CN101748389A - 成膜装置、成膜方法、半导体制造装置及其所用的基座 - Google Patents

成膜装置、成膜方法、半导体制造装置及其所用的基座 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种成膜装置、成膜方法、半导体制造装置及其所用的基座。所公开的半导体制造装置包括：对基板进行规定处理的容器；基板输送臂，包括支承基板(W)的背面周缘部的爪部，能进入容器内或从容器内退出；基座，包括台阶部和用于载置基板的载置区域，该台阶部被设置成使爪部能移动到比载置区域的上表面低的位置。

Description

成膜装置、成膜方法、半导体制造装置及其所用的基座
技术领域
本发明涉及成膜装置、成膜方法、半导体制造装置和用于该成膜装置、半导体制造装置的基座。
背景技术
在半导体器件的制造中，利用以成膜装置、蚀刻装置、热处理装置为首的各种半导体制造装置。在这些半导体制造装置中，半导体基板(晶圆)被载置在与该半导体制造装置相对应的基座上。例如，在成膜装置中，有利用平放有2张～6张左右的晶圆的基座的成膜装置。
在那样的基座中，在载置有晶圆的区域至少设有3根升降销，该升降销贯穿基座地上下运动，由此，晶圆被载置在基座上。具体来说，使用在前端设有叉状件的输送臂而将晶圆输送到载置区域的上方，通过使升降销上升，将晶圆从输送臂接到升降销，在抽出输送臂之后，通过降低升降销而将晶圆载置在基座上。在专利文献1中记载有贯穿基座的通孔和通过该通孔上下运动的升降销的一个例子。
专利文献1：美国专利公报6，646，235号说明书(图2、图3)
本发明的发明人对如上所述那样构成的基座进行了研究之后，判明由于升降销用的孔而产生了以下的不便。即，可知如下的情况：在成膜装置中为了防止对基座的背面成膜而在基座背面流过吹扫气体，但是，在该吹扫气体通过升降销用的孔而向表面侧流出时，晶圆会被稍微向上推。若晶圆被向上推，容易出现晶圆在基座上移动，或在基座旋转时产生晶圆从基座飞出之类的事情。此外，由于晶圆和基座之间的紧密贴合度降低，因此晶圆面内的温度均匀性变差，有可能所堆积的膜的膜质、膜厚的均匀性变差。而且，也能预想到由于从升降销用的孔流出的吹扫气体，晶圆面内的与升降销相对应的部分的温度降低。此外，若吹扫气体从晶圆边缘向气相中流出，则会使原料气体的气体流动形态紊乱，其结果、也有可能堆积在晶圆上的膜的组成、膜厚均匀性、以及表面波度(Morphology)变差。特别是，例如若在分子层成膜(也称为原子层成膜)装置中气体流动形态紊乱，则也有可能两种以上的原料气体在气相中混合，妨碍分子层成膜。
发明内容
本发明是鉴于以上的情况而做成的，其目的在于提供一种能够避免由于使用升降销将基板载置在基座上而可能产生的问题的成膜装置、成膜方法、半导体制造装置、用于该成膜装置、半导体制造装置的基座和计算机可读取存储介质。
为了达到上述目的，本发明的第1技术方案提供如下的成膜装置：在容器内，通过执行将互相反应的至少两种反应气体按顺序供给到基板上的循环而在该基板上生成反应生成物的层，从而堆积膜。该成膜装置包括：基板输送臂，其能进入容器内或从容器内退出，包括支承基板的背面周缘部的爪部；基座，其能在容器内旋转，且该基座包括载置区域和台阶部，该载置区域被划定在一个面上，用于载置基板，该台阶部被设置成使爪部能移动到比载置区域的上表面低的位置；第1反应气体供给部，构成为将第1反应气体供给到一个面；第2反应气体供给部，构成为沿着基座的旋转方向与第1反应气体供给部隔开间隔，将第2反应气体供给到一个面；分离区域，其沿着旋转方向位于被供给第1反应气体的第1处理区域与被供给第2反应气体的第2处理区域之间，用于分离第1处理区域和第2处理区域；中央部区域，其为了分离第1处理区域和第2处理区域而位于容器的大致中央，具有沿着一个面喷出第1分离气体的喷出孔；排气口，其是为了对容器内进行排气而设置在容器上的。分离区域包括：供给第2分离气体的分离气体供给部；以及顶面，该顶面与基座的一个面之间形成狭窄的空间，在该狭窄的空间中，第2分离气体能沿旋转方向从分离区域向处理区域侧流动。
本发明的第2技术方案提供一种半导体制造装置，该半导体制造装置包括：容器，用于对基板进行规定处理；基板输送臂，能进入容器内或从容器内退出，包括支承基板的背面周缘部的爪部；基座，其包括载置区域和台阶部，该载置区域用于载置基板，该台阶部被设置成使爪部能移动到比载置区域的上表面低的位置。
本发明的第3技术方案提供一种基座，其是半导体制造装置中的用于载置作为规定处理的对象的基板，该基座包括载置区域和台阶部，该载置区域用于载置基板，该台阶部被设置成使将基板载置到载置区域的基板输送用臂的支承该基板的背面周缘部的爪部能移动到比载置区域的上表面低的位置。
本发明的第4技术方案提供如下的成膜方法：在容器内，通过执行将互相反应的至少两种反应气体按顺序供给到基板上的循环而在该基板上生成反应生成物的层，从而堆积膜。该成膜方法包括如下步骤：利用设于基板输送臂的爪部支承上述基板的背面周缘部，通过使该基板输送臂进入上述容器内，将基板搬入上述容器内；通过利用台阶部使上述爪部移动到比载置区域的上表面低的位置，将该基板载置到基座上，该基座能在上述容器内旋转地设置于上述容器内，且该基座包括载置区域和台阶部，该载置区域被划定在一个面上，用于载置上述基板，该台阶部被设置成使上述爪部能移动到比上述载置区域的上表面低的位置；使载置有上述基板的基座旋转；从第1反应气体供给部向上述基座供给第1反应气体；从沿着上述基座的旋转方向与上述第1反应气体供给部隔开间隔的第2反应气体供给部向上述基座供给第2反应气体；从设于分离区域的分离气体供给部供给第1分离气体，使上述第1分离气体在形成于上述分离区域的顶面和上述基座之间的狭窄的空间中沿上述旋转方向从上述分离区域流到上述处理区域侧，该分离区域位于被从上述第1反应气体供给部供给上述第1反应气体的第1处理区域和被从上述第2反应气体供给部供给上述第2反应气体的第2处理区域之间；从形成在位于上述容器的中央部的中央部区域的喷出孔供给第2分离气体；对上述容器进行排气。
本发明的第5技术方案提供一种收纳有使技术方案1所述的成膜装置执行如下的成膜方法的程序的计算机可读存储介质，该成膜方法包括如下步骤：利用设于基板输送臂的爪部支承上述基板的背面周缘部，通过使该基板输送臂进入上述容器内，将基板搬入上述容器内；通过利用台阶部使上述爪部移动到比载置区域的上表面低的位置，将该基板载置到基座上，该基座能在上述容器内旋转，且该基座包括载置区域和台阶部，该载置区域被划定在一个面上，用于载置上述基板，该台阶部被设置成使上述爪部能移动到比上述载置区域的上表面低的位置；使载置有上述基板的基座旋转；从第1反应气体供给部向上述基座供给第1反应气体；从沿着上述基座的旋转方向与上述第1反应气体供给部隔开间隔的第2反应气体供给部向上述基座供给第2反应气体；从设于分离区域的分离气体供给部供给第1分离气体，使上述第1分离气体在形成于上述分离区域的顶面和上述基座之间的狭窄的空间中沿上述旋转方向从上述分离区域流到上述处理区域侧，该分离区域位于被从上述第1反应气体供给部供给上述第1反应气体的第1处理区域和被从上述第2反应气体供给部供给上述第2反应气体的第2处理区域之间；从形成在位于上述容器的中央部的中央部区域的喷出孔供给第2分离气体；对上述容器进行排气。
附图说明
图1是表示由本发明的实施方式的成膜装置的示意图。
图2是表示图1的成膜装置的容器主体的内部的立体图。
图3是表示图1的成膜装置的容器主体的内部的俯视图。
图4是表示图1的成膜装置的气体供给喷嘴、基座和凸状部之间的位置关系的图。
图5是表示图1的成膜装置的输送臂的一臂部的立体图。
图6是图1的成膜装置的局部剖视图。
图7是图1的成膜装置的剖切立体图。
图8是表示图1的成膜装置中的吹扫气体流动的局部剖视图。
图9是表示进入图1的成膜装置的容器主体内的输送臂的立体图。
图10是说明向图1的成膜装置的基座搬入晶圆的动作的图。
