JP6101083B2 - 成膜方法及び成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の基板を載置された回転テーブルを回転しながら、互いに反応する反応ガスを交互に供給することにより、複数の基板のそれぞれの表面上に反応生成物を積層して基板表面に薄膜を成膜する成膜方法又は成膜装置に関する。

半導体記憶素子の低コスト化の観点から、半導体ウエハ（以下、「基板」という。）の大口径化が進められている。これに伴って、基板表面内における均一性の向上が求められている。このような要望に応える成膜方法として、原子層成膜（ＡＬＤ、Atomic Layer Deposition）法、又は、分子層成膜（ＭＬＤ、Molecular Layer Deposition）法と呼ばれる成膜方法がある。

ＡＬＤ法では、互いに反応する２種類の反応ガスのうちの一方の反応ガスを基板表面に吸着させ、吸着した反応ガスを他方の反応ガスで反応させるサイクルを繰り返す。これにより、ＡＬＤ法では、基板上に一方の反応ガスと他方の反応ガスとの反応生成物を生成し、生成した反応生成物を基板上に積層して基板表面を成膜する。

特許文献１及び特許文献２には、ＡＬＤ法を用いた成膜装置であって、回転テーブル上に５枚の基板を円周方向に並べると共に、回転テーブルの上方に配置した複数のガスノズルから反応ガスを供給する技術を開示している。

特開２０１１−４０５７４ 特開２０１０−２４５４４８

特許文献１に開示されている成膜装置では、ガスノズルに対して円周方向に離間した位置にプラズマ改質を行う部材を配置し、基板上の反応生成物をプラズマ改質することによって薄膜の緻密化を図る技術を開示している。しかしながら、プラズマ改質では、基板の表面に例えば数十から数百のアスペクト比のホール又は溝などの凹部が形成される場合に、この凹部の深さ方向に対する改質の度合いがばらついてしまう場合がある。

特許文献２に開示されている成膜装置では、各ガスノズルに対して回転テーブルの円周方向に離間した位置に、アニール処理（改質処理）を行うための加熱ランプを設けて、加熱ランプで基板上の反応生成物を加熱する技術を開示している。しかしながら、特許文献２に開示されている成膜装置では、複数の基板を順次改質処理するときに、改質処理に長時間を要する場合があった。また、特許文献２には、各基板の搬入、成膜、改質及び基板の搬出についての具体的な処理手順が記載されていない。

本発明は、上述の事情に鑑み、回転テーブルに載置された複数の基板を成膜した後に、改質処理と基板の搬出動作とを同時に行うことによって、複数の基板の成膜処理に要する合計時間を短縮することができる成膜方法又は成膜装置を提供することを目的とする。

本発明の一の態様によれば、複数の基板を成膜する成膜方法であって、円周方向に複数の基板載置部を有する回転テーブルを間欠的に回転させて、複数の前記基板載置部を搬入搬出領域に順次配置し、配置された前記基板載置部に基板を順次載置する搬入ステップと、前記回転テーブルを回転させることによって前記複数の基板を公転させるとともに、互いに反応する反応ガスを交互に基板表面に供給するサイクルを複数回繰り返して前記反応ガスの反応生成物を基板上に積層し、基板表面に薄膜を成膜する成膜ステップと、前記成膜ステップの後、前記回転テーブルを間欠的に回転することによって、前記搬入搬出領域に隣接する加熱領域に順次配置される基板を夫々加熱し、前記薄膜を改質する改質ステップと、次いで、間欠的に回転される前記回転テーブルによって前記改質ステップで前記薄膜を改質された基板を前記搬入搬出領域に順次配置し、配置された基板を順次搬出する搬出ステップとを含み、前記改質ステップは、前記複数の基板のうちの一の基板を加熱して改質し、次に前記回転テーブルを回転して前記一の基板と隣り合う他の基板を前記加熱領域に配置し、次いで配置した前記他の基板を改質し、前記搬出ステップは、前記改質ステップで前記他の基板を改質している間に、該改質ステップで改質した前記一の基板を搬出する、成膜方法が提供される。また、前記改質ステップは、前記回転テーブルの上方に配置された加熱ランプを用いて該回転テーブルに光を照射することによって、前記加熱領域として前記回転テーブルの一部の領域を加熱する、成膜方法であってもよい。また、前記改質ステップは、前記加熱領域に配置された基板を上方に移動して、前記加熱ランプに接近させた後に、前記光を照射する、成膜方法であってもよい。

本発明の他の態様によれば、複数の基板を円周方向に並んで載置される複数の基板載置部を上面に有する回転テーブルと、前記回転テーブルの上方の第１の処理領域に配置され、前記複数の基板に第１の反応ガスを供給する第１のガス供給部と、前記回転テーブルの円周方向において前記第１の処理領域から離間する第２の処理領域に配置され、前記複数の基板に第２の反応ガスを供給する第２のガス供給部と、前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との間に設けられ、前記上面に対して分離ガスを供給する分離ガス供給部と、供給された前記分離ガスを前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とへ導く狭隘な空間を前記上面に対して形成する分離領域とを有し、前記第２の処理領域は、前記回転テーブルに基板を載置される搬入搬出領域と、前記搬入搬出領域に隣接して配置され、基板表面の薄膜を改質するために基板を加熱する加熱領域とを含み、前記第２の処理領域では、前記加熱領域で前記複数の基板のうちの一の基板を改質しているときに、前記搬入搬出領域で既に改質された他の基板を搬出する、成膜装置が提供される。

