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JP6602261B2 - 成膜方法 - Google Patents

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    • H01L21/68771—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by supporting more than one semiconductor substrate
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Description

本発明は、成膜方法に関する。
従来から、基板に形成された凹部の内面に水酸基を形成し、次いで有機アミノシランガスを水酸基が形成された基板に供給して吸着させ、次いで酸化ガスを有機アミノシランガスが吸着した基板に供給し、シリコン酸化膜を凹部の内面に成膜する成膜方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この成膜方法では、水酸基が形成された基板を酸素プラズマに曝すことにより、水酸基の一部を脱離させて水酸基の分布を制御し、ボトムアップ性の高い成膜や、凹部の形状にコンフォーマルな成膜等を行っている。
特開２０１３−１３５１５４号公報
しかしながら、上記の成膜方法では、酸素プラズマに曝されることで脱離した水酸基がガスの流れに沿って拡散し、シリコン酸化膜の表面に再び付着する場合がある。このようにシリコン酸化膜の表面に水酸基が再び付着すると、基板の面内における水酸基の量に不均衡が生じ、基板に成膜される膜の面内均一性が悪くなる。
そこで、一態様では、本発明は、基板に成膜される膜の膜厚の面内均一性を制御することができる成膜方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る成膜方法は、水酸基に吸着し得る第１の反応ガスと、前記第１の反応ガスと反応する第２の反応ガスとの反応生成物による膜を成膜する成膜方法であって、基板の表面に前記第１の反応ガスを供給して、前記基板の表面に前記第１の反応ガスを吸着させる工程と、前記第１の反応ガスが吸着した前記基板に前記第２の反応ガスを供給することにより、前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを反応させて前記反応生成物を生成する工程と、前記基板に第３の反応ガスを活性化させて供給することにより、前記反応生成物の表面を改質する工程と、前記基板に水素含有ガスを含む第４の反応ガスを供給することにより、表面が改質された前記反応生成物の表面の少なくとも一部の領域に水酸基を形成する工程と、を含み、前記基板を真空容器内に設けられた回転テーブルの上面に載置し、前記回転テーブルよりも上方に、前記回転テーブルの回転方向に沿って前記第１の反応ガスを吸着させる吸着領域、前記反応生成物を生成する反応領域、前記反応生成物の表面を改質する改質領域及び前記水酸基を形成する水酸基形成領域を配置し、前記回転テーブルを回転させることにより、前記吸着工程、前記反応工程、前記改質工程及び前記水酸基形成工程をこの順番に行い、前記回転テーブルの半径方向に沿って前記第４の反応ガスを供給することが可能な複数のガス供給部が設けられ、前記水酸基形成工程において、前記複数のガス供給部のうち少なくとも１つのガス供給部から前記第４の反応ガスを供給することにより、表面が改質された前記反応生成物の表面の少なくとも一部の領域に前記第４の反応ガスを供給する。
開示の成膜方法によれば、基板に成膜される膜の膜厚の面内均一性を制御することができる。
本発明の実施形態に係る成膜装置の概略縦断面図 図１の成膜装置の真空容器内の構成を示す概略斜視図 図１の成膜装置の真空容器内の構成を示す概略平面図 図１の成膜装置の分離領域を示す概略断面図 図１の成膜装置の回転テーブルの同心円に沿った真空容器の概略断面図 図１の成膜装置の他の概略断面図 図１の成膜装置のプラズマ発生器を示す概略断面図 図１の成膜装置のプラズマ発生器を示す他の概略断面図 図１の成膜装置のプラズマ発生器を示す概略上面図 分離領域におけるＨ２ガスの流速分布及び濃度分布を示す図（１） 分離領域におけるＨ２ガスの流速分布及び濃度分布を示す図（２） 分離領域におけるＨ２ガスの流速分布及び濃度分布を示す図（３） 分離領域におけるＨ２ガスの流速分布及び濃度分布を示す図（４） Ｈ２ガスの供給流量とウエハに成膜されたシリコン酸化膜の膜厚との関係を示す図
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
〔成膜装置〕
本発明の実施形態に係る成膜装置について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る成膜装置の概略縦断面図である。図２は、図１の成膜装置の真空容器内の構成を示す概略斜視図である。図３は、図１の成膜装置の真空容器内の構成を示す概略平面図である。
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、を備えている。真空容器１は、内部に収容したウエハの表面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とを有している。
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、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。
回転テーブル２の上面には、図２及び図３に示されるように、回転方向（周方向）に沿って複数（図示の例では５枚）の基板である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を載置可能な円形状の凹部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の上面（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。
