JP2010129983A

JP2010129983A - 成膜装置

Info

Publication number: JP2010129983A
Application number: JP2008306734A
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: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2010-06-10

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、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薄膜を形成するにあたり、メンテナンス性に優れた成膜装置を提供すること。
【解決手段】真空容器の側壁の貫通孔から回転テーブルの回転中心に向かって水平に伸びるように下面に多数のガス吐出孔が形成されたノズルを回転テーブルの回転方向に互いに離れるように複数本設けると共に、この真空容器の天板を開閉自在に構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、真空容器内の回転テーブル上に設けられた基板載置領域を当該回転テーブルの回転により公転させ、反応ガスノズルから供給される反応ガスにより基板に薄膜を形成する成膜装置に関する。

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）等の表面に対して真空雰囲気下で少なくとも２種類の反応ガスを順番に供給することにより薄膜を形成する手法が知られている。具体的には、この手法は例えば基板の表面に第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である。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、例えば特許文献１〜８に記載の装置が知られている。これら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複数のガス供給部と、が設けられている。

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、ウェハを加熱すると共に載置台と上記のガス供給部とを鉛直軸回りに相対的に回転させる。また、ガス供給部からウェハの表面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と共に、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吹き出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ウェハ上において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順番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。
また、真空容器内のメンテナンスを行うためには、通常は真空容器の天板を開いて行われるが、この時天板に接続された反応ガスの配管を取り外す必要があるので、メンテナンスの作業が繁雑になる。また、この配管の内部に反応ガスが付着物として堆積している場合には、配管の着脱によりこの付着物が脱落してパーティクルの原因となるおそれもある。

更に、真空容器内に反応ガスを供給するにあたり、この反応ガスに対して予め予備処理例えば加熱処理やプラズマ処理を行うためには、真空容器に近接する位置つまり天板の上面にこの予備処理を行うための予備処理ユニットを載せる必要がある。しかし、このような予備処理ユニットは大型で重量物であるため、天板と共にこの予備処理ユニットを昇降させようとすると、昇降機構には大きな駆動力が必要になってしまう。更に、真空容器の上方側には、天板を昇降させるストローク分のスペースに加えて、この予備処理ユニットの高さ分の領域を確保する必要があるため、装置の設置場所の制約が大きくなってしまう。

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８（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、真空容器内において基板を載置した回転テーブルを回転させて基板を公転させ、反応ガスノズルから供給される反応ガスにより基板に対して成膜処理を行う装置において、メンテナンスが容易な成膜装置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、反応ガスにより基板の表面に薄膜を形成する成膜装置において、
前記回転テーブルを収納する容器本体及びこの容器本体の上面を気密に塞ぐための天板からなる真空容器と、
前記天板を開閉する開閉機構と、
前記回転テーブルに設けられ、当該回転テーブルの回転により公転する基板載置領域と、
前記真空容器の外周壁を貫通して前記基板載置領域の通過領域に対向するようにかつ前記回転テーブルの回転方向に互いに離れて位置するように設けられ、基板の表面に反応ガスを供給するために長さ方向に亘って多数のガス吐出孔が形成された複数本の反応ガスノズルと、
これら複数本の反応ガスノズルから夫々反応ガスが供給される複数の処理領域同士の雰囲気を区画するために、前記回転方向においてこれらの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、
前記真空容器内の雰囲気を排気するための真空排気手段と、を備えたことを特徴とする。

前記反応ガスノズルの少なくとも１本の上流側には、前記真空容器の外側にて反応ガスに対して予備処理を行うための予備処理ユニットが設けられていることが好ましい。
前記予備処理は、加熱処理及びプラズマ処理の一方であることが好ましい。
前記反応ガスノズルは、前記真空容器の外周壁に形成された貫通孔に着脱自在に挿入されていることが好ましい。
前記真空容器の外周壁には、前記反応ガスノズルの取り付け位置を選択できるようにするために、使用する反応ガスノズルの数よりも多い反応ガスノズルの取り付け孔が周方向に亘って複数箇所に形成されていることが好ましい。
前記複数本の反応ガスノズルは、夫々第１の反応ガスと、この第１の反応ガスと反応する第２の反応ガスと、を供給する第１の反応ガスノズル及び第２の反応ガスノズルからなり、
前記薄膜は、前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスと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形成されたものであることが好ましい。

