JP4727085B2

JP4727085B2 - Substrate processing apparatus and processing method

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Publication number: JP4727085B2
Application number: JP2001244730A
Authority: JP
Inventors: 博神力; 孝治本間
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: JP2002151489A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に係り、特に高誘電体膜を有する超微細化高速半導体装置の製造に使われる基板処理装置および基板処理方法に関する。
【０００２】
今日の超高速高速半導体装置では、微細化プロセスの進歩とともに、０．１μｍ以下のゲート長が可能になりつつある。一般に微細化とともに半導体装置の動作速度は向上するが、このように非常に微細化された半導体装置では、ゲート絶縁膜の膜厚を、微細化によるゲート長の短縮に伴って、スケーリング則に従って減少させる必要がある。
【０００３】
【従来の技術】
しかしゲート長が０．１μｍ以下になると、ゲート絶縁膜の厚さも、ＳｉＯ₂を使った場合、１〜２ｎｍ、あるいはそれ以下に設定する必要があるが、このように非常に薄いゲート絶縁膜ではトンネル電流が増大し、その結果ゲートリーク電流が増大する問題を回避することができない。
【０００４】
このような事情で従来より、比誘電率がＳｉＯ₂膜のものよりもはるかに大きく、このため実際の膜厚が大きくてもＳｉＯ₂膜に換算した場合の膜厚が小さいＴａ₂Ｏ₅，Ａｌ₂Ｏ₃，ＺｒＯ₂，ＨｆＯ₂，ＺｒＳｉＯ₄，ＨｆＳｉＯ₄のような高誘電体材料をゲート絶縁膜に対して適用することが提案されている。このような高誘電体材料を使うことにより、ゲート長が０．１μｍ以下と、非常に微細な超高速半導体装置においても２〜５μｍ程度の膜厚のゲート絶縁膜を使うことができ、トンネル効果によるゲートリーク電流を抑制することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような高誘電体ゲート絶縁膜をＳｉ基板上に形成する際には、高誘電体ゲート絶縁膜を構成する金属元素がＳｉ基板中に拡散するのを抑制するために、厚さが１ｎｍ以下、典型的には０．８ｎｍ以下のＳｉＯ₂膜を前記Ｓｉ基板上にベース酸化膜として形成し、かかる非常に薄いＳｉＯ₂ベース酸化膜上に前記高誘電体ゲート絶縁膜を形成する必要がある。その際、前記高誘電体ゲート絶縁膜を、膜中に界面準位などの欠陥が形成されないように形成しなければならない。また、かかる高誘電体ゲート絶縁膜を前記ベース酸化膜上に形成する際に、組成を前記ベース酸化膜に接する側から高誘電体ゲート絶縁膜上主面に向かって、ＳｉＯ₂を主とする組成から高誘電体を主とする組成に徐々に変化させるのが好ましい。
【０００６】
高誘電体ゲート絶縁膜を欠陥を含まないように形成しようとすると、荷電粒子が関与するプラズマプロセスを使うことはできない。例えばかかる高誘電体ゲート絶縁膜をプラズマＣＶＤ法で形成すると、膜中にホットキャリアのトラップとして作用する欠陥がプラズマダメージの結果として形成されてしまう。
【０００７】
一方、かかる高誘電体ゲート絶縁膜を熱ＣＶＤ法により形成しようとすると、下地となるベース絶縁膜の性質により、膜厚が大きく変動することが、先に本発明の発明者により見出された。換言すると、かかる高誘電体ゲート絶縁膜を従来のＣＶＤ法で形成しようとすると膜表面が不規則になり、かかる表面が不規則なゲート絶縁膜上にゲート電極を形成した場合、半導体装置の動作特性が劣化してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は上記の課題を解決した、新規で有用な基板処理方法および処理装置を提供することを概括的課題とする。
【０００９】
本発明のより具体的な課題は、基板上に欠陥を含まない高誘電体膜を、効率よく形成できる基板処理装置および基板処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、処理容器と、前記処理容器中に、前記被処理基板を保持可能に設けられた基板保持台と、前記処理容器中、前記基板保持台の第１の側に形成され、前記基板保持台上の前記被処理基板表面に第１の処理ガスを、前記第１の処理ガスが前記被処理基板表面に沿って、前記第１の側から前記第１の側に対向する第２の側に向かって流れるように供給する第１の処理ガス供給部と、前記処理容器中、前記基板保持台の前記第２の側に形成された第１の排気口と、前記処理容器中、前記基板保持台の前記第２の側に形成され、前記基板保持台上の前記被処理基板表面に第２の処理ガスを、前記第２の処理ガスが前記被処理基板表面に沿って、前記第２の側から前記第１の側に向かって流れるように供給する第２の処理ガス供給部と、前記処理容器中、前記基板保持台の前記第１の側に形成された第２排気口を備え、前記処理容器は、外側容器と、前記外側容器内部に設けられた内側容器とよりなり、前記基板保持台は、前記内側容器内に設けられており、前記内側容器は平坦な石英プレートよりなる底部と、前記底部上に、前記底部を覆うように設けられた石英カバーとよりなり、前記保持台上の被処理基板は前記石英プレート中に形成された開口部において露出され、前記露出された被処理基板表面は、前記石英プレート表面と実質的に一致する平面を形成する基板処理装置、あるいは
処理容器と、前記処理容器中に、前記被処理基板を保持可能に設けられた基板保持台と、前記処理容器中、前記基板保持台の第1の側に形成された第１の処理ガス供給部と、前記処理容器中、前記基板保持台の第２の、前記第１の側に対向する側に形成された第１の排気口と、前記処理容器中、前記基板保持台の前記第２の側に形成された第２の処理ガス供給部と、前記処理容器中、前記基板保持台の前記第１の側に形成された第２排気口を備えた基板処理装置を使った基板処理方法であって、前記第１の処理ガス供給部から第１の処理ガスを、前記被処理基板表面に沿って前記第１の側から前記第２の側に流し、前記被処理基板表面に第１の処理を行う工程と、前記第２の処理ガス供給部から第２の処理ガスを、前記被処理基板表面に沿って前記第２の側から前記第１の側に流し、前記被処理基板表面に第２の処理を行う工程をよりなり、前記第１の処理を行う工程では、前記第２の排気口の排気量を前記第１の排気口の排気量よりも減少させ、前記第２の処理を行う工程では、前記第１の排気口の排気量を前記第２の排気口の排気量よりも減少させ、前記第１の処理を行う工程では、前記第２の処理ガス供給部から前記処理容器中に不活性ガスを供給し、前記第２の処理を行う工程では、前記第１の処理ガス供給部から前記処理容器中に不活性ガスを供給する基板処理方法を提供する。
【００１１】
本発明によれば、処理容器中に被処理基板を挟んで対向するように第１および第２の処理ガス導入口を設け、さらに前記被処理基板を挟んで前記第１および第２の処理ガス導入口に対向するように、第１および第２の排出口を設け、前記第１の処理ガス導入口より第１の処理ガスを前記処理容器中に導入し、前記被処理基板表面に沿って流した後、前記第１の排出口より排出し、次に前記第２の処理ガス導入口あるいはプラズマ源より第２の処理ガスあるいはラジカルを導入し、前記被処理基板表面に沿って流して先に前記被処理基板表面に吸着されていた前記第１の処理ガス分子と反応させた後、前記第２の排出口より排出する工程により、前記被処理基板上に、高誘電体膜を１分子層ずつ積層しながら形成することが可能になる。
［作用］
図１（Ａ），（Ｂ）は本発明の原理を示す。
【００１２】
図１（Ａ），（Ｂ）を参照するに、被処理基板２を保持する処理容器１には前記被処理基板２に対して第１の側に第１の処理ガス供給口３Ａが設けられており、また前記被処理基板２に対して第２の、前記第１の側に対向する側には第１の排気口４Ａが設けられている。さらに前記処理容器１には、前記第２の側に第２の処理ガス供給口３Ｂが設けられており、また前記第１の側には第２の排気口４Ｂが設けられている。前記第１の処理ガス供給口３Ａには第１の原料切替弁５Ａを介して第１の処理ガスＡが供給され、前記第２の処理ガス供給口３Ｂには第２の原料切替弁５Ｂを介して第２の処理ガスＢが供給される。さらに、前記第１の排気口４Ａは第１の排気量調整弁６Ａを介して排気され、前記第２の排気口４Ｂは第２の排気量調整弁６Ｂを介して排気される。
【００１３】
最初に図１（Ａ）の工程において、前記第１の原料切替弁５Ａを介して前記第１の処理ガスＡを前記第１の処理ガス供給口３Ａに供給し、前記処理容器１中において前記第１の処理ガスＡを前記被処理基板表面に吸着させる。その際、前記第１の処理ガス供給口３Ａに対向する前記第１の排気口４Ａを駆動することで前記被処理基板表面に沿って前記第１の処理ガスは、前記第１の処理ガス供給口３Ａから前記第１の排気口４Ａまで第１の方向に流れる。
【００１４】
次に図１（Ｂ）の工程において、前記第２の原料切替弁５Ｂを介して前記第２の処理ガスＢを前記第２の処理ガス供給口３Ｂに供給し、前記処理容器１中において前記第２の処理ガスＢを前記被処理基板２の表面に沿って流す。その結果、前記第２の処理ガスＢは先に前記被処理基板表面に吸着した前記第１の処理ガス分子に作用し、前記被処理基板表面に高誘電体分子層が形成される。その際、前記第２の処理ガス供給口３Ｂに対向する前記第２の排気口４Ｂを駆動することで前記被処理基板表面に沿って前記第２の処理ガスは、前記第２の処理ガス供給口３Ｂから前記第２の排気口４Ｂまで第２の方向に流れる。
【００１５】
さらに前記図１（Ａ）および（Ｂ）の工程を繰り返すことにより、前記被処理基板２上に所望の高誘電体膜が形成される。
【００１６】
その際、前記図１（Ａ）の工程では前記第２の原料切替弁５Ｂからの前記第２の処理ガス供給口３Ｂへの前記第２の処理ガスＢの供給は遮断され、また前記図１（Ｂ）の工程では前記第１の原料切替弁５Ａからの前記第１の処理ガス供給口３Ａへの前記第１の処理ガスＡの供給は遮断されるが、図１（Ａ）の工程において前記第１の処理ガス供給口３Ａから導入された前記第１の処理ガスＡが対向する第２の処理ガス供給口３Ｂ中に侵入し、析出物を生じるのを回避するために、図１（Ａ）の工程では前記第２の原料切替弁５Ｂから前記第２の処理ガス供給口３Ｂに不活性ガスを供給するのが好ましい。同様に、図１（Ｂ）の工程においては前記第１の原料切替弁５Ａから前記第１の処理ガス供給口３Ａに不活性ガスを供給するのが好ましい。さらに図１（Ａ）の工程では前記第１の排気量調整弁６Ａは前記被処理基板２の表面を通過した前記第１の処理ガスを排気すべく大きな開弁度に設定されるが、前記第２の排気量調整弁６Ｂは、高温での弁開閉動作に鑑み、完全に遮断するのではなく、例えば３％以下の小さな開弁度に設定しておくのが好ましい。同様に図１（Ｂ）の工程でも、前記第２の排気量調整弁６Ｂは大きな開弁度に設定されるが前記第１の排気量調整弁６Ａも完全に遮断するのではなく、例えば３％以下の小さな開弁度に設定しておくのが望ましい。
【００１７】
前記処理容器は、前記第１および第２の処理ガスが前記被処理基板２の表面をシート状の層流で流れるように平坦な形状に形成するのが好ましく、また前記第１および第２の処理ガス供給口３Ａ，３Ｂも対応した平坦な、スリット状の開口部を有するのが好ましい。さらに、前記第１および第２の排気口４Ａ，４Ｂも、前記第１あるいは第２の処理ガスが流れる方向に対して略直交する方向に延在するスリット状に形成するのが好ましい。また、処理ガスの流れ方向に対して直交するスリットから下方に均等に排気を行うことにより、シート状の処理ガスの流れが乱されることがない。
【００１８】
本発明の基板処理装置において、前記第１の処理ガスとしてＺｒもしくはＡｌもしくはＹもしくはＴｉもしくはＬａを含む原料を使い、前記第２の処理ガスとして酸化性ガスを使うことにより、ＺｒもしくはＡｌもしくはＹもしくはＴｉもしくはＬａの酸化物層を被処理基板上に形成することができる。
【００１９】
さらに本発明の基板処理装置において、前記第３の処理ガスとして前記第１の処理ガスとは異なる成膜ガスを使い、これを前記第２の処理ガスと組み合わせることにより、前記被処理基板上にＺｒＳｉＯx，ＨｆＳｉＯx，ＡｌＳｉＯx，ＹＳｉＯx，ＴｉＳｉＯx，ＬａＳｉＯxあるいはＺｒＡｌＯx，ＨｆＡｌＯx，ＹＡｌＯx，ＴｉＡｌＯx，ＬａＡｌＯx等の三元系酸化物層を形成することができる。
【００２０】
ところで、図１（Ａ），（Ｂ）に示す本発明の基板処理装置では、図１（Ａ）の工程において処理容器１中に処理ガス供給口３Ａから処理ガスＡを導入した後、図１（Ｂ）の工程において処理ガス供給口３Ｂからパージガスあるいは処理ガスＢを導入した場合、処理容器１中に残留している処理ガスＡはパージガスあるいは処理ガスＢの流れに乗って排気口４Ｂより速やかに排出され、前記処理容器１内における処理ガスＡの残留濃度は急激に低下する。同様に、図１（Ｂ）の工程において処理容器１中に処理ガス供給口３Ｂから処理ガスＢを導入した後、図１（Ａ）の工程に戻って処理ガス供給口３Ａからパージガスあるいは処理ガスＡを導入した場合、処理容器１中に残留している処理ガスＢはパージガスあるいは処理ガスＡの流れに乗って排気口４Ａより速やかに排出され、前記処理容器１内における処理ガスＢの残留濃度は急激に低下する。
【００２１】
特に本発明の装置では、処理ガスＢを導入する導入口３Ｂの周辺において処理ガスＢの濃度が数％程度あっても、排気を排気口４Ｂから排気口４Ａに切り替えて行っているので、被処理基板２が配置されている領域では、処理ガスＢの濃度は十分に低くなり、処理ガスＡによる処理が影響されることはない。
【００２２】
これに対し、処理ガス導入口３Ｂおよびこれに対応する排気口４Ｂを省略した構成の基板処理装置では、処理ガス導入口３Ａから導入される処理ガスＡをパージガスあるいは処理ガスＢに切替えても処理ガスＡが前記処理容器１中に残留しやすく、残留処理ガスＡの濃度が処理ガスＢによる処理に十分な程度まで減少するのに長い時間を要する。
【００２３】
本発明では、処理ガスＡの処理工程と処理ガスＢの処理工程との間において、被処理基板の両端側から排気する工程を設けることも可能であり、従来の片側からだけ排気する装置よりも、処理ガスを被処理基板表面から容易に排気することが可能になる。
【００２４】
このように、図１（Ａ），（Ｂ）に示す本発明の基板処理装置は、被処理基板を処理ガスＡおよびＢで交互に処理する場合にサイクル時間を短縮することが可能な利点を有する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
［第１実施例］
図２は、本発明の第１実施例による基板処理装置１０の構成を示す。
【００２６】
図２を参照するに、前記基板処理装置１０は被処理基板１２を隔てて互いに対向する処理ガス導入口１３Ａおよび１３Ｂと、前記被処理基板１２を隔てて前記処理ガス導入口１３Ａおよび１３Ｂにそれぞれ対向する排気口１４Ａ，１４Ｂとを備えた処理容器１１を含み、前記排気口１４Ａおよび１４Ｂはそれぞれコンダクタンスバルブ１５Ａおよび１５Ｂを介してトラップ１００に接続され、前記処理容器１１は前記トラップ１００を介して排気される。
【００２７】
さらに、前記処理容器１１には、前記処理ガス導入口１３Ａに隣接して、別の処理ガス導入口１３Ｃが、前記排気口１４Ａに対向するように形成されている。
【００２８】
前記処理ガス導入口１３Ａは切替バルブ１６Ａの第１の出口に接続され、前記切替バルブ１６Ａはバルブ１７Ａ，質量流量コントローラ１８Ａ，および別のバルブ１９Ａを含む第１の原料供給ライン１６ａを介してＺｒＣｌ₂を保持する原料容器２０Ａに接続される。さらに、前記第１の原料供給ライン１６ａに隣接して、バルブ２１Ａ，２２Ａを含み、Ａｒ等の不活性ガスを供給するパージライン２１ａが設けられる。
【００２９】
さらに、前記切替バルブ１６Ａには、Ａｒ等の不活性ガス源に接続され、質量流量コントローラ２３Ａおよび２４Ａを含むバルブパージライン２３ａが接続され、前記切替バルブ１６Ａの第２の出口はパージライン１００ａを介して前記トラップ１００に接続される。
【００３０】
同様に、前記処理ガス導入口１３Ｂは切替バルブ１６Ｂの第１の出口に接続され、前記切替バルブ１６Ｂはバルブ１７Ｂ，質量流量コントローラ１８Ｂ，および別のバルブ１９Ｂを含む第１の原料供給ライン１６ｂを介してＨ₂Ｏを保持する原料容器２０Ｂに接続される。さらに、前記第１の原料供給ライン１６ｂに隣接して、バルブ２１Ｂ，２２Ｂを含み、Ａｒ等の不活性ガスを供給するパージライン２１ｂが設けられる。
【００３１】
さらに、前記切替バルブ１６Ｂには、Ａｒ等の不活性ガス源に接続され、質量流量コントローラ２３Ｂおよび２４Ｂを含むバルブパージライン２３ｂが接続され、前記切替バルブ１６Ｂの第２の出口はパージライン１００ｂを介して前記トラップ１００に接続される。
【００３２】
さらに前記処理ガス導入口１３Ｃは切替バルブ１６Ｃの第１の出口に接続され、前記切替バルブ１６Ｃはバルブ１７Ｃ，質量流量コントローラ１８Ｃ，および別のバルブ１９Ｃを含む第１の原料供給ライン１６ｃを介してＳｉＣｌ₄を保持する原料容器２０Ｃに接続される。さらに、前記第１の原料供給ライン１６ｃに隣接して、バルブ２１Ｃ，２２Ｃを含み、Ａｒ等の不活性ガスを供給するパージライン２１ｃが設けられる。
【００３３】
さらに、前記切替バルブ１６Ｃには、Ａｒ等の不活性ガス源に接続され、質量流量コントローラ２３Ｃおよび２４Ｃを含むバルブパージライン２３ｃが接続され、前記切替バルブ１６Ｃの第２の出口はパージライン１００ｃを介して前記トラップ１００に接続される。
【００３４】
また、図２の基板処理装置１０には成膜プロセスを制御する制御装置１０Ａが設けられ、前記制御装置１０Ａは後ほど図４〜図７で説明するように、前記切替バルブ１６Ａ〜１６Ｃおよびコンダクタンスバルブ１５Ａおよび１５Ｂを制御する。
【００３５】
図３は、図２の処理室１１を含む部分の詳細を示す。
【００３６】
図３を参照するに、前記処理室１１中には石英反応容器１１０が保持され、前記被処理基板１２は前記石英反応容器１１０中に保持される。前記処理室１１中には前記石英反応容器１１０に隣接してヒータ１１１Ａ〜１１１Ｆが設けられ、基板温度を所定の処理温度に保持する。
【００３７】
また前記処理ガス導入口１３Ａ、１３Ｂは前記被処理基板１２の表面に沿って処理ガスを流すように平坦な形状に形成され、またその位置も前記被処理基板１２表面のやや上方に設定される。また、これに伴って前記反応容器１１０も平坦な形状に形成され、その結果平坦な形状の処理ガス導入口１３Ａから導入されたＺｒＣｌ₄などの第１の処理ガスは前記石英反応容器１１０中を前記被処理基板１２の表面に沿って層流となって流れ、前記排気口１４Ａより排出される。その際に、前記第1の処理ガスは前記被処理基板表面に吸着され、前記被処理基板表面は１分子層程度の処理ガス分子により覆われる。一方、前記処理ガス導入口１３Ｂから導入されたＨ₂Ｏ等の第２の処理ガスは前記石英反応容器１１０中を前記被処理基板１２の表面に沿って層流となって流れ、前記排気口１４Ａより排出されるが、その際に先に前記被処理基板１２の表面を覆っていた第１の処理ガス分子と反応し、その結果前記被処理基板１２の表面には１分子層程度の非常に薄いＺｒＯ₂膜が形成される。
【００３８】
そこで、このような吸着工程と反応工程とを、間にパージ工程を挟みながら繰り返すことにより、前記被処理基板１２の表面に非常に薄いＺｒＯ₂等の高誘電体膜を形成することが可能になる。また、前記ＺｒＯ₂分子層を形成した後、前記処理ガス導入口１３ＣよりＳｉＣｌ₄等の第３の処理ガスを導入することにより、前記ＺｒＯ₂分子層上にＳｉＯ₂分子層を形成することが可能で、このような工程を、間にパージを挟みながら繰り返すことにより、ＺｒＳｉＯ₄組成の高誘電体膜を形成することができる。
【００３９】
前記被処理基板１２上のＺｒＳｉＯ₄膜を形成する際の一例では、前記被処理基板１２は２００〜４５０°Ｃの温度に保持され、前記ＺｒＣｌ₄ガスおよびＳｉＣｌ₄ガスは、反応容器１１０内圧を０．１３〜１３．３ｋＰａ（１〜１００Ｔｏｒｒ）に設定した状態で、それぞれ１〜１０００ＳＬＭおよび０．１〜１０００ＳＬＭの流量で、不活性ガスをキャリアガスとして使いながら供給する。不活性キャリアガスの流量を増加させることは、均一な層流を形成するのに有効である。前記不活性ガスの流量は、原料ガスの流量の１倍から１００倍の範囲で選ばれる。
【００４０】
なお、図３の構成には、図示はされていないが、前記処理ガス導入口１３Ａに並んで、前記ＳｉＣｌ₄を導入する処理ガス導入口１３Ｃが設けられる。
【００４１】
本実施例において、前記原料容器２０Ａに格納される原料はＺｒＣｌ₄に限定されるものではなく、ＨｆＣｌ₄あるいはＴａＣｌ₅等の原料であってもよい。これらの原料は室温では固体であり、気化させるためには、前記原料容器２０Ａ中においてＡｒ等のキャリアガスを供給しながら２００°Ｃ以上の温度に加熱する。
【００４２】
図４（Ａ），（Ｂ）は、被処理基板を搬送する際に、搬送アームにより被処理基板を処理容器１１内に搬送する場合に、被処理基板の上下搬送に連動させて石英反応容器１１０の上部１１０Ａを上下させることにより、図４（Ｂ）に示すプロセス時において、前記石英反応容器１１０の前記上部１１０Ａと下部１１０Ｂとの距離を、図４（Ａ）に示す搬送時よりも小さくすることを特徴とする本発明第１実施例の一変形例による反応容器１１０の構成を示す。すなわち、本実施例では、前記石英反応容器１１０は上部１１０Ａと下部１１０Ｂとより構成されている。
【００４３】
図４（Ａ），（Ｂ）を参照するに、このようにプロセス時において前記石英反応容器１１０の上部１１０Ａと下部１１０Ｂとの間の距離を短くすることにより、原料ガスを被処理基板表面に沿って均一に流すことが可能になる。なお、図４（Ａ），（Ｂ）の構成では、被処理基板の上下移動に連動して石英反応容器上部１１０Ａの位置を上下させたが、必ずしも連動させなくても、搬送時に搬送スペースが広がるような構成において、プロセス時に被処理基板と前記石英反応容器上部１１０Ａとの間の距離が短縮されるような構成であれば上記所望の効果が得られる。
[第２実施例]
図５は、図２，３の基板処理装置１０において被処理基板１２上にＺｒＯ₂膜を１分子層ずつ形成する際に、前記制御装置１０Ａの制御の下に実行される本発明の第２実施例による処理シーケンスを示すフローチャートである。
【００４４】
図５を参照するに、最初の工程１において、前記コンダクタンスバルブ１５Ａ，１５Ｂは開放され、前記切替バルブ１６Ａおよび１６Ｂは、いずれも処理ガス供給ライン１６ａ，１６ｂ中の処理ガスをそれぞれパージライン１００ａおよび１００ｂを介してトラップ１００に供給するように第１の状態、すなわちパージ状態に制御される。その結果前記反応容器１１０中には前記パージライン２３ａ中のＡｒガスが、また前記パージライン２３ｂ中のＡｒガスが、それぞれ処理ガス導入口１３Ａおよび１３Ｂを介して供給される。このようにして供給されたＡｒパージガスは、それぞれ前記排出口１４Ａおよび１４Ｂからトラップ１００に排出される。
【００４５】
次に工程２において、前記コンダクタンバルブ１５Ａの開度が増大され、コンダクタンスバルブ１５Ｂの開度が減少される。その結果、前記反応容器１１０中には前記ガス導入口１３Ａから排出口１４Ａへのガスの流れが生じる。前記排気口１４Ａ，１４Ｂにおける排気を前記コンダクタンスバルブ１５Ａ，１５Ｂのコンダクタンスの調整により制御することにより、高温の排気を遮断弁によりオンオフする場合よりも信頼性の高い排気制御を行うことができる。また連続的に排気が切り替えられるため、前記反応容器１１０中における気流が乱れることが少ない。
【００４６】
次に工程３において前記切替バルブ１６Ａが前記第１の状態から第２の状態に切り替えられ、前記処理ガス供給ライン１６ａ中のＺｒＣｌ₄ガスが前記第１の処理ガス導入口１３Ａから前記反応容器１１０中に導入される。このようにして導入されたＺｒＣｌ₄ガスは先に説明したように、層流となって前記被処理基板１２の表面を流れ、前記排出口１４Ａより排出される。かかる工程により、前記被処理基板１２の表面にはＺｒＣｌ₄が１分子層程度吸着される。前記工程３においては、前記第２の切替バルブ１６Ｂは前記第1の状態にあり、ライン２３ａ中のＡｒパージガスが前記第２の処理ガス導入口１３Ｂから前記反応容器１１０中に導入される。その結果、前記第１の処理ガス導入口１３Ａから導入されたＺｒＣｌ₄処理ガスが前記第２の処理ガス導入口１３Ｂに侵入し、析出物を生じる問題が回避される。
【００４７】
次に工程４において前記切替バルブ１６Ａが元の第１の状態に戻され、前記反応容器１１０中がＡｒガスによりパージされる。
【００４８】
この際、前記コンダクタンスバルブ１５Ａ，１５Ｂを共に最大開度として、被処理基板の両端より排気することも有効である。あるいは、処理時間を短縮する目的から、この工程を設けずに次の工程ヘ進むことも可能である。この場合の処理シーケンスは、図６のフローチャートのようになる。
【００４９】
次に工程５において前記コンダクタンスバルブ１５Ｂの開弁度を増大させ、コンダクタンスバルブ１５Ａの開弁度を減少させ、前記反応容器１１０中に前記反応容器１１０中に前記ガス導入口１３Ｂから排出口１４Ｂへのガスの流れを形成する。
【００５０】
さらに工程６において前記切替バルブ１６Ｂが第２の状態、すなわち開放状態に切り替えられ、前記処理ガス供給ライン１６ｂ中のＨ₂Ｏが前記処理ガス供給口１３Ｂを介して前記前記反応容器１１０中に導入される。このようにして導入されたＨ₂Ｏガスは先に説明したように、層流となって前記被処理基板１２の表面を流れ、前記排出口１４Ｂより排出される。かかる工程により、前記被処理基板１２の表面において、先に吸着していたＺｒＣｌ₄分子層とＨ₂Ｏとが反応し、１分子層程度のＺｒＯ₂膜が形成される。前記工程６においては、前記第１の切替バルブ１６Ａは前記第１の状態にあり、ライン２３ａ中のＡｒパージガスが前記第１の処理ガス導入口１３Ａから前記反応容器１１０中に導入される。その結果、前記第２の処理ガス導入口１３Ｂから導入されたＨ₂Ｏが前記第１の処理ガス導入口１３Ａに侵入し、析出物を生じる問題が回避される。
【００５１】
前記工程６の後、処理プロセスは前記工程１に戻り、さらに工程１〜工程６を繰り返すことにより、前記ＺｒＯ₂分子層上に次のＺｒＯ₂分子層を形成する。このように、前記工程１〜工程６を繰り返し実行することにより、前記被処理基板１２上に任意の厚さのＺｒＯ₂膜を一分子層ずつ積層することにより形成することができる。
【００５２】
なお、以上の工程１〜工程６において、前記処理ガス導入口１３Ｃは第１のパージ状態に固定されている。
【００５３】
前記原料容器２０Ａ中に格納される原料をＺｒＣｌ₄の代わりにＨｆＣｌ₄あるいはＴａＣｌ₅に置き換えることにより、本実施例によりＨｆＯ₂膜あるいはＴａ₂Ｏ₅膜を、１分子層毎の積層により形成することができる。
【００５４】
なお、前記原料容器２０Ａ中に格納される原料は上記の特定の原料に限定されるものではなく、ＺｒＣｌ₄と、ＺｒＢｒ₄と、Ｚｒ（Ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄と、Ｚｒ（ｎ−ＯＣ₄Ｈ₉）₄と、Ｚｒ（ｔ−ＯＣ₄Ｈ₉）₄と、Ｚｒ（ＡｃＡｃ）₄と、Ｚｒ（ＤＰＭ）₄と、Ｚｒ（Ｏ−ｉＰｒ）（ＤＰＭ）₃と、Ｚｒ（ＨＦＡ）₄と、Ｚｒ（ＢＨ₄）₄と、Ｚｒ（Ｎ（ＣＨ₃）₂）₄と、Ｚｒ（Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）₂）₄とよりなる群より、あるいは（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＮ₃と、（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＢｒと、（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＣｌと、（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＩと、（Ｉ−Ｃ₄Ｈ₉）ＡｌＨと、（ＣＨ₃）₂ＡｌＮＨ₂と、（ＣＨ₃）₂ＡｌＣｌと、（ＣＨ₃）₂ＡｌＨと、（ＣＨ₃）₂ＡｌＨ：Ｎ（ＣＨ₃）₂Ｃ₂Ｈ₅と、ＡｌＨ₃：Ｎ（ＣＨ₃）₂Ｃ₂Ｈ₅と、Ａｌ（Ｃ₂Ｈ₅）Ｃｌ₂と、Ａｌ（ＣＨ₃）Ｃｌ₂と、Ａｌ（Ｃ₂Ｈ₅）₃と、Ａｌ（Ｉ−Ｃ₄Ｈ₉）Ａｌと、Ａｌ（Ｉ−ＯＣ₄Ｈ₉）₃と、ＡｌＣｌ₃と、Ａｌ（ＣＨ₃）₃と、ＡｌＨ₃：Ｎ（ＣＨ₃）₃と、Ａｌ（ＡｃＡｃ）₃と、Ａｌ（ＤＰＭ）₃と、Ａｌ（ＨＦＡ）₃と、Ａｌ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃と、Ａｌ（Ｉ−Ｃ₄Ｈ₉）₃と、Ａｌ（Ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₃と、Ａｌ（ＯＣＨ₃）₃と、Ａｌ（ｎ−ＯＣ₄Ｈ₉）₃と、Ａｌ（ｎ−ＯＣ₃Ｈ₇）₃と、Ａｌ（ｓｅｃ−ＯＣ₄Ｈ_９）₃と、Ａｌ（ｔ−ＯＣ₄Ｈ₉）₃と、ＡｌＢｒ₃とよりなる群より、あるいはＹ（ＡｃＡｃ）₃と、Ｙ（ＤＰＭ）₃と、Ｙ（Ｏ−ｉＰｒ）（ＤＰＭ）₂と、Ｙ（ＨＦＡ）₃と、Ｃｐ₃Ｙとよりなる群から選ばれるか、もしくはＨｆＣｌ₄と、ＨｆＢｒ₄と、Ｈｆ（ＡｃＡｃ）₄とＨｆ［Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）₂］₄とＨｆ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₄と、Ｈｆ（ＤＰＭ）₄と、Ｈｆ（Ｏ−ｉＰｒ）（ＤＰＭ）₃と、Ｈｆ（ＨＦＡ）₄とよりなる群より、あるいはＴｉＣｌ₄と、ＴｉＢｒ₄と、ＴｉＩ₄と、Ｔｉ（Ｉ−ＯＣＨ₃）₄と、Ｔｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄と、Ｔｉ（Ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄と、Ｔｉ（ｎ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄と、Ｔｉ（ｎ−ＯＣ₄Ｈ₉）₄と、Ｔｉ（ＡｃＡｃ）₄と、Ｔｉ（ＡｃＡｃ）₂Ｃｌ₂と、Ｔｉ（ＤＰＭ）₄と、Ｔｉ（ＤＰＭ）₂Ｃｌ₂と、Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ）（ＤＰＭ）₃と、Ｔｉ（ＨＦＡ）₂Ｃｌ₂とよりなる群より、あるいはＬａＢｒ₃と、ＬａＩ₃と、Ｌａ（ＯＣＨ₃）₃と、Ｌａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃と、Ｌａ（Ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₂と、Ｃｐ₃Ｌａと、ＭｅＣｐ₃Ｌａと、Ｌａ（ＤＭＰ）₃と、Ｌａ（ＨＦＡ）₃と、Ｌａ（ＡｃＡｃ）₃と、Ｃｐ（Ｃ₈Ｈ₈）Ｔｉと、Ｃｐ₂Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₂と、Ｃｐ₂ＴｉＣｌ₂と、（Ｃ₂Ｈ₅）Ｔｉ（Ｎ₃）₂と、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）₂］₄と、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₄とよりなる群より選ぶことが可能である。また、前記ライン１６ｂを介して供給される第２の処理ガスは、酸素ラジカル原子と、酸素ラジカル分子と、Ｏ₃とＯ₂、Ｎ₂ＯとＮＯとＮＯ₂、Ｈ₂Ｏ₂と、Ｈ₂ＯとＤ₂Ｏとよりなる群から選ぶことができる。特に原料としては、Ａｌ（ＣＨ₃）₃，ＡｌＣｌ₃，Ｚｒ［Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）₂］₄，Ｚｒ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₄，Ｈｆ［Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）₂］₄，ＺｒＣｌ₄，ＨｆＣｌ₄，ＴｉＣｌ₄，Ｔｉ［Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）₂］₄，Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₄などが原子層成長に有効である。
［第３実施例］
図７〜９は、図２，３の基板処理装置１０においてＺｒＳｉＯ₄膜を１分子層ずつ形成する際に、前記制御装置１０Ａの制御の下に実行される本発明の第３実施例による処理シーケンスを示すフローチャートである。
【００５５】
最初に図７を参照するに、工程１１において、前記コンダクタンスバルブ１５Ａ，１５Ｂは開放され、前記切替バルブ１６Ａ〜１６Ｃは、いずれも処理ガス供給ライン１６ａ〜１６ｃ中の処理ガスをそれぞれパージライン１００ａおよび１００ｂを介してトラップ１００に供給するように第１の状態、すなわちパージ状態に制御される。その結果前記反応容器１１０中には前記パージライン２３ａ〜２３ｃ中のＡｒガスが、それぞれ処理ガス導入口１３Ａ〜１３Ｃを介して供給される。このようにして供給されたＡｒパージガスは、それぞれ前記排出口１４Ａおよび１４Ｂからトラップ１００に排出される。
【００５６】
次に工程１２において、前記コンダクタンバルブ１５Ａの開度が増大され、コンダクタンスバルブ１５Ｂの開度が減少される。その結果、前記反応容器１１０中には前記ガス導入口１３Ａおよび１３Ｃから排出口１４Ａへのガスの流れが生じる。
【００５７】
次に工程１３において前記切替バルブ１６Ａが前記第１の状態から第２の状態に切り替えられ、前記処理ガス供給ライン１６ａ中のＺｒＣｌ₄ガスが前記第１の処理ガス導入口１３Ａから前記反応容器１１０中に導入される。このようにして導入されたＺｒＣｌ₄ガスは先に説明したように、層流となって前記被処理基板１２の表面を流れ、前記排出口１４Ａより排出される。かかる工程により、前記被処理基板１２の表面にはＺｒＣｌ₄が１分子層程度吸着される。前記工程３においては、前記第２および第３の切替バルブ１６Ｂ，１６Ｃは前記第１の状態にあり、ライン２３ｂおよび２３ｃ中のＡｒパージガスが処理ガス導入口１３Ｂおよび１３Ｃから前記反応容器１１０中に導入される。その結果、前記第１の処理ガス導入口１３Ａから導入されたＺｒＣｌ₄処理ガスが前記第２の処理ガス導入口１３Ｂに侵入し、析出物を生じる問題が回避される。
【００５８】
次に工程１４において前記切替バルブ１６Ａが元の第１の状態に戻され、前記反応容器１１０中がＡｒガスによりパージされる。
【００５９】
次に工程１５において前記コンダクタンスバルブ１５Ｂの開弁度を増大させ、コンダクタンスバルブ１５Ａの開弁度を減少させ、前記反応容器１１０中に前記反応容器１１０中に前記ガス導入口１３Ｂから排出口１４Ｂへのガスの流れを形成する。
【００６０】
さらに工程１６において前記切替バルブ１６Ｂが第２の状態、すなわち開放状態に切り替えられ、前記処理ガス供給ライン１６ｂ中のＨ₂Ｏが前記処理ガス供給口１３Ｂを介して前記前記反応容器１１０中に導入される。このようにして導入されたＨ₂Ｏガスは先に説明したように、層流となって前記被処理基板１２の表面を流れ、前記排出口１４Ｂより排出される。かかる工程により、前記被処理基板１２の表面において、先に吸着していたＺｒＣｌ₄分子層とＨ₂Ｏとが反応し、１分子層程度のＺｒＯ₂膜が形成される。前記工程１６においては、前記切替バルブ１６Ａ，１６Ｃは前記第１の状態にあり、ライン２３ａおよび２３ｃ中のＡｒパージガスが前記処理ガス導入口１３Ａおよび１３Ｃから前記反応容器１１０中に導入される。その結果、前記第２の処理ガス導入口１３Ｂから導入されたＨ₂Ｏが前記処理ガス導入口１３Ａあるいは１３Ｃに侵入し、析出物を生じる問題が回避される。
【００６１】
前記工程１６の後、工程１７において、前記コンダクタンスバルブ１５Ａ，１５Ｂは開放され、前記切替バルブ１６Ａ〜１６Ｃは第１の状態に制御される。その結果前記反応容器１１０中には前記パージライン２３ａ〜２３ｃ中のＡｒガスが、それぞれ処理ガス導入口１３Ａ〜１３Ｃを介して供給される。このようにして供給されたＡｒパージガスは、それぞれ前記排出口１４Ａおよび１４Ｂからトラップ１００に排出される。
【００６２】
次に工程１８において、前記コンダクタンバルブ１５Ａの開度が増大され、コンダクタンスバルブ１５Ｂの開度が減少される。その結果、前記反応容器１１０中には前記ガス導入口１３Ａおよび１３Ｃから排出口１４Ａへのガスの流れが生じる。
【００６３】
次に工程１９において前記切替バルブ１６Ｃが前記第１の状態から第２の状態に切り替えられ、前記処理ガス供給ライン１６ｃ中のＳｉＣｌ₄ガスが前記第３の処理ガス導入口１３Ｃから前記反応容器１１０中に導入される。このようにして導入されたＳｉＣｌ₄ガスは先に説明したように、層流となって前記被処理基板１２の表面を流れ、前記排出口１４Ａより排出される。かかる工程により、前記被処理基板１２の表面には、先に形成されたＺｒＯ₂分子層上に、ＳｉＣｌ₄が１分子層程度吸着される。前記工程１９においては、前記第２および第３の切替バルブ１６Ａ，１６Ｂは前記第１の状態にあり、ライン２３ａおよび２３ｂ中のＡｒパージガスが処理ガス導入口１３Ａおよび１３Ｂから前記反応容器１１０中に導入される。その結果、前記第３の処理ガス導入口１３Ｃから導入されたＳｉＣｌ₄処理ガスが前記第２の処理ガス導入口１３Ｂに侵入し、析出物を生じる問題が回避される。
【００６４】
次に工程２０において前記切替バルブ１６Ａが元の第１の状態に戻され、前記反応容器１１０中がＡｒガスによりパージされる。
【００６５】
次に工程２１において前記コンダクタンスバルブ１５Ｂの開弁度を増大させ、コンダクタンスバルブ１５Ａの開弁度を減少させ、前記反応容器１１０中に前記反応容器１１０中に前記ガス導入口１３Ｂから排出口１４Ｂへのガスの流れを形成する。
【００６６】
さらに工程２２において前記切替バルブ１６Ｂが第２の状態、すなわち開放状態に切り替えられ、前記処理ガス供給ライン１６ｂ中のＨ₂Ｏが前記処理ガス供給口１３Ｂを介して前記前記反応容器１１０中に導入される。このようにして導入されたＨ₂Ｏガスは先に説明したように、層流となって前記被処理基板１２の表面を流れ、前記排出口１４Ｂより排出される。かかる工程により、前記被処理基板１２の表面において、先に吸着していたＳｉＣｌ₄分子層とＨ₂Ｏとが反応し、１分子層程度のＳｉＯ₂膜が、その下のＺｒＯ₂分子層上に形成される。前記工程２２においては、前記切替バルブ１６Ａ，１６Ｃは前記第1の状態にあり、ライン２３ａおよび２３ｃ中のＡｒパージガスが前記処理ガス導入口１３Ａおよび１３Ｃから前記反応容器１１０中に導入される。その結果、前記第２の処理ガス導入口１３Ｂから導入されたＨ₂Ｏが前記処理ガス導入口１３Ａあるいは１３Ｃに侵入し、析出物を生じる問題が回避される。
【００６７】
さらに、前記工程１１〜２２を繰り返すことにより、前記被処理基板１２上に全体としてＺｒＳｉＯ₄で表される組成の高誘電体膜が、ＺｒＯ₂分子層とＳｉＯ₂分子層の交互の積層により形成される。
【００６８】
また前記ＺｒＯ₂分子層とＳｉＯ₂分子層の積層の際の比率を変化させることにより、前記高誘電体膜の組成を膜厚方向に変化させることも可能である。例えば前記高誘電体膜の下層部ではＳｉＯ₂組成が優勢に、また上層部ではＺｒＯ₂組成が優勢になるように組成を制御することが可能である。ただし、工程１４，１７，２０において、コンダクタンスバルブ１５Ａ，１５Ｂの開度を最大としてもよい。この場合には、処理基板の両端より排気がなされ、より有効に処理ガスをパージすることができる。この場合の処理シーケンスに対応するフローチャートを図１０〜１２に示す。
【００６９】
なお前記原料容器２０Ｃ中に格納される原料は上記の特定の原料に限定されるものではなく、Ｈ₂Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₂と、（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＳｉＨ₂と、（ＣＨ₃）₂ＳｉＣｌ₂と、（ＣＨ₃）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₂と、（ＣＨ₃）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₂と、（ＣＨ₃）₂ＳｉＨ₂と、Ｃ₂Ｈ₅Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃と、（ＣＨ₃）₃ＳｉＳｉ（ＣＨ₃）₃と、ＨＮ［Ｓｉ（ＣＨ₃）₃］₂と、（ＣＨ₃）（Ｃ₆Ｈ₅）ＳｉＣｌ₂と、ＣＨ₃ＳｉＨ₃と、ＣＨ₃ＳｉＣｌ₃と、ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃と、ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃と、Ｃ₆Ｈ₅Ｓｉ（Ｃｌ）（ＯＣ₂Ｈ₅）₂と、Ｃ₆Ｈ₅Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃と、（Ｃ₂Ｈ₅）₄Ｓｉと、Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₄と、Ｓｉ（ＣＨ₃）₄と、Ｓｉ（Ｃ₂Ｈ₅）₃Ｈと、（Ｃ₂Ｈ₅）₃ＳｉＮ₃と、（ＣＨ₃）₃ＳｉＣｌと、（ＣＨ₃）₃ＳｉＯＣ₂Ｈ₅と、（ＣＨ₃）₃ＳｉＯＣＨ₃と、（ＣＨ₃）₃ＳｉＨと、（ＣＨ₃）₃ＳｉＮ₃と、（ＣＨ₃）₃（Ｃ₂Ｈ₃）Ｓｉと、ＳｉＨ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₃と、ＳｉＨ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₃と、Ｓｉ（ＣＨ₃ＣＯＯ）₄と、Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₄と、Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄と、Ｓｉ（Ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄と、Ｓｉ（ｔ−ＯＣ₄Ｈ₉）₄と、Ｓｉ（ｎ−ＯＣ₄Ｈ₉）₄と、Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃Ｆと、ＨＳｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃と、Ｓｉ（Ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₃Ｆと、Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃Ｆと、ＨＳｉ（ＯＣＨ₃）₃と、Ｈ₂ＳｉＣｌ₂と、Ｓｉ₂Ｃｌ₆と、Ｓｉ₂Ｆ₆と、ＳｉＦ₄と、ＳｉＣｌ₄と、ＳｉＢｒ₄と、ＨＳｉＣｌ₃と、ＳｉＣｌ₃Ｆと、Ｓｉ₃Ｈ₈と、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂と、Ｓｉ（Ｃ₂Ｈ₅）₂Ｃｌ₂とよりなる群から選ばれるか、もしくは（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＮ₃と、（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＢｒと、（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＣｌと、（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＩと、（Ｉ−Ｃ₄Ｈ₉）ＡｌＨと、（ＣＨ₃）₂ＡｌＮＨ₂と、（ＣＨ₃）₂ＡｌＣｌと、（ＣＨ₃）₂ＡｌＨと、（ＣＨ₃）₂ＡｌＨ：Ｎ（ＣＨ₃）₂Ｃ₂Ｈ₅と、ＡｌＨ₃：Ｎ（ＣＨ₃）₂Ｃ₂Ｈ₅と、Ａｌ（Ｃ₂Ｈ₅）Ｃｌ₂と、Ａｌ（ＣＨ₃）Ｃｌ₂と、Ａｌ（Ｃ₂Ｈ₅）₃と、Ａｌ（Ｉ−Ｃ₄Ｈ₉）Ａｌと、Ａｌ（Ｉ−ＯＣ₄Ｈ₉）₃ＡｌＣｌ₃と、Ａｌ（ＣＨ₃）₃と、ＡｌＨ₃：Ｎ（ＣＨ₃）₃と、Ａｌ（ＡｃＡｃ）₃と、Ａｌ（ＤＰＭ）₃と、Ａｌ（ＨＦＡ）₃と、Ａｌ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃と、Ａｌ（Ｉ−Ｃ₄Ｈ₉）₃と、Ａｌ（Ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₈と、Ａｌ（ＯＣＨ₃）₃と、Ａｌ（ｎ−ＯＣ₄Ｈ₉）₃と、Ａｌ（ｎ−ＯＣ₃Ｈ₇）₃と、Ａｌ（ｓｅｃ−ＯＣ₄Ｈ₉）₃と、Ａｌ（ｔ−ＯＣ₄Ｈ₉）₃と、ＡｌＢｒ₃とよりなる群から選ぶことができる。
［第４実施例］
ところで、図２，３の基板処理装置１０では、ＺｒＣｌ_４ガスを前記原料容器２０Ａから原料供給ライン１６ａおよび切替バルブ１６Ａを介して供給しているが、ＺｒＣｌ₄は常温では固体であり、気化には２００°Ｃ程度の温度が必要である。このことは、前記切替バルブ１６Ａを含む原料供給ライン１６ａの全体を２００°Ｃ以上の温度に保持する必要があり、また前記切替バルブ１６Ａもこのような２００°Ｃ以上、実際上は２５０°Ｃ以上の温度に耐える必要があることを意味している。また先の図５〜９の説明でもわかるように、図２，３の基板処理装置１０では前記切替バルブ１６Ａ〜１６Ｃは一分子層の堆積毎に頻繁に駆動されるため、切替バルブの消耗の問題が顕著に現れる。
【００７０】
これに対し、図１３（Ａ），（Ｂ）は、図２，３の基板処理装置１０において切替バルブ１６Ａとして使われる、本発明の第４実施例による切替バルブ１６０の構成を示す。図１３（Ａ），（Ｂ）の切替バルブは、図２，３の基板処理装置１０において、切替バルブ１６Ｂ，１６Ｃとしても使うことが可能である。
【００７１】
図１３（Ａ）を参照するに、前記切替バルブ１６０は金属製の駆動軸１６１Ａを囲むように形成された円筒形状のセラミック弁体１６１Ｂと、前記セラミック弁体１６１Ｂを回動自在に保持する容器１６２と、前記前記容器１６２と協働して前記駆動軸１６１Ａを密封するキャップ部材１６３とよりなり、前記キャップ部材１６３には冷却水入り口１６３ａと冷却水出口１６３ｂとを備えた水冷ジャケット１６３Ａが設けられている。前記セラミック弁体１６１Ｂは前記駆動軸１６１Ａ上にシールリング１６１ａ，１６１ｂを介して固定されており、前記キャップ部材１６３で覆われた前記駆動軸１６１Ａの先端部には耐熱性のサマリウムコバルト系のマグネット１６１Ｍが設けられている。前記マグネット１６１Ｍは外部の電磁駆動機構に磁気的に結合しており、前記電磁駆動機構により回動操作される。
【００７２】
一方、前記容器１６２には、前記処理ガス供給ライン１６ａに対応した第１のガス入り口１６２Ａと前記パージガスライン２３ａに対応した第２のガス入り口１６２Ｂとが設けられており、さらに前記処理ガス供給口１６Ａに接続された第１のガス出口１６２Ｃ、およびいずれも前記パージライン１００ａに接続された第２および第３のガス出口１６２Ｄ，１６２Ｅを有する。
【００７３】
図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）の弁体１６１Ｂを詳細に示す。
【００７４】
図１３（Ｂ）を参照するに、前記弁体１６１Ｂ上にはその外周上に第１および第２の溝１６１Ｂａおよび１６１Ｂｂが形成されており、前記弁体１６１Ｂが回動することにより、前記溝１６１Ｂａ，１６１Ｂｂを介して前記ガス入り口１６２Ａ，１６２Ｂがガス出口１６２Ｃ〜１６２Ｅに選択的に接続される。
【００７５】
例えば前記切替バルブ１６Ａが前記第１の状態にある場合、前記パージライン２３ａに接続されたガス入り口１６２Ｂが前記溝１６１Ｂｂを介して前記ガス出口１６２Ｃに接続され、前記パージライン２３ａ中のＡｒガスが前記処理ガス供給口１３Ａを介して前記反応容器１１０中に供給される。この状態では、同時に前記処理ガス供給ライン１６ａに接続されガス入り口１６２Ａが前記溝１６１Ｂａを介して前記ガス出口１６２Ｄに接続され、前記ライン１６ａ中の処理ガスが前記ガス出口１６２Ｄを介してこれに接続された前記パージライン１００ａに捨てられる。
【００７６】
同様に、前記切替バルブ１６Ｂが前記第２の状態にある場合、前記弁体１６１Ｂは回動され、その結果前記ガス入り口１６２Ｂは前記溝１６１Ｂｂを介して前記ガス出口１６２Ｅに接続され、その閣下前記パージライン２３ａ中のＡｒガスが前記ガス出口１６２Ｅからこれに接続された前記パージライン１００ａに捨てられる。一方、前記ガス入り口１６２Ａは前記溝１６１Ｂａを介して前記ガス出口１６２Ｃに接続され、前記ガス出口１６２Ｃから前記処理ガス供給口１３Ａを通って前記反応容器１１０中に導入される。
【００７７】
このような構成の切替バルブ１６０は、２５０°Ｃの温度で繰り返し行われる切替動作に問題なく耐えることができる。また、前記切替バルブ１６０では、処理ガスの反応容器１１０中への供給が遮断されている場合でも、処理ガスの流れがパージライン１００ａへと切り替えられただけなので、原料容器２０ＡからのＺｒＣｌ₄ガス等の原料ガスの圧力や流量が大きく変動することがない。
【００７８】
先にも説明したように、前記切替バルブ１６０は図２の切替バルブ１６Ａのみならず、他の切替バルブ１６Ｂ，１６Ｃにも適用可能である。
［第５実施例］
図１４は本発明の第５実施例による基板処理装置１０₁の構成を示す。ただし図１４中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。また先に図２，３で説明した部分のうち、本実施例に関係ない部分の図示は、簡単のため省略する。
【００７９】
図１４を参照するに、本実施例では前記処理ガス供給ライン１６ａ，１６ｃの適当な個所に容積を局所的に増大させた処理ガス蓄積部２６０ａ，２６０ｃをそれぞれ形成し、かかる処理ガス蓄積部にいったん処理ガスを蓄積する。かかる処理ガス蓄積部２６０ａ，２６０ｂを設けることにより、先に図５〜９で説明した頻繁な処理ガスの切替、およびこれに伴う前記処理ガス供給ライン１６ａ，１６ｃ中におけるコンダクタンスの変動が生じても、処理ガスの供給を安定して行うことが可能になる。
【００８０】
特に図１４の構成では、前記処理ガス供給ライン１６ａにおいて、原料供給ライン１６ａに設けられた質量流量コントローラ１８Ａを前記制御装置１０Ａにより、前記切替バルブ１６Ａ〜１６Ｃの切替制御に同期して制御しているが、かかる構成により、前記処理ガス供給ライン１６ａ中の処理ガス流量の変動が補償され、前記ライン１６ａを介した処理ガスの供給を安定化させることが可能である。
【００８１】
さらに図１４の構成では、前記処理ガス供給ライン１６ｃにおいて前記処理ガス蓄積部２６０ｃに圧力計２６１ｃを設け、前記処理ガス蓄積部２６０ｃの圧力を一定に維持している。かかる構成によっても、前記処理ガス供給ライン１６ｃ中において生じたコンダクタンスの変動が効果的に補償される。
【００８２】
図１４の構成において、前記処理ガス供給ライン１６ｃに設けられた質量流量コントローラ１８Ｃの制御を、ライン１６ａの質量流量コントローラ１６ａと同様に、制御装置１０Ａを使って行ってもよい。また、前記処理ガス供給ライン１６ａにおいて、前記処理ガス蓄積部２６０ａに圧力計を設けてもよい。さらに、同様な構成を処理ガス供給ライン１６ｂに設けることもできる。
［第６実施例］
図１５は、本発明の第６実施例による基板処理装置１０₂の構成を示す。ただし図１５中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。また先に図２，３で説明した部分のうち、本実施例に関係ない部分の図示は、簡単のため省略する。
【００８３】
図１５を参照するに、本実施例では前記原料容器２０Ａ，２０Ｃにキャリアガスを供給するラインに質量流量コントローラ２０ａ，２０ｃがそれぞれ設けられ、さらに前記質量流量コントローラ２０ａ，２０ｃが前記制御装置１０Ａにより、切替バルブ１６Ａ〜１６Ｃおよびコンダクタンスバルブ１５Ａ，１５Ｂの制御に同期して制御される。
【００８４】
より具体的には、前記質量流量コントローラ２０ａは、前記切替バルブ１６
Ａが前記ライン１６ａ中の処理ガスを前記処理ガス供給口１３Ａに供給する場合のみ流量を増加させるように制御される。同様に前記質量流量コントローラ２０ｃも前記切替バルブ１６Ｃが前記ライン１６ｃ中の処理ガスを前記処理ガス供給口１３Ｃに供給する場合のみ流量を増加させるように制御される。かかる切替バルブ１６Ａ，１６Ｃの制御と同期した質量流量コントローラ２０ａ，２０ｃの制御により、前記反応容器１１０中に供給されない場合に無駄になる処理ガスを節約することが可能になる。これに伴い、トラップ１００に接続される徐害装置の負荷が軽減される。
【００８５】
この際、図１４に示す質量流量コントローラ１８Ｃ，１８Ａの代わりに図１５に示す音波センサ１８Ｃ’，１８Ａ’を設置することにより、Ａｒキャリア中の原料濃度を測定し、質量流量コントローラ２０ａ，２０ｃにフィードバック制御することが有効である。
［第７実施例］
図１６は、本発明の第７実施例による基板処理装置１０₂の構成を示す。ただし図１６中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。また先に図２，３で説明した部分のうち、本実施例に関係ない部分の図示は、簡単のため省略する。
【００８６】
図１６を参照するに、本実施例では、先の実施例と異なり前記原料容器２０Ａ中にＺｒＣｌ₂の代わりに図１６に示すように金属Ｚｒを格納し、これにＣｌ₂ガスをキャリアガスとして供給することによりＺｒＣｌ₂ガスを発生させる。その際、前記Ｃｌ₂キャリアガスの流量を、先の実施例と同様に前記制御装置１０Ａにより、前記処理ガス供給ライン１６ａ中のＺｒＣｌ₂ガスが前記処理容器１１中に導入される場合にのみ増加するように制御する。
【００８７】
本実施例によっても、前記処理容器１１中の反応容器１１０中に、前記処理ガス導入口１３Ａを介してＺｒＣｌ₂等の塩化物処理ガスを供給することが可能である。
［第８実施例］
図１７は、本発明の第８実施例による処理容器１１Ａの構成を示す。ただし図１７中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００８８】
図１７を参照するに、本実施例では図３の実施例の処理容器１１において、前記被処理基板１２に対向する位置のヒータ１１１Ｂを撤去し、その代わりに石英窓１１Ｗを設ける。さらに前記石英窓１１Ｗに沿って移動可能に紫外光源ＵＶを設ける。
【００８９】
かかる構成では、前記石英窓１１Ｗを介して前記紫外光源ＵＶから紫外線を前記被処理基板１２の表面に照射することにより、前記被処理基板１２表面での成膜を促進することができる。その際、前記紫外光源ＵＶを前記石英窓１１Ｗに沿って移動させることにより、前記被処理基板１２表面における露光量を一様に制御することができる。また、この光源として紫外光源の他に赤外線ランプを設けることにより、処理基板を均一に加熱することが可能になる。かかる構成は、特に形成した膜を６００〜１０００℃の温度で短時間アニールする場合や、紫外光照射を行いながら膜形成後の熱処理を行う場合に有効である。このような工程は、被処理基板表面からハイドロカーボンやハロゲン等の不純物を除去するのに有効である。
