CN101665922B - 成膜装置、基板处理装置、成膜方法 - Google Patents

成膜装置、基板处理装置、成膜方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供成膜装置、基板处理装置、成膜方法。成膜装置在真空容器内将相互反应的至少2种反应气体按顺序供给到基板表面上且执行该供给循环而层叠多层反应生成物的层从而形成薄膜。该成膜装置包括：旋转台、基板载置区域、第1反应气体供给部、第2反应气体供给部、分离区域、中心部区域、排气口、顶面、基板冷却部。

Description

成膜装置、基板处理装置、成膜方法
技术领域
本发明涉及一种通过反复进行将相互反应的至少2种反应气体依次供给到基板表面上的循环来形成层叠了反应生成物的薄膜的成膜装置、基板处理装置、成膜方法以及存储执行该方法的程序的存储介质。
背景技术
作为半导体制造工艺中的成膜方法，众所周知的工艺是：在真空气氛下使第1反应气体吸附在作为基板的半导体晶圆(以下称为“晶圆”)等的表面上之后，将供给的气体切换为第2反应气体，通过两种气体的反应形成1层或多层原子层、分子层，通过多次进行该循环层叠这些层，向基板上进行成膜。该工艺例如被称为ALD(Atomic Layer Depo sition)或MLD(Molecular Layer Deposition)等，根据循环数能高精度地控制膜厚，并且，膜质的面内均匀性也良好，是能应对半导体器件薄膜化的有效方法。
作为适合这样的成膜方法的例子，例如可以举出栅极氧化膜所使用的高电介质膜的成膜。举一个例子，在形成氧化硅膜(SiO2膜)的情况下，作为第1反应气体(原料气体)，例如可以使用双叔丁基氨基硅烷(以下称为「BTBAS」)气体等，作为第2反应气体(氧化气体)可以使用臭氧气体等。
作为实施这样的成膜方法的装置，研究了使用在真空容器的上部中央具有气体簇射头(shower head)的单片式成膜装置，从基板的中央部上方侧供给反应气体、将未反应的反应气体及反应副产物从处理容器的底部排出的方法。可是，在上述成膜方法中，存在因吹扫气体导致气体吹扫需要很长的时间，且由于循环数也为例如数百次，因此存在处理时间长这样的问题，人们迫切期待能以高生产率进行处理的装置、方法。
鉴于这样的背景，已经公知有如下述那样的在真空容器内的旋转台上沿旋转方向配置多张基板来进行成膜的装置。
在专利文献1中，被设置成将扁平的圆筒状的真空容器左右分开，使在左侧区域及右侧区域沿半圆的轮廓形成的排气口朝上排气，并且，在左侧半圆轮廓和右侧半圆轮廓之间、即真空容器的直径区域形成有分离气体的喷出口。在右侧半圆区域及左侧半圆区域上形成有相互不同的原料气体的供给区域，通过真空容器内的旋转台旋转而使工件通过右侧半圆区域、分离区域D及左侧半圆区域，并且从排气口排出两原料气体。
在专利文献2中记载有这样的结构：在晶圆支承构件(旋转台)上沿旋转方向等距离地配置4张晶圆，与晶圆支承构件相对地沿旋转方向等距离地配置第1反应气体喷嘴及第2反应气体喷嘴，且在这些喷嘴之间配置吹扫气体喷嘴，使晶圆支承构件水平旋转。各晶圆由晶圆支承构件支承，晶圆的表面位于距晶圆支承构件的上表面的距离为晶圆厚度的上方。另外，专利文献2中记载有各喷嘴设置成沿晶圆支承构件的径向延伸，晶圆和喷嘴之间的距离是0.1mm以上。真空排气在晶圆支承构件的外缘和处理容器的内壁之间进行。采用这样的装置，吹扫气体喷嘴的下方起到所说的气帘的作用，从而能防止第1反应气体和第2反应气体混合。
在专利文献3中记载有这样的结构：用分隔壁将真空容器内沿周向分割为多个处理室，并且与分隔壁的下端相对地隔着狭缝设置能旋转的圆形的载置台，在该载置台上配置多个晶圆。
在专利文献4记载有这样的方法：沿周向将圆形的气体供给板分割为8个部分，各错开90度地配置AsH3气体的供给口、H2气体的供给口、TMG气体的供给口及H2气体的供给口，再在这些气体供给口之间设置排气口，使与该气体供给板相对的、支承晶圆的基座(susceptor)旋转。
另外，在专利文献5中记载有这样的结构：用4个垂直壁将旋转台的上方区域分隔成十字，将晶圆载置在这样分隔成的4个载置区域中，并且沿旋转方向交替配置源气体喷射器、反应气体喷射器、吹扫气体喷射器而构成十字的喷射器单元，使喷射器单元水平旋转，以使这些喷射器按顺序位于上述4个载置区域，且从旋转台的周边进行真空排气。
另外，在专利文献6(专利文献7、8)中记载有这样的装置：当实施使多种气体交替吸附在靶(相当于晶圆)上的原子层CVD方法时，使载置晶圆的基座旋转，从基座上方供给源气体和吹扫气体。在第0023至0025段记载有：从处理室的中心以放射状延伸有分隔壁，在分隔壁下方设有将反应气体或吹扫气体供给到基座的气体流出孔，通过从分隔壁的气体流出孔流出惰性气体来形成气帘。关于排气，从第0058段开始记载，根据该记载，源气体和吹扫气体分别从各自的排气管道30a、30b排出。在这样的结构中，不能避免两侧的源气体室中的源气体在吹扫气体室中混合，产生反应生成物而对晶圆造成微粒污染。
专利文献1：美国专利公报7,153,542号：图6(a)、(b)
专利文献2：日本特开2001-254181号公报：图1及图2
专利文献3：专利3144664号公报：图1、图2、权利要求1
专利文献4：日本特开平4-287912号公报
专利文献5：美国专利公报6,634,314号
专利文献6：日本特开2007-247066号公报：第0023～0025、0058段、图12及图18
专利文献7：美国专利公开公报2007-218701号
专利文献8：美国专利公开公报2007-218702号
但是，在专利文献1所记载的装置中，由于采用在分离气体的喷出口和反应气体的供给区域之间设置朝上的排气口而将反应气体从该排气口与分离气体一起排出的方法，因此，存在这样的缺点：喷出到工件上的反应气体成为上升气流而被从排气口吸入，因此伴随着微粒的扬起，容易引起对晶圆的微粒污染。
另外，在专利文献2所记载的发明中，有时也使晶圆支承构件旋转，仅利用由吹扫气体喷嘴形成的气帘作用，不能避免气帘两侧的反应气体通过而特别从旋转方向上游侧扩散到上述气帘中的情况。另外，从第1反应气体喷嘴喷出的第1反应气体经由相当于旋转台的晶圆支承构件的中心部而容易地到达从第2反应气体喷嘴喷出的第2反应气体的扩散区域。这样，若第1反应气体和第2反应气体在晶圆上混合，则反应生成物会附着在晶圆表面上，不能进行良好的ALD(或MLD)处理。
另外，在专利文献3所记载的装置中，由于工艺气体从分隔壁与载置台或分隔壁与晶圆之间的间隙扩散到相邻的处理室中，且在多个处理室之间设有排气室，因此，在晶圆通过该排气室时，来自上游侧及下游侧的处理室的气体在该排气室混合。因此，不能应用所谓的ALD方式的成膜方法。
另外，在专利文献4所记载的方法中，对于2种反应气体的分离没有公开任何实际的手段，2种反应气体在基座的中心附近混合当然不用说，实际上即使在中心附近以外，2种反应气体也会通过H2气体供给口的排列区域混合。另外，若在与晶圆的通过区域相对的面上设置排气口，则也存在由于微粒从基座表面扬起等而容易引起对晶圆的微粒污染这样的致命的问题。
另外，在专利文献5所记载的结构中，在将源气体或反应气体供给到各载置区域之后，由于利用吹扫气体喷嘴用吹扫气体置换该载置区域的气氛需要很长的时间，且源气体或反应气体会从一个载置区域越过垂直壁扩散到相邻的载置区域而导致两种气体在载置区域中发生反应的可能性较大。
发明内容
本发明的实施方式是基于这样的问题而进行的，其目的在于提供一种成膜装置、基板处理装置、成膜方法以及存储实施该方法的程序的存储介质，在将相互反应的多种反应气体按顺序供给到基板表面而层叠由反应生成物构成的层从而形成薄膜的情况下，通过在输送成膜后的基板之前对基板进行冷却，能防止给用于输送基板的驱动部带来热损伤，因此能防止用于输送基板的驱动部的变形、故障。
