成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
【課題】基板が載置されたテーブルに対して反応ガスを供給する反応ガス供給手段を相対的に回転させて反応生成物を積層して薄膜を成膜するにあたり、膜厚方向に亘って膜質が良好で均質な薄膜を成膜すること。
【解決手段】回転テーブル２を回転させてウエハＷ上にＳｉ含有ガスを吸着させ、次いでウエハＷの表面にＯ3ガスを供給してウエハＷの表面に吸着したＳｉ含有ガスを反応させてシリコン酸化膜を成膜する成膜処理と、プラズマを用いてこのシリコン酸化膜の改質を行う改質処理と、からなる成膜−改質ステップを行った後、Ｓｉ含有ガスの供給を停止してプラズマを用いてシリコン酸化膜の改質ステップを行う。
【解決手段】回転テーブル２を回転させてウエハＷ上にＳｉ含有ガスを吸着させ、次いでウエハＷの表面にＯ3ガスを供給してウエハＷの表面に吸着したＳｉ含有ガスを反応させてシリコン酸化膜を成膜する成膜処理と、プラズマを用いてこのシリコン酸化膜の改質を行う改質処理と、からなる成膜−改質ステップを行った後、Ｓｉ含有ガスの供給を停止してプラズマを用いてシリコン酸化膜の改質ステップを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内にて基板に対して薄膜を成膜する成膜装置、成膜方法及びこの方法が記憶された記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハなどの基板の表面に薄膜を成膜する成膜方法の一つとして、例えば第１の反応ガス及び第２の反応ガスを交互に基板に供給して、原子層あるいは分子層の反応生成物を積層するＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）などが知られている。これらの成膜方法では、例えば成膜温度が低い場合には、反応ガス中の有機物などが不純物として薄膜に混入するおそれがある。そこで、このような不純物を薄膜から除去するために、例えばアニール処理やプラズマ処理などの改質処理が行われる場合がある。
【０００３】
しかし、このプラズマ処理では薄膜の極表層の深さまでしか改質できないので、薄膜の成膜後にプラズマ処理を行った場合には、薄膜の膜厚方向において均質な改質効果が得られない。また、成膜装置と共にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置を用いる場合には、成膜処理と改質処理とを各々の処理容器で行うことになるため、薄膜の積層に長時間必要になってしまう。
【０００４】
一方、このような成膜処理を複数枚のウエハに対して同時に行ういわゆるミニバッチ方式の装置として、例えば特許文献１〜３に記載されているように、既述の各反応ガスを供給する複数の反応ガス供給手段に対して複数枚のウエハが載置された載置台を相対的に回転させながら成膜処理を行う成膜装置が知られている。しかしながら、これらの特許文献では既述の課題については具体的に検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許公報７，１５３，５４２号：図８（ａ）、図８（ｂ）
【特許文献２】特許３１４４６６４号公報：図１、図２、請求項１
【特許文献３】米国特許公報６，６３４，３１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板が載置されたテーブルに対して反応ガスを供給する反応ガス供給手段を相対的に回転させて反応生成物を積層して薄膜を成膜するにあたり、膜厚方向に亘って膜質が良好で均質な薄膜を成膜できる成膜装置、成膜方法及びこの方法が記憶された記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の成膜装置は、
真空容器内に設けられ、基板を載置するための基板載置領域が形成されたテーブルと、
基板の表面に吸着する第１の反応ガス及び基板の表面上の第１の反応ガスの成分と反応して反応生成物を生成する第２の反応ガスを夫々前記基板載置領域に対して供給するための第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段と、
基板上の反応生成物に対して、改質ガスをプラズマ化して得たプラズマにより改質処理を行うためのプラズマ処理手段と、
前記テーブルと前記第１の反応ガス供給手段、前記第２の反応ガス供給手段及び前記プラズマ処理手段とを相対的に回転させる回転機構と、
前記基板に対して反応生成物を生成する成膜処理と改質処理とを行うために、前記真空容器内への第１の反応ガス、第２の反応ガス及び改質ガスの供給とこの改質ガスのプラズマ化とを行う成膜−改質ステップと、第１の反応ガスの供給を停止すると共に前記真空容器内への改質ガスの供給とこの改質ガスのプラズマ化とを行う改質ステップと、をこの順番で少なくとも１回行うように制御信号を出力する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記制御手段は、前記成膜−改質ステップから前記改質ステップへの切替時における前記真空容器内の圧力変動を抑えるために、これらの各ステップ間における第２の反応ガスの供給量を揃えるように制御信号を出力しても良い。
また、前記成膜−改質ステップ及び前記改質ステップを複数回繰り返す場合には、
前記制御手段は、これら各ステップにおいて前記回転機構をｎ回転（ｎ：整数）させた時にステップの切替を行っても良い。前記改質ガスは、希ガスまたはＯ2ガスの少なくとも一方である。
【０００９】
本発明の成膜方法は、
真空容器内に設けられたテーブルの基板載置領域に基板を載置する工程と、
次いで、基板の表面に第１の反応ガスを吸着させる工程と、基板上の第１の反応ガスの成分と第２の反応ガスとを反応させて反応生成物を生成させる工程と、改質ガスをプラズマ化して得たプラズマにより基板表面の反応生成物の改質処理を行う工程と、を行うために、回転機構を用いて前記テーブルに対して第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段及びプラズマ処理手段を相対的に回転させると共に、前記第１の反応ガス供給手段、前記第２の反応ガス供給手段及び前記プラズマ処理手段から前記基板載置領域に夫々第１の反応ガス、第２の反応ガス及びプラズマを供給する成膜−改質ステップと、
第１の反応ガスの供給を停止して、前記回転機構を回転させると共に、前記プラズマ処理手段から前記基板載置領域にプラズマを供給する改質ステップと、をこの順番で少なくとも１回行う工程と、を含むことを特徴とする。
前記成膜−改質ステップから前記改質ステップへの切替時における前記真空容器内の圧力変動を抑えるために、これらの各ステップ間における第２の反応ガスの供給量が揃っていても良い。
【００１０】
本発明の記憶媒体は、
真空容器内のテーブル上の基板載置領域に基板を載置し、少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給し、かつこの供給サイクルを複数回実行することにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、前記いずれか一つの成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、基板が載置されたテーブルに対して第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段及びプラズマ処理手段を相対的に回転させると共に、基板表面上の第１の反応ガスの成分と第２の反応ガスとを反応させて反応生成物を生成させる成膜処理及びこの反応生成物をプラズマにより改質する改質処理をこの順番で行う成膜−改質ステップと、第１の反応ガスの供給を停止して前記テーブルと前記プラズマ処理手段とを相対的に回転させて改質処理を行う改質ステップと、をこの順番で行っているので、膜厚方向に亘って良好で均質な膜質の薄膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断面を示す図３のＩ−Ｉ’線縦断面図である。
【図２】前記成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】前記成膜装置の横断平面図である。
【図４】前記成膜装置の内部の一部の概略構成を示す縦断面図である。
【図５】本発明の活性化ガスインジェクターの一例を示す拡大斜視図である。
【図６】前記成膜装置に設けられた活性化ガスインジェクターを示す縦断面図である。
【図７】前記活性化ガスインジェクターを示す成膜装置の縦断面図である。
【図８】前記成膜装置において改質により生成する薄膜の様子を示す模式図である。
【図９】前記成膜装置において行われる各ステップのガス供給シーケンスの一例を示す概略図である。
【図１０】前記成膜装置において行われる各ステップのガス供給シーケンスの一例を示す概略図である。
【図１１】前記成膜装置におけるガスの流れを示す模式図である。
【図１２】本発明の実施例において得られた特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態の一例の成膜装置は、図１（図３のＩ−Ｉ’線に沿った断面図）に示すように平面形状が概ね円形である扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、当該真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備えている。真空容器１は天板１１が容器本体１２から分離できるように構成されている。天板１１は、内部の減圧状態により容器本体１２の上端面に設けられたシール部材例えばＯリング１３を介して容器本体１２側に押し付けられていて気密状態を維持しているが、天板１１を容器本体１２から分離するときには図示しない駆動機構により上方に持ち上げられる。
【００１４】
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、このコア部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の底面部１４を貫通し、その下端が当該回転軸２２を鉛直軸回りにこの例では時計方向に回転させる回転機構である駆動部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。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底面部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。
【００１５】
回転テーブル２の表面部には、図２及び図３に示すように回転方向（周方向）に沿って複数枚例えば５枚の基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗを載置するための円形状の凹部２４が設けられている。なお図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを描いてある。この凹部２４は、直径がウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きく、またその深さはウエハＷの厚みと同等の大きさに設定されている。従ってウエハＷを凹部２４に落とし込むと、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）とが揃うことになる。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えて当該ウエハ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。凹部２４は、ウエハＷを位置決めして回転テーブル２の回転に伴う遠心力により飛び出さないようにするためのものであり、本発明の基板載置領域に相当する部位である。
【００１６】
図２及び図３に示すように、回転テーブル２における凹部２４の通過領域と各々対向する位置には、各々例えば石英からなる第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２と、２本の分離ガスノズル４１、４２と、活性化ガスインジェクター２２０と、が真空容器１の周方向（回転テーブル２の回転方向）に互いに間隔をおいて放射状に配置されている。この例では、後述の搬送口１５から見て時計回り（回転テーブル２の回転方向）に活性化ガスインジェクター２２０、分離ガスノズル４１、第１の反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び第２の反応ガスノズル３２がこの順番で配列されており、これらの活性化ガスインジェクター２２０及びノズル３１、３２、４１、４２は、例えば真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入され、回転テーブル２の回転中心に向かってウエハＷに対向して水平に伸びるように取り付けられている。各ノズル３１、３２、４１、４２の基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａは、真空容器１の外周壁を貫通している。反応ガスノズル３１、３２は、夫々第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段をなし、分離ガスノズル４１、４２は、各々分離ガス供給手段をなしている。前記活性化ガスインジェクター２２０については、後で詳述する。