图11是说明图1的成膜装置的输送臂的动作的图。
图12是表示在图1的成膜装置的容器主体内流动的气体的流动形态的俯视图。
图13是说明图1的成膜装置内的突出部的形状的图。
图14是表示图1的成膜装置的气体供给喷嘴的变形例的图。
图15是表示图1的成膜装置内的突出部的变形例的图。
图16是表示图1的成膜装置内的突出部和气体供给喷嘴的变形例的图。
图17是表示图1的成膜装置内的突出部的另一变形例的图。
图18是表示图1的成膜装置中的气体供给喷嘴的配置位置的变形例的图。
图19是表示图1的成膜装置内的突出部的又一变形例的图。
图20是表示在图1的成膜装置内，相对于反应气体供给喷嘴而设置突出部的例子的图。
图21是表示图1的成膜装置内的突出部的再一变形例的图。
图22是表示本发明的另一实施方式的成膜装置的示意图。
图23是表示图1或图22的成膜装置的基座的变形例的图。
图24是说明将晶圆载置到图23的基座上的动作的图。
图25是表示包括图1或图22的成膜装置的基板处理装置的示意图。
图26是表示基座的变形例的图。
图27是表示输送臂的变形例的图。
图28是表示基座的另一变形例的图。
具体实施方式
根据本发明的实施方式，提供一种能够避免由于使用升降销将基板载置在基座上而可能产生的问题的成膜装置、半导体制造装置、用于该成膜装置、半导体制造装置的基座和计算机可读存储介质。
以下、对本发明的实施方式的成膜装置，一边参照附图一边说明。
如图1(图3的B-B剖视图)所示，本发明的实施方式的成膜装置300包括：平面(俯视)形状为大致圆形的扁平的真空容器1；设于该真空容器1内，在该真空容器1的中心具有旋转中心的基座2。真空容器1构成为顶板11能从容器主体12分离。顶板11夹着例如O型密封圈等密封构件13安装于容器主体12，由此真空容器1被气密地封闭。另一方面，在需要从容器主体12分离顶板11时，分离顶板11由未图示的驱动机构抬起到上方。
在本实施方式中，基座2是用具有大约20mm的厚度的碳板制造的，被形成为具有大约960mm的直径的圆板形状。此外，也可以用SiC在基座2的上表面、背面和侧面形成表面涂层。参照图1，基座2在中央具有圆形的开口部，在开口部的周围由圆筒形状的芯部21从上下夹持而被保持。芯部21被固定在沿铅直方向延伸的旋转轴22的上端。旋转轴22贯穿容器主体12的底面部14，其下端安装在使该旋转轴22绕铅直轴线(例如如图2所示那样沿旋转方向RD)旋转的驱动部23。根据该构成，基座2能以其中心线为轴进行旋转。而且，旋转轴22和驱动部23被收纳在上表面开口的筒状壳体20内。该壳体20借助设于其上表面的凸缘部分20a气密地安装在真空容器1的底面部14的下表面，由此，壳体20的内部气氛与外部气氛相隔离。
如图2和图3所示，在基座2的上表面形成分别用于载置晶圆W的多个(图示的例子中是5个)圆形凹部状的载置部24。但是，在图3中仅表示1张晶圆W。载置部24在基座2上彼此以大约72°的角度间隔配置。
参照图3，各载置部24在周缘部具有3个凹部24a。这些凹部24a具有能收容爪部10a的尺寸，该爪部10a设于输送臂10上并从背面支承晶圆W。凹部24a可以相对于一个载置部24以例如大致120°的角度间隔形成，但是不限于此。例如，优选在即使因凹部24a而真空容器1内的气体流动紊乱、其影响也不表现在晶圆W上的那样的位置上形成凹部24a。换句话说，优选在以下的位置上配置凹部24a，该位置为通过凹部24a的上方横穿晶圆W的气体通过尽可能短的距离而到达晶圆W外部的位置。这样一来，即使因凹部24a而气体流动产生紊乱，也能将其影响控制到最低限度。例如，基座2在沿图3所示的箭头标记RD的方向旋转的情况下，优选在该旋转方向RD下游侧形成2个凹部24a。此外，考虑到基座2的旋转方向和真空容器1内的气体流动形态，也可以求出气体相对于晶圆W的流动方向，与此相对应地决定凹部24a的位置。而且，在决定凹部24a的位置时，当然要考虑利用爪部10a能稳定地保持晶圆W的间隔。
此外，在本实施方式中，凹部24a具有椭圆形的上表面形状，但是不限于此，也可以具有圆形或矩形等上表面形状。此外，凹部24a的截面形状也可以是矩形，但优选能减小对在基座2上流动的气体的影响的截面形状。例如，凹部24a的内侧壁可以相对于铅直方向以规定的角度倾斜。在本实施方式中，如图10最适当地表示那样，从基座2的上表面朝向凹部24a的底部平缓地倾斜。“平缓地倾斜”包括例如呈二次函数状、指数函数状倾斜，或呈抛物线状倾斜的情况。
参照图4的(a)，图示了载置部24和被载置于载置部24的晶圆W的截面。如该图所示，载置部24的直径稍大于晶圆W的直径，具有比晶圆W的直径稍大、例如大4mm的直径和与晶圆W的厚度相等的深度。因此，晶圆W被载置于载置部24时，晶圆W表面与基座2的除了载置部24之外的区域的表面位于相同的高度。若晶圆W和该区域之间有比较大的高度差，则由于该高度差，气体的流动产生紊乱，在晶圆W上的膜厚均匀性受到影响。为此，2个表面位于相同的高度。“相同的高度”在这里是指高度差是约5mm以下，然而该高度差应该在加工精度允许的范围尽可能趋近于零。
如图2、图3和图9所示，在容器主体12的侧壁形成有输送口15。晶圆W被输送臂10通过输送口15向真空容器1中(图9)输送，或从真空容器1向外输送。在该输送口15设有闸阀(未图示)，由此该输送口15被开闭。
如图3所示，输送臂10具有大致水平且互相大致平行地配置的2个臂部10b、10c。在一个臂部10b上设有从臂部10b大致呈L字状垂下的2个爪部10a，在另一个臂部10c上设有从臂部10c大致呈L字状垂下的1个爪部10a。由这些3个爪部10a支承晶圆W的背面，由此，能输送晶圆W。
一边参照图5一边说明臂部10b。如图所示，臂部10b在其前端部上具有爪部10a(为了便于说明记为爪部10a1)。爪部10a1与臂部10b的长度方向呈规定的角度。具体来说，在输送臂10保持晶圆W时，即，爪部10a1与晶圆W的背面接触时，爪部10a1向朝向晶圆W的大致中心的方向延伸。另一方面，另一个爪部10a(为了便于说明记为爪部10a2)被设于臂部10b的大致中间部。爪部10a2也与臂部10b的长度方向呈规定的角度。具体来说，爪部10a2在与晶圆W的背面接触时，向朝向晶圆W的大致中心的方向延伸。
另外，另一个臂部10c的一个爪部10a与晶圆W的背面接触时大致向朝向晶圆W的大致中心的方向延伸地与臂部10c的长度方向呈规定的角度。这样，设于输送臂10的爪部10a支承晶圆W的背面时，都能够朝向晶圆W的大致中心，因此可稳定被保持晶圆W。此外，任一个爪部10a均朝向前端倾斜(变薄)，由此，能容易钻入晶圆W的背面，容易地支承晶圆W。
从缩小爪部10a进入的凹部24a的方面来考虑，只要能稳定地保持晶圆W，爪部10a的尺寸优选尽可能地小。例如，能在向晶圆W的中心去的方向上具有约3mm～约5mm的长度，在与该方向正交的方向上具有约2mm～约3mm的宽度，约2m m～约3mm的厚度。此外，臂部10b(10c)的下表面与爪部10a的上表面(L字的大致水平部分的上表面)的垂直距离需要决定为在将晶圆W放置于载置部24上时，臂部10b(10c)不与晶圆W接触，例如，优选为约1mm～约1.5mm。
输送臂10能利用未图示的驱动机构通过输送口15进入真空容器1内、退出真空容器1，还能上下运动。而且，2个臂部10b、10c利用另一驱动机构能沿互相接近的方向和离开的方向移动。对于臂部10b、10c的动作，与爪部10a和形成于基座2的凹部24a的关系一同在后详细地说明。
