CN101831632B - 成膜装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种成膜装置。该成膜装置包括：载置台，其设在真空容器内且具有沿着以该载置台的中心部为中心的圆而形成的基板的载置区域；主气体供给部，其为了将反应气体供给到上述载置台的上述载置区域，与上述载置台相对设置；补偿用气体供给部，其为了对由上述主气体供给部供给的反应气体的在上述载置台的半径方向上的气体浓度分布进行补偿而将上述反应气体供给到上述载置台的表面上；旋转机构，其用于使上述载置台以该载置台的中心部为旋转轴而绕铅垂轴线相对于上述主气体供给部和补偿用气体供给部进行相对旋转。

Description

成膜装置
技术领域
本发明涉及一种通过将反应气体供给到基板的表面上而在基板上形成薄膜的成膜装置。
背景技术
作为半导体制造工艺中的成膜方法，公知有这样一种工艺，即、使第1反应气体在真空气氛的条件下吸附在作为基板的半导体晶圆(以下称作“晶圆”)等的表面上之后，将所供给的气体切换成第2反应气体，从而利用两种气体的反应而形成1层或多层原子层、分子层，且多次进行该循环，从而层叠上述层而在基板上进行成膜。该工艺例如被称作ALD(Atomic LayerDeposition，原子层沉积)  或MLD(Molecular LayerDeposition，分子层沉积)等，能够依据循环数来高精度控制膜厚，并且能够获得良好的膜质的面内均匀性，是能应对半导体器件的薄膜化的有效方法。
作为适合使用该种成膜方法的例子，例如能够使用该种成膜方法形成栅极氧化膜所用的高电介质膜。举例说明，在成膜氧化硅(SiO)膜时，能够使用例如双叔丁基氨基硅烷(以下称作“BTBAS”)气体等作为第1反应气体(原料气体)，使用臭氧(O3)气体等作为第2反应气体(氧化气体)。
作为实施这种成膜方法的装置，使用在真空容器的上部中央处具有气体簇射头的单片式成膜装置，且研究出一种自基板的中央部上方供给反应气体而自处理容器的底部排出未反应的反应气体以及反应副生成物的方法。但是，上述成膜方法需要耗费很长时间进行吹扫气体的气体置换，且循环数也达到了例如数百次，因此存在处理时间长这样的问题，从而期望一种能以高生产率进行处理的成膜装置和成膜方法。
于是，例如，如专利文献1、2所述，提出了这样一种装置，即、在例如圆形的载置台上沿周向载置多张基板，一边使该载置台旋转一边对基板切换供给反应气体从而进行成膜。例如在专利文献1中提出了这样一种结构，即、自反应容器的顶部将反应气体供给到该反应容器内并且沿载置台的周向设置多个彼此分开的处理空间，该处理空间用于供给互不相同的反应气体。
另外，在专利文献2中提出了这样一种结构，即、在处理室(chamber)的顶部设置用于朝向载置台喷出不同的反应气体的例如2根反应气体喷嘴，并且使载置台旋转，使该载置台上的基板通过反应气体喷嘴的下方，从而向各基板交替供给反应气体而进行成膜。这种类型的成膜装置不用进行反应气体的吹扫工序、且只要进行一次搬入搬出操作、真空排气动作就能处理多张基板，因此能够缩短上述动作所消耗的时间，提高生产率。
但是，在一边利用载置台的旋转而使基板边公转一边与反应气体接触来进行成膜的结构中，有可能难以在载置台的半径方向上保持同样的气体浓度。这是因为，载置台的周缘侧的切线速度大于旋转中心侧的切线速度，从而载置台的半径方向的旋转速度不同，因此基板与反应气体之间的边界的气体的流动方式容易在基板的半径方向上发生变化。结果，担心形成在基板上的薄膜的膜厚在半径方向上发生变化，无法确保膜厚具有较高的面内均匀性。
另外，在像专利文献2那样将吹扫气体供给到反应气体的供给区域彼此之间的结构中，根据吹扫气体的供给部与排气口的位置关系的不同，蔓延到反应气体的供给区域的吹扫气体的量在载置台的半径方向上有可能发生变化。因此，也可以想到利用该吹扫气体稀释反应气体的程度不同，从而反应气体的浓度在半径方向上变化。
另外，即使第1反应气体和第2反应气体是相同的气体，在目标膜厚不同、或载置台的旋转速度、工艺压力等其他工艺条件不同时，同样担心沿载置台的半径方向的反应气体的流动方式变化，从而降低基板上的薄膜的膜厚的均匀性。近年来，随着器件的微细化而要求图案具有良好的埋入特性，且要求在以往的程度以上对基板进行面内均匀性较高的成膜处理，因此希望开发一种既能应对工艺条件的变化、又能进一步提高在基板的半径方向上的反应气体的浓度的均匀性的技术。
专利文献1：日本特许3144664号公报：图1、图2、权利要求1
专利文献2：日本特开2001-254181号公报：图1和图2
发明内容
本发明是根据上述情况而做成的，目的在于提供一种能够提高成膜处理的面内均匀性的技术。
本发明的第1技术方案提供一种在真空容器内将反应气体供给到基板的表面上从而形成薄膜的成膜装置。该成膜装置包括：载置台，其设在真空容器内且具有沿着以该载置台的中心部为中心的圆而形成的基板的载置区域；主气体供给部，其为了将反应气体供给到载置台的载置区域上而与载置台相对设置；补偿用气体供给部，其为了对由主气体供给部供给的反应气体的在载置台的半径方向上的气体浓度分布进行补偿而将反应气体供给到载置台的表面上；旋转机构，其用于使载置台以该载置台的中心部为旋转轴而绕铅垂轴线相对于主气体供给部和补偿用气体供给部进行相对旋转。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的成膜装置的纵剖面的图3的I’-I’剖视图。
图2是表示图1的成膜装置内部的大致结构的立体图。
图3是图1的成膜装置的横剖俯视图。
图4是表示图1的成膜装置中的处理区域和分离区域的纵剖视图。
图5是表示补偿用气体喷嘴的气体喷出孔的形成区域的纵剖视图。
图6是表示原料气体喷嘴组以及氧化气体喷嘴组的俯视图和剖视图。
图7是表示图1的成膜装置的一部分的纵剖视图。
图8是表示分离气体或吹扫气体的流动情况的说明图。
图9是上述成膜装置的局部剖立体图。
图10是表示在晶圆W上形成的膜厚与来自补偿用气体喷嘴喷出的补偿用气体的供给区域之间的关系的纵剖视图。
图11是表示在晶圆W上形成的膜厚与来自补偿用气体喷嘴喷出的补偿用气体的供给区域之间的关系的纵剖视图。
图12是表示原料气体和氧化气体被分离气体分离而排出的情况的说明图。
图13是表示补偿用气体喷嘴的另一例的俯视图。
图14是表示补偿用气体喷嘴的又一例的俯视图。
图15是表示使用了喷出位置调整气体喷嘴的例子的俯视图。
图16是表示上述喷出位置调整气体喷嘴的纵剖视图以及表示内管的剖视图。
图17是表示形成于喷出位置调整气体喷嘴的内管上的狭缝的位置的说明图。
图18是表示上述喷出位置调整气体喷嘴的作用的纵剖视图。
图19是表示喷出位置调整气体喷嘴的另一例的纵剖视图。
图20是表示上述喷出位置调整气体喷嘴的作用的纵剖视图。
图21是表示喷出位置调整气体喷嘴的又一例的纵剖视图。
图22是表示喷出位置调整气体喷嘴的再一例的纵剖视图。
图23是表示本发明的另一实施方式的成膜装置的纵剖视图。
图24是表示本发明的再一实施方式的成膜装置的纵剖视图。
图25是表示使用了本发明的成膜装置的基板处理系统的一例的概略俯视图。
具体实施方式
采用本发明的实施方式，即使自主气体供给部件供给到载置台的表面上的反应气体在载置台的半径方向上的浓度产生偏差，也可以利用补偿用气体供给部件将补偿用的反应气体供给到反应气体浓度较低的区域上，因此能够提高反应气体在载置台的半径方向上的浓度的均匀性，结果能够提高膜厚等的面内均匀性。
下面，参照附图说明本发明的非限定性的例示的实施方式。在所附的所有附图中，对于相同或对应的构件或零件，标注相同或对应的附图标记，省略重复的说明。另外，附图的目的并不在于表示构件或零件间的相对比例，因而具体的尺寸参照下述的非限定性的实施方式，且应该由本领域技术人员决定。
如图1(图3的I’-I’剖视图)所示，作为本发明的实施方式的成膜装置包括：平面(俯视)形状大致为圆形的扁平的真空容器1；设在该真空容器1内且构成在该真空容器1内的中心处具有旋转中心的载置台的旋转台2。真空容器1的顶板11能够自容器主体12分离。顶板11利用内部的减压状态夹着密封构件例如O型密封圈13而被推压到容器主体12上，从而维持气密状态，使顶板11自容器主体12分离时，利用未图示的驱动机构向上方抬起该顶板11。