本发明的实施方式是一种成膜装置，在真空容器内将相互反应的至少2种反应气体按顺序供给到基板的表面上且执行该供给循环，从而层叠多层反应生成物的层而形成薄膜，其特征在于，该成膜装置包括：旋转台，其设置在上述真空容器内；基板载置区域，其是为了将基板载置在上述旋转台上而设置的；第1反应气体供给部及第2反应气体供给部，沿上述旋转台的旋转方向相互分离地设置，用于分别将第1反应气体及第2反应气体供给到上述旋转台上的上述基板的载置区域侧的面上；分离区域，其为了分离被供给上述第1反应气体的第1处理区域和被供给第2反应气体的第2处理区域的气氛，而在上述旋转方向上位于这些处理区域之间，该分离区域包括顶面和用于供给分离气体的分离气体供给部，该顶面位于上述分离气体供给部的上述旋转方向两侧，在顶面与旋转台之间形成有用于使分离气体从该分离区域向处理区域侧流动的狭窄的空间；中心部区域，其为了分离上述第1处理区域和上述第2处理区域的气氛而位于真空容器内的中心部，且形成有用于将分离气体喷出到旋转台的基板载置面侧的喷出孔；排气口，其用于将上述反应气体与扩散到上述分离区域的两侧的分离气体以及从上述中心部区域喷出的分离气体一起排出；基板冷却部，其在上述真空容器内，为了冷却上述基板而对基板喷射氮气或惰性气体。
另外，本发明的实施方式是一种成膜装置，通过多次进行将相互反应的至少2种反应气体依次供给到基板表面上的循环，从而层叠反应生成物而形成薄膜，其特征在于，上述成膜装置包括：旋转台，其设置在真空容器内；多个基板载置部，其为了将上述基板载置在上述旋转台的同一圆周上而设置在旋转台上；加热部，其用于对上述旋转台进行加热；第1反应气体供给部，其设于上述真空容器内的、形成有上述基板载置部的一侧，用于供给第1反应气体；第2反应气体供给部，其设于上述真空容器内的、形成有上述基板载置部的一侧，且设于相对于上述第1反应气体供给部离开的位置，用于供给第2反应气体；第1分离气体供给部，为了分离由上述第1反应气体供给部供给第1反应气体的第1处理区域和由上述第2反应气体供给部供给第2反应气体的第2处理区域而设置在第1处理区域和第2处理区域之间，用于供给第1分离气体；输送口，为了将上述基板从上述真空容器的外部输送到真空容器的内部而设置在上述真空容器的侧壁上，由闸阀进行开闭；基板保持臂，其是由用于在上述输送口输送上述基板的2根棒状的保持部构成的输送臂，在一个保持部上设有至少1个用于保持上述基板的基板保持部，在另一个保持部上设有至少2个用于保持上述基板的基板保持部；冷却部，其在上述真空容器内为了冷却上述基板而对基板喷射氮气或惰性气体。
另外，本发明的实施方式是一种成膜方法，通过多次进行将相互反应的至少2种反应气体依次供给到基板表面上的循环，从而层叠反应生成物而形成薄膜，其特征在于，该成膜方法包括以下工序：将上述基板载置在为了将基板载置在真空容器内部的旋转台上而设置的基板载置部上的工序；对上述旋转台进行加热的工序；成膜工序，该工序通过从在上述真空容器内相互分离地设置的第1反应气体供给部及第2反应气体供给部向旋转台的、形成有基板载置部的面上分别供给第1反应气体及第2反应气体、并且利用设置在第1反应气体供给部和第2反应气体供给部之间的分离气体供给部供给分离气体来进行成膜；冷却基板的工序，该工序通过在上述成膜工序结束后将上述基板从上述基板载置部取出、自为了在上述真空容器内冷却基板而设置的基板冷却部喷射氮气或惰性气体来对基板进行冷却。
另外，本发明的实施方式是一种成膜方法，通过多次进行将相互反应的至少2种反应气体依次供给到基板表面上的循环，从而层叠反应生成物而形成薄膜，其特征在于，该成膜方法包括以下工序：将上述基板载置在为了将基板载置在真空容器内部的旋转台上而设置的基板载置部上的工序；对上述旋转台进行加热的工序；成膜工序，该工序通过从在上述真空容器内相互分离地设置的第1反应气体供给部及第2反应气体供给部向旋转台的、形成有基板载置部的面上分别供给第1反应气体及第2反应气体、并且利用设置在第1反应气体供给部和第2反应气体供给部之间的分离气体供给部供给分离气体来进行成膜；在上述成膜工序结束后利用设置在上述基板载置部上的升降机构从基板载置部抬起上述基板的工序；利用为了将上述基板从上述真空容器的内部通过输送口输送到真空容器的外部而设置的输送臂把持的工序；冷却基板的工序，该工序通过在将上述基板载置在上述输送臂上之后、利用在上述真空容器内为了冷却基板而设置的基板冷却部喷射氮气或惰性气体来对基板进行冷却。
另外，本发明的实施方式是一种成膜方法，通过多次进行将相互反应的至少2种反应气体依次供给到基板表面上的循环，从而层叠反应生成物而形成薄膜，其特征在于，该成膜方法包括以下工序：将上述基板载置在为了将基板载置在真空容器内部的旋转台上而设置的基板载置部上的工序；对上述旋转台进行加热的工序；成膜工序，该工序通过从在上述真空容器内相互分离地设置的第1反应气体供给部及第2反应气体供给部向旋转台的、形成有基板载置部的面上分别供给第1反应气体及第2反应气体、并且利用设置在第1反应气体供给部和第2反应气体供给部之间的分离气体供给部供给分离气体来进行成膜；在上述成膜工序结束后利用基板保持臂提起载置在上述基板载置部上的基板的工序，该基板保持臂具有用于保持上述基板的2根棒状的保持部，在一个保持部上设有至少1个用于保持基板的基板保持部，在另一个保持部上设有至少2个用于保持基板的基板保持部；冷却基板的工序，在将上述基板抬起的工序结束后、利用在上述真空容器内为了冷却基板而设置的基板冷却部喷射氮气或惰性气体来冷却基板。
采用本发明的实施方式，在将相互反应的多种反应气体依次供给到加热了的基板表面上而层叠由反应生成物构成的层从而形成薄膜的情况下，通过在输送成膜后的基板之前对基板进行冷却，能防止给用于输送基板的驱动部带来热损伤，因此能防止用于输送基板的驱动部的变形、故障。
附图说明
图1是本发明的实施方式的成膜装置的纵剖视图。
图2是表示上述成膜装置的内部的概略结构的立体图。
图3是上述成膜装置的横剖俯视图。
图4是表示上述成膜装置的处理区域及分离区域的纵剖视图。
图5是表示上述成膜装置的一部分的纵剖视图。
图6是上述成膜装置的局部剖立体图。
图7是表示分离气体或吹扫气体的流动状态的说明图。
图8是上述成膜装置的局部剖立体图。
图9是表示第1反应气体及第2反应气体被分离气体分离后排出的状态的说明图。
图10是表示上述成膜装置的晶圆冷却顺序的剖面概略图。
图11是用于说明分离区域所使用的凸状部的尺寸例的说明图。
图12是表示分离区域的另一例子的纵剖视图。
图13是表示分离区域所使用的凸状部的另一例子的纵剖视图。
图14是表示反应气体供给部的气体喷出孔的另一例子的仰视图。
图15是表示本发明的另一实施方式的成膜装置的横剖俯视图。
图16是表示本发明的又一实施方式的成膜装置的横剖俯视图。
图17是表示本发明的再一实施方式的成膜装置的内部的概略结构的立体图。
图18是表示本发明的上述以外的实施方式的成膜装置的横剖俯视图。
图19是表示本发明的上述以外的实施方式的成膜装置的纵俯视图。
图20是表示本发明的另一实施方式的成膜装置的晶圆冷却顺序的剖面概略图。
图21是表示本发明的另一实施方式的成膜装置的晶圆冷却顺序的俯视概略图。
图22是表示使用本发明的成膜装置的基板处理系统的一个例子的概略俯视图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的实施方式的成膜装置包括：平面形状为大致圆形的扁平的真空容器1；设置在该真空容器1内、在该真空容器1的中心具有旋转中心的旋转台2。真空容器1构成为顶板11能从容器主体12分离。顶板11利用内部的减压状态夹着密封构件例如O形密封圈压靠在容器主体12一侧来保持气密状态，但在将顶板11从容器主体12分离时，利用未图示的驱动机构抬起到上方。