［第９実施例］
図１８（Ａ）〜（Ｄ）は、図２の基板処理装置１０で使われる処理容器１１の様々な変形例を示す平面図である。
【００９０】
このうち図１８（Ａ）は先に図１（Ａ），（１）で説明した構成に対応し、処理容器１１中において平坦な処理ガス供給口１３Ａ，１３Ｂが被処理基板１２を挟んで対向するように設けられている。また、前記処理ガス供給口１３Ａの近傍に、前記処理ガス供給口１３Ｂに対応する排気口１４Ｂが、スリット状に、前記排気口１４Ｂの長手方向が前記処理ガス供給口１３Ｂから前記排気口１４Ｂへの処理ガスの流れる方向に略直角になるように形成されている。同様に、前記処理ガス供給口１３Ａに対応する排気口１４Ａが、スリット状に、前記排気口１４Ａの長手方向が前記処理ガス供給口１３Ａから前記排気口１４Ａへの処理ガスの流れる方向に略直角になるように形成されている。
【００９１】
図１８（Ｂ）の構成は先の図２，３の構成に対応し、図１８（Ａ）の構成に、第３の処理ガス供給口１３Ｃを、前記第１の処理ガス供給口１３Ａに重ねて形成している。
【００９２】
図１８（Ｃ）は、他の基板処理装置と共にクラスタ型処理システムを構成するための基板処理室であり、互いに対向する処理ガス供給口１３Ａ，１３Ｂおよび排気口１４Ａ，１４Ｂに直交するように、互いに対向する処理ガス供給口１３Ｃ，１３Ｄおよび対応する排気口１４Ｃ，１４Ｄが形成されており、さらに前記基板処理室の一部には被処理基板を出し入れするためのロードロック室１１Ｌ／Ｄが形成されている。
【００９３】
図１８（Ｃ）の基板処理装置では、処理ガスを４種類使って、多成分系の高誘電体膜を、１分子層ずつの積層により形成することが可能である。
【００９４】
図１８（Ｄ）は、図１８（Ａ）の構成の処理室１１において、互いに対向する処理ガス供給口１３Ａ，１３Ｂおよび対応する排気口１４Ａ，１４Ｂに直交するように、別の処理ガス供給口１３Ｃおよびこれに対向する排気口１４Ｃを設けた構成を示す。
【００９５】
かかる構成によっても、前記被処理基板１２上にＺｒＳｉＯ₄等の高誘電体膜を、１分子層ずつ積層することにより、形成することが可能である。
［第１０実施例］
図１９は、本発明の第１０実施例による基板処理装置２００の構成を示す。
【００９６】
図１９を参照するに、前記基板処理装置２００はＡｌよりなる外側処理容器２０１と石英ガラスよりなる内側処理容器２０２とを有し、前記内側処理容器２０２は、前記外側処理容器２０１中に画成され、前記外側処理容器２０１の一部を構成するカバープレート２０１Ａにより覆われる凹部中に収められる。
【００９７】
前記内側容器２０２は、前記凹部内において前記外側処理容器２０１の底面を覆う石英底板２０２Ａと、前記凹部内において前記石英底板２０２Ａを覆う石英カバー２０２Ｂとよりなり、さらに前記外側処理容器の底部には、被処理基板Ｗを保持したディスク状の基板保持台２０３が収められる円形の開口部２０１Ｄが形成されている。前記基板保持台２０３中には、図示を省略する加熱機構が設けられている。
【００９８】
前記基板保持台２０３は前記外側処理容器２０１の下部に設けられた基板搬送部２０４により回動自在に、また同時に上下動自在に保持されている。前記基板保持台２０３は最上位のプロセス位置と最下位の基板出入位置との間を上下動可能に保持されており、前記プロセス位置は、前記保持台２０３上の被処理基板Ｗの表面が前記石英底板２０２Ａの表面と略一致するように決定されている。
【００９９】
一方、前記基板出入位置は、前記基板搬送部２０４の側壁面に形成された基板搬入出開口部２０４Ａに対応して設定されており、前記基板保持台２０３が前記基板出入位置まで下降した場合、前記基板搬入出口２０４Ａから搬送アーム２０４Ｂが挿入され、リフタピン（図示せず）により基板保持台２０３表面から持ち上げられた被処理基板Ｗを保持して取り出し、次の工程に送る。また、前記搬送アーム２０４Ｂは、新たな被処理基板Ｗを、前記基板搬入出開口部２０４Ａを介して前記基板搬送部２０４中に導入し、これを前記基板保持台２０３上に載置する。
【０１００】
前記新たな被処理基板Ｗを保持した基板保持台２０３は、軸受部２０５中に磁気シール２０５Ａにより保持された回動軸２０５Ｂにより回動自在に、また上下動自在に保持されており、前記回動軸２０５Ｂが上下動する空間は、ベローズ２０６等の隔壁により密閉されている。その際、前記空間は図示を省略した排気口を介して前記内側容器２０２内部よりも高真空状態に排気され、前記内側容器２０２内で行われる基板処理プロセスへの汚染が回避される。
【０１０１】
かかる差動排気を確実に行うため、前記基板保持台２０３には被処理基板Ｗを囲むように石英ガラスよりなるガードリング２０３Ａが設けられている。かかるガードリング２０３Ａは、前記基板保持台２０３と前記外側処理容器２０１中に前記基板保持台を収容するように形成された前記開口部２０１Ｄの側壁面との間のコンダクタンスを抑制し、これにより前記ベローズ２０６で画成された空間内を高真空に排気した場合に前記内側処理容器２０２との間に差圧が確実に形成される。
【０１０２】
前記外側処理容器２０１の底部に形成された前記開口部２０１Ｄは、側壁面が石英ライナー２０１ｄにより覆われており、前記石英ライナー２０１ｄはさらに下方に延在して前記基板搬送部２０４の内壁を覆う。
【０１０３】
前記外側処理容器２０１の底部には、前記開口部２０１Ｄの両側にそれぞれ排気装置に接続された排気溝部２０１ａおよび２０１ｂが形成されており、前記排気溝部２０１ａは導管２０７ａおよびコンダクタンスバルブ２０７Ａを介して、また前記排気溝部２０１ｂは導管２０７ｂおよびコンダクタンスバルブ２０７Ｂを介して排気される。図１９の状態では、前記コンダクタンスバルブ２０７Ａが開状態に、また前記コンダクタンスバルブ２０７Ｂが略閉状態に設定されている。先の実施例と同様に、前記コンダクタンスバルブ２０７Ａ，２０７Ｂは、信頼性の高い開閉状態を実現するために、閉状態といえども完全に閉鎖するのではなく３％程度の弁開度を残しておくのが好ましい。
【０１０４】
前記排気溝部２０１ａおよび２０１ｂは石英ガラスよりなるライナー２０８により覆われており、前記排気溝部２０１ａ，２０１ｂに対応してスリット状の開口部２０９Ａ，２０９Ｂが前記石英底板２０２Ａに形成される。図１9の実施例では、かかるスリット状の開口部２０９Ａ，２０９Ｂに、後で説明する整流板２０９が、前記内側処理容器２０２内部の排気を促進する目的で形成されている。
【０１０５】
さらに前記内側処理容器２０２内には、後で詳細に説明する石英ガスノズル２１０Ａおよび２１０Ｂが、それぞれ前記排気溝部２０１ａおよび２０１ｂに、前記開口部２０１Ａを隔てて対向するように設けられている。そこで前記ガスノズル２１０Ａから導入された第１の処理ガスは、前記内側処理容器２０２内を前記被処理基板Ｗの表面に沿って流れ、対向する排気溝部２０１ａから前記コンダクタンスバルブ２０７Ａを介して排気される。同様に前記ガスノズル２１０Ｂから導入された第２の処理ガスは、前記内側処理容器２０２内を前記被処理基板Ｗの表面に沿って流れ、対抗する排気溝部２１０ｂから前記コンダクタンスバルブ２０７Ｂを介して排気される。このように第１および第２の処理ガスを交互に前記ガスノズル２１０Ａから排気溝部２０１ａへと、あるいは前記ガスノズル２１０Ｂから排気溝部２０１ｂへと流すことにより、先に説明した原子層を基本単位とする膜形成が可能になる。
【０１０６】
図２０は、前記内側処理容器２０２を構成する石英底板２０２Ａの構成を詳細に示す。
【０１０７】
図２０を参照するに、前記石英底板２０２Ａには前記被処理基板Ｗに対応した円形の開口部２０２ａが形成されており、前記開口部２０２ａの両側には、前記排気溝部２０１ａ，２０１ｂに対応した開口部２０９Ａおよび２０９Ｂが形成されている。さらに図２０の例では、前記開口部２０９Ａ，２０９Ｂに対応してスリットを有する整流板２０９が設けられている。また前記石英底板２０２Aには、前記ガスノズル２１０Ａに対応して開口部２１０ａが、また前記ガスノズル２１０Ｂに対応して開口部２１０ｂが形成されている。前記石英底板２０２Ａに前記開口部２１０ａあるいは２１０ｂを複数個形成することにより、前記内側処理容器２０２内に前記ガスノズル２１０Ａあるいは２１０Ｂを複数個設けることが可能になる。
【０１０８】
図２１（Ａ）〜（Ｄ）は、前記整流板２０９の様々な例２０９₁〜２０９₄を示す。
【０１０９】
図２１（Ａ）を参照するに、整流板２０９₁には幅が一様なスリットが形成されており、前記コンダクタンスバルブ２０７Ａに接続された導管２０７ａが前記排気溝部２０１ａあるいは２０１ｂにおいて前記スリットの両端部に接続されている。
【０１１０】
図２１（Ｂ）の整流板２０９₂では、図２１（Ａ）の整流板２０９₁においてスリットの中央部の幅が増大するように変形されており、スリットの全長にわたり一様な排気が実現される。
【０１１１】
これに対し、図２１（Ｃ）の整流板２０９₃では図２１Ａあるいは１７Ｂのスリットの代わりに整流板２０９に開口部列が形成されており、前記開口部列の全長にわたり一様な排気が実現するように、開口部列中央部の開口部において径が増大されている。また図２１（Ｄ）の整流板２０９₄では整流板中に同一径の開口部よりなる開口部列が形成されており、開口部列中央部において開口部の数が増大されている。かかる構成によっても、前記開口部列の全長にわたり、一様な排気が実現する。
【０１１２】
図２２は、図１９の基板処理装置２００におけるガスノズル２１０Ｂおよび対応する排気溝部２０１ｂの構成、および前記前記ガスノズル２１０Ｂから前記排気溝部２０１ｂへと流れる処理ガスＡの流れを示す。同様な構成および状況は、ガスノズル２１０Ａおよびこれに対応する排気溝部２１０ａとの間にも成立する。
【０１１３】
図２２を参照するに、前記ガスノズル２１０Ｂは図２０の開口部２１０ｂに挿入される石英管２１０Ｂ₁と、前記石英管２１０Ｂ_１の先端に形成された石英管リング２１０Ｂ₂とよりなり、前記石英管リング２１０Ｂ₂の前記排気溝部２０１ｂに面する側には多数のノズル開口部が形成されている。
【０１１４】
そこで、前記開口部２１０ｂから前記石英管２１０Ｂ₁に導入された処理ガスは前記石英管リング２１０Ｂ₂中を流れ、前記ノズル開口部からシート状のガス流Ｂとなって吐出される。
【０１１５】
図１９のコンダクタンスバルブ２０７Ｂが開かれている場合、ガス流Ａは前記石英底板２０２Ａとほぼ同一面を形成する被処理基板Ｗの表面を流れ、前記整流板２０９および排気溝部２０１ｂ、さらに導管２０７ｂを介して排気される。
【０１１６】
図２３（Ａ）〜（Ｃ）は、前記石英管リング２１０Ｂ₂に設けられ前記シート状のガス流Ｂを形成するノズル開口部の例を示す。
【０１１７】
図２３（Ａ）を参照するに前記ノズル開口部は径が同一の複数の開口部よりなる開口部列よりなり、前記開口部列の中央部と両端部とで開口部のピッチを変化させることにより、所望のシート状のガス流を形成している。これに対し、図２３（Ｂ）の構成では前記ノズル開口部を構成する開口部列中の開口部の径を開口部列中央部と両端部とで変化させている。また図２３（Ｃ）の構成では、前記ノズル開口部をスリット状の開口部により構成し、スリット幅を中央部と周辺部とで変化させている。
【０１１８】
また、前記ガスノズル２１０Ｂとしては図２４に示すように、石英管２１０Ｂ₁の先端部に両端が閉じた別の石英管２１０Ｂ₃を設け、前記別の石英管２１０Ｂ₃の内部を拡散板２１０Ｂ₄により、ガス導入室２１０Ｂ₅とガス吐出室２１０Ｂ_６とに仕切り、ガス吐出室２１０Ｂ₆にノズル開口部２１０ｂ_６を設けた構成を使うことも可能である。
【０１１９】
図１９の基板処理装置２００では、前記基板保持台２０３が上下に移動可能であるため前記内側処理容器２０２中において前記被処理基板Ｗ表面の位置を最適化することにより、前記内側処理容器２０２中に前記石英底板２０２Ａに沿った処理ガスのラミナフローを形成することが可能である。
【０１２０】
図２５（Ａ），２５（Ｂ）および図２６は、基板処理装置２００の排気系の構成例を示す。
【０１２１】
図２５（Ａ）の例では、前記排気溝部２０１ａの両端部に結合された導管２０７ａの各々にコンダクタンスバルブ２０７Ａが設けられ、同様に排気溝部２０１ｂの両端部に結合された導管２０７ｂの各々にはコンダクタンスバルブ２０７Ｂが設けられている。前記一対のコンダクタンスバルブ２０７Ａは同時に同一の弁開度で駆動され、同様に前記一対のコンダクタンスバルブ２０７Ｂも同時に同一の弁開度で駆動される。
【０１２２】
図２５（Ａ）の構成では、コンダクタンスバルブ２０７Ａおよび２０７Ｂを排気溝部２０１ａあるいは２０１ｂの直近に設けることが可能であり、基板処理装置２００におけるガス切替動作の際の応答性が向上する。
【０１２３】
これに対し、図２５（Ｂ）の構成では、前記排気溝部２０１ａの両端部に結合される導管２０７ａを単一のコンダクタンスバルブ２０７Ａに共通接続している。同様に、図２５（Ｂ）の構成では排気溝部２０１ｂにおいても排気溝部２０１ａの両端部に結合される一対の導管２０７ｂを単一のコンダクタンスバルブ２０７Ｂに共通接続している。かかる構成では、コンダクタンスバルブと排気溝部との距離が長くなるため、ガス切替動作の際の応答性はやや低下するが、コンダクタンスバルブの数を減らすことが可能で、基板処理装置２００の構成が簡素化される。
【０１２４】
図２６の構成では、前記排気溝部２０１ｂの排気構成は図２５（Ｂ）と同様であるが、排気溝部２０１ａが中央部において単一の導管２０７ａおよび単一のコンダクタンスバルブ２０７Ａを介して排気されている。かかる構成によれば、二つのコンダクタンスバルブを使って内側処理容器２０２内部のガス切替を迅速に行うことが可能である。
【０１２５】
図２７は、前記基板処理装置２００の基板搬送部２０４の構成を示す。
【０１２６】
図２７を参照するに、前記外側容器２０１の底部から前記基板搬送部２０４へと延在する石英スリーブ２０１ｄの一部には、基板搬送路を囲んで基板搬入出開口部２０４Ａへと延在する延在部２０１ｅが形成されており、前記被処理基板Ｗは前記延在部２０１ｅ中を通って搬入され、また搬出される。さらにこのために前記延在部２０１ｅ中には先に図１９で説明した搬送アーム２０４Ｂが挿入される。前記アーム２０４Ｂにより搬入された被処理基板Ｗは保持台２０３ごと上方に持ち上げられ、前記被処理基板Ｗは先に説明した、石英底板２０２Ａの表面と被処理基板Ｗの表面が略一致する処理位置に移動される。この処理位置は、必要に応じて上下に変化させることが可能である。
【０１２７】
図１９の基板処理装置２００では、前記延在部２０１ｅは図２７に示すように一対の導管２０７ｂの間に形成されている。
【０１２８】
図１９の基板処理装置２００では、基板処理工程の間、前記被処理基板Wは前記保持台２０３と共に回転される。かかる回転機構を設けることにより、前記被処理基板表面に、非常に均一な膜厚あるいは組成の膜を形成することが可能になる。
【０１２９】
図２８は前記基板処理装置２００を使ってＳｉ基板上にＨｆＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系の高誘電体膜を形成した場合の、膜中のＨｆおよびＡｌ濃度分布を示す。ただし図２８の実験では、図２の基板処理装置１０と同様にガスノズル２１０Ｂに隣接して別のガスノズル２１０Ｃを設け、図２の場合と同様なガス供給系を使い、図７〜９のフローチャートに従ってＨｆＣｌ₄ガス、Ｈ₂Ｏガス、Ａｌ（ＣＨ₃）₃ガスとＨ₂Ｏガスとを繰り返し供給している。
【０１３０】
図２８を参照するに、図１９の基板処理装置２００において被処理基板Ｗを回転させなかった場合には基板中央に向ってＨｆ濃度が増大するのに対し、被処理基板Ｗを回転させた場合にはかかる組成の不均一が効果的に平均化され、ほぼ均一な組成プロファイルが得られることがわかる。同様な効果は、図２の基板処理装置１０においても得られる。
【０１３１】
図１９の基板処理装置２００では、図２に示したのと同様なガス供給系が使われるが、特に図１５のバルブ１６Ａあるいは１６Ｃに対応して供給されるガスの音速を測定する音波センサ１８Ｃ’，１８Ａ’を設けることにより、供給される処理ガスの実際の分圧を検出することが可能である。このような実際のガス濃度を積分することにより、処理容器中に供給された処理ガスのモル数を算出することが可能で、このため図５あるいは図７〜９の処理シーケンスを、処理ガスの供給時間ではなくて供給モル数に応じて正確に、時間の無駄なく制御することが可能になる。
【０１３２】
先にも説明したように、基板処理装置１０あるいは基板処理装置２００を含む、図１（Ａ），（Ｂ）に基本原理を示す本発明の基板処理装置では、図１（Ａ）の工程において処理容器１中に処理ガス供給口３Ａから処理ガスＡを導入した後、図１（Ｂ）の工程において処理ガス供給口３Ｂからパージガスあるいは処理ガスＢを導入した場合、処理容器１中に残留している処理ガスＡはパージガスあるいは処理ガスＢの流れに乗って排気口４Ｂより速やかに排出され、前記処理容器１内における処理ガスＡの残留濃度は急激に低下する。同様に、図１（Ｂ）の工程において処理容器１中に処理ガス供給口３Ｂから処理ガスＢを導入した後、図１（Ａ）の工程に戻って処理ガス供給口３Ａからパージガスあるいは処理ガスＡを導入した場合、処理容器１中に残留している処理ガスＢはパージガスあるいは処理ガスＡの流れに乗って排気口４Ａより速やかに排出され、前記処理容器１内における処理ガスＢの残留濃度は急激に低下する。
【０１３３】
これに対し、処理ガス導入口３Ｂおよびこれに対応する排気口４Ｂを省略した構成の基板処理装置では、処理ガス導入口３Ａから導入される処理ガスＡをパージガスあるいは処理ガスＢに切替えても処理ガスＡが前記処理容器１中に残留しやすく、残留処理ガスＡの濃度が処理ガスＢによる処理に十分な程度まで減少するのに長い時間を要する。
【０１３４】
図２９は、図１９の基板処理装置２００において、ガスノズル２１０Ａおよび２１０Ｂから間のパージ工程を挟みながら交互にＴＭＡガスとＨ₂Ｏガスとを供給することによりＡｌ₂Ｏ₃膜の原子層成長を行った場合に得られる１サイクル当りの膜厚とパージ時間との関係を示す。図２９中には、同時に図１９の基板ン処理装置２００においてガスノズル２１０Ａおよび対応する排気溝部２０１ａのみを使って同様なＡｌ₂Ｏ₃膜の原子層成長を行った場合の１サイクル当りの膜厚とパージ時間との関係を示す。
【０１３５】
図２９よりわかるように、ガスノズル２１０Ａおよび２１０Ｂを交互に使ってＡｌ₂Ｏ₃膜を成長させた場合には、パージ時間を０．１秒程度まで減少させても１サイクル当り形成される膜厚はほとんど変化しておらず、先のサイクルで使われた処理ガスが次のサイクルまでに処理容器２０２内から実質的に完全にパージされていることを示している。
【０１３６】
これに対し、ガスノズル２１０Ａと排気溝部２１０ａとのみを使った場合には、パージ時間を０．１秒程度まで短縮すると１サイクル当り形成される膜厚は２倍に増大しており、処理容器２０２内に先の工程の処理ガスが残留していることを示している。
【０１３７】
図２９の結果は、場合によっては、図５あるいは図７〜図９の制御シーケンスにおいてパージ工程を省略することも可能であることを示唆している。
【０１３８】
このように、本発明の基板処理装置は、被処理基板を処理ガスＡおよびＢで交互に処理する場合にサイクル時間を短縮することが可能な利点を有する。
［第１１実施例］
図３０は、本発明の第１１実施例による基板処理装置３００の構成を示す。ただし図３０中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１３９】
図３０を参照するに、基板処理装置３００は先の基板処理装置２００と同様な構成を有するが、ガスノズル２１０Ｂが撤去され、代わりにリモートプラズマ源３１０が前記外側処理容器２０１の側壁面上に、前記排気溝部２０１ｂに前記被処理基板Ｗを隔てて対向するように設けられている。
【０１４０】
前記リモートプラズマ源３１０はライン３１２ＡからＨｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅなどの不活性ガスが供給され、電極３１１に供給されたマイクロ波により前記不活性ガス中にプラズマを形成する。さらに前記リモートプラズマ源３１０にはＯ₂やＮ₂などの処理ガスが供給され、供給された処理ガスをプラズマ活性化することによりラジカルを形成する。このようにして形成されたラジカルは、不活性ガスのガス流に乗って前記被処理基板Ｗの表面を前記排気溝部２０１ｂへと流れ、前記被処理基板Ｗの表面に吸着していた処理ガス分子を窒化あるいは酸化、あるいは酸窒化処理する。
【０１４１】
このように、本実施例の基板処理装置によれば、酸化膜のみならず、窒化膜あるいは酸窒化膜を原子層成長により形成することが可能になる。
【０１４２】
本実施例において、プラズマ源はリモートプラズマ発生装置に限定されるものではなく、ＩＣＰプラズマ源あるいはＥＣＲプラズマ源など、他の公知のプラズマ源を使うことも可能である。
【０１４３】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において、様々な変形・変更が可能である。
【０１４４】
【発明の効果】
本発明によれば、処理容器中に被処理基板を挟んで対向するように第１および第２の処理ガス導入口を設け、さらに前記被処理基板を挟んで前記第１および第２の処理ガス導入口に対向するように、第１および第２の排出口を設け、前記第１の処理ガス導入口より第１の処理ガスを前記処理容器中に導入し、前記被処理基板表面に沿って流した後、前記第１の排出口より排出し、次に前記第２の処理ガス導入口あるいはプラズマ源より第２の処理ガスあるいはラジカルを導入し、前記被処理基板表面に沿って流して先に前記被処理基板表面に吸着されていた前記第１の処理ガス分子と反応させた後、前記第２の排出口より排出する工程により、前記被処理基板上に、高誘電体膜を１分子層ずつ積層しながら形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の原理を説明する図である。
【図２】本発明の第１実施例による基板処理装置の構成を示す図である。
【図３】図２の基板処理装置の一部を詳細に示す図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は、図３の基板処理装置の一変形例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施例による基板処理方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施例の一変形例による基板処理方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施例による基板処理方法を示すフローチャート（その１）である。
【図８】本発明の第３実施例による基板処理方法を示すフローチャート（その２）である。
【図９】本発明の第３実施例による基板処理方法を示すフローチャート（その３）である。
【図１０】本発明の第３実施例による基板処理方法の別の例を示すフローチャート（その１）である。
【図１１】本発明の第３実施例による基板処理方法の別の例を示すフローチャート（その２）である。
【図１２】本発明の第３実施例による基板処理方法の別の例を示すフローチャート（その３）である。
【図１３】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第４実施例による切替バルブの構成を示す図である。
【図１４】本発明の第５実施例による基板処理装置の構成を示す図である。
【図１５】本発明の第６実施例による基板処理装置の構成を示す図である。
【図１６】本発明の第７実施例による基板処理装置の構成を示す図である。
【図１７】本発明の第８実施例による基板処理装置の構成を示す図である。
【図１８】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第９実施例による様々な基板処理装置の構成を示す図である。
【図１９】本発明の第１０実施例による基板処理装置の構成を示す図である。
【図２０】図１９の基板処理装置の一部を詳細に示す図である
【図２１】図２０の一部を詳細に示す図である。
【図２２】図１９の基板処理装置の一部を詳細に示す図である。
【図２３】（Ａ）〜（Ｃ）は、図２２の一部を詳細に示す図である。
【図２４】図２２の一部を詳細に示す図；である。
【図２５】（Ａ），（Ｂ）は、図１９の基板処理装置の排気系の構成例を示す図である。
【図２６】図１９の基板処理装置の排気系の別の構成例を示す図である。
【図２７】図１９の基板処理装置の基板搬入出部の構成を示す図である。
【図２８】図１９の基板処理装置において被処理基板を回転させた場合の効果を示す図である。
【図２９】図１９の基板処理装置において、処理ガスを交互に供給した場合のパージ時間短縮効果を示す図である。
【図３０】本発明の第１１実施例による基板処理装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，１０，１０₁，１０₂，２００，３００基板処理装置
２，１２被処理基板
３Ａ，３Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ処理ガス導入口
４Ａ，４Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ排気口
５Ａ，５Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ切替バルブ
６Ａ，６Ｂ，１５Ａ，１５Ｂコンダクタンスバルブ
１０Ａ制御装置
１１処理容器
１１Ｗ石英窓
１６ａ第１の処理ガス供給ライン
１６ｂ第２の処理ガス供給ライン
１６ｃ第３の処理ガス供給ライン
１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，２１Ａ，２２Ａ，２１Ｂ，２２Ｂ，２１Ｃ，２２Ｃバルブ
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，２０ａ，２０ｃ質量流量コントローラ
１８Ａ‘，１８Ｃ’ 音波センサ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，１００ａ，１００ｂパージライン
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ原料容器
１００トラップ
１１０石英処理容器
１１０Ａ石英処理容器上部
１１０Ｂ石英処理容器下部
１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃ，１１１Ｄ，１１１Ｅ，１１１Ｆヒータ
１６０切替バルブ
１６１Ａ金属棒
１６１ａシールリング
１６１Ｂセラミック弁体
１６１Ｂａ，１６１Ｂｂ溝
１６１Ｍマグネット
１６２容器
１６２Ａ第１のガス入り口
１６２Ｂ第２のガス入り口
１６２Ｃ第１のガス出口
１６２Ｄ，１６２Ｅ第２のガス出口
１６３キャップ
１６３Ａ水冷ジャケット
１６３ａ冷却水入り口
１６３ｂ冷却水出口
２０１外側容器
２０１Ａカバープレート
２０１Ｄ開口部
２０１ａ，２０１ｂ排気溝部
２０１ｄ石英ライナー
２０２内側容器
２０２Ａ石英底板
２０２Ｂ石英カバー
２０３保持台
２０３Ａガードリング
２０４基板搬送部
２０４Ａ基板搬送口
２０４Ｂ搬送アーム
２０５軸受部
２０５Ａ磁気シール
２０５Ｂ回動軸
２０６ベローズ
２０７Ａ，２０７Ｂコンダクタンスバルブ
２０７ａ，２０７ｂ導管
２０９₁〜２０９₄ 整流板
２０９Ａ、２０９Ｂ開口部
２６０ａ，２６０ｃ処理ガス蓄積室
２６１ｃ圧力計
３１０リモートプラズマ源
３１１電極
３１２Ａ、３１２Ｂガス供給ライン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a substrate processing apparatus and a substrate processing method used for manufacturing an ultrafine high-speed semiconductor device having a high dielectric film.
[0002]
In today's ultrahigh-speed and high-speed semiconductor devices, gate lengths of 0.1 μm or less are becoming possible as the miniaturization process advances. In general, the operation speed of a semiconductor device increases with miniaturization. However, in such a semiconductor device that is extremely miniaturized, the thickness of the gate insulating film is reduced according to the scaling law as the gate length is shortened by miniaturization. It is necessary to let
[0003]
[Prior art]
However, when the gate length is 0.1 μm or less, the thickness of the gate insulating film also becomes SiO 2₂Is used, it is necessary to set the thickness to 1 to 2 nm or less. However, in such a very thin gate insulating film, the tunnel current increases, and as a result, the problem that the gate leakage current increases can be avoided. Can not.
[0004]
Under such circumstances, the relative permittivity has conventionally been SiO.₂Much larger than that of the film, so even if the actual film thickness is large, SiO₂Ta with small film thickness when converted to film₂O_Five, Al₂O_Three, ZrO₂, HfO₂, ZrSiO_Four, HfSiO_FourIt has been proposed to apply such a high dielectric material to the gate insulating film. By using such a high dielectric material, a gate insulating film having a thickness of about 2 to 5 μm can be used even in a very fine ultrahigh-speed semiconductor device having a gate length of 0.1 μm or less, and a tunnel effect. The gate leakage current due to can be suppressed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When such a high dielectric gate insulating film is formed on the Si substrate, the thickness is 1 nm or less in order to suppress diffusion of the metal elements constituting the high dielectric gate insulating film into the Si substrate. Typically, SiO of 0.8 nm or less₂A film is formed on the Si substrate as a base oxide film, and such a very thin SiO₂It is necessary to form the high dielectric gate insulating film on the base oxide film. At this time, the high dielectric gate insulating film must be formed so that no defects such as interface states are formed in the film. Further, when the high dielectric gate insulating film is formed on the base oxide film, the composition is changed from the side in contact with the base oxide film toward the main surface on the high dielectric gate insulating film.₂It is preferable to gradually change the composition from the main composition to the composition from the high dielectric.
[0006]
If an attempt is made to form a high dielectric gate insulating film so as not to include defects, a plasma process involving charged particles cannot be used. For example, when such a high dielectric gate insulating film is formed by a plasma CVD method, defects that act as traps for hot carriers are formed in the film as a result of plasma damage.
[0007]
On the other hand, the inventors of the present invention previously found that when such a high dielectric gate insulating film is formed by a thermal CVD method, the film thickness greatly varies depending on the properties of the base insulating film serving as a base. . In other words, when such a high dielectric gate insulating film is formed by a conventional CVD method, the film surface becomes irregular, and when such a surface forms a gate electrode on the irregular gate insulating film, the operation of the semiconductor device The characteristics will deteriorate.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a general object of the present invention to provide a novel and useful substrate processing method and processing apparatus that solve the above-described problems.
[0009]
A more specific object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of efficiently forming a high dielectric film free from defects on a substrate.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention includes a processing container, a substrate holding table provided in the processing container so as to be able to hold the substrate to be processed, and the substrate formed in the processing container on a first side of the substrate holding table. A first processing gas is applied to the surface of the substrate to be processed on a holding table, and a second gas is opposed to the first side from the first side along the surface of the substrate to be processed. A first processing gas supply unit configured to flow toward the side, a first exhaust port formed on the second side of the substrate holding table in the processing container, the processing container, The second processing gas is formed on the second side of the substrate holding table, and the second processing gas is formed on the surface of the substrate to be processed on the substrate holding table. A second process gas supply unit configured to flow from the second side toward the first side; Vessel, equipped with a second exhaust port formed in the first side of the substrate holderThe processing container is composed of an outer container and an inner container provided inside the outer container, the substrate holding table is disposed in the inner container, and the inner container is composed of a flat quartz plate. A bottom part and a quartz cover provided on the bottom part so as to cover the bottom part, and a substrate to be processed on the holding table is exposed at an opening formed in the quartz plate, and is exposed. The surface of the substrate to be processed forms a plane that substantially matches the surface of the quartz plate.Substrate processing equipmentOr
  placeA processing container; a substrate holding table provided in the processing container so as to hold the substrate to be processed; and a first processing gas supply formed on the first side of the substrate holding table in the processing container A first exhaust port formed on a side of the processing container opposite to the first side of the substrate holding table, and the second of the substrate holding table in the processing container. A substrate processing method using a substrate processing apparatus provided with a second processing gas supply unit formed on the first side and a second exhaust port formed on the first side of the substrate holder in the processing container The first processing gas is supplied from the first side to the second side along the surface of the substrate to be processed, and the first processing gas is supplied to the surface of the substrate to be processed. And the step of supplying the second process gas from the second process gas supply unit along the surface of the substrate to be processed. The second process is a process of flowing from the second side to the first side and performing a second process on the surface of the substrate to be processed. In the process of performing the first process, the exhaust amount of the second exhaust port In the step of performing the second treatment, the exhaust amount of the first exhaust port is decreased from the exhaust amount of the second exhaust port,In the step of performing the first processing, an inert gas is supplied from the second processing gas supply unit into the processing container, and in the step of performing the second processing, from the first processing gas supply unit. Supplying an inert gas into the processing vesselSubstrate processing methodI will provide a.
[0011]
According to the present invention, the first and second processing gas inlets are provided in the processing container so as to face each other with the substrate to be processed interposed therebetween, and the first and second processing gases are further sandwiched between the substrate to be processed. First and second discharge ports are provided so as to face the introduction port, a first process gas is introduced into the processing container from the first process gas introduction port, and along the surface of the substrate to be processed. After flowing, the gas is discharged from the first discharge port, and then the second process gas or radical is introduced from the second process gas introduction port or the plasma source, and flows along the surface of the substrate to be processed. And reacting with the first process gas molecules adsorbed on the surface of the substrate to be processed, and then discharging one molecule of the high dielectric film on the substrate to be processed by the step of discharging from the second discharge port. The layers can be formed while being stacked one by one.
[Action]
1A and 1B show the principle of the present invention.
[0012]
Referring to FIGS. 1A and 1B, a processing container 1 that holds a substrate 2 to be processed is provided with a first processing gas supply port 3A on the first side with respect to the substrate 2 to be processed. In addition, a second exhaust port 4A is provided on the second side opposite to the first side with respect to the substrate 2 to be processed. Further, the processing container 1 is provided with a second processing gas supply port 3B on the second side, and a second exhaust port 4B on the first side. The first processing gas A is supplied to the first processing gas supply port 3A via the first raw material switching valve 5A, and the second raw material switching valve 5B is connected to the second processing gas supply port 3B. The second processing gas B is supplied through the via. Further, the first exhaust port 4A is exhausted through a first exhaust amount adjustment valve 6A, and the second exhaust port 4B is exhausted through a second exhaust amount adjustment valve 6B.
[0013]
First, in the step of FIG. 1A, the first processing gas A is supplied to the first processing gas supply port 3A via the first raw material switching valve 5A, The first processing gas A is adsorbed on the surface of the substrate to be processed. At that time, the first processing gas is supplied to the first processing gas along the surface of the substrate to be processed by driving the first exhaust port 4A facing the first processing gas supply port 3A. It flows in the first direction from the port 3A to the first exhaust port 4A.
[0014]
Next, in the step of FIG. 1B, the second processing gas B is supplied to the second processing gas supply port 3B via the second raw material switching valve 5B, A second processing gas B is flowed along the surface of the substrate 2 to be processed. As a result, the second processing gas B acts on the first processing gas molecules previously adsorbed on the surface of the substrate to be processed, and a high dielectric molecule layer is formed on the surface of the substrate to be processed. At this time, the second processing gas is supplied to the second processing gas along the surface of the substrate to be processed by driving the second exhaust port 4B facing the second processing gas supply port 3B. It flows in the second direction from the port 3B to the second exhaust port 4B.
[0015]
Further, by repeating the steps of FIGS. 1A and 1B, a desired high dielectric film is formed on the substrate 2 to be processed.
[0016]
