JP2010080924A - 成膜装置、基板処理装置、成膜方法及び記憶媒体 - Google Patents

成膜装置、基板処理装置、成膜方法及び記憶媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】真空容器内の回転テーブルに基板を回転方向に並べて載置し、また互いに反応する複数の反応ガスの処理領域をこの基板の回転方向に沿って形成し、回転テーブルを回転させてこれらの複数の処理領域に基板を順番に通過させて反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成するにあたり、基板へのガス流を一定化して面内及び面間において膜厚が均一及び膜質が均質且つ良好な薄膜を得ること。
【解決手段】夫々の反応ガスの処理領域から各々の反応ガスを排気する排気路を個別に設けると共にこれらの処理領域の間に分離領域を設けて、基板へのガス流が一定化するように、これらの排気路から排気するガス流量比及び真空容器内の圧力を調整する。
【選択図】図９

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、基板処理装置、成膜方法及びこの方法を実施するプログラムを格納した記憶媒体に関する。
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ェハ（以下「ウェハ」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、ウェハ表面での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、このサイクルを例えば多数回行うことによって、これらの層を積層してウェハ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）などと呼ばれており、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が好適である例としては、例えばゲート酸化膜に用いられる高誘電体膜の成膜が挙げられる。一例を挙げると、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）を成膜する場合には、第１の反応ガス（原料ガス）として例えばビスターシャルブチルアミノシラン（以下「ＢＴＢＡＳ」という）ガス等が用いられ、第２の反応ガス（酸化ガス）としてオゾンガス等が用いられる。
この成膜方法を実施するにあたり、例えば真空容器内に設けられた載置台と、この載置台に対向するように真空容器の上部に設けられたガスシャワーヘッドと、を備えた枚葉の成膜装置を用いて、ガスシャワーヘッドから載置台上のウェハに反応ガスを供給し、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。この場合、上記の複数の反応ガス同士が真空容器内において互いに混合すると、反応生成物が生成してパーティクルの原因となってしまうので、この装置では反応ガスを切り替えるときに例えば不活性ガスなどをパージガスとして供給してガス置換を行う必要がある。このガス置換には長時間を要してしまうし、またサイクル数も例えば数百回にもなることから、この装置では処理時間が長くなってしまうという問題がある。そのため、高スループットで成膜処理できる装置、手法が要望されている。
このような背景から、特許文献１〜４に記載の装置が検討されている。この装置について概略的に説明すると、この装置の真空容器内には、複数枚のウェハを周方向（回転方向）に並べて載置するための載置台と、この載置台に対向するように真空容器の上部に設けられ、処理ガスをウェハに供給するガス供給部と、が設けられている。このガス供給部は、載置台上のウェハの配列に対応するように、例えば周方向に複数箇所に並べて配列されている。
そして、ウェハを載置台に載置して真空容器内を所定の処理圧力となるように減圧し、載置台と上記複数のガス供給部とを鉛直軸回りに相対的に回転させると共にウェハを加熱して、各々のガス供給部からウェハの表面に個別に複数種類のガス例えば既述の第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給する。また、真空容器内における反応ガス同士の混合を抑えるために、反応ガスを供給するガス供給部同士の間に物理的な隔壁を設けたり、あるいは不活性ガスをエアカーテンとして形成したりすることによって、真空容器内において第１の反応ガスにより形成される処理領域と第２の反応ガスにより形成される処理領域とを区画する。
このように、共通の真空容器内に複数種類の反応ガスを同時に供給しているが、これらの反応ガスが混合しないように各々の処理領域を区画しているので、回転中のウェハから見ると上記の第１の反応ガス及び第２の反応ガスが上記の隔壁やエアカーテンを介して交互に供給されることになり、従って上記の手法による成膜処理が行われることとなる。そのため、ガス置換が不要になるので短時間で成膜処理できるし、またパージガスなどの不活性ガスの消費量を減らすことができる（あるいはパージガスが不要になる）といったメリットがある。
ところでこの装置では、共通の真空容器内に複数種類の反応ガスを導入するにあたって、上記のように真空容器内での反応ガス同士の混合を抑えるだけでなく、真空容器内における反応ガスの気流を厳密に制御してウェハへのガス流れを一定に保つ必要がある。つまり、この装置では真空容器内に複数の処理領域が形成されるので、ウェハへのガス流が乱れると、処理領域の大きさ即ちウェハと反応ガスとの反応時間が変わることになり、その場合には成膜される薄膜の品質に影響を及ぼすことになる。
真空容器内における反応ガスの気流がウェハの面内あるいは面間において乱れた場合例えばウェハ上に必要量の反応ガスが供給されない場合には、反応ガスの吸着が不足して膜厚が薄くなったり、あるいは例えば酸化反応が完全に進行せずに膜質が悪化したりするおそれがある。また、気流が乱れて反応ガス同士が隔壁やエアカーテンを介して混合した場合には、既述のように反応生成物が生成してパーティクルの原因となってしまう。そのため、このような反応ガスの気流の制御は厳密に行う必要があるが、上記のような隔壁やエアカーテンだけでは不十分であり、また例えば処理中にガス流が乱れたとしても、そのような状況を把握することができない。
一方、このような装置では、真空容器内を所定の真空度（圧力）に保ちながらウェハの処理を行うので、真空容器内の真空度と共にこの真空容器内の反応ガスの気流を制御する必要があり、そのためこのような気流の制御は極めて困難である。また、ウェハに対して行う処理のレシピに応じて真空容器内の真空度や反応ガスの流量が変わるので、レシピ毎に真空度や反応ガスの気流を制御する必要があり、従ってこの制御は更に困難なものとなる。しかし、上記の特許文献では、このような気流の制御については何ら検討されていない。
特許文献５には、真空容器内を右側領域と左側領域とに分離すると共に、これらの領域毎にガスの供給口及び排気口を形成して、これらの領域に互いに種類の異なるガスを供給すると共に、夫々の領域からガスを排気する技術が記載されている。しかし、真空容器内における気流つまり例えば夫々の排気口から排気されるガスの流量については何ら検討されていない。そのため、排気路内に例えば堆積物が堆積して排気流量に経時変化が起こり、左右の排気流量のバランスが崩れて例えば片引きしていたとしても、そのような状態を把握できない。また、複数の排気路の夫々に排気ポンプを設けた場合には、夫々の排気ポンプの状態によって排気能力に個体差が生じる可能性があるが、そのような個体差についても検討されていない。
更に、特許文献６〜８には、ターゲット（ウェハに相当する）に複数のガスを交互に吸着させて原子層ＣＶＤ方法を実施するにあたり、ウェハを載置するサセプタを回転させ、サセプタの上方からソースガスとパージガスとを供給する装置が記載されている。この装置では、不活性ガスによりガスカーテンを形成すると共に、ソースガスとパージガスとを夫々排気チャンネル３０ａ、３０ｂから別々に排気するようにしているが、上記の特許文献５と同様に、夫々の排気チャンネル３０ａ、３０ｂから排気されるガスの流量については何ら検討されていない。
また、排気路に開度を可変なバルブを介設して、このバルブの開度を介して排気路内を通流する排気ガスの流量を推定する方法が知られているが、排気ガスの実流量を計測している訳ではないので、例えば上記のように排気ポンプの排気能力が変わった場合には、実際の排気流量を把握できない。
米国特許公報６，６３４，３１４号 特開２００１−２５４１８１号公報：図１及び図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７，１５３，５４２号：図６（ａ）、（ｂ） 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基づいて行われたものであり、その目的は、互いに反応する複数の反応ガスの処理領域を共通の真空容器内に形成し、これらの複数の処理領域内に基板を順番に通過させて反応生成物の層を多数積層して薄膜を成膜するにあたり、この真空容器内における反応ガスの気流を制御することにより、基板へのガス流れを一定に保ち、また反応ガス同士の混合を抑えて良好な処理を行うことができる成膜装置、基板処理装置、成膜方法及びこの方法を実施するプログラムを格納した記憶媒体を提供することにある。
本発明の成膜装置は、
真空容器内の回転テーブル上に基板を載置して、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番にこの回転テーブル上の基板の表面に供給しか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、
前記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の処理領域と前記第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設けられ、分離ガス供給手段から分離ガスを供給するための分離領域と、
前記回転テーブルの回転中心から見て前記第１の処理領域とこの第１の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第１の排気路、及び前記回転テーブルの回転中心から見て前記第２の処理領域とこの第２の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第２の排気路と、
前記第１の排気路及び前記第２の排気路に夫々第１のバルブ及び第２のバルブを介して接続された第１の真空排気手段及び第２の真空排気手段と、
前記第１のバルブと前記第１の真空排気手段との間及び前記第２のバルブと前記第２の真空排気手段との間に夫々介設された第１の圧力検出手段及び第２の圧力検出手段と、
前記第１のバルブ及び前記第２のバルブの少なくとも一方の前記真空容器側に設けられ、当該真空容器内の圧力を検出するための処理圧力検出手段と、
前記第１の圧力検出手段、前記第２の圧力検出手段及び前記処理圧力検出手段により検出された各圧力検出値に基づいて、前記真空容器内の圧力と、前記第１の排気路及び前記第２の排気路を通流する夫々のガスの流量比と、が夫々設定された設定値となるように、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブの開度を制御するための制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。
前記制御部は、前記処理圧力検出手段の圧力値が設定値となるように前記第１のバルブの開度を調整する第１ステップと、次いで前記流量比が設定値となるように前記第２のバルブの開度を調整する第２ステップと、を実行するプログラムを含むことが好ましい。
前記プログラムは、前記真空容器内の圧力と前記流量比とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとを予め設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返すように構成されていても良い。
前記プログラムは、前記第２ステップの後に行われ、前記流量比が設定値となるように前記第１の真空排気手段及び前記第２の真空排気手段の少なくとも一方の排気流量を調整する第３ステップを含んでいても良い。
前記プログラムは、前記第３ステップを行った後、前記真空容器内の圧力と前記流量比とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとを予め設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返すように構成されていても良い。
前記制御部は、前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段の各々から不活性ガスを供給して前記真空容器内の圧力及び前記流量比を調整し、その後前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段から供給するガスを夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスに切り替えて成膜処理を行うように制御信号を出力することが好ましい。
また、本発明の成膜装置は、
真空容器内の回転テーブル上に基板を載置して、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番にこの回転テーブル上の基板の表面に供給しか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、
前記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の処理領域と前記第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設けられ、分離ガス供給手段から分離ガスを供給するための分離領域と、
