JP2007154297A - 成膜方法および成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板上に既に形成された薄膜を熱により劣化させたり、プラズマダメージを生じさせたりせずに、基板表面に良質な薄膜を形成できる方法を提供する。
【解決手段】 ウエハＷを載置台に載置し、ウエハの温度調節を行なう工程と、成膜原料をウエハＷの表面に吸着させる吸着工程と、パージガスによってチャンバ内雰囲気を置換するパージ工程と、エネルギー媒体ガスによってウエハＷ表面の成膜原料に熱エネルギーを供給して成膜反応を起こさせる反応工程と、を繰り返し行なうことにより、ウエハＷ上に１層ずつ薄膜を形成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、成膜方法および成膜装置に関し、詳細には、原子層堆積法（ＡＬＤ；Atomic Layer Deposition）の原理により基板表面に所望の薄膜を形成する成膜方法およびそれに用いる成膜装置に関する。

半導体ウエハなどの基板表面に固体薄膜を形成する成膜方法の代表的なものとして、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）が知られている。ＣＶＤにより成膜を行なう場合には、原料ガスにエネルギーを与えて原料を活性化する必要がある。そのため、基板を載置する載置台にヒーターを設けて基板を加熱し、基板を通じて原料ガスに熱エネルギーを供給する熱ＣＶＤ法や、基板の上方空間にプラズマを発生させ、原料ガスをその雰囲気中に導入することによってプラズマのエネルギーを供給するプラズマＣＶＤ法が採用されてきた。

ところで、最先端の超大規模集積回路を製造するための成膜装置には、半導体ウエハ表面に予め形成された数十ナノメーター程度の直径を持つ穴や、同程度の幅を持つ溝の表面に沿って、均一な厚みで良質な薄膜を形成する性能（段差被覆性能）が必要とされている。

良好な段差被覆性能を得るには、原料ガスを基板上方の気相空間で活性化させるのではなく、基板最表面で優先的に活性化させて表面反応を起こさせる必要がある。しかし、原料ガス、反応性ガスおよびエネルギーを連続的に供給しながら成膜を行なうＣＶＤ法では、原料ガスの種類によっては、気相中で過度に活性化し、気相反応を起こしてしまうことがある。この気相反応が起こると、段差被覆性能が大きく損なわれる。よって、段差被覆性能を良好に保つためには、気相反応を抑制し、表面反応を促進させる必要がある。

また、基板表面に薄膜を形成する別の方法として、原子層堆積法（ＡＬＤ）が知られている。このＡＬＤは、真空容器内に配置された基板上に、原料化合物の分子を１分子吸着層毎もしくは多分子吸着層毎に表面吸着させて、そこにエネルギーを供給して反応を生じさせる成膜と、真空容器内の雰囲気を置換するパージとを繰り返し行なうことにより、段差被覆性に優れた薄膜を形成できる方法である。気相反応を抑制しながら成膜するＡＬＤ法は、１９７７年にサントーラら（Suntola et al）によって提案された（特許文献１）。この手法は、例えば図２４に示すように、原料ガスと反応性ガスを時間的に分離して交互に基板に供給し、かつ、原料ガスおよび反応性ガスの供給前に、気相に残存する前のサイクルの原料ガスおよび副生成ガスを不活性なパージガスによって取り除く方法である。このサイクルを繰り返すことによって、気相反応を抑制し、反応する場所を基板の最表面に限定することによって、段差被覆性能を良好に保つことが可能であるとされる。このＡＬＤ法については、数々の報告がなされている（例えば、非特許文献１）。

初期のＡＬＤ法では、図２４に示すように、原料ガスと反応性ガスを分離しているが、エネルギー（熱）の供給は連続的に行なわれる。これは、初期のＡＬＤ法では、熱ＣＶＤと同じように、基板全体を加熱することによって基板を介して熱エネルギーを基板表面へ供給しているので、エネルギー供給のＯＮ／ＯＦＦ制御が時間応答性良くできないためである（例えば、特許文献２）。このようなＡＬＤ法を熱ＡＬＤ法という。この場合、原料ガス供給工程においても、エネルギーが供給され続けるために、原料ガスによっては基板から気相へ伝導してきた熱エネルギーを受けて気相で自己熱分解反応を起こし、やはり段差被覆性能を悪化させてしまう、という問題があった。
また、プロセス中、常時基板全体を加熱しているために、それ以前のプロセスによって成膜されている固体層が熱により劣化してしまう、という問題が生じる。

これらの問題を回避するために、ＡＬＤにおいて、ＲＦ電源で生成されるラジカルによってエネルギー供給を行なう方法がシャルマンら（Sherman et al.）らによって提案された（特許文献３）。また、チャングら（Chiang et al）は、プラズマによって生成されるラジカルおよびイオンによってエネルギー供給を行なう方法を提案した（特許文献４）。これらの方法は、いずれもＲＦ電源により生成した化学的活性種（ラジカル、イオン、その混合種）をエネルギーとして供給する方法であり、熱としてエネルギーを供給しないので、エネルギー供給のＯＮ／ＯＦＦ制御を時間応答性よく行なうことが可能な方法である。このようなＡＬＤ法をプラズマ支援ＡＬＤ法という。

プラズマ支援ＡＬＤ法では、原料ガス供給工程とエネルギー供給工程を時間的に分離することが可能になり、熱エネルギーの連続供給で問題になった原料ガス供給時における原料ガスの自熱分解反応を回避することが可能である。また、基板を常時加熱しながら基板を通してエネルギーを供給する方法ではないので、それ以前のプロセスによって成膜されている固体層が熱により劣化してしまう、という問題が回避される。

しかし、プラズマによって生成されたラジカルやイオンをエネルギー源とする手法においては、以下のような新たな問題が存在する。
第１に、プラズマで生成される活性種（ラジカル、イオン、電子）のエネルギーが高すぎるため、成膜対象である基板の下地膜に深刻な物理的損傷や化学的変質による劣化を引き起こすことである（例えば、非特許文献２）。
第２に、プラズマが接する基板以外の装置内面にも、活性種が衝突することで、物理的スパッタリングを引き起こし、基板表面へ不純物として取り込まれてしまうことである。
第３に、原料ガス中に含まれる、反応により取り除きたい側鎖基に対しても活性種によりエネルギーが与えられるため、望ましくない不純物として膜中に取り込まれてしまうことが挙げられる。
第４に、装置内部に電位勾配が生じて、これが基板に形成されていた微細な集積回路を電気的に破壊してしまうことである。
第５に、プラズマから生じる高エネルギーの紫外光が、基板の下地膜に劣化を引き起こすことである。
以上の課題は、プラズマを利用してエネルギーを供給する限り、その影響を軽減することは出来ても、回避することは困難である。

上述のようなプラズマによるエネルギー供給の欠点を回避するため、エネルギーを光によって供給する方法がチャングら（Chiang et al）によって提案されている（特許文献５）。しかし、基板表面に光を照射してエネルギーを与える場合には、基板上方に光を透過させる窓が必要になる。成膜プロセスの場合、この窓の表面がプロセス中に汚れて光を反射もしくは吸収してしまい、基板へ到達する光の照度を低下させてしまう。また、プロセス対象である基板表面が金属種である場合、基板表面でも光の反射が起こり、反応に必要なエネルギーを供給できないこともある。
米国特許第４，０５８，４３０号公報 米国特許第４，３８９，９７３号公報 米国特許第５，９１６，３６５号公報 米国特許第６，４１６，８２２号公報 米国特許第６，８７８，４０２号公報 R.L.Puurunen, "Surface chemistry ofatomic layer deposition: A case study for the triethylaluminum/waterprocess", Journal of Applied Physics, APPLIED PHYSICS REVIEW, vol. 97,p121301 (2005). A. Grill et al, "Hydrogen plasmaeffects on ultralow-k porous SiCOH dielectric", Jounal of Applied Physics,vol. 98, p074502 (2005).