旋转台2的中心部固定在圆筒形状的芯部21上，该芯部21被固定在沿铅垂方向延伸的旋转轴22的上端。旋转轴22贯穿真空容器1的底部14，且该旋转轴22的下端安装在驱动部23上，该驱动部23在本例中用于使该旋转轴22绕铅垂轴线顺时针旋转。旋转轴22和驱动部23被收纳在上表面开口的筒状的壳体20内。该壳体20的设在该壳体20的上表面上的凸缘部分气密地安装在真空容器1的底部14的下表面上，从而维持壳体20的内部气氛与外部气氛的气密状态。
如图2和图3所示，在旋转台2的表面部设有圆形的凹部24，该凹部24用于沿旋转方向(周向)载置多张例如5张作为基板的晶圆。另外，为了方便说明，图3只在1个凹部24上表示有晶圆W。这里，图4是沿同心圆剖切旋转台2且横向展开来表示该旋转台2的展开图，如图4的(a)所示，凹部24被设定成其直径比晶圆的直径稍大例如4mm，且凹部24的深度与晶圆的厚度相同。因而，当将晶圆载置在凹部24中时，晶圆的表面与旋转台2的表面(未载置晶圆的区域)实质上处于相同的高度。若晶圆的表面与旋转台2的表面之间的高度差很大，则在其台阶部分上产生压力的变动，因此从实现晶圆面内的良好的膜厚均匀性的观点出发，优选晶圆的表面与旋转台2的表面的高度实质上相等。晶圆的表面与旋转台2的表面的高度实质上相等是指具有相同的高度或2个表面的高度差在5mm以内，但优选依据加工精度等条件尽可能使2个表面的高度差趋近于零。另外，在凹部24的底面上形成有贯穿孔(未图示)，该贯穿孔供用于支承晶圆的背面而使该晶圆升降的后述的例如3根升降销(参照图9)贯穿。
凹部24相当于对晶圆进行定位来防止晶圆在随着旋转台2的旋转而产生的离心力的作用下飞出的基板载置区域。在其他实施方式中，基板载置区域(晶圆载置区域)并不限于凹部，例如也可以通过沿晶圆的周向排列多个用于在旋转台2的表面上引导晶圆周缘的导向构件而构成该基板载置区域，或者还能通过在旋转台2上设置静电吸盘(chuck)等吸盘机构而构成该基板载置区域。在利用吸盘机构吸附晶圆时，利用该吸盘的吸附而使晶圆所处的区域形成为基板载置区域。
如图2和图3所示，在真空容器1中的旋转台2的上方配置有多个气体喷嘴，该气体喷嘴沿真空容器1的周向(旋转台2的旋转方向)隔开规定间隔地自中心部呈放射状延伸。
上述气体喷嘴能够分组成用于将第1反应气体例如原料气体供给到真空容器1内的原料气体喷嘴组3、用于将第2反应气体例如氧化气体供给到真空容器1内的氧化气体喷嘴组4、和用于将分离气体供给到真空容器1内的分离气体喷嘴组。原料气体喷嘴组3具有例如3根气体喷嘴，氧化气体喷嘴组4例如具有3根气体喷嘴，分离气体喷嘴组具有分离气体喷嘴51、52。
详细而言，原料气体喷嘴组3包括：第1主气体喷嘴31，其用于将作为第1反应气体的例如原料气体供给到被载置在凹部24中的晶圆W上；2根第1补偿用气体喷嘴32、33，其用于将补偿用的原料气体供给到旋转台2的表面上。另外，氧化气体喷嘴组4包括：第2主气体喷嘴41，其用于将作为第2反应气体的例如氧化气体供给到被载置在凹部24中的晶圆W上；2根第2补偿用气体喷嘴42、43，其为了对由该第2主气体喷嘴41供给的氧化气体在旋转台2的半径方向上的浓度分布进行补偿而将补偿用的氧化气体供给到旋转台2的表面上。
上述第1主气体喷嘴31、第1补偿用气体喷嘴32、33、第2主气体喷嘴41、第2补偿用气体喷嘴42、43和分离气体喷嘴51、52自该旋转台2的大致中心处沿半径方向向周缘延伸地与旋转台2相对设置，且例如它们的基端被安装在真空容器1的侧周壁12A上。上述气体喷嘴31～33、41～43、51、52的基端部即气体导入件31a～33a、41a～43a、51a、52a贯穿该侧周壁12A。
气体喷嘴31～33、41～43、51、52在图示的例子中是自真空容器1的侧周壁12A导入到真空容器1内的，但也可以自后述的环状的突出部6导入到真空容器1内。此时，可以设置在突出部6的外周面和顶板11的外表面上开口的L字形的导管，在真空容器1内使气体喷嘴31～33(41～43、51、52)与L字形的导管的一个开口相连接，在真空容器1的外部使气体导入件31a～33a(41a～43a、51a、52a)与L字形的导管的另一个开口相连接。
第1主气体喷嘴31和第1补偿用气体喷嘴32、33借助分别具有流量调整部31c～33c的供给流路31b～33b分别与作为原料气体(第1反应气体)的BTBAS(双叔丁基氨基硅烷)气体的气体供给源30相连接，第2主气体喷嘴41以及第2补偿用气体喷嘴42、43借助具有流量调整部41c～43c的供给流路41b～43b分别与作为氧化气体(第2反应气体)的O3(臭氧)气体的气体供给源40相连接。并且，分离气体喷嘴51、52均与作为分离气体的N2气体(氮气)的气体供给源(未图示)相连接。在本例中，按照氧化气体喷嘴组4、分离气体喷嘴51、原料气体喷嘴组3以及分离气体喷嘴52这样的顺序沿顺时针方向配置这些喷嘴。
说明原料气体喷嘴组3，如图5以及图6所示，在第1主气体喷嘴31上自喷嘴31的前端部N1沿喷嘴31的长度方向到基端部N2地隔开间隔地配置有用于将原料气体喷出到例如喷嘴31的下方侧的喷出孔34a(参照图5的(a))。第1补偿用气体喷嘴32、33在本例中相对于旋转台2的旋转方向(以下称作“旋转方向”)被设在第1主气体喷嘴31的两侧。
在第1补偿用气体喷嘴32上形成有喷出孔34b的区域、与在第1补偿用气体喷嘴33上形成有喷出孔34c的区域在沿旋转台2的半径方向的方向上互不相同。也就是说，第1补偿用气体喷嘴32如图5的(b)所示那样配置在自第1补偿用气体喷嘴32的前端部N1并沿着第1补偿用气体喷嘴32的长度方向而成的规定区域，且在第1补偿用气体喷嘴32的下方侧具有用于喷出原料气体的喷出孔34b。由此，第1补偿用气体喷嘴32能够将补偿用的原料气体供给到旋转台2的半径方向上的旋转中心侧(以下称作“旋转中心侧”)。另一方面，第1补偿用气体喷嘴33如图5的(c)所示那样配置在自第1补偿用气体喷嘴33的基端部N2并沿着第1补偿用气体喷嘴33的长度方向而成的规定区域上，且在第1补偿用气体喷嘴33的下方侧具有用于喷出原料气体的喷出孔34c。由此，第2补偿用气体喷嘴33能够将补偿用的原料气体供给到旋转台2的半径方向上的周缘侧(以下称作“周缘侧”)。
在之后的说明中，有时将第1补偿用气体喷嘴32称作第1中心侧补偿用气体喷嘴32、将第1补偿用气体喷嘴33称作第1周缘侧补偿用气体喷嘴33。另外，图5中的附图标记37表示用于将气体喷嘴31～33安装在侧周壁12A上的安装构件。
另外，关于氧化气体喷嘴组4，如图6的(a)所示，在第2主气体喷嘴41上，在喷嘴41的整个长度方向上隔开间隔地配置有用于将氧化气体喷出到例如喷嘴41的下方侧的喷出孔44a。另外，第2补偿用气体喷嘴42、43在本例中相对于旋转方向被设在第2主气体喷嘴41的上游侧。为了将补偿用的氧化气体供给到旋转台2的旋转中心侧而在第2补偿用气体喷嘴42的前端侧区域的下方侧沿长度方向配置有氧化气体的喷出孔44b，为了将补偿用的氧化气体供给到旋转台2的周缘侧而在第2补偿用气体喷嘴43的基端侧区域的下方侧沿长度方向配置有氧化气体的喷出孔44c。在之后的说明中，有时将第2补偿用气体喷嘴42称作第2中心侧补偿用气体喷嘴42、将第2补偿用气体喷嘴43称作第2周缘侧补偿用气体喷嘴43。
图6的(a)示意性地表示旋转台2与气体喷嘴31～33以及41～43之间的位置关系，图6的(b)～(d)是沿图6的(a)的A’-A’、B’-B’、C’-C’的示意性的剖视图。具体而言，图6的(b)表示原料气体喷嘴组3在旋转台2的周缘侧的示意性的剖视图，图6的(c)表示原料气体喷嘴组3在旋转台2的半径方向上的大致中央处的示意性的剖视图，图6的(d)表示原料气体喷嘴组3在旋转台2的中央附近的示意性的剖视图。这样在旋转台2的半径方向上，在旋转台2的周缘侧自第1主气体喷嘴31和第1周缘侧补偿用气体喷嘴33向晶圆W供给原料气体，在旋转台2的半径方向的中央侧自第1主气体喷嘴31向晶圆W供给原料气体，在旋转台2的旋转中心侧自第1主气体喷嘴31和第1中心侧补偿用气体喷嘴32向晶圆W供给原料气体。
原料气体喷嘴组3的下方区域为用于使BTBAS气体吸附到晶圆上的第1处理区域P1，氧化气体喷嘴组4的下方区域为用于使O3气体吸附到晶圆上而氧化BTBAS气体的第2处理区域P2。可以适当对第1和第2主气体喷嘴31、41、第1和第2中心侧补偿用气体喷嘴32、42、第1和第2周缘侧补偿用气体喷嘴33、43的位置、第1和第2中心侧补偿用气体喷嘴32、42的前端侧区域、第1和第2周缘侧补偿用气体喷嘴33、43的基端侧区域的位置、大小、喷出孔34a～34c、44a～44c的形状、大小、配置间隔进行设定。
