JP2010056472A

JP2010056472A - 成膜装置

Info

Publication number: JP2010056472A
Application number: JP2008222738A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Kato; 寿加藤; Manabu Honma; 学本間
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2010-03-11
Anticipated expiration: 2028-08-29
Also published as: CN101660141B; JP5195176B2; CN101660141A

Abstract

【課題】基板の表面に複数の反応ガスを順番に供給して積層された反応生成物の薄膜を形成するにあたり、基板上で複数の反応ガスが混合されることを防止しつつ、プロセスに応じて処理領域の大きさなどを変更することの可能な成膜装置を提供する。
【解決手段】真空容器１２内の回転テーブル２の回転方向において第１の反応ガス供給手段３１と第２の反応ガス供給手段３２との間に設けられた分離領域Ｄ及び真空容器１２の中心部の中心部領域Ｃから処理領域側に分離ガスが流れるための狭隘な空間を回転テーブルとの間に形成するための天井面を設けることで分離領域Ｄに反応ガスが侵入することを阻止すると共に、回転テーブル２の周縁と真空容器１２の内周壁との間における前記反応ガスの侵入を阻止するために真空容器の内周壁から突出すると共に当該真空容器１２に対して交換可能に設けられた突出壁部１２１を備えている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを多数回実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する技術に関する。

半導体製造プロセスにおける成膜手法として、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）等の表面に真空雰囲気下で第１の反応ガスを吸着させた後、供給するガスを第２の反応ガスに切り替えて、両ガスの反応により１層あるいは複数層の原子層や分子層を形成し、このサイクルを多数回行うことにより、これらの層を積層して、基板上への成膜を行うプロセスが知られている。このプロセスは、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）等と呼ばれており（以下、ＡＬＤ方式と呼ぶ）、サイクル数に応じて膜厚を高精度にコントロールすることができると共に、膜質の面内均一性も良好であり、半導体デバイスの薄膜化に対応できる有効な手法である。

このような成膜方法を実施する装置としては、真空容器の上部中央にガスシャワーヘッドを備えた枚葉式の成膜装置を用いて、基板の中央部上方側から反応ガスを供給し、未反応の反応ガス及び反応副生成物を処理容器の底部から排気する方法が検討されている。ところで上記の成膜方法は、パージガスによるガス置換に長い時間がかかり、またサイクル数も例えば数百回にもなることから、処理時間が長いという問題があり、高スループットで処理できる装置、手法が要望されている。

こうした背景から特許文献１〜特許文献８には、複数枚の基板を真空容器内の回転テーブルに回転方向に配置して成膜処理を行う装置が既に知られているが、これらの各文献に記載の成膜装置は、ウエハへのパーティクルや反応生成物の付着の問題、またパージに長時間を要したり、不必要な領域で反応が引き起こされるといった問題を有している。そこで本件出願人においては、これらの諸問題を解決可能な回転テーブル型の成膜装置を開発している。

ここで出願人の開発している回転テーブル型の新たな成膜装置では、原料やプロセス条件に応じて処理領域の大きさを変更したり、原料を供給する位置を変更したりすることを予定している。しかしながら特許文献１〜特許文献８に記載のいずれにおいても、このような自由度の高い装置構成を採用しつつ、既述の諸問題を解決可能な技術は何ら開示されていない。
米国特許公報７，１５３，５４２号：図６（ａ）、図６（ｂ）特開２００１−２５４１８１号公報：図１、図２特許３１４４６６４号公報：図１、図２、請求項１特開平４−２８７９１２号公報：米国特許公報６，６３４，３１４号特開２００７−２４７０６６号公報：段落００２３〜００２５、００５８、図１２及び図１８米国特許公開公報２００７−２１８７０１号米国特許公開公報２００７−２１８７０２号

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の表面に複数の反応ガスを順番に供給して積層された反応生成物の薄膜を形成するにあたり、基板上で複数の反応ガスが混合されることを防止しつつ、プロセスに応じて処理領域の大きさなどを変更することの可能な成膜装置を提供することにある。

本発明に係る成膜装置は、真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給し、且つこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置において、
この回転テーブルの回転方向に互いに離れて真空容器に固定して設けられ、前記回転テーブルにおける基板の載置領域側の面に夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給するための第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段と、
前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置する分離領域と、
前記第１の処理領域と第２の処理領域との雰囲気を分離するために真空容器内の中心部に位置し、回転テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出する吐出孔が形成された中心部領域と、
前記分離領域の両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域から吐出する分離ガスと共に前記反応ガスの排気を行うために、平面で見たときに当該分離領域の前記回転方向両側に位置する第１の排気口及び第２の排気口と、を備え、
前記分離領域は、分離ガスを供給するための分離ガス供給手段と、この分離ガス供給手段の前記回転方向両側に位置し、当該分離領域から処理領域側に分離ガスが流れるための狭隘な空間を回転テーブルとの間に形成するための天井面と、前記回転テーブルの周縁と真空容器の内周壁との間における前記反応ガスの侵入を阻止するために真空容器の内周壁から回転テーブル側に突出すると共に当該真空容器に対して交換可能に設けられ、その周方向の長さ及び周方向の取り付け位置の少なくとも一方がプロセスに応じて設定された突出壁部と、を備えることを特徴とする。

ここで前記第１の排気口または第２の排気口は、回転テーブルの周縁と真空容器の内周壁との隙間を介して排気するために設けられているとよい。また前記突出壁部は、回転テーブルと干渉することなく上方に取り外すことができるように構成され、真空容器の側壁には、その取り付け位置を選択して前記突出壁部を取り付けるための多数の取り付け部が周方向に沿って形成されていることが好ましい。そしてこれらの取り付け部は、例えばボルトを止めるための孔部である場合が好適である。
さらにまた、上述の各成膜装置において、前記処理領域よりも分離領域の方が圧力が高くなるように構成するとよい。

また前記分離ガス供給手段のガス吐出孔は、回転テーブルの回転中心部及び周縁部の一方側から他方側に向かって配列されていることが好ましく、さらに回転テーブルを加熱する加熱手段を備えているとよい。そして、前記分離ガス供給手段の両側に各々位置する狭隘な空間を形成する天井面は、基板の中心が通過する部位において回転テーブルの回転方向に沿った幅寸法が５０ｍｍ以上であることが好適である。さらにまた前記分離領域の天井面において、前記分離ガス供給手段に対して回転テーブルの相対的回転方向の上流側部位は、外縁に位置する部位ほど前記回転方向の幅が大きいことが好ましく、このとき前記分離領域の天井面において、前記分離ガス供給手段に対して回転テーブルの相対的回転方向の上流側部位は、扇型に形成されているとよい。

本発明によれば、真空容器から回転テーブル側へ向けて突出する、少なくとも１つの突出壁部が当該処理容器に対して交換可能に設けられると共に、当該突出壁部は、突出する領域の周方向の長さや処理容器に対する周方向の取り付け位置をプロセスに応じて変更することができる。このため、例えばプロセスの変更に応じて真空容器全体を交換したりせずに処理領域の大きさなどを調節することが可能となり、フレキシブル且つ低コストに成膜装置の改造を行うことができる。

