JP2004119786A - 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブの切替えによらず、反応物又は非反応物を高速で切替えることができるようにする。
【解決手段】反応室１内で基板３を支持台６に支持させ、基板３の外周にプレート１１を載置して、基板３上にガス流を形成するように構成する。基板支持台６は回転機構４０により回転する。反応室１内に常時反応物または非反応物を給する複数の供給口を設ける。第２の供給口７は第２の反応物を、第１の供給口８は第１の反応物を供給する。第２の供給口７と第１の供給口８との間に反応室１内に非反応物を供給する第３の供給口９、１０を設ける。また、支持台６全周からガスを排気する排気通路３５を設ける。各供給口７〜１０は反応室１内で、基板表面の外側の排気通路３５に向かって反応物または非反応物を供給するよう配置される。プレート１１は、一方の反応物供給口７と対面するときは他方の反応物供給口８とは対向しない非円形をしており、その回転により、基板面外から基板面内への反応物の切替えを行えるように構成されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より薄膜の形成には、真空蒸着、分子線エピタキシー、化学気相蒸着（ＣＶＤ）などの方法が用いられているが、これに代わって原子層堆積（ＡＬＤ）法と称される方法が用いられるようになってきた。このＡＬＤ法においては、反応室に少なくとも２つ以上の反応物を交互に供給し、その交互に供給する間に、余分な反応物や副生成物を取り除くために非反応性物を供給して、基板上に薄膜を形成させるのが一般的である。
【０００３】
例えば、２つの反応性ガスを供給する場合には、次のようなステップで基板上に薄膜を形成させる。
（１）まず反応性ガスＡを反応室に供給して、基板表面に反応性ガスＡ原料を１原子単位で吸着させる。
（２）吸着させた後、反応室内の余分な反応性ガスＡを取り除くために非反応性ガスを供給する。
（３）つぎに、反応性ガスＢを反応室に供給して、基板表面に吸着している反応性ガスＡ原料と表面反応を起こさせ、基板表面に薄膜の１原子層を形成させる。
（４）つづいて、余分な反応性ガスＢおよび反応副生成物を取り除くために非反応性ガスを供給する。
【０００４】
この（１）〜（４）のステップを１サイクルとして、所定の膜厚に達するまで、複数サイクルの処理を行う。決められたある条件においては、１サイクルで形成される膜厚は決まっており、要求される時間内に所望の膜厚を形成するためには、要求される時間内に必要なサイクル数の処理を行うことが必要になってくる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
要求される時間内に必要なサイクル数を行うためには、１サイクルあたりの時間が必然的に決まってくるが、生産に関する経済性を満足する時間あたりの成膜可能枚数、つまりスループットを達成するには、１サイクルに要する時間が例えば１秒以内であることを要求される場合がある。この場合、上記、反応性ガスＡ、Ｂおよび非反応性ガスは、４分の１秒毎に切替えて反応室に供給しなければならない。また、反応室を真空引きするためのポンプは、先の４分の１秒の間に供給されたガスを、次の４分の１秒の間に完全に引ききらなければならない。さらに、フィードバック制御のために応答性の悪い流量制御コントローラ（ＭＦＣ）を用いて流量も調整する必要がある。
【０００６】
そのため、反応物や非反応物を給排制御するＭＦＣ、開閉バルブ、ポンプなどから構成される給排機構の応答時間は、４分の１秒よりもはるかに短くなければならないが、一般的な給排機構では、応答時間は速いものでは１０分の１秒のものもあるが遅いと１秒近いものもあるので、要請される応答時間を達成するためには、特殊な給排設備を準備しなければならない。
【０００７】
また、特殊な給排設備が準備できたとしても、１サイクルで成膜される膜厚がＡＬＤ法においては１原子層であるので、所望の膜厚に達するまでのバルブ切替え回数が多くなり、計算によれば、バルブの動作寿命が数百万回としても、一般的な製造システムの稼働率から、その寿命日数は１００日程度であることがわかっており、一般的に要求されている故障時間間隔、つまり、ＭＴＢＦ＝１年を達成できない。
【０００８】
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、バルブの切替えによらず、反応物又は非反応物を切替えることが可能な基板処理装置及び半導体製造装置の製造方法を提供することにある。また、本発明の課題は、反応物又は非反応物を高速に切替えることが可能な基板処理装置及び半導体製造装置の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、基板を処理する反応室と、前記反応室内で前記基板を支持する支持台と、前記基板の周囲に載置されるプレートと、基板支持台上の基板と前記プレートとを回転させる回転機構と、前記反応室内に反応物を供給する複数の反応物供給口と、前記複数の反応物供給口の間に設けられ前記反応室内に非反応物を供給する複数の非反応物供給口と、前記支持台に支持される基板の面外となる支持台の周囲に設けられて前記反応室内に供給される反応物及び非反応物を排気する排気通路とを備えた基板処理装置であって、前記複数の反応物供給口及び前記複数の非反応物供給口は、共に前記反応室内で前記支持台に支持される基板の面外に対して前記反応物又は前記非反応物を供給するよう構成されるものであり、前記プレートは、プレートの回転中心に対して非対称に形成されるものであることを特徴とする基板処理装置である。ここで前記プレートは、前記支持台の周囲に設けられた排気通路を部分的に遮ることが可能なようにプレートの回転中心に対して非対称に形成され、前記プレートの回転により、排気通路を部分的に遮ることで前記反応物又は非反応物の供給を基板面外から基板面内へ切替えることが可能なように構成されるものであることが好ましい。
【００１０】
回転中心に対して外形が非対称に形成されたプレートを回転させると、基板の面外に供給されていた反応物又は非反応物が、プレートの回転にともなって面内に供給されるようになる。したがって、反応物供給口及び非反応物供給口から反応物又は非反応物を連続供給した状態で、バルブを用いずに、反応物又は非反応物の基板面外から基板面内への切替え供給ができる。また、プレートを高速回転させることで、反応物又は非反応物の高速切替え供給が可能となる。
【００１１】
第２の発明は、基板を処理する反応室と、前記反応室内で前記基板を支持する支持台と、前記基板の周囲に載置されるプレートと、前記支持台上の基板と前記プレートとを回転させる回転機構と、前記反応室内に反応物を供給する複数の反応物供給口と、前記複数の反応物供給口の間に設けられ前記反応室内に非反応物を供給する複数の非反応物供給口と、前記支持台の周囲に設けられて前記反応室内に供給される反応物及び非反応物を排気する排気通路とを備えた基板処理装置であって、前記プレートは、プレートの回転により、前記複数の反応物供給口のうちの一部の反応物供給口から反応室内に供給される反応物を前記支持台上に支持される基板の面内に供給し、前記複数の反応物供給口のうちの残りの反応物供給口から反応室内に供給される反応物を前記基板支持台上に支持される基板の面外に供給することが可能なように構成されるものであることを特徴とする基板処理装置である。
【００１２】
プレートを回転機構によって回転させると、プレートの回転にともなって、複数の反応物供給口のうちの一部の反応物供給口から供給される反応物が、支持台上に支持される基板の面内に供給され、複数の反応物供給口のうちの残りの反応物供給口から供給される反応物が、基板支持台上に支持される基板の面外に供給される。したがって、反応物供給口及び非反応物供給口から反応物又は非反応物を連続供給した状態で、バルブを用いずに、反応物又は非反応物の基板面外から基板面内への切替え供給ができる。また、プレートを高速回転させることで、反応物又は非反応物の高速切替え供給が可能となる。
【００１３】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、各反応物供給口と前記支持台との間に、非反応物を供給する第２の非反応物供給口を設けたことを特徴とする基板処理装置である。ここで、前記各反応物供給口と前記支持台との間に、基板の面内に供給されたのち、前記排気通路より排気される反応物と、基板の面内に供給されずに基板の面外から直接前記排気通路より排気される反応物との前記支持台の周囲での混合を防止するために、非反応物を供給する第２の非反応物供給口を設けることが好ましい。各反応物供給口と前記支持台との間に設けた第２の非反応物供給口から非反応物を供給すると、複数の反応物供給口のうちの一部の反応物供給口から基板の面内に供給されたのち排気通路より排気される反応物と、複数の反応物供給口のうちの残りの反応物供給口から基板の面内に供給されずに基板の面外から直接排気通路より排気される反応物とが、支持台の周囲で混合されようとしても、両反応物間に非反応物のバリアが形成されるので、反応物の混合を防止して反応を起こさないようにすることができる。
【００１４】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、前記反応物供給口を前記基板の表面より下方に設け、前記プレートを該プレートと前記基板の表面より下方に設けた反応物供給口とが干渉しないような構成としたことを特徴とする基板処理装置である。反応物供給口を前記基板の表面より下方に設けると、複数の反応物供給口のうちの一部の反応物供給口から基板の面内に供給されたのち排気通路より排気される反応物と、複数の反応物供給口のうちの他部の反応物供給口から基板の面内に供給されずに基板の面外から直接排気通路より排気される反応物とが、支持台の周囲で混合して異物（パーティクル）を発生しても、発生場所が基板表面より下方になるので、基板表面への異物の付着を低減できる。また、プレートを、該プレートと基板の表面より下方に設けた反応物供給口とが干渉しないような構成としたので、プレートの円滑な回転を確保できる。なお、プレートと反応供給口とが干渉しないような構成としては、例えばプレートの外周を折り曲げたり、プレートの外周に凹部を設けたりすることができる。
