JP2010219125A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】載置台の径方向における反応ガス濃度の均一性を高め、成膜処理の面内均一性を向上させること。
【解決手段】真空容器１内に設けられたウエハＷの載置台（回転テーブル２）に対して、回転テーブル２の回転中心部から周縁部に向かって伸びるように設けられた第１の主ガスノズル３１から原料ガスを供給すると共に、補償用ガスノズル３２，３３より、前記回転テーブル２の径方向において前記主ガス供給ノズル３１により供給された反応ガスのガス濃度が低い領域に、補償用の反応ガスを供給する。これにより前記回転テーブル２の径方向において、反応ガスのガス濃度の均一性が高まり、ウエハＷに対して面内均一性の高い成膜処理を行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、反応ガスを基板の表面に供給すること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、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（ＳｉＯ_２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（Ｏ_３）ガス等が用いられる。

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。

そこで例えば特許文献１，２に記載されているように、例えば円形の載置台上に周方向に複数枚の基板を載置し、この載置台を回転させながら前記基板に対して反応ガスを切り替えて供給することにより成膜を行う装置が提案されている。例えば特許文献１には、反応ガスを反応容器の天井部から当該反応容器内に供給すると共に、載置台の周方向に、互いに異なる反応ガスが供給される複数の互いに区画された処理空間を設ける構成が提案されている。

また特許文献２には、チャンバの天井部に、異なる反応ガスを載置台に向かって吐出する例えば２本の反応ガスノズルを設けると共に、前記載置台を回転させ、当該載置台上の基板を反応ガスノズルの下方を通過させることにより、各基板に交互に反応ガスを供給して成膜を行う構成が提案されている。このようなタイプの成膜装置は、反応ガスのパージ工程がなく、また一回の搬入出や真空排気動作で複数枚の基板を処理できるので、これらの動作に伴う時間を削減してスループットを向上させることができる。

しかしながら載置台の回転により基板を公転させながら反応ガスと接触させて成膜を行う構成では、載置台の径方向において一様なガス濃度を保つことが難しくなるおそれがある。載置台の回転速度は周縁側の方が回転中心側よりも大きくなり、載置台の径方向の回転速度が異なるため、基板と反応ガスとの境界におけるガスの流れ方が基板の径方向において変化しやすいからである。この結果、基板上に形成される薄膜の膜厚が前記径方向において変化してしまい、膜厚の高い面内均一性を確保できなくなることが懸念される。

また特許文献２のように、反応ガスの供給領域同士の間にパージガスを供給する構成では、パージガスの供給部と排気口との位置関係によって、反応ガスの供給領域に回り込むパージガス量が前記載置台の径方向において変化するおそれがある。このためこのパージガスの回り込み量によって反応ガスが希釈される程度が異なり、反応ガス濃度が前記径方向において変化してしまうことも考えられる。

さらに、第１の反応ガスと第２の反応ガスとが同じであっても、目的とする膜厚が異なったり、載置台の回転速度やプロセス圧力等の他のプロセス条件が異なる場合には、載置台の径方向への反応ガスの流れ方が変化してしまい、基板上の薄膜の膜厚の均一性が低下してしまうことも懸念される。近年ではデバイスの微細化に伴い、パターン上の良好な埋め込み特性が要求され、従来以上に基板に対して面内均一性の高い成膜処理を行うことが求められていることから、プロセス条件の変更にも対応でき、基板の径方向における反応ガス濃度の均一性をさらに向上させることができる技術の開発が望まれている。

特許３１４４６６４号公報：図１、図２、請求項１ 特開２００１−２５４１８１号公報：図１及び図２

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、成膜処理の面内均一性を向上させる技術を提供することにある。

このため本発明の成膜装置は、
真空容器内にて反応ガスを基板の表面に供給することにより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、その中心部を中心とする円に沿って形成された基板の載置領域を備えた載置台と、
この載置台の前記載置領域に反応ガスを供給するために、前記載置台に対向して設けられた主ガス供給手段と、
前記載置台の径方向において前記主ガス供給手段により供給された反応ガスのガス濃度分布を補償するために、前記反応ガスを前記載置台の表面に対して供給する補償用ガス供給手段と、
前記載置台を、前記主ガス供給手段及び補償用ガス供給手段に対して相対的に、当該載置台の中心部を回転軸として鉛直軸回りに回転させるための回転機構と、を備えたことを特徴とする。