本発明の目的は、基板上に既に形成された薄膜を熱により劣化させたり、プラズマダメージを生じさせたりせずに、基板表面に良質な薄膜を良好な段差被覆性をもって形成できる成膜方法を提供することにある。

本発明者らは、前記ＡＬＤ法に着目し、そのエネルギー供給の方法を工夫することによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の第１の観点は、減圧排気可能な処理室内に配備された載置台に基板を載置し、基板表面に薄膜を堆積させる成膜方法であって、
前記処理室内に原料ガスを導入し、成膜原料を基板上に吸着させる吸着工程と、
前記吸着工程の後で、前記処理室内にエネルギー媒体ガスを導入し、基板上に吸着した前記成膜原料に熱エネルギーを供給して成膜反応を生じさせる反応工程と、
を含むことを特徴とする、成膜方法を提供する。

上記第１の観点において、さらに、前記処理室内にパージガスを導入するパージ工程を含むことが好ましい。また、前記吸着工程と、前記反応工程と、を交互に行なうとともに、その間にパージ工程を実施することが好ましい。さらに、前記反応工程の前に前記処理室内の圧力を昇圧する昇圧工程を含むことが好ましい。この場合、さらに、前記反応工程の終了と同時もしくはその後に、前記処理室内の圧力を減圧する減圧工程を含むことが好ましい。また、前記反応工程で、前記エネルギー媒体ガスとともに前記成膜反応に化学的に関与する反応性ガスを導入することが好ましい。この場合、前記反応性ガスは、還元、炭化、窒化または酸化のいずれかの作用を持つガスであることが好ましい。
また、前記エネルギー媒体ガスが、還元、炭化、窒化または酸化のいずれかの作用を持つガスであってもよい。

また、前記載置台に載置された基板表面に対して平行なガス流れ方向を形成するように、前記原料ガスの導入と排気を行うことが好ましい。また、前記載置台に載置された基板表面に対して衝突するガス流れ方向を形成するように、前記原料ガスの導入と排気を行うことが好ましい。また、前記エネルギー媒体ガスを、前記載置台に載置され、前記成膜原料が吸着された基板表面に対して吹付けることが好ましい。
また、前記載置台に載置される基板の温度を、前記成膜原料が吸着可能な温度に制御して前記吸着工程を行なうことが好ましい。

また、前記成膜原料が、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、ＩｒおよびＰｔよりなる群から選択された少なくとも１種の金属元素を含むことが好ましい。また、上記成膜方法は、原子層堆積法により、１サイクル毎に基板上の１分子吸着層または多分子吸着層の成膜原料に成膜反応を生じさせ、複数サイクルを繰り返すことにより薄膜を堆積させて成膜を行なうものであることが好ましい。

本発明の第２の観点は、コンピュータ上で動作し、実行時に、上記第１の観点の成膜方法が行なわれるように前記処理室を制御することを特徴とする、制御プログラムを提供する。

本発明の第３の観点は、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、上記第１の観点の成膜方法が行なわれるように前記処理室を制御するものであることを特徴とする、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。

本発明の第４の観点は、基板を収容して成膜処理を行なう処理室と、
前記処理室内で基板を載置する載置台と、
前記処理室内に原料ガスを導入する原料ガス導入部と、
前記処理室内の前記載置台に載置された基板表面にエネルギー媒体ガスを吹付けるエネルギー媒体ガス導入部と、
前記処理室内を減圧排気する排気手段と、
上記第１の観点の成膜方法が行なわれるように制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする、成膜装置を提供する。

本発明の第５の観点は、基板を収容して成膜処理を行なう処理室と、
前記処理室内で基板を載置する載置台と、
前記処理室内に原料ガスを導入する原料ガス導入部と、
前記処理室内の前記載置台に載置された基板表面にエネルギー媒体ガスを吹付けるエネルギー媒体ガス導入部と、
前記処理室内を減圧排気する排気手段に接続されたガス排出口と、
を備え、
前記原料ガス導入部と前記ガス排出口は、導入される前記原料ガスが前記載置台に載置された基板の表面に対して平行なガス流れ方向を形成した後、排気されるように設けられていることを特徴とする、成膜装置を提供する。

本発明の第６の観点は、基板を収容して成膜処理を行なう処理室と、
前記処理室内で基板を載置する載置台と、
前記処理室内に原料ガスを導入する原料ガス導入部と、
前記処理室内の前記載置台に載置された基板表面にエネルギー媒体ガスを吹付けるエネルギー媒体ガス導入部と、
前記処理室内を減圧排気する排気手段に接続されたガス排出口と、
を備え、
前記原料ガス導入部と前記ガス排出口は、導入される前記原料ガスが前記載置台に載置された基板の表面に対して衝突するガス流れ方向を形成した後、排気されるように設けられていることを特徴とする、成膜装置を提供する。

上記第５の観点および第６の観点の成膜装置において、前記載置台は、そこに載置された基板の温度を、成膜原料が基板に吸着可能な温度に調節する温度調節手段を備えたものであることが好ましい。

本発明の成膜方法によれば、処理室内に原料ガスを導入し、成膜原料を基板上に吸着させる吸着工程と、処理室内にエネルギー媒体ガスを導入し、基板上に吸着した成膜原料に熱エネルギーを供給して成膜反応を生じさせる反応工程と、を時間的に分けて行なうことにより、基板全体を長時間加熱する必要がない。また、エネルギー媒体ガスを使用して熱エネルギーの供給を行なうので、基板表面だけを加熱すれば済む。したがって、従来の熱ＡＬＤ法における固体層の熱による劣化、気相での原料ガスの自己熱分解による段差被覆性能の低下などの問題を生じさせることがない。また、プラズマ支援ＡＬＤ法におけるプラズマダメージによる基板損傷、スパッタリングや原料ガスの過活性化による膜質の劣化などの問題も生じさせることがない。さらに、プロセス全体のエネルギー効率も優れた方法である。

また、本発明の成膜装置によれば、基板を高温に保持するためのステージヒーターや、プラズマ発生装置などの設備が不要であり、簡易な構成で良質な薄膜を形成することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい形態について説明する。
図１は、本発明の成膜方法を実施するために好適に用いることが可能な成膜装置の一例を模式的に示す断面図である。この成膜装置１００は、気密に構成された略円筒状のチャンバ１を有している。チャンバ１の底壁１ａの中央部には円形の開口部２が形成されており、この開口部２には、チャンバ１内で半導体基板であるウエハＷを水平に支持するためのＡｌＮ等のセラミックスからなる載置台３が配備されている。載置台３と底壁１ａとの間には断熱部４が設けられており、チャンバ１の底壁１ａと気密に接合されている。

チャンバ１の側壁１ｂには、排気口５が形成されており、そこに接続された排気管６を介して、高速真空ポンプを含む排気装置７が接続されている。排気管６にはコンダクタンス可変バルブ６ａが設けられており、チャンバ１からの排気量を調節できるようになっている。このコンダクタンス可変バルブ６ａとしては、例えばバタフライバルブなどを用いることが可能である。そしてこの排気装置７を作動させることによりチャンバ１内のガスが排気され、排気管６を介してチャンバ１内を所定の真空度まで高速に減圧することが可能となっている。

チャンバ１の天壁１ｃには、シャワーヘッド１０が設けられている。このシャワーヘッド１０の上壁には、シャワーヘッド１０内にガスを導入するガス導入口１２が設けられており、このガス導入口１２にエネルギー媒体ガスであるＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｈ_２、Ｎ_２、ＣＯ_２、ＣＨ_４などを供給する配管１３が接続されている。ガス導入口１２に接続する配管１３の他端は、二つに分岐しており、その一方はマスフローコントローラ２１ａとその前後のバルブ２２ａ，２２ａを介してエネルギー媒体ガス供給源２３ａに接続され、もう一方は、マスフローコントローラ２１ｂとその前後のバルブ２２ｂ，２２ｂを介して反応性ガス供給源２３ｂに接続されている。

シャワーヘッド１０の内部には拡散室１４が形成されており、ガス導入口１２から導入されたガスは、この拡散室１４の空間で拡散させられる。シャワーヘッド１０の下部には、載置台３に向けてエネルギー媒体ガスおよび反応性ガスを吐出するための多数の吐出孔１１が形成されている。吐出孔１１の配置は任意であり、例えば図２（ａ）に図示するように同心円状に形成してもよく、あるいは図２（ｂ）に示すように、格子状に形成することも可能である。また、吐出孔１１の孔径や個数も目的とする膜種に応じて適宜選択できる。

シャワーヘッド１０の各吐出孔１１の周囲には、シャワーヘッド１０内でエネルギー媒体ガスを加熱するための加熱手段であるヒーター１５が設けられている。このヒーター１５の周囲は、熱伝導率の低い材料、例えば耐熱性合成樹脂、石英、セラミックスなどによる断熱部１６が設けられ、断熱されている。ヒーター１５の構成例を図３に示す。ヒーター１５は、吐出孔１１を囲むように形成された筒状のセラミックス部材１５ａと、該セラミックス部材１５ａの中にコイル状に内蔵された抵抗体（電熱線）２０１とを有しており、この抵抗体２０１に図示しないヒーター電源からリード線２０２を通じて通電することにより、抵抗体（電熱線）２０１の内側を通過するエネルギー媒体ガスを、瞬時に、かつ効率よく加熱できるようになっている。

チャンバ１の側壁１ｂの排気口５と対向する側には、ガス導入口１７が設けられており、チャンバ１内に原料ガスとパージガスを供給するための配管１８が接続されている。配管１８の他端側は二つに分岐しており、その一方は、マスフローコントローラ２４ａとその前後のバルブ２５ａ，２５ａを介して成膜用原料ガス供給源２６に接続され、また、他方はマスフローコントローラ２４ｂとその前後のバルブ２５ｂ，２５ｂを介してパージガス供給源２７に接続されている。

成膜用原料ガス供給源２６は、原料ガスを供給できるように構成されている。原料ガスとしては、金属元素を分子構造の一部に含むガスであり、反応することで生成される薄膜の主要素となる金属を供給するガスである。ここで金属元素としては、例えば、周期表の第３周期の元素であるＡｌ、Ｓｉなど、周期表の第４周期の元素であるＴｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅなど、周期表の第５周期の元素であるＺｒ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇなど、周期表の第６周期の元素であるＢａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔなどを挙げることができる。