本発明の実施の形態である成膜装置は、図１（図３のＩ−Ｉ’線に沿った断面図）に示すように平面形状が概ね円形である扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、当該真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備えている。真空容器１は天板１１が容器本体１２から分離できるように構成されている。天板１１はこの容器本体１２の上面に設けられた封止部材、例えばＯリング１３を介して内部の減圧状態により容器本体１２側に押し付けられ気密状態を維持している。天板１１を容器本体１２から分離するときには図示しない駆動機構により上方に持ち上げられるようになっている。

回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、このコア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は真空容器１の底面部１４を貫通し、その下端が当該回転軸２２を鉛直軸回りにこの例では時計方向に回転させる駆動部２３に取り付けられている。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底面部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。

回転テーブル２の表面部には、図２及び図３に示すように回転方向（周方向）に沿って複数枚例えば５枚の基板であるウエハを載置するための円形状の凹部２４が設けられている。なお図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを描いてある。ここで図４は、回転テーブル２を同心円に沿って切断しかつ横に展開して示す展開図であり、凹部２４は、図４（ａ）に示すようにその直径がウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きく、またその深さはウエハＷの厚みと同等の大きさに設定されている。従ってウエハＷを凹部２４に落とし込むと、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが揃うことになる。ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面との間の高さの差が大きいとその段差部分で圧力変動が生じることから、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面との高さを揃えることが、膜厚の面内均一性を揃える観点から好ましい。ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面との高さを揃えるとは、同じ高さであるかあるいは両面の差が５ｍｍ以内であることをいうが、加工精度等に応じてできるだけ両面の高さの差をゼロに近づけることが好ましい。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えて当該ウエハＷを昇降させるための例えば後述する３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（図示せず）が形成されている。

凹部２４はウエハＷを位置決めして回転テーブル２の回転に伴う遠心力により飛び出さないようにするためのものであり、本発明の基板載置領域に相当する部位であるが、基板載置領域（ウエハ載置領域）は、凹部に限らず例えば回転テーブル２の表面にウエハＷの周縁をガイドするガイド部材をウエハＷの周方向に沿って複数並べた構成であってもよく、あるいは回転テーブル２側に静電チャック等のチャック機構を持たせてウエハＷを吸着する場合には、その吸着によりウエハＷが載置される領域が基板載置領域となる。

図２及び図３に示すように真空容器１には、回転テーブル２における凹部２４の通過領域と各々対向する位置に第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２と２本の分離ガスノズル４１、４２とが真空容器１の周方向（回転テーブル２の回転方向）に互いに間隔をおいて中心部から放射状に伸びている。これら反応ガスノズル３１、３２及び分離ガスノズル４１、４２は、例えば真空容器１の側周壁に取り付けられており、その基端部であるガス供給ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａは当該側壁を貫通している。

これら反応ガスノズル３１、３２及び分離ガスノズル４１、４２は図示の例では、真空容器１の周壁部から真空容器１内に導入されているが、後述する環状の突出部５から導入してもよい。この場合、突出部５の外周面と天板１１の外表面とに開口するＬ字型の導管を設け、真空容器１内でＬ字型の導管の一方の開口にガスノズル３１、（３２、４１、４２）を接続し、真空容器１の外部でＬ字型の導管の他方の開口にガス導入ポート３１ａ（３２ａ、４１ａ、４２ａ）を接続する構成を採用することができる。

反応ガスノズル３１、３２は、夫々第１の反応ガスであるＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスのガス供給源及び第２の反応ガスであるＯ_３（オゾン）ガスのガス供給源（いずれも図示せず）に接続されており、分離ガスノズル４１、４２はいずれも分離ガスであるＮ_２ガス（窒素ガス）のガス供給源（図示せず）に接続されている。この例では、第２の反応ガスノズル３２、分離ガスノズル４１、第１の反応ガスノズル３１及び分離ガスノズル４２がこの順に時計方向に配列されている。

反応ガスノズル３１、３２には、下方側に反応ガスを吐出するためのガス吐出孔３３がノズルの長さ方向に間隔をおいて配列されている。また分離ガスノズル４１、４２には、下方側に分離ガスを吐出するための吐出孔４０が長さ方向に間隔をおいて穿設されている。反応ガスノズル３１、３２は夫々第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段に相当し、その下方領域は夫々ＢＴＢＡＳガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及びＯ_３ガスをウエハＷに吸着させるための第２の処理領域Ｐ２となる。

分離ガスノズル４１、４２は、前記第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離するための分離領域Ｄを形成するためのものであり、この分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には図２〜図４に示すように、回転テーブル２の回転中心を中心としかつ真空容器１の内周壁の近傍に沿って描かれる円を周方向に分割してなる、平面形状が扇型で下方に突出した凸状部４が設けられている。分離ガスノズル４１、４２は、この凸状部４における前記円の周方向中央にて当該円の半径方向に伸びるように形成された溝部４３内に収められている。即ち分離ガスノズル４１、４２の中心軸から凸状部４である扇型の両縁（回転方向上流側の縁及び下流側の縁）までの距離は同じ長さに設定されている。

なお、溝部４３は、本実施形態では凸状部４を二等分するように形成されているが、他の実施形態においては、例えば溝部４３から見て凸状部４における回転テーブル２の回転方向上流側が前記回転方向下流側よりも広くなるように溝部４３を形成してもよい。

従って分離ガスノズル４１、４２における前記周方向両側には、前記凸状部４の下面である例えば平坦な低い天井面４４（第１の天井面）が存在し、この天井面４４の前記周方向両側には、当該天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）が存在することになる。この凸状部４の役割は、回転テーブル２との間への第１の反応ガス及び第２の反応ガスの侵入を阻止してこれら反応ガスの混合を阻止するための狭隘な空間である分離空間を形成することにある。

即ち、分離ガスノズル４１を例にとると、回転テーブル２の回転方向上流側からＯ_３ガスが侵入することを阻止し、また回転方向下流側からＢＴＢＡＳガスが侵入することを阻止する。「ガスの侵入を阻止する」とは、分離ガスノズル４１から吐出した分離ガスであるＮ_２ガスが第１の天井面４４と回転テーブル２の表面との間に拡散して、この例では当該第１の天井面４４に隣接する第２の天井面４５の下方側空間に吹き出し、これにより当該隣接空間からのガスが侵入できなくなることを意味する。そして「ガスが侵入できなくなる」とは、隣接空間から凸状部４の下方側空間に全く入り込むことができない場合のみを意味するのではなく、多少侵入はするが、両側から夫々侵入したＯ_３ガス及びＢＴＢＡＳガスが凸状部４内で交じり合わない状態が確保される場合も意味し、このような作用が得られる限り、分離領域Ｄの役割である第１の処理領域Ｐ１の雰囲気と第２の処理領域Ｐ２の雰囲気との分離作用が発揮できる。従って狭隘な空間における狭隘の程度は、狭隘な空間（凸状部４の下方空間）と当該空間に隣接した領域（この例では第２の天井面４５の下方空間）との圧力差が「ガスが侵入できなくなる」作用を確保できる程度の大きさになるように設定され、その具体的な寸法は凸状部４の面積などにより異なるといえる。またウエハＷに吸着したガスについては当然に分離領域Ｄ内を通過することができ、ガスの侵入阻止は、気相中のガスを意味している。