参照图2和图3，在基座2的上方设有第1反应气体供给喷嘴31、第2反应气体供给喷嘴32和分离气体供给喷嘴41、42，它们以规定的角度间隔沿径向延伸。根据该构成，载置部24能通过喷嘴31、32、41和42的下方。图示的例子中，第2反应气体供给喷嘴32、分离气体供给喷嘴41、第1反应气体供给喷嘴31和分离气体供给喷嘴42按该顺序顺时针配置。这些气体供给喷嘴31、32、41、42贯穿容器主体12的周壁部，通过将作为气体导入件31a、32a、41a、42a的端部安装到壁的外周壁上而被支承。在图示的例子中，气体喷嘴31、32、41、42从真空容器1的周壁部被导入到真空容器1内，但是也可以从环状的突出部5(后述)导入。这种情况下，可以设置开口于突出部5的外周面和顶板11的外表面的L字型的导管，在真空容器1内，在L字型的一方的开口上连接气体喷嘴31(32、41、42)，在真空容器1的外部，在L字型的导管的另一方的开口上连接气体导入件31a(32a、41a、42a)。
虽未图示，但反应气体供给喷嘴31与作为第1反应气体的双叔丁基氨基硅烷(BTBAS)的气体供给源连接，反应气体供给喷嘴32与作为第2反应气体的臭氧(O3)的气体供给源连接。
在反应气体供给喷嘴31、32上沿喷嘴的长度方向隔开间隔地排列有用于将反应气体向下方侧喷出的喷出孔33，在本实施方式中，喷出孔33具有约0.5mm的口径，沿着反应气体供给喷嘴31、32的长度方向以约10mm的间隔排列。此外，反应气体供给喷嘴31的下方区域是用于使BTBAS气体吸附到晶圆上的第1处理区域P1，反应气体供给喷嘴32的下方区域是用于使O3气体吸附到晶圆上的第2处理区域P2。
另一方面，分离气体供给喷嘴41、42与氮气(N2)的气体供给源(未图示)连接。分离气体供给喷嘴41、42具有用于将分离气体向下方侧喷出的喷出孔40。喷出孔40沿长度方向以规定的间隔配置。在本实施方式中，喷出孔40具有约0.5mm的口径，沿着分离气体供给喷嘴41、42的长度方向以约10mm的间隔排列。
分离气体供给喷嘴41、42设于分离区域D，该分离区域D构成为使第1处理区域P1和第2处理区域P2分离。在各分离区域D中，如图2～图4所示，在真空容器1的顶板11上设有凸状部4。凸状部4具有扇形的上表面形状，其顶部位于真空容器1的中心，圆弧位于沿着容器主体12的内周壁的附近的位置。此外，凸状部4具有槽部43，该槽部43将凸状部4一分为二地沿径向延伸。在槽部43中收容有分离气体供给喷嘴41(42)。分离气体供给喷嘴41(42)的中心轴线与扇形的凸状部4的一个边之间的距离和分离气体供给喷嘴41(42)的中心轴线与扇形的凸状部4的另一个边之间的距离大致相等。另外，在本实施方式中，槽部43将凸状部4二等分地形成，但是在另一实施方式中，例如也可以以凸状部4的基座2的旋转方向上游侧变宽的方式来形成槽部43。
根据上述的构成，如图4的(a)所示，在分离气体供给喷嘴41(42)的两侧具有平坦的低的顶面44(第1顶面)，在低的顶面44的两侧具有高的顶面45(第2顶面)。凸状部4(顶面44)形成作为狭窄的空间的分离空间，该狭窄的空间用于阻止第1和第2反应气体进入凸状部4和基座2之间从而阻止它们混合。
参照图4的(b)，沿着基座2的旋转方向从反应气体供给喷嘴32向凸状部4流动的O3气体被阻止进入到该空间，此外，沿着与基座2的旋转方向相反的方向从反应气体供给喷嘴31向凸状部4流动的BTBAS气体被阻止进入到该空间。所谓“阻止气体进入”是指：使从分离气体供给喷嘴41喷出的作为分离气体的N2气体扩散到第1顶面44和基座2的表面之间、在本例中是吹入到与该第1顶面44相邻的第2顶面45的下方侧的空间，从而来自第2顶面45的下方侧空间的气体无法进入。而且，所谓“气体无法进入”并不仅是指从第2顶面45的下方侧空间完全不能进入到凸状部4的下方侧空间的情况，也指反应气体的一部分即使进入，该部分的反应气体也无法朝向分离气体供给喷嘴41进一步前进，由此，无法进行混合。即，只要能获得这样的作用，分离区域D就可以分离第1处理区域P1和第2处理区域P2。另外，对于吸附在晶圆W上的气体来说，当然能从分离区域D内通过。因此，“阻止气体进入”中的“气体”是指气相中的气体。
参照图1、图2及图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的外侧区域与基座相对。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的下表面距基座2的高度与凸状部4的下表面(顶面44)距基座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，也可以是独立形成的。另外，图2和图3表示将凸状部4留在真空容器1内而拆下了顶板11的真空容器1的内部结构。
在本实施方式中，通过在作为凸状部4的扇形板上形成槽部43，在槽部43中配置分离气体供给喷嘴41(42)来形成分离区域D。但是，也可以将2个扇形板配置在分离气体供给喷嘴41(42)的两侧，用螺钉将上述2个扇形板安装在顶板11的下表面上。
在本实施方式中，具有约300mm的直径的晶圆W在真空容器1内被处理的情况下，凸状部4具有沿着离开基座的旋转中心140mm的内侧的圆弧li(图3)的例如140mm的周向长度，和沿着与基座2的载置部24的最外部相对应的外侧的圆弧lo(图3)的例如502mm的周向长度。此外，沿着外侧的圆弧lo、从凸状部4的一侧壁到槽部43的最近的侧壁的周向长度是约246mm。
另外，凸状部4的下表面、即顶面44距基座2的表面的高度h(图4的(a))，例如可以是约0.5mm～约10mm，最好是约4mm。此外，基座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，与处理真空容器1内的压力和基座2的转速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)与基座2的表面之间的高度h。另外，作为分离气体，在本实施方式中是N2气体，但分离气体只要不会对氧化硅的成膜产生影响，也可以使用He或Ar气等惰性气体、氢气等。
图6表示图3的A-A剖视图的一半，在此，图示了凸状部4、与凸状部4一体形成的突出部5。参照图6，在凸状部4的外缘具有呈L字状弯曲的弯曲部46。由于凸状部4安装在顶板11上，并能与顶板11一起从容器主体12分离，因此弯曲部46与基座2之间、以及弯曲部46与容器主体12之间有微小的间隙，而弯曲部46大致填埋在基座2和容器主体12之间的空间，能够防止来自反应气体供给喷嘴31a的第1反应气体(BTBAS)和来自反应气体供给喷嘴32a的第2反应气体(臭氧)通过该间隙而混合。弯曲部46与容器主体12之间的间隙以及弯曲部46与基座2之间的微小的间隙为与从上述基座到凸状部4的顶面44的高度h大致相同的尺寸。在图示的例子中，弯曲部46的面对基座2的外周面的侧壁构成分离区域D的内周壁。
再次参照作为图3所示的B-B剖视图的图1，容器主体12在与基座2的外周面相对的容器主体12的内周部具有凹部。在此之后，将该凹部称为排气区域6。在排气区域6的下方设有排气口61(另一排气口62参照图3)，经由对另一排气口62也能使用的排气管63，排气口61和另一排气口62连接于真空泵64。此外，在排气管63上设有压力调整器65。也可以针对相对应的排气口61、62设置多个压力调整器65。
再次参照图3，从上方来看，排气口61配置在第1反应气体供给喷嘴31与相对于第1反应气体供给喷嘴31位于基座2的顺时针旋转方向的下游的凸状部4之间。根据该构成，排气口61实质上能专门排出来自第1反应气体供给喷嘴31的BTBAS气体。另一方面，从上方来看，排气口62配置在第2反应气体供给喷嘴32与相对于第2反应气体供给喷嘴32位于基座2的顺时针旋转方向的下游的凸状部4之间。根据该构成，排气口62实质上能专门排出来自第2反应气体供给喷嘴32的O3气体。因此，这样构成的排气口61、62能辅助防止分离区域D防止BTBAS气体和O3气体混合。