原料ガスを構成する金属化合物としては、以下に例示するものを用いることができる。
Ａｌ： Ａｌ（ＣＨ_３）_３
Ｔｉ： Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_４；テトラキス（ジメチルアミノ）チタン（ＴＤＭＡＴ）
Ｃｒ： Ｃｒ（ＣＯ）_６
Ｍｎ： Ｍｎ_２（ＣＯ）_１０
Ｆｅ： Ｆｅ（ＣＯ）_５、Ｆｅ_２（ＣＯ）_９、Ｆｅ_３（ＣＯ）_１２
Ｃｏ： Ｃｏ_２（ＣＯ）_８
Ｎｉ： Ｎｉ（ＣＯ）_４、Ｎｉ（ａｃａｃ）_２；ここで、ａｃａｃは、アセチルアセトン（２，４−ペンタジオン）を意味する。
Ｃｕ： （Ｈｆａｃ）ＣｕＴＭＶＳ；ここで、Ｈｆａｃは、ヘキサフルオロアセチルアセトン、ＴＭＶＳは、トリメチルビニルシランを意味する。
Ｚｎ： Ｚｎ（ＣＨ_３）_２
Ｇｅ： Ｇｅ（ＯＣＨ_３）_４
Ｚｒ： Ｚｒ（Ｏ−ｔ−Ｃ_４Ｈ_９）_４
Ｍｏ： Ｍｏ（ＣＯ）_６
Ｒｕ： Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）_２；ここで、ＥｔＣｐは、エチルシクロペンタジエンを意味する。
Ｒｈ： Ｒｈ_４（ＣＯ）_１２
Ｐｄ： Ｐｄ（ＯＡｃ）_２；ＯＡｃは酢酸を意味する。
Ａｇ： Ａｇ［Ｏ_２Ｃ−Ｃ（ＣＨ_３）_３］；２，２−ジメチルプロピオネート銀（I）
Ｂａ： Ｂａ（Ｏ_２Ｃ_１１Ｈ_１９）_２；ビスジピバロイルメタナートバリウム
Ｈｆ： Ｈｆ（Ｃ_１１Ｈ_１９Ｏ_２）_４
Ｔａ： Ｔａ（Ｎ−ｔ−Ｃ_５Ｈ_１１）［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_３；（ターシャリーアミルイミド）トリス（ジメチルアミノタンタル）
Ｗ： Ｗ（ＣＯ）_６
Ｒｅ： Ｒｅ_２（ＣＯ）_１０
Ｉｒ： Ｉｒ（Ｃ_５Ｈ_４Ｃ_２Ｈ_５）（Ｃ_８Ｈ_１２）；エチルシクロペンタジエニル（１，５−シクロオクタジエン）イリジウム
Ｐｔ： Ｐｔ（Ｃ_５Ｈ_４Ｃ_２Ｈ_５）（ＣＨ_３）_３；エチルシクロペンタジエニル（トリメチル）白金

成膜用原料ガス供給源２６は、必要により複数種類の原料ガスの供給源を備えていてもよい（図示を省略）。また、原料ガスをチャンバ内に導入するため、Ａｒなどのキャリアガスを供給するキャリアガス供給源のほか、例えば固体状の成膜原料を昇華させるための加熱設備や、液体状の成膜原料を気化させるための気化器などを併設することが可能である（いずれも図示を省略）。

一方、パージガス供給源２７は、パージガスを供給できるように構成されている。パージガスは、気相中に残留した原料ガス、反応により生成した気相中の副生成物、および熱エネルギーを多く含むエネルギー媒体ガスをパージするためのガスであり、例えばＡｒガス、Ｈｅガス、Ｎ_２ガス等の不活性ガスやＨ_２ガス等を挙げることができる。このパージガスを導入することにより、配管１８内の残留原料ガスの排気や、チャンバ１内雰囲気の置換による反応副生成物の除去、ウエハＷの冷却などを行うことができる。

載置台３の外縁部にはウエハＷを固定するためのクランプリング２８が設けられている。このクランプリング２８は、昇降機構２９によって上下に昇降し、載置台３上に載置されたウエハＷを上から押さえ込み固定する。なお、図１ではクランプリング２８の厚さを誇張して描いているが、実際には、原料ガスとウエハＷ表面との接触を妨げない程度の厚さに設定される。また、載置台３には、ウエハＷを支持して昇降させるため、例えば３本のウエハ支持ピン（図示せず）が載置台３の表面に対して突没可能に設けられている。

載置台３の内部には、温度調節媒体室３０が形成されており、導入路３１ａから、予め所定の温度に設定された温度調節媒体として、例えば水やフッ素系不活性液体であるガルデン（商品名）などを導入し、排出路３１ｂから排出することによって載置台３の温度を調節できるように構成されている。
また、載置台３の内部には、ガス流路３２が形成されており、このガス流路３２は、載置台３の下部から載置台３の上面、すなわちウエハＷの載置面まで貫通して設けられるとともに、該載置面付近で複数の噴出孔３２ａに分岐して、ウエハＷの裏面側にＨｅなどの熱媒体ガスを複数箇所から所定圧力で供給できるようになっている。このようにして、載置台３の温度がウエハＷに伝達され、温度調節が行なわれる。
以上のように、温度調節媒体を通流させる温度調節媒体室３０と、熱媒体ガスをウエハＷの裏面に供給するガス流路３２とは、協働してウエハＷの温度を調節する温度調節手段として機能する。

チャンバ１の側壁１ｂには、成膜装置１００に隣接する搬送室（図示せず）との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口と、この搬入出口を開閉するゲートバルブとが設けられている（いずれも図示を省略）。

成膜装置１００の各構成部は、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ５０に接続されて制御される構成となっている。プロセスコントローラ５０には、工程管理者が成膜装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、成膜装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース５１が接続されている。

また、プロセスコントローラ５０には、成膜装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ５０の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部５２が接続されている。

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース５１からの指示等にて任意のレシピを記憶部５２から呼び出してプロセスコントローラ５０に実行させることで、プロセスコントローラ５０の制御下で、成膜装置１００での所望の成膜処理が行われる。例えば、各マスフローコントローラ、各バルブ、排気装置７などは、プロセスコントローラ５０によって制御され、これにより原料ガスやキャリアガス、パージガスなどの供給・停止およびこれらのガスを所定の流量に制御するようになっている。また、前記制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリなどに格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

このような成膜装置１００を用いて、目的の膜を成膜する手順について、図４を参照しながら説明する。まず、図示しないゲートバルブを開にして搬入出口から、ウエハＷをチャンバ１内に搬入し、載置台３上に載置する（ステップＳ１１）。次いで、温度調節媒体室３０に所定温度の温度調節媒体を導入するとともに、ガス流路３２にＨｅなどの熱媒体ガスを導入し、複数の噴出孔３２ａからウエハＷの裏面に噴射することによって、成膜原料がウエハＷの表面に吸着しやすい温度になるまでウエハＷの温度調節を行う（ステップＳ１２）。この際の温度は、成膜原料の種類等により異なるが、例えば−２０℃〜１００℃とすることができる。

そして、排気装置７の真空ポンプによりチャンバ１内を排気して、バルブ２５ａ，２５ａを開にして、成膜用原料ガス供給源２６から原料ガスをマスフローコントローラ２４ａによって流量制御しつつガス導入口１７を介してチャンバ１内に供給する。そして、排気装置７を作動させて排気を行うことにより、図１中に白矢印で示すように、ガス導入口１７から排気口５へ向けて、載置台３に載置されたウエハＷの表面に平行な方向に原料ガスの流れが形成される。このような原料ガスの流れにより、ウエハＷ表面に成膜原料が、物理吸着もしくは化学吸着される（ステップＳ１３）。この吸着工程におけるチャンバ１内の圧力は、原料の種類によって異なるが、例えば１０〜１０００Ｐａに調整することが好ましい。

次に、バルブ２５ａ，２５ａを閉じ、バルブ２５ｂ，２５ｂを開にして、パージガス供給源２７からパージガスをマスフローコントローラ２４ｂによって流量制御しつつガス導入口１７を介してチャンバ１内に供給する。そして、排気装置７を作動させて排気を行うことにより、チャンバ１内雰囲気がパージガスにより置換され、気相の残留原料ガスが除去される（ステップＳ１４）。

次に、ステップＳ１５では、エネルギー媒体ガスをチャンバ内に導入する前に、一旦、チャンバ１内の昇圧を行なう。この昇圧工程は、後のステップＳ１６で、エネルギー媒体ガスをチャンバに導入する際に、エネルギー媒体ガスの膨張による温度低下を防止するとともに、ウエハＷの表面に吸着している原料ガスの脱離、拡散を抑制する意義を有する。
昇圧は、例えば、プロセスコントローラ５０の制御の下で、引き続きパージガスを導入しながら、排気口５と排気装置７との間の排気管６に介在配備されたコンダクタンス可変バルブ６ａにより、排気コンダクタンスを調節することにより行なうことが可能である。この場合、排気装置７およびコンダクタンス可変バルブ６ａは協働して圧力調節手段として機能する。ステップＳ１５における昇圧は、チャンバ１内の圧力が例えば５００〜５０００Ｐａとなる範囲内から圧力を選択して設定することが好ましい。
なお、ステップＳ１５における昇圧は、上記のように、ステップＳ１４のパージ工程である程度原料ガスがパージされた段階で、パージガスをそのまま用いて、前記圧力調節手段により排気量を調節することによりチャンバ１内の圧力を高める、という段階を踏むことが好ましい。ただし、処理時間を短縮する目的で、ステップＳ１４とステップＳ１５とを同時に実施すること、つまり、チャンバ１内へのパージガス導入開始と同時に前記圧力調節手段により排気量を調節して昇圧することも可能である。