【００１７】
第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２は、夫々図示しない流量調整バルブなどを介して、Ｓｉ（シリコン）を含む第１の反応ガス例えばジイソプロピルアミノシランガスのガス供給源及び第２の反応ガス例えばＯ3（オゾン）ガスとＯ2（酸素）ガスとの混合ガスのガス供給源（いずれも図示せず）に夫々接続されており、分離ガスノズル４１、４２はいずれも流量調整バルブなどを介して分離ガスであるＮ2（窒素）ガスのガス供給源（図示せず）に接続されている。尚、以下においては、便宜上第２の反応ガスをＯ3ガスとして説明する。
【００１８】
反応ガスノズル３１、３２には、ガス吐出孔３３が真下を向いてノズルの長さ方向に亘って例えば１０ｍｍの間隔をおいて等間隔に配列されている。反応ガスノズル３１、３２の下方領域は、夫々Ｓｉ含有ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及びＯ3ガスをウエハＷに吸着させたウエハＷ上のＳｉ含有ガスと反応させるための第２の処理領域Ｐ２となる。反応ガスノズル３１、３２は、処理領域Ｐ１、Ｐ２における天井面４５から離間してウエハＷの近傍に夫々設けられている。
【００１９】
分離ガスノズル４１、４２は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離する分離領域Ｄを形成するためのものであり、この分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には図２及び図３に示すように、回転テーブル２の回転中心を中心としかつ真空容器１の内周壁の近傍に沿って描かれる円を周方向に分割してなる、平面形状が扇型で下方に突出した凸状部４が設けられている。分離ガスノズル４１、４２は、この凸状部４における前記円の周方向中央にて当該円の半径方向に伸びるように形成された溝部４３内に収められている。
【００２０】
前記分離ガスノズル４１、４２における前記周方向両側には、前記凸状部４の下面である例えば平坦な低い天井面４４（第１の天井面）が存在し、この天井面４４の前記周方向両側には、当該天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）が存在することになる。この凸状部４の役割は、回転テーブル２との間への第１の反応ガス及び第２の反応ガスの侵入を阻止してこれら反応ガスの混合を防止するための狭隘な空間である分離空間を形成することにある。
即ち、分離ガスノズル４１を例にとると、回転テーブル２の回転方向上流側から第２の反応ガスが侵入することを阻止し、また回転方向下流側から第１の反応ガスが侵入することを阻止する。なお分離ガスとしては、窒素（Ｎ2）ガスに限られずアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスなどを用いても良い。
【００２１】
一方天板１１の下面には、図４に示すように、回転テーブル２におけるコア部２１よりも外周側の部位と対向するように、かつ当該コア部２１の外周に沿って突出部５が設けられている。この突出部５は、凸状部４における前記回転中心側の部位と連続して形成されており、その下面が凸状部４の下面（天井面４４）と同じ高さに形成されている。図２及び図３は、前記天井面４５よりも低くかつ分離ガスノズル４１、４２よりも高い位置にて天板１１を水平に切断して示している。
【００２２】
真空容器１の天板１１の下面、つまり回転テーブル２のウエハ載置領域（凹部２４）から見た天井面は既述のように第１の天井面４４とこの天井面４４よりも高い第２の天井面４５とが周方向に存在するが、図１では、高い天井面４５が設けられている領域についての縦断面を示しており、図４では、低い天井面４４が設けられている領域についての縦断面を示している。扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は図２及び図４に示されているように回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲して屈曲部４６を形成している。扇型の凸状部４は天板１１側に設けられていて、容器本体１２から取り外せるようになっていることから、前記屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。この屈曲部４６も凸状部４と同様に両側から反応ガスが侵入することを防止して、両反応ガスの混合を防止する目的で設けられており、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の表面に対する天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
【００２３】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図４に示すように前記屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが、分離領域Ｄ以外の部位においては、図１に示すように例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底面部１４に亘って縦断面形状が矩形に切り欠かれて外方側に窪んだ構造になっている。この窪んだ部分における既述の第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２に連通する領域を夫々第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２と呼ぶことにすると、これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１及び図３に示すように、夫々第１の排気口６１及び第２の排気口６２が形成されている。第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、図１に示すように各々排気管６３を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４に接続されている。なお図１中、６５は圧力調整手段である。
【００２４】
前記回転テーブル２と真空容器１の底面部１４との間の空間には、図１及び図４に示す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をプロセスレシピで決められた温度、例えば４５０℃に加熱するようになっている。前記回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の上方空間から排気領域Ｅ１、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えるために、ヒータユニット７を全周に亘って囲むようにリング状のカバー部材７１が設けられている。このカバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び当該外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材７１ａと、この内側部材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。この外側部材７１ｂは、既述の排気口６１、６２の上方側においてはこれら排気口６１、６２と回転テーブル２の上方領域とを連通させるために例えば円弧状に切りかかれて排気領域Ｅ１、Ｅ２をなし、屈曲部４６の下方側においては上端面が当該屈曲部４６に近接するように配置されている。
【００２５】
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面部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側に突出して突出部１２ａをなしている。この突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっており、また当該底面部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴についてもその内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間は前記ケース体２０内に連通している。そして前記ケース体２０にはパージガスであるＮ2ガスを前記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の底面部１４には、ヒータユニット７の下方側位置にて周方向の複数部位に、ヒータユニット７の配置空間をパージするためのパージガス供給管７３が設けられている。このヒータユニット７と回転テーブル２との間には、当該ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、既述の外側部材７１ｂの内周壁から突出部１２ａの上端部との間を周方向に亘って接続する例えば石英からなる覆い部材７ａが設けられている。
【００２６】
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Ｎ2ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、前記突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出されることになる。この突出部５で囲まれる空間には分離ガスが満たされているので、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間で回転テーブル２の中心部を介して反応ガス（Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガス）が混合することを防止している。
【００２７】
更に真空容器１の側壁には図２、図３に示す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が形成されており、この搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉されるようになっている。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はこの搬送口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ことから、回転テーブル２の下方側において当該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。
【００２８】
次に、既述の活性化ガスインジェクター２２０について詳述する。活性化ガスインジェクター２２０は、ウエハＷが載置される基板載置領域における回転テーブル２の中心側から回転テーブル２の外周側に亘ってプラズマを発生させ、例えばＳｉ含有ガスとＯ3ガスとの反応によってウエハＷ上に成膜された反応生成物であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）を回転テーブル２が回転する度に改質するためのものである。この活性化ガスインジェクター２２０は、図５及び図６に示すように、プラズマ発生用の改質ガスを真空容器１内に供給するために、例えば石英からなる改質ガス供給手段をなすガス導入ノズル３４を備えている。このガス導入ノズル３４よりも回転テーブル２の回転方向下流側には、当該ガス導入ノズル３４から導入される改質ガスをプラズマ化するために、互いに平行な１対の棒状のシース管３５ａ、３５ｂからなるプラズマ処理手段８０が配置されている。この例では、プラズマ処理手段８０は、互いに平行となるように複数組例えば２組設けられており、各々のプラズマ処理手段８０、８０は、互いの長さ寸法が等しくなるように配置されている。
【００２９】
これらのガス導入ノズル３４及びプラズマ処理手段８０、８０は、回転テーブル２上のウエハＷと夫々平行になるように、また回転テーブル２の回転方向に対して直交するように、真空容器１の外周面に設けられた基端部８０ａから回転テーブル２の中心部側に向かって当該真空容器１内に夫々気密に挿入されている。図６中３４１は、ガス導入ノズル３４の長さ方向に沿って複数箇所に設けられたガス孔である。
【００３０】
既述の図３に示すように、ガス導入ノズル３４には、プラズマ発生用の改質ガスを供給するプラズマガス導入路２５１の一端側が接続されており、このプラズマガス導入路２５１の他端側は、バルブ２５２及び流量調整部２５３を介してプラズマを発生させるためのプラズマ発生用の改質ガス例えばＯ2ガスが貯留されたプラズマ生成ガス源２５４に接続されている。この改質ガスとしては、Ｏ2ガスに代えて、あるいはこのＯ2ガスと共に、例えばＡｒ（アルゴン）ガスまたはＨｅ（ヘリウム）ガスなどの希ガスを用いても良い。
【００３１】
各々のプラズマ処理手段８０におけるシース管３５ａ、３５ｂは、例えば石英、アルミナ（酸化アルミニウム）、あるいはイットリア（酸化イットリウム、Ｙ2Ｏ3）により構成されている。また、これらのシース管３５ａ、３５ｂ内には、図６に示すように、例えばニッケル合金やチタンなどからなる電極３６ａ、３６ｂが各々貫挿されて平行電極をなしており、これらの電極３６ａ、３６ｂには、図３に示すように、例えば１３．５６ＭＨｚ、例えば５００Ｗの高周波電力が真空容器１の外部の高周波電源２２４から整合器２２５を介して並列で供給されるように構成されている。図２中３７は、シース管３５ａ、３５ｂの基端側（真空容器１の内壁側）に接続された保護管であり、図５などでは描画を省略している。尚、図６以外では、シース管３５ａ、３５ｂを簡略化して示している。