図２及び図３は、真空容器１内の構造を説明するための図であり、説明の便宜上、天板１１の図示を省略している。図２及び図３に示されるように、回転テーブル２の上方には、反応ガスノズル３１、反応ガスノズル３２、反応ガスノズル３３及び分離ガス供給部４１、４２が真空容器１の周方向（図３の矢印Ａで示す方向）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、反応ガスノズル３３、分離ガス供給部４１、反応ガスノズル３１、分離ガス供給部４２及び反応ガスノズル３２がこの順番で配列されている。反応ガスノズル３１、反応ガスノズル３２、反応ガスノズル３３は、各々、例えば石英により形成されている。分離ガス供給部４１、４２は、後述の凸状部４に形成されている。
反応ガスノズル３１、３２、３３は、基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、３３ａ（図３）を容器本体１２の外周壁に固定することにより、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るように取り付けられている。
本実施形態においては、図３に示されるように、反応ガスノズル３１は、配管１１０及び流量制御器１２０等を介して、第１の反応ガス供給源１３０に接続されている。反応ガスノズル３２は、配管１１１及び流量制御器１２１等を介して、第２の反応ガス供給源１３１に接続されている。更に、反応ガスノズル３３は、配管１１２及び流量制御器１２２等を介して、第３の反応ガス供給源１３２に接続されている。分離ガス供給部４１、４２は、それぞれ回転テーブル２の半径方向に沿って５つ設けられている。分離ガス供給部４１、４２の詳細については後述する。なお、分離ガス供給部４１、４２は、それぞれ４つ以下であってもよく、６つ以上であってもよいが、ウエハＷに成膜される膜の膜厚の面内均一性を容易に制御することができるという観点から、３つ以上であることが好ましく、５つ以上であることがより好ましい。また、図３においては、複数の分離ガス供給部４１、４２の各々が回転テーブル２の回転方向において同じ位置に設けられている場合を示しているが、複数の分離ガス供給部４１、４２の各々が回転テーブル２の回転方向において異なる位置に設けられていてもよい。
反応ガスノズル３１、３２、３３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３５（後述）が、反応ガスノズル３１、３２、３３の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。これにより、反応ガスノズル３１、３２、３３から第１の反応ガス、第２の反応ガス、第３の反応ガスを回転テーブル２の上面に供給可能となっている。
反応ガスノズル３１の下方領域は、第１の反応ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。反応ガスノズル３２の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１においてウエハＷに吸着した第１の反応ガスと反応する第２の反応ガスを供給し、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。反応ガスノズル３３の下方領域は、第２の処理領域Ｐ２において生成した反応生成物（膜）に第３の反応ガスを供給し、反応生成物を改質する第３の処理領域Ｐ３となる。
なお、第３の処理領域Ｐ３の上方には、必要に応じてプラズマ発生器８０が設けられてもよい。図３において、プラズマ発生器８０は、破線で簡略化して示されている。プラズマ発生器８０の詳細については後述する。
なお、第１の反応ガスは、種々のガスであってよいが、成膜される膜の原料となる原料ガスが選択される。例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を成膜する場合には、例えば有機アミノシラン等のシリコン含有ガスが選択される。例えば、金属酸化膜を成膜する場合には、金属酸化膜の金属元素を含む反応ガスが選択される。例えば、金属酸化膜の一種である酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）を成膜する場合には、チタン（Ｔｉ）を含むＴｉＣｌ４等のガスが選択される。
また、第２の反応ガスには、第１の反応ガスと反応して反応生成物を生成し得る反応ガスであれば、種々の反応ガスを用いることができる。例えば、ＳｉＯ２膜、金属酸化膜等の酸化膜を成膜する場合には酸化ガスが選択される。例えば、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、金属窒化膜等の窒化膜を成膜する場合には窒化ガスが選択される。例えば、ＳｉＯ２膜を成膜する場合にはＯ３等のガスが選択され、ＴｉＯ２膜を成膜する場合にはＨ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２等のガスが選択され、ＳｉＮ膜、ＴｉＮ膜を成膜する場合にはＮＨ３等のガスが選択される。
また、第３の反応ガスには、第１の反応ガスと第２の反応ガスとが反応して生成される反応生成物の表面の水酸基（ＯＨ基）の少なくとも一部を脱離させて改質する種々の反応ガスを用いることができる。例えば、ＳｉＯ２膜を成膜する場合には、Ａｒガスや、ＡｒガスとＯ２ガスとの混合ガスが選択される。
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、分離ガス供給部４１、４２と共に分離領域Ｄ１、Ｄ２（図３）を構成するため、後述のとおり、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、図１の成膜装置の分離領域を示す概略断面図であり、回転テーブル２の半径方向に沿った分離領域Ｄ１の概略断面を示している。
図４に示されるように、凸状部４には、複数の分離ガス供給部４１が回転テーブル２の半径方向に沿って所定の間隔で配置されている。複数の分離ガス供給部４１の各々は複数のガス吐出孔４１ｈと、複数のガス吐出孔４１ｈに連通するガス導入ポート４１ａとを有する。複数のガス吐出孔４１ｈは、分離ガス供給部４１の長さ方向（回転テーブル２の半径方向）に沿って配列されている。ガス導入ポート４１ａは、配管１１４及び流量制御器１２４等を介して、分離ガス供給源１３４に接続されると共に、配管１１５及び流量制御器１２５等を介して、添加ガス供給源１３５に接続されている。