旋转台2的中心部被固定在圆筒状的芯部21上，该芯部21固定在沿铅直方向延伸的旋转轴22的上端。旋转轴22贯穿真空容器1的底面部14，其下端安装在使该旋转轴22绕铅直轴、在本例中绕顺时针方向旋转的驱动部23上。旋转轴22及驱动部23被收纳在上面开口的筒状的壳体20内。该壳体20利用设置在其上表面的凸缘部分气密地安装在真空容器1的底面部14的下表面上，保持壳体20的内部气氛和外部气氛之间的气密状态。
如图2及图3所示，在旋转台2的表面部上沿旋转方向(周向)设有圆形的凹部24，该圆形的凹部24用于载置多张、例如5张作为基板的晶圆。另外，为了方便起见，在图3中仅在1个凹部24上画出了晶圆W。在此，图4是沿同心圆剖切旋转台2且横向展开表示的展开图，如图4的(a)所示，凹部24的大小被设定为其直径比晶圆W的直径稍大例如大4mm，且其深度与晶圆W的厚度相等。因此，当将晶圆W放入到凹部24中时，晶圆W的表面与旋转台2的表面(未载置晶圆W的区域)一致。若晶圆W的表面和旋转台2的表面之间的高度差大，则在其台阶部分会产生压力变动，因此，从使膜厚的面内均匀性一致的方面考虑，优选使晶圆W的表面和旋转台2的表面的高度一致。所谓使晶圆W的表面和旋转台2的表面的高度一致，是指同样高度或两面的差在5mm以内，但优选根据加工精度等尽量使两面的高度差接近于零。在凹部24的底部上形成有用于供支承晶圆W的背面而使该晶圆W升降的、例如后述的3根升降销(参照图8)贯通的通孔(未图示)。
凹部24用于对晶圆W进行定位从而避免晶圆W由于伴随旋转台2的旋转产生的离心力飞出，凹部24是相当于本发明的基板载置部的部位，但基板载置部(晶圆载置部)并不限于凹部，例如也可以是在旋转台2的表面上沿晶圆W的周向排列多个用于引导晶圆周缘的导向构件的结构，或者在使旋转台2侧具有静电卡盘等夹紧机构而吸附晶圆W的情况下，利用该吸附载置晶圆W的区域作为基板载置部。
参照图2及图3，在旋转台2的上方包括第1反应气体喷嘴31、第2反应气体喷嘴32以及分离气体喷嘴41、42，它们以规定的角度间隔沿径向延伸。通过该结构，凹部24能在喷嘴31、32、41以及42的下方通过。在图示的例子中，第2反应气体喷嘴32、分离气体喷嘴41、第1反应气体喷嘴31以及分离气体喷嘴42按该顺序绕顺时针配置。这些气体喷嘴31、32、41、42贯穿容器主体12的周壁部，将作为气体喷嘴31、32、41、42的端部的气体导入件31a、32a、41a、42a安装在壁的外周壁上并受其支承。在图示的例子中，气体喷嘴31、32、41、42是从容器1的周壁部导入到容器1内的，但也可以从环状的突出部5(后述)导入。在这种情况下，可以设置在突出部5的外周面和顶板11的外表面上开口的L字型的导管，在容器1内将气体喷嘴31(32、41、42)连接到L字型的导管的一个开口上，在容器1的外部将气体导入件31a(32a、41a、42a)连接到L字型的导管的另一开口上。
反应气体喷嘴31、32分别与作为第1反应气体的BTBAS(双叔丁基氨基硅烷)气体的供气源以及作为第2反应气体的O3(臭氧)气体的供气源(均未图示)相连接，分离气体喷嘴41、42均与作为分离气体的N2气体(氮气)的气体供气源(未图示)相连接。在该例子中，第2反应气体喷嘴32、分离气体喷嘴41、第1反应气体喷嘴31以及分离气体喷嘴42按该顺序绕顺时针方向排列。
在反应气体喷嘴31、32上沿喷嘴的长度方向隔开间隔地排列有用于向下方侧喷出反应气体的喷出孔33。另外，在分离气体喷嘴41、42上沿长度方向隔开间隔地穿设有用于向下方侧喷出分离气体的喷出孔40。反应气体喷嘴31、32分别相当于第1反应气体供给部及第2反应气体供给部，其下方区域分别为用于使BTBAS气体吸附在晶圆W的表面上的第1处理区域P1以及用于使O3气体吸附在晶圆W的表面上的第2处理区域P2。
分离气体喷嘴41、42是用于形成分离区域D的，该分离区域D用于将上述第1处理区域P1和第2处理区域P2分离，如图2～图4所示，在该分离区域D中的真空容器1的顶板11上设有凸状部4，该凸状部4是沿周向分割以旋转台2的旋转中心为中心且沿真空容器1的内周壁附近画出的圆而构成的、平面形状为扇形且向下方突出的顶部板。分离气体喷嘴41、42被收纳于在该凸状部4的上述圆的周向中央向该圆的径向延伸地形成的槽部43内。即，从分离气体喷嘴41(42)的中心轴到凸状部4的扇形的两缘(旋转方向上游侧的缘及下游侧的缘)的距离被设定为相同长度。
因此，在分离气体喷嘴41、42的上述周向两侧存在有作为上述凸状部4的下表面的例如平坦的较低的顶面44(第1顶面)，在该顶面44的上述周向两侧存在有比该顶面44高的顶面45(第2顶面)。该凸状部4的作用在于形成分离空间，该分离空间是用于阻止第1反应气体及第2反应气体进入到凸状部4与旋转台2之间进而形成阻止这些反应气体混合的狭窄的空间。
即，若以分离气体喷嘴41为例，则是阻止O3气体从旋转台2的旋转方向上游侧进入，还阻止BTBAS气体从旋转方向下游侧进入。所谓“阻止气体进入”是指：使从分离气体喷嘴41喷出的分离气体即N2气体扩散到第1顶面44和旋转台2的表面之间、在本例中是吹入与该第1顶面44邻接的第2顶面45的下方侧空间，从而来自该邻接空间的气体无法进入。而且，所谓“气体无法进入”并不是仅指从邻接空间完全不能进入到凸状部4的下方侧空间的情况，也指多少进入一些但能确保从两侧分别进入的O3气体及BTBAS气体在凸状部4内不相互混合的状态的情况，只要能获得这样的作用，就能发挥分离区域D的作用、即第1处理区域P1的气氛和第2处理区域P2的气氛的分离作用。另外，对于吸附在晶圆W表面上的气体来说，当然能从分离区域D内通过，阻止气体进入是指阻止气相中的气体进入。
参照图1、2及3，在顶板11的下表面设有配置成内周缘面向芯部21的外周面的、环状的突出部5。突出部5在芯部21的外侧区域与旋转台2相对。另外，突出部5与凸状部4形成一体，凸状部4的下表面和突出部5的下表面形成一个平面。即，突出部5的下表面距旋转台2的高度与凸状部4的下表面(顶面44)距旋转台2的高度相等。该高度以后称为高度h。但是，突出部5和凸状部4并不一定是一体的，也可以是各自独立的。另外，图2和图3表示将凸状部4留在容器1内而拆下了顶板11的容器1的内部结构。
对于凸状部4及分离气体喷嘴41(42)的组装结构的制作方法，并不限于在构成凸状部4的1张扇形板的中央形成槽部43而在该槽部43内配置分离气体喷嘴41(42)的结构，也可以是使用2张扇形板，在分离气体喷嘴41(42)的两侧位置通过螺栓紧固等将2张扇形板固定在顶板主体下表面的结构等。
在本例中，在分离气体喷嘴41(42)上沿喷嘴的长度方向隔开10mm的间隔地排列有朝向正下方的、例如口径是0.5mm的喷出孔。另外，在反应气体喷嘴31、32上也沿喷嘴的长度方向隔开例如10mm的间隔地排列有朝向正下方的、例如口径是0.5mm的喷出孔。
在本例中，将直径300mm的晶圆W作为被处理基板，在这种情况下，凸状部4在与离开旋转中心140mm的突出部5的边界部位的周向长度(与旋转台2同心的圆的圆弧长度)例如是146mm，在晶圆的载置区域(凹部24)的最外周部的周向长度例如是502mm。另外，如图4的(a)所示，如果将在该外侧部位分别位于左右的凸状部4距分离气体喷嘴41(42)的两侧的周向长度看作是L的话，长度L是246mm。
另外，如图4的(a)所示，凸状部4的下表面、即顶面44距旋转台2的表面的高度h例如可以是大约0.5mm至10mm，最好是大约4mm。在这种情况下，旋转台2的转速例如设定为1rpm～500rpm。为了确保分离区域D的分离功能，与旋转台2的转速的使用范围等相应地例如基于实验等设定凸状部4的大小、凸状部4的下表面(第1顶面44)与旋转台2的表面之间的高度h。另外，作为分离气体，并不限于N2气体，可以使用He或Ar气等惰性气体，并不限于惰性气体，也可以是氢气等，只要是不会影响成膜处理的气体即可，对气体的种类没有特别限定。