前記回転テーブルの回転中心から見て前記第１の処理領域とこの第１の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第１の排気路、及び前記回転テーブルの回転中心から見て前記第２の処理領域とこの第２の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第２の排気路と、
前記第１の排気路及び前記第２の排気路に夫々第１のバルブ及び第２のバルブを介して接続された第１の真空排気手段及び第２の真空排気手段と、
前記第１のバルブと前記第１の処理領域との間及び前記第２のバルブと前記第２の処理領域との間に夫々設けられ、前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域の圧力を夫々検出するための第１の処理圧力検出手段及び第２の処理圧力検出手段と、
前記第１の処理圧力検出手段及び前記第２の処理圧力検出手段により検出された各圧力検出値に基づいて、前記真空容器内の圧力と、前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との間の圧力差と、が夫々設定された設定値となるように、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブの開度を制御するための制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。
前記制御部は、前記第１の処理圧力検出手段の圧力値が設定値となるように前記第１のバルブの開度を調整する第１ステップと、次いで前記圧力差が設定値となるように前記第２のバルブの開度を調整する第２ステップと、を実行するプログラムを含むことが好ましい。
前記プログラムは、前記真空容器内の圧力と前記圧力差とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとを予め設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返すように構成されていても良い。
前記プログラムは、前記第２ステップの後に行われ、前記圧力差が設定値となるように前記第１の真空排気手段及び前記第２の真空排気手段の少なくとも一方の排気流量を調整する第３ステップを含んでいても良い。
前記プログラムは、前記第３ステップを行った後、前記真空容器内の圧力と前記圧力差とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとを予め設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返すように構成されていても良い。
前記制御部は、前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段の各々から不活性ガスを供給して前記真空容器内の圧力及び前記圧力差を調整し、その後前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段から供給するガスを夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスに切り替えて成膜処理を行うように制御信号を出力することが好ましい。
前記真空容器内に供給されるガスの総流量は、前記ガス切り替え時の前後において同じ値に設定されていることが好ましい。
前記第１の排気路及び前記第２の排気路に夫々第１の真空排気手段及び第２の真空排気手段を接続することに代えて、前記第１の排気路及び前記第２の排気路を合流させ、その合流路に共通の真空排気手段を接続するようにしても良い。
前記分離領域は、前記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を備えていることが好ましい。
上記成膜装置は、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前記真空容器内の中心部に位置し、前記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を備え、
前記反応ガスは、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排気口から排気されることが好ましい。
前記中心部領域は、前記回転テーブルの回転中心部と前記真空容器の上面側とにより区画され、分離ガスがパージされる領域であることが好ましい。
本発明の基板処理装置は、
内部に基板搬送手段が配置された真空搬送室と、この真空搬送室に気密に接続された上記成膜装置と、前記真空搬送室に気密に接続され、真空雰囲気と大気雰囲気との間で雰囲気が切り替え可能な予備真空室と、を備えたことを特徴とする。
本発明の成膜方法は、
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方法において、
真空容器内の回転テーブルに基板をほぼ水平に載置し、当該回転テーブルを回転させる工程と、
前記回転方向に互いに離れて前記真空容器に設けられた第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段から、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工程と、
前記回転方向において第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段の間に位置する分離領域に設けられた分離ガス供給手段から分離ガスを供給し、この分離領域への前記反応ガスの侵入を阻止する工程と、
前記回転テーブルの回転中心から見て第１の反応ガスが供給される第１の処理領域とこの第１の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第１の排気路、及び前記回転テーブルの回転中心から見て第２の反応ガスが供給される第２の処理領域とこの第２の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第２の排気路から、これらの第１の排気路及び第２の排気路に夫々接続された第１の真空排気手段及び第２の真空排気手段により、夫々第１の処理領域及び第２の処理領域の各雰囲気を互いに独立して排気する工程と、
前記真空容器内の圧力と、前記第１の排気路に介設された第１のバルブと前記第１の真空排気手段との間における圧力と、前記第２の排気路に介設された第２のバルブと前記第２の真空排気手段との間における圧力と、を検出し、これらの各圧力検出値に基づいて、前記真空容器内の圧力と、前記第１の排気路及び前記第２の排気路を通流する夫々のガスの流量比と、が夫々設定された設定値となるように、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブの開度を調整する工程と、を含むことを特徴とする。
前記調整する工程は、前記真空容器内の圧力値が設定値となるように前記第１のバルブの開度を調整する第１ステップと、次いで前記流量比が設定値となるように前記第２のバルブの開度を調整する第２ステップと、を含むことが好ましい。
前記調整する工程は、ステップの繰り返し回数を設定する工程と、前記真空容器内の圧力と前記流量比とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとを前記設定する工程にて設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返す工程と、を含むことが好ましい。
前記調整する工程は、前記第２ステップの後に行われ、前記流量比が設定値となるように前記第１の真空排気手段及び前記第２の真空排気手段の少なくとも一方の排気流量を調整する第３ステップを含んでいても良い。
前記調整する工程は、前記第３ステップを行った後、ステップの繰り返し回数を設定する工程と、前記真空容器内の圧力と前記流量比とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとをこの設定する工程で設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返す工程と、を含んでいても良い。
前記調整する工程は、前記反応ガスを供給する工程の前に、前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段の各々から不活性ガスを供給し、この時に前記真空容器内の圧力及び前記流量比を調整する工程であり、
前記反応ガスを供給する工程は、この調整する工程の後に、前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段から供給するガスを夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスに切り替えてガスを供給する工程であることが好ましい。
また、本発明の成膜方法は、
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方法において、
真空容器内の回転テーブルに基板をほぼ水平に載置し、当該回転テーブルを回転させる工程と、
前記回転方向に互いに離れて前記真空容器に設けられた第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段から、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工程と、
前記回転方向において第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段の間に位置する分離領域に設けられた分離ガス供給手段から分離ガスを供給し、この分離領域への前記反応ガスの侵入を阻止する工程と、
前記回転テーブルの回転中心から見て第１の反応ガスが供給される第１の処理領域とこの第１の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第１の排気路、及び前記回転テーブルの回転中心から見て第２の反応ガスが供給される第２の処理領域とこの第２の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第２の排気路から、これらの第１の排気路及び第２の排気路に夫々接続された第１の真空排気手段及び第２の真空排気手段により、夫々第１の処理領域及び第２の処理領域の各雰囲気を互いに独立して排気する工程と、
前記第１の排気路に介設された第１のバルブと前記第１の処理領域との間における圧力と、前記第２の排気路に介設された第２のバルブと前記第２の処理領域との間における圧力と、を検出し、これらの各圧力検出値に基づいて、前記真空容器内の圧力と、前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との間の圧力差と、が夫々設定された設定値となるように、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブの開度を調整する工程と、を含むことを特徴とする。
前記調整する工程は、前記真空容器内の圧力値が設定値となるように前記第１のバルブの開度を調整する第１ステップと、次いで前記圧力差が設定値となるように前記第２のバルブの開度を調整する第２ステップと、を含むことが好ましい。
前記調整する工程は、ステップの繰り返し回数を設定する工程と、前記真空容器内の圧力と前記圧力差とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとを前記設定する工程にて設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返す工程と、を含むことが好ましい。
前記調整する工程は、前記第２ステップの後に行われ、前記圧力差が設定値となるように前記第１の真空排気手段及び前記第２の真空排気手段の少なくとも一方の排気流量を調整する第３ステップを含んでいても良い。
前記調整する工程は、前記第３ステップを行った後、ステップの繰り返し回数を設定する工程と、前記真空容器内の圧力と前記圧力差とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとをこの設定する工程で設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返す工程と、を含んでいても良い。
前記調整する工程は、前記反応ガスを供給する工程の前に、前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段の各々から不活性ガスを供給し、この時に前記真空容器内の圧力及び前記圧力差を調整する工程であり、
前記反応ガスを供給する工程は、この調整する工程の後に、前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段から供給するガスを夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスに切り替えてガスを供給する工程であることが好ましい。
また、前記排気する工程は、前記第１の排気路及び前記第２の排気路に夫々第１の真空排気手段及び第２の真空排気手段を接続することに代えて、前記第１の排気路及び前記第２の排気路を合流させ、その合流路に共通の真空排気手段を接続し、この共通の真空排気手段により前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域の各雰囲気を排気する工程であっても良い。
前記分離領域への前記反応ガスの侵入を阻止する工程は、前記分離ガス供給手段の前記回転方向両側に位置し、回転テーブルと真空容器の天井面との間の狭隘な空間を介して前記分離領域から処理領域側に分離ガスを供給する工程であることが好ましい。
上記成膜方法は、前記真空容器内の中心部に位置する中心部領域に分離ガスをパージして、当該中心部領域に形成された吐出口から分離ガスを当該回転テーブルの基板載置面側に吐出する工程と、
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、前記反応ガスを前記排気口から排気口から排気する工程と、を含むことが好ましい。
本発明の記憶媒体は、
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用いられるプログラムを格納する記憶媒体であって、