本発明に係る成膜方法又は成膜装置によれば、改質処理と基板の搬出動作とを同時に行うことによって、複数の基板の成膜処理に要する合計時間を短縮することができる。

本発明の第１の実施形態に係る成膜装置を説明する概略断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の真空容器内の構造を説明する概略斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の真空容器内の構造を説明する概略平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の加熱手段を説明する概略分解図である。 本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の加熱手段（加熱ランプ）の一例を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の改質処理及び基板搬出の動作を説明するシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の改質処理及び基板搬出の動作を説明する概略斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る成膜装置の真空容器内の構造を説明する概略平面図である。 本発明の第３の実施形態に係る成膜装置の真空容器内の構造を説明する概略平面図である。 本発明の実施例に係る成膜装置の加熱方法の効果を確認するために行った実験結果を示すグラフである。 本発明の実施例に係る成膜装置の改質処理の効果を確認するために行った実験結果を示すグラフである。

添付の図面を参照しながら、限定的でない例示の実施形態に係る成膜装置を用いて、本発明を説明する。本発明は、以下に説明する成膜装置以外でも、複数のガスを用いて、複数の基板の表面を処理するもの（装置、機器、ユニット、システムなど）であれば、いずれのものにも用いることができる。

なお、以後の説明において、添付の全図面の記載の同一又は対応する装置、部品又は部材には、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。また、図面は、特に指定しない限り、装置、部品若しくは部材間の限定的な関係を示すことを目的としない。したがって、具体的な相関関係は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。

本発明の実施形態に係る成膜装置を用いて、下記に示す順序で本発明を説明する。

１．第１の実施形態
２．第２の実施形態
３．第３の実施形態
４．実施例
［第１の実施形態］
［成膜装置の構成］
図１乃至図３を用いて、本発明の実施形態に係る成膜方法を実施するのに好適な成膜装置について説明する。ここで、成膜装置は、本実施形態では、所謂回転テーブル（後述）を用いた成膜装置であって、互いに反応する２種類以上の反応ガスを交互に供給することによって、複数の基板の表面を成膜処理する装置のことを意味する。

図１は、成膜装置の断面図であり、図３のＩ−Ｉ’線に沿った断面を示している。図２及び図３は、図１の真空容器１内の構造を示す斜視図及び平面図である。図２及び図３は、説明の便宜上、天板１１（図１）の図示を省略している。

図１乃至図３に示すように、本実施形態に係る成膜装置１００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内に設けられる回転テーブル２と、成膜装置１００の全体の動作を制御する制御部１００Ｃとを備える。

真空容器１は、図１に示すように、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に気密に着脱可能に配置される天板１１とを備える。天板１１は、例えばＯリングなどのシール部材１３を介して気密に着脱可能に配置され、真空容器１内の気密性を確保する。

回転テーブル２は、真空容器１の中心を回転中心に、ケース体２０の円筒形状のコア部２１に固定される。回転テーブル２は、その上面に複数の基板（以下、「基板Ｗ」という。）が夫々載置される複数の基板載置部２４（図３のＳｌｏｔ１乃至Ｓｌｏｔ５）を有する。本実施形態に係る成膜装置１００は、基板搬入時に、回転テーブル２を間欠的に回転させて、基板載置部２４（Ｓｌｏｔ１等）を搬送口１５（図３）に対向する位置（以下、「搬入搬出領域Ｐ２ｍ」という。）に順次配置する。このとき、成膜装置１００は、搬送アーム１０を用いて、搬入搬出領域Ｐ２ｍに順次配置された基板載置部２４（Ｓｌｏｔ１等）に基板Ｗを順次載置する。また、成膜装置１００は、基板搬出時に、基板搬入時と同様に、搬送アーム１０を用いて、搬入搬出領域Ｐ２ｍに順次配置された基板載置部２４（Ｓｌｏｔ１等）上の基板Ｗを順次搬出する。

ケース体２０は、その上面が開口した筒状のケースである。ケース体２０は、上面に設けられたフランジ部分を真空容器１の底部１４（図１）の下面に気密に取り付けられている。

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を貫通する。また、回転軸２２の下端は、回転軸２２を鉛直軸回りに回転させる駆動部２３に取り付けられる。更に、回転軸２２及び駆動部２３は、ケース体２０内に収納されている。

図３に示すように、回転テーブル２の表面は、複数の基板載置部２４として、回転方向（円周方向）に沿って複数（本実施形態では５枚）の基板Ｗを載置するための円形状の複数の凹部Ｓｌｏｔ１乃至Ｓｌｏｔ５を有する。ここで、図３では、便宜上、凹部Ｓｌｏｔ１だけに基板Ｗを図示する。なお、本発明に係る成膜装置１００に用いることができる回転テーブル２は、複数の基板載置部２４として、４枚以下又は６枚以上の基板を載置できる構成であってもよい。

基板載置部２４は、本実施形態では、基板Ｗの直径（例えば３００ｍｍ）よりも僅かに大きい内径（例えば４ｍｍ大きい内径）とする。また、基板載置部２４は、基板Ｗの厚さにほぼ等しい深さとする。これにより、本実施形態に係る成膜装置１００は、基板載置部２４に基板Ｗを載置すると、基板Ｗの表面と回転テーブル２の表面（基板Ｗが載置されない領域）とを略同じ高さにすることができる。