真空容器1的顶板11的下表面、即从旋转台2的晶圆载置部(凹部24)看到的顶面如上所述地沿周向存在有第1顶面44和高于该顶面44的第2顶面45，而图1表示设有高的顶面45的区域的纵剖视图，图5表示设有低的顶面44的区域的纵剖视图。如图2和图5所示，扇形的凸状部4的周缘部(真空容器1的外缘侧的部位)与旋转台2的外端面相对地弯曲成L字形而形成弯曲部46。扇形的凸状部4设置在顶板11一侧，能从容器主体12上卸下，因此，在上述弯曲部46的外周面和容器主体12之间有很小的间隙。设置该弯曲部46的目的与凸状部4相同，也是为了防止反应气体从两侧进入进而防止两反应气体混合，弯曲部46的内周面和旋转台2的外端面之间的间隙以及弯曲部46的外周面和容器主体12之间的间隙被设定为与顶面44到旋转台2的表面的高度h相同的尺寸。在该例子中，从旋转台2的表面侧区域看，可以看作弯曲部46的内周面构成真空容器1的内周壁。
容器主体12的内周壁在分离区域D如图5所示那样与上述弯曲部46的外周面相接近地形成为垂直面，而在分离区域D以外的部位，成为如图1所示那样例如纵截面形状为从与旋转台2的外端面相对的部位到底面部14被呈矩形切掉而向外方侧凹入的结构。若将该凹入的部分称为排气区域6，则如图1和图3所示，在该排气区域6的底部例如设有2个排气口61、62，这些排气口61、62经由各排气管63与作为真空排气部的例如共用的真空泵64相连接。另外，在图1中，附图标记65是压力调整部，可以在每个排气口61、62上设置该压力调整部，也可以共用一个。为了可靠地发挥分离区域D的分离作用，排气口61、62设置在俯视看时上述分离区域D的上述旋转方向两侧，使其专门进行各反应气体(BTBAS气体及O3气体)的排气。在本例中，一个排气口61设置在第1反应气体喷嘴31和分离区域D之间，该分离区域D与该反应气体喷嘴31的上述旋转方向下游侧相邻，另外，另一排气口62设置在第2反应气体喷嘴32和分离区域D之间，该分离区域D与该反应气体喷嘴32的上述旋转方向下游侧相邻。排气口的设置数并不限于2个，例如，还可以在包含分离气体喷嘴42的分离区域D和在上述旋转方向下游侧与该分离区域D相邻的第2反应气体喷嘴32之间设置排气口，可以为3个，也可以为4个以上。在本例中，通过将排气口61、62设置在比旋转台2低的位置上而从真空容器1的内周壁和旋转台2的周缘之间的间隙排气，但并不限于设置在真空容器1的底面部上，也可以设置在真空容器1的侧壁上。另外，在排气口61、62设置在真空容器1的侧壁上的情况下，也可以设置在比旋转台2高的位置上。通过这样设置排气口61、62而使旋转台2上的气体向旋转台2的外侧流动，因此，与从与旋转台2相对的顶面排气的情况相比，在能抑制微粒飞扬这方面是有利的。
如图1、图2及图6所示，在上述旋转台2和真空容器1的底面部14之间的空间内设有作为加热部的加热器单元7，隔着旋转台2将旋转台2上的晶圆W加热到由工艺制程程序(processrecipe)决定的温度。为了划分从旋转台2的上方空间到排气区域6的气氛和载置有加热器单元7的气氛，在上述旋转台2的周缘附近的下方侧设有沿全周围着加热器单元7的罩构件71。该罩构件71的上缘向外侧弯曲而形成为凸缘状，通过减小该弯曲面和旋转台2的下表面之间的间隙能抑制气体从外方进入到罩构件71内。
比配置有加热器单元7的空间靠近旋转中心的部位上的底面部14接近旋转台2的下表面中心部附近、接近芯部21，从而使底面部14与旋转台2之间的间隔成为狭小的空间，另外，对于贯穿该底面部14的旋转轴22的通孔来说，底面部14的内周面和旋转轴22之间的间隙也变窄了，这些狭小的空间与上述壳体20内相连通。而且，在上述壳体20内设有用于将作为吹扫气体的N2气体供给到上述狭小的空间内进行吹扫的吹扫气体供给管72。另外，在真空容器1的底面部14上，在加热器单元7的下方侧位置沿周向在多个部位上设有用于对加热器单元7的配置空间进行吹扫的吹扫气体供给管73。
通过这样地设置吹扫气体供给管72、73，如在图7中用箭头表示吹扫气体的流动那样，利用N2气体吹扫从壳体20内到加热器单元7的配置空间的空间，该吹扫气体从旋转台2和罩构件71之间的间隙经由排气区域6被排气口61、62排出。由此，能防止BTBAS气体或O3气体从已述的第1处理区域P1和第2处理区域P2的一方通过旋转台2的下方绕入到另一处理区域中，因此，该吹扫气体也起到了分离气体的作用。
另外，在真空容器1的顶板11的中心部连接有分离气体供给管51，构成为将作为分离气体的N2气体供给到顶板11和芯部21之间的空间52内。被供给到该空间52内的分离气体通过突出部5和旋转台2之间的狭窄的间隙50沿旋转台2的晶圆载置部侧的表面向周缘喷出。由于在由该突出部5围成的空间中充满了分离气体，因此，能防止反应气体(BTBAS气体或O3气体)在第1处理区域P1和第2处理区域P2之间经由旋转台2的中心部混合。即，该成膜装置为了分离第1处理区域P1和第2处理区域P2的气氛而设有中心部区域C，该中心部区域C由旋转台2的旋转中心部和真空容器1划分成，并利用分离气体进行吹扫，并且该中心部区域C具有沿上述旋转方向形成有用于向该旋转台2的表面喷出气体的喷出口。另外，在此所说的喷出口相当于上述突出部5和旋转台2之间的狭窄的间隙50。
另外，如图2、图3和图8所示，在真空容器1的侧壁上形成有用于在外部的输送臂10和旋转台2之间进行作为基板的晶圆W的交接的输送口15，该输送口15由未图示的闸阀开闭。另外，旋转台2上的作为晶圆载置部的凹部24在与该输送口15面对的位置与输送臂10之间进行晶圆W的交接，因此，在旋转台2的下方侧，在与该交接位置相对应的部位设有贯穿凹部24而用于从背面抬起晶圆W的、交接用的升降销16的升降机构(未图示)。
另外，本实施方式的成膜装置设有用于对整个装置的动作进行控制的、由计算机构成的控制部100，该控制部100的存储器内存储有用于使装置运转的程序。该程序编写了用于执行后述的装置的动作的步骤群，从硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、软盘等存储介质安装到控制部100上。
接着对上述实施方式的作用进行说明。首先，打开未图示的闸阀，利用输送臂10将晶圆W从外部通过输送口15交接到旋转台2的凹部24内。该交接是通过以下动作来进行的：在凹部24停止在面对输送口15的位置时，如图8所示，升降销16经由凹部24底部的通孔从真空容器的底部侧升降。
这样的晶圆W的交接通过使旋转台2间歇旋转来进行，将晶圆W分别载置在旋转台2的5个凹部24内。接着，利用真空泵64将真空容器1内抽真空到预先设定的压力，并且一边使旋转台2绕顺时针旋转一边利用加热器单元7对晶圆W进行加热。详细地说，旋转台2被加热器单元7预先加热到例如300℃，晶圆W通过被载置在该旋转台2上而被加热。在用未图示的温度传感器确认了晶圆W的温度为设定温度之后，分别从第1反应气体喷嘴31和第2反应气体喷嘴32喷出BTBAS气体和O3气体，并且从分离气体喷嘴41、42喷出作为分离气体的N2气体。
通过旋转台2的旋转，晶圆W交替地通过设有第1反应气体喷嘴31的第1处理区域P1和设有第2反应气体喷嘴32的第2处理区域P2，因此吸附BTBAS气体、接着吸附O3气体，BTBAS分子被氧化而形成1层或多层氧化硅的分子层，这样一来，氧化硅的分子层依次层叠而形成规定膜厚的氧化硅膜。
另外，在上述成膜动作中，也从分离气体供给管51供给作为分离气体的N2气体，因此，从中心部区域C、即从突出部5和旋转台2之间的间隙50沿旋转台2的表面喷出N2气体。在本实施方式中，第2顶面45下方的空间、即配置有反应气体喷嘴31(32)的空间具有比中心部区域C及第1顶面44与旋转台2之间的狭窄空间低的压力。这是因为，与顶面45下方的空间相邻地设有排气区域6，该空间能通过排气区域6直接排气。另外，也是因为狭窄的空间形成为能利用高度h保持配置有反应气体喷嘴31(32)的空间或者第1(第2)处理区域P1(P2)与狭窄的空间之间的压力差。