前記プログラムは、上記成膜方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
本発明によれば、互いに反応する複数の反応ガスの処理領域を回転テーブルの回転方向に沿って共通の真空容器内に形成し、これらの複数の処理領域内に回転テーブルにより基板を順番に通過させて反応生成物の層を多数積層して薄膜を成膜するにあたり、処理領域の間に分離ガスを供給する分離領域を介在させると共に互いに異なる反応ガスを分離して排気するように排気口が位置する第１の排気路及び第２の排気路を設けている。そして、真空容器内の圧力が設定値となり、また夫々の排気路から排気するガスの流量比あるいは各処理領域間における圧力差が設定値となるように、夫々の排気路に介設されたバルブの開度を調整している。そのため、分離領域の両側において適切な気流を安定して形成することができ、従って基板の表面における反応ガスの気流が一定化することから面内及び面間において膜厚が均一で膜質が均質且つ良好な薄膜を得ることができる。また、分離領域の両側における排気の偏りを防止できるので、互いに反応する反応ガス同士が分離領域を通り抜けて混合することを避けることができ、これにより基板の表面以外における反応生成物の生成が抑えられ、そのためパーティクルの発生を抑えることができる。
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。 上記の成膜装置の一部を示す縦断面図である。 上記の成膜装置の一部破断斜視図である。 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。 上記の成膜装置の制御部の一例を示す概略図である。 上記の成膜装置において行われる処理の全体の一例を示す工程フロー図である。 上記の成膜装置において排気流量を調整するときの一例を示す工程フロー図である。 上記の成膜装置の排気路を通流するガスの流量などを模式的に示した概略図である。 上記の排気路を通流するガスの流量を調整するときの様子を示す概略図である。 上記の処理中の真空容器内の圧力等を概略的に示す特性図である。 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。 上記の成膜装置の他の実施の形態の一例を示す概略図である。 上記の他の実施の形態において行われる排気流量を調整するときの一例を示す工程フロー図である。 上記の成膜装置の他の実施の形態の一例を示す概略図である。 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。 分離領域の他の例を示す縦断面図である。 分離領域に用いられる凸状部の他の例を示す縦断面図である。 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。 本発明の更に他の実施の形態に係る成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。 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。 本発明の成膜装置の他の実施の形態を示す縦断面図である。 上記の他の実施の形態における制御部の一例を示す模式図である。 上記の他の実施の形態における基板の処理の流れを示す工程フロー図である。 上記の他の実施の形態における基板の処理の流れを示す工程フロー図である。
［第１の実施の形態］
本発明の第１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）〜図３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から着脱できるように構成されている。この天板１１は、真空容器１内が減圧されることにより、容器本体１２の上面の周縁部にリング状に設けられた封止部材例えばＯリング１３を介して容器本体１２側に押し付けられていて気密状態を維持しているが、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。
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回り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枚の基板である半導体ウェハ（以下「ウェハ」という）Ｗ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だけにウェハ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ェハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きく、またその深さはウェハＷの厚みと同等の大きさに設定されている。従ってウェハＷを凹部２４に落とし込むと、ウェハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウェハＷが載置されない領域）とが揃うことになる。ウェハ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、ウェハ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。ウェハ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、加工精度など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、ウェハＷの裏面を支えて当該ウェハＷを昇降させるための例えば後述する３本の昇降ピン１６（図８参照）が貫通する貫通孔（図示せず）が形成されている。
凹部２４はウェハＷを位置決めして回転テーブル２の回転に伴な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、この基板載置領域（ウェハ載置領域）は、凹部に限らず例えば回転テーブル２の表面にウェハＷの周縁をガイドするガイド部材をウェハ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側に静電チャックなどのチャック機構を持たせてウェハＷを吸着する場合には、その吸着によりウェハ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上位置に第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がこの順に時計回りに配列されている。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導入ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａは当該側壁を貫通している。
ガスノズル３１、３２、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。
図３に示すように、反応ガスノズル３１は、バルブ３６ａ及び流量調整部３７ａが介設されたガス供給管３１ｂにより、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）ガスが貯留された第１のガス供給源３８ａに接続されている。反応ガスノズル３２は、バルブ３６ｂ及び流量調整部３７ｂが介設されたガス供給管３２ｂにより、第２の反応ガスであるＯ3（オゾン）ガスが貯留された第２のガス供給源３８ｂに接続されている。また、分離ガスノズル４１は、バルブ３６ｃ及び流量調整部３７ｃが介設されたガス供給管４１ｂにより、分離ガス及び不活性ガスであるＮ2ガス（窒素ガス）が貯留されたＮ2ガス供給源３８ｃに接続されており、分離ガスノズル４２は、バルブ３６ｄ及び流量調整部３７ｄが介設されたガス供給管４２ｂにより、このＮ2ガス供給源３８ｃに接続されている。
反応ガスノズル３１とバルブ３６ａとの間におけるガス供給管３１ｂには、バルブ３６ｅ及び流量調整部３７ｅを介して既述のＮ2ガス供給源３８ｃに接続されており、後述するように、排気ガスの流量比を調整するときには、この反応ガスノズル３１からＮ2ガスが真空容器１内に供給されることとなる。また、同様に反応ガスノズル３２とバルブ３６ｂとの間におけるガス供給管３２ｂには、バルブ３６ｆ及び流量調整部３７ｆを介してＮ2ガス供給源３８ｃが接続されている。これらのバルブ３６ａ〜３６ｆ及び流量調整部３７ａ〜３７ｆによりガス供給系３９が構成される。
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例えば口径が０．５ｍｍの吐出孔３３が真下を向いてノズルの長さ方向に例えば１０ｍｍの間隔を置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例えば口径が０．５ｍｍの吐出孔４０が真下を向いて長さ方向に例えば１０ｍｍ程度の間隔を置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ガスをウェハＷに吸着させるための第１の処理領域９１及びＯ3ガスをウェハＷに吸着させるための第２の処理領域９２となる。
分離ガスノズル４１、４２は、前記第１の処理領域９１と第２の処理領域９２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（回転テーブル２の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における前記回転方向両側には、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の前記回転方向両側には、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との間に第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Ｏ3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Ｎ2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Ｏ3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９１の雰囲気と第２の処理領域９２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。またウェハ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。
この例では直径３００ｍｍのウェハＷを被処理基板としており、この場合凸状部４は、回転テーブル２の回転中心から１４０ｍｍ外周側に離れた部位（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、ウェハ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（ａ）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の表面までの高さ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。そのため分離領域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などに応じて、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の表面との高さｈを例えば実験などに基づいて設定することになる。なお分離ガスとしては、窒素（Ｎ2）ガスに限られずアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスなどを用いることができるが、このようなガスに限らず水素（Ｈ2）ガスなどであってもよく、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。また、流量調整に用いるガスとしては、上記のＮ2ガスなどの不活性ガスに限られず、同様に成膜処理に影響を与えないガスであれば良い。この例においては、分離ガス及び不活性ガスとしてＮ2ガスを用いているので、後述するように成膜処理を開始するときにこの不活性ガスについては切り替えないようにしているが、これらの分離ガス及び不活性ガスとして互いに異なる種類のガスを用いても良い。
一方天板１１の下面には、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は凸状部４における回転テーブル２の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１１の下面にボルト締めなどにより固定する構成などであってもよい。
真空容器１の天板１１の下面、つまり回転テーブル２のウェハ載置領域（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、前記屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。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、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、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。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。
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図５に示すように前記屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが、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。この窪んだ部位における既述の第１の処理領域９１及び第２の処理領域９２に連通する領域を夫々第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２と呼ぶことにすると、これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図１及び図３に示すように、夫々第１の排気口６１及び第２の排気口６２が形成されている。