【００３２】
図５中２２１は、ガス導入ノズル３４及びシース管３５ａ、３５ｂが配置された領域を上方側及び側面（長辺方向及び短辺方向における両側面）側から覆うように配置されたカバー体であり、このカバー体２２１は絶縁体例えば石英により構成されている。また、図５中２２２は、活性化ガスインジェクター２２０の長さ方向に沿ってカバー体２２１の両側面の下端部から外側に向かってフランジ状に水平に伸び出す気流規制面であり、回転テーブル２の上流側から通流するＯ3ガスやＮ2ガスのカバー体２２１の内部領域への侵入を抑えるために、当該気流規制面２２２の下端面と回転テーブル２の上面との間の隙間寸法ｔが小さくなるように、また回転テーブル２の中心部側からガス流の速くなる回転テーブル２の外周側に向かうほど、その幅寸法ｕが広くなるように形成されている。図７中２２３は、カバー体２２１を支持するために当該カバー体２２１と真空容器１の天板１１との間に複数箇所に設けられた支持部材であり、その位置については模式的に示している。
【００３３】
また、この成膜装置には、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が制御手段として設けられており、この制御部１００のメモリ内には、後述するように、回転テーブル２が回転する度に成膜処理及び改質処理を行う成膜−改質ステップ（第１ステップ）と、回転テーブル２が回転する度に改質処理だけを行う改質ステップ（第２ステップ）と、をこの順番で行うためのプログラムが格納されている。即ち、このメモリには、これらの成膜−改質ステップ及び改質ステップの夫々の処理時間をＴ１、Ｔ２とすると、この処理時間の比（Ｔ１／Ｔ２）と、これらの成膜−改質ステップと改質ステップとからなる処理サイクルの時間（Ｔ１＋Ｔ２）と、この処理サイクルの回数などとが記憶されている。このプログラムは後述の装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、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などの記憶部１０１から制御部１００内にインストールされる。
【００３４】
次に、上述実施の形態の作用について説明する。先ず、図示しない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。この受け渡しは、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の底部側から不図示の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６４により真空容器１内を引き切りの状態にした後、圧力調整手段６５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、回転テーブル２を時計回りに例えば２０ｒｐｍ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４５０℃に加熱する。また、反応ガスノズル３１、３２から夫々Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガスを吐出すると共に、ガス導入ノズル３４からＯ2ガスを所定の流量例えば５ｓｌｍで吐出し、夫々のシース管３５ａ、３５ｂ間に１３．５６ＭＨｚ、電力が４００Ｗの高周波を供給する。また、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＮ2ガスを所定の流量で吐出し、分離カス供給管５１及びパージガス供給管７２、７２からもＮ2ガスを所定の流量で吐出する。
【００３５】
この時、活性化ガスインジェクター２２０においては、ガス導入ノズル３４から各ガス孔３４１を介して夫々のシース管３５ａ、３５ｂに向かって吐出されたＯ2ガスは、シース管３５ａ、３５ｂ間の領域に供給される高周波によって活性化されて、例えばＯ−イオンやＯラジカルなどのプラズマが生成する。このプラズマ（活性種）は、活性化ガスインジェクター２２０の下方側において回転テーブル２と共に移動（回転）するウエハＷに向かって下降していく。
【００３６】
一方、回転テーブル２の回転により、ウエハＷの表面には第１の処理領域Ｐ１においてＳｉ含有ガスが吸着し、次いで第２の処理領域Ｐ２においてウエハＷ上に吸着したＳｉ含有ガスが酸化されてシリコン酸化膜の分子層が１層あるいは複数層形成されて反応生成物の成膜処理が行われる。このシリコン酸化膜中には、例えばＳｉ含有ガス中に含まれる残留基のため、水分（ＯＨ基）や有機物などの不純物が含まれている場合がある。そして、このウエハＷが活性化ガスインジェクター２２０の下方領域である改質領域１５０に到達すると、前記プラズマによりシリコン酸化膜の改質処理が行われることになる。具体的には、図８の左側にこれらの成膜処理及び改質処理を模式的に示すように、例えばプラズマがウエハＷの表面に衝突することにより、例えばシリコン酸化膜から前記不純物が放出されたり、シリコン酸化膜内の元素が再配列されてシリコン酸化膜の緻密化（高密度化）が図られたりすることになる。こうして回転テーブル２を例えば合計２回転させることにより、即ち成膜処理と改質処理とからなる成膜−改質ステップを例えば６秒間行うことにより、ウエハＷの表面には所定の膜厚例えば０．２５ｎｍの反応生成物が形成される。
【００３７】
ここで、例えば各反応ガスの供給量や一度の成膜処理毎（回転テーブル２の回転毎）に成膜される反応生成物の膜厚、あるいは回転テーブル２の回転数などによっては、既述の改質処理では反応生成物の改質が十分に行われない場合がある。即ち、既述の成膜−改質ステップによりウエハＷ上に形成された反応生成物には、不純物がまだ混入していたり、あるいはシリコン酸化膜の緻密化が不十分であったりする場合がある。そこで、この成膜−改質ステップにおいてウエハＷ上に成膜された反応生成物を十分に改質するために、以下の改質ステップを行う。
具体的には、第２の反応ガスノズル３２、ガス導入ノズル３４、分離ガスノズル４１、４２及び各供給管５１、７２からの各ガスの供給量については既述の成膜−改質ステップと同じ流量に維持したまま、第１の反応ガスノズル３１からのＳｉ含有ガスの供給を停止する。この時、分離ガスやＯ3ガスの供給量に比べてＳｉ含有ガスの供給量が少ないので、成膜−改質ステップから改質ステップに切り替えた時（Ｓｉ含有ガスの供給を停止した時）の真空容器１内の圧力変動が抑えられる。
【００３８】
Ｓｉ含有ガスの供給を停止すると、分離ガスにより当該Ｓｉ含有ガスが速やかに真空容器１内から外部に排気され、また第１の反応ガスノズル３１内に僅かに残っていたＳｉ含有ガスについても同様に速やかに真空容器１の内部領域を介して外部に排気されていく。従って、この改質ステップでは、真空容器１内に第１の処理領域Ｐ１が形成されていないと言える。そのため、回転テーブル２上のウエハＷは、この回転テーブル２の回転によって第２の処理領域Ｐ２及び改質領域１５０をこの順番で通過する。
【００３９】
第２の処理領域Ｐ２では、ウエハＷの表面の反応生成物が既に酸化されている場合には、ウエハＷは悪影響を受けない。一方、改質領域１５０では、既述のように、ウエハＷの表面の反応生成物から不純物が排出されたり、シリコン酸化膜内の元素の再配列が行われたりする改質処理が行われる。こうして回転テーブル２を例えば６回転させることによって、即ち改質ステップを例えば１８秒間行うことによって、ウエハＷの表面の反応生成物はプラズマに複数回曝されることになるので、既述の成膜−改質ステップにおける改質処理よりも改質の度合いが大きくなる。また、この時の反応生成物は既述のように膜厚が薄いので、膜厚方向に亘ってプラズマによる改質処理が均一に行われる。
【００４０】
従って、図８の右側に模式的に示すように、既述の元素の再配列が上下方向（Ｎ層目及び（Ｎ＋１）層目）に積層された反応生成物間においても起こるので、膜厚方向において膜質の均一な反応生成物が形成される。この時、成膜−改質ステップ及び改質ステップにおける処理時間を夫々Ｔ１、Ｔ２とすると、これらの処理時間の比（Ｔ１／Ｔ２）は、例えば１／３（６秒／１８秒）となる。また、これらの成膜−改質ステップと改質ステップとからなる処理サイクルの時間（Ｔ１＋Ｔ２）は、例えば２４秒（６秒＋１８秒）となる。ここで、このような処理サイクルをガスの供給側から見ると、図９に示すように、Ｓｉ含有ガスが断続的に供給される一方、Ｏ3ガス及びプラズマ（Ｏ2ガス）については複数の処理サイクルを通じて同じ流量で供給され続けることになる。また、処理サイクルを回転テーブル２上のある一枚のウエハＷから見ると、図１０に示すように、成膜−改質ステップにおいては各ガス及びプラズマの供給が順番に複数回行われ、改質ステップにおいてはＳｉ含有ガス以外の各ガス及びプラズマの供給が順番に複数回行われている。
【００４１】
そして、この処理サイクルを複数回例えば４０回行うことにより、既述の改質が良好に行われた反応生成物が複数層積層されて、膜厚方向に亘って膜質が良好且つ均質な薄膜が形成される。ここで、回転テーブル２上には５枚のウエハＷが周方向に載置されているので、ウエハＷの各々について、例えば成膜−改質ステップを開始した時に、Ｓｉ含有ガスが供給される前にＯ3ガスやプラズマが最初に供給される場合や、あるいは成膜−改質ステップから改質ステップに切り替える時に、例えばＳｉ含有ガスがウエハＷの面内における途中部位までしか供給されない場合がある。そのため、例えば１回の処理サイクルでは、各ウエハＷ間において、あるいは１枚のウエハＷの面内において、僅かに膜厚にばらつきの生じている場合がある。しかし、このように処理サイクルを複数回行うことにより、ガスの供給回数や供給部位がウエハＷの面内及び面間において均されるので、処理のばらつきが緩和されて均一な膜厚及び膜質の薄膜が形成される。
【００４２】
この時、真空容器１内には、活性化ガスインジェクター２２０と第２の反応ガスノズル３２との間に分離領域Ｄを設けていないので、回転テーブル２の回転に引き連れられて、活性化ガスインジェクター２２０に向かって上流側からＯ3ガスやＮ2ガスが通流してくる。しかし、既述のように各プラズマ処理手段８０とガス導入ノズル３４とを覆うようにカバー体２２１を設けているので、カバー体２２１の下方側（気流規制面２２２と回転テーブル２との間の隙間ｔ）よりもカバー体２２１の上方側の領域が広くなっている。また、カバー体２２１の内部領域に対してガス導入ノズル３４から改質ガスを供給しているので、当該内部領域が外部（真空容器１内）よりも僅かに陽圧になっている。従って、回転テーブル２の回転方向上流側から通流してくるガスは、カバー体２２１の下方側に入り込みにくくなっている。また、活性化ガスインジェクター２２０に向かって通流するガスは、回転テーブル２の回転によって上流側から引き連れられて来るので、回転テーブル２の半径方向内周側から外周側に向かうほど流速が速くなるが、回転テーブル２の内周側よりも外周側の気流規制面２２２の幅寸法ｕを大きく取っていることから、活性化ガスインジェクター２２０の長さ方向に亘ってカバー体２２１の内部へのガスの侵入が抑えられる。従って、活性化ガスインジェクター２２０に向かって上流側から流れてくるガスは、既述の図６に示すように、カバー体２２１の上方領域を介して下流側の排気口６２に通流していく。そのため、これらのＯ3ガスやＮ2ガスは、高周波によって活性化などの影響をほとんど受けないので、例えばＮＯｘなどの発生が抑えられ、真空容器１を構成する部材などの腐食が抑えられる。また、ウエハＷもこれらのガスの影響をほとんど受けない。尚、改質処理によりシリコン酸化膜から排出された不純物は、その後ガス化してＯ2ガスやＮ2ガスなどと共に排気口６２に向かって排気されていく。
【００４３】
また、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間においてＮ2ガスを供給し、また中心部領域Ｃにおいても分離ガスであるＮ2ガスを供給しているので、図１１に示すように、例えば成膜−改質ステップにおいては、Ｓｉ含有ガスとＯ3ガスとが混合しないように各ガスが排気されることとなる。
【００４４】
また、この例では反応ガスノズル３１、３２及び活性化ガスインジェクター２２０が配置されている第２の天井面４５の下方側の空間に沿った容器本体１２の内周壁においては、既述のように内周壁が切り欠かれて広くなっており、この広い空間の下方に排気口６１、６２が位置しているので、第１の天井面４４の下方側の狭隘な空間及び前記中心部領域Ｃの各圧力よりも第２の天井面４５の下方側の空間の圧力の方が低くなる。
なお、回転テーブル２の下方側をＮ2ガスによりパージしているため、排気領域Ｅに流入したガスが回転テーブル２の下方側を潜り抜けて、例えばＳｉ含有ガスがＯ3ガスの供給領域に流れ込むといったおそれは全くない。
【００４５】
ここで処理パラメータの一例について記載しておくと、回転テーブル２の回転数は、３００ｍｍ径のウエハＷを被処理基板とする場合例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、プロセス圧力は例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）、Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガスの流量は例えば夫々１００ｓｃｃｍ及び１００００ｓｃｃｍ、分離ガスノズル４１、４２からのＮ2ガスの流量は例えば２００００ｓｃｃｍ、真空容器１の中心部の分離ガス供給管５１からのＮ2ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。また１枚のウエハＷに対する反応ガス供給のサイクル数は目標膜厚に応じて変わるが、例えば１０００回である。