分离气体喷嘴51、52作为分离气体供给部件而发挥作用，且与作为凸状部5(见后述)的下表面的平坦的低的顶面54(第1顶面)一起形成用于使第1处理区域P1和第2处理区域P2分离的分离区域D。在上述分离气体喷嘴51、52上沿长度方向隔开间隔地穿设有用于将分离气体喷出到下方侧的喷出孔50(参照图4)。
如图2～图4所示，在处于该分离区域D中的真空容器1的顶板11上设有凸状部5，该凸状部5是通过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成的，平面(俯视)形状为扇形且向下突出。分离气体喷嘴51、52被收纳在该凸状部5上的圆的周向中央处沿该圆的半径方向延伸而成的槽部53内。在本例中，将自分离气体喷嘴51、52的中心轴线到凸状部5的扇形的2个缘(旋转方向上游侧的缘和下游侧的缘)的距离设为相同长度。另外，在本实施方式中，将凸状部52等分地形成槽部53，但在其他实施方式中，也可以例如从槽部53观察使凸状部5的旋转台2的旋转方向上游侧比旋转方向下游侧宽地形成槽部53。
因而，在分离气体喷嘴51、52的周向两侧具有作为凸状部5的下表面的例如平坦且低的顶面54(第1顶面)，在该顶面54的周向两侧具有比该顶面54高的顶面55(第2顶面)。该凸状部5的作用在于形成作为狭窄的空间的分离空间，该分离空间用于阻止第1反应气体(原料气体)和第2反应气体(氧化气体)进入到凸状部5与旋转台2之间，从而阻止上述反应气体混合。
即、以分离气体喷嘴51为例进行说明，凸状部5阻止O3气体自旋转台2的旋转方向上游侧进入，或阻止BTBAS气体自旋转方向下游侧进入。“阻止气体进入”是指，自分离气体喷嘴51喷出的作为分离气体的N2气体扩散到第1顶面54与旋转台2的表面之间，在本例中吹入到与该第1顶面54相邻的第2顶面55的下方侧，由此使来自该相邻空间的气体无法进入。并且“气体无法进入”不是单指气体完全不能自相邻空间进入到凸状部5的下方侧空间内的情况、也包括即使有一些反应气体进入、但也可以确保自两侧分别进入的O3气体以及BTBAS气体不会在凸状部5内混合的状态的情况，只要能获得该种作用，就能发挥分离区域D的作用、即、使第1处理区域P1的气氛和第2处理区域P2的气氛分离的分离作用。因而，狭窄的空间的狭窄程度被设定成使狭窄的空间(凸状部5的下方空间)与相邻于狭窄的空间的区域(在本例中是第2顶面55的下方空间)之间的压力差能够确保“气体无法进入”的作用那样程度的大小，其具体尺寸由于凸状部5的面积等的不同而不同。另外，吸附在晶圆上的气体当然能在分离区域D内通过，阻止气体的进入是指阻止气相中的气体进入。
另外，在顶板11的下表面上与旋转台2的比芯部21更靠外周侧的部位相对且沿该芯部21的外周设有突出部6。该突出部6与凸状部5连续地形成，突出部6的下表面与凸状部5的下表面(顶面54)处于同一高度。图2和图3表示保持凸状部5残留在容器主体12内的状态而拆下顶板11后的状态。另外，突出部6和凸状部5未必限于一体地形成，也可以分别独立地形成突出部6和凸状部5。
在本实施方式中，在具有300mm的直径的晶圆W上堆积膜。在该情况下，凸状部5在距旋转中心140mm的与突出部6的边界部位具有例如大约140mm的周向长度(与旋转台2同心的圆的圆弧长度)，且凸状部5在晶圆的载置区域(凹部24)的最外侧部位上具有例如大约502mm的周向长度。另外，如图4的(a)所示，该外侧部位的、从凸状部5的槽部53的一个内壁到靠近该内壁的凸状部5的端为止的周向长度L为246mm。另外，如图4的(a)所示，凸状部5的下表面即顶面54距旋转台2的表面的高度h也可以例如为0.5mm～10mm，且优选为大约4mm。
此时，将旋转台2的旋转速度例如设定为1rpm～500rpm。为了确保分离区域D的分离功能，例如基于实验等并依据旋转台2的旋转速度的设定范围等来设定凸状部5的大小、凸状部5的下表面(第1顶面54)与旋转台2表面之间的高度h。
另外，第1和第2主气体喷嘴31、41、第1补偿用气体喷嘴32、33、第2补偿用气体喷嘴42、43以及分离气体喷嘴51、52在真空容器1内具有大约400mm的长度。上述气体喷嘴31～33、41～43、51、52所对应的喷出孔34a～34c、44a～44c、50、50具有例如大约0.5mm的口径，且沿上述气体喷嘴的长度方向以例如大约10mm的间隔配置。另外，形成有对应的喷出孔34a和44a的、第1和第2中心侧补偿用气体喷嘴32、42的前端侧区域的长度例如可以距气体喷嘴32、42的前端部N1(图5)例如100mm左右。另外，形成有对应的喷出孔34c和44c的、第1和第2周缘侧补偿用气体喷嘴33、43的前端侧区域的长度例如可以距上述气体喷嘴的基端部N2(图5)例如100mm左右。另外，作为分离气体，并不限于N2气体，能够使用Ar气体等惰性气体，但也可以不限于惰性气体而使用氢气，只要是不影响成膜处理的气体，对分离气体的种类没有特别的限定。
如上所述，在真空容器1中沿周向存在第1顶面54(凸状部5的下表面)以及比该顶面54高的第2顶面55(顶板11的下表面)。图1表示设有高的顶面55的区域的剖面，图7表示设有较低的顶面54的区域的纵剖面。如图2和图7所示，在扇形的凸状部5的周缘部(真空容器1的外缘侧的部位)上以与旋转台2的外端面相对的方式形成有弯曲成L字形的弯曲部56。扇形的凸状部5能安装在顶板11上且能从容器主体12上拆掉该凸状部5，因此在弯曲部56的外周面与容器主体12的内周面之间存在微小的间隙。与设置凸状部5的目的相同，也是出于通过防止反应气体自两侧进入而防止两种反应气体混合的目的而设置了该弯曲部56。弯曲部56的内周面与旋转台2的外端面之间的间隙、以及弯曲部56的外周面与容器主体12之间的间隙具有与旋转台2的表面和顶面54之间的高度h相同那样程度的宽度。在本例中，从旋转台2的表面侧区域能够观察到弯曲部56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中如图7所示那样靠近弯曲部56而形成为铅垂面，而在除分离区域D之外的部位如图1所示那样例如自与旋转台2的外端面相对的部位到底部14向外侧凹陷。若将该凹陷部分称作排气区域7，则在该排气区域7的底部上如图1和3所示那样设有例如2个排气口71、72。上述排气口71、72分别借助排气管73与作为真空排气部件的例如共用的真空泵74相连接。另外，图1中的附图标记75是压力调整器，既可以相对于排气口71、72设置2个压力调整器75，也可以共用的方式设置1个压力调整器75。为了可靠地发挥分离区域D的分离作用，排气口71、72俯视看来设在分离区域D的旋转方向两侧，专门用于排出各反应气体(BTBAS气体和O3气体)。在本例中，一方的排气口71设在第1主气体喷嘴31与相对于第1主气体喷嘴31位于旋转方向下游侧的分离区域D之间，且另一方的排气口72设在第2主气体喷嘴41与相对于第2主气体喷嘴41位于旋转方向下游侧的分离区域D之间。
在本实施方式中，设有2个排气口71、72，但在其他实施方式中，也可以例如在含有分离气体喷嘴52的分离区域D与相对于该分离区域D位于旋转方向下游侧的第2主气体喷嘴41之间添加设置排气口，还可以设置4个以上的排气口。另外，在本实施方式中，通过将排气口71、72设在低于旋转台2的位置上而自真空容器1的内周壁与旋转台2的周缘之间的间隙对真空容器1进行排气，但在其他实施方式中，也可以将排气口71、72设在真空容器1的侧周壁12A上。此时，也可以将排气口71、72设在高于旋转台2的位置上。通过这样设置排气口71、72，沿旋转台2的上表面流动的气体流向旋转台2的外侧，因此与自同旋转台2相对的顶面排气的情况相比，在能够抑制卷起微粒这一点上是有利的。
在旋转台2与真空容器1的底部14之间的空间内如图1和图7所示那样设有作为加热部件的加热器单元8，从而能够隔着旋转台2将旋转台2上的晶圆加热到由工艺制程程序决定的温度。在旋转台2的周缘附近的下方侧以在整个圆周上环绕加热器单元8的方式设有罩构件81，以便划分出自旋转台2的上方空间到排气区域7的气氛以及配置有加热器单元8的空间(加热器单元收容空间)的气氛。该罩构件81在上缘具有向外弯曲的凸缘部，从而缩小凸缘部与旋转台2的下表面之间的间隙，并且凸缘部的上表面具有规定宽度，能够抑制气体自外部进入加热器单元收容空间内。