次に、バルブ２５ｂ，２５ｂを閉じ、バルブ２２ａ，２２ａを開けて、エネルギー媒体ガス供給源２３ａからエネルギー媒体ガスをマスフローコントローラ２１ａによって流量制御しつつガス導入口１２を介してシャワーヘッド１０の拡散室１４内に導入する。エネルギー媒体ガスは、ヒーター等の加熱手段により与えられた熱エネルギーをウエハＷ（基板）の表面に吸着された原料ガスに輸送し、成膜反応を促すためのガスである。
そして、拡散室１４内に導入されたエネルギー媒体ガスを、シャワーヘッド１０の下部に設けられた多数の吐出孔１１を通して、図１中黒矢印で示すように対向配置されたウエハＷの表面にほぼ垂直に噴射させる。この際、エネルギー媒体ガスはエネルギー媒体ガスを加熱するための加熱手段であるヒーター１５により所定の高温まで加熱され、十分な熱エネルギーを持った状態でウエハＷの表面に衝突する。
エネルギー媒体ガスをシャワーヘッド１０の拡散室１４内に導入する際には、エネルギー媒体ガスへの熱の移動が効果的に行なわれるように、各ヒーター１５への投入パワーをパルス状に上昇させることが好ましい。このような各ヒーター１５の制御は、プロセスコントローラ５０により行なわれる。
エネルギー媒体ガスの加熱温度は、目的とする膜の種類により異なるが、例えば３００〜１０００℃とすることが好ましい。この際、チャンバ内圧力は、成膜反応を効率よく進行させる観点から、前記昇圧工程（ステップＳ１５）の圧力を維持することが好ましい。

前記のとおり、ウエハＷの表面には、原料ガス中の成膜原料が吸着された状態になっており、そこに高温のエネルギー媒体ガスが吹き付けられることにより成膜反応に必要な熱エネルギーが効率良く供給される。その結果、ウエハＷの表面で成膜反応が進行し、ウエハＷ表面に吸着した原料ガスの１分子吸着層もしくは多分子吸着層に相当する薄膜が形成される（ステップＳ１６）。なお、エネルギー媒体ガスは、シャワーヘッド１０内に導入する以前に予め外部の加熱手段により所定温度まで加熱しておくことも可能であり、この場合、シャワーヘッド１０の下部に設けられたヒーター１５は、エネルギー媒体ガスの温度を最終調節するための補助加熱手段として機能させることができる。

なお、複数金属元素種を供給するために原料ガスとして二種以上のガスを用いる場合には、一種類のガス毎にステップＳ１３の吸着工程およびステップＳ１４のパージ工程を行なうことができる。さらに、ステップＳ１６の反応工程では、エネルギー媒体ガスとともに、成膜反応に化学的に関与する作用を持つ反応性ガスを導入することも可能である。すなわち、バルブ２２ｂ，２２ｂを開にして反応性ガス供給源２３ｂから反応性ガスをマスフローコントローラ２１ｂにより流量を制御しつつシャワーヘッド１０の拡散室１４内に導入し、チャンバ１内に噴射する。

反応性ガスは、金属元素を分子構造に含まず、かつ成膜原料と反応して成膜原料に含まれる金属元素を酸化、還元、炭化、窒化等させるガスであり、例えば、酸化ガス（Ｏ_２、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏなど）、還元ガス（Ｈ_２、ＨＣＯＯＨ、ＣＨ_３ＣＯＯＨなどの有機酸、ＣＨ_３ＯＨ、Ｃ_２Ｈ_５ＯＨなどのアルコール類等）、炭化ガス（ＣＨ_４、Ｃ_２Ｈ_６、Ｃ_２Ｈ_４、Ｃ_２Ｈ_２など）、窒化ガス（ＮＨ_３、ＮＨ_２ＮＨ_２、Ｎ_２など）などを挙げることができる。なお、本発明における「反応性ガス」には、前記Ｈ_２Ｏ、有機酸、アルコール類、ＮＨ_２ＮＨ_２などのように常温常圧で液体であるものも含まれる。反応性ガスを構成する元素は、反応の結果、形成される膜中に取り込まれる場合もあるが、反応を促すだけで取り込まれない場合もある。反応性ガスを使用するか否かは、成膜原料の種類と目的とする膜種に応じて決定される。
また、反応性ガスを加熱することにより、反応性ガスをエネルギー媒体ガスとして用いることも可能である。

ステップＳ１６の反応工程の後は、バルブ２２ａ，２２ａを閉じ、エネルギー媒体ガスの導入を停止するとともに、チャンバ１内の圧力を降下させる減圧工程を実施することが好ましい（ステップＳ１７）。反応工程の後にチャンバ１内を減圧することにより、エネルギー媒体ガスを排気してウエハＷの表面へのエネルギー供給停止を短時間で行ない、かつウエハＷ表面の熱を取り除くことにより、次の原料ガス吸着工程に備える作用、副生成物のウエハＷ表面からの脱離を促進する作用、および反応後の気相副生成物の排出を促してガスパージ工程を短縮する作用が期待できる。

減圧は、例えば、プロセスコントローラ５０の制御の下で、排気口５と排気装置７との間の排気管６に介在配備されたコンダクタンス可変バルブ６ａを全開にして、排気装置７によりチャンバ１内を排気することにより行なわれる。減圧は、ステップＳ１５の昇圧工程で昇圧した圧力分だけを降下させることが好ましい。これにより次回のサイクルで原料ガス供給時の圧力調節を兼ねることが可能になる。

次に、バルブ２５ｂ，２５ｂを開にして、再びパージガス供給源２７からパージガスをマスフローコントローラ２４ｂによって流量制御しつつガス導入口１７を介してチャンバ１内に供給する。そして、排気装置７を介して排気を行うことにより、チャンバ１内雰囲気が低温度のパージガスにより置換される。これにより、エネルギー媒体ガスによって輸送された熱エネルギーを取り除き、且つ、反応によって生じた気相中およびウエハＷ表面に吸着された副生成物が除去される（ステップＳ１８）。つまり、ステップＳ１８のパージ工程では、エネルギー媒体ガスをパージすることによって、ウエハＷ表面の熱を取り去り、次のサイクルの原料ガスの吸着に備える作用と、気相中の反応副生成物をパージすることによって、膜の不純物濃度の低下を図る作用が奏される。

成膜装置１００においては、主要な工程として、以上のように、成膜原料をウエハＷの表面に吸着させる吸着工程、パージガスによってチャンバ内雰囲気を置換するパージ工程、エネルギー媒体ガスによってウエハＷ表面の成膜原料に熱エネルギーを供給して成膜反応を起こさせる反応工程、を行なうことにより、ウエハＷ上に成膜原料の１分子吸着層もしくは多分子吸着層に対応した良質な薄膜を形成できる。したがって、図４のステップＳ１２〜ステップＳ１８までの工程を繰り返し実施することにより、ウエハＷの表面に順次薄膜を堆積させていくことが可能になる。なお、ステップＳ１５の昇圧工程およびステップＳ１７の減圧工程は、任意の工程であり、チャンバ１内を一定圧力に維持した状態でステップＳ１４のパージ工程、ステップＳ１６の反応工程およびステップＳ１８のパージ工程を実施することも可能である。
所定の膜厚で目的とする膜が形成された後は、図示しないゲートバルブを開にして搬入出口からウエハＷを搬出する（ステップＳ１９）。以上のようにして、１枚のウエハＷに対して成膜処理が終了する。

次に、本発明の成膜方法の主要な工程手順の例について図５〜図１０を参照しながら説明を行なう。図５は、反応工程においてエネルギー媒体ガスとは別に反応性ガスをチャンバ１内に導入して成膜反応を行なう例を示すフロー図である。また、図６には、図５のフローに基づくタイミングチャートを示した。なお、図６では、便宜上第１〜第３のサイクルまでを図示しているが、サイクル数は目的とする薄膜に応じて１回でもよく、４回以上でもよい（図８、図１０、図１４〜図２１において同様である）。また、各工程の詳細な内容は前記のとおりであり、ここでは説明を省略する。
まず、ステップＳ２１では、原料ガスをウエハＷに表面吸着させる。この際、前記したように予めウエハＷの温度調節を行なっておくことが好ましい。

次にステップＳ２２では、気相原料ガスをパージする目的で第１のパージ工程を実施する（気相原料ガスパージ工程）。そして、ステップＳ２３の昇圧工程では、パージガスを導入しながら排気コンダクタンスを調節してチャンバ１内を昇圧する。この際、ステップＳ２２のパージ工程と、ステップＳ２３の昇圧工程を時間的にオーバーラップさせる。その後、ステップＳ２４の反応工程では、チャンバ内にエネルギー媒体ガスと、これとは別の反応性ガスを同時に供給し、成膜反応を生じさせる。

