JP2010114392A - ガスインジェクター及び成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インジェクター本体の長さ方向に均一な濃度のガスを供給することの可能なガスインジェクター及びこのガスインジェクターを備えた成膜装置を提供する。
【解決手段】ガスインジェクター３１のインジェクター本体は、ガス導入口を備えると共にガス流路を構成し、ガス流出孔は、インジェクター本体の壁部に、その長さ方向に沿って複数配列されており、案内部材は、前記インジェクター本体の外面との間に、その長さ方向に伸びるスリット状のガス吐出口を形成するように設けられると共に、前記ガス流出孔から流出したガスを前記ガス吐出口に案内する。
【選択図】図２

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）などと呼ばれており（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。

当該成膜装置では、例えば回転テーブルの移動路に対して交差する方向に伸びる細長い円筒状のガスノズルの下面に、ノズルの長さ方向に沿って多数のガス流出孔を設け、回転テーブルの回転に伴ってガスノズルの下方を通過する基板載置領域上のウエハの表面に向けてこれらのガス流出孔から反応ガスを吐出する構造を採用している。そして、例えば当該ガスノズルを２本用いて２種類の反応ガスを連続的に供給し、回転テーブルを回転させることによってウエハ表面にこれらの反応ガスを交互に供給し、例えばウエハ表面にシリコン酸化膜を形成する成膜処理を行ったところ、成膜された膜の膜厚がガスノズルの長さ方向に沿って波を打つように変化する現象が確認された。この膜厚の変化の様子を観察すると、ガス流出孔の下方を通過する領域に形成される膜が厚く、その他の領域では薄くなっており、ガスノズルに設けられたガス流出孔がシリコン酸化膜の膜厚の差としてウエハ表面に転写されていることが確認された（以下、この現象を「波打ち」現象と呼ぶ）。

一般にＡＬＤ方式は、ウエハ表面への反応ガス原子や分子の吸着を利用した成膜法であることから、膜厚の均一性が良好であることが知られている。このような成膜方式であるにも拘らず、回転テーブル型の成膜装置にて既述の波打ち現象を生ずる原因は、ガスノズルの下面に散在するガス流出孔から反応ガスがウエハ表面に直接吹き付けられていること、回転テーブルは例えば数百ｒｐｍといった非常に高い回転速度にてガスノズルの下方を通過する場合もあることなどから、反応ガスの吸着状態が平衡に達する前に、ウエハが当該ガス吐出孔から離れていってしまい、ガス流出孔の直下とそれ以外の領域との間でウエハに吸着する反応ガスの量が異なるためではないかと推測される。

成膜された膜の波打ち現象を解消するためには、ノズルの長さ方向に均一に反応ガスを供給する必要があるところ、例えばガス流出孔に替えてノズルの長さ方向に伸びるスリットを設ける手法も考えられる。しかしながらスリットは、ガス流出孔に比べて反応ガス通過時のコンダクタンスが大きく、例えばガスノズルの基端側から反応ガスを供給すると、圧力の高い基端側と、圧力の低い先端側との間でウエハに向かって吐出するガス量の差が大きくなってしまい均一な濃度で反応ガスを供給することが困難である。基端側と先端側との間の圧力差を小さくするためには、管径の大きなガスノズルを採用することも考えられるが、この場合にはガスノズルを格納するために必要なスペースが大きくなり、真空容器が大型化して成膜装置全体が大型化してしまうという問題がある。
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、インジェクター本体の長さ方向に均一な濃度のガスを供給することの可能なガスインジェクター及びこのガスインジェクターを備えた成膜装置を提供することにある。

本発明のガスインジェクターは、ガス導入口を備えると共にガス流路を構成するインジェクター本体と、
このインジェクター本体の壁部に、当該インジェクター本体の長さ方向に沿って配列された複数のガス流出孔と、
前記インジェクター本体の外面との間に、当該インジェクター本体の長さ方向に伸びるスリット状のガス吐出口を形成するように設けられ、前記ガス流出孔から流出したガスを前記ガス吐出口に案内する案内部材と、を備えたことを特徴とする。

ここで、前記インジェクター本体の壁部は、平坦部分を有すると共に、この平坦部分に前記複数のガス流出孔が設けられ、前記スリット状のガス吐出口は、前記平坦部分の一縁側に形成されていることが好ましく、この場合には前記案内部材は、前記平坦部分に対して平行に設けられているとよい。さらにこれらの場合、インジェクター本体は、角筒状に形成されていることが好適である。

あるいは、前記インジェクター本体は、円筒状に形成され、前記案内部材は、断面が前記インジェクター本体の外面に沿って円弧状に形成されていてもよい。

また、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、
前記真空容器内に設けられた回転テーブルと、
この回転テーブルに基板を載置するために設けられた基板載置領域と、
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の反応ガスを供給するための第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し、分離ガスを供給する分離ガス供給手段が設けられた分離領域と、
前記真空容器内を真空排気するための排気口と、を備え、
前記第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段の少なくとも一方は、前記のいずれかのガスインジェクターであり、このガスインジェクターは前記回転テーブルの移動路と交差する方向に伸び、且つ前記ガス吐出口を当該回転テーブルに対向させて配置されていることを特徴とする。

そして、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分離ガス吐出孔が形成された中心部領域を備え、前記排気口は、これら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排気するように構成されていることが好ましい。またここで前記分離領域は、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場合が好適である。

以上の各場合において、前記中心部領域は、回転テーブルの回転中心部と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となっているか、あるいは、前記中心部領域は、真空容器の中心部にて上面及び底面の間に設けた支柱と、この支柱を囲み、鉛直回りに回転自在な回転スリーブと、を含み、前記回転スリーブは、回転テーブルの回転軸をなしていることが好ましい。また前記排気口は、回転テーブルの周縁と真空容器の内周壁との隙間から排気するために設けられているとよい。