【００４６】
上述の実施の形態によれば、回転テーブル２を回転させてウエハＷ上にＳｉ含有ガスを吸着させ、次いでウエハＷの表面にＯ3ガスを供給してウエハＷの表面に吸着したＳｉ含有ガスを反応させてシリコン酸化膜を成膜する成膜処理と、プラズマを用いてこのシリコン酸化膜の改質を行う改質処理と、からなる成膜−改質ステップを行った後、Ｓｉ含有ガスの供給を停止してプラズマを用いてシリコン酸化膜の改質を行う改質ステップを行っている。そのため、膜厚方向に亘って良好で均質な膜厚の薄膜を得ることができる。また、各ステップの処理時間の比（Ｔ１／Ｔ２）と、処理サイクルの時間（Ｔ１＋Ｔ２）とを調整しているので、薄膜（反応生成物）の改質の程度を広い範囲に亘って調整することができる。従って、例えば成膜−改質ステップにおける成膜処理の回数を少なく（処理時間Ｔ１を短く）したり、改質ステップの処理時間Ｔ２を長く取ったり、あるいは処理サイクルの時間（Ｔ１＋Ｔ２）を短くして一度の処理サイクルで形成される反応生成物を薄くしたりすることにより、プラズマによる改質効果の度合いを大きくすることができ、そのため例えば後述の実施例に示すように、熱酸化膜と同程度の膜質の薄膜を形成できる。
【００４７】
この時、例えば改質ステップを行わずに、成膜−改質ステップだけを用いて回転テーブル２の回転毎に成膜処理と改質処理とを行った場合には、下層側の反応生成物の改質処理を行った後に当該反応生成物上に新たに上層側の反応生成物が形成され、その後これらの処理が交互に行われて反応生成物が多層に亘って積層されていくことになる。そのため、ウエハＷの極表層までしかプラズマによる改質が起こらないので、改質が不十分な状態で反応生成物が多層積層されてしまう可能性がある。そこで、反応生成物の改質を確実に行うためには、例えば上層側の反応生成物が積層される前に、つまりウエハＷが改質領域１５０を通過するごく僅かな時間で十分な改質処理を行うことが好ましい。
【００４８】
従って、例えば様々なレシピで成膜される反応生成物についても同様に十分に改質するためには、即ちこの成膜装置で良好に反応生成物（薄膜）を改質できる範囲を広く確保しておこうとすると、例えば高周波電源２２４からプラズマ処理手段８０に供給する高周波の出力を高くしたり、プラズマ処理手段８０を回転テーブル２上のウエハＷに近接配置したり、あるいは改質領域１５０を広くするために多数のプラズマ処理手段８０を配置したりすることが考えられる。
【００４９】
しかし、この実施の形態では、装置側の構成を変更するのではなく、処理サイクルのシーケンスを調整しているので、装置構成を複雑化することなく、反応生成物を改質できる範囲（薄膜の特性の調整範囲）を広く取ることができる。
また、成膜−改質ステップ及び改質ステップにおいてＯ3ガスの供給量を揃えているので、真空容器１内の圧力変動を抑えることができ、従って真空容器１内のガス流の乱れや当該真空容器１内の部材の圧力変動による損傷を抑えることができる。尚、例えば真空容器１内のガス流が乱れない場合などには、改質ステップにおいてＯ3ガスの供給を停止しても良いし、Ｏ3ガスの供給を停止する場合には、このＯ3ガスの流量分だけ分離ガスの流量を増やすようにしても良い。
【００５０】
更に、各ステップを切り替えるにあたって、既述の図１０に示すように、回転テーブル２をｎ回転（ｎ：整数）させた時にＳｉ含有ガスの給断を行っているので、反応生成物の膜厚や各ステップの切替タイミングなどを管理しやすいというメリットがある。この時、既述のように回転テーブル２上の各ウエハＷ毎に各ガスの供給タイミングが異なるので、各ステップの切替タイミングとしては、一回転以下であっても良く、このような場合であっても複数の処理サイクルを繰り返すことによってウエハＷ間及びウエハＷ内において薄膜の膜質及び膜厚が均一化される。このように回転テーブル２が一回転する間にステップの切替を行う場合には、回転テーブル２上のあるウエハＷにだけＳｉ含有ガスが供給されないように、即ち各々のウエハＷに対して均一にＳｉ含有ガスが供給されるように、各ステップの切替タイミングが調整される。
【００５１】
更に、成膜−改質ステップにおいては、真空容器１の内部において成膜処理を行う度に改質処理を行っており、いわば回転テーブル２の周方向においてウエハＷが各処理領域Ｐ１、Ｐ２を通過する経路の途中において成膜処理に干渉しないように改質処理を行っている。また、各成膜−改質ステップを行う度に改質ステップを行っている。そのため、例えば薄膜の成膜が完了した後で改質処理を行うよりも短時間で薄膜を改質できる。
【００５２】
また、カバー体２２１により上流側から通流してくるガスの当該カバー体２２１の内部への侵入を抑えることができるので、例えば第２の反応ガスノズル３２と活性化ガスインジェクター２２０との間に専用の分離領域Ｄを設けなくても良いため、成膜装置のコストを抑えて改質処理を行うことができるし、またＮＯｘなどの副生成ガスの発生を抑えて例えば装置を構成する部材の腐食を抑制できる。また、このカバー体２２１を絶縁体により構成しているので、カバー体２２１とプラズマ処理手段８０との間においてプラズマが形成されないため、当該カバー体２２１をプラズマ処理手段８０に近接配置することができ、そのため装置を小型化できる。
【００５３】
既述のシリコン酸化膜を成膜するための処理ガスとしては、第１の反応ガスとしてＢＴＢＡＳ［ビスターシャルブチルアミノシラン］、ＤＣＳ[ジクロロシラン]、ＨＣＤ[ヘキサクロロジシラン]、３ＤＭＡＳ[トリスジメチルアミノシラン]、モノアミノシランなどを用いても良いし、ＴＭＡ[トリメチルアルミニウム]、ＴＥＭＡＺ[テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム]、ＴＥＭＡＨ[テトラキスエチルメチルアミノハフニウム]、Ｓｒ(ＴＨＤ)2[ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト]、Ｔｉ(ＭＰＤ)(ＴＨＤ)[チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト]などを第１の反応ガスとして用いて、酸化アルミニウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化ストロンチウム膜、酸化チタン膜などを成膜しても良い。これらの原料ガスを酸化する酸化ガスである第２の反応ガスとしては、水蒸気などを採用しても良い。また、第２の反応ガスとしてＯ3ガスを用いないプロセス例えばＴｉＮ（窒化チタン）膜などにおいて当該ＴｉＮ膜の改質を行う場合には、ガス導入ノズル３４から供給するプラズマ発生用の改質ガスとしては、ＮＨ3（アンモニア）ガスなどのＮ（窒素）を含むガスを用いても良い。
【００５４】
また、既述の例では２種類の反応ガスを用いて反応生成物を形成する例について説明したが、２種類以上例えば３種類あるいは４種類の反応ガスを用いて反応生成物を形成する場合に本発明を適用しても良い。
また、プラズマ発生手段８０を２組設けたが、１組であっても良いし３組以上でも良い。更に、既述のように平行電極（電極３６ａ、３６ｂ）を用いて容量結合型プラズマを発生させたが、コイル型の電極を用いて誘導結合型のプラズマを発生させても良い。
既述の各例では、ガス供給系（ノズル３１〜３４、４１、４２（３００））に対して回転テーブル２を回転させたが、この回転テーブル２に対してガス供給系を回転させても良い。
【実施例】
【００５５】
続いて、本発明の効果を確認するために行った実施例について以下に説明する。この実施例では、既述のシリコン酸化膜を形成する場合に、成膜−改質ステップに加えて改質ステップを行うことによって、薄膜の特性がどのように向上するか評価を行った。また、以下の表に示すように処理時間の比（Ｔ１：Ｔ２）を変えた場合についても、同様に薄膜の特性を評価した。尚、この表には、処理時間の比と共に処理時間Ｔ１、Ｔ２についても併記している。
（表）
【００５６】
また、参考例として、改質ステップを行わずに成膜−改質ステップだけを行った場合と、プラズマ改質を行わずに成膜処理だけを行った場合と、シリコン酸化膜として理想的な特性を持っていると考えられる熱酸化膜と、の夫々の特性を示している。また、これらの薄膜の特性の評価は、成膜後の薄膜に対して負のバイアス電圧を印加して、この負のバイアス電圧の大きさに応じてリーク電流がどのような値を示すか測定することによって行った。従って、リーク電流が少ない方が不純物の少ない緻密な薄膜が形成されていると言える。尚、回転テーブル２の回転数は２０ｒｐｍとしている。また、その他の処理条件については各例において同じ条件としたため説明を省略する。
【００５７】
その結果、図１２に示すように、プラズマ改質を行わない場合及び改質ステップを行わない場合に比べて、成膜−改質ステップと共に改質ステップを行うことにより、薄膜の膜質が向上しており、処理時間の比（Ｔ１：Ｔ２）＝１：３の場合には、シリコン酸化膜の理想的な特性であると考えられる熱酸化膜と同レベルの特性となっていた。
【符号の説明】
【００５８】
１ 真空容器
２ 回転テーブル
Ｃ 中心部領域
Ｄ 分離領域
Ｅ 排気領域
Ｗ ウエハ
３１、３２、４１、４２ ガスノズル
６１、６２ 排気口
８０ プラズマ発生部
Ｐ１、Ｐ２ 処理領域
２２０ 活性化ガスインジェクター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内にて基板に対して薄膜を成膜する成膜装置、成膜方法及びこの方法が記憶された記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハなどの基板の表面に薄膜を成膜する成膜方法の一つとして、例えば第１の反応ガス及び第２の反応ガスを交互に基板に供給して、原子層あるいは分子層の反応生成物を積層するＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）などが知られている。これらの成膜方法では、例えば成膜温度が低い場合には、反応ガス中の有機物などが不純物として薄膜に混入するおそれがある。そこで、このような不純物を薄膜から除去するために、例えばアニール処理やプラズマ処理などの改質処理が行われる場合がある。
【０００３】
しかし、このプラズマ処理では薄膜の極表層の深さまでしか改質できないので、薄膜の成膜後にプラズマ処理を行った場合には、薄膜の膜厚方向において均質な改質効果が得られない。また、成膜装置と共にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置を用いる場合には、成膜処理と改質処理とを各々の処理容器で行うことになるため、薄膜の積層に長時間必要になってしまう。
【０００４】
一方、このような成膜処理を複数枚のウエハに対して同時に行ういわゆるミニバッチ方式の装置として、例えば特許文献１〜３に記載されているように、既述の各反応ガスを供給する複数の反応ガス供給手段に対して複数枚のウエハが載置された載置台を相対的に回転させながら成膜処理を行う成膜装置が知られている。しかしながら、これらの特許文献では既述の課題については具体的に検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許公報７，１５３，５４２号：図８（ａ）、図８（ｂ）
【特許文献２】特許３１４４６６４号公報：図１、図２、請求項１
【特許文献３】米国特許公報６，６３４，３１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板が載置されたテーブルに対して反応ガスを供給する反応ガス供給手段を相対的に回転させて反応生成物を積層して薄膜を成膜するにあたり、膜厚方向に亘って膜質が良好で均質な薄膜を成膜できる成膜装置、成膜方法及びこの方法が記憶された記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の成膜装置は、
真空容器内に設けられ、基板を載置するための基板載置領域が形成されたテーブルと、
基板の表面に吸着する第１の反応ガス及び基板の表面上の第１の反応ガスの成分と反応して反応生成物を生成する第２の反応ガスを夫々前記基板載置領域に対して供給するための第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段と、
基板上の反応生成物に対して、改質ガスをプラズマ化して得たプラズマにより改質処理を行うためのプラズマ処理手段と、
前記テーブルと前記第１の反応ガス供給手段、前記第２の反応ガス供給手段及び前記プラズマ処理手段とを相対的に回転させる回転機構と、
前記基板に対して反応生成物を生成する成膜処理と改質処理とを行うために、前記真空容器内への第１の反応ガス、第２の反応ガス及び改質ガスの供給とこの改質ガスのプラズマ化とを行う成膜−改質ステップと、第１の反応ガスの供給を停止すると共に前記真空容器内への改質ガスの供給とこの改質ガスのプラズマ化とを行う改質ステップと、をこの順番で少なくとも１回行うように制御信号を出力する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記制御手段は、前記成膜−改質ステップから前記改質ステップへの切替時における前記真空容器内の圧力変動を抑えるために、これらの各ステップ間における第２の反応ガスの供給量を揃えるように制御信号を出力しても良い。
また、前記成膜−改質ステップ及び前記改質ステップを複数回繰り返す場合には、