前記分離ガス供給手段は、前記真空容器の外周壁から前記回転テーブルの回転中心に向かって当該回転テーブル上の基板に対向して伸び出すと共に、基板の表面に分離ガスを供給するために長さ方向に亘って下面に多数のガス吐出孔が形成された分離ガスノズルであっても良い。この場合には前記真空容器の外周壁には、前記分離ガスノズルの取り付け位置を選択できるようにするために、使用する分離ガスノズルの数よりも多い分離ガスノズルの取り付け孔が周方向に亘って複数箇所に形成されていることが好ましい。

前記分離ガス供給手段は、前記真空容器の外周壁から前記回転テーブルの回転中心に向かって当該回転テーブル上の基板に対向して伸び出すと共に、基板の表面に分離ガスを供給するために長さ方向に亘って下面に多数のガス吐出孔が形成された分離ガスノズルであり、
前記真空容器の外周壁には、前記反応ガスノズル及び分離ガスノズルの夫々の取り付け位置を選択できるようにするために、使用する反応ガスノズル及び分離ガスノズルの数よりも多い取り付け孔が周方向に亘って複数箇所に形成され、
前記取り付け孔は、前記反応ガスノズルの取り付け孔と前記分離ガスノズルの取り付け孔とを兼用していることが好ましい。

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。
前記複数の処理領域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。
前記基板載置領域は、前記回転テーブルの回転方向に沿って複数設けられていても良い。

本発明は、真空容器内において基板を載置した回転テーブルを回転させて基板を公転させ、反応ガスノズルから供給される反応ガスにより基板に対して成膜処理を行う装置において、反応ガスノズルを真空容器の外周壁の貫通孔内に挿入して取り付けている。従って、真空容器の天板には反応ガスノズルを接続していないので、メンテナンスのためにこの天板を開閉する時に反応ガスの配管の着脱作業が不要になり、このためメンテナンス作業を容易に行うことができ、また配管の着脱によるパーティクルの発生を抑えることができる。更にまた、真空容器の外周壁の貫通孔に反応ガスノズルを取り付けているので、当該反応ガスノズル内を通流する反応ガスに対して予備処理を行う場合には、予備処理ユニットを真空容器の側方側に配置することができ、天板の上部に予備処理ユニットを設けることによる天板の開閉駆動機構が大掛かりになるという問題も起こらない。

本発明の第１の実施の形態である成膜装置は、図１〜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、この回転テーブル２を収納する概略カップ型の容器本体１２と、この容器本体１２の上面の開口部を気密に塞ぐように円板状に形成された天板１１と、を備えている。この真空容器１の外側には、図１に示すように、天板１１を昇降させるための開閉機構１８が設けられており、天板１１の側方位置には、図３にも示すように周方向に亘って等間隔に例えば４箇所にこの開閉機構１８から伸びる昇降軸１９が接続されている。そして、この開閉機構１８により、天板１１は昇降軸１９を介して真空容器１を気密に構成する下位置と、例えば真空容器１内のメンテナンスを行う上位置と、の間において開閉（昇降）して容器本体１２から着脱できるように構成されている。この天板１１は、下位置において真空容器１内が減圧されることによって、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側に気密に押し付けられることになる。尚、この例では天板１１の側方位置に昇降軸１９を接続したが、天板１１の上面側に接続しても良いし、また開閉機構１８については各々の昇降軸１９毎に個別に設けるようにしても良い。また、これらの図１、図３及び後述の図１４以外の図については、開閉機構１８及び昇降軸１９の記載を省略している。

回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定されており、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。この回転軸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が設けられており、この凹部２４は回転テーブル２の回転により当該回転テーブル２の回転中心を中心として鉛直軸回りに公転するように構成されている。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１０参照）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、図３及び図５に示すように、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は、各々例えば石英からなる第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配置されている。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の外周壁から回転テーブル２の回転中心に向かってウェハＷに対向して水平に伸びるよう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は当該外周壁を貫通している。これらのノズル３１、３２、４１、４２は、夫々同様の方法により真空容器１の側壁に取り付けられており、そのためノズル３１を代表してこの取り付け構造について図６に基づいて説明する。