このほか、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、前記排気口は、各反応ガスの排気を専用に行うために、平面で見たときに前記分離領域の前記回転方向両側に設けられているとよい。そして、前記分離領域の天井面における真空容器の外縁側の部位は、前記回転テーブルの外端面に対向するように屈曲して真空容器の内周壁の一部を構成し、当該天井面の屈曲部位と前記回転テーブルの外端面との隙間は、反応ガスの侵入防止効果が得られる寸法に設定され、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を大きくすることが好適である。

本発明によれば、ガスインジェクターを構成するインジェクター本体の壁部に設けられた複数のガス流出孔より吐出されたガスを、案内部材により案内して、前記インジェクター本体の長さ方向に沿って伸びるスリット状のガス吐出口を介してガスを供給するようになっているので、案内部材によって案内される際に、当該ガスを前記スリットの伸びる方向に分散させることができる。この結果、例えば載置領域上に載置された基板にガスインジェクターからガスを供給して当該基板の表面に吸着させるプロセスなどにおいて、インジェクター本体の伸びる方向に均一な濃度のガスを供給することが可能となる。これにより、インジェクター本体の壁部に設けられたガス流出孔から吐出されたガスを基板に直接吹き付けるタイプのガスインジェクターを適用した場合と比較して、当該ガス流出孔の設けられた領域とそのほかの領域とで基板に吸着するガス量が異なるといった不具合の発生を抑制することができる。

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内には、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、本発明の実施の形態に係わるガスインジェクター３１及び反応ガスノズル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。この結果、ガスインジェクター３１は、回転テーブル２の回転方向、即ち移動路と交差する方向に伸びた状態で配置されていることになる。これらガスインジェクター３１、反応ガスノズル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。

これらガスインジェクター３１、反応ガスノズル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インジェクター３１、（反応ガスノズル３２、分離ガスノズル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供給ポート３１ａ（３２ａ、４１ａ、４２ａ）を接続する構成を採用することができる。

ガスインジェクター３１及び反応ガスノズル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。また、各ガスインジェクター３１、反応ガスノズル３２はＮ_２ガスのガス供給源にも接続されており、成膜装置の運転開始時に圧力調節用のガスとして各処理領域Ｐ１、Ｐ２にＮ_２ガスを供給することができるようになっている。この例では、反応ガスノズル３２、分離ガスノズル４１、ガスインジェクター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。

図４に示すように、反応ガスノズル３２には、下方側にＯ_３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配列されている。一方、ＢＴＢＡＳガスを供給するためのガスインジェクター３１の詳細な構成については後述する。ガスインジェクター３１、反応ガスノズル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、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分離領域Ｄを形成するためにＮ_２ガスを供給する役割を果たし、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６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０．５ｍｍの吐出孔４０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。また反応ガスノズル３２についても、真下に向いた例えば口径０．５ｍｍの吐出孔３３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、天板１１は容器本体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。

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となっている。この窪んだ部位における、回転テーブル２の周縁と容器本体１２の内周壁との隙間は、各々第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２に連通していて、各処理領域Ｐ１、Ｐ２に供給された反応ガスを排気できるようになっている。これらの隙間を排気領域６と呼ぶことにすると、ここ排気領域６の底部、即ち回転テーブル２の下方側には、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。

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、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、各反応ガス（ＢＴＢＡＳガス及びＯ_３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はガスインジェクター３１とこのガスインジェクター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、また他方の排気口６１は、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７など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上のウエハ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６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へのＢＴＢＡＳガスあるいはＯ_３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、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及びその昇降機構（共に図示せず）が設けられる。

以上に説明した構成を備えた本実施の形態に係る成膜装置において、例えばＯ_３ガスを供給する反応ガスノズル３２については、既述のように当該ノズル３２の底部に、下方向きに設置された吐出孔３３が間隔をおいて配列された構成の従来型のノズルとなっている。これに対して例えばＢＴＢＡＳガスを供給するガスインジェクター３１は、背景技術にて説明した膜の波打ち現象を軽減するために、従来型のノズルとは異なった構成を備えている。以下、当該ガスインジェクター３２の詳細な構成について図８〜図１０を参照しながら説明する。

図８〜図１０に示すように、反応ガスノズル３２は、例えば石英製の細長い角筒状のインジェクター本体３１１と、このインジェクター本体３１１の側面に設けられた案内部材３１５とを備えている。インジェクター本体３１１の内部は空洞となっていて、当該空洞はインジェクター本体３１１の基端部に設けられたガス導入管３１７から供給されるＢＴＢＡＳガスを通流させるためのガス流路３１２を構成している。図７に示すようにインジェクター本体３１１は、基端部側を容器本体１２の側壁側へ向け、ガス導入管３１７を既述のガス供給ポート３１ａと接続した状態で真空容器１内に配置され、回転テーブル２の表面からインジェクター本体３１１の底面までの高さは例えば１ｍｍ〜４ｍｍとなっている。ガス導入管３１７は、インジェクター本体３１１の接続部にて開口し、当該開口部はガス流路３１２へ反応ガスを導入する導入口となっている。ここで反応ガスノズル３２を構成する部材の材料は上述の石英の例に限定されず、例えばセラミック製であってもよい。

図８、図９及び図１０（ａ）に示すように、インジェクター本体３１１の壁部である側壁部の一方側、例えば回転テーブル２の回転方向から見て上流側の側壁部には、例えば口径０．５ｍｍのガス流出孔３１３がインジェクター本体３１１の長さ方向に沿って例えば５ｍｍの間隔をおいて複数個、例えば６７個配列されている。ガス流出孔３１３は、後述のガス吐出口３１６が伸びる方向へとガス流路３１２内のＢＴＢＡＳガスを均一に供給する役割を果たす。

ここで本実施の形態に係るインジェクター本体３１１は、既述のように角筒状に形成されているところ、ガス流出孔３１３の設けられている側壁部は平坦な平坦部分となっており、当該回転テーブルに対して垂直な状態で配置することが好ましい。ここで当該側壁部が回転テーブル２に対して垂直であるとは、厳密に垂直である場合のみに限定されず、回転テーブルに対する垂直面から、当該側壁部が±５°程度の傾きを持って配置されている場合も含んでいる。