【００１５】
第５の発明は、反応室内に設けた回転可能な支持台上に基板を支持し、前記基板の周囲に、回転中心に対して外形が非対称に形成されたプレートを載置し、複数の反応物供給口、及び該複数の反応物供給口の間に設けられた複数の非反応物供給口から、反応物及び非反応物を前記基板の面外に対してそれぞれ供給し、前記反応室内に供給される反応物及び非反応物を、前記支持台に支持される基板の面外となる支持台の周囲に設けられた通路であって、前記プレートによって部分的に遮られることが可能な排気通路から排気し、前記プレートの回転により、前記反応物又は非反応物の供給を基板面外から基板面内へ切替えるようにした半導体装置の製造方法である。ここで、前記支持台を回転させて、前記基板の外周に載置された前記非対称に形成されたプレートの回転により、前記支持台の周囲に設けられた排気通路を部分的に遮ることで、前記反応物又は非反応物の供給を基板面外から基板面内へ切替えるようにすることが好ましい。
【００１６】
回転中心に対して外形が非対称に形成されたプレートを回転させると、基板の面外に常時供給されている反応物又は非反応物が、プレートの回転にともなって基板の面内に切替え供給されるようになる。したがって、反応物供給口及び非反応物供給口から反応物又は非反応物を常時供給した状態で、バルブを用いずに、反応物又は非反応物の基板面外から基板面内への切替え供給ができる。また、プレートを高速回転させることで、反応物又は非反応物の高速切替え供給が可能となる。
【００１７】
第６の発明は、第１ないし第５の発明において、前記プレートが次のような種々の形状、構造または機能を有するものとして構成したものである。
例えば、プレートの形状は、外径を非円形としたり、回転中心とプレートの重心が一致しない形状としたり、さらには回転中心からプレート外周までの距離が一定ではない周辺を有する非対称な形とすることができる。また、プレートの形状は、一つまたは一部の反応物供給口と対面するときはその他の反応物供給口と対面しない形状とする。また、反応物、非反応物の区別なく、一つまたは一部の供給口と対面するときはその他の供給口と対面しない形状とすることができる。又は、一つまたは一部の反応物供給口からの反応物の流れを基板に向けるときはその他の反応物供給口からの反応物の流れを基板に向けない形状とすることもできる。さらには、反応物、非反応物の区別なく、一つまたは一部の供給口からの反応物又は非反応物の流れを基板に向けるときはその他の供給口からの反応物又は非反応物の流れを基板に向けない形状とすることもできる。
【００１８】
第７の発明は、第１ないし第６の発明において、前記プレートに反応物及び非反応物を案内する側壁を設けることを特徴とする。前記プレートに側壁を設けるようにしたので、反応物及び非反応物を基板面内に確実に案内することができる。
【００１９】
第８の発明は、第１ないし第７の発明において、反応物供給口又は／及び非反応物供給口又は／及び反応物供給口と支持台との間に設けた非反応物を供給する供給口に、複数の小孔を設けたことを特徴とする。各供給口に複数の小孔を設けるようにしたので、各供給口から供給する反応物又は非反応物を均一に反応室内に供給できる。
【００２０】
第９の発明は、第１ないし第８の発明において、反応物供給口が２つ又は３つ設けられることを特徴とする。反応物供給口が２つ設けられていると２種類の反応物を交互に供給できる。また、反応物供給口が３つ設けられていると、３種類の反応物をサイクリックに供給できる。
【００２１】
第１０の発明は、第１ないし第９の発明において、プレートを断続的に回転させることを特徴とする。プレートを断続的に回転させるようにすると、反応物又は非反応物の基板面内に対する供給時間を任意に制御できる。
【００２２】
第１１の発明は、第１ないし第１０の発明において、基板に対するプレートの回転速度または回転方向を異ならせることを特徴とする。基板に対するプレートの回転速度または回転方向を異ならせることにより、反応物又は非反応物を基板に対してより均一に供給することができる。
【００２３】
第１２の発明は、第１１の発明において、基板に対するプレートの回転速度を遅らせる、または基板の回転方向と反対方向にプレートを回転することを特徴とする。基板に対するプレートの回転速度を遅らせたり、基板の回転方向と反対方向にプレートを回転させたりすることにより、反応物又は非反応物を基板に対してより均一に供給することができる。
【００２４】
第１３の発明は、第１ないし第１２の発明において、プレートの回転に連動して少なくとも反応物の供給量を制御することを特徴とする。プレートの回転に連動して反応物の供給量を制御することにより、反応物の使用量を調整することができる。
【００２５】
第１４の発明は、第１３の発明において、プレートが反応物供給口と対面せずに反応物が基板面外に供給されるときの反応物の流量を、プレートが反応物供給口と対面して反応物が基板面内に供給されるときの反応物の流量よりも少なくなるよう制御することを特徴とする。基板処理に寄与しないときの反応物の流量を、基板処理に寄与するときの反応物の流量よりも少なくするように制御すると、反応物の使用量を節約することができる。
【００２６】
第１５の発明は、第１ないし第１４の発明において、少なくとも一つの反応物供給口に連通するプラズマ発生器を有し、このプラズマ発生器により少なくとも一つの反応物を活性化させて反応室に供給することを特徴とする。プラズマ発生器により反応物を活性化させて供給すると、反応物を低温で基板と反応させることができるので、処理温度を低温化できる。
【００２７】
第１６の発明は、第１５の発明において、前記プラズマ発生器では常にＡｒプラズマを形成しつつ反応物供給口から反応室へ供給した状態としておき、プレートがこの反応物供給口と対面して、この供給口から基板上に反応物を流すときに、Ａｒプラズマ中に反応物を添加し反応物を活性化させて供給することを特徴とする。基板面内に供給するときのみ反応物を活性化して供給しているので、反応物を常時活性化した状態で供給している場合と比べて、基板処理に寄与しないときの反応を低減することができる。
【００２８】
第１７の発明は、第１ないし第１６の発明において、各反応物供給口の向かい側に排気口をそれぞれ設けることを特徴とする。各反応物供給口のすぐ向かい側に排気口をそれぞれ設けることにより、反応物が基板処理に寄与しないときは、反応物を速やかに排除でき、基板処理に寄与しない不用意な反応を低減できる。
【００２９】
第１８の発明は、第１ないし第１７の発明において、前記プレートを前記支持台に一体に設けたことを特徴とする。支持台にプレートの機能を持たせたので、構成を簡素化することできる。
【００３０】
第１９の発明は、第１ないし第１８の発明において、基板表面より下方であって複数の反応物同士が混合する支持台の周囲領域の温度を１００℃以下に保つことを特徴とする。基板表面より下方であって複数の反応物同士が混合する領域の温度を１００℃以下に保つことにより、複数の反応物同士が混合しても、それらが反応することを低減できる。
【００３１】
第２０の発明は、第１ないし第１９の発明において、前記処理とは、一つの反応物を基板上に供給して吸着させる工程と、基板上に吸着させた反応物に対して他の反応物を供給して反応を起こさせて膜を形成する工程とを複数回繰り返すことにより所望の膜厚の膜を形成する処理であることを特徴とする。基板処理が、特に反応物又は非反応物の切替え回数を要求する成膜処理であるので、反応物又は非反応物の高速切替え供給ができれば、スループットを向上できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００３３】
図１は第１の実施の形態の基板処理装置の構成図であって、（ａ）は容器上板を取り去った平面図、（ｂ）は縦断面図、図２は装置内で上下動するヒータユニットの説明図であって、（ａ）は待機位置を示す図、（ｂ）は成膜位置を示す図である。図３は反応物の流れを示す装置内の説明図であって、（ａ）は装置の平面図、（ｂ）は装置の縦断面図である。図４はプレートの成膜動作説明図であり、（ａ）〜（ｈ）はプレートの回転角度に応じた反応物、非反応物の流れを示す図である。
【００３４】
図１（ｂ）に示すように基板処理装置は、反応室１を形成する真空容器２０と、支持台としてのヒータユニット１３と、ヒータユニット１３に支持されるプレート１１とを備える。
【００３５】
真空容器２０は、その反応室１に収容された基板３を処理する。真空容器２０は、容器側板２１と底板２２と容器上板２３とを備えている。容器上板２３には複数の供給口７〜１０が取り付けられており、各供給口７〜１０は、反応室１に連通している。複数の供給口７〜１０は、反応室１内に複数の反応物を供給する複数の反応物供給口７、８と、複数の反応物供給口７、８の間に設けられ反応室１内に複数の非反応物を供給する複数の非反応物供給口９、１０とから構成される。各供給口７〜１０は基板３の面外に対して反応物または非反応物を供給するように配置されている。また、真空容器２０の底板２２の中央部には、貫通孔２４が設けられている。
【００３６】
ここで、「反応物」という用語は、基板表面と反応することができる蒸発可能な材料を指す。実施の形態においては、２つの異なった基に属する反応物を用いる。１つは金属反応物（前者の基）であり、他の１つは非金属反応物（後者の基）である。
【００３７】
「金属反応物」という用語は、金属化合物または重要な金属の反応物として使用される。適切な金属反応物、すなわち前者の基は、例えば、塩化物、臭化物および複合化合物などの冶金化合物のハロゲン化物や、金属−配位子錯体前駆物質の、当該配位子がアルキル、アルコキシド、ハロゲン、水素、アミド、イミド、アジ化物イオン、硝酸銀、シクロペンタジニエル、カルボニル、並びにそれらのフッ素、酸素および窒素置換類似物からなる群より選ばれる組成物である。
【００３８】