分離ガス供給源１３４及び添加ガス供給源１３５は、配管１１４、１１５を介して流量制御器１２４、１２５により流量が制御された分離ガス及び／又は添加ガスを、ガス導入ポート４１ａを介して複数のガス吐出孔４１ｈから真空容器１内に供給する。このとき、複数の流量制御器１２４、１２５の各々を独立して制御することにより、回転テーブル２の半径方向における分離ガスの供給流量及び添加ガスの供給流量を調整できる。
添加ガスには、第１の反応ガスの吸着性を制御し得る反応ガスであれば、種々の反応ガスを用いることができる。例えば、ＳｉＯ２膜を成膜する場合には、例えばＨ２ガス等の水素含有ガスが選択される。水素含有ガスは、Ｓｉ含有ガスと酸化ガスとの反応により生成される反応生成物であるＳｉＯ２の表面にＯＨ基を形成し、Ｓｉ含有ガスの吸着性を高める役割を有する。
分離ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ等の不活性ガスが選択される。
本実施形態では、複数の分離ガス供給部４１のうちの少なくとも１つの分離ガス供給部４１から添加ガスと分離ガスとを含む第４の反応ガスを供給し、残りの分離ガス供給部４１から添加ガスを供給することなく分離ガスのみを供給する。これにより、第１の反応ガスの吸着性を制御することができる。
なお、図４では、回転テーブル２の半径方向に沿って設けられる複数の分離ガス供給部４１が同一の分離ガス供給源１３４及び同一の添加ガス供給源１３５に接続されているが、これに限定されない。複数の分離ガス供給部４１の各々が異なる分離ガス供給源１３４及び異なる添加ガス供給源１３５に接続されていてもよい。この場合、複数の分離ガス供給部４１のそれぞれに対応して複数の分離ガス供給源１３４及び複数の添加ガス供給源１３５が設けられていてもよい。
また、もう一つの凸状部４に形成される複数の分離ガス供給部４２についても、複数の分離ガス供給部４１と同様に形成されていてもよい。即ち、複数の分離ガス供給部４２の各々は複数のガス吐出孔４２ｈと、複数のガス吐出孔４２ｈに連通するガス導入ポート４２ａとを有する。ガス導入ポート４２ａは、配管１１４及び流量制御器１２４等を介して、分離ガス供給源１３４に接続されると共に、配管１１５及び流量制御器１２５等を介して、添加ガス供給源１３５に接続されている。
図５は、図１の成膜装置の回転テーブルの同心円に沿った真空容器の概略断面図であり、反応ガスノズル３１から反応ガスノズル３２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。このため、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（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（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している。また、図示のとおり、凸状部４には周方向中央において、ガス吐出孔４２ｈが形成され、ガス吐出孔４２ｈはガス導入ポート４２ａと連通している。また、第２の天井面４５の下方の空間に反応ガスノズル３１、３２がそれぞれ設けられている。反応ガスノズル３１、３２は、第２の天井面４５から離間してウエハＷの近傍に設けられている。なお、図５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に反応ガスノズル３１が設けられ、第２の天井面４５の下方の左側の空間４８２に反応ガスノズル３２が設けられる。
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。分離ガス供給部４２のガス吐出孔４２ｈから分離ガス及び／又は添加ガスが供給されると、分離ガス及び／又は添加ガスは、分離空間Ｈを通して空間４８１及び空間４８２へ向かって流れる。言い換えれば、分離ガス及び／又は添加ガスは、回転テーブル２の回転方向に沿って流れる。このとき、分離空間Ｈの容積は空間４８１及び４８２の容積よりも小さいため、分離ガス及び／又は添加ガスにより分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くすることができる。すなわち、空間４８１及び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及び４８２へ流れ出る分離ガス及び／又は添加ガスが、第１の処理領域Ｐ１からの第１の反応ガスと、第２の処理領域Ｐ２からの第２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からの第１の反応ガスと、第２の処理領域Ｐ２からの第２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内において第１の反応ガスと第２の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、分離空間Ｈの圧力を空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くするのに適した高さに設定することが好ましい。具体的には、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、分離ガス及び添加ガスの供給流量等を考慮して設定することができる。
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。
先に参照した図１は、図３のＩ−Ｉ'線に沿った断面図であり、第２の天井面４５が設けられている領域を示している。一方、図６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６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Ｄ１、Ｄ２の両側から反応ガスが侵入することを抑制して、これらの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Ｄ１、Ｄ２においては、図６に示されるように屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されている。一方、分離領域Ｄ１、Ｄ２以外の部位においては、図１に示される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部１４に亘って外方側に窪んでいる。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及び第３の処理領域Ｐ３に連通する領域を第２の排気領域Ｅ２と記す。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から図３に示されるように、それぞれ、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に示されるように、各々、排気管６３０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、真空ポンプ６４０と排気管６３０との間に、圧力制御器６５０が設けられている。