At that time, in the step of FIG. 1A, the supply of the second processing gas B from the second raw material switching valve 5B to the second processing gas supply port 3B is shut off, and the FIG. In the step (B), the supply of the first processing gas A from the first raw material switching valve 5A to the first processing gas supply port 3A is shut off, but in the step of FIG. In order to prevent the first processing gas A introduced from the first processing gas supply port 3A from entering the opposing second processing gas supply port 3B and generating precipitates, FIG. In the step A), it is preferable to supply an inert gas from the second raw material switching valve 5B to the second processing gas supply port 3B. Similarly, in the step of FIG. 1B, it is preferable to supply an inert gas from the first raw material switching valve 5A to the first processing gas supply port 3A. Further, in the step of FIG. 1A, the first exhaust amount adjustment valve 6A is set to a large valve opening degree to exhaust the first processing gas that has passed through the surface of the substrate 2 to be processed. In view of the valve opening / closing operation at a high temperature, the second exhaust amount adjusting valve 6B is preferably not set to be completely shut off but set to a small valve opening degree of 3% or less, for example. Similarly, in the process of FIG. 1B, the second exhaust amount adjusting valve 6B is set to a large valve opening degree, but the first exhaust amount adjusting valve 6A is not completely shut off, for example, 3 It is desirable to set a small valve opening degree of% or less.
[0017]
The processing container is preferably formed in a flat shape so that the first and second processing gases flow on the surface of the substrate to be processed 2 in a sheet-like laminar flow, and the first and second processing gases are formed. It is preferable that the processing gas supply ports 3A and 3B have corresponding flat, slit-shaped openings. Further, the first and second exhaust ports 4A and 4B are preferably formed in a slit shape extending in a direction substantially perpendicular to the direction in which the first or second processing gas flows. In addition, the flow of the sheet-like processing gas is not disturbed by exhausting uniformly downward from the slit orthogonal to the flow direction of the processing gas.
[0018]
In the substrate processing apparatus of the present invention, by using a raw material containing Zr, Al, Y, Ti, or La as the first processing gas and using an oxidizing gas as the second processing gas, Zr, Al, or Y is used. Alternatively, a Ti or La oxide layer can be formed on the substrate to be processed.
[0019]
Furthermore, in the substrate processing apparatus of the present invention, a film-forming gas different from the first processing gas is used as the third processing gas, and this is combined with the second processing gas to form the third processing gas on the substrate to be processed. A ternary oxide layer such as ZrSiOx, HfSiOx, AlSiOx, YSiOx, TiSiOx, LaSiOx or ZrAlOx, HfAlOx, YAlOx, TiAlOx, LaAlOx can be formed.
[0020]
By the way, in the substrate processing apparatus of the present invention shown in FIGS. 1A and 1B, after the processing gas A is introduced into the processing container 1 from the processing gas supply port 3A in the process of FIG. When the purge gas or the processing gas B is introduced from the processing gas supply port 3B in the step (B), the processing gas A remaining in the processing container 1 gets on the flow of the purge gas or the processing gas B more quickly than the exhaust port 4B. The residual concentration of the processing gas A in the processing container 1 is rapidly reduced. Similarly, after introducing the processing gas B from the processing gas supply port 3B into the processing container 1 in the process of FIG. 1B, the process returns to the process of FIG. 1A and the purge gas or processing gas is supplied from the processing gas supply port 3A. When A is introduced, the processing gas B remaining in the processing container 1 is quickly discharged from the exhaust port 4A along the flow of the purge gas or the processing gas A, and the residual concentration of the processing gas B in the processing container 1 Drops rapidly.
[0021]
In particular, in the apparatus of the present invention, the exhaust gas is switched from the exhaust port 4B to the exhaust port 4A even when the concentration of the process gas B is about several percent around the introduction port 3B for introducing the process gas B. In the region where the processing substrate 2 is disposed, the concentration of the processing gas B is sufficiently low, and the processing with the processing gas A is not affected.
[0022]
On the other hand, in the substrate processing apparatus in which the processing gas introduction port 3B and the exhaust port 4B corresponding thereto are omitted, the processing gas A introduced from the processing gas introduction port 3A can be processed even when the processing gas A is switched to the purge gas or the processing gas B. The gas A tends to remain in the processing container 1, and it takes a long time for the concentration of the residual processing gas A to decrease to a level sufficient for processing with the processing gas B.
[0023]
In the present invention, it is possible to provide a step of exhausting from both ends of the substrate to be processed between the processing step of the processing gas A and the processing step of the processing gas B, rather than a conventional apparatus that exhausts from only one side. The processing gas can be easily exhausted from the surface of the substrate to be processed.
[0024]
As described above, the substrate processing apparatus of the present invention shown in FIGS. 1A and 1B has the advantage that the cycle time can be shortened when the substrate to be processed is alternately processed with the processing gases A and B. Have.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First embodiment]
FIG. 2 shows a configuration of the substrate processing apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.
[0026]
Referring to FIG. 2, the substrate processing apparatus 10 includes processing gas inlets 13A and 13B facing each other with a substrate 12 to be processed, and processing gas inlets 13A and 13B, respectively, with the substrate 12 to be processed. It includes a processing vessel 11 having opposing exhaust ports 14A, 14B, and the exhaust ports 14A and 14B are connected to the trap 100 via conductance valves 15A and 15B, respectively, and the processing vessel 11 passes through the trap 100. Exhausted.
[0027]
Further, another processing gas introduction port 13C is formed in the processing container 11 adjacent to the processing gas introduction port 13A so as to face the exhaust port 14A.
[0028]
The processing gas inlet 13A is connected to a first outlet of a switching valve 16A. The switching valve 16A is ZrCl via a first raw material supply line 16a including a valve 17A, a mass flow controller 18A, and another valve 19A.₂Is connected to a raw material container 20A. Further, a purge line 21a that includes valves 21A and 22A and supplies an inert gas such as Ar is provided adjacent to the first raw material supply line 16a.
[0029]
Further, the switching valve 16A is connected to an inert gas source such as Ar, and is connected to a valve purge line 23a including mass flow controllers 23A and 24A. The second outlet of the switching valve 16A is connected to the purge line 100a. To the trap 100.
[0030]
Similarly, the processing gas inlet 13B is connected to a first outlet of a switching valve 16B, and the switching valve 16B has a first raw material supply line 16b including a valve 17B, a mass flow controller 18B, and another valve 19B. Through H₂It is connected to the raw material container 20B holding O. Further, a purge line 21b including valves 21B and 22B and supplying an inert gas such as Ar is provided adjacent to the first raw material supply line 16b.
[0031]
Further, the switching valve 16B is connected to an inert gas source such as Ar, and is connected to a valve purge line 23b including mass flow controllers 23B and 24B. The second outlet of the switching valve 16B is connected to the purge line 100b. To the trap 100.
[0032]
Further, the processing gas inlet 13C is connected to a first outlet of a switching valve 16C, and the switching valve 16C is connected via a first raw material supply line 16c including a valve 17C, a mass flow controller 18C, and another valve 19C. SiCl_FourIs connected to the raw material container 20C. Further, a purge line 21c including valves 21C and 22C and supplying an inert gas such as Ar is provided adjacent to the first raw material supply line 16c.
[0033]
Further, the switching valve 16C is connected to an inert gas source such as Ar, and a valve purge line 23c including mass flow controllers 23C and 24C is connected. The second outlet of the switching valve 16C is connected to the purge line 100c. To the trap 100.
[0034]
Further, the substrate processing apparatus 10 of FIG. 2 is provided with a control device 10A for controlling the film forming process. The control device 10A, as will be described later with reference to FIGS. Control 15A and 15B.
[0035]
FIG. 3 shows details of a portion including the processing chamber 11 of FIG.
[0036]
Referring to FIG. 3, a quartz reaction vessel 110 is held in the processing chamber 11, and the substrate to be processed 12 is held in the quartz reaction vessel 110. Heaters 111A to 111F are provided in the processing chamber 11 adjacent to the quartz reaction vessel 110 to maintain the substrate temperature at a predetermined processing temperature.
[0037]
The processing gas inlets 13A and 13B are formed in a flat shape so that the processing gas flows along the surface of the substrate 12 to be processed, and the position thereof is set slightly above the surface of the substrate 12 to be processed. . Accordingly, the reaction vessel 110 is also formed in a flat shape, and as a result, the ZrCl introduced from the processing gas inlet 13A having a flat shape._FourThe first processing gas such as the gas flows as a laminar flow along the surface of the substrate 12 to be processed in the quartz reaction vessel 110 and is discharged from the exhaust port 14A. At that time, the first processing gas is adsorbed on the surface of the substrate to be processed, and the surface of the substrate to be processed is covered with processing gas molecules of about one molecular layer. On the other hand, H introduced from the processing gas inlet 13B.₂A second processing gas such as O flows in the quartz reaction vessel 110 as a laminar flow along the surface of the substrate to be processed 12 and is discharged from the exhaust port 14A. It reacts with the first process gas molecules covering the surface of the processing substrate 12, and as a result, the surface of the processing target substrate 12 has a very thin ZrO layer of about one molecular layer.₂A film is formed.
[0038]
Therefore, by repeating such an adsorption process and a reaction process with a purge process in between, a very thin ZrO film is formed on the surface of the substrate 12 to be processed.₂It is possible to form a high dielectric film such as. In addition, the ZrO₂After forming the molecular layer, SiCl is introduced from the processing gas inlet 13C._FourBy introducing a third processing gas such as ZrO₂SiO on the molecular layer₂It is possible to form a molecular layer, and by repeating such a process with a purge in between, ZrSiO_FourA high dielectric film having a composition can be formed.
[0039]
ZrSiO on the substrate 12 to be processed_FourIn an example of forming a film, the substrate 12 to be processed is held at a temperature of 200 to 450 ° C., and the ZrCl_FourGas and SiCl_FourGas is supplied while using an inert gas as a carrier gas at a flow rate of 1 to 1000 SLM and 0.1 to 1000 SLM, respectively, with the internal pressure of the reaction vessel 110 set to 0.13 to 13.3 kPa (1 to 100 Torr). To do. Increasing the flow rate of the inert carrier gas is effective for forming a uniform laminar flow. The flow rate of the inert gas is selected in the range of 1 to 100 times the flow rate of the source gas.
[0040]
Although not shown in the configuration of FIG. 3, the SiCl is aligned with the processing gas inlet 13A._FourA processing gas introduction port 13C for introducing the gas is provided.
[0041]
In this embodiment, the raw material stored in the raw material container 20A is ZrCl._FourIt is not limited to HfCl_FourOr TaCl_FiveOr a raw material such as These raw materials are solid at room temperature, and in order to vaporize, these raw materials are heated to a temperature of 200 ° C. or higher while supplying a carrier gas such as Ar in the raw material container 20A.
[0042]
FIGS. 4A and 4B show a quartz reaction container in conjunction with the vertical transfer of the substrate to be processed when the substrate to be processed is transferred into the processing container 11 by the transfer arm when the substrate to be processed is transferred. By moving the upper portion 110A of the 110 up and down, the distance between the upper portion 110A and the lower portion 110B of the quartz reaction vessel 110 is smaller than that during the conveyance shown in FIG. 4A during the process shown in FIG. The structure of the reaction container 110 by the modification of 1st Example of this invention characterized by performing is shown. That is, in this embodiment, the quartz reaction vessel 110 is composed of an upper part 110A and a lower part 110B.
[0043]
Referring to FIGS. 4A and 4B, by reducing the distance between the upper part 110A and the lower part 110B of the quartz reaction vessel 110 during the process as described above, the source gas is applied to the surface of the substrate to be processed. It is possible to flow uniformly along. 4A and 4B, the position of the upper part of the quartz reaction vessel 110A is moved up and down in conjunction with the vertical movement of the substrate to be treated. In a configuration that expands, the desired effect can be obtained if the configuration is such that the distance between the substrate to be processed and the quartz reaction vessel upper portion 110A is shortened during the process.
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows a ZrO film on the substrate 12 to be processed in the substrate processing apparatus 10 shown in FIGS.₂It is a flowchart which shows the process sequence by 2nd Example of this invention performed under control of the said control apparatus 10A, when forming a film | membrane for every molecular layer.
[0044]
Referring to FIG. 5, in the first step 1, the conductance valves 15A and 15B are opened, and the switching valves 16A and 16B both pass the processing gas in the processing gas supply lines 16a and 16b to the purge line 100a and 16b, respectively. The first state, that is, the purge state, is controlled so as to be supplied to the trap 100 via 100b. As a result, Ar gas in the purge line 23a and Ar gas in the purge line 23b are supplied into the reaction vessel 110 via the processing gas inlets 13A and 13B, respectively. The Ar purge gas thus supplied is discharged to the trap 100 from the discharge ports 14A and 14B, respectively.
[0045]
Next, in step 2, the opening of the conductance valve 15A is increased and the opening of the conductance valve 15B is decreased. As a result, a gas flow from the gas inlet 13A to the outlet 14A occurs in the reaction vessel 110. By controlling the exhaust at the exhaust ports 14A and 14B by adjusting the conductance of the conductance valves 15A and 15B, it is possible to perform exhaust control with higher reliability than when high temperature exhaust is turned on and off by a shut-off valve. Further, since the exhaust gas is continuously switched, the airflow in the reaction vessel 110 is hardly disturbed.
[0046]
Next, in step 3, the switching valve 16A is switched from the first state to the second state, and ZrCl in the processing gas supply line 16a is changed._FourA gas is introduced into the reaction vessel 110 from the first processing gas inlet 13A. ZrCl introduced in this way_FourAs described above, the gas flows in a laminar flow on the surface of the substrate 12 to be processed and is discharged from the discharge port 14A. Through this process, the surface of the substrate 12 to be processed is formed on the ZrCl._FourIs adsorbed by about one molecular layer. In the step 3, the second switching valve 16B is in the first state, and the Ar purge gas in the line 23a is introduced into the reaction vessel 110 from the second processing gas inlet 13B. As a result, ZrCl introduced from the first processing gas inlet 13A._FourThe problem that the processing gas enters the second processing gas inlet 13B and precipitates is avoided.
[0047]
Next, in step 4, the switching valve 16A is returned to the original first state, and the reaction vessel 110 is purged with Ar gas.
[0048]
At this time, it is also effective to exhaust from both ends of the substrate to be processed with the conductance valves 15A and 15B having the maximum opening. Alternatively, in order to shorten the processing time, it is possible to proceed to the next step without providing this step. The processing sequence in this case is as shown in the flowchart of FIG.
[0049]
Next, in step 5, the degree of opening of the conductance valve 15B is increased, the degree of opening of the conductance valve 15A is decreased, and the reaction vessel 110 into the reaction vessel 110 and the gas inlet 13B to the outlet 14B. Forming a gas flow.
[0050]
Further, in step 6, the switching valve 16B is switched to the second state, that is, the open state, and the H in the processing gas supply line 16b is changed.₂O is introduced into the reaction vessel 110 through the processing gas supply port 13B. H introduced in this way₂As described above, the O gas flows in a laminar flow on the surface of the substrate to be processed 12 and is discharged from the discharge port 14B. By this process, the ZrCl adsorbed previously on the surface of the substrate 12 to be processed is obtained._FourMolecular layer and H₂Reacts with O, and ZrO of about one molecular layer₂A film is formed. In the step 6, the first switching valve 16A is in the first state, and the Ar purge gas in the line 23a is introduced into the reaction vessel 110 from the first processing gas inlet 13A. As a result, H introduced from the second processing gas inlet 13B.₂The problem of O entering the first processing gas inlet 13A and causing precipitates is avoided.
[0051]
After the step 6, the processing process returns to the step 1 and the steps 1 to 6 are further repeated, whereby the ZrO₂The next ZrO on the molecular layer₂A molecular layer is formed. As described above, by repeatedly executing the steps 1 to 6, the ZrO having an arbitrary thickness is formed on the substrate 12 to be processed.₂It can be formed by laminating films one by one.
[0052]
Note that, in the above steps 1 to 6, the processing gas inlet 13C is fixed in the first purge state.
[0053]
The raw material stored in the raw material container 20A is ZrCl._FourInstead of HfCl_FourOr TaCl_FiveBy replacing HfO with this example,₂Film or Ta₂O_FiveA film | membrane can be formed by lamination | stacking for every molecular layer.
[0054]
Note that the raw material stored in the raw material container 20A is not limited to the specific raw material described above._FourAnd ZrBr_FourAnd Zr (I-OC_ThreeH₇)_FourAnd Zr (n-OC_FourH₉)_FourAnd Zr (t-OC_FourH₉)_FourAnd Zr (AcAc)_FourAnd Zr (DPM)_FourAnd Zr (O-iPr) (DPM)_ThreeAnd Zr (HFA)_FourAnd Zr (BH_Four)_FourAnd Zr (N (CH_Three)₂)_FourAnd Zr (N (C₂H_Five)₂)_FourOr a group consisting of (C₂H_Five)₂AlN_ThreeAnd (C₂H_Five)₂AlBr and (C₂H_Five)₂AlCl and (C₂H_Five)₂AlI and (I-C_FourH₉) AlH and (CH_Three)₂AlNH₂And (CH_Three)₂AlCl and (CH_Three)₂AlH and (CH_Three)₂AlH: N (CH_Three)₂C₂H_FiveAnd AlH_Three: N (CH_Three)₂C₂H_FiveAnd Al (C₂H_Five) Cl₂And Al (CH_Three) Cl₂And Al (C₂H_Five)_ThreeAnd Al (I-C_FourH₉) Al and Al (I-OC_FourH₉)_ThreeAnd AlCl_ThreeAnd Al (CH_Three)_ThreeAnd AlH_Three: N (CH_Three)_ThreeAnd Al (AcAc)_ThreeAl (DPM)_ThreeAnd Al (HFA)_ThreeAnd Al (OC₂H_Five)_ThreeAnd Al (I-C_FourH₉)_ThreeAnd Al (I-OC_ThreeH₇)_ThreeAnd Al (OCH_Three)_ThreeAnd Al (n-OC_FourH₉)_ThreeAnd Al (n-OC_ThreeH₇)_ThreeAnd Al (sec-OC_FourH₉)_ThreeAnd Al (t-OC_FourH₉)_ThreeAnd AlBr_ThreeOr Y (AcAc)_ThreeAnd Y (DPM)_ThreeY (O-iPr) (DPM)₂And Y (HFA)_ThreeAnd Cp_ThreeSelected from the group consisting of Y and HfCl_FourAnd HfBr_FourAnd Hf (AcAc)_FourAnd Hf [N (C₂H_Five)₂]_FourAnd Hf [N (CH_Three)₂]_FourAnd Hf (DPM)_FourAnd Hf (O-iPr) (DPM)_ThreeAnd Hf (HFA)_FourOr a group of TiCl_FourAnd TiBr_FourAnd TiI_FourAnd Ti (I-OCH_Three)_FourAnd Ti (OC₂H_Five)_FourAnd Ti (I-OC_ThreeH₇)_FourAnd Ti (n-OC_ThreeH₇)_FourAnd Ti (n-OC_FourH₉)_FourAnd Ti (AcAc)_FourAnd Ti (AcAc)₂Cl₂Ti (DPM)_FourTi (DPM)₂Cl₂Ti (O-iPr) (DPM)_ThreeAnd Ti (HFA)₂Cl₂Or a group consisting of LaBr_ThreeAnd LaI_ThreeAnd La (OCH_Three)_ThreeAnd La (OC₂H_Five)_ThreeAnd La (I-OC_ThreeH₇)₂And Cp_ThreeLa and MeCp_ThreeLa and La (DMP)_ThreeAnd La (HFA)_ThreeAnd La (AcAc)_ThreeAnd Cp (C₈H₈) Ti and Cp₂Ti [N (CH_Three)₂]₂And Cp₂TiCl₂And (C₂H_Five) Ti (N_Three)₂And Ti [N (C₂H_Five)₂]_FourAnd Ti [N (CH_Three)₂]_FourIt is possible to select from the group consisting of. The second processing gas supplied through the line 16b includes oxygen radical atoms, oxygen radical molecules, and O_ThreeAnd O₂, N₂O, NO and NO₂, H₂O₂And H₂O and D₂It can be selected from the group consisting of O and O. In particular, as a raw material, Al (CH_Three)_Three, AlCl_Three, Zr [N (C₂H_Five)₂]_Four, Zr [N (CH_Three)₂]_Four, Hf [N (C₂H_Five)₂]_Four, ZrCl_Four, HfCl_Four, TiCl_Four, Ti [N (C₂H_Five)₂]_Four, Ti [N (CH_Three)₂]_FourEtc. are effective for atomic layer growth.
[Third embodiment]
7 to 9 show ZrSiO in the substrate processing apparatus 10 of FIGS._FourIt is a flowchart which shows the process sequence by 3rd Example of this invention performed under control of the said control apparatus 10A, when forming a film | membrane for every molecular layer.
[0055]
First, referring to FIG. 7, in step 11, the conductance valves 15A and 15B are opened, and the switching valves 16A to 16C are configured so that the processing gas in the processing gas supply lines 16a to 16c is purged with the purge line 100a and The first state, that is, the purge state, is controlled so as to be supplied to the trap 100 via 100b. As a result, Ar gas in the purge lines 23a to 23c is supplied into the reaction vessel 110 through the processing gas inlets 13A to 13C, respectively. The Ar purge gas thus supplied is discharged to the trap 100 from the discharge ports 14A and 14B, respectively.
[0056]
Next, in step 12, the opening of the conductance valve 15A is increased and the opening of the conductance valve 15B is decreased. As a result, a gas flow from the gas inlets 13A and 13C to the outlet 14A occurs in the reaction vessel 110.
[0057]
Next, in step 13, the switching valve 16A is switched from the first state to the second state, and ZrCl in the processing gas supply line 16a is changed._FourA gas is introduced into the reaction vessel 110 from the first processing gas inlet 13A. ZrCl introduced in this way_FourAs described above, the gas flows in a laminar flow on the surface of the substrate 12 to be processed and is discharged from the discharge port 14A. Through this process, the surface of the substrate 12 to be processed is formed on the ZrCl._FourIs adsorbed by about one molecular layer. In step 3, the second and third switching valves 16B and 16C are in the first state, and the Ar purge gas in the lines 23b and 23c enters the reaction vessel 110 from the processing gas inlets 13B and 13C. be introduced. As a result, ZrCl introduced from the first processing gas inlet 13A._FourThe problem that the processing gas enters the second processing gas inlet 13B and precipitates is avoided.
[0058]
Next, in step 14, the switching valve 16A is returned to the original first state, and the reaction vessel 110 is purged with Ar gas.
[0059]
Next, in step 15, the degree of opening of the conductance valve 15B is increased, the degree of opening of the conductance valve 15A is decreased, and the gas is introduced into the reaction vessel 110 from the gas inlet 13B to the outlet 14B. Forming a gas flow.
[0060]