一方天板１１の下面には、図５、図７に示すように回転テーブル２におけるコア部２１よりも外周側の部位と対向するようにかつ当該コア部２１の外周に沿って突出部５が設けられている。この突出部５は図５に示すように凸状部４における前記回転中心側の部位と連続して形成されており、その下面が凸状部４の下面（天井面４４）と同じ高さに形成されている。図２及び図３は、前記天井面４５よりも低くかつ分離ガスノズル４１、４２よりも高い位置にて天板１１を水平に切断して示している。なお突出部５と凸状部４とは、必ずしも一体であることに限られるものではなく、別体であってもよい。

凸状部４及び分離ガスノズル４１（４２）の組み合わせ構造の作り方については、凸状部４をなす１枚の扇型プレートの中央に溝部４３を形成してこの溝部４３内に分離ガスノズル４１（４２）を配置する構造に限らず、２枚の扇型プレートを用い、分離ガスノズル４１（４２）の両側位置にて天板本体の下面にボルト締め等により固定する構成等であってもよい。

この例では分離ガスノズル４１（４２）は、真下に向いた例えば口径が０．５ｍｍの吐出孔がノズルの長さ方向に沿って例えば１０ｍｍの間隔をおいて配列されている。また第１の反応ガスノズル３１についても、真下に向いた例えば口径が０．５ｍｍの吐出孔がノズルの長さ方向に沿って例えば１０ｍｍの間隔をおいて配列されている。

この例では直径３００ｍｍのウエハＷを被処理基板としており、この場合には凸状部４は、回転中心から例えば１４０ｍｍ離れた後述の突出部５との境界部位においては、周方向の長さ（回転テーブル２と同心円の円弧の長さ）が例えば１４６ｍｍであり、ウエハＷの載置領域（凹部２４）の最も外側部位においては、周方向の長さが例えば５０２ｍｍである。なお図４（ａ）に示すように、当該外側部位において分離ガスノズル４１（４２）の両脇から夫々左右に位置する凸状部４の周方向の長さＬでみれば、長さＬは２４６ｍｍである。

また図４（ｂ）に示すように凸状部４の下面即ち天井面４４における回転テーブル２の表面からの高さｈは、例えば０．５ｍｍから１０ｍｍであってもよく、約４ｍｍであると好適である。この場合、回転テーブル２の回転数は例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍに設定されている。分離領域Ｄの分離機能を確保するためには、回転テーブル２の回転数の使用範囲等に応じて、凸状部４の大きさや凸状部４の下面（第１の天井面４４）と回転テーブル２の表面との間の高さｈを例えば実験等に基づいて設定することになる。なお分離ガスとしては、Ｎ_２ガスに限られずＡｒガス等の不活性ガスを用いることができるが、不活性ガスに限らず水素ガス等であってもよく、成膜処理に影響を与えないガスであれば、ガスの種類に関しては特に限定されるものではない。

真空容器１の天板１１の下面、つまり回転テーブル２のウエハ載置領域（凹部２４）から見た天井面は既述のように第１の天井面４４とこの天井面４４よりも高い第２の天井面４５とが周方向に存在するが、図１では、高い天井面４５が設けられている領域についての縦断面を示しており、図５では、低い天井面４４が設けられている領域についての縦断面を示している。扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は図２及び図５に示されているように回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲して屈曲部４６を形成している。扇型の凸状部４は天板１１側に設けられていて、容器本体１２から取り外せるようになっていることから、前記回転テーブル２の外端面と屈曲部４６の内周面、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２の内周面との間には僅かに隙間がある。そこでこの屈曲部４６も凸状部４と同様に両側から反応ガスが侵入することを防止して、両反応ガスの混合を防止する目的で設けられており、屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間は、例えば回転テーブル２の表面に対する天井面４４の高さｈと同様の寸法に設定されている。即ち、この例においては、回転テーブル２の表面側領域からは、屈曲部４６の内周面が真空容器１の内周壁を構成していると見ることができる。

また更に、容器本体１２には、側壁の厚さが他の領域と比較して厚くなっていることにより、容器本体１２の側壁面が内側へ向かって突き出した突出壁部１２１、１２６が形成されている。図３に示すように本実施の形態に係わる成膜装置では、例えば前記屈曲部４６の外周面と対向する領域や後述するウエハＷの搬送口１５周辺領域の合計３箇所に突出壁部１２１、１２６が設けられている。これらのうち特に既述の屈曲部４６と対向して設けられた突出壁部１２１、１２６は、屈曲部４６の外周面と容器本体１２の内周面との間に形成された既述の隙間を介して反応ガスが侵入することを防止して、両反応ガスの混合を防止する役割を有しており、この屈曲部４６の外周面と突出壁部１２１、１２６の内周面との隙間についても、例えば既述の回転テーブル２の表面に対する天井面４４の高さｈと同様の寸法に設定されている。

また本例においては、例えば１つの突出壁部１２１は、当該突出壁部１２１が交換可能に構成されており、成膜される膜の原料やプロセス条件の変更に応じて例えば内側へ突き出した領域の長さが異なるものに変更したり、また当該突出壁部１２１の取り付け位置を移動させたりすることができるようになっているが、その詳細な構成については後述する。

容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては上述のように前記屈曲部４６の外周面と接近して突出壁部１２１、１２６が形成されているが、分離領域Ｄ以外の部位においては、図１に示すように例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底面部１４に亘って縦断面形状が矩形に切り欠かれて外方側に窪んだ構造になっている。この窪んだ部分を排気領域６と呼ぶことにすると、この排気領域６の底部には図１及び図３に示すように例えば２つの排気口６１、６２が設けられている。即ち突出壁部１２１、１２６は、当該突出壁部１２１、１２６以外の容器本体１２の側壁面や回転テーブル２の外端面、後述のカバー部材７等と共に排気領域６の大きさや形状を規定する役割も有している。図１に示すようにこれら排気口６１、６２は各々排気管６３を介して真空排気手段である例えば共通の真空ポンプ６４に接続されている。なお図１中、６５は圧力調整手段であり、排気口６１、６２ごとに設けてもよいし、共通化されていてもよい。

排気口６１、６２は、分離領域Ｄの分離作用が確実に働くように、図３に示すように平面で見たときに前記分離領域Ｄの前記回転方向両側に設けられており、これによって分離領域Ｄ及び中心部領域Ｃから吐出される分離ガスと共に排気される各反応ガス（ＢＴＢＡＳガス及びＯ_３ガス）の排気が各々の排気口６１、６２にて専用に行われるようになっている。この例では一方の排気口６１は第１の反応ガスノズル３１とこの反応ガスノズル３１に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に設けられた第１の排気口に相当し、また他方の排気口６１は、第２の反応ガスノズル３２とこの反応ガスノズル３２に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に設けられた第２の排気口に相当している。