エネルギー媒体ガスおよび反応性ガスの導入を停止すると同時に、ステップＳ２５では、チャンバ１内を昇圧前の圧力まで減圧し、次いで熱エネルギーを含むエネルギー媒体ガスと反応副生成物をパージする目的で第２のパージ工程を実施する（ステップＳ２６）。
以上のステップＳ２１〜ステップＳ２６を１サイクルとして複数サイクルを繰り返す。なお、ステップＳ２２の第１のパージ工程とステップＳ２３の昇圧工程、ステップＳ２５の減圧工程とステップＳ２６の第２のパージ工程は、それぞれ同時に行なうことが可能である。

図７は、反応工程において、エネルギー媒体ガスとして反応性ガスとしての機能を持つガスをチャンバ１内に導入して成膜反応を行なう例を示すフロー図である。換言すれば、反応ガスを加熱してエネルギー媒体ガスとして使用できる場合である。また、図８には、図７のフローに基づくタイミングチャートを示した。なお、各工程の詳細な内容は前記のとおりであり、ここでは説明を省略する。
まず、ステップＳ３１では、原料ガスをウエハＷに表面吸着させる。この際、前記したように予めウエハＷの温度調節を行なっておくことが好ましい。

次にステップＳ３２では、気相原料ガスをパージする目的で第１のパージ工程を実施する（気相原料ガスパージ工程）。そして、ステップＳ３３の昇圧工程では、パージガスを導入しながら排気コンダクタンスを調節してチャンバ１内を昇圧する。この際、ステップＳ３２のパージ工程と、ステップＳ３３の昇圧工程を時間的にオーバーラップさせる。その後、ステップＳ３４の反応工程では、チャンバ内に反応性ガスとしての機能を持つエネルギー媒体ガスを供給し、成膜反応を生じさせる。ここで、反応性ガスとしての機能を備えたエネルギー媒体ガスとしては、例えば、Ｈ_２、ＮＨ_３、Ｎ_２、Ｎ_２Ｈ_４、ＨＣＯＯＨ、ＣＨ_３ＣＯＯＨ、ＣＨ_３ＯＨ、Ｈ_２Ｏ（水蒸気）、Ｏ_３、ＣＯなどのガスを挙げることができる。

エネルギー媒体ガスの導入を停止すると同時に、ステップＳ３５では、チャンバ１内を昇圧前の圧力まで減圧し、次いで熱エネルギーを含むエネルギー媒体ガスと反応副生成物をパージする目的で第２のパージ工程を実施する（ステップＳ３６）。
以上のステップＳ３１〜ステップＳ３６を１サイクルとして複数サイクルを繰り返す。なお、ステップＳ３２の第１のパージ工程とステップＳ３３の昇圧工程、ステップＳ３５の減圧工程とステップＳ３６の第２のパージ工程は、それぞれ同時に行なうことが可能である。

図９は、反応工程においてエネルギー媒体ガスのみをチャンバ１内に導入して成膜反応を行なう例を示すフロー図である。つまり、反応性ガスを使用しなくても、エネルギー媒体ガスのみによる熱エネルギーの供給により成膜反応が進行する場合である。また、図１０には、図９のフローに基づくタイミングチャートを示した。なお、各工程の詳細な内容は前記のとおりであり、ここでは説明を省略する。
まず、ステップＳ４１では、原料ガスをウエハＷに表面吸着させる。この際、前記したように予めウエハＷの温度調節を行なっておくことが好ましい。

次にステップＳ４２では、気相原料ガスをパージする目的で第１のパージ工程を実施する（気相原料ガスパージ工程）。そして、ステップＳ４３の昇圧工程では、パージガスを導入しながら排気コンダクタンスを調節してチャンバ１内を昇圧する。この際、ステップＳ４２のパージ工程と、ステップＳ４３の昇圧工程を時間的にオーバーラップさせる。その後、ステップＳ４４の反応工程では、チャンバ内にエネルギー媒体ガスのみを供給し、成膜反応を生じさせる。

エネルギー媒体ガスの導入を停止すると同時に、ステップＳ４５では、チャンバ１内を昇圧前の圧力まで減圧し、次いで熱エネルギーを含むエネルギー媒体ガスと反応副生成物をパージする目的で第２のパージ工程を実施する（ステップＳ４６）。
以上のステップＳ４１〜ステップＳ４６を１サイクルとして複数サイクルを繰り返す。なお、ステップＳ４２の第１のパージ工程とステップＳ４３の昇圧工程、ステップＳ４５の減圧工程とステップＳ４６の第２のパージ工程は、それぞれ同時に行なうことが可能である。

次に、図１１（ａ）〜図１１（ｉ）は、本実施形態における成膜プロセスの原理を模式的に示すものである。図１１（ａ）は、温度調節し、原料の吸着が起こりやすい温度に調整されたウエハＷを示している。図１１（ｂ）では、所定温度に調節されたウエハＷの表面に原料ガスを接触させ、原料Ｓ_１を吸着させる。その後、図１１（ｃ）に示すようにパージガスＰを用いてパージを行うことによって、気相中に存在する余分な原料Ｓ_１が除去される。このように原料Ｓ_１が吸着された状態のウエハＷに対し、必要に応じてチャンバ１内を昇圧した後、高温に加熱されたエネルギー媒体ガス（図示せず）と反応性ガスＳ_２を噴射することにより、図１１（ｄ）に示すように、反応に必要な熱エネルギーＥが供給され、この例では原料Ｓ_１と反応性ガスＳ_２との間で化学反応が生じ、図１１（ｅ）のように第１層目の薄膜Ｄ_１が形成される。なお、反応性ガスＳ_２の使用は任意である。

その後、必要に応じてチャンバ１内を昇圧前の圧力まで降圧した後、図１１（ｆ）に示すように再びパージガスＰを用いてパージを行うことによって、熱エネルギーを含むエネルギー媒体ガスや反応副生成物などが除去される。そして、２層目の処理として、ウエハＷ上（薄膜Ｄ_１上）に再度原料Ｓ_１を吸着させ［図１１（ｇ）］、パージを行い［図１１（ｈ）］、必要に応じてチャンバ１内を昇圧した後、エネルギー媒体ガスとともに反応性ガスＳ_２を噴射し［図１１（ｉ）］、化学反応を生じさせることにより第２層目の薄膜Ｄ_２が形成される［図１１（ｊ）］。以降の工程は、第１層目と同様であるため、図示および説明を省略するが、以上の操作を繰り返すことにより、ウエハＷ表面に順次第３層目、第４層目と所望の膜厚となるまで薄膜が形成されて成膜が行われる。なお、図１１では、ウエハＷ上に吸着された１分子吸着層毎にエネルギーを供給して成膜を行なう例を挙げたが、多分子吸着層にエネルギーを供給して薄膜を堆積させることも可能である。

図１２は、本発明の第２の実施形態に係る成膜装置１０１の概略構成を示す断面図である。この成膜装置１０１では、第１の実施形態の成膜装置１００とは異なり、チャンバ１の底壁１ａに排気口５が形成されており、そこに接続された排気管６を介して、高速真空ポンプを含む排気装置７が接続されている。排気口５と排気装置７との間の排気管６には、圧力調節手段としてのコンダクタンス可変バルブ６ａが介在配備されている。そして、この排気装置７を作動させることによりチャンバ１内のガスが排気され、圧力調節をしながら排気管６を介してチャンバ１内を所定の真空度まで高速に減圧することが可能となる。排気口５をこの図１２のように配置しても、ガス導入口１７から排気口５へ向かう原料ガスのガス流れ方向を、同図において白矢印で示すように、載置台３上に載置されたウエハＷの表面とほぼ平行に形成することが可能になるので、成膜原料を効率よくウエハＷ表面に吸着させることが可能になる。第２の実施形態に係る成膜装置１０１の他の構成は第１の実施形態に係る成膜装置１００と同様であるため、同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図１３は、本発明の第３の実施形態に係る成膜装置１０２の概略構成を示す断面図である。この成膜装置１０２では、第１の実施形態の成膜装置１００や第２の実施形態の成膜装置１０１とは異なり、原料ガス、パージガス、反応性ガスおよびエネルギー媒体ガスのすべてを、シャワーヘッドを介して供給する方式を採用している。

具体的には、チャンバ１の天壁１ｃには、シャワーヘッド６０が設けられている。このシャワーヘッド６０は、上段ブロック体６１、中段ブロック体６２、下段ブロック体６３で構成されている。そして、下段ブロック体６３にはガスを吐出する吐出孔６４と６５とが交互に形成されている。上段ブロック体６１の上面には、第１のガス導入口６６と、第２のガス導入口６７とが形成されている。第１のガス導入口６６は、途中で２分岐しているガスライン７２を介してエネルギー媒体ガス供給源２３ａおよび反応性ガス供給源２３ｂへ接続され、第２のガス導入口６７は、途中で２分岐しているガスライン７３を介して成膜用原料ガス供給源２６およびパージガス供給源２７に接続されている。なお、反応性ガスを加熱してエネルギー媒体ガスとして利用することが可能であり、その場合には、反応性ガス供給源２３ｂをエネルギー媒体ガス供給源２３と区別して設ける必要はない。