「非金属反応物」という用語は、金属化合物に反応することが可能な化合物および要素を指す。後者の基は、通常、水、酸素、アンモニアでよいが、時には何らかの方法で活性化されたラジカルやイオンの場合もある。また、後者の基も、「反応物」という言葉を使用するが、実際には前者の基と反応を起こさないが、前者の基の自己分解反応にエネルギーを与えるものでも良い。例えば、プラズマなどで活性化された希ガスや不活性ガスの場合もある。
【００３９】
実施の形態において、「非反応物」という用語は、反応室１に供給されて、基板に吸着した反応物以外の不要な反応物を取り除く場合や、二つの異なった基の反応物が基板の面内以外の場所で混ざり合い反応するのを防ぐために用いられる。この非反応物には、窒素ガスおよび希ガスなどの不活性ガスが用いられる。
【００４０】
真空容器２０は上容器部２５と下容器部２６とにより構成されている。それに対応して容器側板２１も上容器部２５の容器上側板２１ａと下容器部２６の容器下側板２１ｂとから構成されている。容器上側板２１ａには排気口２が設けられており、下容器２６には基板搬入出口４が設けられている。容器下側板２１ｂの内壁と容器上側板２１ａの内壁とは共に上下方向に連続して延在している。容器下側板２１ｂの内壁の方が容器上側板２１ａの内壁よりも真空容器２０の内側に設けられている。容器上側板２１ａの内壁よりも内側に突出する容器下側板２１ｂの内壁の上面部分が段差部２７となっている。段差部２７は平面視的にみた場合には略環状となっている。
【００４１】
ヒータユニット１３は、反応室１内に設けられ、基板３を支持する。ヒータユニット１３は、中空状のユニット本体３０と中空回転軸１５とを備えている。ユニット本体３０は、基板３を支持するサセプタ６と、サセプタ６を支持するサセプタ支持部材３１とから構成される。サセプタ６は、基板３を保持するとともに加熱源であるヒータ５からの熱を基板３に伝える役割を果たすとともに、カバープレート１１を保持する役割も果たす。サセプタ支持部材３１は、支持部材側板３１ａと支持部材底板３１ｂとを備えており、支持部材側板３１ａによってサセプタ６が支持されている。ユニット本体３０内のサセプタ６の下方にはヒータ５及びリフレクタ１２が設けられており、サセプタ６を介して基板３を加熱できるようになっている。中空回転軸１５は、サセプタ支持部材３１に取り付けられてユニット本体３０を支持する。ユニット本体３０の支持部材側板３１ａは上下方向に連続して延在して設けられている。中空回転軸１５は、真空容器２０の底板２２の貫通孔２４内に鉛直方向に挿通されている。
【００４２】
ヒータユニット１３は、図１（ｂ）におけるヒータ５、サセプタ６、リフレクタ１２、およびサセプタ支持部材３１等を含んだ加熱機構全体を示す。
【００４３】
真空容器２０の外部に、中空回転軸１５を介してヒータユニット１３を回転させる回転機構４０が設けられている。回転機構４０は、サセプタ６上の基板３とカバープレート１１を回転させる。また、ヒータユニット１３を上下動させる昇降機構（図示せず。）も設けられている。回転機構４０は、ヒータユニット１３内に固定されたヒータ５の熱分布を均一化するとともに、基板面内（基板表面ともいう）を流れる反応物および非反応物が均一に基板表面にわたるようにするため回転可能部分を回転させる。ここで回転可能部分とは、ヒータユニット１３を構成する要素のうち、ヒータ５、リフレクタ１２を除く、サセプタ６、サセプタ支持部材３１、中空回転軸１５、およびカバープレート１１である。回転機構４０は、ここでは詳しく述べないが、真空隔壁モータなどで構成される。基板表面で異なる二つ以上の反応物が、１回転につき１回、基板表面上で成膜反応し、１原子層の薄膜が形成される。したがって回転速度は、速ければ時間あたりの反応回数が増え、成膜速度が増加してスループットが向上する。しかし、速すぎると成膜反応が十分に起こらなくなるため、適切な速度以下でなければならない。
【００４４】
ヒータユニット１３に基板受渡しのためのピン１４が複数本（図示例では便宜的に１本だけ示されている）設けられる。ピン１４は、サセプタ６、ヒータ５、リフレクタ１２及び支持部材底板３１ｂに設けられた貫通孔３２内を貫通し得るように設けられている。
【００４５】
カバープレート１１は、反応物又は非反応物の供給を基板面外から基板面内へ、又は基板面内から基板面外へ切替えるスイッチの役割を果たす。カバープレート１１は、長径部と短径部とを有する外径が非対称のリングで構成される。常時は反応物又は非反応物を基板面外に供給しているが、回転中心３４を回転軸として回転させることにより、基板面外に供給されている反応物又は非反応物を、長径部で遮るとともに、遮られた反応物又は非反応物を長径部で方向転換させて基板面内に誘導する。
【００４６】
このカバープレート１１は、サセプタ６上に載置されるとともに基板３面内（に反応物又は非反応物の流れを形成することが可能なように構成される。カバープレート１１は、ヒータユニット１３のサセプタ６の周囲部上にサセプタ６から張り出して支持される。カバープレート１１は略環状となっており、その環状穴の中にサセプタ６に支持される基板３がちょうど納まるようになっている。カバープレート１１は例えばセラミックスで構成される。カバープレート１１の厚さは、図示例では基板３よりも若干薄くなっているが、基板の厚さと同じ、または基板よりも厚くてもよい。
【００４７】
カバープレート１１は、これを回転させることにより、基板外周の排気コンダクタンスを変化させて、反応物又は非反応物を所定方向に誘導するために、その外径が非対称、例えば非円形で構成されている。図１（ａ）に示すように、カバープレート１１は、楕円形の一部分を切り取ったような形状をしている。これは、二つ以上の反応物供給口７、８および二つ以上の非反応物供給口９、１０から供給される反応物又は非反応物のうち、１つ又は２つの供給口から供給された反応物又は非反応物だけがカバープレート１１面に接触するような形状に工夫されているためである。
【００４８】
図１（ａ）に示すように、カバープレート１１は平面視でリング状をしており、中に基板３が納まる円形の穴５４が形成されている。カバープレート１１は、その外形が基板３ないしカバープレート１１の回転中心３４に対して非対称形をして構成されている。非対称のカバープレート１１は、半円状の短径部５１と、円弧状の長径部５２と短径部５１及び長径部５２をつなぐ直状部５３とから構成される。短径部５１は、基板３の回転中心３４からの距離が最も短い部分であり、その外径がサセプタ６の外径よりも若干大き目に形成される。長径部５２は、基板３の回転中心３４からの距離が最も長い部分であり、短径部５１と反対側に位置して、その外径が容器上側板２１ａの内壁の径よりも若干小さ目に形成され、径方向に幅広になっている。直状部５３は、長径部５２と短径部５１とをつないでいる。
【００４９】
容器上側板２１ａの内壁とカバープレート１１との間に形成される隙間は、基板面外となるヒータユニット１３の周囲に設けられた環状排気通路３５への開口３３を構成する。この開口３３の幅は、カバープレート１１の外周に沿って変化し、基板外周の排気コンダクタンスを変化させる。短径部５１と容器上側板内壁との間の開口部分は、その幅が最も広く、したがって排気コンダクタンスが大きく、カバープレート１１より下方への反応物又は非反応物の流れを許容する。長径部５２と容器上側板内壁との間の開口部分は、その幅が最も狭く、排気コンダクタンスが小さく、カバープレート１１より下方への反応物又は非反応物の流れを規制する。直状部５３と容器上側板内壁との間の開口部分は、カバープレート１１より下方への反応物又は非反応物の流れを許容するが、その幅が短径部５１の場合よりも小さくなり、排気コンダクタンスも小さいので、反応物又は非反応物がカバープレート１１表面に沿って直状部５３または短径部５１に向かう場合には、反応物又は非反応物はコンダクタンスのより大きい短径部５１側に誘導される。
【００５０】
長径部５２は基板面外への流れを遮り、基板面内への流れに切り替える。また、短径部５１及び直状部５３は、基板面外への流れを許容する。基板面外に向かう反応物又は非反応物の進路を遮ることになる長径部５２は、回転中心３４から見て、その両側エッジ間の角度に広がりを持っている（図示例の場合、１１０°に設定されている）。したがって、カバープレート１１の回転により長径部５２の一端が各供給口７〜１０に差し掛かってから、長径部５２の他端のエッジまで回転移動する間、各供給口７〜１０は長径部５２と対面することになり、基板面外への流路が塞がれて、各供給口から供給される反応物又は非反応物は、基板面内に誘導されことになる。図示例の場合、長径部５２のエッジ間の角度は供給口間の角度９０°よりも大きいので、長径部５２は隣り合う供給口７〜１０から基板面外への進路を同時に塞ぐことになり、進路を塞がれた隣り合う２つの供給口からの反応物及び非反応物は基板面内に同時に誘導されることになる。
【００５１】
図１（ａ）に示すように、反応室１において各供給口７〜１０は、短径部５１の外側位置から基板３の回転中心３４までを半径とする、基板３の回転中心３４の同心円上に配置されることが望ましい。短径部の外側位置とは、基板３の回転中心３４からの距離が最も短いカバープレート１１の短径部５１の外側であって、かつ基板３の回転中心３４からの距離が最も長いカバープレート１１の長径部５２の内側に来る位置である。また、各供給口７〜１０のうちの、二つの反応物供給口７、８は、その同心円上において同じ間隔になるように配置されることが望ましい。
【００５２】
また、反応室１には、排気バッファとなる排気通路３５が形成される。この排気通路３５は、カバープレート１１と、容器上側板２１ａ内壁と、ヒータユニット１３の支持部材側板３１ａ内壁と段差部２７とで囲まれた環状空間で構成される。したがって、供給口７〜１０から反応室１に供給された反応物又は非反応物は、供給口７〜１０から排気通路３５への流路がカバープレート１１に遮られずに連通したときは、排気通路３５を経由して排気口２から排気される。その連通が断たれたときは、反応物又は非反応物は、進路を変更されてカバープレート１１上から基板３面内を迂回して流れた後、反対側の排気通路３５を経由して排気口２から排気される。
【００５３】
図２に示すように、ヒータユニット１３は、白抜き矢印で示すように、最下限位置Ｄ１、基板受渡し位置Ｄ２、カバープレート受渡し位置Ｄ３、および成膜位置Ｄ４に移動し、各位置において、成膜のために必要な次の動作を行う。