なお、図２及び図３に示されるように、第２の処理領域Ｐ２と第３の処理領域Ｐ３との間に分離領域は設けられていないが、図３においては、プラズマ発生器８０として示された領域に、回転テーブル２上の空間を仕切る筐体が設けられる。筐体は、プラズマ発生器８０の搭載領域ともなるが、プラズマ発生器８０が搭載されない場合であっても、第２の処理領域Ｐ２と第３の処理領域Ｐ３とを仕切る筐体は設けられることが好ましい。なお、この点の詳細については後述する。
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６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に加熱される。回転テーブル２の周縁付近の下方側には、リング状のカバー部材７１が設けられている（図６）。カバー部材７１により、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が抑えられる。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側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Ｄ１、Ｄ２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側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側に突出して突出部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。
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６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の上端部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は例えば石英により形成される。
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のウエハが載置される領域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及び空間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に供給される第１の反応ガスと第２の処理領域Ｐ２に供給される第２の反応ガスとが、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Ｄ１、Ｄ２）と同様に機能することができる。
さらに、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は図示しないゲートバルブにより開閉される。
回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４には、回転テーブル２の下方側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昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。そして、搬送口１５に対向する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。
次に、図７から図９までを参照しながら、プラズマ発生器８０について説明する。図７は、図１の成膜装置のプラズマ発生器を示す概略断面図であり、回転テーブルの半径方向に沿ったプラズマ発生器の概略断面を示している。図８は、図１の成膜装置のプラズマ発生器を示す他の概略断面図であり、回転テーブルの半径方向と直交する方向に沿ったプラズマ発生器の概略断面を示している。図９は、図１の成膜装置のプラズマ発生器を示す概略上面図であり、プラズマ発生器の概略上面を示している。なお、図示の便宜上、これらの図において一部の部材を簡略化している。
図７を参照すると、プラズマ発生器８０は、高周波透過性の材料により形成され、上面から窪んだ凹部を有し、フレーム部材８１と、ファラデー遮蔽板８２と、絶縁板８３と、アンテナ８５とを備える。フレーム部材８１は、天板１１に形成された開口部１１ａに嵌め込まれている。ファラデー遮蔽板８２は、フレーム部材８１の凹部内に収容され、上部が開口した略箱状の形状を有する。絶縁板８３は、ファラデー遮蔽板８２の底面上に配置されている。アンテナ８５は、絶縁板８３の上方に支持され、略八角形の上面形状を有するコイル状に形成されている。
天板１１の開口部１１ａは複数の段部を有しており、そのうちの一つの段部には全周に亘って溝部が形成され、溝部に例えばＯ−リング等のシール部材８１ａが嵌め込まれている。一方、フレーム部材８１は、開口部１１ａの段部に対応する複数の段部を有しており、フレーム部材８１を開口部１１ａに嵌め込むと、複数の段部のうちの一つの段部の裏面が、開口部１１ａの溝部に嵌め込まれたシール部材８１ａと接する。これにより、天板１１とフレーム部材８１との間の気密性が維持される。また、図７に示されるように、天板１１の開口部１１ａに嵌め込まれるフレーム部材８１の外周に沿った押圧部材８１ｃが設けられ、これにより、フレーム部材８１が天板１１に対して下方に押し付けられる。このため、天板１１とフレーム部材８１との間の気密性がより確実に維持される。
フレーム部材８１の下面は、真空容器１内の回転テーブル２に対向しており、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８１ｂが設けられている。突起部８１ｂの下面は回転テーブル２の上面に近接しており、突起部８１ｂと、回転テーブル２の上面と、フレーム部材８１の下面とにより回転テーブル２の上方に空間（以下、第３の処理領域Ｐ３）が画成されている。なお、突起部８１ｂの下面と回転テーブル２の上面との間隔は、分離空間Ｈ（図５）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。