さらにこれらガス流出孔３１３の配列されたインジェクター本体３１１の側壁部には、当該ガス流出孔３１３に対向するように案内部材３１５が固定されている。案内部材３１５は、例えば隙間調節部材３１４を介して前記側壁部に固定され、これら案内部材３１５と前記側壁部とは例えば互いに平行になるように固定されている。案内部材３１５は、例えば石英製の部材からなり、ガス流出孔３１３より吐出されたＢＴＢＡＳガスの流れ方向を回転テーブル２の設けられている方向に案内すると共に、当該ガスの流れを分散させて、成膜される膜へのガス流出孔３１３の転写を防止する役割を果たす。ここで案内部材３１５がガス流出孔３１３の設けられた側壁部に対して平行であるとは、両部材が厳密に平行に配置されている場合のみに限定されず、例えば案内部材３１５が前記側壁部に対して±５°程度の傾きを持って配置されている場合も含んでいる。この場合においても案内部材３１５はセラミック製であってもよい。

図１０（ａ）は案内部材３１５を取り外した状態におけるガスインジェクター３１の側面図である。隙間調節部材３１４は、例えば石英製の厚さの等しい複数の板材から構成され、インジェクター本体３１１の側壁部のガス流出孔３１３が配列されている領域を取り囲むように、例えば当該領域の上方側と左右側方側とに配置される。本例において隙間調節部材３１４の厚さは例えば０．３ｍｍとなっており、案内部材３１５は、これら隙間調節部材３１４を介して例えばボルト締めなどによってインジェクター本体３１１に締結される。ここでも隙間調節部材３１４はセラミック製であってもよい。

これらの構成により、前記側壁部の外面と案内部材３１５との間には、例えば図１０（ｂ）の底面図に示すように、ガス流出孔３１３から吐出されたＢＴＢＡＳガスをウエハＷへ向けて吐出するスリット状のガス吐出口３１６が平坦部分である側壁部の一縁側に沿って形成される。ガスインジェクター３１はこのガス吐出口３１６を回転テーブル２に向けた状態でインジェクター本体３１１内に配置される。また、既述のように隙間調節部材３１４の厚さは０．３ｍｍであることから、スリット状のガス吐出口３１６の幅も０．３ｍｍとなっている。

さらにまた既述のようにボルト締めを利用する場合などには、隙間調節部材３１４や案内部材３１５がインジェクター本体３１１から着脱自在となるので、例えば、反応ガスの供給量や種類、回転テーブル２の回転速度など、運転条件の変更に合わせて厚さの異なる隙間調節部材３１４を用い、ガス吐出口３１６のスリットの幅を調節することもできる。また、案内部材３１５の着脱ができる場合には、図１０（ａ）、図１０（ｂ）の右側の領域に図示したように、ガス流出孔３１３の一部を熱的、化学的安定性の高い例えばカプトン（登録商標）製のシール３１８で塞ぎ、また再度これを取り外すことなどが容易となる。これにより、反応ガスや運転条件の違いによってガス流出孔３１３の配置間隔を変更したり、ガスインジェクター３１の基端側と先端側とでガス流出孔３１３の配置間隔を異ならせたりすることもできる。

成膜装置全体の説明に戻ると、図１、図３に示すように、この実施の形態の成膜装置に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などの記憶媒体から制御部１００内にインストールされる。

次に上述の実施の形態に係る成膜装置の作用について説明する。先ず図示しないゲートバルブを開き、搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハを外部から回転テーブル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１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。そして回転テーブル２を間欠的に回転させながらこのようなウエハＷの受け渡しを行い、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。続いて真空ポンプ６４を稼動させ、圧力調節手段６５の圧力調節弁を全開として各処理領域Ｐ１、Ｐ２を含む空間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はこの回転テーブル２に載置されることで加熱される。

このウエハＷの加熱動作と並行して、真空容器１内に成膜開始後に供給される反応ガス、分離ガス並びにパージガスと等量のＮ_２ガスを供給して、真空容器１内の圧力調節を行う。例えばガスインジェクター３１からは１００ｓｃｃｍ、反応ガスノズル３２からは１０，０００ｓｃｃｍ、各分離ガスノズル４１、４２からは各々２０，０００ｓｃｃｍ、分離ガス供給管５１からは５，０００ｓｃｃｍといった量のＮ_２ガスを真空容器１内に供給し、各処理領域Ｐ１、Ｐ２内の圧力が既述の圧力設定値、例えば１,０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）となるように、圧力調節手段６５にて圧力調節弁の開閉動作を行う。なお、このとき各パージガス供給管７２、７３からも所定量のＮ_２ガスが供給される。

次いで、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、第１、第２の処理領域Ｐ１、Ｐ２の圧力が各々設定圧力になったことを確認したら、ガスインジェクター３１及び反応ガスノズル３２より供給するガスを夫々ＢＴＢＡＳガス及びＯ_３ガスに切り替え、ウエハＷへの成膜動作を開始する。この時、真空容器１内に供給されるガスの総流量が急激に変化しないように各ガスインジェクター３１、反応ガスノズル３２におけるガスの切り替えはゆっくりと行うとよい。

そして回転テーブル２の回転により、ウエハＷは第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを交互に通過するため、各ウエハＷにはＢＴＢＡＳガスが吸着し、次いでＯ_３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。

このとき、ガスインジェクター３１より供給されるＢＴＢＡＳガスの挙動を詳細に説明すると、ガス導入管３１７から供給されたＢＴＢＡＳガスはインジェクター本体３１１の基端側から先端側へとガス流路３１２内を流れていくと共に、インジェクター本体３１１の側壁部に設けられた各ガス流出孔３１３より流出する。このとき各ガス流出孔３１３に対向する位置には案内部材３１５が設けられていることから、例えば図８に示すように、各ガス流出孔３１３から吐出したＢＴＢＡＳガスは流れ方向が下向きとなるように案内され、スリット状のガス吐出口３１６へ向けて流れていく。