真空容器１の側壁には、ノズル３１を取り付けるための貫通孔１００が形成されている。この貫通孔１００内には、真空容器１の外側から概略円筒状の外スリーブ１０１が挿入されており、真空容器１の外側において外スリーブ１０１の端面に形成されたフランジ部と当該真空容器１の側壁とが図示しないリング状の樹脂シール材であるＯ−リングなどを介してボルト１０２により固定されている。この外スリーブ１０１の内部空間は、先端側（真空容器１の内壁側）がテーパー状に縮径して縮径部１０１ａをなしている。また、この外スリーブ１０１内には、ガス導入ポート３１ａから伸びるガス供給管３１ｂに接続された管状の接続部１０３が真空容器１の外側から挿入されており、この接続部１０３の先端部と上記の縮径部１０１ａとの間には、両側からＯ−リング１０４、１０４に挟まれるように配置されたリング状の内スリーブ１０５が設けられている。そして、この内スリーブ１０５内には、真空容器１の内壁側から既述のノズル３１の基端部が挿入されており、当該基端部の開口端は接続部１０３の先端部よりも奥側（真空容器１の外壁側）に位置している。

このノズル３１は、図示しない固定部材により縮径部１０１ａに対して接続部１０３が押しつけられると、Ｏ−リング１０４、１０４が押しつぶされて外スリーブ１０１とノズル３１とがＯ−リング１０４、１０４を介して気密に圧着されて当該ノズル３１が保持され、接続部１０３が縮径部１０１ａから離れると、真空容器１の内部領域を介して取り外し可能になる。尚、この接続部１０３の内側にノズル３１を気密に固定し、真空容器１の外側から接続部１０３と共にノズル３１を着脱するようにしても良い。この場合には、ノズル３１の着脱時に天板１１を開閉しなくても良いので、ノズル３１を容易に交換できる。

このノズル３１（３２、４１、４２）を取り付けるための取り付け孔である貫通孔１００は、既述の図３に示すように、後述の搬送口１５を跨いで周方向に亘って複数箇所例えば２１ヶ所に等間隔に形成されている。この例では、反応ガスノズル３１、３２の取り付け孔と、分離ガスノズル４１、４２の取り付け孔と、を兼用できるように、これらの貫通孔１００は開口径などの寸法が同じ値となっている。そして、ノズル３１（３２、４１、４２）が取り付けられていない貫通孔１００は、図示しない覆い部材により気密に密閉されている。

反応ガスノズル３１、３２には、夫々図示しないバルブや流量調整部が介設されたガス供給管３１ｂ、３２ｂ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）ガス及び第２の反応ガスであるＯ3（オゾン）ガスが供給されるように構成されている。反応ガスノズル３２には、図２及び図３に示すように、真空容器１の側方位置（上流側）において当該反応ガスノズル３２内を通流するＯ3ガスを加熱するための予備処理ユニットである加熱処理ユニット１２０が接続されている。この加熱処理ユニット１２０は、内部に図示しないヒーターなどの加熱手段が設けられており、Ｏ3ガスを例えば３００℃に加熱できるように構成されている。また、分離ガスノズル４１、４１は、図示しないバルブや流量調整部が介設されたガス供給管により、分離ガスであるＮ2ガス（窒素ガス）が供給されるように構成されている。

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例えば口径が０．５ｍｍのガス吐出孔３３が真下を向いてノズルの長さ方向に例えば１０ｍｍの間隔を置いて等間隔に配列されている。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のガス吐出孔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等間隔に穿設されている。反応ガスノズル３１、３２のガス吐出孔３３とウェハＷとの間の距離は例えば１〜４ｍｍ好ましくは２ｍｍであり、分離ガスノズル４１、４２のガス吐出孔４０とウェハＷとの間の距離は例えば１〜４ｍｍ好ましくは３ｍｍである。反応ガスノズル３１、３２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。

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。
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７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７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７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及び第２の排気口６２は、既述の図１に示すように、バルブ６５が介設された排気路６３を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４に接続されている。

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いる。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、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８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９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１０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、既述の図１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、ＣＰＵ、メモリ及び処理プログラムを備えている。このメモリには、ノズル３１、３２、４１、４２から供給されるＢＴＢＡＳガス、Ｏ3ガス及びＮ2ガスの流量、処理圧力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。処理プログラムは、上記のメモリに書き込まれたレシピを読み出し、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。このプログラムは、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１１〜図１６を参照して説明する。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を介してウェハ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図１０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を所定の回転数例えば２４０ｒｐｍで時計回りに回転させる。そして、バルブ６５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３５０℃に加熱する。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３５０℃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。