前記補償用ガス供給手段は、前記載置台の中心部及び周縁部の一方側から他方側に伸びるように設けられ、少なくともその長さ方向の一部にガス吐出口が形成されている補償用ガスノズルにより構成されることが好ましい。さらに前記補償用ガスノズルは複数設けられ、これら補償用ガスノズルは、載置台の径方向で見て、ガス吐出口が形成された領域が互いに異なるように構成されるものであってもよい。

さらにまた前記補償用ガスノズルは、前記載置台の中心部及び周縁部の一方側から他方側に向かう長さ方向に沿ってガス吐出口が形成される外管と、この外管の内部に当該外管と隙間を介して同心状に設けられる管体またはロッド体からなる棒状体と、前記外管のガス吐出孔の上方側におけるコンダクタンスを調整するために、前記棒状体の長さ方向の少なくとも一部に設けられたコンダクタンス調整部材と、前記コンダクタンス調整部材を前記外管のガス吐出口に接近する位置と、離れた位置との間で移動させるために、前記棒状体と外管とを相対的に移動させる移動機構と、を備えるものであってもよい。

前記棒状体をその内部に反応ガスが供給される管体により構成し、前記コンダクタンス調整部材はこの管体に形成されたガス吐出口とし、前記移動機構は、前記管体のガス吐出口を前記外管のガス吐出口に接近させるために、前記管体を水平軸回りに回転させる回転機構として構成してもよい。前記ガス吐出口は複数形成されると共に、これらガス吐出口は前記管体の周方向における異なる領域であって、かつ前記管体の長さ方向における異なる領域に設けられ、前記回転機構は、前記管体の周方向における異なる領域に設けられたガス吐出口を夫々外管のガス吐出口に接近させるために、前記管体を水平軸回りに回転させるものであってもよい。

前記棒状体をロッド体により構成し、前記コンダクタンス調整部材を、前記外管のガス吐出口を覆うように前記ロッド体の周囲に設けられた凸部として構成してもよく、前記移動機構は、前記凸部を前記外管のガス吐出口に接近させるために、前記ロッド体を水平軸回りに回転させる回転機構として構成してもよい。また前記凸部は複数形成されると共に、これら凸部は前記ロッド体の周方向における異なる領域であって、かつ前記ロッド体の長さ方向における異なる領域に設けられ、前記回転機構は、前記複数の凸部を夫々外管のガス吐出口に対して接近させるために、前記ロッド体を水平軸回りに回転させるように構成することができる。

前記主ガス供給手段は、前記載置台の表面に夫々第１の反応ガス及び、この第１の反応ガスと反応する第２の反応ガスを供給するために、前記載置台に対する主ガス供給手段の相対的回転方向に互いに離れるように設けられた第１の主ガス供給手段及び第２の主ガス供給手段よりなり、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移動方向においてこれら処理領域の間に位置する分離領域を備え、前記真空容器内にて互いに反応する第１の反応ガスと第２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ものであってもよい。この際前記分離領域は、分離ガスを供給するための分離ガス供給手段と、この分離ガス供給手段の前記回転方向両側に位置し、当該分離領域から処理領域側に分離ガスが流れるための狭隘な空間を載置台との間に形成するための天井面と、を備えるように構成してもよい。

本発明によれば、主ガス供給手段から載置台表面に対して反応ガスを供給するにあたり、前記載置台の径方向における反応ガス濃度に偏りが生じても、補償用ガス供給手段により反応ガス濃度が低い領域に補償用の反応ガスを供給しているので、載置台の径方向における反応ガス濃度の均一性が向上し、結果として成膜処理の面内均一性を高めることができる。

本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断面を示す図３のＩ−Ｉ’線断面図である。 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。 補償用ガスノズルのガス吐出孔の形成領域を示す縦断面図である。 原料ガスノズル群及び酸化ガスノズル群を示す平面図と断面図である。 上記の成膜装置の一部を示す縦断面図である。 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。 ウエハＷに形成される膜厚と、補償用ガスノズルからの補償用ガスの供給領域との関係を示す縦断面図である。 ウエハＷに形成される膜厚と、補償用ガスノズルからの補償用ガスの供給領域との関係を示す縦断面図である。 原料ガス及び酸化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。 補償用ガスノズルの他の例を示す平面図である。 補償用ガスノズルのさらに他の例を示す平面図である。 吐出位置調整ガスノズルを用いた例を示す平面図である。 上記吐出位置調整ガスノズルを示す縦断面図と内管の断面図である。 吐出位置調整ガスノズルの内管に形成されたスリット位置を示す説明図である。 上記吐出位置調整ガスノズルの作用を示す縦断面図である。 吐出位置調整ガスノズルの他の例を示す縦断面図である。 上記吐出位置調整ガスノズルの作用を示す縦断面図である。 吐出位置調整ガスノズルのさらに他の例を示す縦断面図である。 吐出位置調整ガスノズルのさらに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縦断面図である。 本発明のさらに他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載置台をなす回転テーブル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、内部の減圧状態により封止部材例えば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、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。