図３に示すように、本実施形態に係る成膜装置１００では、反応ガスノズル３１が第１のガス供給部であり、回転テーブル２の上方で区画される第１の処理領域Ｐ１（後述）に配置される。また、反応ガスノズル３２が第２のガス供給部であり、回転テーブル２の周方向に沿って第１の処理領域Ｐ１から離間する第２の処理領域Ｐ２（後述）に配置される。更に、分離ガスノズル４１、４２が分離ガス供給部であり、第１の処理領域と第２の処理領域との間の分離領域ＲＨに配置される。反応ガスノズル３１、反応ガスノズル３２及び分離ガスノズル４１，４２は、例えば石英からなるノズルを用いてもよい。

具体的には、成膜装置１００は、図３に示すように、真空容器１の周方向に間隔をおいて、基板搬送用の搬送口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、反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び反応ガスノズル３２の順に配列している。反応ガスノズル３１、反応ガスノズル３２及び分離ガスノズル４１、４２は、それぞれの基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ及び４２ａを容器本体１２の外周壁に固定している。また、反応ガスノズル３１等は、真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入される。更に、反応ガスノズル３１等は、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２の中心方向に、且つ、回転テーブル２に対して平行に伸びるように取り付けられる。

反応ガスノズル３１、３２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（不図示）を備える。反応ガスノズル３１、３２は、ノズルの長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔でガス吐出孔を配列する。これにより、反応ガスノズル３１の下方領域は、基板Ｗに第１の反応ガス（本実施形態ではＳｉ含有ガス）を吸着させる領域（以下、「第１の処理領域Ｐ１」という。）となる。また、反応ガスノズル３２の下方領域は、基板Ｗに吸着している第１の反応ガスを第２の反応ガス（本実施形態ではＯ_３ガス）で酸化させる領域（以下、「第２の処理領域Ｐ２」という。）となる。第２の処理領域Ｐ２は、図２に示すように、成膜後の基板表面の薄膜を改質（アニール処理）するために基板を加熱する加熱手段８を配置される。加熱手段８は、後述する［加熱手段］で説明する。

なお、反応ガスノズル３１は、不図示の配管、バルブ及び流量制御器（例えばマスフローコントローラ）等を介して、第１の反応ガスの供給源（不図示）に接続されている。反応ガスノズル３２は、不図示の配管等を介して、第２の反応ガスの供給源（不図示）に接続されている。

分離ガスノズル４１、４２は、図３に示すように、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間の領域（以下、「分離領域ＲＨ」という。）に夫々設けられる。分離ガスノズル４１、４２は、不図示の配管等を介して、分離ガス（本実施形態ではＮ_２ガス）の供給源（不図示）に接続されている。すなわち、分離ガスノズル４１、４２は、回転テーブル２の上面に対して分離ガスを供給する。分離ガスノズル４２は、長手方向に沿って所定の間隔（例えば１０ｍｍ）で複数のガス吐出孔（不図示）を形成されている。ガス吐出孔の開口径は、例えば０．３から１．０ｍｍとすることができる。

なお、本発明に係る成膜装置１００が用いる（供給する）ことができるガスは、上記に示す第１の反応ガス（Ｓｉ含有ガス）、第２の反応ガス（Ｏ_３ガス）及び分離ガス（Ｎ_２ガス）に限定されるものではない。すなわち、本発明に係る成膜装置１００は、生成する反応生成物（薄膜）の組成に対応する第１の反応ガス及び第２の反応ガスを用いることができる。また、本発明に係る成膜装置１００は、分離ガスとして、不活性ガス（例えばＡｒやＨｅなどの希ガス）を用いることができる。

図２及び図３に示すように、本実施形態に係る成膜装置１００の真空容器１内には、２つの凸状部４が設けられている。凸状部４は、頂部が円弧状に切断された略扇型の平面形状を有する。凸状部４の内円弧は、回転テーブル２の中心部に位置する突出部５に連結されている。また、凸状部４の外円弧は、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。

凸状部４は、天板１１（図１）の裏面に取り付けられる。また、凸状部４の下面は、平坦な天井面を有する。これにより、凸状部４は、真空容器１内に、狭隘な空間である分離空間と、分離空間からガスを流入される空間４８１及び空間４８２とを形成する。すなわち、凸状部４は、形成した狭隘な空間である分離空間を第１の反応ガスと第２の反応ガスとを分離する分離領域ＲＨとして機能させる。

具体的には、本実施形態に係る成膜装置１００は、分離ガスノズル４１、４２から不活性ガス（窒素ガス）を供給し、供給した不活性ガスを分離領域ＲＨから空間４８１及び空間４８２へ向かって流出する。ここで、成膜装置１００は、分離領域ＲＨの容積が空間４８１及び４８２の容積よりも小さいため、空間４８１及び４８２の圧力と比較して分離領域ＲＨの圧力を高くすることができ、圧力障壁を形成することができる。したがって、成膜装置１００は、分離領域ＲＨを用いて、第１の処理領域Ｐ１に供給された第１の反応ガスと第２の処理領域Ｐ２に供給された第２の反応ガスとを分離し、真空容器１内において第１の反応ガスと第２の反応ガスとが混合して反応することを抑制することができる。