次いで、真空容器１内が所定の真空度となるようにバルブ６５の開度を調整して、第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２から真空容器１内に例えば夫々２００ｓｃｃｍ、１００００ｓｃｃｍでＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスを供給する。この時、加熱処理ユニット１２０はＯ3ガスの温度が３００℃となるように設定されており、従って図１１に示すように、この設定温度に加熱されて活性化したＯ3ガスが真空容器１内に供給される。また、図１２に示すように、ウェハＷの径方向に亘って（回転テーブル２の周縁側から中央側に向かって）ノズル３１、３２のガス吐出孔３３が形成されているので、またこのガス吐出孔３３はウェハＷと近接しているので、ウェハＷには濃度が高く且つ濃度分布が均一な反応ガスが供給されることとなる。また、分離ガスノズル４１、４２から例えば夫々１００００ｓｃｃｍ、１００００ｓｃｃｍで真空容器１内にＮ2ガスを供給すると共に、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。

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からなる薄膜が成膜される。ここで、既述のようにウェハＷの加熱温度は低温であるが、真空容器１内にＯ3ガスを供給する前に予め加熱処理ユニット１２０において加熱して活性化させているので、ウェハＷの表面に吸着したＢＴＢＡＳ分子が速やかに確実に酸化されていくことになる。また、既述のように、ウェハＷの近傍には濃度が高くてかつ均一な反応ガスが供給されているので、ウェハＷの表面への反応ガスの吸着や酸化反応が速やかに起こり、上記のように回転テーブル２の回転数が速い場合であっても、ウェハＷの面内に亘って膜厚及び膜質が均一な薄膜が形成されていく。

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ガスを供給しているので、図１３に示すように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。

また、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。
なお、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、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。
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。

その後、例えば真空容器１内のメンテナンスを行う場合には、開閉機構１８を駆動して天板１１を図１４（ａ）の位置から同図（ｂ）の位置まで上昇させる。そして、例えばノズル３１、３２を交換する場合あるいはノズル３１、３２の取り付け位置を変更する場合には、接続部１０３を真空容器１の壁面から外側に離間させ、図１５に示すように真空容器１の内側からノズル３１、３２を取り外すことになる。その後、新たにノズル３１、３２を設置する場合には、取り外した順番と逆の順序でノズル３１、３２を取り付ける。一方、ノズル３１、３２の取り付け位置を変更する場合には、新たにノズル３１、３２を取り付ける位置における真空容器１の側壁の貫通孔１００に設けられた図示しない覆い部材を取り外し、外スリーブ１０１、内スリーブ１０５及びＯ−リング１０４、１０４を介してノズル３１、３２を真空容器１の内側から取り付けると共に、ノズル３１、３２を取り外した位置における貫通孔１００には図示しない覆い部材を気密に固定する。このようにノズル３１、３２の取り付け位置を変更した例について、図１６に示すと、この成膜装置では搬送口１５よりも回転テーブル２の回転方向上流側の貫通孔１００にノズル３２を取り付けている。この成膜装置においても、同様に各々の反応ガスが混じり合わないように排気されながら、ウェハＷの表面にＢＴＢＡＳが吸着し、その後Ｏ3ガスによりＢＴＢＡＳガスが酸化されるサイクルが多数回繰り返されて薄膜が形成される。

上述の実施の形態によれば、ウェハＷの表面に２種類の反応ガス（ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガス）を順番に供給して薄膜を形成するにあたり、長さ方向に亘って多数のガス吐出孔３３が形成された反応ガスノズル３１、３２を、真空容器１の外周壁の貫通孔１００に挿入して取り付けている。そのため、天板１１の上面には反応ガスを供給するためのガス供給管３１ｂ、３２ｂを接続していないので、真空容器１内のメンテナンスを行うために天板１１を上方に持ち上げる時に、これらのガス配管（ガス供給管３１ｂ、３２ｂ）の着脱が不要になる。従って、メンテナンス作業を容易に行うことができるし、またこれらのガス配管の内部に反応ガスの付着物が堆積していても、ガス配管の着脱を行わないことからパーティクルの発生を抑えることができる。また、反応ガスの配管が真空容器１の側壁に接続されていることから、反応ガスに対して予備処理を行う場合には、予備処理ユニット例えば加熱処理ユニット１２０を真空容器１の側方位置に設けることができる。そのため、メンテナンスを行うために天板１１を上昇させる時にこのような加熱処理ユニット１２０を上昇させる必要がないので、開閉機構１８に必要な駆動力が小さくて済む。従って、この加熱処理ユニット１２０を天板１１上に載せた場合よりもこの開閉機構１８を簡略化できる。また、真空容器１の上方位置に加熱処理ユニット１２０の高さ分のスペースを設けなくても良いので、この成膜装置の設置場所の自由度を増やすことができる。