Further, in step 16, the switching valve 16B is switched to the second state, that is, the open state, and the H in the processing gas supply line 16b is changed.₂O is introduced into the reaction vessel 110 through the processing gas supply port 13B. H introduced in this way₂As described above, the O gas flows in a laminar flow on the surface of the substrate to be processed 12 and is discharged from the discharge port 14B. By this process, the ZrCl adsorbed previously on the surface of the substrate 12 to be processed is obtained._FourMolecular layer and H₂Reacts with O, and ZrO of about one molecular layer₂A film is formed. In step 16, the switching valves 16A and 16C are in the first state, and the Ar purge gas in the lines 23a and 23c is introduced into the reaction vessel 110 from the processing gas inlets 13A and 13C. As a result, H introduced from the second processing gas inlet 13B.₂The problem that O enters into the processing gas inlet 13A or 13C and precipitates is avoided.
[0061]
After step 16, in step 17, the conductance valves 15A and 15B are opened, and the switching valves 16A to 16C are controlled to the first state. As a result, Ar gas in the purge lines 23a to 23c is supplied into the reaction vessel 110 through the processing gas inlets 13A to 13C, respectively. The Ar purge gas thus supplied is discharged to the trap 100 from the discharge ports 14A and 14B, respectively.
[0062]
Next, in step 18, the opening of the conductance valve 15A is increased and the opening of the conductance valve 15B is decreased. As a result, a gas flow from the gas inlets 13A and 13C to the outlet 14A occurs in the reaction vessel 110.
[0063]
Next, in step 19, the switching valve 16C is switched from the first state to the second state, and the SiCl in the processing gas supply line 16c is changed._FourA gas is introduced into the reaction vessel 110 from the third processing gas inlet 13C. SiCl thus introduced_FourAs described above, the gas flows in a laminar flow on the surface of the substrate 12 to be processed and is discharged from the discharge port 14A. Through this process, the previously formed ZrO is formed on the surface of the substrate 12 to be processed.₂On the molecular layer, SiCl_FourIs adsorbed by about one molecular layer. In the step 19, the second and third switching valves 16A and 16B are in the first state, and the Ar purge gas in the lines 23a and 23b enters the reaction vessel 110 from the processing gas inlets 13A and 13B. be introduced. As a result, SiCl introduced from the third processing gas inlet 13C._FourThe problem that the processing gas enters the second processing gas inlet 13B and precipitates is avoided.
[0064]
Next, in step 20, the switching valve 16A is returned to the original first state, and the reaction vessel 110 is purged with Ar gas.
[0065]
Next, in step 21, the degree of opening of the conductance valve 15B is increased, the degree of opening of the conductance valve 15A is decreased, and the reaction vessel 110 into the reaction vessel 110 is passed from the gas inlet 13B to the outlet 14B. Forming a gas flow.
[0066]
Further, in step 22, the switching valve 16B is switched to the second state, that is, the open state, and the H in the processing gas supply line 16b is changed.₂O is introduced into the reaction vessel 110 through the processing gas supply port 13B. H introduced in this way₂As described above, the O gas flows in a laminar flow on the surface of the substrate to be processed 12 and is discharged from the discharge port 14B. Through this process, the SiCl adsorbed previously on the surface of the substrate 12 to be processed is obtained._FourMolecular layer and H₂Reacts with O to form a single molecular layer of SiO₂The film is underneath the ZrO₂Formed on the molecular layer. In the step 22, the switching valves 16A and 16C are in the first state, and Ar purge gas in the lines 23a and 23c is introduced into the reaction vessel 110 from the processing gas inlets 13A and 13C. As a result, H introduced from the second processing gas inlet 13B.₂The problem that O enters into the processing gas inlet 13A or 13C and precipitates is avoided.
[0067]
Further, by repeating the steps 11 to 22, the ZrSiO as a whole is formed on the substrate 12 to be processed._FourA high dielectric film having a composition represented by the formula:₂Molecular layer and SiO₂Formed by alternating stacks of molecular layers.
[0068]
The ZrO₂Molecular layer and SiO₂It is also possible to change the composition of the high dielectric film in the film thickness direction by changing the ratio at the time of stacking the molecular layers. For example, in the lower layer portion of the high dielectric film, SiO₂The composition is dominant, and in the upper layer, ZrO₂It is possible to control the composition so that the composition becomes dominant. However, in steps 14, 17, and 20, the opening of conductance valves 15A and 15B may be maximized. In this case, exhaust is performed from both ends of the processing substrate, and the processing gas can be purged more effectively. A flowchart corresponding to the processing sequence in this case is shown in FIGS.
[0069]
The raw material stored in the raw material container 20C is not limited to the specific raw material described above.₂Si [N (CH_Three)₂]₂And (C₂H_Five)₂SiH₂And (CH_Three)₂SiCl₂And (CH_Three)₂Si (OC₂H_Five)₂And (CH_Three)₂Si (OCH_Three)₂And (CH_Three)₂SiH₂And C₂H_FiveSi (OC₂H_Five)_ThreeAnd (CH_Three)_ThreeSiSi (CH_Three)_ThreeAnd HN [Si (CH_Three)_Three]₂And (CH_Three) (C₆H_Five) SiCl₂And CH_ThreeSiH_ThreeAnd CH_ThreeSiCl_ThreeAnd CH_ThreeSi (OC₂H_Five)_ThreeAnd CH_ThreeSi (OCH_Three)_ThreeAnd C₆H_FiveSi (Cl) (OC₂H_Five)₂And C₆H_FiveSi (OC₂H_Five)_ThreeAnd (C₂H_Five)_FourSi and Si [N (CH_Three)₂]_FourAnd Si (CH_Three)_FourAnd Si (C₂H_Five)_ThreeH and (C₂H_Five)_ThreeSiN_ThreeAnd (CH_Three)_ThreeSiCl and (CH_Three)_ThreeSiOC₂H_FiveAnd (CH_Three)_ThreeSiOCH_ThreeAnd (CH_Three)_ThreeSiH and (CH_Three)_ThreeSiN_ThreeAnd (CH_Three)_Three(C₂H_Three) Si and SiH [N (CH_Three)₂]_ThreeAnd SiH [N (CH_Three)₂]_ThreeAnd Si (CH_ThreeCOO)_FourAnd Si (OCH_Three)_FourAnd Si (OC₂H_Five)_FourAnd Si (I-OC_ThreeH₇)_FourAnd Si (t-OC_FourH₉)_FourAnd Si (n-OC_FourH₉)_FourAnd Si (OC₂H_Five)_ThreeF and HSi (OC₂H_Five)_ThreeAnd Si (I-OC_ThreeH₇)_ThreeF and Si (OCH_Three)_ThreeF and HSi (OCH_Three)_ThreeAnd H₂SiCl₂And Si₂Cl₆And Si₂F₆And SiF_FourAnd SiCl_FourAnd SiBr_FourAnd HSiCl_ThreeAnd SiCl_ThreeF and Si_ThreeH₈And SiH₂Cl₂, SiH₂Cl₂And Si (C₂H_Five)₂Cl₂Or selected from the group consisting of (C₂H_Five)₂AlN_ThreeAnd (C₂H_Five)₂AlBr and (C₂H_Five)₂AlCl and (C₂H_Five)₂AlI and (I-C_FourH₉) AlH and (CH_Three)₂AlNH₂And (CH_Three)₂AlCl and (CH_Three)₂AlH and (CH_Three)₂AlH: N (CH_Three)₂C₂H_FiveAnd AlH_Three: N (CH_Three)₂C₂H_FiveAnd Al (C₂H_Five) Cl₂And Al (CH_Three) Cl₂And Al (C₂H_Five)_ThreeAnd Al (I-C_FourH₉) Al and Al (I-OC_FourH₉)_ThreeAlCl_ThreeAnd Al (CH_Three)_ThreeAnd AlH_Three: N (CH_Three)_ThreeAnd Al (AcAc)_ThreeAl (DPM)_ThreeAnd Al (HFA)_ThreeAnd Al (OC₂H_Five)_ThreeAnd Al (I-C_FourH₉)_ThreeAnd Al (I-OC_ThreeH₇)₈And Al (OCH_Three)_ThreeAnd Al (n-OC_FourH₉)_ThreeAnd Al (n-OC_ThreeH₇)_ThreeAnd Al (sec-OC_FourH₉)_ThreeAnd Al (t-OC_FourH₉)_ThreeAnd AlBr_ThreeYou can choose from the group consisting of.
[Fourth embodiment]
By the way, in the substrate processing apparatus 10 of FIGS.₄Gas is supplied from the raw material container 20A through the raw material supply line 16a and the switching valve 16A._FourIs solid at room temperature, and a temperature of about 200 ° C. is required for vaporization. This means that the entire raw material supply line 16a including the switching valve 16A needs to be maintained at a temperature of 200 ° C. or higher, and the switching valve 16A also has such a temperature of 200 ° C. or higher, actually 250 ° C. It means that it is necessary to endure the above temperature. As can be seen from the description of FIGS. 5 to 9, the switching valves 16A to 16C are frequently driven every time a single molecular layer is deposited in the substrate processing apparatus 10 of FIGS. The problem appears prominently.
[0070]
On the other hand, FIGS. 13A and 13B show the configuration of the switching valve 160 according to the fourth embodiment of the present invention used as the switching valve 16A in the substrate processing apparatus 10 of FIGS. The switching valves shown in FIGS. 13A and 13B can also be used as the switching valves 16B and 16C in the substrate processing apparatus 10 shown in FIGS.
[0071]
Referring to FIG. 13A, the switching valve 160 is a cylindrical ceramic valve body 161B formed so as to surround a metal drive shaft 161A, and a container that rotatably holds the ceramic valve body 161B. 162 and a cap member 163 that seals the drive shaft 161A in cooperation with the container 162. The cap member 163 is provided with a water cooling jacket 163A having a cooling water inlet 163a and a cooling water outlet 163b. It has been. The ceramic valve body 161B is fixed on the drive shaft 161A via seal rings 161a and 161b, and a heat-resistant samarium-cobalt magnet is provided at the tip of the drive shaft 161A covered with the cap member 163. 161M is provided. The magnet 161M is magnetically coupled to an external electromagnetic drive mechanism, and is rotated by the electromagnetic drive mechanism.
[0072]
On the other hand, the container 162 is provided with a first gas inlet 162A corresponding to the processing gas supply line 16a and a second gas inlet 162B corresponding to the purge gas line 23a, and further, the processing gas supply port The first gas outlet 162C connected to 16A, and the second and third gas outlets 162D and 162E both connected to the purge line 100a.
[0073]
FIG. 13B shows in detail the valve body 161B of FIG.
[0074]
Referring to FIG. 13 (B), first and second grooves 161Ba and 161Bb are formed on the outer periphery of the valve body 161B, and when the valve body 161B rotates, the groove The gas inlets 162A and 162B are selectively connected to the gas outlets 162C to 162E via 161Ba and 161Bb.
[0075]
For example, when the switching valve 16A is in the first state, the gas inlet 162B connected to the purge line 23a is connected to the gas outlet 162C via the groove 161Bb, and the Ar gas in the purge line 23a is It is supplied into the reaction vessel 110 through the processing gas supply port 13A. In this state, the gas inlet 162A is connected to the processing gas supply line 16a at the same time, and the gas outlet 162D is connected to the gas outlet 162D through the groove 161Ba. The processing gas in the line 16a is connected to the gas outlet 162D through the gas outlet 162D. The purge line 100a is discarded.
[0076]
Similarly, when the switching valve 16B is in the second state, the valve body 161B is rotated. As a result, the gas inlet 162B is connected to the gas outlet 162E via the groove 161Bb. Ar gas in the purge line 23a is discarded from the gas outlet 162E to the purge line 100a connected thereto. On the other hand, the gas inlet 162A is connected to the gas outlet 162C through the groove 161Ba, and is introduced into the reaction vessel 110 from the gas outlet 162C through the processing gas supply port 13A.
[0077]
The switching valve 160 having such a configuration can withstand a switching operation repeatedly performed at a temperature of 250 ° C. without any problem. Further, in the switching valve 160, even when the supply of the processing gas into the reaction vessel 110 is interrupted, the flow of the processing gas is only switched to the purge line 100a._FourThe pressure and flow rate of the source gas such as gas do not fluctuate greatly.
[0078]
As described above, the switching valve 160 can be applied not only to the switching valve 16A of FIG. 2 but also to other switching valves 16B and 16C.
[Fifth embodiment]
FIG. 14 shows a substrate processing apparatus 10 according to a fifth embodiment of the present invention.₁The structure of is shown. However, in FIG. 14, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description thereof is omitted. Of the portions described above with reference to FIGS. 2 and 3, the portions not related to the present embodiment are not shown for simplicity.
[0079]
Referring to FIG. 14, in this embodiment, process gas storage portions 260a and 260c having locally increased volumes are formed at appropriate locations on the process gas supply lines 16a and 16c, respectively. Once processing gas is accumulated. By providing the processing gas accumulating units 260a and 260b, even when the frequent processing gas switching described above with reference to FIGS. 5 to 9 and the conductance variation in the processing gas supply lines 16a and 16c due to this switching occur. The process gas can be supplied stably.
[0080]
Particularly, in the configuration of FIG. 14, in the processing gas supply line 16a, the mass flow controller 18A provided in the raw material supply line 16a is controlled by the control device 10A in synchronization with the switching control of the switching valves 16A to 16C. However, such a configuration compensates for fluctuations in the flow rate of the processing gas in the processing gas supply line 16a and stabilizes the supply of processing gas through the line 16a.
[0081]
Further, in the configuration of FIG. 14, a pressure gauge 261c is provided in the processing gas storage unit 260c in the processing gas supply line 16c, and the pressure of the processing gas storage unit 260c is kept constant. This configuration also effectively compensates for variations in conductance that occur in the processing gas supply line 16c.
[0082]
In the configuration of FIG. 14, the control of the mass flow controller 18C provided in the processing gas supply line 16c may be performed using the control device 10A in the same manner as the mass flow controller 16a of the line 16a. In the processing gas supply line 16a, a pressure gauge may be provided in the processing gas storage unit 260a. Furthermore, a similar configuration can be provided in the processing gas supply line 16b.
[Sixth embodiment]
FIG. 15 shows a substrate processing apparatus 10 according to the sixth embodiment of the present invention.₂The structure of is shown. However, in FIG. 15, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description thereof is omitted. Of the portions described above with reference to FIGS. 2 and 3, the portions not related to the present embodiment are not shown for simplicity.
[0083]
Referring to FIG. 15, in this embodiment, mass flow controllers 20a and 20c are provided in lines for supplying carrier gas to the raw material containers 20A and 20C, respectively, and the mass flow controllers 20a and 20c are further controlled by the control device 10A. The switching valves 16A to 16C and the conductance valves 15A and 15B are controlled in synchronism with each other.
[0084]
More specifically, the mass flow controller 20a includes the switching valve 16.
Control is performed so that the flow rate is increased only when A supplies the processing gas in the line 16a to the processing gas supply port 13A. Similarly, the mass flow controller 20c is also controlled to increase the flow rate only when the switching valve 16C supplies the processing gas in the line 16c to the processing gas supply port 13C. By controlling the mass flow controllers 20a and 20c in synchronization with the control of the switching valves 16A and 16C, it is possible to save processing gas that is wasted when not supplied into the reaction vessel 110. As a result, the load on the slow harm device connected to the trap 100 is reduced.
[0085]
At this time, instead of the mass flow controllers 18C and 18A shown in FIG. 14, the acoustic wave sensors 18C ′ and 18A ′ shown in FIG. 15 are installed to measure the raw material concentration in the Ar carrier, and the mass flow controllers 20a and 20c It is effective to perform feedback control.
[Seventh embodiment]
FIG. 16 shows a substrate processing apparatus 10 according to the seventh embodiment of the present invention.₂The structure of is shown. However, in FIG. 16, the parts described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Of the portions described above with reference to FIGS. 2 and 3, the portions not related to the present embodiment are not shown for simplicity.
[0086]
Referring to FIG. 16, in this embodiment, unlike the previous embodiment, ZrCl is contained in the raw material container 20A.₂Instead of metal Zr is stored as shown in FIG.₂ZrCl by supplying gas as carrier gas₂Generate gas. At that time, the Cl₂The flow rate of the carrier gas is set to ZrCl in the processing gas supply line 16a by the control device 10A as in the previous embodiment.₂Control is performed so as to increase only when the gas is introduced into the processing container 11.
[0087]
Also in this embodiment, the ZrCl is introduced into the reaction vessel 110 in the treatment vessel 11 through the treatment gas inlet 13A.₂It is possible to supply a chloride treatment gas such as.
[Eighth embodiment]
FIG. 17 shows the configuration of a processing vessel 11A according to the eighth embodiment of the present invention. However, in FIG. 17, the same reference numerals are given to the portions described above, and description thereof is omitted.
[0088]
Referring to FIG. 17, in this embodiment, in the processing container 11 of the embodiment of FIG. 3, the heater 111B at a position facing the substrate 12 to be processed is removed, and a quartz window 11W is provided instead. Further, an ultraviolet light source UV is provided so as to be movable along the quartz window 11W.
[0089]
In such a configuration, film formation on the surface of the substrate to be processed 12 can be promoted by irradiating the surface of the substrate to be processed 12 with ultraviolet light from the ultraviolet light source UV through the quartz window 11W. At this time, the amount of exposure on the surface of the substrate to be processed 12 can be uniformly controlled by moving the ultraviolet light source UV along the quartz window 11W. Further, by providing an infrared lamp in addition to the ultraviolet light source as the light source, the processing substrate can be heated uniformly. Such a configuration is particularly effective when the formed film is annealed at a temperature of 600 to 1000 ° C. for a short time, or when heat treatment after film formation is performed while irradiating with ultraviolet light. Such a process is effective for removing impurities such as hydrocarbon and halogen from the surface of the substrate to be processed.
[Ninth embodiment]
18A to 18D are plan views showing various modifications of the processing container 11 used in the substrate processing apparatus 10 of FIG.
[0090]
Among these, FIG. 18A corresponds to the configuration described above with reference to FIGS. 1A and 1A, and flat processing gas supply ports 13 A and 13 B are opposed to each other with the substrate 12 to be processed in the processing container 11. It is provided to do. Further, an exhaust port 14B corresponding to the process gas supply port 13B is formed in a slit shape in the vicinity of the process gas supply port 13A, and the longitudinal direction of the exhaust port 14B extends from the process gas supply port 13B to the exhaust port 14B. It is formed so as to be substantially perpendicular to the direction in which the processing gas flows. Similarly, the exhaust port 14A corresponding to the processing gas supply port 13A has a slit shape, and the longitudinal direction of the exhaust port 14A is substantially perpendicular to the direction in which the processing gas flows from the processing gas supply port 13A to the exhaust port 14A. It is formed to become.
[0091]
The configuration of FIG. 18B corresponds to the configuration of FIG. 2 and FIG. 3, and the third processing gas supply port 13C is overlapped with the first processing gas supply port 13A in the configuration of FIG. Formed.
[0092]
FIG. 18C is a substrate processing chamber for configuring a cluster processing system together with other substrate processing apparatuses, and is orthogonal to the processing gas supply ports 13A and 13B and the exhaust ports 14A and 14B facing each other. Process gas supply ports 13C and 13D and corresponding exhaust ports 14C and 14D facing each other are formed, and a load lock chamber 11L / D for taking in and out the substrate to be processed is formed in a part of the substrate processing chamber. Has been.
[0093]
In the substrate processing apparatus in FIG. 18C, a multicomponent high dielectric film can be formed by stacking one molecular layer by using four types of processing gases.
[0094]
FIG. 18D shows another processing gas supply port in the processing chamber 11 having the configuration of FIG. 18A so as to be orthogonal to the processing gas supply ports 13A and 13B and the corresponding exhaust ports 14A and 14B facing each other. 13C and the structure which provided the exhaust port 14C facing this are shown.
[0095]
Even with such a configuration, ZrSiO is formed on the substrate 12 to be processed._FourIt is possible to form such a high dielectric film by laminating one molecular layer at a time.
[Tenth embodiment]
FIG. 19 shows a configuration of a substrate processing apparatus 200 according to the tenth embodiment of the present invention.
[0096]
Referring to FIG. 19, the substrate processing apparatus 200 includes an outer processing container 201 made of Al and an inner processing container 202 made of quartz glass, and the inner processing container 202 is defined in the outer processing container 201. And is housed in a recess that is covered by a cover plate 201A that constitutes a part of the outer processing vessel 201.
[0097]
The inner container 202 includes a quartz bottom plate 202A that covers the bottom surface of the outer processing container 201 in the recess, and a quartz cover 202B that covers the quartz bottom plate 202A in the recess, and further, on the bottom of the outer processing container, A circular opening 201D in which a disk-shaped substrate holding table 203 holding the substrate to be processed W is accommodated is formed. A heating mechanism (not shown) is provided in the substrate holder 203.
[0098]
The substrate holder 203 is held by a substrate transfer unit 204 provided at the lower part of the outer processing container 201 so as to be rotatable and simultaneously movable up and down. The substrate holding table 203 is held so as to be movable up and down between the uppermost process position and the lowermost substrate loading / unloading position. The process position is determined by the surface of the substrate W to be processed on the holding table 203 being It is determined so as to substantially coincide with the surface of the quartz bottom plate 202A.
[0099]
On the other hand, the substrate loading / unloading position is set corresponding to the substrate loading / unloading opening 204A formed on the side wall surface of the substrate transfer unit 204, and when the substrate holding table 203 is lowered to the substrate loading / unloading position, A transfer arm 204B is inserted from the substrate loading / unloading port 204A, and the substrate to be processed W lifted from the surface of the substrate holding table 203 is held and lifted by a lifter pin (not shown) and sent to the next step. In addition, the transfer arm 204B introduces a new substrate W to be processed into the substrate transfer unit 204 through the substrate loading / unloading opening 204A and places it on the substrate holding table 203.
[0100]
The substrate holding table 203 holding the new substrate W to be processed is rotatably held by the rotating shaft 205B held by the magnetic seal 205A in the bearing portion 205 and is also movable up and down. A space in which the moving shaft 205 </ b> B moves up and down is sealed by a partition such as a bellows 206. At this time, the space is evacuated to a higher vacuum state than the inside of the inner container 202 through an exhaust port (not shown), and contamination to the substrate processing process performed in the inner container 202 is avoided.
[0101]