接着，参照图9说明从气体喷嘴31、32、41、42向容器1内供给的气体的流动形态。图9是示意性地表示流动形态的图。如图所示，从第2反应气体喷嘴32喷出的O3气体的一部分碰到旋转台2的表面(以及晶圆W的表面)而沿着该表面向与旋转台2的旋转方向相反的方向流动。接着，该O3气体被从旋转台2的旋转方向上游侧流过来的N2气体吹回，向旋转台2的周缘和真空容器1的内周壁的方向改变方向。最后，O3气体流入到排气区域6，通过排气口62从容器1排出。
另外，从第2反应气体喷嘴32向下方侧喷出后碰到旋转台2的表面而沿着该表面向旋转方向下游侧流动的O3气体，虽然由于从中心部区域C喷出的N2气体的流动和排气口62的吸引作用而要向该排气口62流动，但一部分要朝向与下游侧相邻的分离区域D而流入到扇形的凸状部4的下方侧。但是，在包含各气体的流量等的运转时的工艺参数中，该凸状部4的顶面的高度及周向长度被设定为能防止气体进入到凸状部4的顶面的下方侧的尺寸，因此，也会如在图4的(b)中示出的那样，O3气体几乎不能流入到扇形的凸状部4的下方侧，或者即使流入很少一点也不能到达分离气体喷嘴41附近，而是被从分离气体喷嘴41喷出的N2气体吹回到旋转方向上游侧、即吹回到第2处理区域P2侧，与从中心部区域C喷出的N2气体一起从旋转台2的周缘和真空容器1的内周壁之间的间隙经由排气区域6从排气口62排出。
另外，从第1反应气体喷嘴31向下方侧喷出、沿旋转台2的表面分别向旋转方向上游侧和下游侧流动的BTBAS气体，完全不能进入到在该旋转方向上游侧和下游侧相邻的扇形的凸状部4的下方侧，或者即使进入了也被吹回到第1处理区域P1一侧，与从中心部区域C喷出的N2气体一起从旋转台2的周缘和真空容器1的内周壁之间的间隙通过排气区域6从排气口61排出。即，在各分离区域D，虽然阻止在气氛中流动的作为反应气体的BTBAS气体或者O3气体进入，但吸附在晶圆W的表面上的气体分子原封不动地从分离区域、即由扇形的凸状部4形成的、低的顶面的下方通过，有助于成膜。
另外，第1处理区域P1的BTBAS气体(第2处理区域P2的O3气体)虽然要进入到中心部区域C内，但如图7和图9所示那样从该中心部区域C朝向旋转台2的周缘喷出分离气体，因此进入被该分离气体阻止，或者即使多少进入一些也被吹回，阻止第1处理区域P1的BTBAS气体(第2处理区域P2的O3气体)穿过该中心部区域C流入到第2处理区域P2(第1处理区域P1)。
而且，在分离区域D，由于扇形的凸状部4的周缘部向下方弯曲，弯曲部46和旋转台2的外端面之间的间隙像以上所述那样变窄，实质上阻止气体通过，因此，也阻止第1处理区域P1的BTBAS气体(第2处理区域P2的O3气体)经由旋转台2的外侧流入到第2处理区域P2(第1处理区域P1)。因此，第1处理区域P1的气氛和第2处理区域P2的气氛完全被2个分离区域D分离，BTBAS气体被排气口61排出，另外O3气体被排气口62排出。其结果，两反应气体在本例中为BTBAS气体及O3气体无论在气氛中还是在晶圆W上都不会混合。另外，在本例中，由于用N2气体吹扫旋转台2的下方侧，因此完全不用担心流入到排气区域6的气体钻入到旋转台2的下方侧，例如BTBAS气体流入到O3气体的供给区域之类的情况。由此成膜处理结束。
成膜处理结束后，利用基板冷却部冷却各晶圆。具体地说，基于图10对该基板冷却的顺序进行说明。在本实施方式中，在旋转台2的凹部24上设有用于使晶圆W升降的升降销16。另外，在本实施方式中，成膜刚刚结束之后的晶圆W的温度大约是600℃。
图10的(a)表示成膜刚刚结束之后的状态，处于晶圆W被载置在旋转台2的凹部24内的状态。而且，在凹部24中设有用于使晶圆W升降的作为升降机构的3根升降销16。
接着，如图10的(b)所示，利用升降销16将晶圆W从旋转台2的凹部24内抬起。而且，晶圆W被抬起的高度为能利用后述的输送臂10把持晶圆W的高度。
接着，如图10的(c)所示，被升降销16自旋转台2的凹部24抬起的晶圆W被从输送口15导入的输送臂10把持。
此后，如图10的(d)所示，在晶圆W被输送臂10把持后，3根升降销16下降，利用基板冷却部110对晶圆W进行冷却。具体地说，基板冷却部110由喷射氮气或惰性气体的喷嘴等构成，通过对晶圆W喷射氮气等来对晶圆W进行冷却。此时，由于晶圆W与旋转台2之间隔着空间，因此，旋转台2的热不会传递到晶圆W。另外，为了极力抑制给用于驱动输送臂10的未图示的驱动部、驱动机器带来的热损伤，优选在旋转台2的凹部24的正上方进行晶圆W的冷却。
此后，利用输送臂10从输送口15输送晶圆W。其它的晶圆W也在经由同样的工序冷却之后被送出。
在此，若对处理参数的一个例子进行记载，则在将直径300mm的晶圆W作为被处理基板的情况下，旋转台2的转速例如为1rpm～500rpm，工艺压力例如为1067Pa(8Torr)，晶圆W的加热温度例如为350℃，BTBAS气体和O3气体的流量例如分别为100sccm和10000sccm，来自分离气体喷嘴41、42的N2气体的流量例如是20000sccm，来自真空容器1的中心部的分离气体供给管51的N2气体的流量例如是5000sccm。另外，对1张晶圆供给反应气体的循环次数、即晶圆通过各处理区域P1、P2的次数根据目标膜厚的不同而变化，但为多次，例如是600次。
采用本实施方式的成膜装置，由于成膜装置在被供给BTBAS气体的第1处理区域和被供给O3气体的第2处理区域之间具有包含低的顶面44的分离区域D，因此，能防止BTBAS气体(O3气体)流入第2处理区域P2(第1处理区域P1)，能防止与O3气体(BTBAS气体)混合。因此，通过使载置着晶圆W的旋转台2旋转，使晶圆W通过第1处理区域P1、分离区域D、第2处理区域P2及分离区域D，能可靠地堆积MLD(ALD)模式下的氧化硅膜。另外，为了更加可靠地防止BTBAS气体(O3气体)流入第2处理区域P2(第1处理区域P 1)与O3气体(BTBAS气体)混合，分离区域D还包括用于喷出N2气体的分离气体喷嘴41、42。另外，由于本实施方式的成膜装置的真空容器1具有中心部区域C，该中心部区域C具有喷出N2气体的喷出孔，因此能防止BTBAS气体(O3气体)通过中心部区域C流入第2处理区域P2(第1处理区域P1)与O3气体(BTBAS气体)混合。另外，由于BTBAS气体和O3气体不混合，因此几乎不会产生氧化硅向旋转台2上的堆积，因此，能降低微粒的问题。
另外，在本实施方式的成膜装置中，旋转台2具有5个凹部24，能在一次运转中对相对应地载置在5个凹部24中的5张晶圆W进行处理，但也可以在5个凹部24中的一个中载置1张晶圆W，也可以在旋转台2上仅形成一个凹部24。
作为适合于本发明使用的处理气体，除了上述的例子之外，可以举出DCS(二氯硅烷)、HCD(Hexachlorodisilane，六氯乙硅烷)、TMA(三甲基铝)，3DMAS[三(二甲氨基)硅烷]、TEMHF[四(乙基甲基氨基)铪]、Sr(THD)2[双(四甲基庚二酮酸)锶]、Ti(MPD)(THD)[(甲基戊二酮酸)双(四甲基庚二酮酸)钛]、单氨基硅烷等。
另外，在上述分离区域D的顶面44中，相对于上述分离气体喷嘴41、42位于旋转台2的旋转方向上游侧的部位优选是越位于外缘的部位上述旋转方向的宽度越大。其理由在于，由于旋转台2的旋转，从上游侧向分离区域D流动的气体的流速越靠近外缘越快。出于这种考虑，如上所述那样将凸状部4制成扇形是上策。