第１の排気口６１は、既述の図１に示すように、第１のバルブ６５ａが介設された第１の排気路６３ａを介して第１の真空排気手段である例えば真空ポンプ６４ａに接続されている。この第１のバルブ６５ａは、開度が可変に構成された例えばＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）などであり、このバルブ６５ａの開度に応じて第１の排気路６３ａ内を通流するガスの流量を調整できるように構成されている。この第１のバルブ６５ａの上流側（真空容器１側）と下流側（真空ポンプ６４ａ側）とにおける第１の排気路６３ａには、夫々圧力計などからなる第１の処理圧力検出手段６６ａ及び第１の圧力検出手段６７ａが介設されている。第１の処理圧力検出手段６６ａは、第１のバルブ６５ａの上流側である真空容器１内の圧力を測定するためのものであり、第１の圧力検出手段６７ａは第１のバルブ６５ａと真空ポンプ６４ａとの間の圧力を測定するものである。後述する制御部８０により、これらの第１の処理圧力検出手段６６ａ及び第１の圧力検出手段６７ａにより検出される圧力検出値の差（差圧）から、例えばベルヌーイの定理などを用いた計算により第１の排気路６３ａや第１のバルブ６５ａの圧損を考慮して当該第１の排気路６３ａ内（第１のバルブ６５ａ）を通流するガスの流量が算出されるように構成されている。
また、既述の第２の排気口６２についても、同様に第２のバルブ６５ｂが介設された第２の排気路６３ｂを介して第２の真空排気手段である例えば真空ポンプ６４ｂに接続されている。この第２のバルブ６５ｂは、既述の第１のバルブ６５ａと同様にＡＰＣなどからなり、当該バルブ６５ｂの開度に応じて第２の排気路６３ｂ内を通流するガスの流量を調整できるように構成されている。この第２のバルブ６５ｂの上流側と下流側とにおける第２の排気路６３ｂには、夫々圧力計などからなる第２の処理圧力検出手段６６ｂ及び第２の圧力検出手段６７ｂが介設されている。第２の処理圧力検出手段６６ｂ及び第２の圧力検出手段６７ｂは、夫々真空容器１内の圧力及び第２のバルブ６５ｂの下流側の圧力を検出するためのものである。これらの第２の処理圧力検出手段６６ｂ及び第２の圧力検出手段６７ｂにより検出される圧力の差から、同様に制御部８０により第２の排気路６３ｂ内（第２のバルブ６５ｂ）を通流するガスの流量が算出されるように構成されている。以下において、便宜的に上記の第１のバルブ６５ａ及び第２のバルブ６５ｂを夫々バルブＭ（マスター）及びバルブＳ（スレーブ）と呼ぶ場合がある。
上記のように、これらの排気口６１、６２は、分離領域Ｄの分離作用が確実に働くように、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、詳しく言えば、回転テーブル２の回転中心から見て第１の処理領域９１とこの第１の処理領域９１に対して例えば回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に第１の排気口６１が形成され、回転テーブル２の回転中心から見て第２の処理領域９２とこの第２の処理領域９２に対して例えば回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に第２の排気口６２が形成されており、夫々各反応ガス（ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガス）の排気を専用に行うようにしている。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の第１の反応ガスノズル３１側の縁の延長線との間に設けられ、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の第２の反応ガスノズル３２側の縁の延長線との間に設けられている。即ち、第１の排気口６１は、図３中に一点鎖線で示した回転テーブル２の中心と第１の処理領域９１とを通る直線Ｌ１と、回転テーブル２の中心と前記第１の処理領域９１の下流側に隣接する分離領域Ｄの上流側の縁を通る直線Ｌ２との間に設けられ、第２の排気口６２は、この図３に二点鎖線で示した回転テーブル２の中心と第２の処理領域９２とを通る直線Ｌ３と、回転テーブル２の中心と前記第２の処理領域９２の下流側に隣接する分離領域Ｄの上流側の縁を通る直線Ｌ４との間に位置している。
尚、既述の第１の処理圧力検出手段６６ａ及び第２の処理圧力検出手段６６ｂにて測定される圧力はほとんど同じであることから、第１の排気路６３ａ及び第２の排気路６３ｂにおける各ガス流量を計算するために用いるバルブ６５ａ、６５ｂよりも上流側の圧力の値としては、第１の処理圧力検出手段６６ａ及び第２の処理圧力検出手段６６ｂのいずれか一方の圧力検出値を用いても良い。また、バルブ６５ａ、６５ｂよりも上流側の排気路６３ａ、６３ｂの圧力は真空容器１内の圧力とほぼ同じであることから、前記ガス流量を計算するために用いる圧力値としては、処理圧力検出手段６６ａ、６６ｂの圧力検出値に代えて、真空容器１内に別途設けた圧力検出手段の圧力検出値を用いても良い。
また、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が設けられており、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウェハＷをプロセスレシピで決められた温度に加熱するように構成されている。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Ｅ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Ｎ2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Ｎ2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Ｅ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９１と第２の処理領域９２との一方から回転テーブル２の下方を介して他方にＢＴＢＡＳガスあるいはＯ3ガスの回り込みが防止されるため、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Ｎ2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、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のウェ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９１と第２の処理領域９２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Ｏ3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９１と第２の処理領域９２との雰囲気を分離するために回転テーブル２の回転中心部と真空容器１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との間でウェハ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におけるウェ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との間でウェハ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を貫通してウェハ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の昇降機構（図示せず）が設けられる。
また、この成膜装置は、図９に示すように、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８０を備えている。この制御部８０は、ＣＰＵ８１、メモリ８２、処理プログラム８３、ワークメモリ８４及びタイマ８６を備えている。このメモリ８２には、既述の第１の反応ガスノズル３１から供給されるＢＴＢＡＳガスの流量Ｖａ、第２の反応ガスノズル３２から供給されるＯ3ガスの流量Ｖｂ、処理圧力Ｐ、第１の排気路６３ａ及び第２の排気路６３ｂから排気されるガスの流量比Ｆ（第２の排気路６３ｂを通流するガスの流量／第１の排気路６３ａを通流するガスの流量）などの処理条件が書き込まれる領域がレシピ毎に設けられている。このガスの流量比Ｆは、定常状態において第１の処理領域９１、第２の処理領域９２にてウェハＷに供給されるガス流がウェハＷの面内及び面間で一定化（安定化）するように設定された値である。具体的には、処理温度や処理圧力がレシピに応じた値に安定化し、また第１の排気路６３ａ及び第２の排気路６３ｂから排気されるガスの流量が第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２から供給されるガス（より詳しくはパージガスとして供給されるＮ2ガスも含む）に応じた流量となるように設定された値である。
処理プログラム８３は、上記のメモリ８２に書き込まれたレシピをワークメモリ８４に読み出し、このレシピに合わせて成膜装置の各部に制御信号を送り、後述の各ステップを進行させることでウェハＷの処理を行うように命令が組み込まれている。この処理プログラム８３により行われる処理について簡単に説明すると、この処理プログラム８３は、ＢＴＢＡＳガスやＯ3ガスを供給する前（成膜処理を行う前）に、処理温度を例えばレシピから読み出した設定値に設定する。そして、処理中に供給されるガスの総流量と同じ流量で真空容器１内にＮ2ガスを供給し、この状態で第１の排気路６３ａ及び第２の排気路６３ｂから排気されるガスの流量比Ｆ及び真空容器１内の圧力（真空度）Ｐが設定値となるように、第１の処理圧力検出手段６６ａ（６６ｂ）及び圧力検出手段６７による各圧力検出値に基づいて、第１のバルブ６５ａの開度及び第２のバルブ６５ｂの開度を調整し、ウェハＷに供給されるガス流を一定化した後（定常状態となった後）上記のＢＴＢＡＳガスやＯ3ガスを供給して後述の成膜処理を行うように命令が組み込まれている。このように排気ガスの流量比Ｆ及び真空容器１内の圧力Ｐを調整するにあたって、具体的には後で詳述するが、第１のバルブ６５ａにより真空容器１内の圧力Ｐを調整する第１ステップを行い、次いで第２のバルブ６５ｂにより排気ガスの流量比Ｆを調整する第２ステップを行い、そして再度第１ステップを行うといったように、これらのバルブ６５による真空容器１内の圧力Ｐ及び排気ガスの流量比Ｆの調整を所定の時間（回数）が経過するまで繰り返すようにしている。尚、この例ではレシピ毎に排気ガスの流量比Ｆが異なる場合について説明したが、排気ガスの流量比Ｆをレシピ毎に共通化するようにしても良い。
タイマ８６は、上記の処理プログラム８３によるバルブ６５の調整を繰り返す時間（回数）を設定するためのものであり、例えばこの繰り返し時間を自動で設定するようにしても良いし、あるいは例えば作業者によりこの繰り返し時間を例えばレシピ毎に設定するようにしても良い。
上記の処理プログラム８３は、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などの記憶媒体である記憶部８５から制御部８０内にインストールされる。
次に上述実施の形態の作用について、図１０〜図１５を参照して説明する。先ず、メモリ８２からレシピを読み出し、また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を介してウェハＷを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す（ステップＳ１１）。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図８に示すように凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器１の底部側から昇降ピン１６が昇降することにより行われる。このようなウェハＷの受け渡しを回転テーブル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内に夫々ウェハＷを載置する。続いて、回転テーブル２を成膜処理を行うときと同じ回転数で時計回りに回転させて（ステップＳ１２）、以下に説明するように、ステップＳ１３（ステップＳ２１〜ステップＳ２８）における真空容器１内の圧力Ｐの調整と排気ガスの流量比Ｆの調整とを行う。
先ず、第１のバルブ６５ａ及び第２のバルブ６５ｂを全開にして真空容器１内を真空引きすると共に、ヒータユニット７によりウェハＷを設定温度例えば３００℃に加熱する（ステップＳ２１）。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、この回転テーブル２に載置されることで、上記のようにウェハＷが設定温度に加熱されることになる。そして、後述の成膜中に真空容器１内に供給されるガスの総流量と同じ流量で真空容器１内にＮ2ガスを供給する。この時、図１２（ａ）にも示すように、成膜中にノズル３１、３２、４１、４２から供給されるガスの分量と同じだけの分量となるように、分離ガスノズル４１、４２から例えば夫々２００００ｓｃｃｍ、２００００ｓｃｃｍでＮ2ガスを供給すると共に、第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２からも例えば夫々１００ｓｃｃｍ、１００００ｓｃｃｍでＮ2ガスを供給する。また、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２からも所定の流量でＮ2ガスを中心部領域Ｃ及び既述の狭い空間内に供給する。更に、レシピの設定値となるように圧力設定値をＰ１例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）、流量比設定値をＦ１例えば１．５に設定する（ステップＳ２２）。次いで、タイマ８６をセットして後述のステップＳ２４〜ステップ２７を繰り返す時間ｔ１を設定する（ステップＳ２３）。