排気口の設置数は２個に限られるものではなく、例えば分離ガスノズル４２を含む分離領域Ｄと当該分離領域Ｄに対して前記回転方向下流側に隣接する第２の反応ガスノズル３２との間に更に排気口を設置して３個としてもよいし、４個以上であってもよい。この例では排気口６１、６２は回転テーブル２よりも低い位置に設けることで真空容器１の内周壁と回転テーブル２の周縁との間の隙間から排気するようにしているが、真空容器１の底面部に設けることに限られず、真空容器１の側壁に設けてもよい。また排気口６１、６２は、真空容器１の側壁に設ける場合には、回転テーブル２よりも高い位置に設けるようにしてもよい。このように排気口６１、６２を設けることにより回転テーブル２上のガスは、回転テーブル２の外側に向けて流れるため、回転テーブル２に対向する天井面から排気する場合に比べてパーティクルの巻上げが抑えられるという観点において有利である。

前記回転テーブル２と真空容器１の底面部１４との間の空間には、図１、図５及び図６に示すように加熱手段であるヒータユニット７が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷをプロセスレシピで決められた温度、例えば３５０℃に加熱するようになっている。前記回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の上方空間から排気領域６に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画するためにヒータユニット７を全周に亘って囲むようにカバー部材７１が設けられている。このカバー部材７１は上縁が外側に屈曲されてフランジ形状に形成され、その屈曲面と回転テーブル２の下面との間の隙間を小さくして、カバー部材７１内に外方からガスが侵入することを抑えている。

ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底面部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近、コア部２１に接近してその間は狭い空間になっており、また当該底面部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴についてもその内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間は前記ケース体２０内に連通している。そして前記ケース体２０にはパージガスであるＮ_２ガスを前記狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。また真空容器１の底面部１４には、ヒータユニット７の下方側位置にて周方向の複数部位に、ヒータユニット７の配置空間をパージするためのパージガス供給管７３が設けられている。

このようにパージガス供給管７２、７３を設けることにより図７にパージガスの流れを矢印で示すように、ケース体２０内からヒータユニット７の配置空間に至るまでの空間がＮ_２ガスでパージされ、このパージガスが回転テーブル２とカバー部材７１との間の隙間から排気領域６を介して排気口６１、６２に排気される。これによって既述の第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との一方から回転テーブル２の下方を介して他方側にＢＴＢＡＳガスあるいはＯ_３ガスが回り込むことが防止されるため、このパージガスは分離ガスの役割も果たしている。

また真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ_２ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、図７に示すように前記突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出されることになる。この突出部５で囲まれる空間には分離ガスが満たされているので、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間で回転テーブル２の中心部を介して反応ガス（ＢＴＢＡＳガスあるいはＯ_３ガス）が混合することを防止している。即ち、この成膜装置は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との雰囲気を分離するために回転テーブル２の回転中心部と天板１１とにより区画され、分離ガスがパージされると共に当該回転テーブル２の表面に分離ガスを吐出する吐出口が前記回転方向に沿って形成された中心部領域Ｃを備えているということができる。なおここでいう吐出口は前記突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０に相当する。

更に真空容器１の側壁には図２、図３及び図８に示すように外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板であるウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されており、この搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉されるようになっている。また回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４はこの搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われることから、回転テーブル２の下方側において当該受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン１６及びその昇降機構（図示せず）が設けられている。

またこの実施の形態の成膜装置は、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられ、この制御部１００のメモリ内には装置を運転するためのプログラムが格納されている。このプログラムは後述の装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスク等の記憶媒体から制御部１００内にインストールされる。

次に上述の成膜装置の動作について説明する。先ず図示しないゲートバルブを開き、外部から搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハＷを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す。この受け渡しは、凹部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器の底部側から不図示の昇降ピンが昇降することにより行われる。このようなウエハＷの受け渡しは回転テーブル２を間欠的に回転させて行い、回転テーブル２の５つの凹部２４内に夫々ウエハＷを載置する。続いてゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４により真空容器１内を予め設定した圧力に真空引きすると共に、回転テーブル２を時計回りに回転させながらヒータユニット７によりウエハＷを加熱する。詳しくは、回転テーブル２はヒータユニット７により予め例えば３００℃に加熱されており、ウエハＷがこの回転テーブル２に載置されることで加熱される。ウエハＷの温度が図示しない温度センサにより設定温度になったことを確認した後、第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２から夫々ＢＴＢＡＳガス及びＯ_３ガスを吐出させると共に、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＮ_２ガスを吐出する。

ウエハＷは回転テーブル２の回転により、第１の反応ガスノズル３１が設けられる第１の処理領域Ｐ１と第２の反応ガスノズル３２が設けられる第２の処理領域Ｐ２とを交互に通過するため、ＢＴＢＡＳガスが吸着し、次いで活性化したＯ_３ガスが吸着してこれらのガス分子が反応して酸化シリコンの分子層が１層あるいは複数層形成され、こうして酸化シリコンの分子層が順次積層されて所定の膜厚のシリコン酸化膜が成膜される。

このとき分離ガス供給管５１からも分離ガスであるＮ_２ガスを供給し、これにより中心部領域Ｃから即ち突出部５と回転テーブル２の中心部との間から回転テーブル２の表面に沿ってＮ_２ガスが吐出する。この例では反応ガスノズル３１、３２が配置されている第２の天井面４５の下方側の空間に沿った容器本体１２の内周壁においては、既述のように内周壁が切りかかれて広くなっており、この広い空間の下方に排気口６１、６２が位置しているので、第１の天井面４４の下方側の狭隘な空間及び前記中心部領域Ｃの各圧力よりも第２の天井面４５の下方側の空間の圧力の方が低くなる。ガスを各部位から吐出したときのガスの流れの状態を模式的に図９に示す。第２の反応ガスノズル３２から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面（ウエハＷの表面及びウエハＷの非載置領域の表面の両方）に当たってその表面に沿って回転方向上流側に向かうＯ_３ガスは、その上流側から流れてきたＮ_２ガスに押し戻されながら回転テーブル２の周縁と真空容器１の内周壁との間の排気領域６に流れ込み、排気口６２により排気される。

また第２の反応ガスノズル３２から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面に当たってその表面に沿って回転方向下流側に向かうＯ_３ガスは、中心部領域Ｃから吐出されるＮ_２ガスの流れと排気口６２の吸引作用により当該排気口６２に向かおうとするが、一部は下流側に隣接する分離領域Ｄに向かい、扇型の凸状部４の下方側に流入しようとする。ところがこの凸状部４の天井面４４の高さ及び周方向の長さは、各ガスの流量等を含む運転時のプロセスパラメータにおいて当該天井面４４の下方側へのガスの侵入を防止できる寸法に設定されているため、図４（ｂ）にも示してあるようにＯ_３ガスは扇型の凸状部４の下方側にほとんど流入できないかあるいは少し流入したとしても分離ガスノズル４１付近までには到達できるものではなく、分離ガスノズル４１から吐出したＮ_２ガスにより回転方向上流側、つまり処理領域Ｐ２側に押し戻されてしまい、中心部領域Ｃから吐出されているＮ_２ガスと共に、回転テーブル２の周縁と真空容器１の内周壁との隙間から排気領域６を介して排気口６２に排気される。