更に、図２に示すように、本実施形態に係る成膜装置１００は、略扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）に、回転テーブル２の外端面に対向するＬ字型の屈曲部４６を形成されている。ここで、屈曲部４６は、回転テーブル２と容器本体１２の内周面との間の空間を通して、空間４８１及び空間４８２の間でガスが流通するのを抑制する。また、図３に示すように、本実施形態に係る成膜装置１００は、回転テーブル２と真空容器１の内周面との間において、空間４８１と連通する第１の排気口６１０と、空間４８２と連通する第２の排気口６２０とが形成されている。第１の排気口６１０及び第２の排気口６２０は、各々排気管６３０を介して、真空排気手段（図１の真空ポンプ６４０）に接続されている。なお、図１中の参照符号６５０は圧力調整器である。

図１に示すように、本実施形態に係る成膜装置１００は、回転テーブル２と真空容器１の底部１４との間の空間に、成膜中の基板を加熱するヒータユニット７が設けられる。成膜装置１００は、ヒータユニット７を用いて、回転テーブル２に載置された基板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。

制御部１００Ｃは、成膜装置１００の各構成に動作を指示し、各構成の動作を制御するものである。制御部１００Ｃは、記憶部１０１（図１）に記憶されたプログラムを実行し、ハードウェアと協働することで、複数の基板の表面を成膜処理する。なお、制御部１００Ｃは、公知技術のＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリ（ROM、RAMなど）等を含む演算処理装置で構成することができる。

具体的には、制御部１００Ｃは、内蔵するメモリ内に、後述する［成膜方法］を成膜装置１００に実施させるためのプログラムを格納する。このプログラムは、例えばステップ群を組まれている。成膜装置１００は、媒体１０２（図１）に記憶されている上記プログラムを記憶部１０１へ読み込み、その後、制御部１００Ｃ（が内蔵するメモリ）にインストールする。なお、媒体１０２は、例えばハードディスク、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を用いることができる。

制御部１００Ｃは、本実施形態では、反応ガスノズル３１（第１のガス供給部）の動作を制御することで、回転テーブル２の上面に第１の反応ガスを供給する動作を制御することができる。また、制御部１００Ｃは、反応ガスノズル３２（第２のガス供給部）の動作を制御することで、回転テーブル２の上面に第２の反応ガスを供給する動作を制御することができる。また、制御部１００Ｃは、分離ガスノズル４１，４２（分離ガス供給部）の動作を制御することで、回転テーブル２の上面に分離ガスを供給する動作を制御することができる。更に、制御部１００Ｃは、後述する加熱手段８の動作を制御することで、成膜後の基板を改質する動作を制御することができる。

［加熱手段］
加熱手段８は、成膜後の基板表面の薄膜を改質する手段である。加熱手段８は、基板表面の薄膜が改質される温度以上に基板を加熱する。

図３に示すように、加熱手段８は、本実施形態では、搬入搬出領域Ｐ２ｍに隣接する加熱領域Ｐ２ｈに配置されている。図２及び図３に示すように、成膜装置１００は、本実施形態では回転テーブル２が円周方向に５枚の基板を等間隔で載置するため、隣り合う基板同士は回転方向について７２度離間している。このため、成膜装置１００は、搬入搬出領域Ｐ２ｍ（搬送口１５）の中央位置Ｘ１と加熱領域Ｐ２ｈの中央位置Ｘ２とを回転テーブル２の回転方向について７２度離間する。これにより、成膜装置１００は、回転テーブル２を回転して複数の基板のうちの一の基板を搬入搬出領域Ｐ２ｍに配置した場合に、一の基板と隣り合う他の基板を加熱領域Ｐ２ｈに配置することができる。また、成膜装置１００は、他の基板を加熱領域Ｐ２ｈで改質している間に、既に改質した一の基板を搬入搬出領域Ｐ２ｍから搬出することができる。すなわち、本実施形態に係る成膜装置１００は、基板の改質処理と既に改質した基板の搬出動作とを同時に行うことができるので、複数の基板を改質及び搬出する場合に、改質処理及び搬出動作に要する合計時間を短縮することができる。

図４に、本実施形態に係る加熱手段８の概略分解図を示す。

図４に示すように、加熱手段８は、本実施形態では、１８個の加熱ランプ８１を用いる。１８個の加熱ランプ８１は、透過部材８６の上面に略扇型形状で配置されている。透過部材８６は、天板１１の段部１１ａに配置される。ここで、透過部材８６の窓部８６ａには、光（例えば赤外線光）を透過する材質（例えば石英）により構成された部材が嵌合されている。また、段部１１ａには、シール部材（例えばＯリング）が配置されている。

成膜装置１００は、透過部材８６を段部１１ａに差し込むことで、透過部材８６のフランジ部８３と天板１１の段部１１ａとを互いに係止する。また、成膜装置１００は、段部１１ａに配置されたシール部材によって、段部１１ａ（天板１１）と透過部材８６とを気密に接続する。更に、成膜装置１００は、透過部材８６を図示しないボルトなどにより天板１１に固定することによって、真空容器１の内部の気密性を確保する。

図５に、本実施形態に係る加熱手段８の加熱ランプ８１の例を示す。

図５に示すように、加熱ランプ８１は、基板Ｗの吸収波長領域の光（例えば赤外線光）を照射するものである。加熱ランプ８１は、基板Ｗに光を照射することによって、基板表面の薄膜（反応生成物）が改質される温度以上に基板Ｗを加熱する。