また、ノズル３１、３２及びノズル４１、４２の取り付け孔（貫通孔１００）を兼用として（共通化して）真空容器１の側壁に周方向に亘って形成しているので、ノズル３１、３２、４１、４２の取り付け位置を変更することにより、ウェハＷが各々の反応ガスに接触する接触時間を容易に調整できる。そのため、例えば使用する反応ガスの種類や反応ガスの流量に応じてノズル３１、３２、４１、４２の適切な位置を選択できるので、装置の調整を容易に行うことができ、適切な薄膜を得ることができる。ここで、ノズル３１、３２、４１、４２の取り付け位置を変更する場合には、凸状部４や排気口６１、６２の位置についても調整するようにしても良い。

更に、貫通孔１００から回転テーブル２の回転中心に向かってウェハＷに近接するようにノズル３１、３１を設けているので、ウェハＷの近傍位置における反応ガスの濃度を高めることができ、ウェハＷの表面への反応ガスの吸着とこの反応ガスの酸化とを速やかに行うことができる。従って、例えば回転テーブル２を高速で回転させることができるので、ＢＴＢＡＳガスの吸着とこのＢＴＢＡＳガスの酸化とからなる処理のサイクルを短時間で高速で繰り返すことができ、そのため例えばノズル３１、３２を用いずに真空容器１の天板１１から反応ガスを吹き付ける場合よりも成膜速度を速めることができる。

また、各々の反応ガス毎にガス吐出孔３３の配列や間隔を調整したノズル３１、３２を用いることができるので、ノズル３１、３２の長さ方向における各々の反応ガスの濃度を調整することができ、そのためウェハＷの面内において膜厚や膜質を均一化することができる。
更に、ノズル３１（３２、４１、４２）を真空容器１から取り外すにあたり、天板１１を上昇させて、当該真空容器１の内部領域を介してノズル３１を着脱しており、真空容器１の側方位置にノズル３１の長さ分の空間を設ける必要がないので、スペースの有効利用を図ることができる。

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。

上記の例においては、予備処理ユニットとして加熱処理ユニット１２０を設けたが、図１７に示すように、反応ガスをプラズマ化する図示しない高周波電源を備えたプラズマ処理ユニット１２１を設けても良い。この場合には、ノズル３２に換えて、あるいはノズル３２と共に、ＢＴＢＡＳガスを供給するノズル３１の側方位置にこのプラズマ処理ユニット１２１を設けても良い。
また、例えば回転テーブル２の回転軸２２を昇降させる図示しない昇降手段を設けて、ガス吐出孔３３とウェハＷとの間の寸法を例えば１ｍｍ〜５ｍｍの範囲で調整するようにしても良い。この場合には、例えば上下に伸びる凸状の係合部が外周側に設けられた昇降軸を回転軸２２の内部に配置して、当該昇降軸により回転テーブル２を昇降自在に支持すると共に、回転軸２２の内周側にこの係合部に嵌合するように上下に伸びる凹部（いずれも図示せず）を形成して、図示しない昇降手段により昇降軸を介して回転テーブル２の高さ位置を調整した後回転軸２２により昇降軸と共に回転テーブル２を回転させる構成を採ることができる。

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、本発明は、上記のＡＬＤプロセス以外にも、例えば第１の処理領域９１でウェハＷを所定時間停止して第１の膜を成膜し、次いでこのウェハＷを第２の処理領域９２でウェハＷを所定時間停止して第２の膜を成膜するというＣＶＤプロセスに適用しても良い。この場合には、第１の膜と第２の膜とが２層以上交互に複数層積層された薄膜が形成され、上記の例と同様の効果が得られる。

更にまた前記分離領域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１８（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が位置することが好ましいが、分離ガスノズル４１、４２の両側に凸状部４を設けずに、分離ガスノズル４１、４２から下方に向けてＮ2ガスを吹き出してエアカーテンを形成し、このエアカーテンにより処理領域９１、９２を分離するようにしても良い。
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。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１９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。