また第１の反応ガスノズル３１から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面に沿って回転方向上流側及び下流側に夫々向かうＢＴＢＡＳガスは、その回転方向上流側及び下流側に隣接する扇型の凸状部４の下方側に全く侵入できないかあるいは侵入したとしても第２の処理領域Ｐ１側に押し戻され、中心部領域Ｃから吐出されているＮ_２ガスと共に、回転テーブル２の周縁と真空容器１の内周壁との隙間から排気領域６を介して排気口６１に排気される。即ち、各分離領域Ｄにおいては、雰囲気中を流れる反応ガスであるＢＴＢＡＳガスあるいはＯ_３ガスの侵入を阻止するが、ウエハＷに吸着されているガス分子はそのまま分離領域つまり扇型の凸状部４による低い天井面４４の下方を通過し、成膜に寄与することになる。

更にまた第１の処理領域Ｐ１のＢＴＢＡＳガス（第２の処理領域Ｐ２のＯ_３ガス）は、中心部領域Ｃ内に侵入しようとするが、図７及び図９に示すように当該中心部領域Ｃからは分離ガスが回転テーブル２の周縁に向けて吐出されているので、この分離ガスにより侵入が阻止され、あるいは多少侵入したとしても押し戻され、この中心部領域Ｃを通って第２の処理領域Ｐ２（第１の処理領域Ｐ１）に流入することが阻止される。

そして分離領域Ｄにおいては、扇型の凸状部４の周縁部が下方に屈曲され、屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との間の隙間、及び屈曲部４６の外周面と突出壁部１２１、１２６の内周面との隙間が既述のように狭くなっていてガスの通過を実質阻止しているので、第１の処理領域Ｐ１のＢＴＢＡＳガス（第２の処理領域Ｐ２のＯ_３ガス）は、回転テーブル２の外側を介して第２の処理領域Ｐ２（第１の処理領域Ｐ１）に流入することも阻止される。従って２つの分離領域Ｄによって第１の処理領域Ｐ１の雰囲気と第２の処理領域Ｐ２の雰囲気とが完全に分離され、ＢＴＢＡＳガスは排気口６１に、またＯ_３ガスは排気口６２に夫々排気される。この結果、両反応ガスこの例ではＢＴＢＡＳガス及びＯ_３ガスが雰囲気中においてもウエハＷ上においても交じり合うことがない。なおこの例では、回転テーブル２の下方側をＮ_２ガスによりパージしているため、排気領域６に流入したガスが回転テーブル２の下方側を潜り抜けて、例えばガＢＴＢＡＳガスがＯ_３ガスの供給領域に流れ込むといったおそれは全くない。こうして成膜処理が終了すると、各ウエハＷは搬入動作と逆の動作により順次搬送アーム１０により搬出される。

ここで処理パラメータの一例について記載しておくと、回転テーブル２の回転数は、３００ｍｍ径のウエハＷを被処理基板とする場合例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、プロセス圧力は例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）、ウエハＷの加熱温度は例えば３５０℃、ＢＴＢＡＳガス及びＯ_３ガスの流量は例えば夫々１００ｓｃｃｍ及び１００００ｓｃｃｍ、分離ガスノズル４１、４２からのＮ_２ガスの流量は例えば２００００ｓｃｃｍ、真空容器１の中心部の分離ガス供給管５１からのＮ_２ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。また１枚のウエハＷに対する反応ガス供給のサイクル数、即ちウエハＷが処理領域Ｐ１、Ｐ２の各々を通過する回数は目標膜厚に応じて変わるが、多数回例えば６００回である。

以上に説明した本実施の形態に係わる成膜装置においては、例えばプロセス条件の変更や原料の変更、成膜する膜の種類の変更等に応じて各処理領域Ｐ１、Ｐ２や分離領域Ｄのサイズを変更したり、また各反応ガスノズル３１、３２の設置位置を変更したりすること等ができるようになっている。こうした機能の一つとして、本実施の形態に係わる成膜装置は容器本体１２に設けられた例えば１つの突出壁部１２１が着脱自在、且つ交換可能となっており、例えば容器本体１２の内側へ突き出した領域の長さが異なるものと変更したり、また当該突出壁部１２１の取り付け位置を移動させたりすることができるようになっている。

以下、例えば図３に示すように第２の処理領域Ｐ２に対して、回転テーブル２の回転方向下流側に設けられた突出壁部１２１を交換可能に構成する場合について説明する。本例において突出壁部１２１は、例えば図１０に示すように容器本体１２とは分離した部材にて構成されており、例えば当該容器本体１２と既述の屈曲部４６（図１０では図示を省略してある）との間の空間に組み込むことができるようになっている。

突出壁部１２１は円筒の側壁の一部を周方向に切り取った形状となっていて、外周側の側壁は容器本体の１２の内周面に当接可能な曲面形状に形成される一方で、内周側の側壁は屈曲部４６の外周面に対して既述の隙間ｈを介して対向可能な曲面形状となっている。また突出壁部１２１の左右の側壁は、例えば図３に示す排気領域６の形状に対応して内周側から外周側へ向けて広がる屈曲面を備えており、更に突出壁部１２１全体の高さは、容器本体１２に取り付けたときに突出壁部１２１の下端面が容器本体１２の底面にて支持される高さとなっている。

突出壁部１２１の上端部には、容器本体１２の外周側へ向けて突出したフランジ部１２２が設けられており、また容器本体１２の上端部には、このフランジ部１２２を係止して突出壁部１２１を固定するために、容器本体１２の側壁を当該フランジ部１２２に対応する断面形状に切り欠いて形成された段差部１２３が設けられている。当該段差部１２３は、例えば容器本体１２を模式的に表した図１１に示すように、ウエハＷの搬送口１５の左右に設けられた本例では固定されている２つの突出壁部１２６の一方側の端部から他方側の端部へかけて容器本体１２の内壁面に沿って形成されている。なお例えば図３等の図においては、段差部１２３の記載を適宜省略してある。

図１２に示すように、この段差部１２３の上面、即ち前記フランジ部１２２の下面と当接する面には、突出壁部１２１を取り付けるための取り付け部である孔部１２４が容器本体１２の周方向に沿って多数形成されている。他方、突出壁部１２１のフランジ部１２２にも前記孔部１２４に対応する間隔でボルト孔が設けられており、例えば図１３に示すようにボルト１２５により当該フランジ部１２２を前記段差部１２３に対して締結し、突出壁部１２１の全体を固定することができるようになっている。