以下，再例举凸状部4(或顶面44)的尺寸。参照图11的(a)、(b)，在分离气体喷嘴41(42)的两侧形成狭窄的空间的顶面44的与晶圆中心WO所通过的路径相对应的圆弧的长度L，是晶圆W的直径的约1/10～1/1的长度即可，优选是约1/6以上。具体地说，在晶圆W具有300mm的直径的情况下，该长度L优选是约50mm以上。在该长度L较短的情况下，为了有效地防止反应气体流入狭窄的空间，必须降低顶面44和旋转台2之间的狭窄的空间的高度h。但是，若长度L过短、高度h变得极低，则有可能旋转台2与顶面44碰撞而产生微粒，从而产生晶圆污染或使晶圆破损。因此，为了避免旋转台2与顶面44碰撞，需要抑制旋转台2的振动或使旋转台2稳定旋转的对策。另一方面，在缩短长度L且将狭窄的空间的高度h保持得比较大的情况下，为了防止反应气体流入到顶面44和旋转台2之间的狭窄的空间，必须降低旋转台2的旋转速度，在制造生产率方面当然不利。根据这些考察，沿与晶圆中心WO的路径相对应的圆弧的、顶面44的长度L优选是约50mm以上。但是，凸状部4或顶面44的尺寸并不限定于上述尺寸，也可以根据所使用的工艺参数、晶圆尺寸进行调整。另外，狭窄的空间只要具有能形成从分离区域D向处理区域P1(P2)的分离气体的流动的程度的高度，如上述说明所表明的那样，狭窄的空间的高度h除了根据所使用的工艺参数或晶圆尺寸进行调整外，例如也可以根据顶面44的面积进行调整。
另外，在上述实施方式中，在设置于凸状部4上的槽部43中配置有分离气体喷嘴41(42)，在分离气体喷嘴41(42)的两侧配置有低的顶面44。但是，在其它的实施方式中，也可以替代分离气体喷嘴41，而如图12所示那样在凸状部4的内部形成沿旋转台2的径向延伸的流路47，沿该流路47的长度方向形成多个气体喷出孔40，从这些气体喷出孔40喷出分离气体(N2气体)。
分离区域D的顶面44并不限于平坦面，可以构成为图13的(a)所示的凹面形状，也可以构成为图13的(b)所示的凸面形状，或者构成为图13的(c)所示的波状。
另外，凸状部4是空心的较好，可以将分离气体导入到空心内。在这种情况下，可以如图14的(a)、图14的(b)、图14的(c)所示那样排列多个气体喷出孔33。
A.如图14的(a)所示，使相互相邻的喷出孔33的一部分相互间在上述径向重叠地、沿该径向隔开间隔地配置多个喷出孔33，该多个喷出孔33由相对于旋转台2的直径倾斜的横向长的狭缝构成。
B.如图14的(b)所示，以蛇行线状排列多个喷出孔33。
C.如图14的(c)所示，沿上述径向隔开间隔排列多条由逼近旋转台2的周缘侧的圆弧状狭缝构成的喷出孔33。
另外，在本实施方式中，凸状部4具有扇形的上表面形状，但在其它的实施方式中，也可以具有图14的(d)所示的长方形或正方形的上表面形状。另外，凸状部4也可以如图14的(e)所示的上表面整体为扇形，具有弯曲成凹状的侧面4Sc。另外，凸状部4也可以如图14的(f)所示的上表面整体为扇形，具有弯曲成凸状的侧面4Sv。另外，如图14的(g)所示，也可以构成为凸状部4的旋转台2(图1)的旋转方向d的上游侧部分具有凹状的侧面4Sc，凸状部4的旋转台2(图1)的旋转方向d的下游侧部分具有平面状的侧面4Sf。另外，在图14的(d)至图14的(g)中，虚线表示在凸状部4上形成的槽部43(图4的(a)、图4的(b))。在这些情况下，收容在槽部43中的分离气体喷嘴41(42)(图2)从容器1的中央部、例如突出部5(图1)伸出。
作为用于对晶圆W进行加热的加热部，并不限于使用电阻发热体的加热器，也可以是灯加热装置，也可以替代设置在旋转台2的下方侧而设置在旋转台2的上方侧，也可以设置在上下两方。
在此，关于处理区域P1、P2及分离区域D的各种布置方案，举一个上述实施方式之外的其它例子。图15是使第2反应气体喷嘴32位于比输送口15靠旋转台2的旋转方向上游侧的例子，这样的布置方案也能获得同样的效果。
另外，如上所述，分离区域D可以为将扇形的凸状部4沿周向分割为2部分，在两部分之间设置分离气体喷嘴41(42)的结构，图16是表示这样的结构的一个例子的俯视图。在这种情况下，要考虑到分离气体的喷出流量、反应气体的喷出流量等，将扇形的凸状部4和分离气体喷嘴41(42)之间的距离、扇形的凸状部4的大小等设定成能使分离区域D发挥有效的分离作用。
在上述实施方式中，第1处理区域P1和第2处理区域P2相当于具有比分离区域D的顶面44高的顶面45的区域。但是，第1处理区域P1和第2处理区域P2的至少一个也可以具有在反应气体供给喷嘴31(32)的两侧与旋转台2相对、且比顶面45低的另一顶面。这是为了防止气体流入到该顶面和旋转台2之间的间隙中。该顶面可以比顶面45低，也可以低至与分离区域D的顶面44大致相同。图17表示这样的结构的一个例子。如图所示，扇形的凸状部30配置在被供给O3气体的第2处理区域P2中，反应气体喷嘴32配置于形成在凸状部30上的槽部(未图示)中。换言之，该第2处理区域P2用于使气体喷嘴供给反应气体，与分离区域D相同地构成。另外，凸状部30的结构也可以构成为与图14的(a)至图14的(c)所例示的空心的凸状部相同。
另外，为了在分离气体喷嘴41(42)的两侧形成狭窄的空间，只要设置较低的顶面(第1顶面)44即可，在其它实施方式中，也可以如图18所示那样在反应气体喷嘴31、32的两侧设置上述顶面、即比顶面45低、与分离区域D的顶面44大致相同的较低的顶面，延伸到顶面44。换言之，也可以替代凸状部4而在顶板11的下表面安装其它凸状部400。凸状部400具有大致圆盘状的形状，大致整体与旋转台2的上表面相对，具有分别收容气体喷嘴31、32、41、42的沿径向延伸的4个长槽400a，且在凸状部400的下方，在凸状部400与旋转台2之间留有狭窄的空间。该狭窄的空间的高度可以与上述高度h为相同程度。若使用凸状部400，则从反应气体喷嘴31(32)喷出的反应气体在凸状部400的下方(或在狭窄的空间)扩散到反应气体喷嘴31(32)的两侧，从分离气体喷嘴41(42)喷出的分离气体在凸状部400的下方(或在狭窄的空间)扩散到分离气体喷嘴41(42)的两侧。该反应气体和分离气体在狭窄的空间中合流，通过排气口61(62)排出。在这种情况下，从反应气体喷嘴31喷出的反应气体也不会与从反应气体喷嘴32喷出的反应气体混合，能实现适当的ALD(或MLD)模式的堆积。
另外，也可以通过组合从图14的(a)到图14的(c)的任意一个图所示的空心的凸状部4来构成凸状部400，不使用气体喷嘴31、32、41、42以及长槽400a，而将反应气体以及分离气体从对应的空心凸状部4的喷出孔33分别喷出气体。
在以上的实施方式中，旋转台2的旋转轴22位于真空容器1的中心部，在旋转台2的中心部和真空容器1的上面部之间的空间吹扫分离气体，但本发明也可以如图19所示那样构成。在图19的成膜装置中，真空容器1的中央区域的底面部14突出到下方侧而形成驱动部的收容空间80，并且，在真空容器1的中央区域的上表面形成有凹部80a，在真空容器1的中心部，支柱81介于收容空间80的底部和真空容器1的上述凹部80a的上表面之间，防止来自第1反应气体喷嘴31的BTBAS气体和来自第2反应气体喷嘴32的O3气体经由上述中心部混合。
关于使旋转台2旋转的机构，围着支柱81地设置旋转套筒82，沿该旋转套筒82设置环状的旋转台2。然后，在上述收容空间80中设置由电动机83驱动的驱动齿轮部84，利用该驱动机构84，借助形成在旋转套筒82下部的外周的齿轮部85使该旋转套筒82旋转。附图标记86、87及88是轴承部。另外，在上述收容空间80的底部连接有吹扫气体供给管74，并且，将用于将吹扫气体供给到上述凹部80a的侧面和旋转套筒82的上端部之间的空间内的吹扫气体供给管75连接到真空容器1的上部。在图19中，用于将吹扫气体供给到上述凹部80a的侧面和旋转套筒82的上端部之间的空间内的开口部记载有左右2处，但为了避免BTBAS气体和O3气体通过旋转套筒82的附近区域混合，最好设计开口部(吹扫气体供给口)的排列数量。