【００５４】
まず、図２（ａ）に示す待機位置である最下限位置Ｄ１にヒータユニット１３を降ろし、ロボットアーム等（図示せず）により外部から基板搬送口４を介して反応室１に基板３を搬入する。この際、ロボットアーム等を下方に降ろすと、ヒータユニット１３に取り付けられている基板受渡しのためのピン１４に基板３が移載保持される。なお、ピン１４を使用せず、外周保持のためのリング等により、基板を保持してもよい。
【００５５】
次に、図示しないロボットアームを反応室１から取り出し、ヒータユニット１３を上方に動かすことにより、基板受渡し位置Ｄ２に移動すると、基板３はピン１４からヒータユニット１３の上に移載保持される。さらにヒータユニット１３を上方に動かすと、カバープレート受渡し位置Ｄ３の段差部２７に保持されていたカバープレート１１がヒータユニット１３上に載置される。この状態でヒータユニット１３をさらに上方の成膜位置Ｄ４まで移動する。図２（ｂ）にヒータユニットが成膜位置Ｄ４に移動した状態を示す。
【００５６】
この成膜位置Ｄ４で成膜が行われる。カバープレート１１を回転することによって、反応室１に２つの反応物ＡとＢとを交互に供給し、その交互に供給する間に、余分な反応物や副生成物を取り除くために非反応物を供給して、基板３上に薄膜を形成させる。上記反応物Ａ、Ｂ、及び非反応物は、常時は基板面外から垂直方向下方へ供給されて、排気通路３５を通してそのまま排気口２から排気される。反応物Ａ、Ｂ、及び非反応物の基板面内への切替え供給は、カバープレート１１によって交互に行なわれる。例えば、反応物Ｂの場合について図３を用いて説明すると、反応物供給口７から垂直方向下方へ供給される反応物Ｂは、カバープレート１１に接触して流れの向きを水平方向に変えられる。太矢印で示すように、基板３面内に供給され、基板３を横切り、コンダクタンスの大きな反対側の反応物供給口８側に流れ、排気通路３５を通して排気口２から排気される。他の反応物Ａ、非反応物は、基板面外から直接排気口２へ排気される。
【００５７】
成膜が終了すると、図２（ａ）に示すように、ヒータユニット１３を下方へ移動させる。移動途中で、カバープレート受渡し位置Ｄ３の段差部２７に、カバープレート１１を保持させて置き去りにする。さらに下方に移動することにより、ピン１４により基板３を保持させ、さらに最下限位置Ｄ１まで移動する。この最下限位置Ｄ１で、再度、ロボットアームが基板取り出しのため、基板受渡し位置Ｄ２より低い高さで反応室１に挿入される。そのアームを上方にすくい上げることにより、基板３をロボットアームに移載保持し、ロボットアームとともに基板３を反応室１から取り出す。
【００５８】
次に、カバープレート１１を用いた具体的な成膜法を説明する。ＡＬＤ法を用いて成膜するには、まず、基板３を支持したヒータユニット１３を成膜位置Ｄ４まで移動する。このとき、非反応物供給口９、１０からは、非反応物が反応室１に流されている。次に、ヒータユニット１３のうち回転可能部分を回転させ始める。回転速度が定常状態になったら、二つ以上の反応物供給口７、８からも反応物Ａ、Ｂを交互に流し始める。そして、図４に例示された１サイクルの繰り返しにより成膜がなされる。時計回りに回転するカバープレートは４５°毎（（ａ）〜（ｈ））の回転状態が示されている。ここでは、基板上に形成される膜種は金属酸化膜である。反応物供給口７、８から供給する反応物Ａ、Ｂは、それぞれリモートプラズマ酸素（Ｒｅｍｏｔｅ　Ｐｒａｓｍａ　Ｏｘｙｇｅｎ、以下ＲＰＯという）、有機金属原料（ＭＯ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ）原料、以下単にＭＯと略す）とし、非反応物供給口９、１０から供給する非反応物はＮ_２ガスとする。図４に示す１サイクルは基本的には次の４つのステップ（１）〜（４）から構成される。
【００５９】
（１）不要な反応物ＲＰＯの排除（図４（ａ）、（ｂ）、（ｈ））
非反応物Ｎ_２ガスを基板面内に流して前回サイクルで残留した反応物ＲＰＯ及び反応副生成物を基板上から排除する。
（２）ＭＯ吸着（図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ））
反応物ＭＯを基板面内に流して基板上にＭＯを吸着させる。
（３）ＭＯ排除（図４（ｄ）、（ｅ）、（ｆ））
Ｎ_２ガスを基板面内に流して残留した反応物ＭＯ及び反応副生成物を基板上から排除する。
（４）ＭＯとＲＰＯとを反応させて成膜（図４（ｆ）、（ｇ）、（ｈ））
基板上に吸着されたＭＯとＲＰＯとを反応させて１原子層だけ成膜させる。
以下、図４（ａ）〜（ｈ）に示す４５°毎の回転状態成膜動作を具体的に説明する。
【００６０】
（ａ）に示すように、回転角０°で、プレート長径部５２は第１の非反応物供給口１０に対面する位置にある。第１非反応物供給口１０から出て直下のサセプタ６外周の排気通路３５に向かった非反応物Ｎ_２は、排気通路３５の手前でプレート１１の長径部５２に当たり排気通路３５への進路を遮られる。進路を遮られた非反応物Ｎ_２は、真空引きにより排気口２を介して排気通路３５が常に負圧になっているので、進路を変えられ、矢印に示すようにプレート１１の表面に沿って第１非反応物供給口１０と対向するコンダクタンスの大きな第２非反応物供給口９側に流れる。プレート１１の表面の沿って流れた非反応物Ｎ_２は基板面内に供給され、基板面内を横断して基板面内上の残留物、例えば前回のサイクルで残留しているＲＰＯ（Ｒｅｍｏｔｅ　Ｐｒａｓｍａ　Ｏｘｙｇｅｎ）を排除した後、開口３３から排気通路３５に流れ込み、排気口２から排気される。なお、このとき第２反応物供給口７、第２非反応物供給口９、及び第１反応物供給口８から出た各反応物ＲＰＯ、非反応物Ｎ_２、及び反応物ＭＯは、プレート１１に遮られることなく、そのまま供給口直下にある基板面外の開口３３を通って排気通路３５に流れ込み、排気口２から排気される。
【００６１】
（ｂ）回転角４５°で、長径部５２は第１非反応物供給口１０と第１の反応物供給口８の両方に対面する位置に来る。このとき第１非反応物供給口１０から導出される非反応物Ｎ_２の基板面内への供給は維持される。また、第１反応物供給口８から基板面外に流れていた第１の反応物ＭＯは、その流れをプレート１１によって基板面内に切替えられ、基板面内に供給されて、基板面上に反応物ＭＯを吸着させる。非反応物Ｎ_２と第１反応物ＭＯは、排気コンダクタンスの大きな第２反応物供給口７と第２非反応物供給口９との中間に位置する排気通路３５に流れ込む。基板面内にＭＯとＮ_２とが同時に供給されると、同一基板上にあって、ＭＯが流れる基板上の一の部分では吸着が行なわれ、Ｎ_２が供給される基板上の他の部分では残留物の排除が行なわれる。
【００６２】
（ｃ）回転角９０°で、長径部５２は第１反応物供給口８のみに対面する位置に来る。このとき第１反応物ＭＯの基板面内への供給は維持され、その供給路上に来る基板上の部分へＭＯの吸着が継続する。第１非反応物供給口１０からの非反応物Ｎ_２の供給は、第１非反応物供給口１０の対面部が長径部５２から短径部５１に変るので、基板面内から基板面外に切り替えられ、非反応物Ｎ_２はプレート１１に遮られることなく、そのまま供給口直下にある基板面外の排気通路３５から排気される。
【００６３】
（ｄ）回転角１３５°で、長径部５２は第１反応物供給口８と第２非反応物供給口９との両方に対面する位置に来る。これにより第１反応物供給口８からの第１反応物ＭＯと第２非反応物供給口９からの非反応物Ｎ_２が共に基板面内に供給される。ＭＯが流れる基板上の部分でのＭＯの吸着が継続される。また、Ｎ_２が供給される基板上の残りの部分では残留物の排除が同時に行なわれる。
【００６４】
（ｅ）回転角１８０°で、長径部５２は第２非反応物供給口９のみに対面する位置に来る。これにより第１反応物ＭＯの基板面内への供給は停止され、ＭＯに代わって第２非反応物供給口９から非反応物Ｎ_２が基板面内に供給され、基板面内上に残留したＭＯ及び反応副生成物を排除する。なお、第１反応物供給口８からのＭＯの供給は、第１反応物供給口８の対面部が長径部５２から短径部５１に変ることにより、基板面内から基板面外へ切り替えられ、カバープレート１１に遮られることなく、ＭＯはそのまま第１反応物供給口直下にある基板面外の排気通路３５から排気されることになる。
【００６５】
（ｆ）回転角２２５°で、長径部５２は第２反応物供給口７と第２非反応物供給口９との両方に対面する位置に来る。これにより第２反応物供給口７からの第２反応物ＲＰＯと第２非反応物供給口９からの非反応物Ｎ_２が共に基板面内に供給される。ＲＰＯが流れる基板上のＭＯ吸着部分でＲＰＯがＭＯと反応して膜を形成する。また、Ｎ_２が供給される基板上の他の部分では引き続き残留物の排除が行なわれる。
【００６６】
（ｇ）回転角２７０°で、長径部５２は第２反応物供給口７のみに対面す位置に来る。これにより第２反応物供給口７からの第２反応物ＲＰＯが基板面内に供給され、反応・成膜を継続する。
（ｈ）回転角３１５°で、長径部５２は第２反応物供給口７と第１非反応物供給口１０との両方に対面する位置に来る。これにより第２反応物供給口７からの第２反応物ＲＰＯと第１非反応物供給口１０からの非反応物Ｎ_２が共に基板面内に供給される。ＲＰＯが流れる基板上のＭＯ吸着部分では反応・成膜が継続する。また、Ｎ_２が供給される基板上の他の部分では同時に残留物の排除が行なわれる。
【００６７】
上述した（ａ）〜（ｈ）の動作を１サイクルとして、所定の膜厚に達するまで、複数サイクルの処理を行う。ここで回転速度は、例えば、第１反応物ＭＯ供給時間を０．５秒、非反応物Ｎ_２供給時間を０．５秒、第２反応物ＲＰＯ供給時間を０．５秒、非反応物Ｎ_２供給時間を０．５秒とし、１サイクルを２秒程度で行うようにする場合、２秒で１回転（３０ｒｐｍ）とするのがよい。なお、サイクル時間を縮める必要がある場合は、回転速度を速くすればよい。
【００６８】