また、反応ガスノズル３１（３２）の両側にも低い天井面を設けて、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良い。
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。

以上述べた成膜装置を用いた基板処理装置について図２０に示しておく。図２０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。

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。上記の成膜装置のノズルの取り付け位置における縦断面図である。上記のノズルの取り付け方法の一例を示す概略図である。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。上記の成膜装置における反応ガスの流れを示す模式図である。上記の成膜装置における反応ガスの流れを示す模式図である。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。上記の成膜装置のメンテナンスを行うときの作用を示す縦断面図である。上記の成膜装置のメンテナンスを行うときの作用を示す縦断面図である。上記のノズルの取り付け位置を変更した場合の成膜装置の一例を示す横断平面図である。上記の成膜装置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

Ｄ分離領域
Ｅ排気領域
Ｗウェハ
１真空容器
２回転テーブル
１１天板
１２容器本体
１８開閉機構
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
３３吐出孔
４１分離ガスノズル
４２分離ガスノズル
９１第１の処理領域
９２第２の処理領域
１２０加熱処理ユニット

Claims

真空容器内の回転テーブル上に基板を載置して、反応ガスにより基板の表面に薄膜を形成する成膜装置において、
前記回転テーブルを収納する容器本体及びこの容器本体の上面を気密に塞ぐための天板からなる真空容器と、
前記天板を開閉する開閉機構と、
前記回転テーブルに設けられ、当該回転テーブルの回転により公転する基板載置領域と、
前記真空容器の外周壁を貫通して前記基板載置領域の通過領域に対向するようにかつ前記回転テーブルの回転方向に互いに離れて位置するように設けられ、基板の表面に反応ガスを供給するために長さ方向に亘って多数のガス吐出孔が形成された複数本の反応ガスノズルと、
これら複数本の反応ガスノズルから夫々反応ガスが供給される複数の処理領域同士の雰囲気を区画するために、前記回転方向においてこれらの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、
前記真空容器内の雰囲気を排気するための真空排気手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
前記反応ガスノズルの少なくとも１本の上流側には、前記真空容器の外側にて反応ガスに対して予備処理を行うための予備処理ユニットが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。
前記予備処理は、加熱処理及びプラズマ処理の一方であることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
前記反応ガスノズルは、前記真空容器の外周壁に形成された貫通孔に着脱自在に挿入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。
前記真空容器の外周壁には、前記反応ガスノズルの取り付け位置を選択できるようにするために、使用する反応ガスノズルの数よりも多い反応ガスノズルの取り付け孔が周方向に亘って複数箇所に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記複数本の反応ガスノズルは、夫々第１の反応ガスと、この第１の反応ガスと反応する第２の反応ガスと、を供給する第１の反応ガスノズル及び第２の反応ガスノズルからなり、
前記薄膜は、前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスと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形成されたものであ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。
前記分離ガス供給手段は、前記真空容器の外周壁から前記回転テーブルの回転中心に向かって当該回転テーブル上の基板に対向して伸び出すと共に、基板の表面に分離ガスを供給するために長さ方向に亘って下面に多数のガス吐出孔が形成された分離ガスノズルであ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。
前記真空容器の外周壁には、前記分離ガスノズルの取り付け位置を選択できるようにするために、使用する分離ガスノズルの数よりも多い分離ガスノズルの取り付け孔が周方向に亘って複数箇所に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
前記分離ガス供給手段は、前記真空容器の外周壁から前記回転テーブルの回転中心に向かって当該回転テーブル上の基板に対向して伸び出すと共に、基板の表面に分離ガスを供給するために長さ方向に亘って下面に多数のガス吐出孔が形成された分離ガスノズルであり、
前記真空容器の外周壁には、前記反応ガスノズル及び分離ガスノズルの夫々の取り付け位置を選択できるようにするために、使用する反応ガスノズル及び分離ガスノズルの数よりも多い取り付け孔が周方向に亘って複数箇所に形成され、
前記取り付け孔は、前記反応ガスノズルの取り付け孔と前記分離ガスノズルの取り付け孔とを兼用していることを特徴とする請求項１ないし４または６のいずれか一つに記載の成膜装置。
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９のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記複数の処理領域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１０のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記基板載置領域は、前記回転テーブルの回転方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一つに記載の成膜装置。