次に、図１３に示すように、真空容器１内の圧力Ｐが圧力設定値Ｐ１例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）となるように、第１のバルブ６５ａの開度（Ａ１）を調整する（ステップＳ２４）。具体的には、第１の排気路６３ａを通流するガスの流量が少なくなるように、第１のバルブ６５ａの開度を小さくする。そして、この時の第１のバルブ６５ａの上流側の圧力と下流側の圧力との（前後における）圧力差（ΔＰａ１）及び第２のバルブ６５ｂの前後の圧力差（ΔＰｂ１）から、夫々の排気路６３を通流する夫々のガスの流量（Ｑａ１、Ｑｂ１）を算出する。そして、このガス流量からガス流量比Ｆ（Ｑｂ１／Ｑａ１）を求めて、この流量比Ｆが上記の設定値Ｆ１となっているか否かを判断し（ステップＳ２５）、設定値Ｆ１となっている場合には、後述のステップＳ１４の成膜処理に移る。流量比が設定値Ｆ１よりも大きくなっている場合には、流量比が設定値Ｆ１なるように第２のバルブ６５ｂの開度（Ｂ１）を小さくする（ステップ２６）。
そして、圧力Ｐが設定値Ｐ１からずれていないかを確認し（ステップＳ２７）、ずれていない場合にはステップＳ１４の成膜処理に移る。圧力が設定値Ｐ１からずれている場合には、これまでの工程（ステップＳ２４〜ステップＳ２７）に要した時間が上記のステップＳ２３において設定した繰り返し時間ｔ１に達したかを確認し（ステップＳ２８）、この繰り返し時間ｔ１に達するか、あるいはステップＳ２５またはステップＳ２７において流量比Ｆ及び圧力Ｐが夫々設定値Ｆ１及び設定値Ｐ１に達するまで、このステップＳ２４〜ステップＳ２７の工程を繰り返す。具体的には、例えばバルブ６５ｂの開度の調整（ステップＳ２６）により圧力Ｐが設定値Ｐ１よりも高くなっている場合にはバルブ６５ａの開度を大きくし、圧力Ｐが設定値Ｐ１よりも低くなっている場合にはバルブ６５ａの開度を小さくする。また、このバルブ６５ａの開度の調整（ステップＳ２４）により流量比Ｆが設定値Ｆ１よりも大きくなっている場合にはバルブ６５ｂの開度を小さくし、流量比Ｆが設定値Ｆ１よりも小さくなっている場合にはバルブ６５ｂの開度を大きくする。こうしてバルブ６５ａ、６５ｂの開度を交互に調整することにより、既述の図１３に示すように圧力Ｐ及び流量比Ｆが夫々設定値Ｐ１、Ｆ１に近づいて（収束して）いくことになる。
これらのステップＳ２４〜ステップＳ２７を行って圧力Ｐ及び流量比Ｆが夫々設定値Ｐ１、Ｆ１となった場合には、排気路６３ａ、６３ｂから排気されるガスの流量が夫々２０ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍとなり、既述の図１２（ｂ）に示すように、この時の第１のバルブ６５ａの開度及び第２のバルブ６５ｂの開度が夫々例えばＡ２、Ｂ２に設定されることとなる。一方、上記のステップＳ２８においてタイムアップとなった場合であっても、第１のバルブ６５ａによる圧力Ｐの調整と、第２のバルブ６５ｂによる流量比Ｆの調整と、を交互に行っているので、既述のように、調整後の圧力Ｐ及び流量比Ｆの設定値Ｐ１及びＦ１からの夫々のずれ量がステップの繰り返しと共に徐々に小さくなっていく。そのため、タイムアップの時の圧力Ｐ及び流量比Ｆは、設定値Ｐ１及びＦ１に極めて近くなる。そのため、タイムアップとなった場合であっても、その後の成膜処理（ステップＳ１４）以降の工程が行われることとなる。
その後、以上の工程において設定した圧力Ｐ及び流量比Ｆが維持されるように、第１のバルブ６５ａの開度及び第２のバルブ６５ｂの開度が微少に調整されることとなる。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欠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。
そして、ウェハＷの温度が図示しない温度センサにより設定温度になり、また真空容器１内の圧力Ｐ及び排気ガスの流量比Ｆが安定化して定常状態となったことを確認する。次いで、図１４（ａ）に示すように、第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２より供給するガスをＮ2ガスから夫々ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスに切り替える（ステップＳ１４）。この時、同図（ｂ）に示すように、真空容器１内に供給するガスの総流量（各ノズル３１、３２から供給されるガスの流量）が変わらないようにガスを切り替える。このようにガスを切り替えることによって、ウェハＷへのガス流の変動が抑えられ、また真空容器１内の圧力についても変動が抑えられる。そのため、第１のバルブ６５ａの開度及び第２のバルブ６５ｂの開度を改めて上記の各ステップＳ２１〜Ｓ２８のように調整しなくても、図１２（ｃ）に示すように、真空容器１内の圧力Ｐ、排気ガス流量比Ｆが設定値Ｐ１及びＦ１に維持されることとなる。従って、ガスを切り替えた時から真空容器１内には定常状態が維持されるので、図１５に示すように、ウェハＷの面内及び面間に亘ってガス流が安定化する。また、既述のように成膜中においても、排気路６３ａ、６３ｂから排気されるガス流の流量比Ｆが設定値Ｆ１に維持されるようにバルブ６５の開度を微少に調整しているので、ウェハＷへ供給されるガス流が乱れずに、この定常状態が維持されることとなる。尚、上記の図１４（ａ）においては、各ガスの流量については簡略化して概略的に示している。
そして、ウェハＷは回転テーブル２の回転により、第１の処理領域９１と第２の処理領域９２とを交互に通過するため、ＢＴＢＡＳガスが吸着し、次いでＯ3ガスが吸着してＢＴＢＡＳ分子が酸化され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。
この時、第１の処理領域９１及び第２の処理領域９２の間においてＮ2ガスを供給し、また中心部領域Ｃにおいても分離ガスであるＮ2ガスを供給しており、更にウェハＷへ供給されるガス流が安定化するようにバルブ６５の開度を微少に調整しているので、ＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとが混合しないように各ガスが排気されることとなる。また、分離領域Ｄにおいては、屈曲部４６と回転テーブル２の外端面との間の隙間が既述のように狭くなっているので、ＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとは、回転テーブル２の外側を介しても混合しない。従って、第１の処理領域９１の雰囲気と第２の処理領域９２の雰囲気とが完全に分離され、ＢＴＢＡＳガスは排気口６１に、またＯ3ガスは排気口６２に夫々排気される。この結果、ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスが雰囲気中においてもウェハＷ上においても混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Ｎ2ガスによりパージしているため、排気領域Ｅ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ＢＴＢＡＳガスがＯ3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、ガスの供給を停止して真空容器１内を真空排気し（ステップＳ１５）、その後回転テーブル２の回転を停止して各ウェハＷを搬入時と逆の動作によって順次搬送アーム１０により搬出する（ステップＳ１６）。
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径のウェハＷを被処理基板とする場合は例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、真空容器１の中心部の分離ガス供給管５１からのＮ2ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。また１枚のウェハＷに対する反応ガス供給のサイクル数、即ちウェハＷが処理領域９１、９２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。
上述の実施の形態によれば、互いに反応する反応ガスであるＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスが夫々供給される処理領域９１、９２を回転テーブル２の回転方向に沿って共通の真空容器１内に形成し、これらの処理領域９１、９２内に回転テーブル２によりウェハＷを順番に通過させて反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成するにあたって、処理領域９１、９２間に分離ガスを供給する分離領域Ｄを介在させると共に互いに異なる反応ガスを分離して排気するように排気口６１、６２が位置する第１の排気路６３ａ及び第２の排気路６３ｂを設けている。そして、これらの排気路６３ａ、６３ｂから排気されるガスの流量比Ｆが設定値Ｆ１となり、また真空容器１内の圧力Ｐが設定値Ｐ１となるように第１のバルブ６５ａの開度及び第２のバルブ６５ｂの開度を調整している。そのため、分離領域Ｄの両側において適切な気流を安定して形成することができ、従ってウェハＷの表面における反応ガス（ＢＡＴＡＳ、Ｏ3）の気流が一定化することからＢＴＢＡＳガスの吸着の状態が安定化すると共にＯ3ガスによる吸着分子の酸化反応も安定化し、結果としてウェハＷの面内及び面間において膜厚が均一で膜質が均質且つ良好な薄膜を得ることができる。更に、分離領域Ｄの両側における排気の偏りを防止できるので、分離領域Ｄを通り抜けてＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとが混合することを避けることができ、これによりウェハＷの表面以外における反応生成物の生成が抑えられ、そのためパーティクルの発生を抑えることができる。
また、排気ガスの流量比Ｆを求めるにあたって、既述のように、第１のバルブ６５ａの前後（上流側及び下流側）の差圧及び第２のバルブ６５ｂの前後の差圧から、排気路６３ａ、６３ｂを実際に流れている流量を算出しているので、正確に流量比Ｆを算出することができる。そのため、真空ポンプ６４ａ、６４ｂ間に内部への生成物の堆積、あるいは経時劣化などにより排気能力に個体差が生じたとしても、正確に流量比Ｆを算出することができる。
更に、上記のように排気ガスの流量比Ｆを設定値Ｆ１に調整するにあたって、実際に成膜を行う反応ガスではなくＮ2ガスにより行っているので、流量比Ｆを調整しているときつまり真空容器１内においてガス流が乱れているおそれのある時にはウェハＷに反応ガスが接触しないので、ガス流の乱れた反応ガスによるウェハＷへの影響を抑えることができる。また、既述のように流量を調整するときに予め反応ガスの分をＮ2ガスとして流しておき、その後このＮ2ガスに替えて反応ガスを流すようにしているので、流量比Ｆを調整した後に反応ガスを流し始めるときにも、真空容器１内におけるガス流が乱れず、また総ガス流量や排気路６３ａ、６３ｂから排気されるガス流量にも変化が生じないので、反応初期（ガスをＮ2ガスから反応ガスに替えたとき）にもガス流の乱れを抑えることができる。
更にまた、上記のように回転テーブル２の回転方向に複数のウェハ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９１と第２の処理領域９２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９１と第２の処理領域９２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ようにしているため、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。尚、本発明は、回転テーブル２に１個のウェハＷを載置する場合にも適用できる。
尚、上記の例においては、ステップＳ２１において第１のバルブ６５ａ、第２のバルブ６５ｂを全開にして真空引きするようにしたが、例えば第２のバルブ６５ｂの開度と第２の排気路６３ｂから排気されるガスの流量との関係を予め算出しておき、例えばステップＳ２４において第１のバルブ６５ａを調整するときに、この第２のバルブ６５ｂについても上記の開度となるように調整しても良い。この場合には、圧力値の調整と流量比の調整とが速やかに行われることとなる。また、圧力や流量比の調整量（変動量）が少なくなるので、このような場合には、上記のようにＮ2ガスではなく反応ガスを用いて圧力や流量比の調整量を行うようにしても良い。
また、圧力Ｐや流量比Ｆの調整を行う時のＮ2ガスの流量は、上記の例ではその後ガスを切り替えて成膜を行うときの反応ガスの流量と同じ量となるようにしたが、ほぼ等しい量例えば±５％程度であれば、上記のようにウェハＷへのガス流の乱れが抑えられる。
この実施の形態では、ステップＳ２８においてタイムアップとなったときに、その時の圧力Ｐ及び流量比Ｆが夫々設定値Ｐ１、Ｆ１に極めて近いものとしてその後のステップＳ１４以降の工程を行うようにしたが、例えばアラームを出してその後の成膜処理を停止するようにしても良い。
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、バルブ６５ａ、６５ｂの開度の調整だけに頼って真空容器１内の圧力Ｐと排気路６３ａ、６３ｂの流量比Ｆとの制御を行っていたが、更に真空ポンプ６４ｂの回転数を調整してこの真空ポンプ６４ｂの排気流量（排気能力）の調整を加えて上記の制御を行うようにしても良い。
図１６に示すように、この真空ポンプ６４ｂには、当該真空ポンプ６４ｂの排気流量を調整する手段であるインバータ６８が接続されており、このインバータ６８により真空ポンプ６４ｂに流れる電流値つまり当該真空ポンプ６４ｂの回転数（排気流量）を調整できるように構成されている。そのためこの例においては、上記のレシピには、この真空ポンプ６４ｂの回転数Ｒについても格納されている。尚、他の装置構成や作用などについては既述の実施形態と同じであるため、ここでは記載を省略する。