前記制御手段は、これら各ステップにおいて前記回転機構をｎ回転（ｎ：整数）させた時にステップの切替を行っても良い。前記改質ガスは、希ガスまたはＯ2ガスの少なくとも一方である。
【０００９】
本発明の成膜方法は、
真空容器内に設けられたテーブルの基板載置領域に基板を載置する工程と、
次いで、基板の表面に第１の反応ガスを吸着させる工程と、基板上の第１の反応ガスの成分と第２の反応ガスとを反応させて反応生成物を生成させる工程と、改質ガスをプラズマ化して得たプラズマにより基板表面の反応生成物の改質処理を行う工程と、を行うために、回転機構を用いて前記テーブルに対して第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段及びプラズマ処理手段を相対的に回転させると共に、前記第１の反応ガス供給手段、前記第２の反応ガス供給手段及び前記プラズマ処理手段から前記基板載置領域に夫々第１の反応ガス、第２の反応ガス及びプラズマを供給する成膜−改質ステップと、
第１の反応ガスの供給を停止して、前記回転機構を回転させると共に、前記プラズマ処理手段から前記基板載置領域にプラズマを供給する改質ステップと、をこの順番で少なくとも１回行う工程と、を含むことを特徴とする。
前記成膜−改質ステップから前記改質ステップへの切替時における前記真空容器内の圧力変動を抑えるために、これらの各ステップ間における第２の反応ガスの供給量が揃っていても良い。
【００１０】
本発明の記憶媒体は、
真空容器内のテーブル上の基板載置領域に基板を載置し、少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給し、かつこの供給サイクルを複数回実行することにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、前記いずれか一つの成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、基板が載置されたテーブルに対して第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段及びプラズマ処理手段を相対的に回転させると共に、基板表面上の第１の反応ガスの成分と第２の反応ガスとを反応させて反応生成物を生成させる成膜処理及びこの反応生成物をプラズマにより改質する改質処理をこの順番で行う成膜−改質ステップと、第１の反応ガスの供給を停止して前記テーブルと前記プラズマ処理手段とを相対的に回転させて改質処理を行う改質ステップと、をこの順番で行っているので、膜厚方向に亘って良好で均質な膜質の薄膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断面を示す図３のＩ−Ｉ’線縦断面図である。
【図２】前記成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】前記成膜装置の横断平面図である。
【図４】前記成膜装置の内部の一部の概略構成を示す縦断面図である。
【図５】本発明の活性化ガスインジェクターの一例を示す拡大斜視図である。
【図６】前記成膜装置に設けられた活性化ガスインジェクターを示す縦断面図である。
【図７】前記活性化ガスインジェクターを示す成膜装置の縦断面図である。
【図８】前記成膜装置において改質により生成する薄膜の様子を示す模式図である。
【図９】前記成膜装置において行われる各ステップのガス供給シーケンスの一例を示す概略図である。
【図１０】前記成膜装置において行われる各ステップのガス供給シーケンスの一例を示す概略図である。
【図１１】前記成膜装置におけるガスの流れを示す模式図である。
【図１２】本発明の実施例において得られた特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態の一例の成膜装置は、図１（図３のＩ−Ｉ’線に沿った断面図）に示すように平面形状が概ね円形である扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、当該真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備えている。真空容器１は天板１１が容器本体１２から分離できるように構成されている。天板１１は、内部の減圧状態により容器本体１２の上端面に設けられたシール部材例えばＯリング１３を介して容器本体１２側に押し付けられていて気密状態を維持しているが、天板１１を容器本体１２から分離するときには図示しない駆動機構により上方に持ち上げられる。
【００１４】
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、このコア部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の底面部１４を貫通し、その下端が当該回転軸２２を鉛直軸回りにこの例では時計方向に回転させる回転機構である駆動部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。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底面部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。
【００１５】
回転テーブル２の表面部には、図２及び図３に示すように回転方向（周方向）に沿って複数枚例えば５枚の基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗを載置するための円形状の凹部２４が設けられている。なお図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを描いてある。この凹部２４は、直径がウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きく、またその深さはウエハＷの厚みと同等の大きさに設定されている。従ってウエハＷを凹部２４に落とし込むと、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）とが揃うことになる。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えて当該ウエハ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。凹部２４は、ウエハＷを位置決めして回転テーブル２の回転に伴う遠心力により飛び出さないようにするためのものであり、本発明の基板載置領域に相当する部位である。
【００１６】
図２及び図３に示すように、回転テーブル２における凹部２４の通過領域と各々対向する位置には、各々例えば石英からなる第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２と、２本の分離ガスノズル４１、４２と、活性化ガスインジェクター２２０と、が真空容器１の周方向（回転テーブル２の回転方向）に互いに間隔をおいて放射状に配置されている。この例では、後述の搬送口１５から見て時計回り（回転テーブル２の回転方向）に活性化ガスインジェクター２２０、分離ガスノズル４１、第１の反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び第２の反応ガスノズル３２がこの順番で配列されており、これらの活性化ガスインジェクター２２０及びノズル３１、３２、４１、４２は、例えば真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入され、回転テーブル２の回転中心に向かってウエハＷに対向して水平に伸びるように取り付けられている。各ノズル３１、３２、４１、４２の基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａは、真空容器１の外周壁を貫通している。反応ガスノズル３１、３２は、夫々第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段をなし、分離ガスノズル４１、４２は、各々分離ガス供給手段をなしている。前記活性化ガスインジェクター２２０については、後で詳述する。
【００１７】
第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２は、夫々図示しない流量調整バルブなどを介して、Ｓｉ（シリコン）を含む第１の反応ガス例えばジイソプロピルアミノシランガスのガス供給源及び第２の反応ガス例えばＯ3（オゾン）ガスとＯ2（酸素）ガスとの混合ガスのガス供給源（いずれも図示せず）に夫々接続されており、分離ガスノズル４１、４２はいずれも流量調整バルブなどを介して分離ガスであるＮ2（窒素）ガスのガス供給源（図示せず）に接続されている。尚、以下においては、便宜上第２の反応ガスをＯ3ガスとして説明する。
【００１８】
反応ガスノズル３１、３２には、ガス吐出孔３３が真下を向いてノズルの長さ方向に亘って例えば１０ｍｍの間隔をおいて等間隔に配列されている。反応ガスノズル３１、３２の下方領域は、夫々Ｓｉ含有ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及びＯ3ガスをウエハＷに吸着させたウエハＷ上のＳｉ含有ガスと反応させるための第２の処理領域Ｐ２となる。反応ガスノズル３１、３２は、処理領域Ｐ１、Ｐ２における天井面４５から離間してウエハＷの近傍に夫々設けられている。
【００１９】
分離ガスノズル４１、４２は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離する分離領域Ｄを形成するためのものであり、この分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には図２及び図３に示すように、回転テーブル２の回転中心を中心としかつ真空容器１の内周壁の近傍に沿って描かれる円を周方向に分割してなる、平面形状が扇型で下方に突出した凸状部４が設けられている。分離ガスノズル４１、４２は、この凸状部４における前記円の周方向中央にて当該円の半径方向に伸びるように形成された溝部４３内に収められている。
【００２０】
前記分離ガスノズル４１、４２における前記周方向両側には、前記凸状部４の下面である例えば平坦な低い天井面４４（第１の天井面）が存在し、この天井面４４の前記周方向両側には、当該天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）が存在することになる。この凸状部４の役割は、回転テーブル２との間への第１の反応ガス及び第２の反応ガスの侵入を阻止してこれら反応ガスの混合を防止するための狭隘な空間である分離空間を形成することにある。
即ち、分離ガスノズル４１を例にとると、回転テーブル２の回転方向上流側から第２の反応ガスが侵入することを阻止し、また回転方向下流側から第１の反応ガスが侵入することを阻止する。なお分離ガスとしては、窒素（Ｎ2）ガスに限られずアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスなどを用いても良い。
【００２１】
一方天板１１の下面には、図４に示すように、回転テーブル２におけるコア部２１よりも外周側の部位と対向するように、かつ当該コア部２１の外周に沿って突出部５が設けられている。この突出部５は、凸状部４における前記回転中心側の部位と連続して形成されており、その下面が凸状部４の下面（天井面４４）と同じ高さに形成されている。図２及び図３は、前記天井面４５よりも低くかつ分離ガスノズル４１、４２よりも高い位置にて天板１１を水平に切断して示している。
【００２２】
真空容器１の天板１１の下面、つまり回転テーブル２のウエハ載置領域（凹部２４）から見た天井面は既述のように第１の天井面４４とこの天井面４４よりも高い第２の天井面４５とが周方向に存在するが、図１では、高い天井面４５が設けられている領域についての縦断面を示しており、図４では、低い天井面４４が設けられている領域についての縦断面を示している。扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は図２及び図４に示されているように回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲して屈曲部４６を形成している。扇型の凸状部４は天板１１側に設けられていて、容器本体１２から取り外せるようになっていることから、前記屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。この屈曲部４６も凸状部４と同様に両側から反応ガスが侵入することを防止して、両反応ガスの混合を防止する目的で設けられており、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の表面に対する天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