このとき、ガス流出孔３１３から吐出されたＢＴＢＡＳガスは、案内部材３１５に衝突して流れ方向が変えられることから、例えば図９に模式的に示すように、当該ガスは案内部材３１５へ衝突した際にスリット状のガス吐出口３１６が伸びる方向に沿って左右に広がり、その後下向きに流れていく。既述のようにガス流出孔３１３はインジェクター本体３１１の長さ方向に互いに隣り合って配列されていることから、各ガス流出孔３１３から吐出されたガスの流れは、案内部材３１５に衝突して左右に広がる際に、ガスインジェクター３１の長さ方向に互いに混じり合いながら流れていく。こうして当該ガスの流れは、ガスインジェクター３１の長さ方向にガス濃度が均一化されながらスリット状のガス吐出口３１６に到達し、細長い帯状の流れとなって処理領域Ｐ１に供給される。

このように、ＢＴＢＡＳガスはガスインジェクター３１の長さ方向に混合されながら処理領域Ｐ１に供給されることから、背景技術にて説明した従来型のノズルを用いて同ガスを供給する場合に比べて濃淡差の少ない状態で処理領域Ｐ１を通過するウエハＷ表面に到達することができる。この結果、例えば回転テーブル２の回転速度が高く、反応ガスのウエハＷへの吸着状態が平衡に達する前にウエハＷが処理領域Ｐを通過してしまう場合であっても、ＢＴＢＡＳガスは、ガス流出孔３１３が配置されている位置と、これらの間の位置との間での濃淡差の少ない状態でウエハＷ表面に吸着し、従来型のノズルと比較して波打ちの少ない膜を成膜することが可能となる。

またＢＴＢＡＳガスは例えば口径０．５ｍｍの小さなガス流出孔３１３を通ってスリット状のガス吐出口３１６に供給されることから、インジェクター本体３１１内のガス流路３１２から当該ガス吐出口３１６へ向けて流れ出す際のコンダクタンスが小さい。このため、背景技術にて説明したように、例えば既述の波打ち現象の低減を目的として、従来のガスノズルの底面にスリットを設けた場合に生じる現象、即ちスリットを通過する際にＢＴＢＡＳに働くコンダクタンスが大きくなり、ノズルの先端側と基端側とで大きな濃度差が発生して、例えば成膜された膜の膜厚がガスノズルの伸びる方向に、基端側で厚く、先端側で薄くなるといった現象の発生を抑えることもできる。

次に真空容器１内全体のガスの流れについて説明すると、天板１１の中心部に接続された分離ガス供給管５１からは分離ガスである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。この例ではガスインジェクター３１、反応ガスノズル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。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１１に示す。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より排気される。

また反応ガスノズル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の吸引作用とにより当該排気口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、各ガスの流量など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。

またガスインジェクター３１から下方側に供給され、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。

このようにガスインジェクター３１から供給されたＢＴＢＡＳガスは、周囲を流れるＮ_２ガスの流れに乗って排気口６１へと排気されるところ、例えば、ＢＴＢＡＳガスの流れが回転テーブル２に対して大きな傾きを持って供給される場合には、ＢＴＢＡＳガスは周囲を流れるＮ_２ガスの流れに巻き上げられ易くなり、ウエハＷの表面に到達せずに排気されてしまう場合もあり、成膜速度の低下に至るおそれもある。

この点、本実施の形態に係るガスインジェクター３１は、例えば図８に示すようにガス流出孔３１３の設けられているインジェクター本体３１１の側壁部が回転テーブル２に対して垂直に配置されており、さらに案内部材３１５がこの側壁部に対して平行に配置されていることから、これらの間に形成されるガス吐出口３１６を通って処理領域Ｐ１に供給される帯状のＢＴＢＡＳガスの流れについても回転テーブル２に対して垂直に供給される。この結果、ガスインジェクター３１のガス吐出口３１６から回転テーブル２までの距離は最短となり、またこの開口部を出たＢＴＢＡＳガスの流れに働く慣性力は回転テーブル２に向かおうとする垂直方向の力が最大となっていることから、回転テーブル２に対して傾いた状態で供給される場合と比較して、ＢＴＢＡＳガスは周囲のＮ_２ガスの流れに巻き上げられにくい状態で処理領域Ｐ１に供給されることとなる。

真空容器１全体のガスの流れの説明に戻ると、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６及び図１１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には例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、プロセス圧力は例えば１，０６７Ｐａ（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１０，０００ｓｃｃｍ、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５，０００ｓｃｃｍである。また１枚のウエハ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６０００回である。

上述の実施の形態によれば以下の効果がある。ガスインジェクター３１を構成するインジェクター本体３１１の側壁部に設けられた複数のガス流出孔３１３より吐出されたＢＴＢＡＳガスを、案内部材３１５により案内して、インジェクター本体３１１の長さ方向に沿って伸びるスリット状のガス吐出口３１６を介して反応ガスを供給するようになっているので、案内部材３１５によって案内される際に、当該反応ガスをスリットの伸びる方向に分散させることができる。この結果、回転テーブル２の載置領域上に載置されたウエハＷにガスインジェクター３１から反応ガスを供給してウエハＷ表面に吸着させる本実施の形態に係る成膜装置において、インジェクター本体３１１の伸びる方向に均一な濃度のガスを供給することが可能となる。これにより、インジェクター本体の壁部に設けられたガス流出孔から吐出されたガスをウエハＷに直接吹き付けるタイプのガスインジェクターを適用した場合と比較して、当該ガス流出孔の設けられた領域とそのほかの領域とで基板に吸着するガス量が異なるといった不具合の発生を抑制し、均一な膜を成膜することができる。

またＢＴＢＡＳガスを案内部材３１５に衝突させて案内する際に、インジェクター本体３１１の伸びる方向に配列されたガス流出孔３１３を介して当該ガスを流出させている。こうしたガス吐出孔３１３は例えばスリットなどと比較してコンダクタンスが小さいため、例えばＢＴＢＡＳガスの供給元に近いガスインジェクター３１の基端側と、供給元から遠い先端側との間で濃度差を生じて、成膜された膜の膜厚がガスインジェクター３１の伸びる方向に、基端側で厚く、先端側で薄くなるといった不具合の発生を抑えることもできる。