In order to reliably perform such differential evacuation, the substrate holder 203 is provided with a guard ring 203A made of quartz glass so as to surround the substrate W to be processed. The guard ring 203A suppresses a conductance between the substrate holding table 203 and the side wall surface of the opening 201D formed so as to accommodate the substrate holding table in the outer processing container 201. When the space defined by the bellows 206 is exhausted to a high vacuum, a differential pressure is surely formed between the inner processing vessel 202 and the inside.
[0102]
The opening 201D formed at the bottom of the outer processing vessel 201 has a side wall surface covered with a quartz liner 201d, and the quartz liner 201d extends further downward to cover the inner wall of the substrate transfer unit 204. .
[0103]
Exhaust grooves 201a and 201b connected to an exhaust device are formed on both sides of the opening 201D at the bottom of the outer processing vessel 201, and the exhaust groove 201a is connected via a conduit 207a and a conductance valve 207A. The exhaust groove 201b is exhausted through a conduit 207b and a conductance valve 207B. In the state of FIG. 19, the conductance valve 207A is set in an open state, and the conductance valve 207B is set in a substantially closed state. As in the previous embodiment, the conductance valves 207A and 207B are not fully closed even in the closed state in order to realize a reliable open / close state, leaving a valve opening of about 3%. It is preferable to leave.
[0104]
The exhaust groove portions 201a and 201b are covered with a liner 208 made of quartz glass, and slit-shaped openings 209A and 209B are formed in the quartz bottom plate 202A corresponding to the exhaust groove portions 201a and 201b. In the embodiment of FIG. 19, a rectifying plate 209, which will be described later, is formed in the slit-shaped openings 209A and 209B for the purpose of promoting exhaust inside the inner processing vessel 202.
[0105]
Further, quartz gas nozzles 210A and 210B, which will be described in detail later, are provided in the inner processing vessel 202 so as to face the exhaust groove portions 201a and 201b with the opening portion 201A therebetween. Therefore, the first processing gas introduced from the gas nozzle 210A flows along the surface of the substrate W to be processed in the inner processing chamber 202, and is exhausted from the opposing exhaust groove 201a through the conductance valve 207A. . Similarly, the second processing gas introduced from the gas nozzle 210B flows along the surface of the substrate W to be processed in the inner processing container 202, and is exhausted from the opposing exhaust groove 210b through the conductance valve 207B. The In this way, the first and second processing gases are alternately flowed from the gas nozzle 210A to the exhaust groove 201a or from the gas nozzle 210B to the exhaust groove 201b, thereby forming the above-described atomic layer as a basic unit. Formation becomes possible.
[0106]
FIG. 20 shows in detail the configuration of the quartz bottom plate 202 </ b> A that constitutes the inner processing vessel 202.
[0107]
Referring to FIG. 20, a circular opening 202a corresponding to the substrate W to be processed is formed in the quartz bottom plate 202A, and on both sides of the opening 202a, corresponding to the exhaust grooves 201a and 201b. Openings 209A and 209B are formed. Further, in the example of FIG. 20, a rectifying plate 209 having a slit is provided corresponding to the openings 209A and 209B. The quartz bottom plate 202A has an opening 210a corresponding to the gas nozzle 210A and an opening 210b corresponding to the gas nozzle 210B. By forming a plurality of openings 210a or 210b in the quartz bottom plate 202A, it becomes possible to provide a plurality of gas nozzles 210A or 210B in the inner processing vessel 202.
[0108]
21A to 21D show various examples 209 of the current plate 209. FIG.₁~ 209_FourIndicates.
[0109]
Referring to FIG. 21A, the current plate 209₁A slit having a uniform width is formed, and a conduit 207a connected to the conductance valve 207A is connected to both ends of the slit in the exhaust groove 201a or 201b.
[0110]
The current plate 209 in FIG.₂Then, the current plate 209 in FIG.₁Is modified so that the width of the central portion of the slit increases, and uniform exhaust is realized over the entire length of the slit.
[0111]
On the other hand, the current plate 209 in FIG._ThreeThen, instead of the slit of FIG. 21A or 17B, an opening row is formed in the rectifying plate 209, and a diameter is formed at the opening portion at the center of the opening row so as to realize uniform exhaust over the entire length of the opening row. Has been increased. Also, the current plate 209 in FIG._FourIn the current plate, an opening row made of openings of the same diameter is formed, and the number of openings is increased at the center of the opening row. Even with this configuration, uniform exhaust is realized over the entire length of the opening row.
[0112]
FIG. 22 shows the configuration of the gas nozzle 210B and the corresponding exhaust groove 201b in the substrate processing apparatus 200 of FIG. 19, and the flow of the processing gas A flowing from the gas nozzle 210B to the exhaust groove 201b. A similar configuration and situation is also established between the gas nozzle 210A and the corresponding exhaust groove 210a.
[0113]
Referring to FIG. 22, the gas nozzle 210B is a quartz tube 210B inserted into the opening 210b of FIG.₁And the quartz tube 210B₁Quartz tube ring 210B formed at the tip of₂The quartz tube ring 210B₂A number of nozzle openings are formed on the side facing the exhaust groove 201b.
[0114]
Therefore, the quartz tube 210B is formed from the opening 210b.₁The processing gas introduced into the quartz tube ring 210B₂The gas flows through the nozzle opening and is discharged as a sheet-like gas flow B from the nozzle opening.
[0115]
When the conductance valve 207B of FIG. 19 is opened, the gas flow A flows on the surface of the substrate W to be processed, which forms substantially the same surface as the quartz bottom plate 202A, and the rectifying plate 209, the exhaust groove 201b, and the conduit 207b. Exhausted through.
[0116]
23A to 23C show the quartz tube ring 210B.₂The example of the nozzle opening part which is provided in and forms the said sheet-like gas flow B is shown.
[0117]
Referring to FIG. 23 (A), the nozzle opening is composed of an opening row composed of a plurality of openings having the same diameter, and the pitch of the opening is changed between the central portion and both ends of the opening row. Thus, a desired sheet-like gas flow is formed. On the other hand, in the configuration of FIG. 23B, the diameter of the opening in the opening row constituting the nozzle opening is changed between the opening row center and both ends. In the configuration of FIG. 23C, the nozzle opening is formed by a slit-like opening, and the slit width is changed between the central portion and the peripheral portion.
[0118]
As the gas nozzle 210B, as shown in FIG. 24, a quartz tube 210B is used.₁Another quartz tube 210B closed at both ends at the tip of the tube_ThreeThe other quartz tube 210B_ThreeInside the diffuser plate 210B_FourDue to this, the gas introduction chamber 210B_FiveAnd gas discharge chamber 210B₆Gas partition chamber 210B₆Nozzle opening 210b₆It is also possible to use a configuration provided with.
[0119]
In the substrate processing apparatus 200 of FIG. 19, since the substrate holding table 203 can be moved up and down, the position of the surface of the substrate to be processed W in the inner processing container 202 is optimized, so that It is possible to form a laminar flow of processing gas along the quartz bottom plate 202A.
[0120]
FIGS. 25A, 25B, and 26 show a configuration example of the exhaust system of the substrate processing apparatus 200. FIG.
[0121]
In the example of FIG. 25A, a conductance valve 207A is provided in each of the conduits 207a coupled to both ends of the exhaust groove 201a, and similarly, each of the conduits 207b coupled to both ends of the exhaust groove 201b is provided in each of the conduits 207b. A conductance valve 207B is provided. The pair of conductance valves 207A are simultaneously driven with the same valve opening, and similarly, the pair of conductance valves 207B are simultaneously driven with the same valve opening.
[0122]
In the configuration of FIG. 25A, the conductance valves 207A and 207B can be provided in the immediate vicinity of the exhaust groove 201a or 201b, and the responsiveness during the gas switching operation in the substrate processing apparatus 200 is improved.
[0123]
On the other hand, in the configuration of FIG. 25B, the conduit 207a coupled to both ends of the exhaust groove 201a is commonly connected to a single conductance valve 207A. Similarly, in the configuration of FIG. 25B, a pair of conduits 207b coupled to both ends of the exhaust groove 201a are commonly connected to a single conductance valve 207B in the exhaust groove 201b. In such a configuration, since the distance between the conductance valve and the exhaust groove portion becomes long, the response at the time of the gas switching operation is slightly lowered, but the number of conductance valves can be reduced, and the configuration of the substrate processing apparatus 200 is simple. It becomes.
[0124]
In the configuration shown in FIG. 26, the exhaust groove 201b has the same exhaust configuration as that shown in FIG. 25B. However, the exhaust groove 201a is exhausted via a single conduit 207a and a single conductance valve 207A at the center. Yes. According to such a configuration, it is possible to quickly switch the gas inside the inner processing vessel 202 using two conductance valves.
[0125]
FIG. 27 shows a configuration of the substrate transfer unit 204 of the substrate processing apparatus 200.
[0126]
Referring to FIG. 27, a part of the quartz sleeve 201d extending from the bottom of the outer container 201 to the substrate transfer unit 204 extends to the substrate loading / unloading opening 204A surrounding the substrate transfer path. An extending portion 201e is formed, and the substrate to be processed W is carried in and out through the extending portion 201e. For this purpose, the transfer arm 204B described above with reference to FIG. 19 is inserted into the extending portion 201e. The target substrate W carried in by the arm 204B is lifted upward together with the holding base 203, and the target substrate W is the processing position where the surface of the quartz bottom plate 202A and the surface of the target substrate W substantially coincide with each other. Moved to. This processing position can be changed up and down as needed.
[0127]
In the substrate processing apparatus 200 of FIG. 19, the extending part 201e is formed between a pair of conduits 207b as shown in FIG.
[0128]
In the substrate processing apparatus 200 of FIG. 19, the substrate W to be processed is rotated together with the holding table 203 during the substrate processing step. By providing such a rotation mechanism, it becomes possible to form a film having a very uniform film thickness or composition on the surface of the substrate to be processed.
[0129]
FIG. 28 shows that the substrate processing apparatus 200 is used to form HfO on a Si substrate.₂-Al₂O_ThreeThe Hf and Al concentration distribution in the film when a high dielectric film of the type is formed is shown. However, in the experiment of FIG. 28, another gas nozzle 210C is provided adjacent to the gas nozzle 210B as in the substrate processing apparatus 10 of FIG. 2, and a gas supply system similar to that of FIG. HfCl_FourGas, H₂O gas, Al (CH_Three)_ThreeGas and H₂O gas is repeatedly supplied.
[0130]
Referring to FIG. 28, when the substrate to be processed W is not rotated in the substrate processing apparatus 200 of FIG. 19, the Hf concentration increases toward the center of the substrate, whereas the substrate to be processed W is rotated. It can be seen that the compositional non-uniformity is effectively averaged to obtain a substantially uniform composition profile. Similar effects can be obtained in the substrate processing apparatus 10 of FIG.
[0131]
In the substrate processing apparatus 200 of FIG. 19, a gas supply system similar to that shown in FIG. 2 is used, but in particular, a sound wave sensor 18C for measuring the sound velocity of the gas supplied corresponding to the valve 16A or 16C of FIG. By providing “, 18A”, it is possible to detect the actual partial pressure of the supplied processing gas. By integrating the actual gas concentration, it is possible to calculate the number of moles of the processing gas supplied into the processing container. For this reason, the processing sequence of FIG. 5 or FIGS. It becomes possible to perform control accurately according to the number of moles supplied, not the supply time, without wasting time.
[0132]
As described above, in the substrate processing apparatus of the present invention having the basic principle shown in FIGS. 1A and 1B, including the substrate processing apparatus 10 or the substrate processing apparatus 200, in the process of FIG. After introducing the processing gas A from the processing gas supply port 3A into the processing container 1 and then introducing the purge gas or the processing gas B from the processing gas supply port 3B in the step of FIG. The processing gas A is quickly discharged from the exhaust port 4B along with the flow of the purge gas or the processing gas B, and the residual concentration of the processing gas A in the processing container 1 rapidly decreases. Similarly, after introducing the processing gas B from the processing gas supply port 3B into the processing container 1 in the process of FIG. 1B, the process returns to the process of FIG. 1A and the purge gas or processing gas is supplied from the processing gas supply port 3A. When A is introduced, the processing gas B remaining in the processing container 1 is quickly discharged from the exhaust port 4A along the flow of the purge gas or the processing gas A, and the residual concentration of the processing gas B in the processing container 1 Drops rapidly.
[0133]
On the other hand, in the substrate processing apparatus in which the processing gas introduction port 3B and the exhaust port 4B corresponding thereto are omitted, the processing gas A introduced from the processing gas introduction port 3A can be processed even when the processing gas A is switched to the purge gas or the processing gas B. The gas A tends to remain in the processing container 1, and it takes a long time for the concentration of the residual processing gas A to decrease to a level sufficient for processing with the processing gas B.
[0134]
FIG. 29 shows the substrate processing apparatus 200 of FIG. 19 in which TMA gas and H gas are alternately exchanged with a purge step between the gas nozzles 210A and 210B.₂Al by supplying O gas₂O_ThreeThe relationship between the film thickness per cycle obtained when atomic layer growth of a film is performed and the purge time is shown. In FIG. 29, at the same time, in the substrate processing apparatus 200 of FIG. 19, only the gas nozzle 210A and the corresponding exhaust groove 201a are used, and the same Al₂O_ThreeThe relationship between the film thickness per cycle and the purge time when atomic layer growth of the film is performed is shown.
[0135]
As can be seen from FIG. 29, Al gas nozzles 210A and 210B are alternately used.₂O_ThreeWhen the film is grown, even if the purge time is reduced to about 0.1 seconds, the film thickness formed per cycle is hardly changed, and the processing gas used in the previous cycle is It shows that substantially completely purged from within the processing vessel 202 by the cycle.
[0136]
On the other hand, when only the gas nozzle 210A and the exhaust groove portion 210a are used, if the purge time is reduced to about 0.1 seconds, the film thickness formed per cycle increases twice, and the processing vessel 202 It shows that the processing gas of the previous step remains in the inside.
[0137]
The result of FIG. 29 suggests that the purge step can be omitted in the control sequence of FIG. 5 or FIGS.
[0138]
As described above, the substrate processing apparatus of the present invention has an advantage that the cycle time can be shortened when the substrate to be processed is alternately processed with the processing gases A and B.
[Eleventh embodiment]
FIG. 30 shows a configuration of a substrate processing apparatus 300 according to the eleventh embodiment of the present invention. However, in FIG. 30, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description thereof is omitted.
[0139]
Referring to FIG. 30, the substrate processing apparatus 300 has the same configuration as that of the previous substrate processing apparatus 200, but the gas nozzle 210 </ b> B is removed, and instead, the remote plasma source 310 is placed on the side wall surface of the outer processing container 201. The exhaust groove 201b is provided so as to face the substrate W to be processed.
[0140]
The remote plasma source 310 is supplied with an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, and Xe from a line 312A, and forms plasma in the inert gas by the microwave supplied to the electrode 311. Further, the remote plasma source 310 has O₂Or N₂And a radical is formed by plasma activation of the supplied processing gas. The radicals thus formed ride on the gas flow of the inert gas, flow on the surface of the substrate W to be processed into the exhaust groove 201b, and process gas molecules adsorbed on the surface of the substrate W to be processed. Is nitrided, oxidized, or oxynitrided.
[0141]
Thus, according to the substrate processing apparatus of the present embodiment, not only an oxide film but also a nitride film or an oxynitride film can be formed by atomic layer growth.
[0142]
In the present embodiment, the plasma source is not limited to the remote plasma generator, and other known plasma sources such as an ICP plasma source or an ECR plasma source can be used.
[0143]
Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.
[0144]
【The invention's effect】
According to the present invention, the first and second processing gas inlets are provided in the processing container so as to face each other with the substrate to be processed interposed therebetween, and the first and second processing gases are further sandwiched between the substrate to be processed. First and second discharge ports are provided so as to face the introduction port, a first process gas is introduced into the processing container from the first process gas introduction port, and along the surface of the substrate to be processed. After flowing, the gas is discharged from the first discharge port, and then the second process gas or radical is introduced from the second process gas introduction port or the plasma source, and flows along the surface of the substrate to be processed. And reacting with the first process gas molecules adsorbed on the surface of the substrate to be processed, and then discharging one molecule of the high dielectric film on the substrate to be processed by the step of discharging from the second discharge port. The layers can be formed while being stacked one by one.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams illustrating the principle of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a part of the substrate processing apparatus of FIG. 2 in detail.
4A and 4B are views showing a modification of the substrate processing apparatus of FIG.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a substrate processing method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a substrate processing method according to a modification of the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart (part 1) illustrating a substrate processing method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart (part 2) illustrating a substrate processing method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart (part 3) illustrating a substrate processing method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart (No. 1) showing another example of the substrate processing method according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart (part 2) showing another example of the substrate processing method according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a flowchart (No. 3) showing another example of the substrate processing method according to the third embodiment of the present invention;
FIGS. 13A and 13B are diagrams showing a configuration of a switching valve according to a fourth embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a substrate processing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a view showing a configuration of a substrate processing apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a view showing a configuration of a substrate processing apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a view showing a configuration of a substrate processing apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
FIGS. 18A to 18D are views showing configurations of various substrate processing apparatuses according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a substrate processing apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.
20 is a view showing a part of the substrate processing apparatus of FIG. 19 in detail.
FIG. 21 is a diagram showing a part of FIG. 20 in detail.
22 is a view showing a part of the substrate processing apparatus of FIG. 19 in detail.
23 (A) to (C) are diagrams showing a part of FIG. 22 in detail.
FIG. 24 is a diagram showing a part of FIG. 22 in detail;
FIGS. 25A and 25B are diagrams showing a configuration example of an exhaust system of the substrate processing apparatus of FIG.
26 is a diagram showing another configuration example of the exhaust system of the substrate processing apparatus of FIG. 19;
27 is a diagram showing a configuration of a substrate carry-in / out portion of the substrate processing apparatus of FIG. 19;
FIG. 28 is a diagram showing an effect when the substrate to be processed is rotated in the substrate processing apparatus of FIG. 19;
FIG. 29 is a diagram showing the purge time shortening effect when processing gases are alternately supplied in the substrate processing apparatus of FIG. 19;
FIG. 30 is a view showing a configuration of a substrate processing apparatus according to an eleventh embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,10,10₁, 10₂, 200, 300 Substrate processing equipment
2,12 Substrate
3A, 3B, 13A, 13B, 13C, 13D Processing gas inlet
4A, 4B, 14A, 14B, 14C, 14D Exhaust port
5A, 5B, 16A, 16B, 16C Switching valve
6A, 6B, 15A, 15B conductance valve
10A controller
11 Processing container
11W quartz window
16a First process gas supply line
16b Second processing gas supply line
16c Third processing gas supply line
17A, 17B, 17C, 21A, 22A, 21B, 22B, 21C, 22C Valve
18A, 18B, 18C, 20a, 20c Mass flow controller
18A ', 18C' sound wave sensor
21a, 21b, 21c, 23a, 23b, 23c, 100a, 100b Purge line
20A, 20B, 20C Raw material container
100 traps
110 Quartz processing vessel
110A Quartz processing vessel top
110B Lower quartz processing vessel
111A, 111B, 111C, 111D, 111E, 111F Heater
160 switching valve
161A metal bar
161a Seal ring
161B Ceramic valve body
161Ba, 161Bb Groove
161M Magnet
162 containers
162A First gas inlet
162B Second gas inlet
162C first gas outlet
162D, 162E Second gas outlet
163 cap
163A Water cooling jacket
163a Cooling water entrance
163b Cooling water outlet
201 Outer container
201A cover plate
201D opening
201a, 201b Exhaust groove
201d quartz liner
202 inner container
202A Quartz bottom plate
202B quartz cover
203 Holding stand
203A Guard ring
204 Substrate transport section
204A Board transfer port
204B Transfer arm
205 Bearing part
205A magnetic seal
205B Rotating shaft
206 Bellows
207A, 207B conductance valve
207a, 207b conduit
209₁~ 209_Four  rectifier
209A, 209B opening
260a, 260c Process gas storage chamber
261c Pressure gauge
310 Remote plasma source
311 electrode
312A, 312B Gas supply line