また、第３の処理領域Ｐ３には、突起部８１ｂを貫通した反応ガスノズル３３が延びている。反応ガスノズル３３には、本実施形態においては、図７に示されるように、第３の反応ガスが充填される第３の反応ガス供給源１３２が、流量制御器１２２を介して配管１１２により接続されている。流量制御器１２２により流量の制御された第３の反応ガスが、第３の処理領域Ｐ３に供給される。
また、反応ガスノズル３３には、その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３５が形成されており、ガス吐出孔３５から上述の第３の反応ガスが吐出される。ガス吐出孔３５は、図８に示されるように、回転テーブル２に対して垂直な方向から回転テーブル２の回転方向の上流側に向かって傾いている。このため、反応ガスノズル３３から供給されるガスは、回転テーブル２の回転方向と逆の方向に、具体的には、突起部８１ｂの下面と回転テーブル２の上面との間の隙間に向かって吐出される。これにより、回転テーブル２の回転方向に沿ってプラズマ発生器８０よりも上流側に位置する第２の天井面４５の下方の空間から反応ガスや分離ガスが、第３の処理領域Ｐ３内へ流れ込むのが抑止される。また、上述のとおり、フレーム部材８１の下面の外周に沿って形成される突起部８１ｂが回転テーブル２の上面に近接しているため、反応ガスノズル３３からのガスにより第３の処理領域Ｐ３内の圧力を容易に高く維持することができる。これによっても、反応ガスや分離ガスが第３の処理領域Ｐ３内へ流れ込むのが抑止される。
このように、フレーム部材８１は、第３の処理領域Ｐ３を第２の処理領域Ｐ２から分離するための役割を担っている。よって、本発明の実施形態に係る成膜装置は、プラズマ発生器８０の全体を必ずしも備えていなくてよいが、第３の処理領域Ｐ３を第２の処理領域Ｐ２から区画し、第２の反応ガスの混入を防ぐため、フレーム部材８１を備えているものとする。
ファラデー遮蔽板８２は、金属等の導電性材料により形成され、図示は省略するが接地されている。図９に示されるように、ファラデー遮蔽板８２の底部には、複数のスリット８２ｓが形成されている。各スリット８２ｓは、略八角形の平面形状を有するアンテナ８５の対応する辺とほぼ直交するように延びている。
また、ファラデー遮蔽板８２は、図８及び図９に示されるように、上端の２箇所において外側に折れ曲がる支持部８２ａを有している。支持部８２ａがフレーム部材８１の上面に支持されることにより、フレーム部材８１内の所定の位置にファラデー遮蔽板８２が支持される。
絶縁板８３は、例えば石英ガラスにより作製され、ファラデー遮蔽板８２の底面よりも僅かに小さい大きさを有し、ファラデー遮蔽板８２の底面に載置される。絶縁板８３は、ファラデー遮蔽板８２とアンテナ８５とを絶縁する一方、アンテナ８５から放射される高周波を下方へ透過させる。
アンテナ８５は、平面形状が略八角形となるように銅製の中空管（パイプ）を例えば３重に巻き回すことにより形成される。パイプ内に冷却水を循環させることができ、これにより、アンテナ８５へ供給される高周波によりアンテナ８５が高温に加熱されるのが防止される。また、アンテナ８５には立設部８５ａが設けられており、立設部８５ａに支持部８５ｂが取り付けられている。支持部８５ｂにより、アンテナ８５がファラデー遮蔽板８２内の所定の位置に維持される。また、支持部８５ｂには、マッチングボックス８６を介して高周波電源８７が接続されている。高周波電源８７は、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数を有する高周波を発生することができる。
このような構成を有するプラズマ発生器８０によれば、マッチングボックス８６を介して高周波電源８７からアンテナ８５に高周波電力を供給すると、アンテナ８５により電磁界が発生する。電磁界のうちの電界成分は、ファラデー遮蔽板８２により遮蔽されるため、下方へ伝播することはできない。一方、磁界成分はファラデー遮蔽板８２の複数のスリット８２ｓを通して第３の処理領域Ｐ３内へ伝播する。磁界成分により、反応ガスノズル３３から所定の流量比で第３の処理領域Ｐ３に供給される第３の反応ガスが活性化される。
また、本実施形態による成膜装置には、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施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等の媒体１０２に記憶されている。媒体１０２に記憶されたプログラムは、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。
なお、制御部１００は、分離ガス供給部４１、４２に供給する添加ガス及び分離ガスの流量を調整する流量制御器１２４、１２５を制御してよい。これにより、回転テーブル２の半径方向において、分離ガス及び添加ガスを供給する流量を調整することができるため、回転テーブル２の半径方向における第１の反応ガスの吸着性を制御することができる。その結果、ウエハＷに成膜される膜の膜厚の面内均一性を制御することができる。
〔成膜方法〕
次に、本発明の実施形態に係る成膜方法について、上述の成膜装置により、トレンチが形成されているシリコンウエハを使用し、トレンチの内面にＳｉＯ２膜を成膜する場合を例に挙げて説明する。
なお、反応ガスノズル３１から有機アミノシランガスを含む原料ガスが供給され、反応ガスノズル３２からＯ２ガスを含む酸化ガスが供給され、反応ガスノズル３３からＯ２ガス、Ａｒガスを含む改質ガスが供給される場合を例に挙げて説明する。また、反応ガスノズル３３から供給される改質ガスは、プラズマ発生器８０により活性化されて供給される場合を例に挙げて説明する。また、分離ガス供給部４１が回転テーブル２の半径方向に沿って５つ設けられている場合を例に挙げて説明する。そして、回転テーブル２の中心に最も近い位置の分離ガス供給部４１からＡｒガスを含む分離ガス及びＨ２ガスを含む添加ガスが供給され、他の分離ガス供給部４１からＡｒガスを含む分離ガスのみが供給される。
まず、図示しないゲートバルブを開き、外部から搬送アーム１０（図３）により搬送口１５（図２及び図３）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に対向する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内にそれぞれウエハＷを載置する。