在图19的实施方式中，若从旋转台2侧看，上述凹部80a的侧面和旋转套筒82的上端部之间的空间相当于分离气体喷出孔，而且，由该分离气体喷出孔、旋转套筒82及支柱81构成位于真空容器1的中心部的中心部区域。
以下，对于晶圆W的冷却方法，对其它的实施方式进行说明。
该方法是称作所谓的上装卡的方法，基于图20和图21对具体的顺序进行说明。另外，在本实施方式中，与上述的情况相同，成膜结束后的晶圆W的温度大约是600℃。
首先，如图20的(a)所示，从输送口15导入由2根棒状的保持部构成的上装卡臂210、211，在旋转台2的凹部24中保持晶圆W。具体地说，在使上装卡臂210、211移动到旋转台2的凹部24上后使其下降。在上装卡臂210上设有2个爪状的作为基板保持部的晶圆接触部210a、210b，在上装卡臂211上设有1个爪状的作为基板保持部的晶圆接触部211a。在为了保持晶圆W而在旋转台2的凹部24上设有足够深的臂用凹部212、213、214，以便在使上装卡臂210、211下降时，3处晶圆接触部210a、210b、211a不与旋转台2相接触。另外，臂用凹部212、213、214的深度形成得比旋转台2的凹部24深。
上装卡臂210、211不仅能沿上下方向、旋转台2的径向移动，还能在与图面垂直的方向上缩小或扩大上装卡臂210、211之间的间隔，通过该动作保持晶圆W。具体地说，如图21的(a)所示，在上装卡臂210、211上的晶圆接触部210a、210b、211a不与晶圆W接触地下降后，通过缩小上装卡臂210、211之间的间隔，如图21的(b)所示那样保持晶圆W。
接着，如图20的(b)所示，使上装卡臂210、211上升自旋转台2的凹部24抬起。
接着，如图20的(c)所示，利用基板冷却部110对晶圆W进行冷却。具体地说，基板冷却部110由喷射氮气或惰性气体的喷嘴等构成，通过对晶圆W喷射氮气等对晶圆W进行冷却。此时，晶圆W与旋转台2之间隔着空间，因此，旋转台2的热不会传递到晶圆W。另外，为了极力抑制给用于驱动上装卡臂210、211的未图示的驱动部、驱动机器带来的热损伤，优选在旋转台2的凹部24的正上方进行晶圆W的冷却。
此后，利用上装卡臂210、211从输送口15输送晶圆W。其它的晶圆W也在经由同样的工序冷却之后被送出。
另外，在本实施方式中，设置在上装卡臂210、211上的晶圆接触部210a、210b、211a是3处，但也可以设置4处或4处以上。
本发明并不限于使用2种反应气体，也可以应用于依次在基板上供给3种以上的反应气体的情况。在这种情况下，例如按第1反应气体喷嘴、分离气体喷嘴、第2反应气体喷嘴、分离气体喷嘴、第3反应气体喷嘴及分离气体喷嘴的顺序沿真空容器1的周向配置各气体喷嘴，如已述的实施方式那样构成包含各分离气体喷嘴的分离区域即可。
使用以上所述的成膜装置的基板处理装置示于图22中。在图22中，附图标记101例如是收纳25张晶圆的称为前开式晶圆传送盒(Front Opening Unified Pod)的密闭型的输送容器，附图标记102是配置有输送臂103的大气输送室，附图标记104、105是能在大气气氛和真空气氛之间切换气氛的加载互锁真空室(预备真空室)，附图标记106是配置有2个输送臂107a、107b的真空输送室，附图标记108、109是本发明的成膜装置。输送容器101被从外部输送到未图示的具有载置台的输入输出部，在与大气输送室102相连接后，利用未图示的开闭机构打开盖子，利用输送臂103从该输送容器101内取出晶圆。接着，将晶圆输送到加载互锁真空室104(105)内，将该室内从大气气氛切换成真空气氛，此后利用输送臂107a或107b取出晶圆，送入到成膜装置108、109中的一个，进行已述的成膜处理。这样，通过设置多个例如2个例如5张处理用的本发明的成膜装置，能以高生成率实施所谓的ALD(MLD)。
本美国申请基于在2008年9月4日申请的日本国专利申请第2008-227033号主张优先权，本国际申请引用日本国专利申请第2008-227033号的全部内容。

Claims (20)

1.一种成膜装置，在真空容器内将相互反应的至少2种反应气体按顺序供给到基板的表面上且执行该供给循环，从而层叠多层反应生成物的层而形成薄膜，其特征在于，该成膜装置包括：
上述真空容器，包括容器主体和能从该容器主体分离的顶板；
旋转台，其设置在上述真空容器内；
基板载置区域，其是为了将基板载置在上述旋转台上而设置的；
第1反应气体供给部及第2反应气体供给部，沿上述旋转台的旋转方向相互分离地设置，用于分别将第1反应气体及第2反应气体供给到上述旋转台的上述基板的载置区域侧的面上；
分离区域，其为了分离被供给上述第1反应气体的第1处理区域和被供给第2反应气体的第2处理区域的气氛，而在上述旋转方向上位于这些处理区域之间，该分离区域包括顶面和用于供给分离气体的分离气体供给部，该顶面位于上述分离气体供给部的上述旋转方向两侧，在顶面与旋转台之间形成有用于使分离气体从该分离区域向处理区域侧流动的狭窄的空间；
中心部区域，其为了分离上述第1处理区域和上述第2处理区域的气氛而位于真空容器内的中心部，且形成有用于将分离气体喷出到旋转台的基板载置面侧的喷出孔；
排气口，其用于将上述反应气体与扩散到上述分离区域两侧的分离气体以及从上述中心部区域喷出的分离气体一起排出；
基板冷却部，其在上述真空容器内为了冷却上述基板而对基板喷射氮气或惰性气体，
在所述分离区域中的所述顶板上设有凸状部，该凸状部是平面形状为扇形且向下方突出的顶部板，所述顶面为上述凸状部的下表面。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
在上述基板载置部上设有用于升降上述基板的升降机构；
上述升降机构由3根以上的升降销构成。
3.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
在利用上述分离气体供给部供给第1分离气体的分离区域包括：上述顶板，其与上述旋转台的、形成有基板载置部的面相对设置；
第2分离气体供给部，其用于从上述旋转台的中心部区域供给用于分离上述第1反应气体和上述第2反应气体的第2分离气体；
排气口，其设置在比旋转台低的位置上，用于通过上述旋转台的周缘和上述真空容器的内周壁之间的间隙排出上述第1反应气体、上述第2反应气体、上述第1分离气体及上述第2分离气体。
4.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
为了将上述基板从上述真空容器的外部输送到真空容器的内部，在上述真空容器的侧壁上设置由闸阀开闭的输送口。
5.根据权利要求4所述的成膜装置，其特征在于，
上述输送口处的上述基板的输送利用输送臂进行。
6.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
上述冷却部设置在上述基板载置部的正上方。
7.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
上述基板载置部在上述基板旋转台的表面形成为凹状；
上述旋转台的表面和载置在上述基板载置部上的上述基板的表面为相同高度，或者基板的表面位于比旋转台的表面低的位置。
8.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
该成膜装置还具有用于对上述旋转台进行加热的加热部。
9.根据权利要求8所述的成膜装置，其特征在于，
上述加热部设置在上述旋转台的下方。
10.根据权利要求8所述的成膜装置，其特征在于，
上述加热部设置在上述旋转台的上方。
11.一种成膜装置，通过多次进行将相互反应的至少2种反应气体依次供给到基板表面上的循环，从而层叠反应生成物而形成薄膜，其特征在于，上述成膜装置包括：
