率差を解析した。
図１３は、シミュレーション実験２－１、２－２、３－１、３－２、４－１、４－２の解析結果を示す図である。図１３（ａ）はシミュレーション実験２－１、２－２の解析結果を示し、図１３（ｂ）はシミュレーション実験３－１、３－２の解析結果を示し、図１３（ｃ）はシミュレーション実験４－１、４－２の解析結果を示す。なお、図１３（ａ）～（ｃ）において、横軸はＹ－Ｌｉｎｅ［ｍｍ］であり、縦軸はＺｒのモル分率差を示す。Ｚｒのモル分率差は、補助ガスを供給したときのＺｒのモル分率から補助ガスを供給していないときのＺｒのモル分率を減算した値である。また、図１３（ａ）～（ｃ）において、実線はシミュレーション実験２－１、３－１、４－１の解析結果を示し、破線はシミュレーション実験２－２、３－２、４－２の解析結果を示す。
図１４は、シミュレーション実験２－１、２－２、３－１、３－２、４－１、４－２の解析結果を示す図であり、図１３（ａ）～（ｃ）に示される夫々の波形から算出された半値幅［ｍｍ］を示す。
図１３（ａ）～（ｃ）に示されるように、補助ガスを供給する位置に対応して、Ｚｒのモル分率差が小さくなるＹ－Ｌｉｎｅの位置が移動していることが分かる。具体的には、図１３（ａ）に示されるように、補助ガス供給部Ｓ１から補助ガスを供給した場合、補助ガスを供給した位置に対応する軸側の位置におけるＺｒのモル分率差が小さくなっている。また、図１３（ｂ）に示されるように、補助ガス供給部Ｓ２から補助ガスを供給した場合、補助ガス供給部Ｓ１から補助ガスを供給した場合よりも外周側の位置におけるＺｒのモル分率差が小さくなっている。また、図１３（ｃ）に示されるように、補助ガス供給部Ｓ３から補助ガスを供給した場合、補助ガス供給部Ｓ２から補助ガスを供給した場合よりも外周側の位置におけるＺｒのモル分率差が小さくなっている。
また、図１３（ａ）～（ｃ）及び図１４に示されるように、ガス排気部３６からガスの排気を行うことにより、ガス排気部３６からガスの排気を行わない場合と比較して、Ｚｒのモル分率差の半値幅が小さくなることが分かる。このことから、ガス排気部３６からガスを排気することにより、回転テーブル２の半径方向における原料の供給量の制御性が向上すると言える。
このように、本実施形態の成膜装置を用いて成膜処理を行うことにより、回転テーブル２の半径方向における原料の供給量を高い精度で調整し、膜厚の面内分布を高い精度で調整できると考えられる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１ 真空容器
２ 回転テーブル
３０ シャワーヘッド
３２ 原料ガス供給部
３３ 軸側補助ガス供給部
３４ 中間補助ガス供給部
３５ 外周側補助ガス供給部
３６ ガス排気部
Ｗ ウエハ

Claims (14)

  1. 処理室と、
    前記処理室内に設けられ、基板を上面に周方向に沿って載置可能な基板載置領域を有する回転テーブルと、
    前記回転テーブルの上方に設けられ、前記回転テーブルの半径方向に延在する原料ガス供給部と、
    前記原料ガス供給部に対して前記回転テーブルの回転方向の下流側における前記回転テーブルの上方に設けられ、前記回転テーブルの前記半径方向に沿って所定間隔を有して設けられた複数の補助ガス供給部と、
    前記補助ガス供給部に対して前記回転テーブルの回転方向の下流側における前記回転テーブルの上方に設けられ、前記回転テーブルの前記半径方向に延在するガス排気部と、
    を備え、
    前記ガス排気部は、複数のガス排気孔を含み、
    前記複数のガス排気孔は、前記回転テーブルの外周と前記回転テーブルの中心との間に、前記回転テーブルの半径方向に沿って直線状に配置される、
    成膜装置。
  2. 前記原料ガス供給部、前記複数の補助ガス供給部及び前記ガス排気部は、シャワーヘッドとして構成されている、
    請求項１に記載の成膜装置。
  3. 前記シャワーヘッドは、前記回転テーブルの前記周方向の一部を扇形に覆う形状を有する、
    請求項２に記載の成膜装置。
  4. 前記複数のガス排気孔は、前記シャワーヘッドの底面に設けられる、
    請求項２又は３に記載の成膜装置。
  5. 前記複数のガス排気孔は、前記シャワーヘッドの前記底面内で、前記回転テーブルの回転方向の下流側の位置に設けられている、
    請求項４に記載の成膜装置。
  6. 前記回転テーブルの周縁よりも外側の位置に設けられた排気口を更に備える、
    請求項２乃至５のいずれか一項に記載の成膜装置。
  7. 前記ガス排気部及び前記排気口は、各々独立して排気圧力が制御可能である、
    請求項６に記載の成膜装置。
  8. 前記ガス排気部及び前記排気口は、共通で排気圧力が制御可能である、
    請求項６に記載の成膜装置。
  9. 前記原料ガス供給部及び前記補助ガス供給部は、前記シャワーヘッドの底面に前記回転テーブルの前記半径方向に沿って直線状に配列された複数のガス吐出孔を各々有する、
    請求項２乃至８のいずれか一項に記載の成膜装置。
  10. 前記複数のガス吐出孔は、前記シャワーヘッドの前記底面内で、前記回転テーブルの回転方向の上流側の位置に設けられている、
    請求項９に記載の成膜装置。
  11. 前記原料ガス供給部及び前記複数の補助ガス供給部は、各々独立して流量及び組成が制御可能である、
    請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の成膜装置。
  12. 前記原料ガス供給部は、少なくとも原料ガスの供給源に接続され、
    前記補助ガス供給部は、少なくとも不活性ガスの供給源に接続されている、
    請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の成膜装置。
  13. 前記原料ガス供給部から供給される原料ガスは、シリコン含有ガスであり、
    前記補助ガス供給部から供給される補助ガスは、膜厚調整のためのガスである、
    請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の成膜装置。
  14. 処理室内に設けられた回転テーブルの上に載置された基板に、前記回転テーブルの周方向の一部に設けられた原料ガス供給領域において、前記回転テーブルの上方に設けられ、前記回転テーブルの半径方向に延在する原料ガス供給部から、前記回転テーブルを回転させながら原料ガスを供給する工程と、
    前記原料ガス供給領域において、前記原料ガス供給部に対して前記回転テーブルの回転方向の下流側における前記回転テーブルの上方に設けられ、前記回転テーブルの前記半径方向に沿って所定間隔を有して設けられた複数の補助ガス供給部の少なくとも１つから、前記回転テーブルを回転させながら補助ガスを供給する工程と、
    前記原料ガス供給領域において、前記補助ガス供給部に対して前記回転テーブルの回転方向の下流側における前記回転テーブルの上方に設けられ、前記回転テーブルの前記半径方向に延在するガス排気部により、前記回転テーブルを回転させながらガスを排気する工程と、
    を有し、
    前記ガス排気部は、複数のガス排気孔を含み、
    前記複数のガス排気孔は、前記回転テーブルの外周と前記回転テーブルの中心との間に、前記回転テーブルの半径方向に沿って直線状に配置される、
    成膜方法。
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