上段ブロック体６１の中では、第１のガス導入口６６から多数のガス通路６８が分岐している。中段ブロック体６２にはガス通路６９が形成されており、上記ガス通路６８がこれらガス通路６９に連通している。さらにこのガス通路６９が下段ブロック体６３の複数の吐出孔６４に連通している。
また、上段ブロック体６１の中では、第２のガス導入口６７から多数のガス通路７０が分岐している。中段ブロック体６２にはガス通路７１が形成されており、上記ガス通路７０がこれらガス通路７１に連通している。さらにこのガス通路７１が下段ブロック体６３の吐出孔６５に連通している。

また、各吐出孔６４の周囲には、シャワーヘッド６０内でエネルギー媒体ガスおよび反応性ガスを加熱するための加熱手段であるヒーター７４が設けられている。さらに、ヒーター７４の周囲は、熱伝導率の低い材料として、例えば耐熱性合成樹脂、石英、セラミックスなどによる断熱部７５が設けられ、断熱されている。

チャンバ１の底壁１ａには、２カ所に排気口７６ａ，７６ｂが形成されており、そこに接続された排気管７７ａ，７７ｂを介して、高速真空ポンプを含む排気装置７が接続されている。そして、この排気装置７を作動させることによりチャンバ１内のガスが排気され、排気管７７ａ，７７ｂを介してチャンバ１内を所定の真空度まで高速に減圧することが可能となる。また、排気口７６ａ，７６ｂと排気装置７との間の排気管７７ａ，７７ｂに介在配備されたコンダクタンス可変バルブ７７ｃ，７７ｄにより、プロセスコントローラ５０の制御の下で、排気コンダクタンスを調節し、チャンバ１内の圧力を調節し、昇圧あるいは降圧させることができる。この場合、排気装置７およびコンダクタンス可変バルブ７７ｃ，７７ｄは協働して圧力調節手段として機能する。

図１３のようにシャワーヘッド６０にガスライン７３を接続し、成膜用原料ガス供給源２６からの原料ガスを、第２のガス導入口６７、ガス通路７０、ガス通路７１を介して、ウエハＷに対向して設けられた下段ブロック体６３の吐出孔６５から吐出させることにより、ウエハＷの表面に対してほぼ垂直に原料ガスを衝突させることができる。そして、チャンバ１の底壁１ａに形成された排気口７６ａ，７６ｂを介して排気を行うことにより、ウエハＷ表面に衝突した後で排気口７６ａ，７６ｂへ向かう原料ガスのガス流れ方向を、載置台３上に載置されたウエハＷの表面に沿って、ほぼ平行に形成することが可能になるので、成膜原料を効率よくウエハＷ表面に吸着させることが可能になる。

また、シャワーヘッド６０にガスライン７２を接続し、エネルギー媒体ガス供給源２３ａからのエネルギー媒体ガスおよび必要に応じて反応性ガス供給源２３ｂからの反応性ガスを、第１のガス導入口６６、ガス通路６８、ガス通路６９を介してウエハＷに対向して設けられた下段ブロック体６３の吐出孔６４から吐出させる。これにより、ウエハＷの表面に対してほぼ垂直にエネルギー媒体ガスおよび反応性ガスを衝突させ、熱エネルギーを効率よく反応場であるウエハＷ表面に供給することができる。
第３の実施形態に係る成膜装置１０２の他の構成は第１の実施形態に係る成膜装置１００と同様であるため、同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。

以下、実施例を挙げ、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれによって制約されるものではない。
実施例１
図１に示すものと同様に、温度調節可能な載置台を備えたアルミ製の真空成膜装置に、図示しない搬送ロボットを介して３００ｍｍ径のウエハＷを搬入し、予め設定温度１００℃に温度調節した載置台上に載置した。
原料のＲｕ（ＥｔＣｐ）_２は、液体状態で１５０℃に加熱された気化器に導入され、気化したガスはＡｒガスをキャリアガスとして真空成膜装置に流入するように構成した。酸化ガス（反応性ガス）として、酸素を用い、チャンバ１内には、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）_２、キャリアおよび希釈用のＡｒ、成膜反応に用いる高温に加熱したエネルギー媒体ガスとしてのＡｒおよび反応性ガスとしてのＯ_２を導入できるように構成した。

そして、次の第１〜第４のステップで成膜処理を行なった。なお、本実施例における成膜処理のタイミングチャートを図１４に示した。
第１のステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）_２を０．１ｇ／ｍｉｎ、キャリアＡｒガス１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）を２０秒間フローした。
第２ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒガス５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）を１０秒間フローしてパージした。続いて、パージガスをフローしたまま、チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定し昇圧した。
第３ステップ；
チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定したまま、５００℃に加熱したＯ_２およびＡｒを流量比Ｏ_２／Ａｒ＝５００／５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローした。
第４ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒ１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）を１０秒間フローしてパージした。

以上の第１ステップから第４ステップまでを１０回繰り返すことにより、膜厚３０ｎｍのＲｕ膜を形成することができた。

実施例２
図１に示すものと同様に、温度調節可能な載置台を備えたアルミ製の真空成膜装置に、図示しない搬送ロボットを介して３００ｍｍ径のウエハＷを搬入し、予め設定温度１００℃に温度調節した載置台上に載置した。
原料のＲｕ（ＥｔＣｐ）_２は、液体状態で１５０℃に加熱された気化器に導入され、気化したガスはＡｒガスをキャリアガスとして真空成膜装置に流入するように構成した。チャンバ内には、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）_２、キャリアおよび希釈用のＡｒ、成膜反応に用いる高温に加熱したエネルギー媒体ガスとしてのＡｒおよび反応性ガスとしてのＨ_２を導入できるように構成した。

そして、次の第１〜第４のステップで成膜処理を行なった。なお、本実施例における成膜処理のタイミングチャートを図１５に示した。
第１のステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）_２を０．２ｇ／ｍｉｎ、キャリアＡｒガス１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）を２０秒間フローした。
第２ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒガス５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）を１０秒間フローしてパージした。続いて、パージガスをフローしたまま、チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定し昇圧した。
第３ステップ；
チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定したまま、５００℃に加熱したＨ_２およびＡｒを流量比Ｈ_２／Ａｒ＝５００／５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローした。
第４ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒ１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）を１０秒間フローしてパージした。

以上の第１ステップから第４ステップまでを８回繰り返すことにより、膜厚２７ｎｍのＲｕ膜を形成することができた。

実施例３
図１に示すものと同様に、温度調節可能な載置台を備えたアルミ製の真空成膜装置に、図示しない搬送ロボットを介して３００ｍｍ径のウエハＷを搬入し、予め設定温度１００℃に温度調節した載置台上に載置した。
原料のＲｕ（ＥｔＣｐ）_２は、液体状態で１５０℃に加熱された気化器に導入され、気化したガスはＡｒガスをキャリアガスとして真空成膜装置に流入するように構成した。また、チャンバ内には、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）_２、キャリアおよび希釈用のＡｒ、並びに成膜反応に用いる高温に加熱したエネルギー媒体ガスとしてのＡｒを導入できるように構成した。

そして、次の第１〜第４のステップで成膜処理を行なった。なお、本実施例における成膜処理のタイミングチャートを図１６に示した。
第１のステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）_２を０．２ｇ／ｍｉｎ、キャリアＡｒガス１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）を２０秒間フローした。
第２ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒガス５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）を１０秒間フローしてパージした。続いて、パージガスをフローしたまま、チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定し昇圧した。
第３ステップ；
チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定したまま、５００℃に加熱したＡｒを流量１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローした。
第４ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒ１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）を１０秒間フローしてパージした。

以上の第１ステップから第４ステップまでを８回繰り返すことにより、膜厚２９ｎｍのＲｕ膜を形成することができた。

実施例４
図１に示すものと同様に、温度調節可能な載置台を備えたアルミ製の真空成膜装置に、図示しない搬送ロボットを介して３００ｍｍ径のウエハＷを搬入し、予め設定温度１００℃に温度調節した載置台上に載置した。
原料のＲｕ（ＥｔＣｐ）_２は、液体状態で１５０℃に加熱された気化器に導入され、気化したガスはＡｒガスをキャリアガスとして真空成膜装置に流入するように構成した。そして、チャンバ内には、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）_２、キャリアおよび希釈用のＡｒ、成膜反応に用いる高温に加熱したエネルギー媒体ガスとしてのＡｒを導入できるように構成した。

そして、次の第１〜第５のステップを組み合わせて成膜処理を行なった。
第１のステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）_２を０．５ｇ／ｍｉｎ、キャリアＡｒガス１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）を２０秒間フローした。
第２ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒガスを流量５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローしてパージした。続いて、パージガスをフローしたまま、チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定し昇圧した。
第３ステップ；
チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定したまま、５００℃に加熱したＡｒを流量比Ａｒ＝１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローした。
第４ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒを流量１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローしてパージした。
第５ステップ；
チャンバ内圧力を６６６．６Ｐａ（５Ｔｏｒｒ）に設定し、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）_２を０．５ｇ／ｍｉｎ、キャリアＡｒガスを流量１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で２０秒間フローした。