さらにまた、ガスインジェクター３１は、ガス流出孔３１３の設けられているインジェクター本体３１１の側壁部が回転テーブル２に対して垂直に配置され、案内部材３１５がこの側壁部に対して平行に配置されていることから、ＢＴＢＡＳガスの流れも回転テーブル２に対して垂直に供給される。この結果、回転テーブル２に対して傾いた状態で供給する場合と比較して、ＢＴＢＡＳガスを周囲のＮ_２ガスの流れに巻き上げられにくい状態で処理領域Ｐ１に供給し、ウエハＷ表面に効率的に吸着させることができる。

このほか、本実施の形態に係るガスインジェクター３１は、インジェクター本体３１１に対して案内部材３１５や隙間調節部材３１４が着脱自在に構成されていることから、案内部材３１５を取り外し、ガス流出孔３１３の一部にシール３１８を貼るなどしてガス流出孔３１３の配置間隔を変更したり、隙間調節部材３１４の厚さを変更してガス吐出口３１６のスリットの幅を変更したりするなど、ガスインジェクター３１の改造が容易となりＢＴＢＡＳガスの供給条件のフレキシビリティを高めることができる。

また本成膜装置は、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、背景技術にて説明した枚葉式の成膜装置を用いる場合と比較して、反応ガスをパージする時間が不要となり、高いスループットで成膜処理を行うことができる。

次に、他の実施の形態に係るガスインジェクター３１ａについて説明する。当該他の実施の形態に係るガスインジェクター３１ａの適用される成膜装置は、図１〜図７を用いて説明したものと同様なので再度の説明を省略する。また、図８〜図１０を用いて説明したガスインジェクター３１と同様の役割を果たす構成要素については、これらと同じ符号を付した。

他の実施の形態に係るガスインジェクター３１ａは、図１２、図１３に示すようにインジェクター本体３１１を円筒状の部材にて構成した点と、案内部材３１５を断面が円弧状の部材にて構成した点とが、角筒状のインジェクター本体３１１に平板状の案内部材３１５を設けた既述の実施の形態に係るガスインジェクター３１と異なっている。

本例において、例えば石英製の円管状のインジェクター本体３１１の側壁面には、例えば口径０．５ｍｍのガス流出孔３１３がインジェクター本体３１１の長さ方向に沿って例えば１０ｍｍの間隔をおいて複数個、例えば３４個配列されている。また案内部材３１５は、例えばインジェクター本体３１１よりも直径の大きな円筒を径方向に切り取って得られた縦断側面が円弧状の部材の長さ方向に伸びる一辺を、例えば溶接によってインジェクター本体３１１の外面に沿って固定した構成、即ち案内部材３１５の断面がインジェクター本体３１１の外面に沿って円弧状に形成された構成となっている。

ガス流出孔３１３の設けられているインジェクター本体３１１の壁部である側壁部の外面と案内部材３１５との間にはＢＴＢＡＳガスを吐出するスリット状のガス吐出口３１６が形成されており、例えば図１３に示すようにガス流出孔３１３より吐出されたＢＴＢＡＳガスは案内部材３１５と衝突して左右に広がりながら下方に流れ、ガスインジェクター３１ａの長さ方向に混合されながらガス吐出口３１６を介して処理領域Ｐ１に供給される。この結果、当該他の実施の形態に係るガスインジェクター３１ａにおいても、従来型のノズルと比較して濃淡差の少ない状態で処理領域Ｐ１にＢＡＢＡＳガスを供給することが可能となり、波打ちの少ない膜を成膜することが可能となる。

また、本例においてもガスインジェクター３１ａはコンダクタンスの小さなガス流出孔３１３を介してガス流路３１２からインジェクター本体３１１にＢＴＢＡＳガスを供給していることから、例えば波打ち現象の低減を目的として、従来のガスノズルの底面にコンダクタンスの大きなスリットを設けた場合と比較して、ガスインジェクター３１ａの先端側と基端側との濃度差が小さく、当該基端側と先端側との間で均一な厚さの膜を成膜することができる。

ここで、当該実施の形態に係るガスインジェクター３１ａにおいては、下方側から見たスリット状のガス吐出口３１６の幅は、図１２に示すように例えば２ｍｍとなっており、当該開口幅は案内部材３１５をインジェクター本体３１１に固定する際の角度やインジェクター本体３１１と案内部材３１５との径の差を変化させることにより調節することができる。図１２に示すようにガスインジェクター３１ａから供給されるＢＴＢＡＳガスは、ガス吐出口３１６の開口する方向に斜めの傾きを持って処理領域Ｐ１に供給される。このため、ガス吐出口３１６から回転テーブル２に到達するまでの距離が長くなるほか、ＢＴＢＡＳガスの流れには横方向への慣性力も働いているため、図９等に記載した記述のガスインジェクター３１と比較して周囲のＮ_２ガスの流れに巻き上げられやすい。この点においては図９等に記載したガスインジェクター３１の方が、ウエハＷにＢＴＢＡＳガスを供給する際の効率がよいといえる。また、隙間調整部材３１４を利用して開口部の開口幅を調整する既述のガスインジェクター３１は、開口幅の調整などが簡便であるといった利点もある。

以上に説明した各実施の形態に係るガスインジェクター３１、３１ａにおいては、反応ガスとしてＢＴＢＡＳガスを供給する第１の反応ガス供給手段に適用した場合について説明したが、当該ガスインジェクター３１、３１ａを適用可能なガスはこれに限定されるものではない。例えばこれらのガスインジェクター３１、３１ａを第２のガス供給手段に適用して、第２の反応ガスであるＯ_３ガスを供給してもよいことは勿論である。