Claims

処理容器と、
前記処理容器中に、前記被処理基板を保持可能に設けられた基板保持台と、
前記処理容器中、前記基板保持台の第１の側に形成され、前記基板保持台上の前記被処理基板表面に第１の処理ガスを、前記第１の処理ガスが前記被処理基板表面に沿って、前記第１の側から前記第１の側に対向する第２の側に向かって流れるように供給する第１の処理ガス供給部と、
前記処理容器中、前記基板保持台の前記第２の側に形成された第１の排気口と、
前記処理容器中、前記基板保持台の前記第２の側に形成され、前記基板保持台上の前記被処理基板表面に第２の処理ガスを、前記第２の処理ガスが前記被処理基板表面に沿って、前記第２の側から前記第１の側に向かって流れるように供給する第２の処理ガス供給部と、
前記処理容器中、前記基板保持台の前記第１の側に形成された第２排気口を備え、
前記処理容器は、外側容器と、前記外側容器内部に設けられた内側容器とよりなり、前記基板保持台は、前記内側容器内に設けられており、
前記内側容器は平坦な石英プレートよりなる底部と、前記底部上に、前記底部を覆うように設けられた石英カバーとよりなり、前記保持台上の被処理基板は前記石英プレート中に形成された開口部において露出され、前記露出された被処理基板表面は、前記石英プレート表面と実質的に一致する平面を形成する基板処理装置。A processing vessel;
A substrate holding table provided in the processing container so as to hold the substrate to be processed;
A first processing gas is formed on the surface of the substrate to be processed on the substrate holding table, and the first processing gas is formed on the surface of the substrate to be processed. And a first processing gas supply unit that supplies the first processing gas to flow from the first side toward the second side opposite to the first side,
A first exhaust port formed on the second side of the substrate holder in the processing container;
A second processing gas is formed on the surface of the substrate to be processed on the substrate holding table, and the second processing gas is formed on the surface of the substrate to be processed. A second processing gas supply unit that supplies the second processing gas to flow from the second side toward the first side along
A second exhaust port formed on the first side of the substrate holder in the processing container ;
The processing container includes an outer container and an inner container provided inside the outer container, and the substrate holding table is provided in the inner container,
The inner container comprises a bottom made of a flat quartz plate, and a quartz cover provided on the bottom so as to cover the bottom, and the substrate to be processed on the holding table was formed in the quartz plate. A substrate processing apparatus which is exposed at an opening, and the exposed substrate surface to be formed forms a plane substantially coinciding with the quartz plate surface .