【００２３】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図４に示すように前記屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが、分離領域Ｄ以外の部位においては、図１に示すように例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底面部１４に亘って縦断面形状が矩形に切り欠かれて外方側に窪んだ構造になっている。この窪んだ部分における既述の第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２に連通する領域を夫々第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２と呼ぶことにすると、これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１及び図３に示すように、夫々第１の排気口６１及び第２の排気口６２が形成されている。第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、図１に示すように各々排気管６３を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４に接続されている。なお図１中、６５は圧力調整手段である。
【００２４】
前記回転テーブル２と真空容器１の底面部１４との間の空間には、図１及び図４に示す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をプロセスレシピで決められた温度、例えば４５０℃に加熱するようになっている。前記回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の上方空間から排気領域Ｅ１、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えるために、ヒータユニット７を全周に亘って囲むようにリング状のカバー部材７１が設けられている。このカバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び当該外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材７１ａと、この内側部材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。この外側部材７１ｂは、既述の排気口６１、６２の上方側においてはこれら排気口６１、６２と回転テーブル２の上方領域とを連通させるために例えば円弧状に切りかかれて排気領域Ｅ１、Ｅ２をなし、屈曲部４６の下方側においては上端面が当該屈曲部４６に近接するように配置されている。
【００２５】
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面部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側に突出して突出部１２ａをなしている。この突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっており、また当該底面部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴についてもその内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間は前記ケース体２０内に連通している。そして前記ケース体２０にはパージガスであるＮ2ガスを前記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の底面部１４には、ヒータユニット７の下方側位置にて周方向の複数部位に、ヒータユニット７の配置空間をパージするためのパージガス供給管７３が設けられている。このヒータユニット７と回転テーブル２との間には、当該ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、既述の外側部材７１ｂの内周壁から突出部１２ａの上端部との間を周方向に亘って接続する例えば石英からなる覆い部材７ａが設けられている。
【００２６】
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Ｎ2ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、前記突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出されることになる。この突出部５で囲まれる空間には分離ガスが満たされているので、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間で回転テーブル２の中心部を介して反応ガス（Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガス）が混合することを防止している。
【００２７】
更に真空容器１の側壁には図２、図３に示す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が形成されており、この搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉されるようになっている。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はこの搬送口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ことから、回転テーブル２の下方側において当該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。
【００２８】
次に、既述の活性化ガスインジェクター２２０について詳述する。活性化ガスインジェクター２２０は、ウエハＷが載置される基板載置領域における回転テーブル２の中心側から回転テーブル２の外周側に亘ってプラズマを発生させ、例えばＳｉ含有ガスとＯ3ガスとの反応によってウエハＷ上に成膜された反応生成物であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）を回転テーブル２が回転する度に改質するためのものである。この活性化ガスインジェクター２２０は、図５及び図６に示すように、プラズマ発生用の改質ガスを真空容器１内に供給するために、例えば石英からなる改質ガス供給手段をなすガス導入ノズル３４を備えている。このガス導入ノズル３４よりも回転テーブル２の回転方向下流側には、当該ガス導入ノズル３４から導入される改質ガスをプラズマ化するために、互いに平行な１対の棒状のシース管３５ａ、３５ｂからなるプラズマ処理手段８０が配置されている。この例では、プラズマ処理手段８０は、互いに平行となるように複数組例えば２組設けられており、各々のプラズマ処理手段８０、８０は、互いの長さ寸法が等しくなるように配置されている。
【００２９】
これらのガス導入ノズル３４及びプラズマ処理手段８０、８０は、回転テーブル２上のウエハＷと夫々平行になるように、また回転テーブル２の回転方向に対して直交するように、真空容器１の外周面に設けられた基端部８０ａから回転テーブル２の中心部側に向かって当該真空容器１内に夫々気密に挿入されている。図６中３４１は、ガス導入ノズル３４の長さ方向に沿って複数箇所に設けられたガス孔である。
【００３０】
既述の図３に示すように、ガス導入ノズル３４には、プラズマ発生用の改質ガスを供給するプラズマガス導入路２５１の一端側が接続されており、このプラズマガス導入路２５１の他端側は、バルブ２５２及び流量調整部２５３を介してプラズマを発生させるためのプラズマ発生用の改質ガス例えばＯ2ガスが貯留されたプラズマ生成ガス源２５４に接続されている。この改質ガスとしては、Ｏ2ガスに代えて、あるいはこのＯ2ガスと共に、例えばＡｒ（アルゴン）ガスまたはＨｅ（ヘリウム）ガスなどの希ガスを用いても良い。
【００３１】
各々のプラズマ処理手段８０におけるシース管３５ａ、３５ｂは、例えば石英、アルミナ（酸化アルミニウム）、あるいはイットリア（酸化イットリウム、Ｙ2Ｏ3）により構成されている。また、これらのシース管３５ａ、３５ｂ内には、図６に示すように、例えばニッケル合金やチタンなどからなる電極３６ａ、３６ｂが各々貫挿されて平行電極をなしており、これらの電極３６ａ、３６ｂには、図３に示すように、例えば１３．５６ＭＨｚ、例えば５００Ｗの高周波電力が真空容器１の外部の高周波電源２２４から整合器２２５を介して並列で供給されるように構成されている。図２中３７は、シース管３５ａ、３５ｂの基端側（真空容器１の内壁側）に接続された保護管であり、図５などでは描画を省略している。尚、図６以外では、シース管３５ａ、３５ｂを簡略化して示している。
【００３２】
図５中２２１は、ガス導入ノズル３４及びシース管３５ａ、３５ｂが配置された領域を上方側及び側面（長辺方向及び短辺方向における両側面）側から覆うように配置されたカバー体であり、このカバー体２２１は絶縁体例えば石英により構成されている。また、図５中２２２は、活性化ガスインジェクター２２０の長さ方向に沿ってカバー体２２１の両側面の下端部から外側に向かってフランジ状に水平に伸び出す気流規制面であり、回転テーブル２の上流側から通流するＯ3ガスやＮ2ガスのカバー体２２１の内部領域への侵入を抑えるために、当該気流規制面２２２の下端面と回転テーブル２の上面との間の隙間寸法ｔが小さくなるように、また回転テーブル２の中心部側からガス流の速くなる回転テーブル２の外周側に向かうほど、その幅寸法ｕが広くなるように形成されている。図７中２２３は、カバー体２２１を支持するために当該カバー体２２１と真空容器１の天板１１との間に複数箇所に設けられた支持部材であり、その位置については模式的に示している。
【００３３】
また、この成膜装置には、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が制御手段として設けられており、この制御部１００のメモリ内には、後述するように、回転テーブル２が回転する度に成膜処理及び改質処理を行う成膜−改質ステップ（第１ステップ）と、回転テーブル２が回転する度に改質処理だけを行う改質ステップ（第２ステップ）と、をこの順番で行うためのプログラムが格納されている。即ち、このメモリには、これらの成膜−改質ステップ及び改質ステップの夫々の処理時間をＴ１、Ｔ２とすると、この処理時間の比（Ｔ１／Ｔ２）と、これらの成膜−改質ステップと改質ステップとからなる処理サイクルの時間（Ｔ１＋Ｔ２）と、この処理サイクルの回数などとが記憶されている。このプログラムは後述の装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、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などの記憶部１０１から制御部１００内にインストールされる。
【００３４】
次に、上述実施の形態の作用について説明する。先ず、図示しない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。この受け渡しは、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の底部側から不図示の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６４により真空容器１内を引き切りの状態にした後、圧力調整手段６５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、回転テーブル２を時計回りに例えば２０ｒｐｍ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４５０℃に加熱する。また、反応ガスノズル３１、３２から夫々Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガスを吐出すると共に、ガス導入ノズル３４からＯ2ガスを所定の流量例えば５ｓｌｍで吐出し、夫々のシース管３５ａ、３５ｂ間に１３．５６ＭＨｚ、電力が４００Ｗの高周波を供給する。また、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＮ2ガスを所定の流量で吐出し、分離カス供給管５１及びパージガス供給管７２、７２からもＮ2ガスを所定の流量で吐出する。
【００３５】
この時、活性化ガスインジェクター２２０においては、ガス導入ノズル３４から各ガス孔３４１を介して夫々のシース管３５ａ、３５ｂに向かって吐出されたＯ2ガスは、シース管３５ａ、３５ｂ間の領域に供給される高周波によって活性化されて、例えばＯ−イオンやＯラジカルなどのプラズマが生成する。このプラズマ（活性種）は、活性化ガスインジェクター２２０の下方側において回転テーブル２と共に移動（回転）するウエハＷに向かって下降していく。
【００３６】
一方、回転テーブル２の回転により、ウエハＷの表面には第１の処理領域Ｐ１においてＳｉ含有ガスが吸着し、次いで第２の処理領域Ｐ２においてウエハＷ上に吸着したＳｉ含有ガスが酸化されてシリコン酸化膜の分子層が１層あるいは複数層形成されて反応生成物の成膜処理が行われる。このシリコン酸化膜中には、例えばＳｉ含有ガス中に含まれる残留基のため、水分（ＯＨ基）や有機物などの不純物が含まれている場合がある。そして、このウエハＷが活性化ガスインジェクター２２０の下方領域である改質領域１５０に到達すると、前記プラズマによりシリコン酸化膜の改質処理が行われることになる。具体的には、図８の左側にこれらの成膜処理及び改質処理を模式的に示すように、例えばプラズマがウエハＷの表面に衝突することにより、例えばシリコン酸化膜から前記不純物が放出されたり、シリコン酸化膜内の元素が再配列されてシリコン酸化膜の緻密化（高密度化）が図られたりすることになる。こうして回転テーブル２を例えば合計２回転させることにより、即ち成膜処理と改質処理とからなる成膜−改質ステップを例えば６秒間行うことにより、ウエハＷの表面には所定の膜厚例えば０．２５ｎｍの反応生成物が形成される。