続いて、ゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４０により到達可能真空度にまで真空容器１内を排気する。その後、分離ガス供給部４１、４２から分離ガスであるＡｒガスを所定の流量で吐出し、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７３からＡｒガスを所定の流量で吐出する。これに伴い、圧力制御器６５０（図１）により真空容器１内を予め設定した処理圧力に制御する。次いで、回転テーブル２を時計回りに回転させながらヒータユニット７によりウエハＷを加熱する。回転テーブル２の回転速度は、用途に応じて種々の回転速度に設定することができる。ヒータユニット７によりウエハＷを加熱する温度は、用途に応じて種々の温度に設定することができる。
この後、反応ガスノズル３１（図２及び図３）から有機アミノシランガスを含む原料ガスを供給し（吸着工程）、反応ガスノズル３２からＯ２ガスを含む酸化ガスを供給する（反応工程）。また、反応ガスノズル３３からＯ２ガス、Ａｒガスを含む改質ガスを供給する（改質工程）。さらに、複数の分離ガス供給部４１のうち、回転テーブル２の半径方向の中心部側の分離ガス供給部４１からＨ２ガスが添加されたＡｒガスを供給する（水酸基形成工程）。
回転テーブル２の回転により、ウエハＷは、第１の処理領域Ｐ１、分離領域Ｄ２、第２の処理領域Ｐ２、第３の処理領域Ｐ３、分離領域Ｄ１をこの順番に繰り返して通過する（図３参照）。なお、回転テーブル２の回転により、各領域Ｐ１〜Ｐ３、Ｄ１〜Ｄ２から処理が開始されるウエハＷが各々存在するが、説明の便宜上、第１の処理領域Ｐ１からウエハＷが通過したと考えて説明する。
まず、ウエハＷが第１の処理領域Ｐ１を通過することにより、有機アミノシランガスを含む原料ガスが供給され、ウエハＷの表面及びトレンチの内面に有機アミノシランが吸着する。
続いて、ウエハＷが分離領域Ｄ２を通過してＡｒガスを含む分離ガスが供給されてパージされた後、第２の処理領域Ｐ２を通過することにより、有機アミノシランと反応して反応生成物ＳｉＯ２を生成するＯ２ガスを含む酸化ガスが供給される。Ｏ２ガスを含む酸化ガスの供給により、ウエハＷの表面及びトレンチの内面に吸着した有機アミノシランとＯ２ガスとが反応し、ＳｉＯ２膜の分子層が反応生成物として形成される。このとき、ＳｉＯ２膜の分子層の表面には、有機アミノシランが吸着しやすいＯＨ基が形成される。
続いて、ウエハＷが第３の処理領域Ｐ３を通過することにより、活性化されたＯ２ガス、Ａｒガスを含む改質ガスが供給される。活性化されたＯ２ガス、Ａｒガスを含む改質ガスは、ウエハＷの表面及びトレンチの上部（開口部の側）に到達しやすく、トレンチの底部付近には到達しにくい。また、活性化されたＯ２ガス、Ａｒガスを含む改質ガスは、ＳｉＯ２膜の表面のＯＨ基を脱離させる。よって、ウエハＷの表面及びトレンチの上部では、ＳｉＯ２膜の分子層の表面に形成されたＯＨ基の一部が脱離するが、ウエハＷのトレンチの底部付近では、ＳｉＯ２膜の分子層の表面に形成されたＯＨ基がほとんど脱離しない。このとき、上流側（回転テーブル２の中心部側）で脱離したＯＨ基は、第２の排気口６２０に向かう処理ガスの流れに沿って下流側（回転テーブル２の半径方向の外周側）に拡散する。これにより、処理ガスの流れの下流側においてウエハＷの表面及びトレンチの内面に形成されたＳｉＯ２膜の分子層の表面にＯＨ基が再び付着する場合がある。この場合、上流側よりも下流側におけるＯＨ基の量が多くなるようなＯＨ基のウエハＷの面内における不均衡が生じる。また、第２の排気口６２０に向かう処理ガスの流れに沿って下流側に拡散するＯＨ基は、ＯＨ基が脱離したウエハＷと隣接するウエハＷの表面及びトレンチの内面に付着する場合もある。この場合、ウエハＷの面間におけるＯＨ基の不均衡が生じる。
続いて、ウエハＷが分離領域Ｄ１を通過することにより、Ａｒガスを含む分離ガス及びＨ２ガスを含む添加ガスが供給される。このとき、回転テーブル２の半径方向の中心から最も近い位置の分離ガス供給部４１からＡｒガスを含む分離ガス及びＨ２ガスを含む添加ガスが供給され、他の４つの分離ガス供給部４１からＡｒガスを含む分離ガスのみが供給される。これにより、上流側（回転テーブル２の中心部側）においてウエハＷの表面及びトレンチの内面にＯＨ基が選択的（局所的）に形成される。なお、Ａｒガスの供給流量に対するＨ２ガスの供給流量の割合は、トレンチの底部付近に形成されるＯＨ基の量がトレンチの表面に形成されるＯＨ基の量よりも多い状態が維持される割合に設定される。
続いて、ウエハＷが第１の処理領域Ｐ１を通過することにより、有機アミノシランガスが供給され、ウエハＷの表面及びトレンチの内面のＳｉＯ２膜の分子層の上に有機アミノシランが吸着する。有機アミノシランガスは、ＯＨ基が存在しない領域にはあまり吸着せず、ＯＨ基が存在する領域に多く吸着する。よって、ＯＨ基が存在するトレンチの底部付近に有機アミノシランが多く吸着する。また、ウエハＷの面内及び面間においてＯＨ基が略均一に形成されているので、ウエハＷの面内及び面間において有機アミノシランが略均一に吸着する。
続いて、ウエハＷが分離領域Ｄ２を通過してＡｒガスを含む分離ガスが供給されてパージされた後、第２の処理領域Ｐ２を通過することにより、有機アミノシランと反応して反応生成物ＳｉＯ２を生成するＯ２ガスを含む酸化ガスが供給される。Ｏ２ガスを含む酸化ガスの供給により、ウエハＷの表面及びトレンチの内面に吸着した有機アミノシランとＯ２ガスとが反応し、ＳｉＯ２膜の分子層が反応生成物として形成される。このとき、有機アミノシランは、トレンチの底部付近に多く吸着しているので、トレンチの内面の底部付近に多くのＳｉＯ２膜が形成される。よって、ボトムアップ性の高い埋め込み成膜が可能となる。また、ウエハＷの面内及び面間において有機アミノシランが略均一に吸着している。よって、ウエハＷの面内及び面間において略均一な膜厚を有するＳｉＯ２膜の成膜が可能となる。
以下、各反応ガスを供給しながら回転テーブル２を繰り返し回転させることにより、トレンチの開口部が塞がれない状態で、かつ、ウエハＷの面内で略均一に、底部側からＳｉＯ２膜が堆積する。その結果、シームレスな膜でトレンチを埋め込むことができ、ボイド等を発生させることなく、かつ、面内均一性及び面間均一性よく、高品質な埋め込み成膜を行うことができる。