前記基板保持台は上下動自在に設けられており、前記内側容器は前記基板保持台に上下動経路に沿って、前記上下動経路を囲むように延在する延在部を含む請求項１記載の基板処理装置。The substrate holder is provided vertically movable, said inner container along the up-down movement path in the substrate holder, according to claim 1, further comprising an extending portion which extends so as to surround the vertical movement path Substrate processing equipment.

前記基板保持台の最高位置において前記被処理基板の表面が前記内側処理容器の底面と実質的に一致する請求項２記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein a surface of the substrate to be processed substantially coincides with a bottom surface of the inner processing container at the highest position of the substrate holding table.

前記保持台の周囲には、前記被処理基板の外周縁を囲むようにガードリング部材が設けられ、前記ガードリング部材は前記内側容器延在部の内周に対応した外周を有し、前記内周と前記外周との間に実質的に一定の幅の隙間が形成される請求項２記載の基板処理装置。A guard ring member is provided around the holding table so as to surround an outer peripheral edge of the substrate to be processed, and the guard ring member has an outer periphery corresponding to an inner periphery of the inner container extending portion, The substrate processing apparatus according to claim 2 , wherein a gap having a substantially constant width is formed between a circumference and the outer circumference.

前記内側容器は石英よりなる請求項１記載の基板処理装置。The inner vessel is a substrate processing apparatus according to claim 1, wherein made of quartz.

前記基板保持台は加熱機構を備えた請求項１記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate holding table includes a heating mechanism.

さらに前記基板保持台を回動させる回動機構を備えた請求項１記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a rotation mechanism for rotating the substrate holding table.

前記回動機構は、前記基板保持台を保持するシャフトと、前記シャフトを回動自在に保持する磁気シールとよりなり、前記磁気シールは前記シャフトをベローズにより囲まれた空間内を上下自在に保持し、前記空間は、前記内側容器内部よりも高真空状態に減圧される請求項７記載の基板処理装置。The rotating mechanism includes a shaft that holds the substrate holding table and a magnetic seal that rotatably holds the shaft, and the magnetic seal holds the shaft in a vertically movable manner surrounded by a bellows. The substrate processing apparatus according to claim 7 , wherein the space is decompressed to a higher vacuum state than the inside of the inner container.

前記第１の排気口は、前記第１の処理ガスの流れ方向に略直交する方向に延在する第１のスリットよりなり、前記第２の排気口は、前記第２の処理ガスの流れ方向に略直交する方向に延在する第２のスリットよりなる請求項１記載の基板処理装置。 The first exhaust port includes a first slit extending in a direction substantially orthogonal to the flow direction of the first process gas, and the second exhaust port is a flow direction of the second process gas. The substrate processing apparatus according to claim 1, comprising a second slit extending in a direction substantially orthogonal to the substrate.

前記第１の排気口は、前記第１の処理ガスの流れ方向に略直交する方向に延在する第１のスリットよりなり、前記第２の排気口は、前記第２の処理ガスの流れ方向に略直交する方向に延在しる第２のスリットよりなり、前記処理容器の排気は、前記第１および第２の処理ガスの流れ方向および前記第１および第２のスリットの延在方向に略直交する方向になされることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。 The first exhaust port includes a first slit extending in a direction substantially orthogonal to the flow direction of the first process gas, and the second exhaust port is a flow direction of the second process gas. The exhaust of the processing vessel is in the flow direction of the first and second processing gases and the extending direction of the first and second slits. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus is formed in a substantially orthogonal direction.

前記第１および第２のスリットは、実質的に一定のスリット幅を有する請求項９記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 9, wherein the first and second slits have a substantially constant slit width.

前記第１および第２のスリットの各々は、スリット幅が中央部と両端部とで変化する請求項９記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 9, wherein each of the first and second slits has a slit width that varies between a central portion and both end portions.

前記第１および第２のスリットの各々はカバープレートで覆われ、前記カバープレート中には、前記スリットの延在方向に沿って複数の開口部が形成されている請求項９記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 9 , wherein each of the first and second slits is covered with a cover plate, and a plurality of openings are formed in the cover plate along the extending direction of the slits. .

前記複数の開口部は、前記スリットの中央部と両端部で大きさが変化する請求項１３記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 13 , wherein the sizes of the plurality of openings change between a central portion and both end portions of the slit.

前記カバープレート中において、前記複数の開口部の密度が、前記スリットの中央部と両端部で変化する請求項１３記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 13 , wherein in the cover plate, the density of the plurality of openings changes between a central portion and both end portions of the slit.

前記第１の処理ガス供給部は、前記第１の処理ガスを滞留させる第１の滞留部と、前記第１の滞留部上に前記第１の処理ガスの流れ方向に略直交する方向に延在するように形成された偏平なスリットよりなる第１の吐出口を有し、前記第２の処理ガス供給部は、前記第２の処理ガスを滞留させる第２の滞留部と、前記第２の滞留部上に前記第２の処理ガスの流れ方向に略直交する方向に延在するように形成された偏平なスリットよりなる第２の吐出口を有する請求項１記載の基板処理装置。 The first process gas supply unit extends in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the first process gas on the first retention part and a first retention part that retains the first process gas. A first discharge port formed of a flat slit formed to be present; the second processing gas supply unit; a second retention unit that retains the second processing gas; and the second The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising: a second discharge port formed of a flat slit formed to extend in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the second processing gas on the staying portion.

前記第１および第２の吐出口は、中央部と両端部とで異なるスリット幅を有する請求項１６記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 16, wherein the first and second discharge ports have different slit widths at a central portion and both end portions.

前記第１および第２の吐出口の各々には複数の開口部を有する拡散板が設けられ、前記複数の開口部は前記拡散板の中央部と両端部とで大きさが異なる請求項１６記載の基板処理装置。Wherein the each of the first and second discharge ports diffuser is provided with a plurality of openings, said plurality of openings the central portion and both end portions and in different sizes according to claim 16, wherein said diffuser plate Substrate processing equipment.

前記第１および第２の吐出口の各々には複数の開口部を有する拡散板が設けられ、前記複数の開口部の密度が前記拡散板の中央部と両端部とで異なる請求項１６記載の基板処理装置。Wherein the each of the first and second discharge ports diffuser is provided with a plurality of openings, the density of the plurality of openings of different claims 16, wherein between the central portion and both end portions of the diffusion plate Substrate processing equipment.

前記第１の処理ガス供給部は前記第１の処理ガスを第１の原料容器から第１の原料切替弁を介して供給され、前記第２の処理ガス供給部は前記第２の処理ガスを第２の原料容器から第２の原料切替弁を介して供給され、前記第１の排気口および前記第２の排気口はそれぞれ第１および第２の排気量調整弁機構を介して排気装置に接続される請求項１記載の基板処理装置。 The first processing gas supply unit supplies the first processing gas from a first source container via a first source switching valve, and the second processing gas supply unit supplies the second processing gas. It is supplied from the second raw material container via the second raw material switching valve, and the first exhaust port and the second exhaust port are respectively connected to the exhaust device via the first and second exhaust amount adjusting valve mechanisms. The substrate processing apparatus of Claim 1 connected.

前記第１の排気口は前記第１の処理ガスの流れ方向に略直交する方向に延在する第１のスリットよりなり、前記第２の排気口は前記第２の処理ガスの流れ方向に略直交する方向に延在する第２のスリットよりなり、前記第１の排気量調整弁機構は、前記第１のスリットの両端部に結合され、同時に実質的に同一の開度に駆動される一対の排気量調整弁よりなり、前記第２の排気量調整弁機構は、前記第２のスリットの両端部に結合され、同時に実質的に同一の開度に駆動される一対の排気量調整弁よりなる請求項２０記載の基板処理装置。The first exhaust port includes a first slit extending in a direction substantially orthogonal to the flow direction of the first process gas, and the second exhaust port is approximately in the flow direction of the second process gas. A pair of second slits extending in a direction orthogonal to each other, wherein the first displacement adjustment valve mechanism is coupled to both ends of the first slit and simultaneously driven to substantially the same opening degree. The second exhaust amount adjusting valve mechanism is coupled to both ends of the second slit and is simultaneously driven by a pair of exhaust amount adjusting valves that are driven to substantially the same opening degree. The substrate processing apparatus according to claim 20 .

前記第１の排気口は前記第１の処理ガスの流れ方向に略直交する方向に延在する第１のスリットよりなり、前記第２の排気口は前記第２の処理ガスの流れ方向に略直交する方向に延在する第２のスリットよりなり、前記第１の排気量調整弁機構は、前記第１のスリットの両端部に、ダクトを介して共通接続される請求項２０記載の基板処理装置。The first exhaust port includes a first slit extending in a direction substantially orthogonal to the flow direction of the first process gas, and the second exhaust port is approximately in the flow direction of the second process gas. 21. The substrate processing according to claim 20 , comprising a second slit extending in an orthogonal direction, wherein the first displacement adjustment valve mechanism is commonly connected to both end portions of the first slit via a duct. apparatus.

前記第２の排気量調整弁機構は、前記第２のスリットの両端部に、ダクトを介して共通接続される請求項２２記載の基板処理装置。23. The substrate processing apparatus according to claim 22 , wherein the second exhaust amount adjusting valve mechanism is commonly connected to both ends of the second slit via a duct.

前記保持台は、最上位の処理位置と最下位の基板出入位置との間を上下自在に設けられており、前記被処理基板は、前記第１の排気量調整弁機構を構成する前記一対の排気量調整弁の間の空間を通る基板搬送路を通って、前記処理容器に対して出し入れされる請求項２１記載の基板処理装置。The holding table is provided so as to freely move up and down between the uppermost processing position and the lowermost substrate loading / unloading position, and the substrate to be processed is the pair of the exhaust gas adjusting valve mechanisms. The substrate processing apparatus according to claim 21 , wherein the substrate processing apparatus is put into and out of the processing container through a substrate transfer path passing through a space between the exhaust gas amount adjusting valves.

さらに前記基板処理装置は、前記第１，第２の原料切替弁を制御する制御装置を備え、前記制御装置は前記第１，第２の原料切替弁を、前記第１の処理ガス供給部が前記第１の処理ガスを前記処理容器中に導入する場合に前記第２の処理ガス供給部による前記第２の処理ガスの前記処理容器中への導入が遮断されるように、また前記第２の処理ガス供給部が前記第２の処理ガスを前記処理容器中に導入する場合に前記第１の処理ガス供給部による前記第１の処理ガスの前記処理容器中への導入が遮断されるように制御する請求項２０記載の基板処理装置。Further, the substrate processing apparatus includes a control device that controls the first and second raw material switching valves, the control device including the first and second raw material switching valves, and the first processing gas supply unit. When the first processing gas is introduced into the processing container, the introduction of the second processing gas into the processing container by the second processing gas supply unit is interrupted, and the second processing gas is supplied. When the processing gas supply unit introduces the second processing gas into the processing container, the introduction of the first processing gas into the processing container by the first processing gas supply unit is blocked. 21. The substrate processing apparatus according to claim 20 , wherein the substrate processing apparatus is controlled.

前記制御装置は、前記第１の処理ガス供給部が前記第１の処理ガスを前記処理容器中に導入する場合に前記第１の排気量調整弁機構の開弁度を前記第２の排気量調整弁機構の開弁度よりも増大させ、前記第２の処理ガス供給部が前記第２の処理ガスを前記処理容器中に導入する場合に前記第２の排気量調整弁機構の開弁度を前記第１の排気量調整弁機構の開弁度よりも増大させる請求項２５記載の基板処理装置。When the first processing gas supply unit introduces the first processing gas into the processing container, the control device determines the degree of opening of the first exhaust amount adjustment valve mechanism as the second exhaust amount. When the second processing gas supply unit introduces the second processing gas into the processing container, the degree of opening of the second exhaust amount adjusting valve mechanism is increased more than the opening degree of the adjustment valve mechanism. 26. The substrate processing apparatus according to claim 25 , wherein the value is increased more than a degree of opening of the first exhaust amount adjusting valve mechanism.

前記第１の処理ガスを前記処理容器中に導入する場合、前記第２の排気量調整弁機構の開弁度は３％あるいはそれ以下に設定され、前記第２の処理ガスを前記処理容器中に導入する場合、前記第１の排気量調整弁機構の開弁度は３％あるいはそれ以下に設定される請求項２６記載の基板処理装置。When the first processing gas is introduced into the processing container, the valve opening degree of the second exhaust amount adjustment valve mechanism is set to 3% or less, and the second processing gas is introduced into the processing container. 27. The substrate processing apparatus according to claim 26 , wherein when it is introduced into the apparatus, a valve opening degree of the first exhaust amount adjusting valve mechanism is set to 3% or less.

前記第１の処理ガスを前記処理容器中に導入する場合、前記第２の排気量調整弁機構が閉鎖され、前記第２の処理ガスを前記処理容器中に導入する場合、前記第１の排気量調整弁機構が閉鎖される請求項２６記載の基板処理装置。When the first processing gas is introduced into the processing container, the second exhaust amount adjustment valve mechanism is closed, and when the second processing gas is introduced into the processing container, the first exhaust gas is introduced. 27. The substrate processing apparatus according to claim 26, wherein the amount adjusting valve mechanism is closed.

前記第１の処理ガスの前記処理容器中への導入が遮断され、かつ前記第２の処理ガスが前記処理容器中に導入される以前であり、しかも前記第２の処理ガスの前記処理容器中への導入が遮断されている状態において、前記第１の排気量調整弁機構および前記第２の排気量調整弁機構を、それぞれ最大の開度あるいは十分な排気量が得られる開度に設定することを特徴とする請求項２６記載の基板処理装置。 Before the introduction of the first processing gas into the processing container is interrupted and before the second processing gas is introduced into the processing container, the second processing gas is introduced into the processing container. In the state where the introduction to the engine is cut off, the first exhaust amount adjusting valve mechanism and the second exhaust amount adjusting valve mechanism are set to the maximum opening or the opening at which a sufficient exhaust amount can be obtained, respectively. 27. The substrate processing apparatus according to claim 26.

前記第１の処理ガス供給部は、前記第１の処理ガスの前記処理容器中への導入が遮断された状態で、前記処理容器中に不活性ガスを導入し、前記第２の処理ガス供給部は、前記第２の処理ガスの前記処理容器中への導入が遮断された状態で、前記処理容器中に不活性ガスを導入する請求項１記載の基板処理装置。 The first processing gas supply unit introduces an inert gas into the processing container in a state where introduction of the first processing gas into the processing container is blocked, and supplies the second processing gas. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the unit introduces an inert gas into the processing container in a state where introduction of the second processing gas into the processing container is blocked.

前記第１の原料切替弁は第１の不活性ガスラインと第１の排気ラインに接続されており、前記第２の原料切替弁は第２の不活性ガスラインと第２の排気ラインに接続されており、前記第１の原料切替弁は、前記第１の処理ガスを前記処理容器中に導入している状態で前記第１の不活性ガスライン中の不活性ガスを前記第１の排気ラインに流し、前記第１の処理ガスの前記処理容器中への導入が遮断されている状態で、前記第１の処理ガスを前記第１の排気ラインに流し、前記第１の不活性ガスライン中の不活性ガスを前記処理容器中に導入し、前記第２の原料切替弁は、前記第２の処理ガスを前記処理容器中に導入している状態で前記第２の不活性ガスライン中の不活性ガスを前記第２の排気ラインに流し、前記第２の処理ガスの前記処理容器中への導入が遮断されている状態で、前記第２の処理ガスを前記第２の排気ラインに流し、前記第２の不活性ガスライン中の不活性ガスを前記処理容器中に導入する請求項２０記載の基板処理装置。The first raw material switching valve is connected to a first inert gas line and a first exhaust line, and the second raw material switching valve is connected to a second inert gas line and a second exhaust line. The first raw material switching valve discharges the inert gas in the first inert gas line to the first exhaust gas in a state where the first processing gas is introduced into the processing container. The first processing gas is flowed to the first exhaust line in a state where introduction of the first processing gas into the processing container is blocked, and the first inert gas line An inert gas therein is introduced into the processing container, and the second raw material switching valve is in the second inert gas line in a state where the second processing gas is introduced into the processing container. The inert gas is allowed to flow through the second exhaust line, and the processing volume of the second processing gas is reduced. The second processing gas is caused to flow through the second exhaust line in a state where introduction into the inside is blocked, and the inert gas in the second inert gas line is introduced into the processing container. Item 20. The substrate processing apparatus according to Item 20 .

前記第１の原料切替弁により前記第１の不活性ガスを前記処理容器中に導入しており、かつ前記第２の原料切替弁により前記第２の不活性ガスを前記処理容器中に導入している状態において、前記第１および第２の排気量調整弁機構を最大の開度、もしくは十分に高い排気が達成できるか開度に設定することを特徴とする請求項２０記載の基板処理装置。The first inert gas is introduced into the processing container by the first raw material switching valve, and the second inert gas is introduced into the processing container by the second raw material switching valve. 21. The substrate processing apparatus according to claim 20 , wherein the first and second exhaust gas amount adjusting valve mechanisms are set to a maximum opening degree or an opening degree at which sufficiently high exhaust can be achieved. .

前記第１の原料容器は、反応ガスを供給されることにより前記第１の処理ガスを発生させる請求項２５記載の基板処理装置。26. The substrate processing apparatus according to claim 25, wherein the first raw material container generates the first processing gas when supplied with a reaction gas.

前記第１の原料容器と前記第１の原料切替弁との間には、前記第１の処理ガスが前記処理容器中に供給されている状態で、前記第１の処理ガスの前記処理容器中への導入が遮断されている状態よりも前記第１の処理ガスの流量を増大させる流量制御部が設けられた請求項２５記載の基板処理装置。Between the first raw material container and the first raw material switching valve, the first processing gas is being supplied into the processing container, and the first processing gas is in the processing container. 26. The substrate processing apparatus according to claim 25, further comprising a flow rate control unit that increases a flow rate of the first processing gas as compared with a state where introduction into the device is blocked.

前記第１の原料容器と前記第１の原料切替弁との間には、前記第１の処理ガスを一時的に蓄積する空間が設けられた請求項２０記載の基板処理装置。21. The substrate processing apparatus according to claim 20 , wherein a space for temporarily storing the first processing gas is provided between the first raw material container and the first raw material switching valve.

前記空間には圧力計が設けられ、前記空間中には前記第１の処理ガスが所定の圧力で蓄積される請求項３５記載の基板処理装置。36. The substrate processing apparatus according to claim 35 , wherein a pressure gauge is provided in the space, and the first processing gas is accumulated in the space at a predetermined pressure.

前記第１の原料容器と前記空間との間には質量流量コントローラが設けられ、前記空間中には前記第１の処理ガスが、前記質量流量コントローラで検出した流量に基づいて、所定の積算流量に対応する量で蓄積される請求項３５記載の基板処理装置。A mass flow controller is provided between the first raw material container and the space, and a predetermined integrated flow rate is determined in the space based on the flow rate detected by the mass flow controller. 36. The substrate processing apparatus according to claim 35, which is accumulated in an amount corresponding to.

前記処理容器は平坦な形状を有し、前記第１および第２の処理ガス供給部は、それぞれ前記第１および第２の処理ガスを、前記被処理基板の主面に平行なシート状の流れとして供給する請求項１記載の基板処理装置。 The processing container has a flat shape, and the first and second processing gas supply units respectively flow the first and second processing gases into a sheet-like flow parallel to the main surface of the substrate to be processed. The substrate processing apparatus according to claim 1, which is supplied as

前記処理容器は平坦な形状を有し、かつ、前記被処理基板の主面に平行なシート状のガスの流れる上面と底面との距離が可変である請求項１記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the processing container has a flat shape, and a distance between a top surface and a bottom surface through which a sheet-like gas flows parallel to a main surface of the substrate to be processed.

前記処理容器は平坦な形状を有し、かつ、前記被処理基板の主面に平行なシート状のガスの流れる上面と底面との距離は、前記被処理基板が搬送された後、短く設定される請求項１記載の基板処理装置。 The processing container has a flat shape, and the distance between the upper surface and the bottom surface of the sheet-like gas flowing parallel to the main surface of the substrate to be processed is set short after the substrate to be processed is transported. The substrate processing apparatus according to claim 1.

前記第１および第２の排気口は、それぞれ前記第１および第２の処理ガスの流れ方向に略直交する方向に延在するスリット状の開口部よりなる請求項１記載の基板処理装置。 2. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the first and second exhaust ports each include a slit-like opening extending in a direction substantially orthogonal to the flow direction of the first and second processing gases.

前記第１および第２の処理ガスは、不活性ガスとの混合ガスである請求項１記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the first and second processing gases are a mixed gas with an inert gas.

さらに前記処理容器中、前記基板保持台の第1の側に形成され、前記基板保持台上の前記被処理基板表面に第３の処理ガスを、前記第３の処理ガスが前記被処理基板表面に沿って、前記第２の側に向かって流れるように供給する第３の処理ガス供給部を設けた請求項１記載の基板処理装置。 Further, a third processing gas is formed on the surface of the substrate to be processed on the substrate holding table, and the third processing gas is formed on the surface of the substrate to be processed. A substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a third processing gas supply unit that supplies the second processing gas to flow toward the second side.

前記第３の処理ガス供給部は前記第３の処理ガスを第３の原料容器から第３の原料切替弁を介して供給され、前記制御装置は、前記第１，第２および第３の原料切替弁を、前記第１の処理ガス供給部が前記第１の処理ガスを前記処理容器中に導入する場合に前記第２の処理ガス供給部による前記第２の処理ガスの前記処理容器中への導入および前記第３の処理ガス供給部による前記第３の処理ガスの前記処理容器中への導入が遮断されるように、また前記第２の処理ガス供給部が前記第２の処理ガスを前記処理容器中に導入する場合に前記第１の処理ガス供給部による前記第１の処理ガスの前記処理容器中への導入および前記第３の処理ガス供給部による前記第３の処理ガスの前記処理容器中への導入が遮断されるように、さらに前記第３の処理ガス供給部が前記第３の処理ガスを前記処理容器中に導入する場合に前記第１の処理ガス供給部による前記第１の処理ガスの前記処理容器中への導入および前記第２の処理ガス供給部による前記第２の処理ガスの前記処理容器中への導入が遮断されるように制御する請求項４３記載の基板処理装置。The third processing gas supply unit supplies the third processing gas from a third raw material container via a third raw material switching valve, and the control device includes the first, second, and third raw materials. When the first processing gas supply unit introduces the first processing gas into the processing container, a switching valve is inserted into the processing container of the second processing gas by the second processing gas supply unit. And the introduction of the third processing gas into the processing container by the third processing gas supply unit is blocked, and the second processing gas supply unit removes the second processing gas. When introducing into the processing container, introduction of the first processing gas into the processing container by the first processing gas supply unit and the third processing gas from the third processing gas supply unit In order to block introduction into the processing vessel, the third When the process gas supply unit introduces the third process gas into the process container, the first process gas supply unit introduces the first process gas into the process container and the second process. 44. The substrate processing apparatus according to claim 43 , wherein control is performed such that introduction of the second processing gas into the processing container by the gas supply unit is blocked.