そして、第１のバルブ６５ａによる圧力制御と第２のバルブ６５ｂによる流量制御とを繰り返し行ってタイムアップとなった時（ステップＳ２８）には、図１７に示すように、真空ポンプ６４ｂの回転数Ｒを調整する第３ステップを行う（ステップＳ２９）。即ち、例えば第２のバルブ６５ｂにより流量比Ｆを調整した（ステップＳ２６）後、圧力Ｐを確認し（ステップＳ２７）、この圧力Ｐが設定値Ｐ１から外れていた場合には、圧力Ｐが設定値Ｐ１となるように真空ポンプ６４ｂの排気量を調整する。具体的には、圧力Ｐが設定値Ｐ１以上であった場合つまり真空ポンプ６４ｂの排気量が不足している場合には、この真空ポンプ６４ｂの回転数Ｒが高くなるようにインバータ６８の電流値を設定して真空ポンプ６４ｂによる排気量を増加させ、逆に圧力Ｐが設定値Ｐ１よりも低い場合には、真空ポンプ６４ｂの回転数Ｒを下げて真空ポンプ６４ｂによる排気量を少なくする。
次いで、再度タイマ８６により繰り返し時間ｔ１を設定し、既述の各ステップＳ２４〜ステップＳ２７を繰り返す。上記の真空ポンプ６４ｂの回転数Ｒの調整によりステップＳ２５あるいはステップＳ２７において圧力Ｐ及び流量比Ｆが設定値Ｐ１及びＦ１となった場合には、既述の成膜処理（ステップＳ１４）に移り、真空ポンプ６４ｂの回転数Ｒの調整によっても設定値Ｐ１、Ｆ１に至らなかった場合には、再度このステップＳ２９において真空ポンプ６４ｂの回転数Ｒが調整されることとなる。そして、繰り返し時間ｔ１が経過するか、あるいは圧力Ｐ及び流量比Ｆが夫々設定値Ｐ１、Ｆ１となるまで、このステップＳ２４〜Ｓ２８が繰り返されることとなる。尚、繰り返し時間ｔ１が経過しても圧力Ｐ及び流量比Ｆが夫々設定値Ｐ１、Ｆ１に到達しなかった場合でも、バルブ６５ａ、６５ｂの開度と共に真空ポンプ６４ｂの回転数Ｒを調整していることから、既述の実施の形態と同様に、圧力Ｐ及び流量比Ｆが夫々設定値Ｐ１、Ｆ１に向かって収束していくことになるので、タイムアップの時の圧力Ｐ及び流量比Ｆは、夫々設定値Ｐ１及びＦ１に近くなる。そのため、タイムアップとなった場合であっても、その後の成膜処理（ステップＳ１４）が行われることとなる。
この実施の形態によれば、上記の効果に加えて以下の効果が得られる。即ち、第１のバルブ６５ａの開度及び第２のバルブ６５ｂの開度の調整だけでは設定した時間（ｔ１）内に圧力Ｐ及び流量比Ｆの調整ができなかった場合でも、真空ポンプ６４ｂの回転数Ｒを調整して再度バルブ６５ａ、６５ｂの開度を調整しているので、例えば真空ポンプ６４ａ、６４ｂの排気能力に個体差があっても、設定値Ｐ１、Ｆ１となるように圧力Ｐ及び流量比Ｆを夫々設定することができる。言い換えると、バルブ６５ａ、６５ｂの開度と共に真空ポンプ６４ｂの回転数Ｒを調整することにより、広い範囲において圧力Ｐ及び流量比Ｆを設定できると言える。
尚、この例では真空ポンプ６４ｂの回転数Ｒを調整したが、真空ポンプ６４ａにインバータを接続し、真空ポンプ６４ｂに代えて、この真空ポンプ６４ａの回転数Ｒを調整するようにしても良いし、あるいは両方の真空ポンプ６４の回転数Ｒを調整するようにしても良い。両方の真空ポンプ６４の回転数Ｒを調整する場合には、例えば既述のステップＳ２９において同時に真空ポンプ６４ａ、６４ｂの回転数Ｒを調整するようにしても良いし、あるいは真空ポンプ６４ｂの回転数Ｒを調整した（ステップＳ２９）後にタイムアップになった場合（ステップＳ２８）に他方の真空ポンプ６４ａの回転数Ｒを調整して、再度繰り返し時間ｔ１を設定する（ステップＳ２３）と共にバルブ６５ａ、６５ｂの開度の調整を行う（ステップＳ２４〜Ｓ２８）ようにしても良い。
また、例えばステップＳ２８においてタイムアップとなった時にこのステップＳ２９を行うようにしたが、例えばステップＳ２７とステップＳ２８との間にこのステップＳ２９を行い、バルブ６５ａ、６５ｂの開度の調整と共にこの真空ポンプ６４ｂの回転数の調整を繰り返すようにしても良い。更に、初めのステップＳ２７（各ステップを繰り返す前）において、例えば圧力Ｐが設定値Ｐ１から大きく外れている場合には、各ステップＳ２４〜Ｓ２７を繰り返す前にこのステップＳ２９を行い、その後上記各ステップＳ２４〜Ｓ２７を繰り返すようにしても良い。
上記の各例において、互いに反応する反応ガスを２本の排気路６３ａ、６３ｂから別々に排気することにより、排気路６３内や真空ポンプ６４内における生成物の生成を抑えるといった効果を得ることができるが、例えばこの排気路６３内や真空ポンプ６４内の温度が低く、反応ガス同士の反応が起こりにくいときには、図１８に示すように、真空ポンプ６４ａ、６４ｂを共通化するようにしても良い。この場合には、装置のコストを低減できるといった効果が得られる。
本発明で適用される処理ガスとしては、上述の例の他に、ＤＣＳ[ジクロロシラン]、ＨＣＤ[ヘキサクロロジシラン]、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。
また前記分離領域Ｄの天井面４４において、前記分離ガスノズル４１、４２に対して回転テーブル２の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い。その理由は回転テーブル２の回転によって上流側から分離領域Ｄに向かうガスの流れが外縁に寄るほど速いためである。この観点からすれば、上述のように凸状部４を扇型に構成することは得策である。
そして前記分離ガスノズル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１９（ａ）、（ｂ）に前記分離ガスノズル４１を代表して示すように例えば３００ｍｍ径のウェハＷを被処理基板とする場合、ウェハ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ｈ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ｈ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、ウェハ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ｈ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あるいはウェハ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がウェハ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。
また本発明では分離ガス供給手段における回転方向両側に低い天井面４４が位置することが必要であるが、分離ガスノズル４１、４２の両側に凸状部４が配置されている上述の構成に限らず、図２０に示すように凸状部４の内部に分離ガスの通流室４７を回転テーブル２の直径方向に伸びるように形成し、この通流室４７の底部に長さ方向に沿って多数のガス吐出孔４０が穿設される構成を採用してもよい。
分離領域Ｄの天井面４４は平坦面に限られるものではなく、図２１（ａ）に示すように凹面形状に構成してもよいし、図２１（ｂ）に示すように凸面形状にしてもよく、あるいはまた図２１（ｃ）に示すように波型状に構成してもよい。
ウェハＷを加熱するための加熱手段としては抵抗発熱体を用いたヒータに限られずランプ加熱装置であってもよく、回転テーブル２の下方側に設ける代わりに回転テーブル２の上方側に設けてもよいし、上下両方に設けてもよい。また、上記の反応ガスによる反応が低温例えば常温において起こる場合には、このような加熱手段を設けなくとも良い。
ここで処理領域９１、９２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２２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。また分離領域Ｄは、扇型の凸状部４を周方向に２つに分割し、その間に分離ガスノズル４１（４２）を設ける構成であってもよいことを既に述べたが、図２３は、このような構成の一例を示す平面図である。この場合、扇型の凸状部４と分離ガスノズル４１（４２）との距離や扇型の凸状部４の大きさなどは、分離ガスの吐出流量や反応ガスの吐出流量などを考慮して分離領域Ｄが有効な分離作用が発揮できるように設定される。
上述の実施の形態では、前記第１の処理領域９１及び第２の処理領域９２は、その天井面が前記分離領域Ｄの天井面よりも高い領域に相当するものであったが、本発明は、第１の処理領域９１及び第２の処理領域９２の少なくとも一方は、分離領域Ｄと同様に反応ガス供給手段の前記回転方向両側にて前記回転テーブル２に対向して設けられ、当該回転テーブル２との間にガスの侵入を阻止するための空間を形成するようにかつ前記分離領域Ｄの前記回転方向両側の天井面（第２の天井面４５）よりも低い天井面例えば分離領域Ｄにおける第１の天井面４４と同じ高さの天井面を備えている構成としてもよい。図２４はこのような構成の一例を示すものであり、第２の処理領域（この例ではＯ3ガスの吸着領域）９２において扇型の凸状部４の下方側に第２の反応ガスノズル３２を配置している。なお第２の処理領域９２は、分離ガスノズル４１（４２）の代わりに第２の反応ガスノズル３２を設けた以外は、分離領域Ｄと全く同様である。
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２５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、これらのガスは分離ガスノズル４２（４１）と反応ガスノズル３１（３２）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２６に示すように構成してもよい。図２６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１００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１００ａが形成され、真空容器１の中心部において収容空間１００の底部と真空容器１の前記凹部１００ａの上面との間に支柱１０１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Ｏ３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１０１を囲むように回転スリーブ１０２を設けてこの回転スリーブ１０２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１００にモータ１０３により駆動される駆動ギヤ部１０４を設け、この駆動ギヤ部１０４により、回転スリーブ１０２の下部の外周に形成されたギヤ部１０５を介して当該回転スリーブ１０２を回転させるようにしている。１０６、１０７及び１０８は軸受け部である。また前記収容空間１００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１００ａの側面と回転スリーブ１０２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２６では、前記凹部１００ａの側面と回転スリーブ１０２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１０２の近傍領域を介してＢＴＢＡＳガスとＯ３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２６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１００ａの側面と回転スリーブ１０２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１０２及び支柱１０１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。
本発明は、２種類の反応ガスを用いることに限られず、３種類以上の反応ガスを順番に基板上に供給する場合にも適用することができる。その場合には、例えば第１の反応ガスノズル、分離ガスノズル、第２の反応ガスノズル、分離ガスノズル、第３の反応ガスノズル及び分離ガスノズルの順番で真空容器１の周方向に各ガスノズルを配置し、各分離ガスノズルを含む分離領域を既述の実施の形態のように構成すればよい。この場合には、これらのガスが供給される処理領域毎に連通する排気路や圧力計、バルブを設けて、上記のように処理領域毎に排気流量（バルブの前後の差圧）が調整される。
以上述べた成膜装置を用いた基板処理装置について図２７に示しておく。図２７中、１１１は例えば２５枚のウェハＷを収納するフープと呼ばれる密閉型の搬送容器、１１２は搬送アーム１１３が配置された大気搬送室、１１４、１１５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）、１１６は、２基の搬送アーム１１７が配置された真空搬送室、１１８、１１９は本発明の成膜装置である。搬送容器１１１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１１２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１１３により当該搬送容器１１１内からウェハＷが取り出される。次いでロードロック室１１４（１１５）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１１７によりウェハＷが取り出されて成膜装置１１８、１１９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。
上記の各例では、真空容器１内における各反応ガスの気流を安定化させるにあたって、２つの排気路６３ａ、６３ｂ内を通流する排気ガスの流量比Ｆが設定値Ｆ１となるように排気路６３ａ、６３ｂに夫々介設されたバルブ６５ａ、６５ｂの開度などを調整したが、各々の処理領域９１、９２における圧力差が小さくなるようにバルブ６５ａ、６５ｂの開度を調整しても良い。この場合の具体的な成膜装置や成膜方法について、以下の図２８〜図３１を参照して説明する。尚、既述の図１と同じ構成の部位については同じ符号を付して説明を省略する。
この例では、図２８に示すように、排気路６３ａ、６３ｂに夫々設けられた第１の処理圧力検出手段６６ａ及び第２の処理圧力検出手段６６ｂは、夫々第１の処理領域９１及び第２の処理領域９２の圧力を測定するためのものである。尚、この例では、排気路６３ａ、６３ｂに夫々第１の圧力検出手段６７ａ及び第２の圧力検出手段６７ｂを設けなくとも良い。