【００３７】
ここで、例えば各反応ガスの供給量や一度の成膜処理毎（回転テーブル２の回転毎）に成膜される反応生成物の膜厚、あるいは回転テーブル２の回転数などによっては、既述の改質処理では反応生成物の改質が十分に行われない場合がある。即ち、既述の成膜−改質ステップによりウエハＷ上に形成された反応生成物には、不純物がまだ混入していたり、あるいはシリコン酸化膜の緻密化が不十分であったりする場合がある。そこで、この成膜−改質ステップにおいてウエハＷ上に成膜された反応生成物を十分に改質するために、以下の改質ステップを行う。
具体的には、第２の反応ガスノズル３２、ガス導入ノズル３４、分離ガスノズル４１、４２及び各供給管５１、７２からの各ガスの供給量については既述の成膜−改質ステップと同じ流量に維持したまま、第１の反応ガスノズル３１からのＳｉ含有ガスの供給を停止する。この時、分離ガスやＯ3ガスの供給量に比べてＳｉ含有ガスの供給量が少ないので、成膜−改質ステップから改質ステップに切り替えた時（Ｓｉ含有ガスの供給を停止した時）の真空容器１内の圧力変動が抑えられる。
【００３８】
Ｓｉ含有ガスの供給を停止すると、分離ガスにより当該Ｓｉ含有ガスが速やかに真空容器１内から外部に排気され、また第１の反応ガスノズル３１内に僅かに残っていたＳｉ含有ガスについても同様に速やかに真空容器１の内部領域を介して外部に排気されていく。従って、この改質ステップでは、真空容器１内に第１の処理領域Ｐ１が形成されていないと言える。そのため、回転テーブル２上のウエハＷは、この回転テーブル２の回転によって第２の処理領域Ｐ２及び改質領域１５０をこの順番で通過する。
【００３９】
第２の処理領域Ｐ２では、ウエハＷの表面の反応生成物が既に酸化されている場合には、ウエハＷは悪影響を受けない。一方、改質領域１５０では、既述のように、ウエハＷの表面の反応生成物から不純物が排出されたり、シリコン酸化膜内の元素の再配列が行われたりする改質処理が行われる。こうして回転テーブル２を例えば６回転させることによって、即ち改質ステップを例えば１８秒間行うことによって、ウエハＷの表面の反応生成物はプラズマに複数回曝されることになるので、既述の成膜−改質ステップにおける改質処理よりも改質の度合いが大きくなる。また、この時の反応生成物は既述のように膜厚が薄いので、膜厚方向に亘ってプラズマによる改質処理が均一に行われる。
【００４０】
従って、図８の右側に模式的に示すように、既述の元素の再配列が上下方向（Ｎ層目及び（Ｎ＋１）層目）に積層された反応生成物間においても起こるので、膜厚方向において膜質の均一な反応生成物が形成される。この時、成膜−改質ステップ及び改質ステップにおける処理時間を夫々Ｔ１、Ｔ２とすると、これらの処理時間の比（Ｔ１／Ｔ２）は、例えば１／３（６秒／１８秒）となる。また、これらの成膜−改質ステップと改質ステップとからなる処理サイクルの時間（Ｔ１＋Ｔ２）は、例えば２４秒（６秒＋１８秒）となる。ここで、このような処理サイクルをガスの供給側から見ると、図９に示すように、Ｓｉ含有ガスが断続的に供給される一方、Ｏ3ガス及びプラズマ（Ｏ2ガス）については複数の処理サイクルを通じて同じ流量で供給され続けることになる。また、処理サイクルを回転テーブル２上のある一枚のウエハＷから見ると、図１０に示すように、成膜−改質ステップにおいては各ガス及びプラズマの供給が順番に複数回行われ、改質ステップにおいてはＳｉ含有ガス以外の各ガス及びプラズマの供給が順番に複数回行われている。
【００４１】
そして、この処理サイクルを複数回例えば４０回行うことにより、既述の改質が良好に行われた反応生成物が複数層積層されて、膜厚方向に亘って膜質が良好且つ均質な薄膜が形成される。ここで、回転テーブル２上には５枚のウエハＷが周方向に載置されているので、ウエハＷの各々について、例えば成膜−改質ステップを開始した時に、Ｓｉ含有ガスが供給される前にＯ3ガスやプラズマが最初に供給される場合や、あるいは成膜−改質ステップから改質ステップに切り替える時に、例えばＳｉ含有ガスがウエハＷの面内における途中部位までしか供給されない場合がある。そのため、例えば１回の処理サイクルでは、各ウエハＷ間において、あるいは１枚のウエハＷの面内において、僅かに膜厚にばらつきの生じている場合がある。しかし、このように処理サイクルを複数回行うことにより、ガスの供給回数や供給部位がウエハＷの面内及び面間において均されるので、処理のばらつきが緩和されて均一な膜厚及び膜質の薄膜が形成される。
【００４２】
この時、真空容器１内には、活性化ガスインジェクター２２０と第２の反応ガスノズル３２との間に分離領域Ｄを設けていないので、回転テーブル２の回転に引き連れられて、活性化ガスインジェクター２２０に向かって上流側からＯ3ガスやＮ2ガスが通流してくる。しかし、既述のように各プラズマ処理手段８０とガス導入ノズル３４とを覆うようにカバー体２２１を設けているので、カバー体２２１の下方側（気流規制面２２２と回転テーブル２との間の隙間ｔ）よりもカバー体２２１の上方側の領域が広くなっている。また、カバー体２２１の内部領域に対してガス導入ノズル３４から改質ガスを供給しているので、当該内部領域が外部（真空容器１内）よりも僅かに陽圧になっている。従って、回転テーブル２の回転方向上流側から通流してくるガスは、カバー体２２１の下方側に入り込みにくくなっている。また、活性化ガスインジェクター２２０に向かって通流するガスは、回転テーブル２の回転によって上流側から引き連れられて来るので、回転テーブル２の半径方向内周側から外周側に向かうほど流速が速くなるが、回転テーブル２の内周側よりも外周側の気流規制面２２２の幅寸法ｕを大きく取っていることから、活性化ガスインジェクター２２０の長さ方向に亘ってカバー体２２１の内部へのガスの侵入が抑えられる。従って、活性化ガスインジェクター２２０に向かって上流側から流れてくるガスは、既述の図６に示すように、カバー体２２１の上方領域を介して下流側の排気口６２に通流していく。そのため、これらのＯ3ガスやＮ2ガスは、高周波によって活性化などの影響をほとんど受けないので、例えばＮＯｘなどの発生が抑えられ、真空容器１を構成する部材などの腐食が抑えられる。また、ウエハＷもこれらのガスの影響をほとんど受けない。尚、改質処理によりシリコン酸化膜から排出された不純物は、その後ガス化してＯ2ガスやＮ2ガスなどと共に排気口６２に向かって排気されていく。
【００４３】
また、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間においてＮ2ガスを供給し、また中心部領域Ｃにおいても分離ガスであるＮ2ガスを供給しているので、図１１に示すように、例えば成膜−改質ステップにおいては、Ｓｉ含有ガスとＯ3ガスとが混合しないように各ガスが排気されることとなる。
【００４４】
また、この例では反応ガスノズル３１、３２及び活性化ガスインジェクター２２０が配置されている第２の天井面４５の下方側の空間に沿った容器本体１２の内周壁においては、既述のように内周壁が切り欠かれて広くなっており、この広い空間の下方に排気口６１、６２が位置しているので、第１の天井面４４の下方側の狭隘な空間及び前記中心部領域Ｃの各圧力よりも第２の天井面４５の下方側の空間の圧力の方が低くなる。
なお、回転テーブル２の下方側をＮ2ガスによりパージしているため、排気領域Ｅに流入したガスが回転テーブル２の下方側を潜り抜けて、例えばＳｉ含有ガスがＯ3ガスの供給領域に流れ込むといったおそれは全くない。
【００４５】
ここで処理パラメータの一例について記載しておくと、回転テーブル２の回転数は、３００ｍｍ径のウエハＷを被処理基板とする場合例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、プロセス圧力は例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）、Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガスの流量は例えば夫々１００ｓｃｃｍ及び１００００ｓｃｃｍ、分離ガスノズル４１、４２からのＮ2ガスの流量は例えば２００００ｓｃｃｍ、真空容器１の中心部の分離ガス供給管５１からのＮ2ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。また１枚のウエハＷに対する反応ガス供給のサイクル数は目標膜厚に応じて変わるが、例えば１０００回である。
【００４６】
上述の実施の形態によれば、回転テーブル２を回転させてウエハＷ上にＳｉ含有ガスを吸着させ、次いでウエハＷの表面にＯ3ガスを供給してウエハＷの表面に吸着したＳｉ含有ガスを反応させてシリコン酸化膜を成膜する成膜処理と、プラズマを用いてこのシリコン酸化膜の改質を行う改質処理と、からなる成膜−改質ステップを行った後、Ｓｉ含有ガスの供給を停止してプラズマを用いてシリコン酸化膜の改質を行う改質ステップを行っている。そのため、膜厚方向に亘って良好で均質な膜厚の薄膜を得ることができる。また、各ステップの処理時間の比（Ｔ１／Ｔ２）と、処理サイクルの時間（Ｔ１＋Ｔ２）とを調整しているので、薄膜（反応生成物）の改質の程度を広い範囲に亘って調整することができる。従って、例えば成膜−改質ステップにおける成膜処理の回数を少なく（処理時間Ｔ１を短く）したり、改質ステップの処理時間Ｔ２を長く取ったり、あるいは処理サイクルの時間（Ｔ１＋Ｔ２）を短くして一度の処理サイクルで形成される反応生成物を薄くしたりすることにより、プラズマによる改質効果の度合いを大きくすることができ、そのため例えば後述の実施例に示すように、熱酸化膜と同程度の膜質の薄膜を形成できる。
【００４７】
この時、例えば改質ステップを行わずに、成膜−改質ステップだけを用いて回転テーブル２の回転毎に成膜処理と改質処理とを行った場合には、下層側の反応生成物の改質処理を行った後に当該反応生成物上に新たに上層側の反応生成物が形成され、その後これらの処理が交互に行われて反応生成物が多層に亘って積層されていくことになる。そのため、ウエハＷの極表層までしかプラズマによる改質が起こらないので、改質が不十分な状態で反応生成物が多層積層されてしまう可能性がある。そこで、反応生成物の改質を確実に行うためには、例えば上層側の反応生成物が積層される前に、つまりウエハＷが改質領域１５０を通過するごく僅かな時間で十分な改質処理を行うことが好ましい。
【００４８】
従って、例えば様々なレシピで成膜される反応生成物についても同様に十分に改質するためには、即ちこの成膜装置で良好に反応生成物（薄膜）を改質できる範囲を広く確保しておこうとすると、例えば高周波電源２２４からプラズマ処理手段８０に供給する高周波の出力を高くしたり、プラズマ処理手段８０を回転テーブル２上のウエハＷに近接配置したり、あるいは改質領域１５０を広くするために多数のプラズマ処理手段８０を配置したりすることが考えられる。
【００４９】
しかし、この実施の形態では、装置側の構成を変更するのではなく、処理サイクルのシーケンスを調整しているので、装置構成を複雑化することなく、反応生成物を改質できる範囲（薄膜の特性の調整範囲）を広く取ることができる。
また、成膜−改質ステップ及び改質ステップにおいてＯ3ガスの供給量を揃えているので、真空容器１内の圧力変動を抑えることができ、従って真空容器１内のガス流の乱れや当該真空容器１内の部材の圧力変動による損傷を抑えることができる。尚、例えば真空容器１内のガス流が乱れない場合などには、改質ステップにおいてＯ3ガスの供給を停止しても良いし、Ｏ3ガスの供給を停止する場合には、このＯ3ガスの流量分だけ分離ガスの流量を増やすようにしても良い。
【００５０】
更に、各ステップを切り替えるにあたって、既述の図１０に示すように、回転テーブル２をｎ回転（ｎ：整数）させた時にＳｉ含有ガスの給断を行っているので、反応生成物の膜厚や各ステップの切替タイミングなどを管理しやすいというメリットがある。この時、既述のように回転テーブル２上の各ウエハＷ毎に各ガスの供給タイミングが異なるので、各ステップの切替タイミングとしては、一回転以下であっても良く、このような場合であっても複数の処理サイクルを繰り返すことによってウエハＷ間及びウエハＷ内において薄膜の膜質及び膜厚が均一化される。このように回転テーブル２が一回転する間にステップの切替を行う場合には、回転テーブル２上のあるウエハＷにだけＳｉ含有ガスが供給されないように、即ち各々のウエハＷに対して均一にＳｉ含有ガスが供給されるように、各ステップの切替タイミングが調整される。
【００５１】
更に、成膜−改質ステップにおいては、真空容器１の内部において成膜処理を行う度に改質処理を行っており、いわば回転テーブル２の周方向においてウエハＷが各処理領域Ｐ１、Ｐ２を通過する経路の途中において成膜処理に干渉しないように改質処理を行っている。また、各成膜−改質ステップを行う度に改質ステップを行っている。そのため、例えば薄膜の成膜が完了した後で改質処理を行うよりも短時間で薄膜を改質できる。
【００５２】
また、カバー体２２１により上流側から通流してくるガスの当該カバー体２２１の内部への侵入を抑えることができるので、例えば第２の反応ガスノズル３２と活性化ガスインジェクター２２０との間に専用の分離領域Ｄを設けなくても良いため、成膜装置のコストを抑えて改質処理を行うことができるし、またＮＯｘなどの副生成ガスの発生を抑えて例えば装置を構成する部材の腐食を抑制できる。また、このカバー体２２１を絶縁体により構成しているので、カバー体２２１とプラズマ処理手段８０との間においてプラズマが形成されないため、当該カバー体２２１をプラズマ処理手段８０に近接配置することができ、そのため装置を小型化できる。