具体的には、加熱ランプ８１は、ガラス体８２ａの内部に、光源８２ｂを有するランプ体８２を備える。加熱ランプ８１は、光源８２ｂが射出した光を透過部材８６に透過させ、基板Ｗに輻射する。加熱ランプ８１は、電源部８５を用いて、ランプ体８２に給電線８５ａを介して給電する。なお、ランプ体８２は、例えば０．５μｍ以上３μｍ以下の波長の赤外線光をするハロゲンランプを用いることができる。

また、加熱ランプ８１は、反射体８３をランプ体８２の周囲に設けている。反射体８３は、光源８２ｂからの光を回転テーブル２（下方側）に向かうように反射させる。反射体８３は、光源８２ｂからの光エネルギーを効率よく基板Ｗに照射するように、例えば回転テーブル２側に向けて徐々に広がる円錐形状で構成される。これにより、反射体８３は、光源８２ｂからの光エネルギーを基板Ｗのみに照射させることができるので、基板Ｗ以外への輻射熱の拡散を抑えることができる。すなわち、本実施形態に係る成膜装置１００は、加熱ランプ８１（加熱手段８）を用いて、加熱領域Ｐ２ｈとして回転テーブル２の一部の領域を加熱することができるので、回転テーブル２によって公転している各々の基板Ｗを局所的に、且つ、急速に加熱することができる。また、本実施形態に係る成膜装置１００は、真空容器１内の他の部材の昇温を抑制することができる。

更に、加熱ランプ８１は、反射体８３の内壁に例えば金メッキを施してもよい。また、加熱ランプ８１は、加熱ランプ８１の取り付け部材８４ｂの表面に例えば金メッキを施してもよい。これにより、加熱ランプ８１は、反射体８３及び取り付け部材８４ｂで光を反射することができるので、光源８２ｂが射出した光を効率的に基板Ｗに照射することができ、基板Ｗを加熱する時間を更に短縮することができる。

［成膜方法］
これまでに説明した図面（図１から図３）を参照しながら、本実施形態に係る成膜装置１００が実施する成膜方法の一例を説明する。

本実施形態に係る成膜装置１００は、反応ガスノズル３１から供給した第１の反応ガスを基板Ｗに吸着し、次いで、反応ガスノズル３２から供給した第２の反応ガスによって基板Ｗに吸着した第１の反応ガスを酸化して酸化物（反応生成物）を生成し、生成した酸化物を基板Ｗ上に積層することで基板Ｗの表面に薄膜を成膜する。

具体的には、成膜装置１００は、図３に示すように、先ず、搬入ステップとして、ゲートバルブ（不図示）を開き、搬送アーム１０を用いて、搬送口１５を介して、複数の基板Ｗを回転テーブル２の複数の基板載置部２４に受け渡す。すなわち、成膜装置１００は、回転テーブル２を間欠的に回転させ、回転テーブル２の複数（本実施形態では、５つ）の基板載置部２４に夫々基板Ｗを載置する。このとき、成膜装置１００は、基板載置部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに、基板載置部２４の底面から不図示の昇降ピンを昇降させることによって、基板Ｗの受け渡しを行ってもよい。

次に、成膜装置１００は、プレステップとして、ゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４０（図１）を用いて真空容器１を最低到達真空度まで排気した後に、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスを所定の流量で供給する。このとき、成膜装置１００は、圧力調整器６５０を用いて、真空容器１内を予め設定した処理圧力に調整する。次いで、成膜装置１００は、回転テーブル２を時計回りの方向に回転させながら、ヒータユニット７を用いて基板Ｗを加熱する。

次に、成膜装置１００は、成膜ステップとして、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスを供給させながら、反応ガスノズル３１から第１の反応ガスを供給する。また、成膜装置１００は、反応ガスノズル３２から第２の反応ガスを供給する。このとき、成膜装置１００は、第１の処理領域Ｐ１において、基板Ｗの表面（例えば最表面）に第１の反応ガスを吸着させる。また、成膜装置１００は、第２の処理領域Ｐ２において、第１の反応ガスが吸着された基板Ｗの表面を第２の反応ガスで酸化する。すなわち、成膜装置１００は、回転テーブル２上に載置した複数の基板を公転させながら、互いに反応する反応ガスを交互に供給することにより、複数の基板のそれぞれの表面上に反応生成物を積層して基板表面に薄膜を成膜する。

成膜装置１００は、制御部１００を用いて、所定の時間回転テーブル２を回転させる。また、成膜装置１００は、制御部１００を用いて、所定の時間経過後に回転テーブル２の回転を停止させる。すなわち、成膜装置１００は、所望の膜厚になるまで基板Ｗの表面に上記の反応生成物を堆積させるサイクルを繰り返す。成膜装置１００は、当該サイクルを繰り返すことによって、例えば周期的に挿入された多層膜を基板Ｗ表面に成膜（積層）することができる。なお、分離ガス、第１の反応ガス及び第２の反応ガスは、分離領域ＲＨによって分離され、真空容器１内で互いに混合することは殆ど無い。