在本实施方式中，在容器主体12上设有2个排气口，但是也可以在另一实施方式中设有3个排气口。例如，也可以在第2反应气体供给喷嘴32与相对于第2反应气体供给喷嘴32位于基座2的顺时针旋转方向的上游的分离区域D之间设置追加的排气口。此外，可以进一步在其他的位置设置追加的排气口。在图示的例子中，通过排气口61、62设于比基座2低的位置，从真空容器1的内周壁与基座2的周缘之间的间隙进行排气，但是排气口61、62也可以设于容器主体12的侧壁上。此外，在将排气口61、62设于容器主体12的侧壁上的情况下，排气口61、62也可以位于比基座2高的位置。这种情况下，气体沿着基座2表面流动，流入位于比基座2的表面高的位置的排气口61、62。因此，在真空容器1内的微粒无法被吹起这方面来说，与排气口例如被设置在顶板11上的情况相比，是有利的。
如图1、图2和图7所示，在基座2与容器主体12的底部14之间的空间设有作为加热部的环状的加热器单元7，由此，基座2上的晶圆W隔着基座2被加热成由制程程序决定的温度。此外，罩构件71以围着加热器单元7的方式设在基座2的下方的基座2的外周附近，放置有加热器单元7的空间是被加热器单元7外侧的区域划分而成的。罩构件71在上端具有凸缘部71a，为了防止气体流入到罩构件71内，凸缘部71a被配置成能在基座2的下表面和凸缘部之间维持微小的间隙。
再次参照图1，底部14在环状的加热器单元7的内侧具有隆起部。隆起部的上表面接近基座2和芯部21，在隆起部的上表面和基座2之间，以及隆起部的上表面和芯部21的背面之间留有微小的间隙。此外，底部14具有供旋转轴22穿过的中心孔。该中心孔的内径比旋转轴22的直径稍大，留有通过凸缘部20a而与壳体20连通的间隙。吹扫气体供给管72与凸缘部20a的上部相连接。此外，为了对收容有加热器单元7的区域进行吹扫，多个吹扫气体供给管73以规定的角度间隔与加热器单元7的下方区域连接。
根据这样的构成，通过旋转轴22与底部14的中心孔之间的间隙、芯部21与底部14的隆起部之间的间隙和底部14的隆起部与基座2的背面之间的间隙，N2吹扫气体从吹扫气体供给管72向加热器单元空间流动。此外，N2吹扫气体从吹扫气体供给管73向加热器单元7下方的空间流动。然后，这些N2吹扫气体通过罩构件71的凸缘部71a与基座2的背面之间的间隙而流入排气口61。N2吹扫气体的这样的流动在图8中用箭头标记表示。N2吹扫气体作为防止第1(第2)反应气体回流到基座2的下方空间而与第2(第1)反应气体混合的分离气体而发挥作用。
参照图8，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，由此，对顶板11和芯部21之间的空间52供给作为分离气体的N2气体。被供给到该空间52的分离气体通过突出部5和基座2之间的狭小的间隙50，沿着基座2表面流动，到达排气区域6。该空间52和间隙50充满分离气体，因此反应气体(BTBAS、O3)不会经由基座2的中心部而混合。即，在本实施方式的成膜装置300中设有中心区域C，该中心区域C构成为，为了分离第1处理区域P1和第2处理区域P2而由基座2的旋转中心部和真空容器1划分而成的，具有朝向基座2的上表面喷出分离气体的喷出孔。另外，在图示的例中，喷出孔相当于突出部5和基座2之间的狭小的间隙50。
此外，在本实施方式的成膜装置300中，设有用于对装置整体的动作进行控制的控制部100。该控制部100例如具有由计算机构成的处理控制器100a、用户接口部100b、存储装置100c。用户接口部100b具有用于显示成膜装置300的工作状况的显示器、用于成膜装置300的操作者选择制程程序、或工艺管理者变更制程程序的参数等的键盘和触摸面板(未图示)等。
在存储装置100c存储有使处理控制器100a实施各种工艺的控制程序、制程程序和各种工艺参数等。此外，上述程序具有例如用于进行后述的动作的步骤群。按照来自用户接口部100b的指令，由处理控制器100a读出上述控制程序、制程程序，并执行该控制程序、制程程序。此外，这些程序被存储在计算机可读存储介质100d中，通过与其相对应的输入输出装置(未图示)安装在存储装置100c中即可。计算机可读存储介质100d也可以是硬盘、CD、CD-R/RW、DVD-R/RW、软盘、半导体存储器等。此外，还可以通过通信电路将程序下载到存储装置100c中。
接着，说明本实施方式的成膜装置300的动作(成膜方法)。
晶圆搬入工序
首先，参照图10和图11对晶圆W被载置在基座2上的工序进行说明。首先，使基座2旋转而使载置部24排列于输送口15，打开闸阀(未图示)。接着，如图10的(a)所示，晶圆W由输送臂10的3个爪部10a(在图10的(a)中仅图示2个爪部10a)从背面支承，通过输送口15，被搬入真空容器1内，被保持在载置部24的上方(参照图9)。此时，如图11的(a)所示，输送臂10的臂部10b、10c向互相接近的方向移动，由此，爪部10a接触晶圆W的背面而支承晶圆W。接着，如图10的(b)所示，输送臂10向下方移动，爪部10a进入到载置部24的凹部24a中，从而到达比载置部24的上表面低的位置时，晶圆W的背面接触载置部24的上表面，并且爪部10a从晶圆W的背面离开。接着，如图11的(b)所示，输送臂10的臂部10b、10c向互相离开的方向移动。由此，爪部10a位于晶圆W的边缘的外侧(图10的(c))。然后，输送臂10向上方移动(图10的(d))，从真空容器1退出。由此，将一张晶圆W载置到载置部24的动作结束。
成膜工序
上述一连串的动作被反复5次，确认了5张晶圆W被载置在基座2上的规定位置之后，真空容器1内由真空泵64抽真空成预先设定的压力。接着，从上看来，基座2开始绕顺时针旋转。基座2由加热器单元7加热到预先规定的温度(例如300℃)，晶圆W通过被载置在该基座2上而被加热。由温度传感器(未图示)确认了晶圆W被加热并维持在规定的温度之后，第1反应气体(BTBAS)通过第1反应气体供给喷嘴31向第1处理区域供给，第2反应气体(O3)通过第2反应气体供给喷嘴32向第2处理区域P2供给。此外，还供给分离气体(N2)。
晶圆W通过第1反应气体供给喷嘴31的下方的第1处理区域P1时，BTBAS分子吸附在晶圆W的表面上，通过第2反应气体供给喷嘴32的下方的第2处理区域P2时，O3分子吸附在晶圆W的表面上，BTBAS分子被O3氧化。因此，晶圆W通过基座2的旋转一次通过区域P1、P2这两者时，在晶圆W的表面上形成有氧化硅的单分子层。接着，晶圆W交替地多次通过区域P1、P2，在晶圆W的表面上堆积具有规定膜厚的氧化硅膜。在堆积了具有规定膜厚的氧化硅膜之后，停止BTBAS气体和臭氧气体，停止基座2的旋转。
晶圆搬出工序
成膜结束后，对真空容器1内进行吹扫。接着，晶圆W通过与参照图10和图11说明的搬入动作相反的动作，由输送臂10从真空容器1依次搬出。即，载置部24排列于输送口15，闸阀打开了之后，输送臂10进入到晶圆W的上方。此时，输送臂10的臂部10b、10c向互相离开的方向移动。即，输送臂10的爪部10a位于相当于晶圆W的边缘的外侧的位置。接着，输送臂10移动到下方，爪部10a进入凹部24a内，臂部10b、10c向互相接近的方向移动。接着，输送臂10向上方移动时，晶圆W由爪部10a从背面支承，向上方抬起。之后，输送臂10从真空容器1内退出，例如，将晶圆W交接到另一输送臂上，一张晶圆W的搬出结束。接着，上述的动作被反复，基座2上的所有的晶圆W被搬出。
如上所述，在本发明的实施方式的成膜装置300中，沿着基座2的载置部24的边缘设有凹部24a，能将输送臂10的爪部10a收容于凹部24a，因此将从背面支承晶圆W的爪部10a收容到凹部24a中，从而能将晶圆W载置于载置部24。此外，通过将爪部10a收容到凹部24a中来支承晶圆W的背面，能够从基座2取出晶圆W。这样，因为无需由升降销抬起晶圆W，因此升降销和供升降销做上下运动的通孔也不需要，不会产生因通孔引起的晶圆的移动、晶圆面内的温度均匀性变差这样的问题。
另外，在上述的成膜动作中、还从分离气体供给管51供给作为分离气体的N2气体，由此，N2气体从中心区域C、即、从突出部5和基座2之间的间隙50沿着基座2表面被喷出。在该实施方式中，第2顶面45的下方空间、即配置有反应气体供给喷嘴31(32)的空间具有比中心区域C以及第1顶面44与基座2之间的狭窄的空间低的压力。这原因在于，与顶面45的下方空间相邻地设有排气区域6，该空间通过排气区域6直接排气。此外，原因还在于，狭窄的空间被形成为可通过高度h来维持配置有反应气体供给喷嘴31(32)的空间(或第1(第2)处理区域P1(P2))和狭窄的空间之间的压力差。