また、上述の各実施の形態においては、例えば図４（ａ）、図４（ｂ）に示すようにガス吐出口３１６を回転テーブル２の回転方向上流側に配置した例を示しているが、当該ガス吐出口３１６の配置位置についてもこれら実施の形態中に示したものに限定されない。例えば、ガス流出孔３１３を配置する側壁部、隙間調節部材３１４及び案内部材３１５を、図８に示した例とは左右対称に配置してガスインジェクター３１を構成し、ガス吐出口３１６を回転テーブル２の回転方向下流側に配してもよい。

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１４（ａ）、図１４（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１４（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１５はＯ_３ガスを供給する反応ガスノズル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。

また本実施の形態に係るガスインジェクター３１、３１ａ（図１６中はガスインジェクター３１だけを示してある）は、以下の構成の成膜装置にも適用することができる。即ち、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１６に示すようにガスインジェクター３１、３１ａ（反応ガスノズル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）及びガスインジェクター３１、３１ａ（反応ガスノズル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がガスインジェクター３１、３１ａ（反応ガスノズル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、ガスインジェクター３１、３１ａ（反応ガスノズル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、これらのガスはガスインジェクター３１、３１ａ（反応ガスノズル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、本実施の形態に係るガスインジェクター３１、３１ａを適用可能な成膜装置は、例えば図１７に示すように構成してもよい。図１７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、ガスインジェクター３１からのＢＴＢＡＳガスと反応ガスノズル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１７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１７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１８に示しておく。図１８中、１０１は例えば２５枚のウエハＷ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Ｗ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Ｗ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。

（シミュレーション）
回転テーブル型の成膜装置モデルを作成し、種々の形状を備えた反応ガス供給手段を適用して、供給されたガスの濃度分布を確認した。図１９に示すように、成膜装置モデルは、例えば図３に示す第１の処理領域Ｐ１を含み、２つの凸状部４で囲まれた扇形の空間に回転テーブル２、第１の反応ガス供給手段及び第１の排気口６１を配置した構成とした。第１の反応ガス供給手段は、図１９に示す扇状の空間の周方向の中間位置に配置し、排気口６１は第１の反応ガス供給手段に対して、回転テーブル２の回転方向下流側であって、当該回転テーブル２の外周位置、下方側に配置した。当該扇型の空間の内周の長さＬ_１、外周の長さＬ_２、径の長さＲ、また回転テーブル２の上面から図１９では不図示の天井面４５（第２の天井面）までの高さなどのモデル空間のサイズは、実際の成膜装置と同様とし、また各反応ガス供給手段からのＢＴＢＡＳガスの供給量、上流、下流側から当該扇状の空間内に供給されるＮ_２ガスの流量、回転テーブル２の回転速度、空間内のプロセス圧力などについても、処理パラメータとして例示した既述のパラメータの範囲内で設定した。

Ａ．シミュレーション条件
（実施例１）
第１の反応ガス供給手段として、図８〜図１０の実施の形態中に示したものと同様の構成を備えるガスインジェクター３１を設け、当該ガスインジェクター３１直下におけるＢＡＢＡＳガスの濃度分布をシミュレートした。シミュレーションに用いたガスインジェクター３１の縦断側面図を図２０（ａ）に模式的に示す。またガスインジェクター３１の設計条件は以下の通りである。
ガス流出孔３１３の口径：０．５ｍｍ
ガス流出孔３１３の中心間の間隔：５．０ｍｍ
ガス流出孔３１３の配置個数：６７個
ガス吐出口３１６のスリットの幅：０．３ｍｍ
回転テーブル２上面（ウエハＷ表面）からガス吐出口３１６までの高さＨ_１：４ｍｍ
（実施例２）
第１の反応ガス供給手段として、図１２、図１３の他の実施の形態中に示したものと同様の構成を備えるガスインジェクター３１ａを設け、当該ガスインジェクター３１ａ直下におけるＢＡＢＡＳガスの濃度分布をシミュレートした。シミュレーションに用いたガスインジェクター３１ａの縦断側面図を図２０（ｂ）に模式的に示す。またガスインジェクター３１の設計条件は以下の通りである。
ガス流出孔３１３の口径：０．５ｍｍ
ガス流出孔３１３の中心間の間隔：１０ｍｍ
ガス流出孔３１３の配置個数：３２個
下方側から見たガス吐出口３１６のスリットの幅：２．０ｍｍ
回転テーブル２上面（ウエハＷ表面）からガス吐出口３１６までの高さＨ_１：４ｍｍ

（比較例１）
第１の反応ガス供給手段として、図２０（ｃ）に示す従来型の反応ガスノズル９１を設け、当該反応ガスノズル９１直下におけるＢＡＢＡＳガスの濃度分布をシミュレートした。反応ガスノズル９１は、例えば実施の形態中に図２、図３などを用いて説明したＯ_３ガス供給用の反応ガスノズル３２とほぼ同様の構成を備えており、円筒状の反応ガスノズル９１の底面に反応ガスノズル９２をノズルの長さ方向に間隔をおいて配列した構成となっており、その設計条件は以下の通りである。
ガス流出孔９３の口径：０．５ｍｍ
ガス流出孔９３の中心間の間隔：１０ｍｍ
ガス流出孔９３の配置個数：３２個
回転テーブル２上面（ウエハＷ表面）からガス流出孔９３までの高さＨ_１：４ｍｍ
（比較例２）
第１の反応ガス供給手段として、図２０（ｄ）に示す反応ガスノズル９２を設け、当該反応ガスノズル９２直下におけるＢＡＢＡＳガスの濃度分布をシミュレートした。反応ガスノズル９２は、（比較例１）に係る反応ガスノズル９１を基端側から見て反時計回りに９０°回転させ、図２０（ｄ）に示すようにガス流出孔９３の向きを回転テーブル２の回転方向上流側に向けた点が（比較例１）と異なっている。反応ガスノズル９２の設計条件は以下の通りである。
ガス流出孔９３の口径：０．５ｍｍ
ガス流出孔９３の中心間の間隔：１０ｍｍ
ガス流出孔９３の配置個数：３２個
回転テーブル２上面（ウエハＷ表面）からガス流出孔９３の中心までの高さＨ_１：４ｍｍ