以上の構成を備えることにより、突出壁部１２１は容器本体１２の上方側から当該容器本体１２の側壁と屈曲部４６との間の空間に搬入出し、また回転テーブル２と干渉しないように取り付け、取り外すことが可能となっている。また図１１〜図１３を用いて説明したように、容器本体１２には突出壁部１２１を固定するための多数の孔部１２４を備えた段差部１２３が周方向に沿って形成されていることから、当該容器本体１２には位置を選択して突出壁部１２１を取り付けることができるようになっている。

以下、交換可能に構成された突出壁部１２１の作用について説明すると、今、図３及び図１６（ａ）に示すように搬送口１５から見て容器本体１２内部の奥側に配置された凸状部４の扇型の弧の長さに合わせて突き出した領域の長さが形成された突出壁部１２１が設けられているものとする。このとき、例えばプロセス条件の変更や原料の変更、成膜する膜の種類の変更により、例えば図１４に示すように一点鎖線で示した従来型の凸状部４を、扇の弧が短い小型の凸状部４ａに変更して各処理領域Ｐ１、Ｐ２を広くする場合について考える。

この場合に本例では、図１４及び図１６（ｂ）に示すように、凸状部４ａをなす新たな扇型プレートの弧に対応する突き出した領域の長さを持つ突出壁部１２７を容器本体１２に取り付けることにより例えば排気領域６のサイズが変更される。また、図１５及び図１６（ｃ）に示すように、一点鎖線で示した従来の凸状部４よりも扇の弧が長い大型の凸状部４ｂに変更する場合についても同様にして、当該弧の長さに対応した突出壁部１２８を取り付けることができる。

ここで凸状部４は例えば図１７に示すように扇型形状部分と屈曲部４６とが一体に形成されており、例えばボルト４７などによって天板１１の下面に締結されることにより、凸状部４は天板１１から着脱自在となっている。詳細には、凸状部４の扇型形状部分には、凸状部４を上下に貫通するボルト孔４８が所定個所に複数形成されている一方、天板１１の下面には前記凸状部４のボルト孔４８に対応するボルト溝１１ａが形成されていて、凸状部を固定することができる。そして着脱自在なこの凸状部４をサイズの異なる凸状部４ａ、４ｂに取り替えることにより、分離領域Ｄの大きさを変更することができるようになっている。

また凸状部４をなす扇型のプレートのサイズを変更せずに、その取り付け位置のみを変更する場合であっても、例えば図１８に示すように当該凸状部４の取り付け位置に合わせて突出壁部１２１の取り付け位置を変更することができる。なお図１８では、凸状部４及び突出壁部１２１の従来の取り付け位置を一点鎖線で示してある。

本実施の形態に係わる成膜装置によれば、以下の効果がある。真空容器１の容器本体１２から回転テーブル２側へ向けて突出する少なくとも１つの突出壁部１２１が当該処理容器１に対して交換可能に設けられ、当該突出壁部１２１は、突出する領域の周方向の長さや処理容器１に対する周方向の取り付け位置を原料やプロセス条件に応じて変更することができる。このため、例えばプロセス条件の変更に応じて容器本体１２全体を交換したりせずに処理領域Ｐ１、Ｐ２の大きさや排気領域６の大きさ等を調節することが可能となり、フレキシブル且つ低コストに成膜装置の改造を行うことができる。

更に本実施の形態に係わる成膜装置は、回転テーブル２の回転方向に複数のウエハＷを配置し、回転テーブル２を回転させて第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを順番に通過させていわゆるＡＬＤ（あるいはＭＬＤ）を行うようにしているため、高いスループットで成膜処理を行うことができる。そして前記回転方向において第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間に低い天井面を備えた分離領域Ｄを設けると共に回転テーブル２の回転中心部と真空容器１とにより区画した中心部領域Ｃから回転テーブル２の周縁に向けて分離ガスを吐出し、前記分離領域Ｄの両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域Ｃから吐出する分離ガスと共に前記反応ガスが回転テーブル２の周縁と真空容器の内周壁との隙間を介して排気されるため、両反応ガスの混合を防止することができ、この結果良好な成膜処理を行うことができるし、回転テーブル２上において反応生成物が生じることが全くないか極力抑えられ、パーティクルの発生が抑えられる。なお本発明は、回転テーブル２に１個のウエハＷを載置する場合にも適用できる。

ここで突出壁部１２１の突出した領域の長さは、凸状部４の扇の弧の長さと一致させる場合に限定されるものではなく、例えば排気領域６のサイズを独立して変更することなどを目的として、図１９に示すように凸状部４の弧よりも外方に飛び出した構成としてもよい。

また交換可能に構成された突出壁部１２１は、１つだけに限定されるものではなく、例えば２つまたはそれ以上の交換可能な突出壁部１２１を設けてもよい。例えば図２０に示した成膜装置には、例えば第２の原料ガスを供給するための第３の処理領域Ｐ３を形成するために、３つ目の凸状部４ｃが追加して設けられている。このような場合に、既述の各実施の形態で例示した突出壁部１２１に加えて、搬送口１５から見て左手に位置する突出壁部１２１も交換可能に構成することにより、新たに設けた凸状部４ｃのサイズ変更や取り付け位置の変更に応じて当該突出壁部１２１のサイズや取り付け位置も変更することができる。なお図２０において、３２ａは第２の原料ガスを供給するための第３の反応ガスノズル、４１ａは分離ガスノズル、６６は排気口である。また搬送口１５から見て右手に位置した、残る一つの突出壁部についても交換可能に構成してもよいことは勿論である。

更に例えば処理容器２に対して交換可能、着脱可能に取り付ける部材は、既述の突出壁部１２１に限定されるものではない。例えば本実施の形態に係わる真空容器１では、反応ガスノズル３１、３２や分離ガスノズル４１の取り付け位置をプロセスに応じて容器本体１２の周方向に移動させることができるようになっている。このような場合に、反応ガスの流れが大きく変化して、各処理領域Ｐ１、Ｐ２から排気領域６に至るまでの反応ガスの流れが変化してしまい、膜質や膜厚の均一な膜を成膜するにあたって悪影響を及ぼしてしまうおそれもある。そこで、例えばバッフル板等の反応ガスの流動状態を調節する部材を処理容器２に対して取り付けるようにしてもよい。

例えば図２１に示した成膜装置では、第２の処理領域内における回転テーブル２の回転方向の最上流位置に第２の反応ガスノズル３２が配置されている。このような場合に第２の反応ガスノズル３２から供給された反応ガスが排気口６２へ向かって直線的に流れてしまうと、凹部２４内に配置されたウエハＷ表面を反応ガスが均一に流れることができずに成膜された膜の厚さや膜質が面内で不均一になってしまうおそれもある。そこで図２１に示した成膜装置においては、容器本体１２の内壁面にバッフル板６７を取り付け、このバッフル板６７を例えば排気領域６内に位置させて反応ガスの流動状態を調節している。例えば図２１に図示したバッフル板６７には反応ガスを通流させる複数の通流孔６８が設けられており、これらの通流孔６８は排気口６２に近いものほど小さく、排気口６２から遠いものほど大きく形成されている。反応ガスノズル３２から排気口６２へ向けて直線的に流れ込む反応ガスの流れの圧力損失を大きくすることにより、当該処理領域Ｐ２内に反応ガスが均一に分散した後、排気口６２へ向けて流れるようにすることが可能となる。