接着，一边参照图12一边说明从气体供给喷嘴31、32、41、42向真空容器1内供给的气体的流动形态。图12是示意性地表示流动形态的图。如图所示，从第2反应气体供给喷嘴32喷出的O3气体的一部分碰到基座2表面(以及晶圆W的表面)而沿着该表面在与基座2的旋转方向相反的方向上流动。接着，该O3气体被自基座2旋转方向上游侧流来的N2气体吹回，流向改变为朝向基座2的周缘和真空容器1的内周壁。最后，O3气体流入排气区域6，通过排气口62而自真空容器1排出。
从第2反应气体供给喷嘴32喷出的O3气体的另一部分碰到基座2表面(和晶圆W表面)而沿着该表面在与基座2的旋转方向相同的方向流动。该部分的O3气体主要是由于从中心区域C流来的N2气体和通过了排气口62的吸引力而向排气区域6流动。另一方面，该部分的O3气体的少量部分朝着相对于第2反应气体供给喷嘴32位于基座2的旋转方向的下游侧的分离区域D流动，有可能进入顶面44和基座2之间的间隙。但是，该间隙的高度h在有意设定的成膜条件的基础上被设定为阻止气体流入该间隙那样程度的高度，因此，O3气体被阻止进入该间隙。即使少量的O3气体流入该间隙，该O3气体也无法流到分离区域D的深处。这原因在于，流入间隙的少量的O3气体被由分离气体供给喷嘴41喷出的分离气体吹回。因此，如图12所示，在基座2的上表面沿着旋转方向流动的、实质上全部的O3气体均向排气区域6流动，并由排气口62排出。
同样防止从第1反应气体供给喷嘴31喷出的、在与基座2的旋转方向相反的方向上沿着基座2的表面流动的一部分的BTBAS气体流入相对于第1反应气体供给喷嘴31位于旋转方向上游侧的凸状部4的顶面44与基座2之间的间隙。即使少量的BTBAS气体流入该间隙，该BTBAS气体也被分离气体供给喷嘴41喷出的N2气体吹回。被吹回的BTBAS气体与来自分离气体供给喷嘴41的N2气体以及自中心区域C喷出的N2气体一起朝向基座2的外周缘和真空容器1的内周壁流动，经由排气区域6，通过排气口61被排出。
从第1反应气体供给喷嘴31向下方侧喷出的、在与基座2的旋转方向相同的方向上沿着基座2的表面(以及晶圆W的表面)流动的另一部分的BTBAS气体无法流入相对于第1反应气体供给喷嘴31位于旋转方向下游侧的凸状部4的顶面44与基座2之间的间隙。即使少量的BTBAS气体流入该间隙，该BTBAS气体也被分离气体供给喷嘴42喷出的N2气体吹回。被吹回的BTBAS气体与来自分离区域D的分离气体供给喷嘴42的N2气体以及自中心区域C喷出的N2气体一起朝向排气区域6流动，通过排气口61排出。
如上所述，分离区域D防止BTBAS气体、O3气体流入分离区域D，或充分地降低流入分离区域D的BTBAS气体、O3气体的量，或能够将BTBAS气体、O3气体吹回。吸附于晶圆W的BTBAS分子和O3分子被容许穿过分离区域D，有助于膜的堆积。
此外，如图8和图12所示，因为分离气体从中心区域C向基座2的外周缘喷出，因此第1处理区域P1的BTBAS气体(第2处理区域P2的O3气体)无法流入中心区域C。即使第1处理区域P1的少量的BTBAS(第2处理区域P2的O3气体)流入中心区域C，该BTBAS气体(O3气体)也被N2气体吹回，阻止第1处理区域P1的BTBAS气体(第2处理区域P2的O3气体)通过中心区域C而流入第2处理区域P2(第1处理区域P1)。
此外，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)通过基座2和容器主体12的内周壁之间的空间而流入第2处理区域P2(第1处理区域P1)。这原因在于，弯曲部46从凸状部4向下形成，弯曲部46和基座2之间的间隙以及弯曲部46和容器主体12的内周壁之间的间隙与凸状部4的顶面44距基座2的高度h相同程度地小，实质上避免了2个处理区域之间的连通。因此，BTBAS气体被从排气口61排出，O3气体被从排气口62排出，不会混合上述两种反应气体。此外，基座2的下方的空间被从吹扫气体供给管72、73供给的N2气体吹扫。因此，BTBAS气体无法通过基座2的下方而流入处理区域P2。
以下列举出该实施方式的成膜装置300中的较佳的工艺参数。
·基座2的转速：1～500rpm(晶圆W的直径是300mm的情况)
·真空容器1的压力：1067Pa(8Torr)
·晶圆温度：350℃
·BTBAS气体的流量：100sccm
·O3气体的流量：10000sccm
·来自分离气体供给喷嘴41、42的N2气体的流量：20000sccm
·来自分离气体供给管51的N2气体的流量：5000sccm
·基座2的转速：600转(由需要的膜厚决定)
根据本实施方式的成膜装置300，成膜装置300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括低的顶面44在内的分离区域D，因此，防止BTBAS气体(O3气体)流入第2处理区域P2(第1处理区域P1)，防止与O3气体(BTBAS气体)混合。因此，使载置有晶圆W的基座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和分离区域D，氧化硅膜的分子层成膜被可靠地实施。此外，为了进一步可靠地防止BTBAS气体(O3气体)流入第2处理区域P2(第1处理区域P1)而与O3气体(BTBAS气体)混合，因此，分离区域D还包括喷出N2气体的分离气体供给喷嘴41、42。而且，该实施方式的成膜装置300的真空容器1具有包括喷出N2气体的喷出孔的中心区域C，因此，能防止BTBAS气体(O3气体)通过中心区域C流入第2处理区域P2(第1处理区域P1)而与O3气体(BTBAS气体)混合。此外，BTBAS气体和O3气体不混合，因此几乎不产生氧化硅堆积在基座2上，因此，能降低微粒的问题。
另外，在本实施方式的成膜装置300中，基座2具有5个载置部24，成膜装置300运转一次能够处理载置于相对应的5个载置部24的5张晶圆W，但是，既可以在5个载置部24其中之一上载置1张晶圆W，也可以仅在基座2上形成一个载置部24。
而且，不限于氧化硅膜的分子层成膜，采用成膜装置300也能进行氮化硅膜的分子层成膜。作为用于氮化硅膜的分子层成膜的氮化气体，能利用氨(NH3)和联氨(N2H2)等。
此外，作为用于氧化硅膜、氮化硅膜的分子层成膜的原料气体，不只限于BTBAS，也能利用二氯硅烷(DCS)、六氯乙硅烷(HCD)、三(二甲氨基)硅烷(3DMAS)、正硅酸乙酯(TEOS)等。
此外，在本发明的实施方式的成膜装置和成膜方法中，不只限于氧化硅膜和氮化硅膜，也可以进行如下的分子层成膜：采用了三甲基铝(TMA)和O3或氧等离子体的氧化铝(Al2O3)的分子层成膜、采用了四(二乙基氨基)锆(TEMAZ)和O3或氧等离子体的氧化锆(ZrO2)的分子层成膜、采用了(四-(乙基甲基氨基)-铪)(TEMAHf)和O3或氧等离子体的氧化铪(HfO2)的分子层成膜、双(四甲基庚二酮酸)锶[Sr(THD)2]和O3或氧等离子体的氧化锶(SrO)的分子层成膜、采用了(甲基戊二酮酸)双(四甲基庚二酮酸)钛[Ti(MPD)(THD)]和O3或氧等离子体的氧化钛(TiO)的分子层成膜等。
越接近基座2的外周缘越大的离心力起作用，例如，因此BTBAS气体在接近基座2的外周缘的部分上以较大的速度朝向分离区域D流动。因此，在接近基座2的外周缘的部分，BTBAS气体流入顶面44和基座2之间的间隙的可能性高。因此，若使凸状部4的宽度(沿着旋转方向的长度)越朝向外周缘越宽的话，则能够使BTBAS气体难以进入到该间隙。从该方面出发，优选在本实施方式中如上所述那样凸状部4具有扇形的上表面形状。