また、供給口配置、成膜原料および成膜条件は次の通りである。例えば、反応物が２種類の場合は、「反応物Ａ」→「非反応物」→「反応物Ｂ」→「非反応物」の順に基板表面にさらせばよいので、図１〜図４のように供給口７〜１０を４つ、回転中心３４を中心軸として９０度毎に容器上板２３の周囲に配置すればよい。この構成で、例えばハフニア（酸化ハフニウム：ＨｆＯ_２）を成膜する場合、反応物Ａとしてテトラキスジエチルアミノハフニウム（Ｈｆ（Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２）_４：ＴＤＥＡＨｆと略す）を、反応物Ｂとしてリモートプラズマ酸素（ＲＰＯ）またはオゾンを、そして非反応物として窒素Ｎ_２をそれぞれ用いればよい。
【００６９】
反応物Ｂにリモートプラズマ酸素（ＲＰＯ）を用いた場合の成膜条件は次の通りである。ＴＤＥＡＨｆは、液体原料なので、別途気化器により、気化させられている必要がある。流量については、例えば、反応物Ａとしては、ＴＤＥＡＨｆを、０．１〜０．０１ｇ／ｍｉｎを気化させ、窒素１ＳＬＭで希釈する。反応物Ｂとしては、Ａｒ：１ＳＬＭに対して、０．１ＳＬＭの酸素Ｏ_２を添加したものをリモートプラズマ源（図示せず）に導入して、リモートプラズマ酸素（ＲＰＯ）を発生させる。非反応物としては、二つの供給口９、１０から、それぞれ１ＳＬＭのＮ_２を流す。それぞれの流量は、反応物ＡおよびＢの性質や、排気に用いるポンプの性能によって変わる。
【００７０】
また、このときの反応室１の圧力は、反応物Ａ、Ｂおよび非反応物の流量によっても変わるが、１〜１０００Ｐａが用いられる。基板３の温度は、反応物Ａ、Ｂの性質によって変わるが、おおむね２５０〜４５０℃の範囲が用いられる。ＡＬＤ法の場合、「反応物Ａ」→「非反応物」→「反応物Ｂ」→「非反応物」の１サイクルで、０．５〜１．０Åの膜厚が得られることから、１回転でこの膜厚が得られると考えてよい。ハフニア（ＨｆＯ_２）で構成するゲート酸化膜の場合、通常３０Å程度が用いられることから、基板３を６０〜３０回転させることで、所望の膜厚が得られる。１時間に成膜すべき基板３の枚数は、他の工程とも関係が深いことから、ただ多ければよいわけではないが、一般的に１０〜２０枚／時間の生産能力があればよいといわれている。２０枚／時間で考えた場合、１枚処理するのに、つまり、「反応室への基板搬送」→「昇温」→「成膜」→「降温」→「基板の取り出し」に３分の時間が使えることから、成膜までと、成膜後から基板の取り出しを経て次の基板の搬送直前までとに、それぞれ１分要したとして、成膜に要する時間に１分間を割り当てることができる場合、３０〜６０ｒｐｍで回転機構４０を回転させればよいことになる。
【００７１】
ところで、反応物が２種類ではなく３種類の場合には、図５に示すように、反応物供給口を３つ設けて、３種類の反応物を用いようにすることも可能である。反応物供給口が３つ設けられていると、３種類の反応物をサイクリックに供給できる。この場合、３つの反応物供給口３７〜３９は１２０°間隔で配置し、各反応物供給口３７〜３９との間に３つの非反応物供給口４１〜４３を１２０°間隔で配置するとよい。このように反応物を３種類用いる場合には、一般的には供給口は６つでよい。
【００７２】
しかし、反応物を３種類用いる場合であっても、特に「反応物Ａ」および「反応物Ｃ」が「反応物Ｂ」と成膜反応を起こすときは、「反応物Ａ」→「非反応物」→「反応物Ｂ」→「非反応物」→「反応物Ｃ」→「非反応物」→「反応物Ｂ」→「非反応物」の順に、これらを基板表面にさらす必要がある。したがって、このような場合には、図６のように供給口を８つ、回転中心を中心として４５度毎に容器上板２３に、上記の順にしたがって配置することが好ましい。この構成で、例えば、ハフニウムシリケート（Ｈｆ_ｘＳｉ_ｙＯ_Ｚ）を成膜する場合、反応物ＡとしてＴＤＥＡＨｆを、反応物Ｂとしてリモートプラズマ酸素やオゾンを、反応物Ｃとしてテトラキスジメチルアミノシリコン（Ｓｉ（Ｎ（ＣＨ_３）_２）_４：ＴＤＭＡＳと略す）を、そして非反応物として窒素Ｎ_２をそれぞれ用いればよい。
【００７３】
反応物Ｂにオゾンを用いた場合の成膜条件は次の通りである。ＴＤＥＡＨｆおよびＴＤＭＡＳは、液体原料なので、別途気化器により、気化させられている必要がある。流量については、例えば、反応物Ａ、Ｃとしては、ＴＤＥＡＨｆおよびＴＤＭＡＳを、０．１〜０．０１ｇ／ｍｉｎを気化させ、窒素０．５〜５ＳＬＭで希釈する。反応物Ｂとしては、Ｎ_２：０．５〜５ＳＬＭに対して、０．１〜３ＳＬＭの酸素をオゾナイザに通して導入する。非反応物としては、３つの非反応物供給口から、それぞれ、０．５〜５ＳＬＭのＮ_２を流す。それぞれの流量は、反応物ＡおよびＣの性質や、排気に用いるポンプの性能によって変わる。
【００７４】
また、このときの反応室１の圧力は、反応物Ａ、Ｃおよび非反応物の流量によっても変わるが、１〜１０００Ｐａが用いられる。基板温度は、反応物の性質によって変わるが、おおむね２５０〜４５０℃の範囲が用いられる。ＡＬＤ法の場合、「反応物Ａ」→「非反応物」→「反応物Ｂ」→「非反応物」のサイクルおよび「反応物Ｃ」→「非反応物」→「反応物Ｂ」→「非反応物」のサイクルで、０．５〜１．０Åの膜厚が得られることから、１回転でこの２倍の膜厚が得られると考えてよい。ここで、反応物ＡおよびＣを同程度の希釈量および流量で、均一な速度で回転させた場合、反応物ＡおよびＣの元素の組成比は、１：１に近くなることが予想される。このような３元素系の薄膜を成膜し、その組成を制御しなければならない場合は、反応物ＡおよびＣの希釈量や流量を制御しなければならない。
【００７５】
上述した説明では、３種類の反応物を用いた成膜を行う場合、６つ又は８つの供給口を配置する装置構成としたが、図１、２に示した装置構成においても、３種類の反応物を用いた成膜が可能である。「反応物Ａ」および「反応物Ｃ」が「反応物Ｂ」と成膜反応を起こす場合は、図１の反応物Ａを流す反応物供給口８より、反応物ＡとＣを最適な混合比で流す方法をとることができる。ただし、反応物ＡおよびＣと、反応物Ｂの反応速度の違いがあるため、流量比がそのまま組成比にはならないので注意しなければならない。
【００７６】
あるいは、上述した反応物ＡとＣを最適な混合比で流す方法のほかにも、回転に同期して、反応物Ａあるいは反応物Ｃだけを、それぞれ必要回数、所望の組成比になるように流す方法を取ることができる。具体的には、非円形のカバープレート１１のガスの流れを基板表面に作るように幅広になった長径部５２が、反応物ＡおよびＣの反応物供給口８を通り過ぎたあと、反応物ＡあるいはＣを切り替えることによって行う。たとえば、所望の膜厚を得るために３０回転必要であり、必要なＡとＣの比率が２：１の場合、その切替のシーケンスは、Ａ−Ａ−Ｃ−Ａ−Ａ−Ｃと繰り返せばよい。すなわち、１回転目にＡ、２回転目にＡ、３回転目にＣ…という具合に流すとよい。
【００７７】
ところで、上述した実施の形態ではＡＬＤ法によって成膜を行う場合について説明している。しかし、本発明は、ＡＬＤ法に限定されない。通常のＭＯＣＶＤ原料が自己分解する温度帯での「ＭＯＣＶＤによる成膜」と「リモートプラズマを用いた改質処理」の繰り返しにも適用できる（ここでは、これをＭＲＣＶＤ法という）。もっとも、ＡＬＤ法による成膜が行なわれる温度帯、すなわち「原料の吸着」と「原料と反応を起こす反応物の供給」の繰り返しに対して用いるのがより好ましい。成膜の温度帯をＣＶＤ成膜温度領域（６００〜８００℃）とする場合、基板面内で膜厚差が発生する可能性があるが、ＡＬＤ成膜温度領域（２５０〜４５０℃ないし３００〜６００℃）とする場合、吸着がメインとなるので基板面内での膜厚均一性は確保できるからである。なお、ＡＬＤ法もＭＲＣＶＤ法も、原料ガス供給とＲＰＯ供給とを複数回繰り返すという点では同じであるが、ＭＲＣＶＤ法の方は、原料ガス供給時に膜が形成されるのに対し、ＡＬＤ法の方は原料ガス供給時は原料ガスが基板表面に吸着するだけであり、ＲＰＯ供給の時にはじめて膜が形成される。したがって、温度を低くすると、吸着がメインとなるＡＬＤ法となり、温度を上げていくとＭＲＣＶＤ法となる。
【００７８】
さて、上述した実施の形態の方法は、カバープレート１１と基板３とが一体になって、つまり基板３を保持するサセプタ６が同時に回転する機構であったが、カバープレート１１と基板３を独立させて回転させる方法が有効な場合もある。たとえば、反応物を２種類用いた成膜時に、カバープレート１１が１回転する間に、基板を４×ｎ回転させた場合、反応物ＡおよびＢに基板をさらしている間、ｎ回転していることになる。基板３とカバープレート１１が一体になって回転する場合は、前述したように、通常のＭＯＣＶＤ原料が自己分解する温度帯での「ＭＯＣＶＤによる成膜」と「リモートプラズマを用いた改質処理」の繰り返しよりは、ＡＬＤによる成膜が行われる温度帯、すなわち「原料の吸着」と「原料と反応を起こす反応物の供給」の繰り返しに対して用いるのがより好ましい。しかし、カバープレート１１と基板３を独立させて回転させる方式の場合、成膜の温度帯をＣＶＤ成膜温度領域とする場合でも、原料の流れ方向が１方向ではなくなる。したがって、基板面内で膜厚差が発生する可能性がなくなり、基板面内での膜厚均一性が確保できるようになるので、「ＭＯＣＶＤによる成膜」と「リモートプラズマを用いた改質処理」の繰り返しにも用いることができるようになる。
【００７９】
基板３とカバープレート１１を独立に回転させる場合の態様として、例えば、基板３は連続的に回転させ、カバープレート１１は、断続的に回転させる方法が有効である場合もある。この場合、非円形のカバープレート１１のガスの流れを基板表面に作るように幅広になった長径部５２が供給口の下に来て、供給口と対面した時、カバープレート１１を数秒〜数十秒間、つまり基板３が１回転以上する間停止させる。この間十分に基板表面にガスを供給した後、再びカバープレート１１を回転させて次の供給口の下に移動させることにより、膜厚の均一性が確保できる。
【００８０】
また、基板３とカバープレート１１を独立に回転させる場合の他の態様として、基板３とカバープレート１１の回転方向は同じであるが、基板３の回転に対してカバープレート１１の回転を遅らせるようにしたり、あるいは基板３の回転方向と反対方向にカバープレート１１を回転するようにしても、膜厚の均一性が確保できると考えられる。
【００８１】
カバープレート１１と基板３すなわちヒータユニット１３とを一体回転させる場合には、図８に示す回転機構を用いることができる。また、カバープレート１１とヒータユニット１３とを独立して回転させる場合には、図９に示す回転機構を用いることができる。