参照图8，在容器主体12的底部14的旋转中心部附近形成有隆起部R，在旋转台2的下表面与隆起部R之间以及芯部21的下表面与隆起部R之间形成有狭窄的空间。另外，贯穿底部14的旋转轴22的贯穿孔的内周面与旋转轴22之间的间隙也很窄，通过这些狭窄的间隙以及狭窄的空间使真空容器1与壳体20相连通。并且，在壳体20上设有用于将作为吹扫气体的N2气体供给到狭窄的空间内而进行吹扫的吹扫气体供给管82。另外，用于将作为吹扫气体的N2气体供给到加热器单元8下方的空间(加热器单元收容空间)内的多个吹扫气体供给管83与真空容器1的底部14相连接。
通过这样设置吹扫气体供给管82、83，如图8中以箭头表示吹扫气体的流动那样利用N2气体对自壳体20内到加热器单元收容空间的空间进行吹扫，然后该吹扫气体自旋转台2与罩构件81之间的间隙经由排气区域7而被排气口71、72排出。由此，能够防止BTBAS气体或O3气体自第1处理区域P1和第2处理区域P2中的一方经过旋转台2的下方蔓延到另一方中。即、该吹扫气体还能起到分离气体的作用。
另外，分离气体供给管61与真空容器1的顶板11的中心部相连接，由此能将作为分离气体的N2气体供给到顶板11与芯部21之间的空间62中。被供给到该空间62中的分离气体经由突出部6与旋转台2之间的狭窄的间隙60而沿旋转台2的上表面(设有凹部24(晶圆载置区域)的面)朝向周缘被排出。由于空间62和间隙60中充满着分离气体，因此防止反应气体(BTBAS气体或O3气体)在第1处理区域P1与第2处理区域P2之间经由旋转台2的中心部混合。即、本实施方式的成膜装置为了使第1处理区域P1和第2处理区域P2的气氛分离而设置有中心区域C，该中心区域C是由旋转台2的旋转中心部和真空容器1划分出来的，且被分离气体吹扫并沿旋转方向形成有朝向该旋转台2的表面喷出分离气体的喷出孔。另外，这里所说的喷出孔相当于突出部6与旋转台2之间的狭窄的间隙60。
另外，如图2、图3和图9所示，在真空容器1的侧壁上形成有在外部的输送臂10与旋转台2之间交接作为基板的晶圆的输送口15，利用未图示的闸阀开闭该输送口15。另外，为了在与该输送口15面对的位置上在旋转台2的晶圆载置区域即凹部24与输送臂10之间交接晶圆W，在旋转台2的下方侧的对应于该交接位置的部位设有用于穿过凹部24而自背面抬起晶圆的交接用的升降销16的升降机构(未图示)。
另外，在本实施方式的成膜装置中设有用于控制装置整体的动作的控制部100。该控制部100包括用户接口部100b、存储装置100c、以及由例如计算机构成的工艺控制器100a。用户接口部100b具有用于显示成膜装置200的动作情况的显示器、供成膜装置200的操作者选择工艺制程程序、或供工艺管理者改变工艺制程程序的参数的键盘、触摸面板(未图示)等。
存储装置100c存储有用于使工艺控制器100a实施各种工艺的控制程序、工艺制程程序以及各种工艺的参数等。另外，上述程序具有用于使成膜装置200进行例如后述的动作(成膜方法)的步骤群。利用工艺控制器100a按照来自用户接口部100b的指令读出上述控制程序、工艺制程程序而执行这些程序。另外，上述程序也可以存储在计算机可读存储介质100d中、且借助与上述计算机可读存储介质100d相对应的输入输出装置(未图示)安装在存储装置100c中。计算机可读存储介质100d可以是硬盘、CD(光盘)、CD-R/RW、DVD-R/RW、软盘、半导体存储器等。另外，也可以借助通信线路将程序下载到存储装置100c中。
接下来，说明本实施方式的作用。在改变目标膜厚时、改变成膜过程中的真空容器1内的压力、旋转台2的旋转速度等工艺条件时，使用第1补偿用气体喷嘴32、33以及第2补偿用气体喷嘴42、43中的任意一个补偿用气体喷嘴进行工艺条件的调整作业，以确认用于补偿原料气体、氧化气体的气体浓度分布的原料气体等的供给量达到了何种程度。此时，自第1主气体喷嘴31和第2主气体喷嘴41分别供给原料气体以及氧化气体而对晶圆W进行成膜处理，测量此时在晶圆W上形成的薄膜的膜厚的面内分布情况。然后，根据该膜厚的面内分布情况掌握作为原料气体的BTBAS气体的沿晶圆W的半径方向的气体浓度分布。然后，根据该气体浓度分布决定应该使用的第1补偿用气体喷嘴32、33和补偿用的原料气体的供给量，以便向原料气体的浓度较低的区域供给补偿用的原料气体。
参照图10和图11进行具体地说明。图10的(a)和图11的(a)表示在晶圆W上形成的薄膜M在旋转台2的半径方向上的膜厚，图中，点P1位于旋转台2的旋转中心侧(第1主气体喷嘴31的前端侧)，点P2位于旋转台2的周缘侧(第1主气体喷嘴31的基端侧)。因而，在图10的(a)中，形成在晶圆W上的薄膜M的膜厚，沿旋转台2的半径方向在旋转中心侧的薄膜M的膜厚比周缘侧的膜厚薄，在图11的(a)中，沿半径方向在周缘侧的薄膜M的膜厚比旋转中心侧的膜厚薄。
并且，如图10的(a)所示，在旋转中心侧的膜厚比周缘侧的膜厚薄时，由于旋转中心侧上的原料气体的浓度较低，因此利用在前端侧区域形成有喷出口34b的第1中心侧补偿用气体喷嘴32供给补偿用的原料气体，以便向旋转中心侧补充原料气体。此时，设定自第1中心侧补偿用气体喷嘴32供给的补偿用的原料气体的供给量，以使旋转台2的半径方向上的原料气体的浓度的均匀性变高。
结果，能够使自第1主气体喷嘴31和第1中心侧补偿用气体喷嘴32供给的原料气体的浓度沿旋转台2的半径方向变得均匀，从而如图10的(b)所示那样能够在晶圆W上形成沿半径方向的膜厚均匀性较高的薄膜M。另外，为了方便图示，在图10的(b)以及图11的(b)中，沿上下方向排列第1中心侧补偿用气体喷嘴32、第1周缘侧补偿用气体喷嘴33。
另外，如图11的(a)所示，在周缘侧的膜厚比旋转中心侧的膜厚薄时，由于周缘侧上的原料气体的浓度较低，因此能利用在基端侧区域形成有喷出口34c的第1周缘侧补偿用气体喷嘴33供给补偿用的原料气体，以便在周缘侧补充原料气体。此时，设定自第1周缘侧补偿用气体喷嘴33供给的补偿用的原料气体的供给量，以使原料气体在旋转台2的半径方向上的浓度的均匀性变高。
结果，能够使自第1主气体喷嘴31和第1周缘侧补偿用气体喷嘴33供给的原料气体的浓度沿半径方向变得均匀，如图11的(b)所示，能够在晶圆W上形成膜厚在半径方向上的均匀性较高的薄膜M。
另外，例如在晶圆W的中央侧的膜厚变大、旋转中心侧以及周缘侧上的膜厚变小时，使用第1中心侧补偿用气体喷嘴32和第1周缘侧补偿用气体喷嘴33这两者。
另外，关于用于供给氧化气体的第2补偿用气体喷嘴42、43，氧化气体在晶圆W的半径方向上的气体浓度均匀性变差时，由于作为原料气体的BTBAS气体被不均匀地氧化，因此膜质的面内均匀性降低。因而，求出薄膜的膜质(例如介电常数)的面内分布情况，并且根据该面内分布情况掌握作为氧化气体的O3气体在旋转台2的半径方向上的气体浓度分布，且根据该气体浓度分布能向氧化气体的浓度较低的区域供给补偿用的氧化气体地决定应该使用的第2补偿用气体喷嘴42、43和补偿用的氧化气体的供给量。
接下来，以使用第1中心侧补偿用气体喷嘴32、第1周缘侧补偿用气体喷嘴33、第2中心侧补偿用气体喷嘴42、第2周缘侧补偿用气体喷嘴43作为补偿用气体喷嘴的情况为例说明采用了本实施方式的成膜装置的成膜方法。首先，打开未图示的闸阀，利用输送臂10从外部将晶圆W经过输送口15搬入到真空容器1内，将晶圆W保持在位于与输送口15面对的位置上的、旋转台2的凹部24上方。如图9所示，使升降销16穿过凹部24底面上的贯穿孔而进行升降，将晶圆W载置在凹部24上。
使旋转台2间歇性地旋转而进行上述动作，从而将晶圆W分别载置在旋转台2的5个凹部24内。然后，利用真空泵74对真空容器1内进行抽真空而达到预先设定的压力，并且一边使旋转台2绕顺时针旋转一边利用加热器单元8加热晶圆W。详细而言，利用加热器单元8将旋转台2加热到预先设定的例如大约300℃，晶圆W被载置在该旋转台2上而被加热。在利用未图示的温度传感器确认到晶圆W的温度达到了设定温度之后，自分离气体喷嘴51、52喷出N2气体，自第1主气体喷嘴31、第1中心侧补偿用气体喷嘴32以及第1周缘侧补偿用气体喷嘴33供给BTBAS气体，自第2主气体喷嘴41、第2中心侧补偿用气体喷嘴42以及第2周缘侧补偿用气体喷嘴43供给O3气体。