以下，再次举例说明凸状部4(或顶面44)的尺寸。参照图13的(a)和图13的(b)，在分离气体供给喷嘴41(42)的两侧形成狭窄的空间的顶面44作为与晶圆中心WO通过的路径相对应的圆弧的长度L可以是晶圆W的直径的约1/10～约1/1的长度，优选是约1/6以上。具体来说，晶圆W具有300mm直径的情况下，该长度L优选为约50mm以上。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与基座2之间的狭窄的空间的高度h。但是，若长度L过短，高度h变得非常低，则有可能造成基座2与顶面44产生碰撞，产生微粒而产生晶圆的污染、或晶圆破损。因此，为了避免基座2与顶面44碰撞，需要抑制基座2的振动，或使基座2稳定地旋转的对策。另一方面，在缩短长度L而比较大地维持狭窄的空间的高度h的情况下，为了防止反应气体流入顶面44和基座2之间的狭窄的空间，必须降低基座2的转速，这在制造生产率这一点上当然是不利的。通过上述考察，沿着与晶圆中心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的尺寸不限于上述的尺寸，也可以根据所使用的工艺参数和晶圆尺寸来进行调整。此外，狭窄的空间只要具有形成使分离气体从分离区域D向处理区域P1(P2)流动那样程度的高度，从上述说明可知，除了所使用的工艺参数和晶圆尺寸之外，例如也可以根据顶面44的面积来调整狭窄的空间的高度h。
此外，在上述的实施方式中，在设于凸状部4的槽部43配置有分离气体供给喷嘴41(42)，在分离气体供给喷嘴41(42)的两侧配置有低的顶面44。但是，在另一实施方式中，也可以代替分离气体供给喷嘴41，如图14所示那样在凸状部4的内部形成沿基座2的径向延伸的流路47，沿着该流路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不只限于平坦面，既可以如图15的(a)所示弯曲成凹面状，也可以如图15的(b)所示呈凸面形状，还可以如图15的(c)所示构成波浪状。
此外，凸状部4也可以构成为是空心的，也可以将分离气体导入空心内。这种情况下，多个气体喷出孔33也可以如图16的(a)～(c)所示那样排列。
参照图16的(a)，多个气体喷出孔33分别具有倾斜的狭缝的形状。这些倾斜狭缝(多个气体喷出孔33)沿着基座2的径向与相邻的狭缝部分重叠。在图16的(b)中，多个气体喷出孔33分别是圆形。这些圆形的孔(多个气体喷出孔33)作为整体沿着沿基座2的径向延伸的曲线而配置。在图16的(c)中，多个气体喷出孔33分别具有圆弧状的狭缝的形状。这些圆弧状狭缝(多个气体喷出孔33)沿基座2的径向以规定间隔配置。
此外，在本实施方式中，凸状部4具有大致扇形的上表面形状，但是在另一实施方式中，也可以具有如图17的(a)所示的长方形或正方形的上表面形状。此外，如图17的(b)所示，也可以凸状部4的上表面整体是扇形，具有弯曲成凹状的侧面4Sc。除此之外，如图17的(c)所示，也可以凸状部4的上表面整体是扇形，具有弯曲成凸状的侧面4SV。此外，如图17的(d)所示，也可以凸状部4的基座2(图1)的旋转方向d的上游侧的部分具有凹状的侧面4Sc，凸状部4的基座2(图1)的旋转方向d的下游侧的部分具有平面状的侧面4Sf。另外，在图17的(a)～图17的(d)中，点划线表示形成于凸状部4的槽部43(图4的(a)、图4的(b))。在上述的情况下，收容于槽部43的分离气体供给喷嘴41(42)(图2)自真空容器1的中央部、例如突出部5(图1)延伸。
用于加热晶圆的加热器单元7也可以代替电阻发热体而构成为具有加热灯的构造。此外，代替设于基座2的下方侧，加热器单元7既可以设于基座2的上方侧，也可以设于上下两方。
处理区域P 1，P 2和分离区域D在另一实施方式中也可以如图18所示那样配置。参照图18，供给第2反应气体(例如，O3气体)的第2反应气体供给喷嘴32设置于输送口15的基座2的旋转方向上游侧且设置于输送口15和分离气体供给喷嘴42之间。即使这样的配置，从各喷嘴和中心区域C喷出的气体大致如该图中以箭头标记所示那样流动，能够防止两反应气体的混合。因此，即使这样的配置，也能实现适当的分子层成膜。
此外，如上所述，也可以以2张扇形板位于分离气体供给喷嘴41(42)的两侧的方式用螺钉将2张扇形板安装在顶板11的下表面，从而构成分离区域D。图19是表示这样的构成的俯视图。这种情况下，为了高效率发挥分离区域D的分离作用，也可以考虑分离气体和反应气体的喷出率来决定凸状部4和分离气体供给喷嘴41(42)之间的距离、凸状部4的尺寸。
在上述的实施方式中，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的至少一方也可以具有在反应气体供给喷嘴31(32)的两侧与基座2相对、比顶面45低的另一顶面。这是为了防止气体流入该顶面和基座2之间的间隙的缘故。该顶面也可以比顶面45低，与分离区域D的顶面44相同程度那样低。图20表示那样的构成的一个例子。如图所示，扇形的凸状部30被配置在被供给O3气体的第2处理区域P2，反应气体供给喷嘴32被配置在形成于凸状部30的槽部(未图示)。换句话说，该第2处理区域P2被用于供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也可以被构成为与图16的(a)～图16的(c)中表示的一个例子的空心的凸状部相同。
此外，为了在分离气体供给喷嘴41(42)的两侧形成狭窄的空间而设有低的顶面(第1顶面)44，在另一实施方式中，上述的顶面、即、低于顶面45且与分离区域D的顶面44相同程度那样低的顶面也可以设于反应气体供给喷嘴31、32的两侧，延伸到达顶面44。换句话说，也可以代替凸状部4，将另一凸状部400安装在顶板11的下表面上。参照图21，凸状部400具有大致圆盘状的形状，与基座2的大致整个上表面相对，具有分别收容气体供给喷嘴31、32、41、42且沿着径向延伸的4个狭缝400a，并且，在凸状部400下方，留有与基座2形成的狭窄的空间。该狭窄的空间的高度可以是与上述的高度h相同的程度。使用凸状部400时，从反应气体供给喷嘴31(32)喷出的反应气体在凸状部400下方(或在狭窄的空间中)扩散到反应气体供给喷嘴31(32)的两侧，从分离气体供给喷嘴41(42)喷出的分离气体在凸状部400下方(或在狭窄的空间中)扩散到分离气体供给喷嘴41(42)的两侧。该反应气体和分离气体在狭窄的空间汇合，通过排气口61(62)被排出。在这种情况下，从反应气体供给喷嘴31喷出的反应气体也不会与从反应气体供给喷嘴32喷出的反应气体混合，能实现适当的分子层成膜。
另外，通过组合图16的(a)～图16的(c)的任一图中所示的空心的凸状部4来构成凸状部400，也可以不使用气体供给喷嘴31、32、33、34和狭缝400a地将反应气体和分离气体分别从相对应的空心凸状部4的喷出孔33喷出。
在上述的实施方式中，使基座2旋转的旋转轴22位于真空容器1的中央部。此外，芯部21和顶板11之间的空间52为了防止反应气体通过中央部混合，而被分离气体吹扫。但是，真空容器1在另一实施方式中也可以如图22那样构成。参照图22，容器主体12的底部14具有中央开口，在中央开口气密地安装有收容壳体80。此外，顶板11具有中央凹部80a。支柱81载置于收容壳体80的底面，支柱81的上端部到达中央凹部80a的底面。支柱81防止从第1反应气体供给喷嘴31喷出的第1反应气体(BTBAS)和从第2反应气体供给喷嘴32喷出的第2反应气体(O3)通过真空容器1的中央部互相混合。
此外，旋转套筒82以同轴状绕着支柱81设置。旋转套筒82由安装在支柱81的外表面的轴承86、88和安装在收容壳体80的内侧面的轴承87支承。而且，在旋转套筒82的外表面安装有齿轮部85。此外，环状的基座2的内周面安装在旋转套筒82的外表面上。驱动部83被收容于收容壳体80中，齿轮84安装在从驱动部83延伸的轴上。齿轮84和齿轮部85相啮合。通过这样的构成，旋转套筒82和基座2均由驱动部83驱动而旋转。