上述真空容器，包括容器主体和能从该容器主体分离的顶板；
旋转台，其设置在真空容器内；
多个基板载置部，其是为了将上述基板载置在上述旋转台的同一圆周上而设置在旋转台上的；
加热部，其用于对上述旋转台进行加热；
第1反应气体供给部，其设于上述真空容器内的、形成有上述基板载置部的一侧，用于供给第1反应气体；
第2反应气体供给部，其设于上述真空容器内的、形成有上述基板载置部的一侧，且设于相对于上述第1反应气体供给部离开的位置，用于供给第2反应气体；
第1分离气体供给部，其为了分离由上述第1反应气体供给部供给第1反应气体的第1处理区域和由上述第2反应气体供给部供给第2反应气体的第2处理区域而设置在第1处理区域和第2处理区域之间，用于供给第1分离气体；
输送口，其为了将上述基板从上述真空容器的外部输送到真空容器的内部而设置在上述真空容器的侧壁上，由闸阀进行开闭；
基板保持臂，其是由用于在上述输送口输送上述基板的2根棒状的保持部构成的输送臂，在一个保持部上设有至少1个用于保持上述基板的基板保持部，在另一个保持部上设有至少2个用于保持上述基板的基板保持部；
基板冷却部，其在上述真空容器内为了冷却上述基板而对基板喷射氮气或惰性气体，
在利用上述分离气体供给部供给第1分离气体的分离区域包括：顶面和上述用于供给第1分离气体的分离气体供给部，该顶面位于上述分离气体供给部的上述旋转方向两侧，在顶面与旋转台之间形成有用于使第1分离气体从该分离区域向被供给上述第1反应气体的第1处理区域和被供给第2反应气体的第2处理区域侧流动的狭窄的空间，
在所述分离区域中的所述顶板上设有凸状部，该凸状部是平面形状为扇形且向下方突出的顶部板，所述顶面为上述凸状部的下表面。
12.根据权利要求11所述的成膜装置，其特征在于，
所述分离区域包括：
与上述旋转台的、形成有基板载置部的面相对设置的上述顶板；
用于从上述旋转台的中心部区域供给用于分离上述第1反应气体和上述第2反应气体的第2分离气体的第2分离气体供给部；
为了通过上述旋转台的周缘和上述真空容器的内周壁之间的间隙排出上述第1反应气体、上述第2反应气体、上述第1分离气体及上述第2分离气体而设置在比旋转台低的位置上的排气口。
13.根据权利要求11所述的成膜装置，其特征在于，
上述基板保持臂能扩大或缩小2根棒状的保持部之间的间隔。
14.根据权利要求11所述的成膜装置，其特征在于，
上述基板保持部具有爪状部，在上述旋转台的基板载置部的缘部分，与上述爪状部相对应地设有比基板载置部深的凹状区域。
15.一种基板处理装置，其特征在于，该基板处理装置包括：
真空输送室，其在内部配置有基板输送部；
成膜装置，其为气密地与上述真空输送室相连接的、权利要求1～14中任一项所述的成膜装置；
预备真空室，其气密地与上述真空输送室相连接，能在真空气氛和大气气氛之间切换气氛。
16.一种成膜方法，通过多次进行将相互反应的至少2种反应气体依次供给到基板表面上的循环，从而层叠反应生成物而形成薄膜，其特征在于，该成膜方法包括以下工序：
将上述基板载置在为了将基板载置在真空容器内部的旋转台上而设置的基板载置部上的工序；
对上述旋转台进行加热的工序；
成膜工序，该工序通过从在上述真空容器内相互分离地设置的第1反应气体供给部及第2反应气体供给部向旋转台的、形成有基板载置部的面上分别供给第1反应气体及第2反应气体、并且利用设置在第1反应气体供给部和第2反应气体供给部之间的分离气体供给部供给分离气体来进行成膜；
冷却基板的工序，该工序通过在上述成膜工序结束后将上述基板从上述基板载置部取出、自为了在上述真空容器内冷却基板而设置的基板冷却部喷射氮气或惰性气体来对基板进行冷却，
上述真空容器包括容器主体和能从该容器主体分离的顶板；
在利用上述分离气体供给部供给分离气体的分离区域包括：顶面和上述供给分离气体的分离气体供给部，该顶面位于上述分离气体供给部的上述旋转方向两侧，在顶面与旋转台之间形成有用于使分离气体从该分离区域向被供给上述第1反应气体的第1处理区域和被供给第2反应气体的第2处理区域侧流动的狭窄的空间，
在所述分离区域中的所述顶板上设有凸状部，该凸状部是平面形状为扇形且向下方突出的顶部板，所述顶面为上述凸状部的下表面。
17.根据权利要求16所述的成膜方法，其特征在于，
上述基板载置部在上述基板旋转台的表面上形成为凹状；
上述旋转台的表面和载置在上述基板载置部上的上述基板的表面为相同高度，或者基板的表面位于比旋转台的表面低的位置。
18.一种成膜方法，通过多次进行将相互反应的至少2种反应气体依次供给到基板表面上的循环，从而层叠反应生成物而形成薄膜，其特征在于，该成膜方法包括以下工序：
将上述基板载置在为了将基板载置在真空容器内部的旋转台上而设置的基板载置部上的工序；
对上述旋转台进行加热的工序；
成膜工序，该工序通过从在上述真空容器内相互分离地设置的第1反应气体供给部及第2反应气体供给部向旋转台的、形成有基板载置部的面上分别供给第1反应气体及第2反应气体、并且利用设置在第1反应气体供给部和第2反应气体供给部之间的分离气体供给部供给分离气体来进行成膜；
在上述成膜工序结束后利用设置在上述基板载置部上的升降机构从基板载置部抬起上述基板的工序；
利用为了将上述基板从上述真空容器的内部通过输送口输送到真空容器的外部而设置的输送臂把持的工序；
冷却基板的工序，该工序通过在将上述基板载置在上述输送臂上之后、利用在上述真空容器内为了冷却基板而设置的基板冷却部喷射氮气或惰性气体来对基板进行冷却，
上述真空容器包括容器主体和能从该容器主体分离的顶板；
在利用上述分离气体供给部供给分离气体的分离区域包括：顶面和上述供给分离气体的分离气体供给部，该顶面位于上述分离气体供给部的上述旋转方向两侧，在顶面与旋转台之间形成有用于使分离气体从该分离区域向被供给上述第1反应气体的第1处理区域和被供给第2反应气体的第2处理区域侧流动的狭窄的空间，
在所述分离区域中的所述顶板上设有凸状部，该凸状部是平面形状为扇形且向下方突出的顶部板，所述顶面为上述凸状部的下表面。
19.根据权利要求18所述的成膜方法，其特征在于，
上述升降机构由至少3根升降销构成。
20.一种成膜方法，通过多次进行将相互反应的至少2种反应气体依次供给到基板表面上的循环，从而层叠反应生成物而形成薄膜，其特征在于，该成膜方法包括以下工序：
将上述基板载置在为了将基板载置在真空容器内部的旋转台上而设置的基板载置部上的工序；
对上述旋转台进行加热的工序；
成膜工序，该工序通过从在上述真空容器内相互分离地设置的第1反应气体供给部及第2反应气体供给部向旋转台的、形成有基板载置部的面上分别供给第1反应气体及第2反应气体、并且利用设置在第1反应气体供给部和第2反应气体供给部之间的分离气体供给部供给分离气体来进行成膜；
在上述成膜工序结束后利用基板保持臂提起载置在上述基板载置部上的基板的工序，该基板保持臂具有用于保持上述基板的2根棒状的保持部，在一个保持部上设有至少1个用于保持基板的基板保持部，在另一个保持部上设有至少2个用于保持基板的基板保持部；
冷却基板的工序，在将上述基板抬起的工序结束后、利用在上述真空容器内为了冷却基板而设置的基板冷却部喷射氮气或惰性气体来冷却基板，
上述真空容器包括容器主体和能从该容器主体分离的顶板；
在利用上述分离气体供给部供给分离气体的分离区域包括：顶面和上述供给分离气体的分离气体供给部，该顶面位于上述分离气体供给部的上述旋转方向两侧，在顶面与旋转台之间形成有用于使分离气体从该分离区域向被供给上述第1反应气体的第1处理区域和被供给第2反应气体的第2处理区域侧流动的狭窄的空间，
在所述分离区域中的所述顶板上设有凸状部，该凸状部是平面形状为扇形且向下方突出的顶部板，所述顶面为上述凸状部的下表面。
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