【００８２】
図８はカバープレートとヒータユニット１３とを一体回転させる回転機構４０の概略図である。図中の円でくくった部分に回転機構４０としての真空隔壁モータが設けられる。真空容器２０の底板より取り出された中空回転軸１５は、その下部が中空回転軸１５を覆う固定筒体６１にベアリング軸受（図示せず）を介して回転自在に軸支されるように構成される。固定筒体６１の下部は昇降台６６に支持される。固定筒体６１の上部は、真空容器２０の底部にベローズ６４を介して気密に連結される。昇降台６６は、固定筒体６１の他に、ヒータユニット１３から回転軸１５内を垂下しているヒータ支持部材５６、及びリフレクタ支持部材５７も支持している。昇降台６６はガイドロッド６５に沿って昇降するように構成される。昇降台６６とガイドロッド６５とからヒータユニット１３を昇降させるエレベータが構成される。固定筒体６１には筒状の電磁石用コイル６２が、固定筒体６１に軸支された中空回転軸１５には筒状の永久磁石６３がそれぞれ取り付けられる。この電磁石用コイル６２と永久磁石６３とから真空隔壁モータが構成される。エレベータによってヒータユニット１３が昇降し、真空隔壁モータによってヒータユニット１３が回転する。
【００８３】
図９はヒータユニット１３とカバープレート１１とを独立回転させる回転機構６７の概略図である。回転機構６７は、ヒータユニット１３を回転させる第１の回転機構６８と、カバープレート１１を回転させる第２の回転機構６９とを備える。第１の回転機構６８は、図８に示した回転機構４０と同様に、第１の電磁石用コイル６２と第１の永久磁石６３からなる第１の真空隔壁モータで構成されて、中空回転軸１５を回転させてヒータユニット１３を回転する。第２の回転機構６９は次のように構成される。カバープレート１１をヒータユニット１３とは別体の筒状カバープレート支持部材７０で支持する。この筒状カバープレート支持部材７０を、中空回転軸１５の外周に沿って、真空容器２０の底板より取り出す。真空容器２０の底板より取り出された筒状カバープレート支持部材７０は、その下部が筒状カバープレート支持部材７０を覆う固定筒体６１にベアリング軸受（図示せず）を介して回転自在に軸支されるように構成される。固定筒体６１には、第１の筒状電磁石用コイル６２に加えて第２の筒状電磁石用コイル７２が、固定筒体６１に軸支された筒状カバープレート支持部材７０には第２の筒状永久磁石７３がそれぞれ取り付けられる。第２の回転機構６９は、この第２の電磁石用コイル７２と第２の永久磁石７３とからなる第２の真空隔壁モータで構成されて、この第２の真空隔壁モータによってカバープレート支持部材７０を回転させて、カバープレート１１を回転させる。
【００８４】
なお、上述した回転機構４０をはじめとした各種の制御は、図１５に示す制御手段４８によって行っている。制御手段４８は、回転機構４０、反応物又は非反応物を供給する各供給口に通じる供給ユニット４４、４５、およびポンプ４７に通じる排気口２に設けた排気コンダクタンス制御手段４６を統括制御する。
【００８５】
制御手段４８では、複数の反応物供給口及び複数の非反応物供給口が、共に反応室内でヒータユニットに支持される基板の面外に対して反応物又は非反応物を供給するよう構成されるものであり、カバープレート１１が、ヒータユニットの周囲に設けられた排気通路を部分的に遮ることが可能なようにカバープレート１１の回転中心に対して非対称に形成される場合に、カバープレート１１を回転させて、排気通路を部分的に遮ることで反応物又は非反応物の供給を基板面外から基板面内へ切替えることが可能なような制御も行う。制御手段４８では、カバープレート１１を回転させて、複数の反応物供給口のうちの一部の反応物供給口から反応室内に供給される反応物をヒータユニット上に支持される基板の面内に供給し、複数の反応物供給口のうちの残りの反応物供給口から反応室内に供給される反応物を基板ヒータユニット上に支持される基板の面外に供給することが可能なような制御も行う。
【００８６】
制御手段４８では、反応室内に設けた回転可能なヒータユニット上に基板を支持し、基板を支持したヒータユニット上に、回転中心に対して外形が非対称に形成されたカバープレート１１を載置し、複数の反応物供給口、及び複数の反応物供給口の間に設けられた複数の非反応物供給口から、反応物及び非反応物を基板の面外に対してそれぞれ供給し、反応室内に供給される反応物及び非反応物を、ヒータユニットに支持される基板の面外となるヒータユニットの周囲に設けられた通路であって、カバープレート１１によって部分的に遮られることが可能な排気通路から排気し、ヒータユニットを回転することによりヒータユニット上に載置された非対称に形成されたカバープレート１１の回転によりヒータユニットの周囲に設けられた排気通路を部分的に遮ることで、反応物又は非反応物の供給を基板面外から基板面内へ切替えるようにする制御も行う。
【００８７】
制御手段４８では、カバープレートを断続的に回転させる制御も行う。制御手段４８では、基板に対するカバープレート１１の回転速度または回転方向を異ならせる制御も行う。制御手段４８では、基板に対するプレートの回転速度を遅らせたり、基板の回転方向と反対方向にカバープレート１１を回転させたりする制御も行う。制御手段４８では、カバープレート１１の回転に連動して少なくとも反応物の供給量を調節する制御も行う。制御手段４８では、カバープレートが反応物供給口と対面せずに反応物が基板面外に供給されるときの反応物の流量を、カバープレート１１が反応物供給口と対面して反応物が基板面内に供給されるときの反応物の流量よりも少なくする制御も行う。制御手段４８では、プラズマ発生器により少なくとも一つの反応物を活性化させて反応室に供給する制御も行う。制御手段４８では、プラズマ発生器では常にＡｒプラズマを形成しつつ反応物供給口から反応室へ供給した状態としておき、カバープレート１１がこの反応物供給口と対面して、この供給口から基板上に反応物を流すときに、Ａｒプラズマ中に反応物を添加し反応物を活性化させて供給する制御も行う。制御手段４８では、カバープレート１１を一体に設けたヒータユニットを回転する制御も行う。制御手段４８では、基板表面より下方であって複数の反応物同士が混合するヒータユニットの周囲領域の温度を１００℃以下に保つ制御も行う。そして、制御手段４８では、一つの反応物を基板上に供給して吸着させる工程と、基板上に吸着させた反応物に対して他の反応物を供給して反応を起こさせて膜を形成する工程とを複数回繰り返すことにより所望の膜厚の膜を基板上に形成する制御も行う。
【００８８】
ところで、図３（ｂ）にも示すように、カバープレート１１の回転により反応物Ａ、Ｂを切替え制御すると、基板３上を横切ってきた反応物Ｂが反応物Ａと合流するので、反応物Ａと反応物Ｂとが基板表面以外の部分で混ざる可能性がある。この場合、気相での反応物Ａと反応物Ｂとの混合により反応が起こり、気相中でパーティクルを形成する恐れがある。このパーティクルが半導体装置の回路パターン上に残ると、半導体装置が動作しなくなる原因になるため、混合を避けるか、パーティクルの発生を抑えるか、発生しても基板表面に付着させないようにする必要がある。大部分の場合は、基板表面以外の部分は非加熱部分での混合であり、その部分での温度は、原料が反応する温度以下になっているため、２つの反応物間の反応が起こることはなく、パーティクルが発生する可能性は低く問題にならない。このことは、反応性の高い反応物の場合であっても同様である。仮に、２つの反応物間の反応が激しく起こり、パーティクルの発生を抑える必要がある場合には、反応物Ａ、Ｂ間に非反応物バリアを作って、混合を防止することが好ましい。
【００８９】
図１０は、そのような非反応物バリアを作る実施の形態を示す。反応物供給口７とヒータユニット１３の外周との間に、非反応物を供給する第３の非反応物供給口１９を設ける。ここで、ヒータユニット１３の外周は、基板面外であって、基板３の面内に供給された反応物Ａが基板３を横切って流れ込む排気通路３５を構成する。第３の非反応物供給口１９は、例えば反応物供給口７に隣接して設けることができる。なお、反応物供給口８についても同様に第３の非反応物供給口を設ける。非反応物としてはＮ_２を使用するとよい。反応物供給口７に隣接して設けた第３の非反応物供給口１９から非反応物を供給すると、反応物供給口８から基板３の面内に供給されたのち排気通路３５より排気される反応物Ａと、反応物供給口７から基板３の面内に供給されずに直接排気通路３５より排気される反応物Ｂとが、ヒータユニット１３の周囲で混合されようとしても、両反応物Ａ、Ｂ間に非反応物のバリアが形成されるので、反応物Ａ、Ｂの混合を防止して反応を起こさないようにすることができる。
【００９０】
このように、第３の非反応物供給口１９を設けることによって、非反応物バリアを作ることにより、２種類の反応物Ａ、Ｂの混合を避け、パーティクルの発生を抑えることができる。もっとも、バリアを設けた場合であっても、その下方で反応物Ａと反応物Ｂとが混合する可能性がある。ＡとＢが混合される可能性があるヒータユニット１３の周囲領域の温度は、通常、１００℃程度以下の低温となっているので、それほど激しい反応は起こらない。よって、そのような低温領域で反応物ＡとＢが混ざっても、問題となる程のパーティクルは発生しないと考えられる。
【００９１】
上述した例では、パーティクルが基板に付着しないように、２種類の反応物間にバリアを形成するようにしてパーティクルの発生を防止している。しかし、パーティクルが発生しても、それが基板に付着しなければ、かならずしもパーティクルの発生を防止する必要はない。例えば、２種類の反応物の混合を基板表面よりも下方の位置で起こるようにすれば、気相中で形成されたパーティクルが基板表面に付着することを避けることが出来る。図１１はそのような構成例を示したものである。反応物供給口７、８を基板面よりも下方に配置させている。そのために、カバープレート１１を立体的に変形させ、反応物供給口７、８がカバープレート１１と干渉しないようにしている。
【００９２】