吹扫气体供给管74与收容壳体80的底部连接，向收容壳体80供给吹扫气体。由此，为了防止反应气体流入收容壳体80内，能够将收容壳体80的内部空间的压力维持为比真空容器1的内部空间高的压力。因此，在收容壳体80内不发生成膜，能降低维护的频率。此外，吹扫气体供给管75分别与从真空容器1的上外表面到凹部80a的内壁的导管75a连接，朝向旋转套筒82的上端部供给吹扫气体。由于该吹扫气体，BTBAS气体和O3气体无法通过凹部80a的内壁和旋转套筒82的外表面之间的空间而混合。在图22中，图示了2个吹扫气体供给管75和导管75a，但是供给管75和导管75a的数量也可以被决定为可靠地防止BTBAS气体和O3气体在凹部80a的内壁和旋转套筒82的外表面之间的空间附近混合。
在图22的实施方式中，凹部80a的侧面和旋转套筒82的上端部之间的空间相当于喷出分离气体的喷出孔，而且，由该分离气体喷出孔、旋转套筒82和支柱81构成位于真空容器1的中心部的中心区域。
在本发明的实施方式的成膜装置300中，不限定于使用两种反应气体，也可以将3种以上的反应气体按顺序供给到基板上。在该情况下，例如以第1反应气体供给喷嘴、分离气体供给喷嘴、第2反应气体供给喷嘴、分离气体供给喷嘴，第3反应气体供给喷嘴和分离气体供给喷嘴这样的顺序沿真空容器1的周向配置各气体喷嘴，包括各分离气体供给喷嘴在内的分离区域如上述的实施方式同样地构成即可。
此外，本发明的实施方式的成膜装置300也可以代替上述的基座2而具有基座200。基座200没有形成于基座2上的凹部24a(图3)，如图23的(a)所示，在圆形凹部状的载置部24的大致中央具有基座板201这一点上，与基座2不同，在尺寸、载置部24的数量、大小等方面上相同。
基座板201具有圆形的上表面形状，与载置部24被配置成同心圆状。此外，基座板201的直径例如能比晶圆W的直径小约4mm～约10mm。如作为图23的(a)的I-I剖视图的图23的(b)所示，基座板201具有大致T字状的截面形状，没有间隙地嵌入到贯穿基座200的载置部24的台阶状的开口202中。由此，基座板201通过具有大直径的外周面、与基座板201的上表面(载置部24的上表面)平行的环状的背面和具有小直径的外周面而与基座200接触。不仅基座板201没有间隙地嵌入基座200，而且在多个面，特别是与基座板201的上表面平行的环状的背面，基座200和基座板201接触，因此，即使例如在相对于基座200的背面(没有载置部24的面)吹扫气体流动的情况下，也能防止吹扫气体从基座200的背面侧向上表面侧流动。因此，不会产生因吹扫气体向上表面侧流出而引起的晶圆W的移动、晶圆W的面内温度均匀性变差这样的问题。
此外，在基座板201的下方，配置有驱动装置203。在驱动装置203的上部安装有支承棒204。支承棒204例如以120°的等角度间隔被配置于同一个圆的圆周上。在驱动装置203的作用下，支承棒204向上方移动时，基座板201被支承棒204推向上方，支承棒204向下方移动时，基座板201也向下方移动，被收纳在基座200的台阶状的开口202。此外，在基座板201处于最低位置时(收纳于开口202时)，基座板201的上表面201a与载置部24的上表面(除了基座板201的部分之外)形成同一平面。为此，晶圆W的背面整体接触于载置部24(包括基座板201)，晶圆W的温度的面内均匀性被良好地保持。
另外，驱动装置203和支承棒204位于载置部24排列在设于真空容器1的输送口15处时的、该载置部24的下方。此外，当然，支承棒204被设置成与配置在基座200的下方的加热器单元7不产生碰撞。例如，加热器单元7包括多个环状加热构件的情况下，支承棒204能通过环状加热构件之间到达基座板201的背面。
接着，一边参照图24一边说明利用输送臂10将晶圆W载置到基座200上的动作。另外，在图24中，省略支承棒204和驱动装置203。
首先，具有基座板201的载置部24其中之一排列于输送口15时，基座板201被向上方抬起，由此，在基座板201的上表面与载置部24的上表面(除了基座板201之外的部分)之间产生高度差(图24的(a))。
接着，保持晶圆W的输送臂10进入真空容器1(图1)内，将晶圆W保持到载置部24(基座板201)的上方(图24的(b))。如图所示，晶圆W由输送臂10的爪部10a从背面支承。
接着，输送臂10向下方移动时，晶圆W的背面接触于基座板201的上表面，并且爪部10a从晶圆W的背面离开(图24的(c))。接着，输送臂10的臂部10b、10c沿互相离开的方向移动，爪部10a位于晶圆W的边缘的外侧(图24的(d))。之后，输送臂10向上方移动，从真空容器退出(图24的(e))，基座板201向下方移动而收纳于设在基座200上的开口202(图24的(f))。
对所有的载置部24进行以上的动作，所有的晶圆W被载置在基座200上。此外，在从基座200取出晶圆W的情况下，进行与上述动作相反的动作。
如上所述，通过基座板201向上方移动，在基座板201的上表面和载置部24的上表面(除了基座板201之外的部分)之间产生高度差，因此能利用该高度差从输送臂10的爪部10a向基座板201交接晶圆W。
另外，基座板201的上表面形状不限于圆形，只要爪部10a能够向比基座板201的上表面低的位置移动，也可以是椭圆形、正方形、长方形或三角形。
此外，基座板201的截面形状不限于T字形状，例如也可以是倒三角形状。即，基座板201的侧面也可以相对于基座板201的上表面倾斜。这种情况下，当然基座200的开口202以内周面的直径沿着向下方去的方向而缩小的方式形成内周面倾斜的倒圆锥状。即使这样也防止流向基座200的背面的吹扫气体通过基座200的开口202和基座板201之间的间隙而向上表面侧流出。而且，在图23的(b)中，也可以是基座200的台阶状的开口202在与基座200的上表面平行的面上具有环状的槽部，基座板201具有嵌入该槽部的环状的凸部。由此，能可靠地防止来自基座200的背面的吹扫气体向上表面侧流出。
此外，使用基座200的情况下，输送臂10也可以不能上下运动。即，基座板201向上方移动，使输送臂10的爪部10a位于低于基座板201的上表面的位置，从而能从输送臂10向基座板201移送晶圆W。
此外，输送臂10构成为在支承晶圆W的情况下输送臂10b、10c能互相接近，在放开晶圆W的情况下沿互相离开的方向移动，但是在另一实施方式中，例如，也可以构成为输送臂10b、10c能以长度方向为旋转轴方向，在互相不同的方向上自转。例如，在图10的(c)中，也可以是臂部10b、10c并非向互相离开的方向移动，而是臂部10b沿逆顺时针方向自转，臂部10c沿顺时针方向自转，从而使爪部10a位于晶圆W的边缘的外侧。在这种情况下，当然需要改变臂部10b、10c和爪部10a的形状以使它们不与晶圆W接触。
本发明的实施方式的成膜装置300能够组装入基板处理装置，图25示意性地表示其一个例子。基板处理装置包括：设有输送臂103的大气输送室102、能在真空和大气压之间切换气氛的加载互锁室(准备室)105、设有2个输送臂107a、107b的输送室106、本发明的实施方式的成膜装置108、109。此外，该处理装置例如包括载置有FOUP等晶圆盒101的盒载置台(未图示)。晶圆盒101被搬运到盒载置台中的一个上，与盒载置台和大气输送室102之间的搬入搬出部连接。接着，利用开闭机构(未图示)打开晶圆盒(FOUP)101的盖子，由输送臂103从晶圆盒101取出晶圆。接着，晶圆被输送到加载互锁室104(105)。加载互锁室104(105)被排气之后，加载互锁室104(105)内的晶圆被输送臂107a(107b)通过真空输送室106向成膜装置108、109输送。利用成膜装置108、109以上述的方法在晶圆上堆积膜。基板处理装置具有能同时处理5张晶圆的2个成膜装置108、109，因此，能以高的生产率进行分子层成膜。