利用旋转台2的旋转使晶圆W交替通过设有原料气体喷嘴组3的第1处理区域P1以及设有氧化气体喷嘴组4的第2处理区域P2，因此BTBAS气体吸附在晶圆W，然后O3气体吸附在晶圆W上，BTBAS分子被氧化而形成1层或多层的氧化硅的分子层，这样依次层叠氧化硅的分子层而形成规定膜厚的氧化硅膜。
另外，在成膜过程中还自分离气体供给管61供给作为分离气体的N2气体，由此自中心区域C即自突出部6与旋转台2的中心部之间沿旋转台2的表面喷出N2气体。在本实施方式中，在配置有原料气体喷嘴组3、氧化气体喷嘴组4的第2顶面55的下方空间内，容器主体12的内周壁向外侧凹陷而形成排气区域7，由于排气口71、72位于排气区域7的下方，因此第2顶面55的下方侧的空间的压力比第1顶面54的下方的狭窄空间以及中心区域C的压力低。另外，容易产生该压力差地设定第1顶面54以及突出部6距旋转台2的高度h。
接下来，图12示意性地表示在成膜过程中的真空容器1内的气体流动形态(flow pattern)。自第2主气体喷嘴41、第2中心侧补偿用气体喷嘴42、第2周缘侧补偿用气体喷嘴43向下方喷出的、碰到旋转台2的表面(晶圆W的表面以及晶圆W的非载置区域的表面)而沿该表面流向旋转方向下游侧的O3气体受到自中心区域C喷出的N2气体和排气口72的吸引作用而流向该排气口72。另外，该O3气体的一部分流向位于下游侧的分离区域D而想要流入到扇形的凸状部5的下方的狭窄空间内。但是，由于该凸状部5的顶面54的高度和周向的长度是根据成膜时的工艺条件(气体流量、压力、旋转台2的旋转速度等)而设定成能防止气体进入到顶面54下方的尺寸，因此如图4的(b)所示，O3气体基本上不能流入到扇形的凸状部5的下方的狭窄空间内。或者即使有少量的O3气体流入到凸状部5的下方的狭窄空间内，该O3气体也不能到达分离气体喷嘴51附近，而是被自分离气体喷嘴51喷出的N2气体吹回到旋转方向上游侧、也就是处理区域P2侧，然后与自中心区域C喷出的N2气体一起自旋转台2的周缘与真空容器1的内周壁之间的间隙经由排气区域7而被排气口72排出。
另外，自第1主气体喷嘴31、第1中心侧补偿用气体喷嘴32、第1周缘侧补偿用气体喷嘴33向下方喷出的、沿旋转台2的表面流向旋转方向下游侧的BTBAS气体完全不能进入到位于该旋转方向下游侧的扇形的凸状部5的下方的狭窄空间内、或者即使该BTBAS气体进入到该狭窄空间内，也会被吹回到第1处理区域P1侧，然后与自中心区域C喷出的N2气体一起自旋转台2的周缘与真空容器1的内周壁之间的间隙经由排气区域7而被排气口71排出。即、在各分离区域D中，阻止在真空容器1内流动的作为反应气体的BTBAS气体或O3气体进入，而被晶圆吸附的气体分子直接通过分离区域、也就是通过由扇形的凸状部5产生的较低的顶面54的下方，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)虽然想要进入中心区域C内，但如图12所示那样自中心区域C朝向旋转台2的周缘喷出分离气体，因此第1处理区域P1的BTBAS气体(第2处理区域P2的O3气体)的进入被该分离气体阻止，或者即使有一些气体进入，该气体也被吹回，从而阻止该气体经过该中心区域C流入到第2处理区域P2(第1处理区域P1)中。
并且，在分离区域D中，扇形的凸状部5的周缘设有弯曲部56，由于弯曲部56与旋转台2的外端面之间的间隙如上所述那样变窄，因此能够实质性地阻止气体的流通。即、也可以阻止第1处理区域P1的BTBAS气体(第2处理区域P2的O3气体)经过旋转台2的外端面与容器主体12的内周面之间的空间而流入到第2处理区域P2(第1处理区域P1)中。因而，能够利用2个分离区域D完全分离第1处理区域P1的气氛和第2处理区域P2的气氛，BTBAS气体被排气口71排出，O3气体被排气口72排出。结果，两种反应气体在本例中为BTBAS气体和O3气体无论在气氛中还是在晶圆上都不会混合。另外，在本例中，利用N2气体对旋转台2下方的加热器单元收容空间进行吹扫，因此完全不必担心流入到排气区域7中的例如BTBAS气体经过加热器单元收容空间而流入到用于供给O3气体的第2处理区域中。这样在结束了成膜处理时，利用输送臂10以与搬入动作相反的动作依次搬出各晶圆。
在此，说明处理参数的一例，在将直径为300mm的晶圆W作为被处理基板时，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℃，来自第1主气体喷嘴31的BTBAS气体的供给流量例如为100sccm，来自第1中心侧补偿用气体喷嘴32、第1周缘侧补偿用气体喷嘴33的BTBAS气体的供给流量分别为50sccm、50sccm、来自第2主气体喷嘴41的O3气体的供给流量例如为10000sccm，来自第2中心侧补偿用气体喷嘴42、第2周缘侧补偿用气体喷嘴43的O3气体的供给流量分别为1000sccm、1000sccm，来自分离气体喷嘴51、52的N2气体的流量例如为20000sccm，来自真空容器1的中心部的分离气体供给管61的N2气体的流量例如为5000sccm。并且相对于1张晶圆的反应气体供给的循环数、即晶圆通过各处理区域P1、P2的次数根据目标膜厚而变化，但为多次例如600次。
采用上述实施方式，由于沿旋转台2的旋转方向配置多个晶圆W、且使旋转台2旋转而使晶圆W按顺序通过第1处理区域P1和第2处理区域P2来进行所谓的ALD(或者MLD处理)处理，因此能够以较高的生产率进行成膜处理。并且，设有分离区域D和中心区域C，该分离区域D在旋转方向上配置在第1处理区域P1与第2处理区域P2之间，包括分离气体喷嘴51、52和低的顶面，该中心区域C是由旋转台2的旋转中心部和真空容器1划分成的，朝向旋转台2的周缘喷出分离气体，从而反应气体与扩散到分离区域D两侧的分离气体以及自中心区域C喷出的分离气体一起经由旋转台2的周缘与真空容器的内周壁之间的间隙而被排出，因此能够防止两种气体混合。因此，既能够进行良好的成膜处理，又完全不会或极力抑制在旋转台2上产生反应生成物，从而能够抑制产生微粒。另外，本实施方式也适用于在旋转台2上载置1个晶圆W的情况。
在使用了旋转台的成膜装置中，切线速度沿旋转台2的半径方向是不同的，因此一般来说，晶圆与反应气体的边界上的气体的流动方式容易变化，在只利用第1主气体喷嘴31供给原料气体时，很难在旋转台2的半径方向上保持同样的原料气体浓度。但是，使用第1中心侧补偿用气体喷嘴32、第1周缘侧补偿用气体喷嘴33中的任意一个或两个将原料气体供给到在半径方向上原料气体浓度较低的区域上，因此能够提高旋转台2的半径方向上的原料气体浓度的均匀性。另外，由于同样能够提高半径方向上的氧化气体浓度的均匀性，因此能够提高成膜在晶圆W上的膜的半径方向上的膜厚均匀性、膜质均匀性。
在此，例如如图10的(a)所示，膜厚在旋转台2的旋转中心侧变薄、膜厚在周缘侧变厚的理由如下所述。在本实施方式的成膜装置中，由于也自设在旋转台2的旋转中心部的中心区域C供给N2气体，因此利用该N2气体在半径方向上稀释旋转中心侧的原料气体，结果，该旋转中心侧的原料气体的浓度变低，从而在旋转台2的半径方向上的旋转中心侧的膜厚比周缘侧的膜厚薄。
另外，例如如图11的(a)所示，膜厚在旋转台2的旋转中心侧变厚、膜厚在周缘侧变薄的理由如下所述。即、在使旋转台2旋转时，如上所述那样在旋转台2的周缘侧的切线速度大于旋转中心侧的切线速度，因此即使自第1主气体喷嘴31沿其长度方向均匀地供给原料气体、且自第2主气体喷嘴32沿其长度方向均匀地供给氧化气体，旋转台2的周缘侧的气体浓度也容易变得比旋转中心侧的气体浓度低。
另外，N2气体流向设在旋转台2的周缘侧的排气口71、72中的，因此原料气体、氧化气体也有时在旋转台2的周缘侧被该N2气体稀释。在该情况下，在半径方向上，周缘侧的气体浓度就变薄，结果，在旋转台2的半径方向上周缘侧的膜厚比旋转中心侧的膜厚薄。
这样，即使自第1主气体喷嘴31和第2主气体喷嘴32沿它们的长度方向大致均匀地供给原料气体、氧化气体，也很难在晶圆W的半径方向上保持同样的气体浓度，因此使用第1补偿用气体喷嘴32、33和第2补偿用气体喷嘴42、43供给补偿用的气体来提高晶圆W的半径方向上的气体浓度的均匀性是有效的。
另外，在改变目标膜厚、改变工艺条件(气体流量、压力、旋转台2的旋转速度等)时，能够使用第1补偿用气体喷嘴32、33、第2补偿用气体喷嘴42、43调整旋转台2的半径方向上的气体浓度分布，因此与只用第1主气体喷嘴31、第2主气体喷嘴33的情况相比，能够在较大范围内调整半径方向上的气体浓度分布，从而能够容易地进行面内均匀性更高的成膜处理。