反応物供給口７、８を基板３の表面より下方に設けると、反応物供給口８から基板３の面内に供給された後、排気通路３５より排気される反応物Ａと、反応物供給口７から基板３の面外から直接排気通路３５より排気される反応物Ｂとが、ヒータユニット１３の周囲で混合してパーティクルを発生しても、発生場所が基板表面より下方になるので、基板表面へのパーティクルの付着を低減できる。また、カバープレート１１をこれと基板３の表面より下方に設けた反応物供給口７、８とが干渉しないような構成としたので、カバープレート１１の円滑な回転を確保できる。
【００９３】
カバープレート１１と反応供給口とが干渉しないような構成としては、例えばカバープレート１１の外周を水平方向に延在させるのではなく、折り曲げて下方に延在させたり、カバープレート１１の外周に凹部を設けたりするとよい。図１２に、そのようなカバープレート１１の立体的な変形例を示す。（ａ）のものは、カバープレート１１の短径部の外周は単に下方に折り曲げているだけだが、長径部の外周は略Ｌ字状にダウンセット加工している。（ｂ）のものは、さらに折返し部を設けて長径部にチャンネル状の凹みを形成している。（ｃ）のものは（ｂ）の折曲部にＲを付けている。
【００９４】
上述した例では、基板面外での反応物又は非反応物の流れを規制するために、カバープレートを変形するようにしたが、基板面内での反応物又は非反応物の流れを規制するためにカバープレートを変形してもよい。例えば、上述した実施の形態では、同時に２つの供給口を遮るようにしたが、遮る供給口は１つでもよい。この場合、図１４、図７に示すように、カバープレート１１上にガスの流れを作るための側壁からなるガイド１６を設けるようにしても良い。図１４に示すものは、カバープレート１１の短径部から長径部に直状部に沿って対向するガイド１６を備える。これによりガイド１６間に一方向のチャネルが形成されため、基板上を同時に流れる反応物又は非反応物を１種類に限定することができる。また、図７に示すガイドは、短径部から長径部にかけて対向するガイド１６を備えている点では、図１４のものと同様であるが、特に、図６に示す装置例における８つの供給口の配置に合わせてガイド１６に曲面を持たせ、８つの供給口があっても、基板上を同時に流れるガスを１種類に限定することができるように構成してある。このようにガイドを設けることによって、カバープレート１１上に反応物及び非反応物の流れを規制するチャンネルが形成されるので、所望の反応物及び非反応物のみを基板面内に確実に誘導することができる。
【００９５】
また、上述した実施の形態では、真空容器２０に排気口２を１つだけ設けたうえで、非円形のカバープレート１１によって変化する基板外周の排気コンダクタンスを利用して、基板上に反応物又は非反応物を誘導するようにしている。この誘導をより効果的にするために、排気口２を複数設けることも可能である。例えば、図１６に示すように各反応供給口７、８の向かい側に互いに排気口２が配置されるようにする。反応物Ｂを流す反応物供給口７を排気口２Ａと相対させ、反応物Ａを流す反応物供給孔８を排気口２Ｂと相対させる。反応物Ａ、Ｂは、排気口２Ａに強く引き込まれため、反応物Ａは排気口２Ａに直ちに排気され、反応物Ｂは、基板上を通って排気口２Ａに排気される。したがって、排気口２を１つ設けた場合に比べて、反応物供給口７から供給される反応物を拡散させることなく基板上に確実に誘導することができる。
【００９６】
なお、図１６の装置において、反応物供給口７の下方に非円形のカバープレート１１が位置して、基板表面上を反応物が流れる位置にある場合、その反応物供給口７の下方に位置する排気口２Ｂをバルブにより閉じることにより、反応物の流れをいっそう作りやすくしてもよい。
【００９７】
また、実施の形態では、成膜に寄与するときと寄与しないときとにかかわらず、常に所定の流量の反応物Ａ、Ｂを反応室に供給している。この場合、成膜に寄与しない反応物を供給する時は、その反応物の供給量を低減することができれば、反応物資源の節約を図ることができる。そのようにするために、例えば、カバープレート１１の回転に連動して反応物供給量を制御するとよい。例えばカバープレート１１が反応物供給口８と対面せず、反応物Ａが基板３上に流れないときの反応物の流量を、カバープレート１１が反応物供給口８と対面して、反応物Ａが基板３上に流れるときの反応物の流量よりも少なくなるよう制御する。これにより反応物資源の有効利用が図れる。
【００９８】
また、前述した例でも述べた通り、複数種の反応物のうち、少なくとも一つの反応物はプラズマにより活性化する場合がある。反応物を活性化させて供給すると、反応物を低温でも反応させることができるので、処理温度を低温化できるからである。この場合、反応物プラズマを供給する反応物供給口と連通するプラズマ発生器を設け、このプラズマ発生器により反応物を活性化させて反応室に供給するように構成することが好ましい。この場合、反応物を常時活性化しておき、この活性化した反応物を常時反応室に供給するようにすることも可能である。しかし、成膜に寄与しない時にも、活性化した反応物を供給することは不用意に成膜させる可能性がある。したがって、成膜に寄与するときだけ、反応物を活性化して反応室に供給することが好ましい。
【００９９】
このような構成例を図１７に示す。例えば反応物供給口７に通じるプラズマ発生器４９に、アルゴンＡｒと反応物Ｂとを供給できるようする。Ａｒはプラズマ生成用のガスであって、常時プラズマ発生器４９に供給されてＡｒプラズマを反応物供給口７から反応室に供給するようになっている。これに対して、反応物Ｂはカバープレート１１の回転に応じて開閉制御されるバルブを介してプラズマ発生器４９に供給されるようになっている。
【０１００】
これによれば、反応物Ｂを供給しないときはバルブは閉じておく。常時アルゴンＡｒをプラズマ発生器４９に供給してＡｒプラズマを形成し、このＡｒプラズマを反応物供給口７から反応室へ供給した状態としておく（図１７（ａ））。カバープレート１１が反応物供給口７と対面して、この供給口７から基板３上に反応物Ｂを流すときに、バルブを開いてプラズマ発生器４９に反応物Ｂを供給して、Ａｒプフズマ中に反応物Ｂを添加し、活性化された反応物Ｂを反応室に供給さする（図１７（ｂ））。これにより、基板面内に供給するときのみ反応物を活性化して供給しているので、反応物を常時活性化した状態で供給している場合と比べて、基板処理に寄与しないときの反応物の反応を低減することができる。
【０１０１】
また、実施の形態ではカバープレートを、基板外周のコンダクタンスを均一化させないで調節変化させるために非円形としたが、この非円形の態様として種々の形状が考えられる。また、非円形に限定されない。カバープレートについては、例えば、つぎのような種々の構成とすることが考えられる。
【０１０２】
カバープレートの形状は、外径を非円形としたり、回転中心とプレートの重心が一致しない形状としたり、さらには回転中心からプレート外周までの距離が一定ではない周辺を有する非対称な形とすることができる。また、プレートの形状は、一つまたは一部の反応物供給口と対面するときはその他の反応物供給口と対面しない形状とする。また、反応物、非反応物の区別なく、一つまたは一部の供給口と対面するときはその他の供給口と対面しない形状とすることができる。又は、一つまたは一部の反応物供給口からの反応物の流れを基板に向けるときはその他の反応物供給口からの反応物の流れを基板に向けない形状とすることもできる。さらには、反応物、非反応物の区別なく、一つまたは一部の供給口からのガスの流れを基板に向けるときはその他の供給口からのガスの流れを基板に向けない形状とすることもできる。
【０１０３】
非対称形のプレートにあっては、回転中心からの距離が長い長距離周辺部と、回転中心からの距離が短い短距離周辺部とを持つことができる。プレートが、回転中心からの距離が一定でない周辺を有する非対称な形で形成されている場合には、プレートが回転して、一つ又は一部の反応物供給口又は非反応物供給口が、プレートの回転中心からの距離が長い長距離周辺部に対面すると、一つ又は一部の反応物供給口又は非反応物供給口からの基板面外に供給される反応物又は非反応物が長径部に当たって進路を変更させられるため、反応物又は非反応物は基板面外から基板面内に供給される。他の又は残りの反応物供給口又は非反応物供給口が、プレートの回転中心からの距離が短い短距離周辺部に対面すると、他の又は残りの反応物供給口又は非反応物供給口から基板面外に供給されていた反応物又は非反応物は、進路を変更されることなく、そのまま基板面外に供給される。
【０１０４】
長距離周辺部と短距離周辺部とを径のことなる２つの円弧部で構成することができる。この場合、長距離周辺部は長径部５２となり、短距離周辺部は短径部５１となる。プレート１１の長径部５２と短径部５１とは、例えば、長径部５２の円弧の長さを短くして短径部５１に直線状に繋ぐことができる。また、回転中心３４からみて長径部５２の輪郭の回転軌跡は、短径部５１の輪郭のそれよりも外側に出るため、長径部５２は出っ張り部を構成することになる。また、この出っ張り部が反応物供給口７、８又は非反応物供給口９、１０と対面する部分となり、非出っ張り部は対面しない部分となる。出っ張り部が反応物供給口又は非反応物供給口と対面すると、反応物または非反応物の基板面外となる排気通路３５への流路が塞がれるとともに、反応物または非反応物の流れを基板面内に誘導する。
【０１０５】
また、反応物供給口又は非反応物供給口と対面するカバープレート１１の表面には、反応物又は非反応物を受け流す受流し部を形成し、反応物又は非反応物が受流し部に接触すると、反応物又は非反応物が受けながされて基板面内へ流れるように構成するとよい。この受流し部はプレートの厚さを外側から内側に向かって漸次薄くする曲面で形成することができる。なお、カバープレート１１側に変形を加えずに、反応物供給口をプレート面に対して少し傾けて、プレート面に対して斜めに当てるようにしてもよい。又は、プレートの表面に反応物又は非反応物の流れが変化する流れ変化部を形成し、反応物又は非反応物が流れ変化部に当たると、反応物又は非反応物の流れが基板面外から基板面内に変化するように構成するとよい。