Ｂ．シミュレーション結果
各実施例、比較例におけるＢＴＢＡＳガスの濃度分布を図２１に示す。図２１の横軸は、回転テーブル２の中心側からの距離［ｍｍ］を表しており、上述の反応ガス供給手段（ガスインジェクター３１、３１ａ、反応ガスノズル９１、９２）の下方を通過する直径３００ｍｍのウエハＷの、回転テーブル２の中心側最内端に相当する位置を０ｍｍ、回転テーブル２の外周側外端に相当する位置を３００ｍｍとして表示してある。また図２１の縦軸は各反応ガス供給手段（ガスインジェクター３１、３１ａ、反応ガスノズル９１、９２）の直下の回転テーブル２上面、即ちウエハＷ表面での反応ガス（ＢＴＢＡＳ）濃度［％］を示している。同図中、（実施例１）の結果は太い実線で示し、（実施例２）の結果は細い実線で示してある。また（比較例１）の結果は破線で示し、（比較例２）の結果は一点鎖線で示してある。

図２１に太い実線で示した（実施例１）の結果によれば、ウエハＷ表面に供給される反応ガス濃度分布には、後述の（比較例１）に見られるような大きな波打ち現象は見らなかった。しかしながら、当該（実施例１）のシミュレーション結果では、ウエハＷ表面に供給された反応ガス濃度は、回転テーブル２の中心側から周縁側へ向けてなだらかに減少し、図２１に対して右肩下がりの傾向線を描いている。これは、シミュレーション条件として回転テーブル２を回転させているため、速く回転する回転テーブル２の周縁側では当該回転テーブル２の単位時間当たりの移動距離が長くなっている。この結果、短時間で反応ガスが遠くまで輸送されるため、ガス濃度は低くなっている。これに対して遅く回転する回転テーブル２の中心側では、周縁側と比較してガスの輸送される距離が短いため、ガス濃度は高い状態となっていると考えられる。

また、図１９に示したように第１の排気口６１を回転テーブル２の外周位置、下方側に配置したことから、この排気口６１に近い回転テーブル２の周縁側でガスインジェクター３１より供給されたガスを排気する力が強く、当該排気口６２から遠い回転テーブル２の中心側でガスを排気する力が弱くなっている影響もあると考えられる。このような濃度分布は、例えば図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示したように、反応ガスの供給濃度の高くなる領域においてガス流出孔３１３の一部をシール３１８などで塞いでガス流出孔３１３の配置間隔を広くすることなどにより、回転テーブル２の中心側と外周側とに供給される反応ガスの濃度分布が一様となるように調整することができる。ここでウエハＷ表面に供給された反応ガスの濃度分布が図２１に向かって右肩下がりとなる現象は、（実施例２）及び（比較例１、２）においても確認されたが、その原因は既述の（実施例１）にて説明した理由と同様であると考えられる。

また（実施例１）のシミュレーション結果によれば、後述の（実施例２）及び（比較例２）と比較して、ガスインジェクター３１直下のほぼ全域に亘ってウエハＷ表面に供給された反応ガスの濃度が高くなっている。これは、例えば図８を用いて説明したようにガスインジェクター３１のガス吐出口３１６を出た反応ガスはウエハＷに向かってほぼ垂直に供給されることから、（実施例２）や（比較例２）のように傾きを持って供給される場合と比較して、反応ガスが周囲を流れるＮ_２ガスによって巻き上げられにくい状態で供給されているためであると考えられる。この点において（実施例１）に係る反応ガスノズル３２は、例えば１００ｓｃｃｍといった比較的少量の供給量であってもウエハＷ表面に効率的に反応ガスを供給することが可能であり、他の例に比べて成膜速度を速くすることができる。ここで垂直下方向きにガス流出孔９３が形成されている（比較例１）は、周囲を流れるＮ_２ガスによる反応ガスの巻き上げられやすさを当該（実施例１）と単純に比較することはできない。しかしながら後述のように（比較例１）はウエハＷ表面に供給される反応ガスの波打ち現象を引き起こしてしまうことから、均一な膜厚の膜を成膜する観点からは（実施例１）に係る反応ガスノズル３２の方が優れているといえる。

次に図２１に細い実線で示した（実施例２）のシミュレーション結果によれば、本例においてもウエハＷ表面に供給される反応ガス濃度分布には、後述の（比較例１）に見られる大きな波打ち現象は見られなかった。一方で、この反応ガス濃度分布には、回転テーブル２の中心側から周縁側へ向けて反応ガス濃度が右肩下がりになだらかに減少する（実施例１）と同様の現象が見られた。当該現象については既に（実施例１）で検討したように中心側と周縁側との間の回転テーブル２の単位時間あたりの移動距離の違いや排気口６１の配置位置に起因するものと考えられ、ガス流出孔３１３の一部をシール３１８などで塞いでガス流出孔３１３の配置間隔を広くすることなどにより、反応ガスの濃度分布を一様とする調整は可能である。

またウエハＷ表面に供給される反応ガスの濃度は、ガスインジェクター３１ａ直下のほぼ全域に亘って（実施例１）より低く、（比較例２）より高い結果となった。これは、例えば図１２を用いて説明したように、反応ガスがガス吐出口３１６の開口する方向に斜めの傾きを持って処理領域Ｐ１に供給されることにより、Ｎ_２ガスの流れによって巻き上げられ易いか否かの違いに起因し、垂直方向下方に供給される（実施例１）に比べると巻き上げられ易く、反応ガスノズル９２の側方へ向けて供給される（比較例２）に比べると巻き上げられにくいためであると考えられる。