前記制御装置は、前記第３の処理ガス供給部が前記第１の処理ガスを前記処理容器中に導入する場合に前記第１の排気量調整弁の開弁度を前記第２の排気量調整弁の開弁度よりも増大させる請求項４３記載の基板処理装置。The control device adjusts the degree of opening of the first exhaust amount adjusting valve when the third processing gas supply unit introduces the first processing gas into the processing container. 44. The substrate processing apparatus according to claim 43 , wherein the substrate processing apparatus increases the degree of valve opening.

前記第３の処理ガス供給部は、前記第３の処理ガスの前記処理容器中への導入が遮断された状態で、前記処理容器中に不活性ガスを導入する請求項４３記載の基板処理装置。44. The substrate processing apparatus according to claim 43 , wherein the third processing gas supply unit introduces an inert gas into the processing container in a state where introduction of the third processing gas into the processing container is blocked. .

前記第３の処理ガス供給部は、前記第３の処理ガスを、前記第１の側から前記第２の側に、前記被処理基板主面に平行なシート状の流れとして供給する請求項４３記載の基板処理装置。Said third process gas supply unit, said third process gas, the said second side from the first side, claim supplies said as a stream of parallel sheet-like substrate to be processed main surface 43 The substrate processing apparatus as described.

前記第３の処理ガス供給部は前記第３の処理ガスを第３の原料切替弁を介して供給され、前記第３の原料切替弁は第３の不活性ガスラインと第３の排気ラインに接続されており、前記第３の原料切替弁は、前記第３の処理ガスを前記処理容器中に導入している状態で前記第３の不活性ガスライン中の不活性ガスを前記第３の排気ラインに流し、前記第３の処理ガスの前記処理容器中への導入が遮断されている状態で、前記第３の処理ガスを前記第３の排気ラインに流し、前記第３の不活性ガスライン中の不活性ガスを前記処理容器中に導入する請求項４３記載の基板処理装置。 The third processing gas supply unit supplies the third processing gas via a third raw material switching valve, and the third raw material switching valve is supplied to a third inert gas line and a third exhaust line. The third raw material switching valve is connected to the third inert gas in the third inert gas line while the third processing gas is being introduced into the processing container. The third processing gas is flowed to the third exhaust line in a state where the third processing gas is flown through the exhaust line and the introduction of the third processing gas into the processing vessel is blocked. 44. The substrate processing apparatus according to claim 43 , wherein an inert gas in a line is introduced into the processing container.

前記第３の処理ガスは、不活性ガスとの混合ガスである請求項４３記載の基板処理装置。44. The substrate processing apparatus according to claim 43 , wherein the third processing gas is a mixed gas with an inert gas.

さらに前記処理容器中、前記基板保持台の第３の側に形成され、前記基板保持台上の前記被処理基板表面に第３の処理ガスを、前記第３の処理ガスが前記被処理基板表面に沿って、前記第３の側から反対側の第４の側に向かって流れるように供給する第３の処理ガス供給部と、前記処理容器中、前記基板保持台の前記第４の側に形成された第４の排気口とを形成した請求項１記載の基板処理装置。 Further, a third processing gas is formed on a surface of the substrate to be processed on the substrate holding table, and the third processing gas is formed on the surface of the substrate to be processed. And a third processing gas supply unit for supplying the second processing gas from the third side toward the fourth side opposite to the third side, and the fourth side of the substrate holder in the processing container. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the fourth exhaust port is formed.

さらに前記処理容器中、前記基板保持台の前記第４の側に形成され、前記基板保持台上の前記被処理基板表面に第４の処理ガスを、前記第４の処理ガスが前記被処理基板表面に沿って、前記第４の側から前記第３の側に向かって流れるように供給する第４の処理ガス供給部と、前記処理容器中、前記基板保持台の前記第３の側に形成された第４の排気口を備えた請求項５０記載の基板処理装置。Furthermore, a fourth processing gas is formed on the surface of the substrate to be processed on the substrate holding table, and the fourth processing gas is formed on the substrate holding table. A fourth process gas supply unit configured to flow from the fourth side toward the third side along the surface; and formed on the third side of the substrate holder in the processing container. 51. The substrate processing apparatus according to claim 50, further comprising a fourth exhaust port.

前記第１の処理ガスは成膜ガスであり、前記第２の処理ガスは酸化処理ガスである請求項１記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the first processing gas is a film forming gas, and the second processing gas is an oxidation processing gas.

前記第１の処理ガスは、ＺｒＣｌ₄と、ＺｒＢｒ₄と、Ｚｒ（Ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄と、Ｚｒ（ｎ−ＯＣ₄Ｈ₉）₄と、Ｚｒ（ｔ−ＯＣ₄Ｈ₉）₄と、Ｚｒ（ＡｃＡｃ）₄と、Ｚｒ（ＤＰＭ）₄と、Ｚｒ（Ｏ−ｉＰｒ）（ＤＰＭ）₃と、Ｚｒ（ＨＦＡ）₄と、Ｚｒ（ＢＨ₄）₄と、Ｚｒ（Ｎ（ＣＨ₃）₂）₄と、Ｚｒ（Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）₂）₄とよりなる群より選ばれるか、もしくは（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＮ₃と、（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＢｒと、（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＣｌと、（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＩと、（Ｉ−Ｃ₄Ｈ₉）ＡｌＨと、（ＣＨ₃）₂ＡｌＮＨ₂と、（ＣＨ₃）₂ＡｌＣｌと、（ＣＨ₃）₂ＡｌＨと、（ＣＨ₃）₂ＡｌＨ：Ｎ（ＣＨ₃）₂Ｃ₂Ｈ₅と、ＡｌＨ₃：Ｎ（ＣＨ₃）₂Ｃ₂Ｈ₅と、Ａｌ（Ｃ₂Ｈ₅）Ｃｌ₂と、Ａｌ（ＣＨ₃）Ｃｌ₂と、Ａｌ（Ｃ₂Ｈ₅）₃と、Ａｌ（Ｉ−Ｃ₄Ｈ₉）Ａｌと、Ａｌ（Ｉ−ＯＣ₄Ｈ₉）₃ＡｌＣｌ₃と、Ａｌ（ＣＨ₃）₃と、ＡｌＨ₃：Ｎ（ＣＨ₃）₃と、Ａｌ（ＡｃＡｃ）₃と、Ａｌ（ＤＰＭ）₃と、Ａｌ（ＨＦＡ）₃と、Ａｌ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃と、Ａｌ（Ｉ−Ｃ₄Ｈ₉）₃と、Ａｌ（Ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₃と、Ａｌ（ＯＣＨ₃）₃と、Ａｌ（ｎ−ＯＣ₄Ｈ₉）₃と、Ａｌ（ｎ−ＯＣ₃Ｈ₇）₃と、Ａｌ（ｓｅｃ−ＯＣ₄Ｈ_９）₃と、Ａｌ（ｔ−ＯＣ₄Ｈ₉）₃と、ＡｌＢｒ₃とよりなる群から選ばれるか、もしくはＹ（ＡｃＡｃ）₃と、Ｙ（ＤＰＭ）₃と、Ｙ（Ｏ−ｉＰｒ）（ＤＰＭ）₂と、Ｙ（ＨＦＡ）₃と、Ｃｐ₃Ｙとよりなる群から選ばれるか、もしくはＨｆＣｌ₄と、ＨｆＢｒ₄と、Ｈｆ（ＡｃＡｃ）₄と、Ｈｆ（ＤＰＭ）₄と、Ｈｆ（Ｏ−ｉＰｒ）（ＤＰＭ）₃と、Ｈｆ（ＨＦＡ）₄と、Ｈｆ［Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）₂］₄と、Ｈｆ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₄とよりなる群から選ばれるか、ＴｉＣｌ₄と、ＴｉＢｒ₄と、ＴｉＩ₄と、Ｔｉ（Ｉ−ＯＣＨ₃）₄と、Ｔｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄と、Ｔｉ（Ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄と、Ｔｉ（ｎ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄と、Ｔｉ（ｎ−ＯＣ₄Ｈ₉）₄と、Ｔｉ（ＡｃＡｃ）₄と、Ｔｉ（ＡｃＡｃ）₂Ｃｌ₂と、Ｔｉ（ＤＰＭ）₄と、Ｔｉ（ＤＰＭ）₂Ｃｌ₂と、Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ）（ＤＰＭ）₃と、Ｔｉ（ＨＦＡ）₂Ｃｌ₂とよりなる群から選ばれるか、もしくはＬａＢｒ₃と、ＬａＩ₃と、Ｌａ（ＯＣＨ₃）₃と、Ｌａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃と、Ｌａ（Ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₂と、Ｃｐ₃Ｌａと、ＭｅＣｐ₃Ｌａと、Ｌａ（ＤＭＰ）₃と、Ｌａ（ＨＦＡ）₃と、Ｌａ（ＡｃＡｃ）₃と、Ｃｐ（Ｃ₈Ｈ₈）Ｔｉと、Ｃｐ₂Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₂と、Ｃｐ₂ＴｉＣｌ₂と、（Ｃ₂Ｈ₅）Ｔｉ（Ｎ₃）₂と、Ｔｉ［Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）₂］₄と、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₄とよりなる群から選ばれ、前記第２の処理ガスは、酸素ラジカル原子と、酸素ラジカル分子と、Ｏ₃と、Ｎ₂Ｏと、Ｈ₂Ｏ₂と、Ｈ₂ＯとＤ₂Ｏとよりなる群から選ばれる請求項１記載の基板処理装置。The first processing gas is ZrCl ₄ , ZrBr ₄ , Zr (I—OC ₃ H ₇ ) ₄ , Zr (n—OC ₄ H ₉ ) ₄ , and Zr (t—OC ₄ H ₉ ) _4. Zr (AcAc) ₄ , Zr (DPM) ₄ , Zr (O-iPr) (DPM) ₃ , Zr (HFA) ₄ , Zr (BH ₄ ) ₄ and Zr (N (CH ₃ ) ₂ ) ₄ and Zr (N (C ₂ H ₅ ) ₂ ) ₄ , or (C ₂ H ₅ ) ₂ AlN ₃ , (C ₂ H ₅ ) ₂ AlBr, and (C and _₂ H ₅₎ ₂ AlCl, (and C _₂ H ₅₎ ₂ AlI, and _{_{(I-C 4 H 9)}} AlH, and (CH ₃₎ _₂ AlNH _2, and _{_{(CH 3) 2 AlCl, (}} CH 3) ₂ AlH, (CH ₃ ) ₂ AlH: N (CH ₃ ) ₂ C ₂ H ₅ , AlH ₃ : N (CH ₃ ) ₂ C ₂ H ₅ , Al (C ₂ H ₅ ) Cl ₂ , Al and _{_{(CH 3) Cl 2, Al}} ( And ₂ H ₅₎ _3, and _{_{Al (I-C 4 H 9}} ) Al, and _{_{Al (I-OC 4 H 9}} ) 3 AlCl 3, and _{_{Al (CH 3) 3, AlH}} 3: N (CH 3) 3 Al (AcAc) ₃ , Al (DPM) ₃ , Al (HFA) ₃ , Al (OC ₂ H ₅ ) ₃ , Al (I-C ₄ H ₉ ) ₃ , and Al (I-OC) and _₃ H ₇₎ _3, and Al (OCH _{₃₎ 3,} and _{_{Al (n-OC 4 H 9}} ) 3, and _{_{Al (n-OC 3 H 7}} ) 3, and _{_{Al (sec-OC 4 H 9}} ) 3 , Al (t-OC ₄ H ₉ ) ₃ and AlBr ₃ , or Y (AcAc) ₃ , Y (DPM) ₃ , Y (O-iPr) (DPM) ₂ , and Y (HFA) _3, or is selected from the group consisting of a Cp ₃ Y, or a HfCl _4, and HfBr _4, and Hf (AcAc) _4, and _{Hf (DPM) 4, Hf (} O-iPr) ( DPM ) ₃ , Hf (HFA) ₄ , Hf [N (C ₂ H ₅ ) ₂ ] ₄ , Hf [N (CH ₃ ) ₂ ] ₄ , or TiCl ₄ and TiBr ₄ TiI ₄ , Ti (I—OCH ₃ ) ₄ , Ti (OC ₂ H ₅ ) ₄ , Ti (I—OC ₃ H ₇ ) ₄ , Ti (n—OC ₃ H ₇ ) ₄ , Ti and _{_{(n-OC 4 H 9)}} 4, and Ti (AcAc) _4, and Ti (AcAc) _₂ Cl _2, and Ti (DPM) _4, and _{_{Ti (DPM) 2 Cl 2,}} Ti (O-iPr) Or selected from the group consisting of (DPM) ₃ and Ti (HFA) ₂ Cl ₂ , or LaBr ₃ , LaI ₃ , La (OCH ₃ ) ₃ , La (OC ₂ H ₅ ) ₃ , and La (I-OC ₃ H ₇ ) ₂ , Cp ₃ La, MeCp ₃ La, La (DMP) ₃ , La (HFA) ₃ , La (AcAc) ₃ , and Cp (C ₈ H ₈ ) T i, Cp ₂ Ti [N (CH ₃ ) ₂ ] ₂ , Cp ₂ TiCl ₂ , (C ₂ H ₅ ) Ti (N ₃ ) ₂ , Ti [N (C ₂ H ₅ ) ₂ ] ₄ , Ti [N (CH ₃ ) ₂ ] _4, and the second processing gas includes oxygen radical atoms, oxygen radical molecules, O ₃ , N ₂ O, and H ₂ O _2. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus is selected from the group consisting of H ₂ O and D ₂ O.

前記第３の処理ガスは成膜ガスである請求項４３記載の基板処理装置。44. The substrate processing apparatus according to claim 43 , wherein the third processing gas is a film forming gas.

前記第３の処理ガスは前記第１の処理ガスと異なり、Ｈ₂Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₂と、（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＳｉＨ₂と、（ＣＨ₃）₂ＳｉＣｌ₂と、（ＣＨ₃）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₂と、（ＣＨ₃）₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₂と、（ＣＨ₃）₂ＳｉＨ₂と、Ｃ₂Ｈ₅Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃と、（ＣＨ₃）₃ＳｉＳｉ（ＣＨ₃）₃と、ＨＮ［Ｓｉ（ＣＨ₃）₃］₂と、（ＣＨ₃）（Ｃ₆Ｈ₅）ＳｉＣｌ₂と、ＣＨ₃ＳｉＨ₃と、ＣＨ₃ＳｉＣｌ₃と、ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃と、ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃と、Ｃ₆Ｈ₅Ｓｉ（Ｃｌ）（ＯＣ₂Ｈ₅）₂と、Ｃ₆Ｈ₅Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃と、（Ｃ₂Ｈ₅）₄Ｓｉと、Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₄と、Ｓｉ（ＣＨ₃）₄と、Ｓｉ（Ｃ₂Ｈ₅）₃Ｈと、（Ｃ₂Ｈ₅）₃ＳｉＮ₃と、（ＣＨ₃）₃ＳｉＣｌと、（ＣＨ₃）₃ＳｉＯＣ₂Ｈ₅と、（ＣＨ₃）₃ＳｉＯＣＨ₃と、（ＣＨ₃）₃ＳｉＨと、（ＣＨ₃）₃ＳｉＮ₃と、（ＣＨ₃）₃（Ｃ₂Ｈ₃）Ｓｉと、ＳｉＨ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₃と、ＳｉＨ［Ｎ（ＣＨ₃）₂］₃と、Ｓｉ（ＣＨ₃ＣＯＯ）₄と、Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₄と、Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄と、Ｓｉ（Ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₄と、Ｓｉ（ｔ−ＯＣ₄Ｈ₉）₄と、Ｓｉ（ｎ−ＯＣ₄Ｈ₉）₄と、Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃Ｆと、ＨＳｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃と、Ｓｉ（Ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₃Ｆと、Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃Ｆと、ＨＳｉ（ＯＣＨ₃）₃と、Ｈ₂ＳｉＣｌ₂と、Ｓｉ₂Ｃｌ₆と、Ｓｉ₂Ｆ₆と、ＳｉＦ₄と、ＳｉＣｌ₄と、ＳｉＢｒ₄と、ＨＳｉＣｌ₃と、ＳｉＣｌ₃Ｆと、Ｓｉ₃Ｈ₈と、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂と、Ｓｉ（Ｃ₂Ｈ₅）₂Ｃｌ₂とよりなる群から選ばれるか、もしくは（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＮ₃と、（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＢｒと、（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＣｌと、（Ｃ₂Ｈ₅）₂ＡｌＩと、（Ｉ−Ｃ₄Ｈ₉）ＡｌＨと、（ＣＨ₃）₂ＡｌＮＨ₂と、（ＣＨ₃）₂ＡｌＣｌと、（ＣＨ₃）₂ＡｌＨと、（ＣＨ₃）₂ＡｌＨ：Ｎ（ＣＨ₃）₂Ｃ₂Ｈ₅と、ＡｌＨ₃：Ｎ（ＣＨ₃）₂Ｃ₂Ｈ₅と、Ａｌ（Ｃ₂Ｈ₅）Ｃｌ₂と、Ａｌ（ＣＨ₃）Ｃｌ₂と、Ａｌ（Ｃ₂Ｈ₅）₃と、Ａｌ（Ｉ−Ｃ₄Ｈ₉）Ａｌと、Ａｌ（Ｉ−ＯＣ₄Ｈ₉）₃ＡｌＣｌ₃と、Ａｌ（ＣＨ₃）₃と、ＡｌＨ₃：Ｎ（ＣＨ₃）₃と、Ａｌ（ＡｃＡｃ）₃と、Ａｌ（ＤＰＭ）₃と、Ａｌ（ＨＦＡ）₃と、Ａｌ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃と、Ａｌ（Ｉ−Ｃ₄Ｈ₉）₃と、Ａｌ（Ｉ−ＯＣ₃Ｈ₇）₈と、Ａｌ（ＯＣＨ₃）₃と、Ａｌ（ｎ−ＯＣ₄Ｈ₉）₃と、Ａｌ（ｎ−ＯＣ₃Ｈ₇）₃と、Ａｌ（ｓｅｃ−ＯＣ₄Ｈ₉）₃と、Ａｌ（ｔ−ＯＣ₄Ｈ₉）₃と、ＡｌＢｒ₃とよりなる群から選ばれる請求項４３記載の基板処理装置。Unlike the first process gas, the third process gas is H ₂ Si [N (CH ₃ ) ₂ ] ₂ , (C ₂ H ₅ ) ₂ SiH ₂ , (CH ₃ ) ₂ SiCl ₂ , (CH ₃ ) ₂ Si (OC ₂ H ₅ ) ₂ , (CH ₃ ) ₂ Si (OCH ₃ ) ₂ , (CH ₃ ) ₂ SiH ₂ , C ₂ H ₅ Si (OC ₂ H ₅ ) ₃ and , (CH ₃ ) ₃ SiSi (CH ₃ ) ₃ , HN [Si (CH ₃ ) ₃ ] ₂ , (CH ₃ ) (C ₆ H ₅ ) SiCl ₂ , CH ₃ SiH ₃ and CH ₃ SiCl ₃ CH ₃ Si (OC ₂ H ₅ ) ₃ , CH ₃ Si (OCH ₃ ) ₃ , C ₆ H ₅ Si (Cl) (OC ₂ H ₅ ) ₂ , C ₆ H ₅ Si (OC ₂ H ₅ ) ₃ , (C ₂ H ₅ ) ₄ Si, Si [N (CH ₃ ) ₂ ] ₄ , Si (CH ₃ ) ₄ , Si (C ₂ H ₅ ) ₃ H, and (C ₂ H ₅ ) ₃ SiN ₃ , (CH ₃ ) ₃ SiCl, (CH ₃ ) ₃ SiOC ₂ H ₅ , (CH ₃ ) ₃ SiOCH ₃ , (CH ₃ ) ₃ SiH, (CH ₃ ) ₃ SiN ₃ , (CH ₃ ) ₃ (C ₂ H ₃ ) Si, and SiH [ N (CH ₃ ) ₂ ] ₃ , SiH [N (CH ₃ ) ₂ ] ₃ , Si (CH ₃ COO) ₄ , Si (OCH ₃ ) ₄ , Si (OC ₂ H ₅ ) ₄ , Si (I-OC ₃ H ₇ ) ₄ , Si (t-OC ₄ H ₉ ) ₄ , Si (n-OC ₄ H ₉ ) ₄ , Si (OC ₂ H ₅ ) ₃ F, and HSi (OC ₂ and H ₅₎ _3, and _{_{Si (I-OC 3 H 7}} ) 3 F, and Si (OCH _{₃₎ 3} F, a HSi (OCH _{₃₎ 3,} and H ₂ SiCl _2, and Si _₂ Cl _6, Si ₂ F ₆ , SiF ₄ , SiCl ₄ , SiBr ₄ , HSiCl ₃ , SiCl ₃ F, Si ₃ H ₈ , SiH ₂ Cl ₂ , SiH ₂ Cl ₂ , and Si (C ₂ H ₅ ) ₂ or the group consisting of a Cl ₂ Whether or _{_{_{(C 2 H 5) 2 AlN}}} 3 is selected, and _{_{_{(C 2 H 5) 2 AlBr}}} , and _{_{_{(C 2 H 5) 2 AlCl}}} , and _{_{_{(C 2 H 5) 2 AlI}}} , (I-C ₄ H ₉ ) AlH, (CH ₃ ) ₂ AlNH ₂ , (CH ₃ ) ₂ AlCl, (CH ₃ ) ₂ AlH, (CH ₃ ) ₂ AlH: N (CH ₃ ) ₂ C ₂ H ₅ and AlH ₃ : N (CH ₃ ) ₂ C ₂ H ₅ , Al (C ₂ H ₅ ) Cl ₂ , Al (CH ₃ ) Cl ₂ , Al (C ₂ H ₅ ) ₃ , and Al (I− and C ₄ H ₉₎ Al, and _{_{Al (I-OC 4 H 9}} ) 3 AlCl 3, and _{_{Al (CH 3) 3, AlH}} 3: and _{_{N (CH 3) 3, Al}} (AcAc) 3, Al ( and DPM) _3, and Al (HFA) _3, and _{_{_{Al (OC 2 H 5) 3}}} , and _{_{Al (I-C 4 H 9}} ) 3, and _{_{Al (I-OC 3 H 7}} ) 8, Al (OCH 3 ) _3, and _{_{Al (n-OC 4 H 9}} ) 3, 44. The method according to claim 43, which is selected from the group consisting of Al (n-OC ₃ H ₇ ) ₃ , Al (sec-OC ₄ H ₉ ) ₃ , Al (t-OC ₄ H ₉ ) ₃ , and AlBr ₃ . Substrate processing equipment.

少なくとも前記第１の原料切替弁は切替弁容器と、前記切替弁容器中に回動自在に設けられたセラミック弁体と、切替弁容器中において前記セラミック弁体に一体的に結合された磁性体と、前記切替弁容器の外側に設けられ、前記磁性体と磁気的に結合した電磁駆動部とよりなり、前記セラミック弁体中には溝が形成されている請求項２０記載の基板処理装置。At least the first material switching valve includes a switching valve container, a ceramic valve body rotatably provided in the switching valve container, and a magnetic body integrally coupled to the ceramic valve body in the switching valve container. 21. The substrate processing apparatus according to claim 20 , further comprising: an electromagnetic driving unit that is provided outside the switching valve container and is magnetically coupled to the magnetic body, wherein a groove is formed in the ceramic valve body.

処理容器と、前記処理容器中に、前記被処理基板を保持可能に設けられた基板保持台と、前記処理容器中、前記基板保持台の第1の側に形成された第１の処理ガス供給部と、前記処理容器中、前記基板保持台の第２の、前記第１の側に対向する側に形成された第１の排気口と、前記処理容器中、前記基板保持台の前記第２の側に形成された第２の処理ガス供給部と、前記処理容器中、前記基板保持台の前記第１の側に形成された第２排気口を備えた基板処理装置を使った基板処理方法であって、
前記第１の処理ガス供給部から第１の処理ガスを、前記被処理基板表面に沿って前記第１の側から前記第２の側に流し、前記被処理基板表面に第１の処理を行う工程と、
前記第２の処理ガス供給部から第２の処理ガスを、前記被処理基板表面に沿って前記第２の側から前記第１の側に流し、前記被処理基板表面に第２の処理を行う工程をよりなり、
前記第１の処理を行う工程では、前記第２の排気口の排気量を前記第１の排気口の排気量よりも減少させ、
前記第２の処理を行う工程では、前記第１の排気口の排気量を前記第２の排気口の排気量よりも減少させ、
前記第１の処理を行う工程では、前記第２の処理ガス供給部から前記処理容器中に不活性ガスを供給し、前記第２の処理を行う工程では、前記第１の処理ガス供給部から前記処理容器中に不活性ガスを供給する基板処理方法。A processing container; a substrate holding table provided in the processing container so as to hold the substrate to be processed; and a first processing gas supply formed on the first side of the substrate holding table in the processing container. A first exhaust port formed on a side of the processing container opposite to the first side of the substrate holding table, and the second of the substrate holding table in the processing container. A substrate processing method using a substrate processing apparatus provided with a second processing gas supply unit formed on the first side and a second exhaust port formed on the first side of the substrate holder in the processing container Because
A first processing gas is flowed from the first side to the second side along the surface of the substrate to be processed from the first processing gas supply unit, and the first processing is performed on the surface of the substrate to be processed. Process,
A second processing gas is supplied from the second processing gas supply unit to the first side from the second side along the surface of the substrate to be processed, and the second processing is performed on the surface of the substrate to be processed. Making the process better,
In the step of performing the first treatment, the exhaust amount of the second exhaust port is decreased from the exhaust amount of the first exhaust port,
In the step of performing the second treatment, the exhaust amount of the first exhaust port is decreased from the exhaust amount of the second exhaust port,
In the step of performing the first processing, an inert gas is supplied from the second processing gas supply unit into the processing container, and in the step of performing the second processing, from the first processing gas supply unit. A substrate processing method for supplying an inert gas into the processing container .