また、図２９に示すように、メモリ８２には、既述のガスの流量比Ｆに代えて、これらの処理領域９１、９２において許容される圧力差Δｐがレシピ毎に記憶されている。即ち、真空容器１内において各処理領域９１、９２間で圧力差Δｐが大きいと、これらの処理領域９１、９２間の分離領域Ｄを介して圧力の高い領域から圧力の低い領域へと反応ガスが流れようとするので、ガス流れが不安定になる場合もあるが、この実施の形態では各処理領域９１、９２間の圧力差Δｐを小さく抑えることにより、ガス流れを安定化させている。
この実施の形態においてガス流れを安定化させる時には、既述の例と同様に、図３０に示すように、ステップＳ１３において反応ガスの供給を開始する前に、窒素ガスを用いて各バルブ６５ａ、６５ｂの開度が調整される。このガス流れを安定化させる方法や処理条件などについて、既述の第１の実施の形態と異なる点について図３１を参照して説明すると、ステップＳ２２では、圧力設定値Ｐ１及び各処理領域９１、９２間における圧力差Δｐの設定値Δｐ１を夫々例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）及び１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）に設定する。そして、ステップＳ２４で真空容器１内の処理圧力例えば処理圧力検出手段６６ａの圧力検出値が設定値Ｐ１となるようにバルブ６５ａの開度を調整した後、ステップＳ２５では、処理圧力検出手段６６ａ、６６ｂの測定結果を読み取って、圧力差Δｐが設定値Δｐ１以下となったかどうかを判断する。圧力差Δｐが設定値Δｐ１以下となった場合にはステップＳ１４の薄膜の成膜処理に移り、圧力差Δｐが設定値Δｐ１よりも大きい場合には、圧力差Δｐが設定値Δｐ１以下となるようにバルブ６５ｂの開度を調整する（ステップＳ２６）。続いて、処理圧力が設定値Ｐ１となった場合には薄膜の成膜処理を開始して（ステップＳ２７）、処理圧力が設定値Ｐ１とならなかった場合には、繰り返し時間ｔ１が経過するまで（ステップＳ２８）、あるいはステップＳ２５において圧力差Δｐが設定値Δｐ１以下となるか、ステップＳ２７において処理圧力が設定値Ｐ１に達するまで、上記の例と同様にステップＳ２４〜ステップＳ２７の工程が繰り返されることになる。
その後、窒素ガスから反応ガスに切り替えて成膜処理が行われることになるが、上記のステップＳ２１〜Ｓ２８により各処理領域９１、９２間の圧力差Δｐが設定値Δｐ１以下になっているので、あるいは設定値Δｐ１に極めて近い値に落ち着いているので、真空容器１内では反応ガス（ＢＡＴＡＳガス、Ｏ3ガス）のガス流れが安定化する。従って、ウェハＷへのＢＴＢＡＳガスの吸着の状態が安定化すると共に、Ｏ3ガスによる吸着分子の酸化反応も安定化し、結果としてウェハＷの面内及び面間において膜厚が均一で膜質が均質且つ良好な薄膜を得ることができる。更に、分離領域Ｄの両側における排気の偏りを防止できるので、分離領域Ｄを通り抜けてＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとが混合することを避けることができる。そのため、ウェハＷの表面以外における反応生成物の生成が抑えられるので、パーティクルの発生を抑えることができる。更にまた、各処理領域９１、９２間において圧力差Δｐが小さく抑えられていることから、例えば回転テーブル２の回転に伴ってウェハＷが処理領域９１（９２）に進入する時、あるいは処理領域９１（９２）から出て行く時、ウェハＷは回転テーブル２から上昇しようとする浮力をほとんど受けない。そのため、ウェハＷが凹部２４から浮き上がったり凹部２４内において位置ずれしたりすることが抑えられるので、例えばウェハＷの天板１１への衝突や成膜の不具合などが抑制されることになる。
また、例えば各々の反応ガスが通流する領域（処理領域９１、９２）の大きさの違いや回転テーブル２に形成された凹部２４などの影響によって、各処理領域９１、９２間においてガスの流れにくさ（コンダクタンス）に差が生じる場合であっても、処理領域９１、９２間における圧力差Δｐを小さくしているので、そのようなガス流れのコンダクタンスの差の影響を抑えてガス流れを確実に安定化させることができる。
上記の例では、各処理領域９１、９２の圧力を測定するにあたり、排気路６３ａ、６３ｂに処理圧力検出手段６６ａ、６６ｂを夫々介設したが、夫々の処理領域９１、９２に連通する領域例えば真空容器１の側壁に設けても良い。また、各処理領域９１、９２の圧力を調整するにあたって、既述のように、バルブ６５ａ、６５ｂの開度と共に真空ポンプ６４の回転数Ｒを調整しても良い。更に、２つの真空ポンプ６４ａ、６４ｂを共通化しても良い。更にまた、上記のステップＳ２４において真空容器１内の処理圧力を圧力設定値Ｐ１に設定するにあたり、この処理圧力として処理圧力検出手段６６ａの圧力検出値を用いたが、処理圧力検出手段６６ｂの圧力検出値を用いても良いし、あるいは真空容器１内の圧力を検出する検出手段を別途設けて、この検出手段の検出値を用いても良い。
また、この実施の形態では、ガス流れを安定化させるにあたって、排気ガスの流量比Ｆに代えて各処理領域９１、９２の圧力を調整したが、排気ガスの流量比Ｆと共に処理領域９１、９２の圧力を調整しても良い。具体的には、例えば真空容器１内の圧力変動が起こる可能性が高い場合例えば真空容器１内への反応ガスの供給を開始する時（ステップＳ１４において窒素ガスから反応ガスに切り替える時）には各処理領域９１、９２の圧力を調整し、成膜処理開始から所定の時間が経過して真空容器１内の圧力が安定した後には排気ガスの流量比Ｆを調整するようにしても良い。その場合には、真空容器１内におけるガス流れを更に安定化させることができ、またウェハＷの浮上を抑えることができる。
Ｃ 中心部領域
Ｄ 分離領域
１ 真空容器
２ 回転テーブル
２４ 凹部（基板載置領域）
３１ 第１の反応ガスノズル
３２ 第２の反応ガスノズル
３９ ガス供給系
４１ 分離ガスノズル
４２ 分離ガスノズル
６４ａ 真空ポンプ
６４ｂ 真空ポンプ
６５ａ 第１のバルブ
６５ｂ 第２のバルブ
６６ 処理圧力検出手段
６７ａ 第１の圧力検出手段
６７ｂ 第２の圧力検出手段
９１ 第１の処理領域
９２ 第２の処理領域

Claims (36)

  1. 真空容器内の回転テーブル上に基板を載置して、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番にこの回転テーブル上の基板の表面に供給しか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、
    前記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の処理領域と前記第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設けられ、分離ガス供給手段から分離ガスを供給するための分離領域と、
    前記回転テーブルの回転中心から見て前記第１の処理領域とこの第１の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第１の排気路、及び前記回転テーブルの回転中心から見て前記第２の処理領域とこの第２の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第２の排気路と、
    前記第１の排気路及び前記第２の排気路に夫々第１のバルブ及び第２のバルブを介して接続された第１の真空排気手段及び第２の真空排気手段と、
    前記第１のバルブと前記第１の真空排気手段との間及び前記第２のバルブと前記第２の真空排気手段との間に夫々介設された第１の圧力検出手段及び第２の圧力検出手段と、
    前記第１のバルブ及び前記第２のバルブの少なくとも一方の前記真空容器側に設けられ、当該真空容器内の圧力を検出するための処理圧力検出手段と、
    前記第１の圧力検出手段、前記第２の圧力検出手段及び前記処理圧力検出手段により検出された各圧力検出値に基づいて、前記真空容器内の圧力と、前記第１の排気路及び前記第２の排気路を通流する夫々のガスの流量比と、が夫々設定された設定値となるように、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブの開度を制御するための制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
  2. 前記制御部は、前記処理圧力検出手段の圧力値が設定値となるように前記第１のバルブの開度を調整する第１ステップと、次いで前記流量比が設定値となるように前記第２のバルブの開度を調整する第２ステップと、を実行するプログラムを含むことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  3. 前記プログラムは、前記真空容器内の圧力と前記流量比とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとを予め設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返すように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
  4. 前記プログラムは、前記第２ステップの後に行われ、前記流量比が設定値となるように前記第１の真空排気手段及び前記第２の真空排気手段の少なくとも一方の排気流量を調整する第３ステップを含むことを特徴とする請求項２または３に記載の成膜装置。
  5. 前記プログラムは、前記第３ステップを行った後、前記真空容器内の圧力と前記流量比とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとを予め設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返すように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
  6. 前記制御部は、前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段の各々から不活性ガスを供給して前記真空容器内の圧力及び前記流量比を調整し、その後前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段から供給するガスを夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスに切り替えて成膜処理を行うように制御信号を出力する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。
  7. 真空容器内の回転テーブル上に基板を載置して、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番にこの回転テーブル上の基板の表面に供給しか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、
    前記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の処理領域と前記第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設けられ、分離ガス供給手段から分離ガスを供給するための分離領域と、
    前記回転テーブルの回転中心から見て前記第１の処理領域とこの第１の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第１の排気路、及び前記回転テーブルの回転中心から見て前記第２の処理領域とこの第２の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第２の排気路と、
    前記第１の排気路及び前記第２の排気路に夫々第１のバルブ及び第２のバルブを介して接続された第１の真空排気手段及び第２の真空排気手段と、
    前記第１のバルブと前記第１の処理領域との間及び前記第２のバルブと前記第２の処理領域との間に夫々設けられ、前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域の圧力を夫々検出するための第１の処理圧力検出手段及び第２の処理圧力検出手段と、
    前記第１の処理圧力検出手段及び前記第２の処理圧力検出手段により検出された各圧力検出値に基づいて、前記真空容器内の圧力と、前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との間の圧力差と、が夫々設定された設定値となるように、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブの開度を制御するための制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
  8. 前記制御部は、前記第１の処理圧力検出手段の圧力値が設定値となるように前記第１のバルブの開度を調整する第１ステップと、次いで前記圧力差が設定値となるように前記第２のバルブの開度を調整する第２ステップと、を実行するプログラムを含むことを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
  9. 前記プログラムは、前記真空容器内の圧力と前記圧力差とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとを予め設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返すように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の成膜装置。
  10. 前記プログラムは、前記第２ステップの後に行われ、前記圧力差が設定値となるように前記第１の真空排気手段及び前記第２の真空排気手段の少なくとも一方の排気流量を調整する第３ステップを含むことを特徴とする請求項８または９に記載の成膜装置。