プレートが回転することにより、出っ張り部は各供給口に順番に対面する。また、受流し部は各供給口からの反応物又は非反応物に順番に接触する。更に、流れ変化部は、各供給口からのガスの流れを順番に変える。ガスの流れを順番に変える場合、プレートが回転することにより、各供給口からのガスの流れを一種類または一部種類ずつ順番に基板上に向けるようにすることが好ましい。
【０１０６】
また、カバープレートは非円形でなくてもよい。例えば、図１３に示すように、カバープレート１１の外形は円形として、外周に長孔５５を形成した部分と、長孔５５を設けずに塞いだ部分とを設けるようにすることができる。プレート１１が回転して、長孔５５が供給口と対面すると、反応物又は非反応物は基板面外に供給される。長孔５５が塞いだ部分と対面すると、反応物又は非反応物は基板面内に供給される。
【０１０７】
なお、実施の形態では、各供給口７〜１０は、単一口で構成したが、各供給口７〜１０に複数の小孔２９を設けるようにしてもよい。小孔２９は、例えば、図１８（ａ）に示すように、各供給口７（８〜９、５８）の端部にチャンバ２８（５８）を取り付け、チャンバ底壁に複数の小孔２９を設ける。供給口７からチャンバ２８に供給し、複数の小孔２９からシャワー状に供給させると、各反応物又は非反応物を均一に反応室内に供給できる。
【０１０８】
小孔付きの供給口は、例えば、図１８（ｂ）のように、反応物供給口７、８のみとしたり、図１８（ｃ）のように非反応物供給口９、１０にも適用したり、あるいは図１８（ｄ）のように気相バリア形成用非反応物供給口５８に適用したり、更には、図１８（ｅ）のように全ての供給口に適用してもよい。
【０１０９】
また、上記の実施の形態では、カバープレートをヒータユニットと別体に設けて構成したが、かならずしも別体である必要はない。サセプタあるいはヒータユニットそのものを非円形にしてカバープレートの機能を持たせることも可能である。このようにしてもコンダクタンスを変化させ、ウェーハ外周方向へのガスの流れを作ることができる。例えば、図５に示すように、ヒータユニット１３を長円形のような形にして、ヒータユニット１３にカバープレート１１の機能をもたせても良い。このヒータユニット１３の形状は、ガスの供給口７〜１０の数を基に、ガス流のシミュレーションにより求められる。またこの場合、カバープレートの受渡しがなくなるので、段差部を真空容器内に設けなくてもよい。したがって、基板処理装置の構造を簡素化できる。なお、既に説明した図６の装置においても、サセプタあるいはヒータユニット１３を非円形にして、カバープレートを一体化して構成している。
【０１１０】
上述したように実施の形態による装置は、真空容器である反応室と気体反応生成物および過剰反応物を排出する排気口だけでなく、基板を搬送することができる基板搬送口を有する反応室に、前記基板を保持し、かつ交互に供給される気相反応物を基板上で表面反応させるための熱源であるヒータからの熱を基板に伝えるサセプタおよび反応物を供給する供給口と非反応物を供給する供給口を有する。このような装置において、さらに、サセプタ上の基板の周りに装備された非円形で略楕円形をしたカバープレートを備える。サセプタが回転することにより、略楕円形のカバープレートのサセプタよりも円周方向に広がった部分が、サセプタの外周部よりも外側上方に位置する二つの供給口から下方に流れる反応物の流れを交互に変えて基板表面に反応物の流れを形成することができる。基板上に表面反応を起こさせ、サセプタの回転速度に依存して、薄膜の形成速度を制御することができ、高速な成膜が可能になる。高速バルブ切替等により交互に供給する必要がなくなる。また、反応室に供給する反応物や非反応物の流量を頻繁に流量制御機構で制御する必要もなく、その制御機構の寿命の問題もなくなる。その結果、一般的に要求されているスループットやＭＴＢＦを達成することができる。特に、本装置は、半導体装置およびディスプレイユニットなどの薄膜形成が必要な装置の薄膜の製造に有用である。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明によれば、バルブの切替えによらず、プレートの回転によって、反応物又は非反応物を切替えることができる。また、プレートの高速回転によって、反応物又は非反応物を高速に切替えることができる。したがって、制御が容易で安価に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態による基板処理装置の構成図であって、（ａ）は容器上板を取り去った平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図２】実施の形態によるヒータユニットの昇降説明図であって、（ａ）はヒータユニットが下降して待機位置にあるときの図、（ｂ）はヒータユニットが上昇して成膜位置にあるときの図である。
【図３】実施の形態によるカバープレートによる反応物Ｂの流れを示す説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】実施の形態によるカバープレートの回転推移による反応物、非反応物の流れの切替えを示す説明図である。
【図５】実施の形態による反応物供給口及び非反応物供給口をそれぞれ３つづつ有する装置を示す説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図６】実施の形態による供給口を８つ有する装置を示す説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図７】実施の形態によるカバープレートのガイドを示す説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図８】実施の形態による真空隔壁モータを用いた回転機構を示す概略図である。
【図９】実施の形態によるサセプタとカバープレートを別回転させるための回転機構示す概略図である。
【図１０】実施の形態による気相バリアの説明図である。
【図１１】実施の形態による供給口に対するカバープレートの干渉防止の説明図である。
【図１２】実施の形態による干渉防止手段の各種説明図である。
【図１３】実施の形態によるカバープレートの変形例を示す平面図である。
【図１４】実施の形態によるカバープレートのガイドを示す説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図１５】実施の形態による基板処理装置の制御系の説明図である。
【図１６】実施の形態による排気口を対向して配置した説明図である。
【図１７】実施の形態による反応物プラズマを供給する方法を示した説明図であり、（ａ）はアルゴンプラズマを流している図、（ｂ）は反応物Ｂプラズマを流している図である。
【図１８】実施の形態による複数の小孔を設けた供給口の説明図であって、（ａ）は小孔付供給口の斜視図、（ｂ）〜（ｅ）は小孔付供給口の取付け状況を示す図である。
【符号の説明】
３　　基板
１　　反応室
１３　　ヒータユニット（支持台）
１１　　カバープレート
４０　　回転機構
７、８　　反応物供給口
９、１０　非反応物供給口
３５　　排気通路

Claims (5)

1. 基板を処理する反応室と、
   前記反応室内で前記基板を支持する支持台と、
   前記基板の周囲に載置されるプレートと、
   基板支持台上の基板と前記プレートとを回転させる回転機構と、
   前記反応室内に反応物を供給する複数の反応物供給口と、
   前記複数の反応物供給口の間に設けられ前記反応室内に非反応物を供給する複数の非反応物供給口と、
   前記支持台に支持される基板の面外となる前記支持台の周囲に設けられて、前記反応室内に供給される反応物及び非反応物を排気する排気通路と
   を備えた基板処理装置であって、
   前記複数の反応物供給口及び前記複数の非反応物供給口は、共に前記反応室内で前記支持台に支持される基板の面外に対して前記反応物又は前記非反応物を供給するよう構成されるものであり、
   前記プレートは、プレートの回転中心に対して非対称に形成されるものであることを特徴とする基板処理装置。
2. 基板を処理する反応室と、
   前記反応室内で前記基板を支持する支持台と、
   前記基板の周囲に載置されるプレートと、
   前記支持台上の基板と前記プレートとを回転させる回転機構と、
   前記反応室内に反応物を供給する複数の反応物供給口と、
   前記複数の反応物供給口の間に設けられ前記反応室内に非反応物を供給する複数の非反応物供給口と、
   前記支持台に支持される基板の面外となる支持台の周囲に設けられて前記反応室内に供給される反応物及び非反応物を排気する排気通路と
   を備えた基板処理装置であって、
   前記プレートは、プレートの回転により、前記複数の反応物供給口のうちの一部の反応物供給口から反応室内に供給される反応物を前記支持台上に支持される基板の面内に供給し、前記複数の反応物供給口のうちの残りの反応物供給口から反応室内に供給される反応物を前記基板支持台上に支持される基板の面外に供給することが可能なように構成されるものである
   ことを特徴とする基板処理装置。
3. 各反応物供給口と前記支持台との間に、非反応物を供給する第２の非反応物供給口を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
4. 前記反応物供給口を前記支持台に支持される基板の表面より下方に設け、前記プレートを該プレートと前記基板の表面より下方に設けた反応物供給口とが干渉しないような構成としたことを特徴とする請求項１又は２に基板処理装置。
5. 反応室内に設けた回転可能な支持台上に基板を支持し、
   前記基板の周囲に、回転中心に対して外形が非対称に形成されたプレートを載置し、
   複数の反応物供給口、及び該複数の反応物供給口の間に設けられた複数の非反応物供給口から、反応物及び非反応物を前記基板の面外に対してそれぞれ供給し、
   前記反応室内に供給される反応物及び非反応物を、前記支持台に支持される基板の面外となる支持台の周囲に設けられた通路であって、前記プレートによって部分的に遮られることが可能な排気通路から排気し、
   前記プレートの回転により、前記反応物又は非反応物の供給を基板面外から基板面内へ切替えるようにした半導体装置の製造方法。

Images