以上に述べた各実施例と比較して、図２１に破線で示した（比較例１）のシミュレーション結果によれば、反応ガスノズル９１直下のウエハＷ表面に供給される反応ガスの濃度について、図２１の横軸に対して数％〜十数％の濃度範囲で鋸歯状に大きく変化する波打ち現象が確認された。当該濃度分布における反応ガス濃度が極大となる位置、即ち各鋸歯の頂点となる位置は、反応ガスノズル９１にて各ガス流出孔９３を配置した位置と対応しており、これらガス流出孔９３の配置状態が転写されやすい反応ガス濃度分布となっていることを裏付けている。また、別途行った実験結果においても、（比較例１）と同様のガス流出孔９３を用いて成膜された膜には、ガス流出孔９３の配置位置に対応する凹凸が形成されることを確認している。

次いで図２１に一点鎖線で示した（比較例２）のシミュレーション結果によれば、反応ガスの吹き出し方向を横向きとしたことにより、（比較例１）にて観察された反応ガス濃度の波打ち現象は確認されなかった。しかしながら、ウエハＷ表面に供給される反応ガスの濃度は、（実施例１、２）のいずれと比較しても（比較例２）の方が低くなっている。これは反応ガスの吹き出し方向が横向きであることから、当該反応ガスはＮ_２ガスの流れによって最も巻き上げられ易い状態にあり、これらの実施例と比較して成膜速度が遅くなる反応ガスの供給方式であるといえる。

以上に検討した結果から、（実施例１、２）のシミュレーション結果にも示すように、ガス流出孔３１３より吐出された反応ガスを、当該ガス流出孔３１３に対向する位置に設けられた案内部材３１５に衝突させてから処理領域Ｐ１に供給する実施の形態に係るガスインジェクター３１、３１ａは、（比較例１、２）に係る反応ガスノズル９１、９２と比較して、均一な厚さの膜を成膜することが可能であり、且つ（比較例２）に比べて成膜速度を向上させることができるといえる。

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。 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。 上記成膜装置に設けられたガスインジェクターを示す斜視図である。 上記のガスインジェクターの縦断側面図である。 上記ガスインジェクターの構造を示す斜視図である。 上記ガスインジェクターの側面図及び底面図である。 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。 上記のガスインジェクターの他の例を示す縦断側面図である。 前記他の例に係るガスインジェクターの斜視図である。 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。 実施例、及び比較例に係る成膜装置のシミュレーションモデルの構成を示す平面図である。 前記実施例、及び比較例に係る反応ガス供給手段の構成を示す説明図である。 前記実施例、及び比較例に係るシミュレーション結果を示す説明図である。

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、３１ａ
ガスインジェクター
３１１ インジェクター本体
３１２ ガス流路
３１３ ガス流出孔
３１４ 隙間調節部材
３１５ 案内部材
３１６ ガス流路
３１７ ガス導入管
３１８ シール
３２ 反応ガスノズル
３３ ガス吐出孔
４１、４２ 分離ガスノズル
６３ 排気管
６４ 真空ポンプ
６５ 圧力調節手段
９１、９２ 反応ガスノズル
９３ ガス流出孔

Claims (15)

1. ガス導入口を備えると共にガス流路を構成するインジェクター本体と、
   このインジェクター本体の壁部に、当該インジェクター本体の長さ方向に沿って配列された複数のガス流出孔と、
   前記インジェクター本体の外面との間に、当該インジェクター本体の長さ方向に伸びるスリット状のガス吐出口を形成するように設けられ、前記ガス流出孔から流出したガスを前記ガス吐出口に案内する案内部材と、を備えたことを特徴とするガスインジェクター。
2. 前記インジェクター本体の壁部は、平坦部分を有すると共に、この平坦部分に前記複数のガス流出孔が設けられ、前記スリット状のガス吐出口は、前記平坦部分の一縁側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスインジェクター。
3. 前記案内部材は、前記平坦部分に対して平行に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のガスインジェクター。
4. 前記インジェクター本体は、角筒状に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のガスインジェクター。
5. 前記インジェクター本体は、円筒状に形成され、前記案内部材は、断面が前記インジェクター本体の外面に沿って円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
6. 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、
   前記真空容器内に設けられた回転テーブルと、
   この回転テーブルに基板を載置するために設けられた基板載置領域と、
   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の反応ガスを供給するための第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し、分離ガスを供給する分離ガス供給手段が設けられた分離領域と、
   前記真空容器内を真空排気するための排気口と、を備え、
   前記第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段の少なくとも一方は、請求項１ないし５のいずれか一つに記載のガスインジェクターであり、このガスインジェクターは前記回転テーブルの移動路と交差する方向に伸び、且つ前記ガス吐出口を当該回転テーブルに対向させて配置されていることを特徴とする成膜装置。
7. 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分離ガス吐出孔が形成された中心部領域を備え、
   前記排気口は、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反応ガスを排気するように設けられていることを特徴とする請求項６に記載の成膜装置。
8. 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７に記載の成膜装置。
9. 前記中心部領域は、回転テーブルの回転中心部と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７または８に記載の成膜装置。
10. 前記中心部領域は、真空容器の中心部にて上面及び底面の間に設けた支柱と、この支柱を囲み、鉛直回りに回転自在な回転スリーブと、を含み、
    前記回転スリーブは、回転テーブルの回転軸をなしていることを特徴とする請求項７または８に記載の成膜装置。
11. 前記排気口は、回転テーブルの周縁と真空容器の内周壁との隙間から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７ないし１０のいずれか一つに記載の成膜装置。
12. 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７ないし１１のいずれか一つに記載の成膜装置。
13. 前記排気口は、各反応ガスの排気を専用に行うために、平面で見たときに前記分離領域の前記回転方向両側に設けられていることを特徴とする請求項７ないし１２のいずれか一つに記載の成膜装置。
14. 前記分離領域の天井面における真空容器の外縁側の部位は、前記回転テーブルの外端面に対向するように屈曲して真空容器の内周壁の一部を構成し、当該天井面の屈曲部位と前記回転テーブルの外端面との隙間は、反応ガスの侵入防止効果が得られる寸法に設定されていることを特徴とする請求項７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７ないし１４のいずれか一つに記載の成膜装置。

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