その後、成膜装置１００は、改質ステップ及び搬出ステップを実施する。改質ステップ及び搬出ステップは、後述する［改質処理及び基板搬出の動作］で説明する。

［改質処理及び基板搬出の動作］
これまでに説明した図面（図１から図５）に加えて、図６及び図７を参照しながら、本実施形態に係る成膜装置１００が実施する成膜処理において、成膜された基板Ｗの表面の薄膜を改質する処理（改質ステップ）及び改質後の基板Ｗを搬出する動作（搬出ステップ）を説明する。図６は、本実施形態に係る成膜装置１００の改質処理及び基板搬出の動作を説明するシーケンス図である。図７は、本実施形態に係る成膜装置１００の改質処理及び基板搬出の動作を説明する概略斜視図である。

図６に示すように、成膜装置１００は、改質ステップとして、先ず、制御部１００Ｃを用いて回転テーブル２（図７（ａ））を回転し、成膜後の基板Ｗ１（Ｓｌｏｔ１）を加熱領域Ｐ２ｈに配置する。次いで、成膜装置１００は、加熱領域Ｐ２ｈに配置された成膜後の基板Ｗ１を改質する。具体的には、成膜装置１００は、加熱手段８（図４及び図７（ａ））を用いて基板Ｗ１に光を照射し、基板Ｗ１を加熱する。成膜装置１００は、基板Ｗ１に光を例えば９０秒間から１８０秒間照射して、基板Ｗ１を６００度以上に加熱する。なお、成膜装置１００は、ヒータユニット７（図１）を更に用いて、基板Ｗ１を加熱してもよい。

次に、成膜装置１００は、搬出ステップとして、制御部１００Ｃを用いて回転テーブル２（図７（ｂ））を反時計回りに７２度回転し、改質後の基板Ｗ１（Ｓｌｏｔ１）を加熱領域Ｐ２ｈに隣接する搬入搬出領域Ｐ２ｍに配置する。次いで、成膜装置１００は、搬送アーム１０（図３）等を用いて、改質後の基板Ｗ１を容器本体１２の外部に搬出する。ここで、成膜装置１００は、基板搬入時と同様に不図示の昇降ピンなどを用いて、基板Ｗ１を搬出することができる。成膜装置１００は、例えば９０秒から１８０秒の間に基板Ｗ１を搬出する。

また、成膜装置１００は、図７（ｂ）に示すように、改質後の基板Ｗ１（Ｓｌｏｔ１）の搬出ステップと同時に、加熱領域Ｐ２ｈに配置された成膜後の基板Ｗ２（Ｓｌｏｔ２）を改質する。すなわち、成膜装置１００は、改質後の一の基板の搬出動作と、次に改質される他の基板（一の基板と隣り合う基板）の改質処理とを同時に実施する。これにより、成膜装置１００は、複数の基板を改質処理及び搬出する場合において、改質後の一の基板の搬出動作と次に改質される他の基板の改質処理とを同時に実施することができるので、複数の基板の成膜処理に要する合計時間を短縮することができる。

その後、成膜装置１００は、連続して基板の成膜処理を行う場合に、上記の基板Ｗ１を搬出した基板載置部２４（Ｓｌｏｔ１）に、新たに成膜する基板Ｗ６を搬入する。次いで、成膜装置１００は、制御部１００Ｃを用いて回転テーブル２（図７（ｃ））を反時計回りに７２度回転し、次に改質する基板Ｗ３を加熱領域Ｐ２ｈに配置する。ここで、成膜装置１００は、図６に示すように、上記と同様に改質ステップと搬出ステップとを繰り返し、すべての基板（本実施形態では５枚の基板）の改質処理及び基板搬出の動作を実施する。

以上のとおり、本発明の第１の実施形態に係る成膜装置１００又は成膜方法によれば、搬入搬出領域Ｐ２ｍに隣接する位置に加熱領域Ｐ２ｈを配置することによって、複数の基板のうちの一の基板を改質処理しているときに、既に改質した他の基板の搬出動作を実施することができる。また、本実施形態に係る成膜装置１００又は成膜方法によれば、改質処理と基板搬出の動作とを同時に行うことができるので、複数の基板の成膜処理に要する合計時間を短縮することができる。すなわち、本実施形態に係る成膜装置１００又は成膜方法によれば、改質処理と基板搬出の動作とを同時に行うことができるので、生産性を低減することなく、改質処理を実施して高品質の成膜処理を実現することができる。

なお、本実施形態に係る成膜装置１００は、基板Ｗを搬出する動作に対応して、加熱手段８の動作を制御してもよい。成膜装置１００は、例えば基板Ｗを搬出する動作に要する時間に対応する加熱時間で加熱手段８を制御してもよい。また、本実施形態に係る成膜装置１００は、搬入搬出領域Ｐ２ｍから１４４度（２Ｓｌｏｔ）離間した位置に加熱領域Ｐ２ｈを配置してもよい。更に、本実施形態に係る成膜装置１００は、載置する基板の枚数に対応して、搬入搬出領域Ｐ２ｍと加熱領域Ｐ２ｈとの相対的な位置関係を変更してもよい。
［第２の実施形態］
［成膜装置の構成］、［加熱手段］、［成膜方法］及び［改質処理及び基板搬出の動作］
本発明の第２の実施形態に係る成膜装置２００を図８に示す。なお、本実施形態に係る成膜装置２００は、第１の実施形態に係る成膜装置１００と比較して加熱手段が異なるのみで、その他の構成等は同様のため、異なる部分を以後に説明する。