另外，在上述实施方式中，如图13所示，也可以沿旋转台2的周向延伸地构成补偿用气体喷嘴。在图13所示的例子中，第1和第2中心侧补偿用气体喷嘴32A、42A在自基端侧到中途的位置上具有沿旋转台2的半径方向延伸的第1部分A1、以及能与第1部分A1连通地与该第1部分A1相连且沿旋转台2的周向延伸的第2部分A2，例如在第2部分A2的下表面上形成有喷出孔35a、45a。另外，第1和第2周缘侧补偿用气体喷嘴33A、43A在自基端侧到中途的位置上具有沿旋转台2的半径方向延伸的第1部分A1、以及能与第1部分A1连通地与该第1部分A1相连且沿旋转台2的周向延伸的第2部分A2，例如在第2部分A2的下表面上形成有喷出孔35b、45b。在使用上述补偿用气体喷嘴32A、33A、42A、43A时，形成有喷出孔35a、35b、45a、45b的区域沿晶圆W的移动方向延伸，因此具有能够增加自补偿用气体喷嘴32A、33A、42A、43A供给的气体与晶圆的接触时间这样的优点，从而能够充分地获取自补偿用气体喷嘴供给的原料气体、氧化气体被吸附在晶圆上的时间。
另外，在上述的实施方式中，也可以将补偿用气体喷嘴构成为图14所示的形状。在图14所示的例子中，补偿用气体喷嘴32B、33B、42B、43B的横向宽度大于第1主气体喷嘴31和第2主气体喷嘴41的横向宽度，且在下表面上具有旋转台2的周向上较长的例如椭圆状的喷出孔36a、36b、46a、46b。既可以利用管径大于主气体喷嘴31、41的管径的管构成上述补偿用气体喷嘴32B、33B、42B、43B，也可以利用横向尺寸大于纵向尺寸的椭圆状的管构成上述补偿用气体喷嘴32B、33B、42B、43B。补偿用气体喷嘴32B、33B、42B、43B的喷出孔36a、36b、46a、46b的沿旋转台2的周向的长度大于主气体喷嘴31、41的喷出孔34a、44a的长度，因此自补偿用气体喷嘴32B、33B、42B、43B供给的气体与晶圆的接触时间变长。
在上述的实施方式中，也可以对第2主气体喷嘴41不设置补偿用的气体喷嘴。另外，对于分离气体喷嘴51、52，也可以设置用于补偿分离气体在晶圆W的半径方向上的气体浓度分布的分离气体用的补偿用气体喷嘴。另外，补偿用气体喷嘴的根数并不限于2根，既可以是1根，也可以是3根以上。另外，只要在补偿用气体喷嘴能将补偿用气体供给到旋转台2的半径方向上的气体浓度较低的区域上，能将补偿用气体喷嘴设置在任意位置。另外，也可以利用1根补偿用气体喷嘴将补偿用气体供给到半径方向上的气体浓度较低的多个区域上。另外在上述例子中，只在补偿用气体喷嘴上的长度方向的规定范围内形成有喷出孔，但也可以在补偿用气体喷嘴的整个长度方向上形成喷出孔，并且在规定范围的一部分增大喷出孔、或在规定范围的一部分缩小喷出孔的配置间隔，从而也可以自补偿用气体喷嘴的长度方向的一部分喷出比其他部分多的补偿用气体。这样，也可以将比其他区域多的补偿用气体喷出到旋转台2的半径方向上的气体浓度较低的区域，由此能够补偿气体浓度的分布。另外，作为本实施方式的气体喷出口，不只仅可以是上述喷出孔，也可以为狭缝，可以适当设定该喷出口的形状。
接下来，参照图15～图18说明本发明的另一实施方式。在本实施方式中，使用能在喷嘴的长度方向上调整气体的喷出量的喷出位置调整气体喷嘴9作为补偿用气体供给部件，调整原料气体在旋转台2的半径方向上的浓度分布。参照图15，喷出位置调整气体喷嘴9被设置成自旋转台2的旋转中心附近呈放射状地沿旋转台2的半径方向延伸。在图示的例子中，在第1处理区域P1中的第1主气体喷嘴31的旋转台2的旋转方向上游侧，喷出位置调整气体喷嘴9被安装在真空容器1的侧周壁12A上。
如图16所示，该喷出位置调整气体喷嘴9具有包括外管91、以及与外管91同心状地设在该外管91内部的内管92的双层管构造。内管92在外管91内部绕水平轴线方向旋转自如。外管91的内径例如为10～14mm左右，内管92的外径例如为6～8mm左右，外管91与内管92之间的间隙为1mm～2mm左右，更优选为大约1mm。
外管91的基端侧例如构成为凸缘部93，且夹着作为密封构件的O型密封圈93a气密地安装在真空容器的侧周壁12A的内壁上。在外管91的下表面上自旋转台2的旋转中心部沿着朝向周缘部的方向以规定间隔配置有喷出孔91a。另一方面，内管92的基端侧穿过真空容器1的侧周壁12A而向真空容器1的外部延伸，且与使内管92绕水平轴线旋转的旋转机构即电动机M 1相连接。在真空容器的侧周壁12A与内管92之间设有具有轴承功能的密封构件例如磁密封构件94。在本例中，在真空容器1的侧周壁12A的外部，在自侧周壁12A向外延伸的内管92的周围设有气体供给室95。该气体供给室95夹着作为密封构件的O型密封圈95a气密地与侧周壁12A的外壁相连接，并且在气体供给室95与内管92之间设有具有轴承功能的密封构件例如磁密封构件95b，这样能够在确保了真空容器1的气密性的状态下使内管92旋转。
原料气体的供给流路96与气体供给室95相连接，在内管92的存在于气体供给室95内的部分上形成有气体导入口92a，由此能够将原料气体供给到内管92内。另外，在内管92上例如沿其长度方向形成有作为气体喷出口的多个狭缝97。该狭缝97作为传导性调整构件发挥作用。在图示的例子中，例如如图16以及图17所示，多个狭缝97形成在内管92的周向上的不同位置且长度方向上的不同位置上。
如图16的(b)所示，在将例如内管92沿周向3等分之后的第1位置(0度位置)、第2位置(120度的位置)、第3位置(240度的位置)上以不同图案形成狭缝97。参照图17说明该图案的具体例。在图17的(a)中，横轴表示内管92的长度，纵轴表示内管92的周向角度，图中斜线所示的部分表示狭缝。另外，内管92的长度是如图16所示那样在真空容器1内的长度。在图17的(a)的例子中，在第1位置上的内管92的前端侧区域和基端侧区域形成有狭缝97a，在第2位置上的内管92的前端侧区域形成有狭缝97b，在第3位置上的内管92的基端侧区域形成有狭缝97c。
另外，前端侧区域是与旋转台2的旋转中心侧相对应的区域，基端侧区域是与旋转台2的周缘侧相对应的区域。作为气体喷出口，也可以不是狭缝状、而是在规定区域配置喷出孔。也就是说，气体喷出口形成在喷出位置调整气体喷嘴9的长度方向上的想要喷出原料气体的位置上即可，能够适当设定该气体喷出口的形状、位置。其他结构与上述成膜装置相同。
采用上述喷出位置调整气体喷嘴9，被导入内管92中的原料气体经过内管92的狭缝97a～97c流出到内管92与外管91之间的间隙中，然后自外管91的喷出孔91a被供给到真空容器1内。此时，利用狭缝97的位置调整外管91的喷出孔91a的上方侧的传导性，从而相应地调整自喷出孔91a流出的原料气体的喷出量。也就是说，外管91的喷出孔91a与内管92的狭缝97之间的距离若较近，则外管91与内管92之间的传导性变强，由此自外管91喷出的气体喷出量变多。另一方面，外管91与内管92之间的间隙小到1mm左右，因此外管91的喷出孔91a与内管92的狭缝97之间的距离若较远，则传导性变弱，由此自外管91喷出的气体喷出量变少、或者基本没有气体喷出。能够这样调整原料气体在喷出位置调整气体喷嘴9的长度方向上的喷出量，因此能够将补偿用的原料气体供给到旋转台2的半径方向上的期望区域内。
因而，通过使内管92旋转而使处于想要喷出原料气体的位置的狭缝97与外管91的喷出孔91a相对，能够将补偿用的原料气体供给到旋转台2的半径方向上的期望区域内。例如图18的(a)是旋转内管92以使图17的(a)的0度位置(第1位置)的狭缝97a朝下的例子。由此，自狭缝97a位于上方的喷出孔91a喷出更多的原料气体，因此在本例中能够自喷出位置调整气体喷嘴9的前端侧区域和基端侧区域供给更多的原料气体。另外。例如图18的(b)是旋转内管92以使图17的(a)的240度的位置(第3位置)的狭缝97c朝下的例子，此时能够自喷出位置调整气体喷嘴9的基端侧区域供给更多的原料气体。