【００５３】
既述のシリコン酸化膜を成膜するための処理ガスとしては、第１の反応ガスとしてＢＴＢＡＳ［ビスターシャルブチルアミノシラン］、ＤＣＳ[ジクロロシラン]、ＨＣＤ[ヘキサクロロジシラン]、３ＤＭＡＳ[トリスジメチルアミノシラン]、モノアミノシランなどを用いても良いし、ＴＭＡ[トリメチルアルミニウム]、ＴＥＭＡＺ[テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム]、ＴＥＭＡＨ[テトラキスエチルメチルアミノハフニウム]、Ｓｒ(ＴＨＤ)2[ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト]、Ｔｉ(ＭＰＤ)(ＴＨＤ)[チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト]などを第１の反応ガスとして用いて、酸化アルミニウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化ストロンチウム膜、酸化チタン膜などを成膜しても良い。これらの原料ガスを酸化する酸化ガスである第２の反応ガスとしては、水蒸気などを採用しても良い。また、第２の反応ガスとしてＯ3ガスを用いないプロセス例えばＴｉＮ（窒化チタン）膜などにおいて当該ＴｉＮ膜の改質を行う場合には、ガス導入ノズル３４から供給するプラズマ発生用の改質ガスとしては、ＮＨ3（アンモニア）ガスなどのＮ（窒素）を含むガスを用いても良い。
【００５４】
また、既述の例では２種類の反応ガスを用いて反応生成物を形成する例について説明したが、２種類以上例えば３種類あるいは４種類の反応ガスを用いて反応生成物を形成する場合に本発明を適用しても良い。
また、プラズマ発生手段８０を２組設けたが、１組であっても良いし３組以上でも良い。更に、既述のように平行電極（電極３６ａ、３６ｂ）を用いて容量結合型プラズマを発生させたが、コイル型の電極を用いて誘導結合型のプラズマを発生させても良い。
既述の各例では、ガス供給系（ノズル３１〜３４、４１、４２（３００））に対して回転テーブル２を回転させたが、この回転テーブル２に対してガス供給系を回転させても良い。
【実施例】
【００５５】
続いて、本発明の効果を確認するために行った実施例について以下に説明する。この実施例では、既述のシリコン酸化膜を形成する場合に、成膜−改質ステップに加えて改質ステップを行うことによって、薄膜の特性がどのように向上するか評価を行った。また、以下の表に示すように処理時間の比（Ｔ１：Ｔ２）を変えた場合についても、同様に薄膜の特性を評価した。尚、この表には、処理時間の比と共に処理時間Ｔ１、Ｔ２についても併記している。
（表）
【００５６】
また、参考例として、改質ステップを行わずに成膜−改質ステップだけを行った場合と、プラズマ改質を行わずに成膜処理だけを行った場合と、シリコン酸化膜として理想的な特性を持っていると考えられる熱酸化膜と、の夫々の特性を示している。また、これらの薄膜の特性の評価は、成膜後の薄膜に対して負のバイアス電圧を印加して、この負のバイアス電圧の大きさに応じてリーク電流がどのような値を示すか測定することによって行った。従って、リーク電流が少ない方が不純物の少ない緻密な薄膜が形成されていると言える。尚、回転テーブル２の回転数は２０ｒｐｍとしている。また、その他の処理条件については各例において同じ条件としたため説明を省略する。
【００５７】
その結果、図１２に示すように、プラズマ改質を行わない場合及び改質ステップを行わない場合に比べて、成膜−改質ステップと共に改質ステップを行うことにより、薄膜の膜質が向上しており、処理時間の比（Ｔ１：Ｔ２）＝１：３の場合には、シリコン酸化膜の理想的な特性であると考えられる熱酸化膜と同レベルの特性となっていた。
【符号の説明】
【００５８】
１ 真空容器
２ 回転テーブル
Ｃ 中心部領域
Ｄ 分離領域
Ｅ 排気領域
Ｗ ウエハ
３１、３２、４１、４２ ガスノズル
６１、６２ 排気口
８０ プラズマ発生部
Ｐ１、Ｐ２ 処理領域
２２０ 活性化ガスインジェクター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に設けられ、基板を載置するための基板載置領域が形成されたテーブルと、
基板の表面に吸着する第１の反応ガス及び基板の表面上の第１の反応ガスの成分と反応して反応生成物を生成する第２の反応ガスを夫々前記基板載置領域に対して供給するための第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段と、
基板上の反応生成物に対して、改質ガスをプラズマ化して得たプラズマにより改質処理を行うためのプラズマ処理手段と、
前記テーブルと前記第１の反応ガス供給手段、前記第２の反応ガス供給手段及び前記プラズマ処理手段とを相対的に回転させる回転機構と、
前記基板に対して反応生成物を生成する成膜処理と改質処理とを行うために、前記真空容器内への第１の反応ガス、第２の反応ガス及び改質ガスの供給とこの改質ガスのプラズマ化とを行う成膜−改質ステップと、第１の反応ガスの供給を停止すると共に前記真空容器内への改質ガスの供給とこの改質ガスのプラズマ化とを行う改質ステップと、をこの順番で少なくとも１回行うように制御信号を出力する制御手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記成膜−改質ステップから前記改質ステップへの切替時における前記真空容器内の圧力変動を抑えるために、これらの各ステップ間における第２の反応ガスの供給量を揃えるように制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記成膜−改質ステップ及び前記改質ステップは複数回繰り返され、
前記制御手段は、これら各ステップにおいて前記回転機構をｎ回転（ｎ：整数）させた時にステップの切替を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記改質ガスは、希ガスまたはＯ2ガスの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項５】
真空容器内に設けられたテーブルの基板載置領域に基板を載置する工程と、
次いで、基板の表面に第１の反応ガスを吸着させる工程と、基板上の第１の反応ガスの成分と第２の反応ガスとを反応させて反応生成物を生成させる工程と、改質ガスをプラズマ化して得たプラズマにより基板表面の反応生成物の改質処理を行う工程と、を行うために、回転機構を用いて前記テーブルに対して第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段及びプラズマ処理手段を相対的に回転させると共に、前記第１の反応ガス供給手段、前記第２の反応ガス供給手段及び前記プラズマ処理手段から前記基板載置領域に夫々第１の反応ガス、第２の反応ガス及びプラズマを供給する成膜−改質ステップと、
第１の反応ガスの供給を停止して、前記回転機構を回転させると共に、前記プラズマ処理手段から前記基板載置領域にプラズマを供給する改質ステップと、をこの順番で少なくとも１回行う工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項６】
前記成膜−改質ステップから前記改質ステップへの切替時における前記真空容器内の圧力変動を抑えるために、これらの各ステップ間における第２の反応ガスの供給量が揃っていることを特徴とする請求項５に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記成膜−改質ステップ及び前記改質ステップは複数回繰り返され、
前記各ステップは、これら各ステップにおいて前記回転機構をｎ回転（ｎ：整数）させた時に切り替えられることを特徴とする請求項５または６に記載の成膜方法。
【請求項８】
前記改質ガスは、希ガスまたはＯ2ガスの少なくとも一方であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか一つに記載の成膜方法。
【請求項９】
真空容器内のテーブル上の基板載置領域に基板を載置し、少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給し、かつこの供給サイクルを複数回実行することにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、請求項５ないし８のいずれか一つに記載の成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１】
真空容器内に設けられ、基板を載置するための基板載置領域が形成されたテーブルと、
基板の表面に吸着する第１の反応ガス及び基板の表面上の第１の反応ガスの成分と反応して反応生成物を生成する第２の反応ガスを夫々前記基板載置領域に対して供給するための第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段と、
基板上の反応生成物に対して、改質ガスをプラズマ化して得たプラズマにより改質処理を行うためのプラズマ処理手段と、
前記テーブルと前記第１の反応ガス供給手段、前記第２の反応ガス供給手段及び前記プラズマ処理手段とを相対的に回転させる回転機構と、
前記基板に対して反応生成物を生成する成膜処理と改質処理とを行うために、前記真空容器内への第１の反応ガス、第２の反応ガス及び改質ガスの供給とこの改質ガスのプラズマ化とを行う成膜−改質ステップと、第１の反応ガスの供給を停止すると共に前記真空容器内への改質ガスの供給とこの改質ガスのプラズマ化とを行う改質ステップと、をこの順番で少なくとも１回行うように制御信号を出力する制御手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記成膜−改質ステップから前記改質ステップへの切替時における前記真空容器内の圧力変動を抑えるために、これらの各ステップ間における第２の反応ガスの供給量を揃えるように制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記成膜−改質ステップ及び前記改質ステップは複数回繰り返され、
前記制御手段は、これら各ステップにおいて前記回転機構をｎ回転（ｎ：整数）させた時にステップの切替を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記改質ガスは、希ガスまたはＯ2ガスの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項５】
真空容器内に設けられたテーブルの基板載置領域に基板を載置する工程と、
次いで、基板の表面に第１の反応ガスを吸着させる工程と、基板上の第１の反応ガスの成分と第２の反応ガスとを反応させて反応生成物を生成させる工程と、改質ガスをプラズマ化して得たプラズマにより基板表面の反応生成物の改質処理を行う工程と、を行うために、回転機構を用いて前記テーブルに対して第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段及びプラズマ処理手段を相対的に回転させると共に、前記第１の反応ガス供給手段、前記第２の反応ガス供給手段及び前記プラズマ処理手段から前記基板載置領域に夫々第１の反応ガス、第２の反応ガス及びプラズマを供給する成膜−改質ステップと、
第１の反応ガスの供給を停止して、前記回転機構を回転させると共に、前記プラズマ処理手段から前記基板載置領域にプラズマを供給する改質ステップと、をこの順番で少なくとも１回行う工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項６】
前記成膜−改質ステップから前記改質ステップへの切替時における前記真空容器内の圧力変動を抑えるために、これらの各ステップ間における第２の反応ガスの供給量が揃っていることを特徴とする請求項５に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記成膜−改質ステップ及び前記改質ステップは複数回繰り返され、
前記各ステップは、これら各ステップにおいて前記回転機構をｎ回転（ｎ：整数）させた時に切り替えられることを特徴とする請求項５または６に記載の成膜方法。
【請求項８】
前記改質ガスは、希ガスまたはＯ2ガスの少なくとも一方であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか一つに記載の成膜方法。
【請求項９】
真空容器内のテーブル上の基板載置領域に基板を載置し、少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給し、かつこの供給サイクルを複数回実行することにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、請求項５ないし８のいずれか一つに記載の成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２１０８７２（Ｐ２０１１−２１０８７２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７５９００（Ｐ２０１０−７５９００）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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