另外，对作为本发明的实施方式的用于分子层成膜的成膜装置进行了说明，但是本发明不限于此，能够不区别进行成膜的膜的种类(绝缘膜、导电性膜(金属膜)等)、化学堆积法、物理堆积法等而适用于各种成膜装置。此外，本发明也能适用于以蚀刻装置和热处理装置为首的半导体制造装置。
此外，在上述的实施方式中，基座2、200的载置部24形成为圆形凹部状，但是不限于此，例如，基座2也可以如图26的(a)所示那样不形成圆形凹部，而通过设置至少3个定位销240，划分出载置有晶圆W的载置部。载置部24由圆形凹部形成的情况下，如图26的(c)所示，晶圆W和圆形凹部之间产生间隙G(空隙)，由于该间隙G的宽度，堆积在晶圆W上的膜的膜厚均匀性有可能变差，但是如图26的(b)所示，采用定位销240，不形成那样的间隙G，因此能避免膜厚均匀性变差。另外，省略图示，但是这种情况下，在基座2上，载置部当然形成为凹部24a，该凹部24a能收容设于输送臂10并从背面支承晶圆W的爪部10a。
而且，举例说明了具有3个爪部10a的输送臂10，然而爪部10a的数量不限于此而可以任意变更。例如，如图27所示，输送臂10可以由具有2个爪部10a的2个臂部10b构成。由此，由总共4个爪部10a支承晶圆W。这种情况下，不需要爪部10a朝向晶圆W的中心，例如，可以朝向与输送臂10b、10c正交的方向。由此输送臂10也能可靠地输送晶圆W。
此外，如图28所示，驱动装置203也可以构成为不使3根支承棒204沿上下方向移动而能旋转。这样构成驱动装置203，例如，只要在基座板201的背面设置分别与支承棒204嵌合的凹部，则能在膜堆积中使基座板201旋转。结果能通过基座200的旋转和基座板201的旋转使晶圆W自转、公转，能进一步提高晶圆W面内的膜的均匀性。此外，例如，成膜结束后，从基座200抬起基座板201时，只要适当地旋转基座板201来使晶圆W的定位平面和凹口朝向规定方向，就能使晶圆W的方向一致地收容在晶圆盒101内。为此，能省略后面工序中的对准作业。
一边参照上述的实施方式一边说明了本发明，然而本发明不限于所公开的实施方式，在所附的权利要求书的主旨内可以进行变形和变更。
本申请基于2008年11月28日向日本特许厅申请的2008-305341号申请来主张优先权，并在此引用其全部内容。

Claims (17)

1.一种成膜装置，其在容器内通过执行将互相反应的至少两种反应气体按顺序供给到基板上的循环而在该基板上生成反应生成物的层，从而堆积膜，其中，该成膜装置包括：
基板输送臂，其能进入上述容器内或从上述容器内退出，包括支承上述基板的背面周缘部的爪部；
基座，其能在上述容器内旋转，且该基座包括载置区域和台阶部，该载置区域被划定在一个面上，用于载置上述基板，该台阶部被设置成使上述爪部能移动到比上述载置区域的上表面低的位置；
第1反应气体供给部，构成为将第1反应气体供给到上述一个面上；
第2反应气体供给部，构成为沿着上述基座的旋转方向与第1反应气体供给部隔开间隔，将第2反应气体供给到上述一个面上；
分离区域，其沿着上述旋转方向位于被供给上述第1反应气体的第1处理区域与被供给上述第2反应气体的第2处理区域之间，用于分离上述第1处理区域和上述第2处理区域；
中央部区域，其为了分离上述第1处理区域和上述第2处理区域而位于上述容器的中央部，具有沿着上述一个面喷出第1分离气体的喷出孔；
以及排气口，其是为了对上述容器内进行排气而设置在上述容器上的，
上述分离区域包括：供给第2分离气体的分离气体供给部；以及顶面，在上述顶面与上述基座的上述一个面之间形成狭窄的空间，在该狭窄的空间中，上述第2分离气体能沿上述旋转方向从分离区域向上述处理区域侧流动。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，
上述台阶部由设置在上述基座上的凹部形成。
3.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，
上述基座还包括基座板，该基座板的上表面构成上述载置区域的一部分，并能够向上方突出，
通过该基座板向上方突出而设置上述台阶部。
4.根据权利要求3所述的成膜装置，其中，
上述基座板在与正交于该基座板上表面的方向相交的面内与上述基座接触。
5.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，
上述爪部在支承上述基板的背面周缘部时沿朝向上述基板的中央部的方向延伸。
6.一种半导体制造装置，其包括：
容器，用于对基板进行规定处理；
基板输送臂，其能进入上述容器内或从上述容器内退出，包括支承上述基板的背面周缘部的爪部；
以及基座，包括台阶部和用于载置上述基板的载置区域，该台阶部被设置成使上述爪部能移动到比上述载置区域的上表面低的位置。
7.根据权利要求6所述的半导体制造装置，其中，
上述台阶部由设在上述基座上的凹部形成。
8.根据权利要求6所述的半导体制造装置，其中，
上述基座还包括基座板，该基座板的上表面构成上述载置区域的一部分，并能够向上方突出，
通过该基座板向上方突出而设置上述台阶部。
9.根据权利要求8所述的半导体制造装置，其中，
上述基座板在与正交于该基座板上表面的方向相交的面内与上述基座接触。
10.根据权利要求8所述的半导体制造装置，其中，
上述爪部在支承着上述基板的背面周缘部时沿朝向上述基板的中央部的方向延伸。
11.一种基座，是半导体制造装置中的用于载置作为规定处理的对象的基板的基座，其中，
该基座包括：台阶部和用于载置上述基板的载置区域，该台阶部被设置成使将上述基板载置到上述载置区域的基板输送用臂的支承该基板的背面周缘部的爪部能移动到比上述载置区域的上表面低的位置。
12.根据权利要求11所述的基座，其中，
上述台阶部由设在上述基座上的凹部形成。
13.根据权利要求11所述的基座，其中，
该基座还包括基座板，该基座板的上表面构成上述载置区域的一部分，并能够向上方突出，
通过该基座板向上方突出而设置上述台阶部。
14.根据权利要求13所述的基座，其中，
上述基座板在与正交于该基座板上表面的方向相交的面内与上述基座接触。
15.根据权利要求11所述的基座，其中，
上述爪部在支承着上述基板的背面周缘部时沿朝向上述基板的中央部的方向延伸。
16.一种成膜方法，其在容器内通过执行将互相反应的至少两种反应气体按顺序供给到基板上的循环而在该基板上生成反应生成物的层，从而堆积膜，其中，该成膜方法包括如下步骤：
利用设于基板输送臂的爪部支承上述基板的背面周缘部，通过使该基板输送臂进入上述容器内，将基板搬入上述容器内；
通过利用台阶部使上述爪部移动到比载置区域的上表面低的位置，将该基板载置到基座上，该基座能在上述容器内旋转地设置于上述容器内，且该基座包括载置区域和台阶部，该载置区域被划定在一个面上，用于载置上述基板，该台阶部被设置成使上述爪部能移动到比上述载置区域的上表面低的位置；
使载置有上述基板的基座旋转；
从第1反应气体供给部向上述基座供给第1反应气体；
从沿着上述基座的旋转方向与上述第1反应气体供给部隔开间隔的第2反应气体供给部向上述基座供给第2反应气体；
从设于分离区域的分离气体供给部供给第1分离气体，使上述第1分离气体在形成于上述分离区域的顶面和上述基座之间的狭窄的空间中沿上述旋转方向从上述分离区域流到上述处理区域侧，该分离区域位于被从上述第1反应气体供给部供给上述第1反应气体的第1处理区域和被从上述第2反应气体供给部供给上述第2反应气体的第2处理区域之间；
从形成在位于上述容器的中央部的中央部区域的喷出孔供给第2分离气体；
以及对上述容器进行排气。
17.根据权利要求16所述的成膜方法，其中，
上述基座还包括基座板，该基座板的上表面构成上述载置区域的一部分，并能够向上方突出，
载置上述基板的步骤还包括使上述基座板向上方移动而形成上述台阶部的步骤。
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