  11. 前記プログラムは、前記第３ステップを行った後、前記真空容器内の圧力と前記圧力差とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとを予め設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返すように構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。
  12. 前記制御部は、前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段の各々から不活性ガスを供給して前記真空容器内の圧力及び前記圧力差を調整し、その後前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段から供給するガスを夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスに切り替えて成膜処理を行うように制御信号を出力することを特徴とする請求項７ないし１１のいずれか一つに記載の成膜装置。
  13. 前記真空容器内に供給されるガスの総流量は、前記ガス切り替え時の前後において同じ値に設定されていることを特徴とする請求項６または１２に記載の成膜装置。
  14. 前記第１の排気路及び前記第２の排気路に夫々第１の真空排気手段及び第２の真空排気手段を接続することに代えて、前記第１の排気路及び前記第２の排気路を合流させ、その合流路に共通の真空排気手段を接続することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一つに記載の成膜装置。
  15. 前記分離領域は、前記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を備えたことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか一つに記載の成膜装置。
  16. 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前記真空容器内の中心部に位置し、前記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を備え、
    前記反応ガスは、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排気口から排気されることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか一つに記載の成膜装置。
  17. 前記中心部領域は、前記回転テーブルの回転中心部と前記真空容器の上面側とにより区画され、分離ガスがパージされる領域であることを特徴とする請求項１０または１６に記載の成膜装置。
  18. 内部に基板搬送手段が配置された真空搬送室と、この真空搬送室に気密に接続された請求項１ないし１７のいずれか一つに記載の成膜装置と、前記真空搬送室に気密に接続され、真空雰囲気と大気雰囲気との間で雰囲気が切り替え可能な予備真空室と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
  19. 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方法において、
    真空容器内の回転テーブルに基板をほぼ水平に載置し、当該回転テーブルを回転させる工程と、
    前記回転方向に互いに離れて前記真空容器に設けられた第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段から、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工程と、
    前記回転方向において第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段の間に位置する分離領域に設けられた分離ガス供給手段から分離ガスを供給し、この分離領域への前記反応ガスの侵入を阻止する工程と、
    前記回転テーブルの回転中心から見て第１の反応ガスが供給される第１の処理領域とこの第１の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第１の排気路、及び前記回転テーブルの回転中心から見て第２の反応ガスが供給される第２の処理領域とこの第２の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第２の排気路から、これらの第１の排気路及び第２の排気路に夫々接続された第１の真空排気手段及び第２の真空排気手段により、夫々第１の処理領域及び第２の処理領域の各雰囲気を互いに独立して排気する工程と、
    前記真空容器内の圧力と、前記第１の排気路に介設された第１のバルブと前記第１の真空排気手段との間における圧力と、前記第２の排気路に介設された第２のバルブと前記第２の真空排気手段との間における圧力と、を検出し、これらの各圧力検出値に基づいて、前記真空容器内の圧力と、前記第１の排気路及び前記第２の排気路を通流する夫々のガスの流量比と、が夫々設定された設定値となるように、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブの開度を調整する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
  20. 前記調整する工程は、前記真空容器内の圧力値が設定値となるように前記第１のバルブの開度を調整する第１ステップと、次いで前記流量比が設定値となるように前記第２のバルブの開度を調整する第２ステップと、を含むことを特徴とする請求項１９に記載の成膜方法。
  21. 前記調整する工程は、ステップの繰り返し回数を設定する工程と、前記真空容器内の圧力と前記流量比とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとを前記設定する工程にて設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返す工程と、を含むことを特徴とする請求項２０に記載の成膜方法。
  22. 前記調整する工程は、前記第２ステップの後に行われ、前記流量比が設定値となるように前記第１の真空排気手段及び前記第２の真空排気手段の少なくとも一方の排気流量を調整する第３ステップを含むことを特徴とする請求項２０または２１に記載の成膜方法。
  23. 前記調整する工程は、前記第３ステップを行った後、ステップの繰り返し回数を設定する工程と、前記真空容器内の圧力と前記流量比とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとをこの設定する工程で設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返す工程と、を含むことを特徴とする請求項２２に記載の成膜方法。
  24. 前記調整する工程は、前記反応ガスを供給する工程の前に、前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段の各々から不活性ガスを供給し、この時に前記真空容器内の圧力及び前記流量比を調整する工程であり、
    前記反応ガスを供給する工程は、この調整する工程の後に、前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段から供給するガスを夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスに切り替えてガスを供給する工程であることを特徴とする請求項１９ないし２３のいずれか一つに記載の成膜方法。
  25. 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方法において、
    真空容器内の回転テーブルに基板をほぼ水平に載置し、当該回転テーブルを回転させる工程と、
    前記回転方向に互いに離れて前記真空容器に設けられた第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段から、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工程と、
    前記回転方向において第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段の間に位置する分離領域に設けられた分離ガス供給手段から分離ガスを供給し、この分離領域への前記反応ガスの侵入を阻止する工程と、
    前記回転テーブルの回転中心から見て第１の反応ガスが供給される第１の処理領域とこの第１の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第１の排気路、及び前記回転テーブルの回転中心から見て第２の反応ガスが供給される第２の処理領域とこの第２の処理領域に対して回転方向下流側に隣接する分離領域との間にその排気口が位置する第２の排気路から、これらの第１の排気路及び第２の排気路に夫々接続された第１の真空排気手段及び第２の真空排気手段により、夫々第１の処理領域及び第２の処理領域の各雰囲気を互いに独立して排気する工程と、
    前記第１の排気路に介設された第１のバルブと前記第１の処理領域との間における圧力と、前記第２の排気路に介設された第２のバルブと前記第２の処理領域との間における圧力と、を検出し、これらの各圧力検出値に基づいて、前記真空容器内の圧力と、前記第１の処理領域と前記第２の処理領域との間の圧力差と、が夫々設定された設定値となるように、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブの開度を調整する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
  26. 前記調整する工程は、前記真空容器内の圧力値が設定値となるように前記第１のバルブの開度を調整する第１ステップと、次いで前記圧力差が設定値となるように前記第２のバルブの開度を調整する第２ステップと、を含むことを特徴とする請求項２５に記載の成膜方法。
  27. 前記調整する工程は、ステップの繰り返し回数を設定する工程と、前記真空容器内の圧力と前記圧力差とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとを前記設定する工程にて設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返す工程と、を含むことを特徴とする請求項２６に記載の成膜方法。
  28. 前記調整する工程は、前記第２ステップの後に行われ、前記圧力差が設定値となるように前記第１の真空排気手段及び前記第２の真空排気手段の少なくとも一方の排気流量を調整する第３ステップを含むことを特徴とする請求項２６または２７に記載の成膜方法。
  29. 前記調整する工程は、前記第３ステップを行った後、ステップの繰り返し回数を設定する工程と、前記真空容器内の圧力と前記圧力差とが夫々設定値となるまで、前記第１ステップと前記第２ステップとをこの設定する工程で設定した繰り返し回数の範囲内で繰り返す工程と、を含むことを特徴とする請求項２８に記載の成膜方法。
  30. 前記調整する工程は、前記反応ガスを供給する工程の前に、前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段の各々から不活性ガスを供給し、この時に前記真空容器内の圧力及び前記圧力差を調整する工程であり、
    前記反応ガスを供給する工程は、この調整する工程の後に、前記第１の反応ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段から供給するガスを夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスに切り替えてガスを供給する工程であることを特徴とする請求項２５ないし２９のいずれか一つに記載の成膜方法。
  31. 前記真空容器内に供給されるガスの総流量は、前記ガス切り替え時の前後において同じ値に設定されていることを特徴とする請求項２４または３０に記載の成膜方法。
  32. 前記排気する工程は、前記第１の排気路及び前記第２の排気路に夫々第１の真空排気手段及び第２の真空排気手段を接続することに代えて、前記第１の排気路及び前記第２の排気路を合流させ、その合流路に共通の真空排気手段を接続し、この共通の真空排気手段により前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域の各雰囲気を排気する工程であることを特徴とする請求項１９ないし３１のいずれか一つに記載の成膜方法。
  33. 前記分離領域への前記反応ガスの侵入を阻止する工程は、前記分離ガス供給手段の前記回転方向両側に位置し、回転テーブルと真空容器の天井面との間の狭隘な空間を介して前記分離領域から処理領域側に分離ガスを供給する工程であることを特徴とする請求項１９ないし３２のいずれか一つに記載の成膜方法。
  34. 前記真空容器内の中心部に位置する中心部領域に分離ガスをパージして、当該中心部領域に形成された吐出口から分離ガスを当該回転テーブルの基板載置面側に吐出する工程と、
    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、前記反応ガスを前記排気口から排気する工程と、を含むことを特徴とする請求項１９ないし３３のいずれか一つに記載の成膜方法。
  35. 前記中心部領域は、前記回転テーブルの回転中心部と前記真空容器の上面側とにより区画され、分離ガスがパージされる領域であることを特徴とする請求項３４に記載の成膜方法。
  36. 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用いられるプログラムを格納する記憶媒体であって、
    前記プログラムは、請求項１９ないし３５のいずれか一つに記載の成膜方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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