核生成（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ）工程として、第１ステップから第４ステップまでを４回、メイン成膜（ｍａｉｎ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程として、第５、第２、第３、第４ステップを６回繰り返すことにより、膜厚３２ｎｍのＲｕ膜を形成することができた。

実施例５
図１に示すものと同様に、温度調節可能な載置台を備えたアルミ製の真空成膜装置に、図示しない搬送ロボットを介して３００ｍｍ径のウエハＷを搬入し、予め設定温度１０℃に温度調節した載置台上に載置した。
原料のＲｕ_３（ＣＯ）_１２は、５０℃に温度制御された容器の中に固体の状態で投入されているものを用い、Ａｒガスをキャリアとするバブリング法で前記真空成膜装置に流入するように構成した。
チャンバ内には、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２、キャリアおよび希釈用Ａｒ、成膜反応に用いる高温に加熱したエネルギー媒体ガスとしてのＡｒを導入できるように構成した。

そして、次の第１〜第４のステップで成膜処理を行なった。なお、本実施例における成膜処理のタイミングチャートを図１７に示した。
第１のステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２を流量１ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）およびキャリアＡｒガスを流量１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で２０秒間フローした。
第２ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒガスを流量５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローしてパージした。続いて、パージガスをフローしたまま、チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定し昇圧した。
第３ステップ；
チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定したまま、５００℃に加熱したＡｒを１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローした。
第４ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒを流量１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローしてパージした。

以上の第１ステップから第４ステップまでを５０回繰り返すことにより、膜厚５ｎｍのＲｕ膜を形成することができた。

実施例６
図１に示すものと同様に、温度調節可能な載置台を備えたアルミ製の真空成膜装置に、図示しない搬送ロボットを介して３００ｍｍ径のウエハＷを搬入し、予め設定温度１００℃に温度調節した載置台上に載置した。
原料のＴａ（Ｎｔ−Ａｍ）（ＮＭｅ_２）_３（＝ＴＡＩＭＡＴＡ）は、５０℃に加熱された配管中を通って、１２０℃に加熱された気化器に導入され、気化したガスはＡｒガスをキャリアガスとして真空成膜装置に流入するようになっている。チャンバ内には、Ｔａ（Ｎｔ−Ａｍ）（ＮＭｅ_２）_３、キャリアおよび希釈用Ａｒ、成膜反応に用いる高温に加熱した反応性ガスとしてのＮＨ_３およびエネルギー媒体ガスとしてのＡｒを導入できるように構成した。

そして、次の第１〜第４のステップで成膜処理を行なった。なお、本実施例における成膜処理のタイミングチャートを図１８に示した。
第１のステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、Ｔａ（Ｎｔ−Ａｍ）（ＮＭｅ_２）_３を流量０．２ｇ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）およびキャリアＡｒガスを流量１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で２０秒間フローした。
第２ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒガスを流量５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローしてパージした。続いて、パージガスをフローしたまま、チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定し昇圧した。
第３ステップ；
チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定したまま、５００℃に加熱したＮＨ_３とＡｒを流量比ＮＨ_３／Ａｒ＝７００／３００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローした。
第４ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒを流量１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローしてパージした。

以上の第１ステップから第４ステップまでを８回繰り返すことにより、膜厚５４ｎｍのＴａＮ膜を形成することができた。

実施例７
図１に示すものと同様に、温度調節可能な載置台を備えたアルミ製の真空成膜装置に、図示しない搬送ロボットを介して３００ｍｍ径のウエハＷを搬入し、予め設定温度１００℃に温度調節した載置台上に載置した。原料のＴａ（Ｎｔ−Ａｍ）（ＮＭｅ_２）_３は、５０℃に加熱された配管中を通って、１２０℃に加熱された気化器に導入され、気化したガスはＡｒガスをキャリアガスとして真空成膜装置に流入するようになっている。チャンバ内には、Ｔａ（Ｎｔ−Ａｍ）（ＮＭｅ_２）_３、キャリアおよび希釈用Ａｒ、成膜反応に用いる高温に加熱したエネルギー媒体ガスとしてのＡｒを導入できるように構成した。

そして、次の第１〜第４のステップで成膜処理を行なった。なお、本実施例における成膜処理のタイミングチャートを図１９に示した。
第１のステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、Ｔａ（Ｎｔ−Ａｍ）（ＮＭｅ_２）_３を流量０．２ｇ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）およびキャリアＡｒガスを流量１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で２０秒間フローした。
第２ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒガスを流量５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローしてパージした。続いて、パージガスをフローしたまま、チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定し昇圧した。
第３ステップ；
チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定したまま、５００℃に加熱したＡｒを流量１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローした。
第４ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒを流量１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローしてパージした。

以上の第１ステップから第４ステップまでを１０回繰り返すことにより、膜厚２５ｎｍのＴａＮ膜を形成することができた。

実施例８
図１に示すものと同様に、温度調節可能な載置台を備えたアルミ製の真空成膜装置に、図示しない搬送ロボットを介して３００ｍｍ径のウエハＷを搬入し、予め設定温度１００℃に温度調節した載置台上に載置した。
原料のＴａ（Ｎｔ−Ａｍ）（ＮＭｅ_２）_３は、５０℃に加熱された配管中を通って、１２０℃に加熱された気化器に導入され、気化したガスはＡｒガスをキャリアガスとして真空成膜装置に流入するようになっている。チャンバ内には、Ｔａ（Ｎｔ−Ａｍ）（ＮＭｅ_２）_３、キャリアおよび希釈用Ａｒ、成膜反応に用いる高温に加熱したエネルギー媒体ガスとしてのＡｒを導入できるように構成した。

そして、次の第１〜第４のステップで成膜処理を行なった。
第１のステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、Ｔａ（Ｎｔ−Ａｍ）（ＮＭｅ_２）_３を流量０．２ｇ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）およびキャリアＡｒガスを流量１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で２０秒間フローした。
第２ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒガスを流量５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローしてパージした。続いて、パージガスをフローしたまま、チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定し昇圧した。
第３ステップ；
チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定したまま、５００℃に加熱したＡｒを流量１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローした。
第４ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒを流量１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローしてパージした。

以上の第１ステップから第４ステップまでを１０回繰り返すことにより、膜厚２５ｎｍのＴａＮ膜を形成することができた。

実施例９
図１に示すものと同様に、温度調節可能な載置台を備えたアルミ製の真空成膜装置に、図示しない搬送ロボットを介して３００ｍｍ径のウエハＷを搬入し、予め設定温度１０℃に温度調節した載置台上に載置した。
原料のＷ（ＣＯ）_６は、５０℃に温度制御された容器の中に固体の状態で投入されているものを用い、Ａｒガスをキャリアガスとするバブリング法で真空成膜装置に流入するようになっている。チャンバ内には、Ｗ（ＣＯ）_６、キャリアおよび希釈用Ａｒ、成膜反応に用いる高温に加熱したエネルギー媒体ガスとしてのＡｒを導入できるように構成した。

そして、次の第１〜第４のステップで成膜処理を行なった。なお、本実施例における成膜処理のタイミングチャートを図２０に示した。
第１のステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、Ｗ（ＣＯ）_６を流量５ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）およびキャリアＡｒガスを流量１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で２０秒間フローした。
第２ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒガスを流量５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローしてパージした。続いて、パージガスをフローしたまま、チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定し昇圧した。
第３ステップ；
チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定したまま、５００℃に加熱したＡｒを流量１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローした。
第４ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒを流量１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローしてパージした。

以上の第１ステップから第４ステップまでを２０回繰り返すことにより、膜厚１０ｎｍのＷ膜を形成することができた。

実施例１０
図１に示すものと同様に、温度調節可能な載置台を備えたアルミ製の真空成膜装置に、図示しない搬送ロボットを介して３００ｍｍ径のウエハＷを搬入し、予め設定温度１０℃に温度調節した載置台上に載置した。
原料のＷ（ＣＯ）_６は、５０℃に温度制御された容器の中に固体の状態で投入されているものを用い、Ａｒガスをキャリアガスとするバブリング法で真空成膜装置に流入するようになっている。チャンバ内には、Ｗ（ＣＯ）_６、キャリアおよび希釈用Ａｒ、成膜反応に用いる高温に加熱した反応性ガスとしてのＨ_２およびエネルギー媒体ガスとしてのＡｒを導入できるように構成した。

そして、次の第１〜第４のステップで成膜処理を行なった。なお、本実施例における成膜処理のタイミングチャートを図２１に示した。
第１のステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、Ｗ（ＣＯ）_６を流量５ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）およびキャリアＡｒガスを流量１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で２０秒間フローした。
第２ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒガスを流量５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローしてパージした。続いて、パージガスをフローしたまま、チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定し昇圧した。
第３ステップ；
チャンバ内圧力を１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）に設定したまま、５００℃に加熱したＨ２とＡｒを流量比Ｈ２／Ａｒ＝８００／２００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローした。
第４ステップ；
チャンバ内圧力を４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に設定し、パージガスとしての希釈用のＡｒを流量１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）で１０秒間フローしてパージした。