这样采用本实施方式，关于作为第1反应气体的原料气体，通过调整喷出位置调整气体喷嘴9中的内管92的旋转位置，能够调整旋转台2的半径方向上的气体浓度分布，提高半径方向的原料气体浓度的均匀性，结果，能够提高成膜处理的面内均匀性。即、能自与内管92的狭缝97相对的外管91的喷出孔91a喷出更多的原料气体，因此只要适当调整内管92以在外管91的长度方向上的想要喷出大量原料气体的区域上使狭缝97与喷出孔91a相对即可。另外，例如也能以图17的(b)所示的图案形成内管92的狭缝97。此时，不仅能在内管92的周向上的3个位置上形成狭缝97，也可以只在周向上的1个位置上形成狭缝97，还可以在2个以上的多个位置上形成狭缝97。另外，在本实施方式中，如图15所示，关于作为第2反应气体的氧化气体，利用补偿用气体喷嘴42、43调整旋转台2的半径方向上的气体浓度分布，也可以使用喷出位置调整气体喷嘴9调整氧化气体在半径方向上的气体浓度分布，而且为了使用分离气体调整半径方向上的气体浓度分布，也可以使用喷出位置调整气体喷嘴9代替分离气体喷嘴51、52。
接下来，参照图19说明喷出位置调整气体喷嘴的另一例。本例中的喷出位置调整气体喷嘴110具有棒状的杆体120来代替图16所示的喷出位置调整气体喷嘴9的内管92。与外管111同心状地设置的杆体120绕水平轴线旋转自如地被收容在外管111的内部，在杆体120的周围设有用于构成传导性调整构件的凸部121。外管111的内径例如为10～14mm左右，杆体120上的凸部121与外管111之间的间隙为1mm～2mm左右，更优选为大约1mm。
外管111的基端侧构成为例如凸缘部112，且夹着作为密封构件的O型密封圈113气密地安装在真空容器1的侧周壁12A上。在外管111的下表面上沿整个长度方向以规定间隔配置有喷出孔114。另外，穿过真空容器1的侧周壁12A地设置的原料气体的供给流路115与该外管111的基端侧相连接。
杆体120的基端侧穿过真空容器1的侧周壁12A而与使杆体120绕水平轴线旋转的旋转机构即电动机M2相连接。图19的附图标记116是设置在侧周壁12A与杆体120之间的、具有轴承功能的密封构件例如磁密封构件。在杆体120的表面上例如沿其长度方向形成有传导性调整用的凸部121。例如如图19所示，该凸部121被设定为在杆体120的周向上的一部分且杆体120的长度方向上的一部分与外管111的喷出孔114相对时覆盖喷出孔114的大小。
在该喷出位置调整气体喷嘴110中，被导入到外管111与杆体120之间的间隙中的原料气体自外管111的喷出孔114流出到真空容器1内。此时，利用设在杆体120上的凸部121的位置调整外管111的喷出孔114的上方的传导性，从而相应地调整自喷出孔114流出的原料气体的喷出量。由于能够这样调整原料气体在喷出位置调整气体喷嘴110的长度方向上的喷出量，因此能够将补偿用的原料气体供给到旋转台2的半径方向上的期望区域。
例如如图19以及图20所示，在凸部121与外管111的喷出孔114相对的区域中，杆体120与外管111之间的间隙为1mm左右且传导性变弱，因此自喷出孔114喷出的气体喷出量变少、或者基本没有气体喷出。另一方面，在凸部121不与喷出孔114相对的区域中，杆体120与外管111之间的间隙较大且传导性也变强，因此容易使气体流过，从而自喷出孔114喷出的气体喷出量变多。因而，预先决定想要在喷出位置调整气体喷嘴110的长度方向上朝向晶圆W喷出原料气体的区域，在除该区域之外的区域使凸部121与外管111的喷出孔114相对，从而能够将补偿用气体供给到期望的区域内。
在喷出位置调整气体喷嘴110中，通过使设在杆体120上的凸部121接近外管111的喷出孔114、或离开外管111的喷出孔114，能够调整喷出孔114上方的传导性从而调整自喷出孔114喷出的原料气体的喷出量，这样能够调整原料气体在喷出位置调整气体喷嘴110的长度方向上的喷出位置。因此在该喷出位置调整气体喷嘴110中，例如如图21所示，也可以使用使杆体120相对于外管111沿水平方向移动的水平移动机构122作为使凸部121在凸部121接近外管111的喷出孔114的位置与离开外管111的喷出孔114的位置之间移动的移动机构。此时，如图21所示，在喷出位置调整气体喷嘴110的长度方向上、凸部121位于喷出孔114上方的区域内，传导性变弱，因此原料气体的喷出量变少、或基本没有喷出原料气体，结果能够在喷出位置调整气体喷嘴110的长度方向上调整补偿用气体的喷出位置。另外在该例中，也可以使外管111滑动移动。
并且，在喷出位置调整气体喷嘴110中，例如如图22所示，还能使用使杆体120相对于外管111沿上下方向移动的升降机构123作为使凸部121在凸部121接近外管111的喷出孔114的位置与离开外管111的喷出孔114的位置之间移动的移动机构。在本例中，为了能在维持真空容器1内的气密性的状态下使杆体120升降，在侧周壁12A的外侧围着杆体120的移动区域地形成移动室124。图22的附图标记125表示作为密封构件的O型密封圈，附图标记126表示兼用作密封构件和轴承的磁密封构件。在本例中，在喷出位置调整气体喷嘴110的长度方向上，在凸部121接近喷出孔114时传导性变弱，因此原料气体的喷出量变少、或基本没有喷出原料气体。另一方面，杆体120越离开喷出孔114传导性越强，因此原料气体的喷出量变多，结果，能够在喷出位置调整气体喷嘴110的长度方向上调整补偿用气体的喷出位置。另外在本例中，也可以使外管111升降移动。
在上述实施方式中，关于第2主气体喷嘴41，利用补偿用气体喷嘴42、43调整旋转台2的半径方向上的气体浓度分布，但也可以使用喷出位置调整气体喷嘴9、110调整氧化气体在半径方向上的气体浓度分布。另外，在使用分离气体来调整半径方向上的气体浓度分布时，也可以使用喷出位置调整气体喷嘴9、110代替使用分离气体喷嘴51、52。此时，并不限于使用1根喷出位置调整气体喷嘴9、110，也可以使用2根以上的喷出位置调整气体喷嘴9、110，只要该喷出位置调整气体喷嘴9、110能够将补偿用气体供给到在旋转台2的半径方向上气体浓度较低的区域上，可以将喷出位置调整气体喷嘴9、110设置在任意位置上。另外，本实施方式的气体喷出口既可以是喷出孔也可以是狭缝，可以适当设定其形状。
在上述实施方式中，旋转台2的旋转轴22位于真空容器1的中心部，且将分离气体供给到旋转台2的中心部与真空容器1的上表面部之间的空间内，但也可以如图23所示那样构成本发明的另一实施方式的成膜装置。在图23的成膜装置中，真空容器1的中央区域的底部14突出到下方而形成驱动部的收容空间130，并且在真空容器1的中央区域的上表面上形成凹部131，在真空容器1的中心部上，支柱132介于收容空间130的底部与真空容器1的凹部131的上表面之间，从而能够防止自第1主气体喷嘴31喷出的BTBAS气体与自第2主气体喷嘴42喷出的O3气体经由中心部而混合。
另外，围着支柱132地设置旋转套筒133，且沿该旋转套筒133设置环状的旋转台2。并且，在收容空间130内设置由电动机134驱动的驱动齿轮部135，利用该驱动齿轮部135并借助形成在旋转套筒133的下部的外周上的齿轮部136使旋转套筒133旋转。附图标记137、138以及139是轴承部。另外，吹扫气体供给管84与收容空间130的底部相连接，用于将吹扫气体供给到凹部131的侧面与旋转套筒133的上端部之间的空间内的分离气体供给管85与真空容器1的上部相连接。在图23中，为了将N2气体供给到凹部131的侧面与旋转套筒133的上端部之间的空间内而使用了2个分离气体供给管85，而为了防止BTBAS气体和O3气体经由旋转套筒133的附近区域混合，也可以设置3个以上的分离气体供给管85。
在图23的实施方式中，从旋转台2侧观察，凹部131的侧面与旋转套筒133的上端部之间的空间相当于分离气体喷出孔，并且由该分离气体喷出孔、旋转套筒133以及支柱132构成位于真空容器1的中心部的中心区域。
在上述实施方式中，使构成载置台的旋转台2绕铅垂轴线方向旋转，但在本发明的另一实施方式中，如图24所示，也可以使原料气体喷嘴组、氧化气体喷嘴组以及分离气体喷嘴旋转。该例的成膜装置在真空容器内具有绕铅垂轴线旋转的旋转筒140，在该旋转筒140上设有原料气体喷嘴组、氧化气体喷嘴组以及分离气体喷嘴。该例的载置台141与上述旋转台2的不同之处在于，该载置台141在成膜过程中不绕铅垂轴线旋转，其他结构与上述旋转台2相同。例如，在载置台141的表面上沿以旋转筒140的旋转轴为中心的圆而形成有作为基板载置区域的多个凹部142。