以上に説明したように、本実施形態の成膜方法によれば、原料ガスを吸着させる前に、原料ガスの吸着性を制御可能な添加ガスを供給してＯＨ基の量を調整しながらＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法による成膜を行う。これにより、ウエハＷに成膜される膜の膜厚の面内均一性及び面間均一性を制御することができる。
〔シミュレーション結果〕
次に、本発明の実効性を示すシミュレーション結果について、図１０から図１３に基づき説明する。図１０から図１３は、分離領域Ｄ１におけるＨ２ガスの流速分布及び濃度分布を示す図である。なお、図１０から図１３において、（ａ）はＨ２ガスの流速分布を示し、（ｂ）はＨ２ガスの濃度分布を示している。
本シミュレーションでは、回転テーブル２の半径方向に沿って設けられた５つの分離ガス供給部４１−１〜５のうちの１つから微量のＨ２ガスが添加されたＡｒガスを供給し、他の４つからＡｒガスのみを供給したときのＨ２ガスの流速分布及び濃度分布を確認した。
図１０は、回転テーブルの中心から最も近い位置に設けられた分離ガス供給部４１−１からＨ２ガスが添加されたＡｒガスを供給し、他の４つからＡｒガスのみを供給したときのＨ２ガスの流速分布及び濃度分布を示している。なお、分離ガス供給部４１−１から供給されるＨ２ガス／Ａｒガスの流量は０．２ｓｃｃｍ／１ｓｌｍ、分離ガス供給部４１−２〜５から供給されるＡｒガスの流量は１ｓｌｍである。
図１０（ａ）に示されるように、分離ガス供給部４１−１から供給されたＨ２ガスは、狭隘な空間である分離領域Ｄ１（分離空間Ｈ）を回転テーブルの回転方向に沿って流れることが分かる。また、図１０（ｂ）に示されるように、分離ガス供給部４１−１から供給されたＨ２ガスの濃度は、回転テーブルの半径方向において分離ガス供給部４１−１が設けられている領域で高くなっていることが分かる。このように、分離ガス供給部４１−１からＨ２ガスが添加されたＡｒガスを供給することにより、回転テーブルの半径方向における分離ガス供給部４１−１が設けられている領域に選択的（局所的）にＨ２ガスを供給できる。
図１１は、回転テーブルの中心から２番目に近い位置に設けられた分離ガス供給部４１−２からＨ２ガスが添加されたＡｒガスを供給し、他の４つからＡｒガスのみを供給したときのＨ２ガスの流速分布及び濃度分布を示している。なお、分離ガス供給部４１−２から供給されるＨ２ガス／Ａｒガスの流量は０．２ｓｃｃｍ／１ｓｌｍ、分離ガス供給部４１−１、４１−３〜５から供給されるＡｒガスの流量は１ｓｌｍである。
図１１（ａ）に示されるように、分離ガス供給部４１−２から供給されたＨ２ガスは、狭隘な空間である分離領域Ｄ１（分離空間Ｈ）を回転テーブルの回転方向に沿って流れることが分かる。また、図１１（ｂ）に示されるように、分離ガス供給部４１−２から供給されたＨ２ガスの濃度は、回転テーブルの半径方向において分離ガス供給部４１−２が設けられている領域で高くなっていることが分かる。このように、分離ガス供給部４１−２からＨ２ガスが添加されたＡｒガスを供給することにより、回転テーブルの半径方向における分離ガス供給部４１−２が設けられている領域に選択的（局所的）にＨ２ガスを供給できる。
図１２は、回転テーブルの中心から３番に近い位置に設けられた分離ガス供給部４１−３からＨ２ガスが添加されたＡｒガスを供給し、分離ガス供給部４１−１〜２、４１−４〜５からＡｒガスのみを供給したときのＨ２ガスの流速分布及び濃度分布を示している。なお、分離ガス供給部４１−３から供給されるＨ２ガス／Ａｒガスの流量は０．２ｓｃｃｍ／１ｓｌｍ、分離ガス供給部４１−１〜２から供給されるＡｒガスの流量は２ｓｌｍ、分離ガス供給部４１−４〜５から供給されるＡｒガスの流量は４ｓｌｍである。
図１２（ａ）に示されるように、分離ガス供給部４１−３から供給されたＨ２ガスは、狭隘な空間である分離領域Ｄ１（分離空間Ｈ）を回転テーブルの回転方向に流れることが分かる。また、図１２（ｂ）に示されるように、分離ガス供給部４１−３から供給されたＨ２ガスの濃度は、回転テーブルの半径方向において分離ガス供給部４１−３が設けられている領域で高くなっていることが分かる。このように、分離ガス供給部４１−３からＨ２ガスが添加されたＡｒガスを供給することにより、回転テーブルの半径方向における分離ガス供給部４１−３が設けられている領域に選択的（局所的）にＨ２ガスを供給できる。なお、図１２の例では、分離ガス供給部４１−４〜５から供給するＡｒガスの流量が分離ガス供給部４１−１〜２から供給するＡｒガスの流量よりも大きくなるように設定した。これにより、分離ガス供給部４１−３から供給され、回転テーブルの半径方向の外周側へ向かうＨ２ガスの流れは、分離ガス供給部４１−４〜５から供給される流量が大きいＡｒガスによって遮られる。このため、分離ガス供給部４１−３から供給されたＨ２ガスの大部分は、回転テーブルの回転方向に流れる。このようにＡｒガスのみを供給する分離ガス供給部４１−１〜２、４１−４〜５から供給する流量を調整することにより、Ｈ２ガスを更に選択的（局所的）に供給できる。
図１３は、回転テーブルの中心から４番目に近い位置に設けられた分離ガス供給部４１−４からＨ２ガスが添加されたＡｒガスを供給し、他の４つからＡｒガスのみを供給したときのＨ２ガスの流速分布及び濃度分布を示している。なお、分離ガス供給部４１−４から供給されるＨ２ガス／Ａｒガスの流量は０．２ｓｃｃｍ／１ｓｌｍ、分離ガス供給部４１−１〜３、４１−５から供給されるＡｒガスの流量は１ｓｌｍである。
図１３（ａ）に示されるように、分離ガス供給部４１−４から供給されたＨ２ガスは、狭隘な空間である分離領域Ｄ１（分離空間Ｈ）を回転テーブルの回転方向に沿って流れることが分かる。また、図１３（ｂ）に示されるように、分離ガス供給部４１−４から供給されたＨ２ガスの濃度は、回転テーブルの半径方向において分離ガス供給部４１−４が設けられている領域で高くなっていることが分かる。このように、分離ガス供給部４１−４からＨ２ガスが添加されたＡｒガスを供給することにより、回転テーブルの半径方向における分離ガス供給部４１−４が設けられている領域に選択的（局所的）にＨ２ガスを供給できる。
〔実験結果〕
次に、本発明の実効性を示す実験結果について説明する。図１４は、Ｈ２ガスの供給流量とウエハに成膜されたＳｉＯ２膜の膜厚との関係を示す図である。