次に図２２〜図２４を参照しながら第２の実施の形態に係わる成膜装置について説明する。第２の実施の形態に係わる成膜装置は、例えば反応ガスや装置内のクリーニングを行うガスとして塩素系ガスなどの腐食性ガスを使用することができるように、回転テーブル２が石英製の部材で覆われている点が、既述の第１の実施の形態と異なっている。なお図２２〜図２４においては第１の実施の形態に示した各部分と同じ機能を有する部分については、図１〜図１６に示したものと同じ符号を付してある。

図２２、図２３に示すように、この石英製の部材はコア部２１を囲んで回転テーブル２の下方側に配置され、上面側が開放された扁平な円筒状のトレイ部１７２と、当該回転テーブル２の上方側から前記トレイ部材１７２の開放された上面を覆う蓋部１７１とを備えている。蓋部１７１には、成膜装置の中心部領域を囲む突出部５や処理領域を形成するための凸状部４が形成されており、第１の実施の形態に係わる成膜装置と同様に、互いに相手側の反応ガスが侵入しないように分離された複数の処理領域や分離領域が回転テーブル２上に形成されている。

一方、トレイ部１７２には、図２３、図２４に示すように当該トレイ部の側壁面から内側へ向かって突き出した突出壁部１２１が形成されており、回転テーブル２の外周面とトレイ部１２の内周面との間に形成された隙間を介して反応ガスが侵入することを防止して、両反応ガスの混合を防止している。

当該第２の実施の形態に係わる成膜装置においては、凸状部４や突出壁部１２１のサイズや位置が異なる蓋部１７１、トレイ部１７２を作成して取り替えることにより、プロセスの変更などに応じてこれら凸状部４や突出壁部１２１の周方向の長さや周方向の取り付け位置を変更できるようになっている。従って、当該第２の実施の形態においては、石英製の蓋部１７１やトレイ部１７２も請求項の真空容器を構成していることになる。

本実施の形態に適用される反応ガスとしては、上述の例の他に、ＤＣＳ［ジクロロシラン］、ＨＣＤ[ヘキサジクロロシラン]、ＴＭＡ[トリメチルアルミニウム]、３ＤＭＡＳ[トリスジメチルアミノシラン]、ＴＥＭＡＺ[テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム]、ＴＥＭＨＦ[テトラキスエチルメチルアミノハフニウム]、Ｓｒ(ＴＨＤ)_２[ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト]、Ｔｉ(ＭＰＤ)(ＴＨＤ)[チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト]、モノアミノシランなどを挙げることができる。

そして前記分離ガス供給ノズル４１（４２）の両側に各々位置する狭隘な空間を形成する前記第１の天井面４４は、図２５（ａ）、図２５（ｂ）に前記分離ガス供給ノズル４１を代表して示すように例えば３００ｍｍ径のウエハＷを被処理基板とする場合、ウエハＷの中心ＷＯが通過する部位において回転テーブル２の回転方向に沿った幅寸法Ｌが５０ｍｍ以上であることが好ましい。凸状部４の両側から当該凸状部４の下方（狭隘な空間）に反応ガスが侵入することを有効に阻止するためには、前記幅寸法Ｌが短い場合にはそれに応じて第１の天井面４４と回転テーブル２との間の距離も小さくする必要がある。更に第１の天井面４４と回転テーブル２との間の距離をある寸法に設定したとすると、回転テーブル２の回転中心から離れる程、回転テーブル２の速度が速くなってくるので、反応ガスの侵入阻止効果を得るために要求される幅寸法Ｌは回転中心から離れる程長くなってくる。このような観点から考察すると、ウエハＷの中心ＷＯが通過する部位における前記幅寸法Ｌが５０ｍｍよりも小さいと、第１の天井面４４と回転テーブル２との距離をかなり小さくする必要があるため、回転テーブル２を回転したときに回転テーブル２あるいはウエハＷと天井面４４との衝突を防止するために、回転テーブル２の振れを極力抑える工夫が要求される。更にまた回転テーブル２の回転数が高い程、凸状部４の上流側から当該凸状部４の下方側に反応ガスが侵入しやすくなるので、前記幅寸法Ｌを５０ｍｍよりも小さくすると、回転テーブル２の回転数を低くしなければならず、スループットの点で得策ではない。従って幅寸法Ｌが５０ｍｍ以上であることが好ましいが、５０ｍｍ以下であっても本発明の効果が得られないというものではない。即ち、前記幅寸法ＬがウエハＷの直径の１／１０〜１／１であることが好ましく、約１／６以上であることがより好ましい。なお、図２５（ａ）においては図示の便宜上、凹部２４の記載を省略してある。

ここで処理領域Ｐ１、Ｐ２及び分離領域Ｄの各レイアウトについて上記の実施の形態以外の他の例を挙げておく。図２１でも簡単に触れたが、図２６は第２の反応ガスノズル３２を搬送口１５よりも回転テーブル２の回転方向上流側に位置させた例であり、このようなレイアウトであっても同様の効果が得られる。

また本発明は、分離ガスノズル４１（４２）の両側に狭隘な空間を形成するために低い天井面（第１の天井面）４４を設けることが必要であるが、図２７に示すように反応ガスノズル３１（３２）の両側にも同様の低い天井面を設け、これら天井面を連続させる構成、つまり分離ガスノズル４１（４２）及び反応ガスノズル３１（３２）が設けられる箇所以外は、回転テーブル２に対向する領域全面に凸状部４を設ける構成としても同様の効果が得られる。この構成は別の見方をすれば、分離ガスノズル４１（４２）の両側の第１の天井面４４が反応ガスノズル３１（３２）にまで広がった例である。この場合には、分離ガスノズル４１（４２）の両側に分離ガスが拡散し、反応ガスノズル３１（３２）の両側に反応ガスが拡散し、両ガスが凸状部４の下方側（狭隘な空間）にて合流するが、これらのガスは反応ガスノズル３１（３２）と分離ガスノズル４２（４１）との間に位置する排気口６１（６２）から排気されることになる。

以上の実施の形態では、回転テーブル２の回転軸２２が真空容器１の中心部に位置し、回転テーブル２の中心部と真空容器１の上面部との間の空間に分離ガスをパージしているが、本発明は図２８に示すように構成してもよい。図２８の成膜装置においては、真空容器１の中央領域の底面部１４が下方側に突出していて駆動部の収容空間８０を形成していると共に、真空容器１の中央領域の上面に凹部８０ａが形成され、真空容器１の中心部において収容空間８０の底部と真空容器１の前記凹部８０ａの上面との間に支柱８１を介在させて、第１の反応ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスと第２の反応ガスノズル３２からのＯ_３ガスとが前記中心部を介して混ざり合うことを防止している。