原料气体喷嘴组150(第1主气体喷嘴151、第1中心侧补偿用气体喷嘴152、第1周缘侧补偿用气体喷嘴153)、氧化气体喷嘴组160(第2主气体喷嘴161、第2中心侧补偿用气体喷嘴162、第2周缘侧补偿用气体喷嘴163)以及分离气体喷嘴171、172沿载置台141的半径方向延伸地与旋转筒140相连接，各气体喷嘴经过该旋转筒140的内部供给各种气体。用于形成分离区域的凸状部143也与该旋转筒140相连接，且能够随着该旋转筒140的旋转而旋转。另外，在旋转筒140的下部形成有排气口144，借助排气口144对真空容器进行真空排气。
这样即使在气体喷嘴组150、160、分离气体喷嘴171、172、以及凸状部143旋转的结构中，在载置台141的中心侧与周缘侧之间载置台的半径方向上的切线速度是不同的，从而气体浓度在晶圆W的半径方向上容易变得不均匀，因此自补偿用气体喷嘴152、153、162、163将补偿用的气体供给到载置台141的半径方向上的气体浓度较低的区域是有效的。
本发明的实施方式的成膜装置以及使用了该成膜装置的成膜方法并不限于使用两种反应气体，也可以适用于使用1种成膜气体而在基板上形成薄膜的情况、按顺序将3种以上的反应气体供给到基板上的情况。例如在使用3种以上的反应气体时，例如按照第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反应气体喷嘴以及分离气体喷嘴这样的顺序沿真空容器1的周向配置各气体喷嘴，为了对自至少1个反应气体喷嘴供给的反应气体在载置台的半径方向上的气体浓度分布进行补偿，至少配置1根补偿用气体供给部件即可。
另外，作为能在本发明的实施方式的成膜装置以及使用了该成膜装置的成膜方法中使用的工艺气体，除了上述例子之外，还能列举出二氯硅烷(DCS)、六氯乙硅烷(HCD)、三甲基铝(TMA)、[三(二甲氨基)硅烷](3DMAS)、(四(二乙基氨基)锆)(TEMAZr)、[四(乙基甲基氨基)铪](TEMHf)、[双(四甲基庚二酮酸)锶](Sr(THD)2)、[(甲基戊二酮酸)双(四甲基庚二酮酸)钛](Ti(MPD)(THD)、单氨基硅烷等。
图25表示组装有上述说明的成膜装置的基板处理装置。图中，附图标记181表示收容有例如25张晶圆的被称作前开式晶圆传送室(Front-Opening Unified Pod)的密闭式输送容器，附图标记182表示配置有输送臂183的大气输送室，附图标记184、185表示能在大气气氛与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186表示配置有2台输送臂187a、187b的真空输送室，附图标记188、189表示本发明的实施方式的成膜装置。从外部将输送容器181输送到具有未图示的载置台的搬入搬出部上，与大气输送室182相连接后利用未图示的开闭机构打开盖而利用输送臂183自该输送容器181内取出晶圆。然后，将晶圆搬入到加载互锁真空室184(185)内且将室内的气氛从大气气氛切换到真空气氛，之后利用输送臂187a、187b取出晶圆而将该晶圆搬入到成膜装置188、189其中一个中，进行上述的成膜处理。这样通过具有多个例如2个例如5张处理用的本发明的成膜装置，能够以较高的生产率实施所谓的ALD(MLD)。
在上述说明中，关于至少1个的主气体供给部件，设置用于对旋转台2的半径方向上的反应气体的气体浓度分布进行补偿的补偿用气体供给部件即可，此时为了补偿自1个主气体供给部件喷出的气体的浓度分布，也可以使用图2所示的补偿用气体喷嘴和喷出位置调整气体喷嘴9(110)这两者。另外，主气体供给部件和补偿用气体供给部件只要是自气体喷出口沿载置台的半径方向供给反应气体、补偿用反应气体的结构即可，并不限于使用具有气体喷出口的喷嘴状的结构。设在主气体供给部件和补偿用气体供给部件上的气体喷出口既可以是喷出孔，也可以是狭缝。
关联申请的参照
本发明基于在2009年3月13日向日本国专利厅提出申请的日本特愿2009-061350号，且主张该申请的优先权，参照该申请的全部内容并包含在本发明中。

Claims (12)

1.一种成膜装置，该成膜装置在真空容器内将反应气体供给到基板的表面上从而形成薄膜，其中，
该成膜装置包括：
载置台，其设在上述真空容器内，且具有沿着以该载置台的中心部为中心的圆而形成的用于载置基板的载置区域；
主气体供给部，其为了将反应气体供给到上述载置台的上述载置区域而与上述载置台相对设置；
补偿用气体供给部，其为了对由上述主气体供给部供给的反应气体的在上述载置台的半径方向上的气体浓度分布进行补偿而将上述反应气体供给到上述载置台的表面上；
旋转机构，其用于使上述载置台以该载置台的中心部为旋转轴而绕铅垂轴线方向相对于上述主气体供给部和补偿用气体供给部进行相对旋转。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，
上述补偿用气体供给部由补偿用气体喷嘴构成，该补偿用气体喷嘴被设置成自上述载置台的中心部和周缘部的一侧向另一侧延伸，且至少在其长度方向上的一部分上形成有气体喷出口。
3.根据权利要求2所述的成膜装置，其中，
上述补偿用气体供给部包括多个上述补偿用气体喷嘴，沿载置台的半径方向观察时，上述多个补偿用气体喷嘴的形成有气体喷出口的区域互不相同。
4.根据权利要求2所述的成膜装置，其中，
上述补偿用气体喷嘴包括：
外管，其沿着自上述载置台的中心部和周缘部的一侧朝着另一侧的长度方向形成有气体喷出口；
棒状体，其由隔着间隙与上述外管呈同心状地设在该外管的内部的、管体和杆体中的任一种构件构成；
传导性调整构件，其为了调整上述外管的气体喷出口的上方侧的传导性，设置在上述棒状体的长度方向上的至少一部分上；
移动机构，其为了使上述传导性调整构件在接近上述外管的气体喷出口的位置与远离该喷出口的位置之间进行移动而使上述棒状体和上述外管进行相对移动。
5.根据权利要求4所述的成膜装置，其中，
上述棒状体由将反应气体供给到成膜装置的内部的管体构成，上述传导性调整构件是形成在上述管体上的气体喷出口。
6.根据权利要求5所述的成膜装置，其中，
上述移动机构是为了使形成在上述管体上的气体喷出口接近上述外管的气体喷出口而使上述管体绕水平轴线旋转的旋转机构。
7.根据权利要求6所述的成膜装置，其中，
在上述补偿用气体喷嘴上形成有多个设于上述管体上的上述气体喷出口，上述多个气体喷出口形成在上述管体的周向上的不同区域且上述管体的长度方向上的不同区域；
上述旋转机构为了使形成在上述管体的周向上的不同区域的上述多个气体喷出口接近上述外管的气体喷出口，使上述管体绕水平轴线旋转。
8.根据权利要求4所述的成膜装置，其中，
上述棒状体由杆体构成，上述传导性调整构件是覆盖上述外管的气体喷出口地设在上述杆体周围的凸部。
9.根据权利要求8所述的成膜装置，其中，
上述移动机构是为了使上述凸部接近上述外管的气体喷出口而使上述杆体绕水平轴线旋转的旋转机构。
10.根据权利要求9所述的成膜装置，其中，
在上述杆体的周围形成有多个上述凸部，上述多个凸部设在上述杆体的周向上的不同区域且设在上述杆体的长度方向上的不同区域；
上述旋转机构为了使上述多个凸部接近上述外管的气体喷出口而使上述杆体绕水平轴线旋转。
11.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，
上述主气体供给部包括第1主气体供给部和第2主气体供给部，该第1主气体供给部和第2主气体供给部为了将第1反应气体以及与该第1反应气体反应的第2反应气体供给到上述载置台的表面上而沿主气体供给部相对于上述载置台的相对旋转方向彼此分开；
上述成膜装置还具有分离区域，该分离区域为了使被供给上述第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处理区域的气氛分离而在上述移动方向上位于上述第1处理区域和上述第2处理区域之间；
在上述真空容器内按顺序将互相反应的上述第1反应气体和上述第2反应气体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。
12.根据权利要求11所述的成膜装置，其中，
上述分离区域包括：分离气体供给部，其用于供给分离气体；顶面，其位于上述分离气体供给部的上述旋转方向两侧，且在该顶面与载置台之间形成用于使分离气体自该分离区域流到处理区域侧的狭窄的空间。
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