本実験では、Ｈ２ガスを活性化することなくウエハに供給したときに、有機アミノシランガスの吸着性が向上する（吸着阻害性が低減する）役割を果たせるか否かを確認した。なお、本実験では、Ｈ２ガスの供給流量を０ｓｃｃｍ、６ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍに変化させたときのＳｉＯ２膜の膜厚を測定し、Ｈ２ガスの供給流量とウエハに成膜されたＳｉＯ２膜の膜厚との関係を確認した。
具体的には、ウエハＷの表面に、有機アミノシランガス、活性化されたＡｒガスとＯ２ガスとの混合ガス、活性化されていないＨ２ガスをこの順番に供給し、ＳｉＯ２膜の成膜を行った。なお、有機アミノシランガスは第１の反応ガスの一例であり、ＡｒガスとＯ２ガスとの混合ガスは第２の反応ガスの一例であり、Ｈ２ガスは添加ガスの一例である。
図１４に示されるように、活性化されたＡｒガスとＯ２ガスとの混合ガスを供給した後であって、有機アミノシランガスを供給する前に、活性化されていないＨ２ガスを供給することにより、ウエハＷに成膜されるＳｉＯ２膜の膜厚が増加していることが分かる。また、Ｈ２ガスの供給流量を増加させるほどＳｉＯ２膜の膜厚の増加していることが分かる。このように、活性化されたＡｒガスとＯ２ガスとの混合ガスを供給した後であって、有機アミノシランガスを供給する前に、活性化されていないＨ２ガスを供給することにより、有機アミノシランガスの吸着性を向上させることができる。
この性質を利用し、本発明の実施形態に示したように、回転テーブルの半径方向（ウエハＷの径方向）に沿ってＡｒガスに対するＨ２ガスの添加量を調整することにより、ウエハＷに成膜される膜の径方向における膜厚を制御することができる。即ち、面内均一性を制御することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
上記の実施形態では、ウエハＷの表面に形成されたトレンチに埋め込むようにＳｉＯ２膜を成膜しているが、これに限定されない。例えば、ウエハＷの表面に形成されたビアに埋め込むようにＳｉＯ２膜を成膜してもよい。また、トレンチやビア等の凹部が形成されていないウエハＷの表面にＳｉＯ２膜を成膜してもよい。
１ 真空容器
２ 回転テーブル
３１ 反応ガスノズル
３２ 反応ガスノズル
３３ 反応ガスノズル
４１ 分離ガス供給部
４２ 分離ガス供給部
４４ 第１の天井面
４５ 第２の天井面
８０ プラズマ発生器
１２４ 流量制御器
１２５ 流量制御器
Ｐ１ 第１の処理領域
Ｐ２ 第２の処理領域
Ｐ３ 第３の処理領域
Ｄ１ 分離領域
Ｄ２ 分離領域
Ｗ ウエハ

Claims (8)

  1. 水酸基に吸着し得る第１の反応ガスと、前記第１の反応ガスと反応する第２の反応ガスとの反応生成物による膜を成膜する成膜方法であって、
    基板の表面に前記第１の反応ガスを供給して、前記基板の表面に前記第１の反応ガスを吸着させる吸着工程と、
    前記第１の反応ガスが吸着した前記基板に前記第２の反応ガスを供給することにより、前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを反応させて前記反応生成物を生成する反応工程と、
    前記基板に第３の反応ガスを活性化させて供給することにより、前記反応生成物の表面を改質する改質工程と、
    表面が改質された前記反応生成物の表面の少なくとも一部の領域に水素含有ガスを含む第４の反応ガスを供給することにより、水酸基を形成する水酸基形成工程と、
    を含み、
    前記基板を真空容器内に設けられた回転テーブルの上面に載置し、
    前記回転テーブルよりも上方に、前記回転テーブルの回転方向に沿って前記第１の反応ガスを吸着させる吸着領域、前記反応生成物を生成する反応領域、前記反応生成物の表面を改質する改質領域及び前記水酸基を形成する水酸基形成領域を配置し、
    前記回転テーブルを回転させることにより、前記吸着工程、前記反応工程、前記改質工程及び前記水酸基形成工程をこの順番に行い、
    前記回転テーブルの半径方向に沿って前記第４の反応ガスを供給することが可能な複数のガス供給部が設けられ、
    前記水酸基形成工程において、前記複数のガス供給部のうち少なくとも１つのガス供給部から前記第４の反応ガスを供給することにより、表面が改質された前記反応生成物の表面の少なくとも一部の領域に前記第４の反応ガスを供給する、
    成膜方法。
  2. 前記複数のガス供給部のうち、前記第４の反応ガスを供給しないガス供給部から不活性ガスを供給する、
    請求項１に記載の成膜方法。
  3. 前記第４の反応ガスを供給するガス供給部よりも前記回転テーブルの外周側における前記第４の反応ガスを供給しないガス供給部から供給される不活性ガスの流量は、前記第４の反応ガスを供給するガス供給部よりも前記回転テーブルの中心側における前記第４の反応ガスを供給しないガス供給部から供給される不活性ガスの流量よりも大きい、
    請求項２に記載の成膜方法。
  4. 前記改質工程は、前記基板に前記第３の反応ガスを活性化させて供給することにより、前記第３の反応ガスと前記反応生成物の表面の水酸基とを反応させ、前記反応生成物の表面の水酸基の一部を脱離させる工程を含む、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載の成膜方法。
  5. 前記第１の反応ガスは、シリコン含有ガスであり、
    前記第２の反応ガスは、酸化ガスであり、
    前記第３の反応ガスは、ＡｒガスとＯ２ガスとの混合ガスであり、
    前記第４の反応ガスは、Ｈ２ガスとＡｒガスとの混合ガスである、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成膜方法。
  6. 前記基板は、表面に凹部が形成されたウエハであり、前記凹部の内面に前記反応生成物の膜を成膜する、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の成膜方法。
  7. 前記改質工程は、前記基板に前記第３の反応ガスを活性化させて供給することにより、前記第３の反応ガスと前記凹部の上部に形成された水酸基とを反応させることにより、前記凹部の上部よりも底部付近に水酸基が多く残存するように、前記反応生成物の表面の水酸基の一部を脱離させる工程を含む、
    請求項６に記載の成膜方法。
  8. 前記凹部は、前記基板の表面に形成されたトレンチ又はビアである、
    請求項７に記載の成膜方法。
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