図８に示すように、本実施形態に係る成膜装置２００は、加熱手段８Ｂを備える。加熱手段８Ｂは、搬入搬出領域Ｐ２ｍに隣接する加熱領域Ｐ２ｈに配置されている。加熱手段８Ｂは、２８個の加熱ランプ８１（図５）を用いる。２８個の加熱ランプ８１は、本実施形態では、加熱する基板の円形形状に対応する略円形形状に配置される。すなわち、本実施形態に係る成膜装置２００は、第１の実施形態に係る成膜装置１００の加熱手段８と比較して、加熱ランプ８１の数を増やし、且つ、加熱ランプ８１の配置を基板の形状に対応させることで、改質の処理に要する時間（加熱時間）を短縮することができる。なお、本発明を用いることができる成膜装置（加熱手段８）は、用途に応じて、加熱ランプ８１の数を適宜変更することができる。

また、本実施形態に係る成膜装置２００は、加熱領域Ｐ２ｈに配置された基板を上昇させる昇降ピン（不図示）を更に用いて、基板を加熱手段８Ｂに接近させてもよい。これにより、本実施形態に係る成膜装置２００は、改質の処理に要する時間（加熱時間）を更に短縮することができる。

更に、本実施形態に係る成膜装置２００は、加熱手段８Ｂ図示しない熱電対などの温度検出部の測定結果に基づいて、複数の加熱ランプ８１の夫々の出力を個別に制御してもよい。これにより、成膜装置２００は、基板表面（加熱領域Ｐ２ｈ）の温度分布を均一に制御することができる。

以上のとおり、本発明の第２の実施形態に係る成膜装置２００によれば、第１の実施形態に係る成膜装置１００と同様の効果を得ることができる。
［第３の実施形態］
［成膜装置の構成］、［加熱手段］、［成膜方法］及び［改質処理及び基板搬出の動作］
本発明の第３の実施形態に係る成膜装置３００を図９に示す。ここで、本実施形態に係る成膜装置３００は、第１の実施形態に係る成膜装置１００と比較して加熱手段を配置する位置が異なるのみで、その他の構成等は同様のため、異なる部分を主に説明する。

図９に示すように、本実施形態に係る成膜装置３００は、加熱手段８Ｃを搬入搬出領域Ｐ２ｍに配置している。すなわち、成膜装置３００は、搬入搬出領域Ｐ２ｍで基板を改質する処理を行う。これにより、成膜装置３００は、基板搬出の動作と同時に、基板を改質する処理（アニール処理）を実施することができる。

成膜装置３００は、例えば搬入搬出領域Ｐ２ｍで基板を加熱しているときに、搬送アーム１０を基板に近接する位置に移動することできる。これにより、成膜装置３００は、基板を搬出するのに必要な時間を短縮することができる。また、本実施形態に係る成膜装置３００は、搬入搬出領域Ｐ２ｍに配置された搬入搬出時に基板を上昇させる昇降ピン（不図示）を更に用いて、基板を加熱手段８Ｃに接近させてもよい。これにより、成膜装置３００は、改質の処理に要する時間（加熱時間）を更に短縮することができる。また、成膜装置３００は、装置（昇降ピンなど）の汎用性を高め、装置の製造コストを低減することができる。

以上のとおり、本発明の第３の実施形態に係る成膜装置３００によれば、第１の実施形態に係る成膜装置１００と同様の効果を得ることができる。

［成膜装置の構成］、［加熱手段］、［成膜方法］及び［改質処理及び基板搬出の動作］
本発明の実施例に係る成膜装置１１０の構成等を、図１乃至図８及びに示す。なお、本実施例に係る成膜装置１１０の構成等は、第１の実施形態に係る成膜装置１００又は第２の実施形態に係る成膜装置２００の構成等と同様のため、説明を省略する。

［実験１］
図１０に、本実施例に係る成膜装置１１０の加熱方法の効果を確認するために行った実験結果の一例を示す。

図１０の横軸は加熱時間を示し、縦軸は加熱された基板の温度を示す。図中のＬ１８の線は、第１の実施形態に係る成膜装置１００の加熱手段８を用いた場合で、基板を上昇させないときの（加熱手段８に接近させないときの）実験結果を示す。図中のＬ１８Ｗ／Ｌの線は、第１の実施形態に係る成膜装置１００の加熱手段８を用いた場合で、基板を上昇させたときの（加熱手段８に接近させたときの）実験結果を示す。図中のＬ２８の線は、第２の実施形態に係る成膜装置２００の加熱手段８Ｂを用いた場合で、反射体８３の内壁及び取り付け部材８４ｂの表面に金メッキを施していないときの実験結果を示す。図中のＬ２８Ｗ／Ｒの線は、第２の実施形態に係る成膜装置２００の加熱手段８Ｂを用いた場合で、反射体８３の内壁及び取り付け部材８４ｂの表面に金メッキを施しているときの実験結果を示す。

図１０に示すように、第１の実施形態に係る成膜装置１００の加熱手段８を用いた場合で、基板を上昇させたときの実験結果（図中のＬ１８Ｗ／Ｌ）は、基板を上昇させないときの実験結果（図中のＬ１８）と比較して、基板Ｗを加熱する時間を短縮することができた。具体的には、図中のＬ１８Ｗ／Ｌの場合は、図中のＬ１８の場合と比較して、低い温度から７００度以上に短時間で基板を加熱することができた。