以上の第１ステップから第４ステップまでを２０回繰り返すことにより、膜厚１０ｎｍのＷ膜を形成することができた。

以上、本発明の実施形態を述べたが、本発明は上記実施形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。
例えば図１の成膜装置１００では、シャワーヘッド１０の吐出孔１１の周囲に、エネルギー媒体ガスを加熱するヒーター１５を配備したが、ヒーターは例えばシャワーヘッド１０の拡散室１４内に配備することも可能である。この場合、例えば図２２および図２３に示すように、耐熱性合成樹脂、石英、セラミックスなどの断熱性材料により長尺な円筒形に形成された外筒２１１の中に棒状の抵抗体２１２を配備したシリンダ型のヒーター２１０を用いることができる。棒状の抵抗体２１２は、リード線２１５を通じて図示しないヒーター電源と接続されており、そこから通電することにより、外筒２１１内を急速加熱することができる。外筒２１１の上部には１カ所にガス入口２１３が設けられ、外筒２１１の下部には、シャワーヘッド１０の吐出孔１１に連通するように対応して複数のガス出口２１４が形成されており、エネルギー媒体ガスが外筒２１１内を通過する間に急速加熱できるように構成されている。このシリンダ型のヒーター２１０は、例えばシャワーヘッド１０の拡散室１４内に複数個を横置きして並列配備することができる。

また、上記第１〜第３の実施形態では載置台３として固定式のものを用いたが、載置台３として、水平方向に回転可能な機構を備えたものを用いることもできる。この場合、成膜原料をウエハＷ表面に吸着させる吸着工程や、ウエハＷ表面で成膜反応を生じさせる反応工程において、ウエハＷ表面の薄膜の膜厚や膜質をよりいっそう均一化できる。

本発明は、例えば各種半導体装置の製造過程で半導体ウエハなどの基板上に目的の膜を形成する際に好適に利用可能である。

第１実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す断面図である。 シャワーヘッド下面の吐出孔の配置を示しており、（ａ）は同心円状に配置した例を示し、（ｂ）は格子状に配置した例を示す図面である。 吐出孔の周囲に設けたヒーターの概略構成を示す図面である。 本発明の成膜方法の工程例を説明するフロー図である。 本発明の成膜方法の別の工程例を説明するフロー図である。 図５の工程例におけるタイミングチャートを示す図である。 本発明の成膜方法のさらに別の工程例を説明するフロー図である。 図７の工程例におけるタイミングチャートを示す図である。 本発明の成膜方法の他の工程例を説明するフロー図である。 図９の工程例におけるタイミングチャートを示す図である。 本発明の成膜方法の原理を説明する模式図である。 第２実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す断面図である。 第３実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す断面図である。 実施例１の成膜におけるタイミングチャートを示す図である。 実施例２の成膜におけるタイミングチャートを示す図である。 実施例３の成膜におけるタイミングチャートを示す図である。 実施例５の成膜におけるタイミングチャートを示す図である。 実施例６の成膜におけるタイミングチャートを示す図である。 実施例７の成膜におけるタイミングチャートを示す図である。 実施例９の成膜におけるタイミングチャートを示す図である。 実施例１０の成膜におけるタイミングチャートを示す図である。 シリンダ型のヒーターを配備したシャワーヘッドの概略構成を示す断面図である。 シリンダ型のヒーターの概略構成を示す断面図である。 従来技術の熱ＡＬＤのタイミングチャートを示す図である。

符号の説明

１ チャンバ
１ａ 底壁
１ｂ 側壁
１ｃ 天壁
２ 開口部
３ 載置台
４ 断熱部
５ 排気口
６ 排気管
７ 排気装置
１０ シャワーヘッド
１１ 吐出孔
１２ ガス導入口
１３ 配管
１４ 拡散室
１５ ヒーター
１６ 断熱部
１７ ガス導入口
２３ａ エネルギー媒体ガス供給源
２３ｂ 反応性ガス供給源
２６ 成膜用原料ガス供給源
２７ パージガス供給源
２８ クランプリング
２９ 昇降機構
３０ 温度調節媒体室
３２ ガス流路
５０ プロセスコントローラ
１００，１０１，１０２；成膜装置

Claims (20)

1. 減圧排気可能な処理室内に配備された載置台に基板を載置し、基板表面に薄膜を堆積させる成膜方法であって、
   前記処理室内に原料ガスを導入し、成膜原料を基板上に吸着させる吸着工程と、
   前記吸着工程の後で、前記処理室内にエネルギー媒体ガスを導入し、基板上に吸着した前記成膜原料に熱エネルギーを供給して成膜反応を生じさせる反応工程と、
   を含むことを特徴とする、成膜方法。
2. さらに、前記処理室内にパージガスを導入するパージ工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の成膜方法。
3. 前記吸着工程と、前記反応工程と、を交互に行なうとともに、その間にパージ工程を実施することを特徴とする、請求項２に記載の成膜方法。
4. さらに、前記反応工程の前に前記処理室内の圧力を昇圧する昇圧工程を含むことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の成膜方法。
5. さらに、前記反応工程の終了と同時もしくはその後に、前記処理室内の圧力を減圧する減圧工程を含むことを特徴とする、請求項４に記載の成膜方法。
6. 前記反応工程で、前記エネルギー媒体ガスとともに前記成膜反応に化学的に関与する反応性ガスを導入することを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の成膜方法。
7. 前記反応性ガスが、還元、炭化、窒化または酸化のいずれかの作用を持つガスであることを特徴とする、請求項６に記載の成膜方法。
8. 前記エネルギー媒体ガスが、還元、炭化、窒化または酸化のいずれかの作用を持つガスであることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の成膜方法。
9. 前記載置台に載置された基板表面に対して平行なガス流れ方向を形成するように、前記原料ガスの導入と排気を行うことを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の成膜方法。
10. 前記載置台に載置された基板表面に対して衝突するガス流れ方向を形成するように、前記原料ガスの導入と排気を行うことを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の成膜方法。
11. 前記エネルギー媒体ガスを、前記載置台に載置され、前記成膜原料が吸着された基板表面に対して吹付けることを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の成膜方法。
12. 前記載置台に載置される基板の温度を、前記成膜原料が吸着可能な温度に制御して前記吸着工程を行なうことを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の成膜方法。
13. 前記成膜原料が、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、ＩｒおよびＰｔよりなる群から選択された少なくとも１種の金属元素を含むことを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の成膜方法。
14. 原子層堆積法により、１サイクル毎に基板上の１分子吸着層または多分子吸着層の成膜原料に成膜反応を生じさせ、複数サイクルを繰り返すことにより薄膜を堆積させて成膜を行なうものである、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の成膜方法。
15. コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載された成膜方法が行なわれるように前記処理室を制御することを特徴とする、制御プログラム。
16. コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載された成膜方法が行なわれるように前記処理室を制御するものであることを特徴とする、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
17. 基板を収容して成膜処理を行なう処理室と、
    前記処理室内で基板を載置する載置台と、
    前記処理室内に原料ガスを導入する原料ガス導入部と、
    前記処理室内の前記載置台に載置された基板表面にエネルギー媒体ガスを吹付けるエネルギー媒体ガス導入部と、
    前記処理室内を減圧排気する排気手段と、
    請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載された成膜方法が行なわれるように制御する制御部と、
    を備えたことを特徴とする、成膜装置。
18. 基板を収容して成膜処理を行なう処理室と、
    前記処理室内で基板を載置する載置台と、
    前記処理室内に原料ガスを導入する原料ガス導入部と、
    前記処理室内の前記載置台に載置された基板表面にエネルギー媒体ガスを吹付けるエネルギー媒体ガス導入部と、
    前記処理室内を減圧排気する排気手段に接続されたガス排出口と、
    を備え、
    前記原料ガス導入部と前記ガス排出口は、導入される前記原料ガスが前記載置台に載置された基板の表面に対して平行なガス流れ方向を形成した後、排気されるように設けられていることを特徴とする、成膜装置。
19. 基板を収容して成膜処理を行なう処理室と、
    前記処理室内で基板を載置する載置台と、
    前記処理室内に原料ガスを導入する原料ガス導入部と、
    前記処理室内の前記載置台に載置された基板表面にエネルギー媒体ガスを吹付けるエネルギー媒体ガス導入部と、
    前記処理室内を減圧排気する排気手段に接続されたガス排出口と、
    を備え、
    前記原料ガス導入部と前記ガス排出口は、導入される前記原料ガスが前記載置台に載置された基板の表面に対して衝突するガス流れ方向を形成した後、排気されるように設けられていることを特徴とする、成膜装置。
20. 前記載置台は、そこに載置された基板の温度を、成膜原料が基板に吸着可能な温度に調節する温度調節手段を備えたものであることを特徴とする、請求項１８または請求項１９に記載の成膜装置。
    

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