回転テーブル２を回転させる機構については、支柱８１を囲むように回転スリーブ８２を設けてこの回転スリーブ８１に沿ってリング状の回転テーブル２を設けている。そして前記収容空間８０にモーター８３により駆動される駆動ギヤ部８４を設け、この駆動ギヤ部８４により、回転スリーブ８２の下部の外周に形成されたギヤ部８５を介して当該回転スリーブ８２を回転させるようにしている。８６、８７及び８８は軸受け部である。また前記収容空間８０の底部にパージガス供給管７４を接続すると共に、前記凹部８０ａの側面と回転スリーブ８２の上端部との間の空間にパージガスを供給するためのパージガス供給管７５を真空容器１の上部に接続している。図２８では、前記凹部８０ａの側面と回転スリーブ８２の上端部との間の空間にパージガスを供給するための開口部は左右２箇所に記載してあるが、回転スリーブ８２の近傍領域を介してＢＴＢＡＳガスとＯ_３ガスとが混じり合わないようにするために、開口部（パージガス供給口）の配列数を設計することが好ましい。

図２８の実施の形態では、回転テーブル２側から見ると、前記凹部８０ａの側面と回転スリーブ８２の上端部との間の空間は分離ガス吐出孔に相当し、そしてこの分離ガス吐出孔、回転スリーブ８２及び支柱８１により、真空容器１の中心部に位置する中心部領域が構成される。

以上述べた成膜装置を用いた基板処理装置について図２９に示しておく。図２９中、１０１は例えば２５枚のウエハを収納するフープと呼ばれる密閉型の搬送容器、１０２は搬送アーム１０３が配置された大気搬送室、１０４、１０５は大気雰囲気と真空雰囲気との間で雰囲気が切り替え可能なロードロック室（予備真空室）、１０６は、２基の搬送アーム１０７が配置された真空搬送室、１０８、１０９は本発明の成膜装置である。搬送容器１０１は図示しない載置台を備えた搬入搬出ポートに外部から搬送され、大気搬送室１０２に接続された後、図示しない開閉機構により蓋が開けられて搬送アーム１０３により当該搬送容器１０１内からウエハが取り出される。次いでロードロック室１０４（１０５）内に搬入され当該室内を大気雰囲気から真空雰囲気に切り替え、その後搬送アーム１０７によりウエハが取り出されて成膜装置１０８、１０９の一方に搬入され、既述の成膜処理がされる。このように例えば５枚処理用の本発明の成膜装置を複数個例えば２個備えることにより、いわゆるＡＬＤ（ＭＬＤ）を高いスループットで実施することができる。

本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断面を示す図３のＩ−Ｉ’線縦断面図である。上記の成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。上記の成膜装置の横断平面図である。上記の成膜装置における処理領域及び分離領域を示す縦断面図である。上記の成膜装置における分離領域の縦断面図である。上記の成膜装置の反応ガスノズルを示す斜視図である。分離ガスあるいはパージガスの流れる様子を示す説明図である。上記の成膜装置の一部破断斜視図である。第１の反応ガス及び第２の反応ガスが分離ガスにより分離されて排気される様子を示す説明図である。上記の成膜装置の真空容器に突出壁部を取り付ける様子を示した斜視図である。上記の真空容器の平面図である。上記の真空容器の拡大斜視図である。上記の真空容器に突出壁部を取り付けた状態を示す拡大縦断面図である。交換可能に設けられた上記の突出壁部の作用図である。上記の突出壁部の第２の作用図である。上記の突出壁部の第３の作用図である。上記真空容器の天板に対して凸状部を取り付ける様子を示した斜視図である。上記の成膜装置の変形例を示す平面図である。上記の成膜装置の第２の変形例を示す平面図である。上記の成膜装置の第３の変形例を示す平面図である。上記の成膜装置の第４の変形例を示す平面図である。第２の実施の形態に係わる成膜装置の縦断面図である。上記第２の実施の形態に係わる成膜装置の分離領域における縦断面図である。上記第２の実施の形態に係わる成膜装置に設けられた石英製のトレイ部を示す斜視図である。分離領域に用いられる凸状部の寸法例を説明するための説明図である。本発明の他の実施の形態に係る成膜装置を示す横断平面図である。本発明の上記以外の実施の形態に係る成膜装置を示す横断平面図である。本発明の上記以外の実施の形態に係る成膜装置を示す縦断面図である。本発明の成膜装置を用いた基板処理システムの一例を示す概略平面図である。

符号の説明

Ｗウエハ
１真空容器
２回転テーブル
４凸状部
３１第１の反応ガスノズル
３２、３２ａ
第２の反応ガスノズル
３３ガス吐出孔
４１、４２分離ガスノズル
１２１、１２６
突出壁部
１７１蓋部
１７２トレイ部

Claims

真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給し、且つこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置において、
この回転テーブルの回転方向に互いに離れて設けられ、前記回転テーブルにおける基板の載置領域側の面に夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給するための第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段と、
前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置する分離領域と、
前記第１の処理領域と第２の処理領域との雰囲気を分離するために真空容器内の中心部に位置し、回転テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出する吐出孔が形成された中心部領域と、
前記分離領域の両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域から吐出する分離ガスと共に前記反応ガスの排気を行うために、平面で見たときに当該分離領域の前記回転方向両側に位置する第１の排気口及び第２の排気口と、を備え、
前記分離領域は、分離ガスを供給するための分離ガス供給手段と、この分離ガス供給手段の前記回転方向両側に位置し、当該分離領域から処理領域側に分離ガスが流れるための狭隘な空間を回転テーブルとの間に形成するための天井面と、前記回転テーブルの周縁と真空容器の内周壁との間における前記反応ガスの侵入を阻止するために真空容器の内周壁から回転テーブル側に突出すると共に当該真空容器に対して交換可能に設けられ、その周方向の長さ及び周方向の取り付け位置の少なくとも一方がプロセスに応じて設定された突出壁部と、を備えることを特徴とする成膜装置。
前記第１の排気口または第２の排気口は、回転テーブルの周縁と真空容器の内周壁との隙間を介して排気するために設けられていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
前記突出壁部は、回転テーブルと干渉することなく上方に取り外すことができるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
真空容器の側壁にその取り付け位置を選択して前記突出壁部を取り付けるための多数の取り付け部が周方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記取り付け部は、ボルトを止めるための孔部であることを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
前記処理領域よりも分離領域の方が圧力が高いことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記分離ガス供給手段のガス吐出孔は、回転テーブルの回転中心部及び周縁部の一方側から他方側に向かって配列されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記回転テーブルを加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記分離ガス供給手段の両側に各々位置する狭隘な空間を形成する天井面は、基板の中心が通過する部位において回転テーブルの回転方向に沿った幅寸法が５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記分離領域の天井面において、前記分離ガス供給手段に対して回転テーブルの相対的回転方向の上流側部位は、外縁に位置する部位ほど前記回転方向の幅が大きいことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記分離領域の天井面において、前記分離ガス供給手段に対して回転テーブルの相対的回転方向の上流側部位は、扇型に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の成膜装置。