一方、第２の実施形態に係る成膜装置２００の加熱手段８Ｂを用いた場合で、反射体８３の内壁及び取り付け部材８４ｂの表面に金メッキを施しているときの実験結果（図中のＬ２８Ｗ／Ｒ）は、金メッキを施していないときの実験結果（図中のＬ２８）と比較して、基板Ｗを加熱する時間を短縮することができた。具体的には、図中のＬ２８Ｗ／Ｒの場合は、図中のＬ２８の場合と比較して、高温に短時間で基板を加熱することができた。

したがって、本実施例に係る成膜装置１１０の加熱方法は、基板の薄膜を改質する場合において、基板を加熱する時間を短縮することができた。

［実験２］
図１１に、本実施例に係る成膜装置１１０の改質処理の効果を確認するために行った実験結果を示す。図１１の縦軸は、無次元化したウエットエッチングレート（エッチングしない表面とエッチングする表面とのエッチングレートの比）を示す。すなわち、ウエットエッチングレートが小さいほど、エッチングの深さ方向に亘って均一な形状であることを示す。図中のＴ１は、熱酸化膜について得られた結果を１とした実験結果である。図中のＴ２は、改質処理を９０秒間実施した場合の実験結果である。図中のＴ３は、改質処理を実施しない場合の実験結果である。

図１１に示すように、改質処理を９０秒間実施した場合の実験結果（図中のＴ２）は、改質処理を実施しない場合の実験結果（図中のＴ３）と比較して、ウエットエッチングレートが小さい値となった。すなわち、本実施例に係る成膜装置１１０は、改質処理を９０秒間実施することによって（図中のＴ２）、熱酸化膜について得られた実験結果（図中のＴ１）に近づく値となった。これにより、本実施例に係る成膜装置１１０は、成膜後の基板を加熱して改質することによって、エッチングの深さ方向に亘って均一な形状となることがわかった。

以上、本発明に係る成膜装置又は成膜方法の実施形態及び実施例を参照しながら、本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態及び実施例に限定されることなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変更又は変形することが可能である。

１・・・成膜装置
２・・・回転テーブル
８・・・加熱手段
１１・・・天板
１２・・・容器本体
１５・・・搬送口
２４・・・基板載置部
３１・・・反応ガスノズル（第１のガス供給部）
３２・・・反応ガスノズル（第２のガス供給部）
４１，４２・・・分離ガスノズル（分離ガス供給部）
８１・・・加熱ランプ
Ｐ１・・・第１の処理領域
Ｐ２・・・第２の処理領域
Ｐ２ｈ・加熱領域
Ｐ２ｍ・搬入搬出領域
ＲＨ・・・分離区間
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６・・・基板

Claims (4)

1. 複数の基板を成膜する成膜方法であって、
   円周方向に複数の基板載置部を有する回転テーブルを間欠的に回転させて、複数の前記基板載置部を搬入搬出領域に順次配置して、配置された前記基板載置部に基板を順次載置する搬入ステップと、
   前記回転テーブルを回転させることによって前記複数の基板を公転させるとともに、互いに反応する反応ガスを交互に基板表面に供給するサイクルを複数回繰り返して前記反応ガスの反応生成物を基板上に積層し、基板表面に薄膜を成膜する成膜ステップと、
   前記成膜ステップの後、前記回転テーブルを間欠的に回転することによって、前記搬入搬出領域に隣接する加熱領域に順次配置される基板を夫々加熱し、前記薄膜を改質する改質ステップと、
   次いで、間欠的に回転される前記回転テーブルによって前記改質ステップで前記薄膜を改質された基板を前記搬入搬出領域に順次配置し、配置された基板を順次搬出する搬出ステップと
   を含み、
   前記改質ステップは、前記複数の基板のうちの一の基板を加熱して改質し、次に前記回転テーブルを回転して前記一の基板と隣り合う他の基板を前記加熱領域に配置し、次いで配置した前記他の基板を改質し、
   前記搬出ステップは、前記改質ステップで前記他の基板を改質している間に、該改質ステップで改質した前記一の基板を搬出する、
   成膜方法。
2. 前記改質ステップは、前記回転テーブルの上方に配置された加熱ランプを用いて該回転テーブルに光を照射することによって、前記加熱領域として前記回転テーブルの一部の領域を加熱する、請求項１に記載の成膜方法。
3. 前記改質ステップは、前記加熱領域に配置された基板を上方に移動して、前記加熱ランプに接近させた後に、前記光を照射する、請求項２に記載の成膜方法。
4. 複数の基板が円周方向に並んで載置される複数の基板載置部を上面に有する回転テーブルと、
   前記回転テーブルの上方の第１の処理領域に配置され、前記複数の基板に第１の反応ガスを供給する第１のガス供給部と、
   前記回転テーブルの円周方向において前記第１の処理領域から離間する第２の処理領域に配置され、前記複数の基板に第２の反応ガスを供給する第２のガス供給部と、
   前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との間に設けられ、前記上面に対して分離ガスを供給する分離ガス供給部と、
   供給された前記分離ガスを前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とへ導く狭隘な空間を前記上面に対して形成する分離領域と
   を有し、
   前記第２の処理領域は、前記回転テーブルに基板を載置される搬入搬出領域と、前記搬入搬出領域に隣接して配置され、基板表面の薄膜を改質するために基板を加熱する加熱領域とを含み、
   前記第２の処理領域では、前記加熱領域で前記複数の基板のうちの一の基板を改質しているときに、前記搬入搬出領域で既に改質された他の基板を搬出する、成膜装置。

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