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

回転テーブル２の表面部には、図２及び図３に示すように回転方向（周方向）に沿って複数枚例えば５枚の基板であるウエハを載置するための円形状の凹部２４が設けられている。なお図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを描いてある。ここで図４は、回転テーブル２を同心円に沿って切断しかつ横に展開して示す展開図であり、凹部２４は、図４（ａ）に示すようにその直径がウエハ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の厚みと同等の大きさに設定されている。従ってウエハを凹部２４に落とし込むと、ウエハの表面と回転テーブル２の表面（ウエハが載置されない領域）とが揃うことになる。ウエハ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、膜厚の面内均一性を揃える観点から、ウエハ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好ましい。ウエハ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、ウエハの裏面を支えて当該ウエハを昇降させるための例えば後述する３本の昇降ピン（図９参照）が貫通する貫通孔（図示せず）が形成されている。

凹部２４はウエハ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、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の表面にウエハの周縁をガイドするガイド部材をウエハ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エハを吸着する場合には、その吸着によりウエハが載置される領域が基板載置領域となる。

図２及び図３に示すように真空容器１には、回転テーブル２における凹部２４の通過領域と各々対向する位置に複数のガスノズルが真空容器１の周方向（回転テーブル２の回転方向）に互いに間隔をおいて中心部から放射状に伸びている。
これらガスノズルは、真空容器１内に第１の反応ガス例えば原料ガスを供給するために、例えば３本のガスノズルを備えた原料ガスノズル群３と、真空容器１内に第２の反応ガス例えば酸化ガスを供給するために、例えば３本のガスノズルを備えた酸化ガスノズル群４と、真空容器１内に分離ガスを供給するための２本の分離ガスノズル５１，５２とからなる。

前記原料ガスノズル群３は、前記凹部２４に載置されたウエハＷに第１の反応ガスである例えば原料ガスを供給する第１の主ガスノズル３１と、この第１の主ガスノズル３１による回転テーブル２の径方向における原料ガス濃度分布を補償するために、回転テーブル２の表面に補償用の原料ガスを供給する例えば２本の第１の補償用ガスノズル３２，３３と、を備えている。また前記酸化ガスノズル群４は、前記凹部２４に載置されたウエハＷに沿って第２の反応ガスである例えば酸化ガスを供給する第２の主ガスノズル４１と、この第２の主ガスノズル４１による回転テーブル２の径方向における酸化ガス濃度分布を補償するために、回転テーブル２の表面に前記補償用の酸化ガスを供給する例えば２本の第２の補償用ガスノズル４２，４３と、を備えている。

これら第１の主ガスノズル３１、第１の補償用ガスノズル３２，３３、第２の主ガスノズル４１、第２の補償用ガスノズル４２，４３、分離ガスノズル５１，５２は、前記回転テーブル２と対向するように、当該回転テーブル２の略中心から周縁に径方向に伸びるように設けられている。例えばその基端側は真空容器１の側周壁１２Ａ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〜３３ａ、４１ａ〜４３ａ、５１ａ、５２ａは当該側周壁１２Ａを貫通している。

ガスノズル３１〜３３、４１〜４３、５１，５２は図示の例では、真空容器１の側周壁１２Ａ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６から導入してもよい。この場合、突出部６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３１〜３３、（４１〜４３、５１、５２）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〜３３ａ（４１ａ〜４３ａ、５１ａ、５２ａ）を接続する構成を採用することができる。

第１の主ガスノズル３１及び第１の補償用ガスノズル３２，３３は夫々原料ガス（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３０に夫々流量調整部３１ｃ〜３３ｃを備えた供給路３１ｂ〜３３ｂを介して接続されており、第２の主ガスノズル４１及び第２の補償用ガスノズル４２，４３は夫々酸化ガス（第２の反応ガス）であるＯ_３（オゾン）ガスのガス供給源４０に流量調整部４１ｃ〜４３ｃを備えた供給路４１ｂ〜４３ｂを介して接続されている。また分離ガスノズル５１、５２はいずれも分離ガスであるＮ_２ガス（窒素ガス）のガス供給源（図示せず）に接続されている。この例では、酸化ガスノズル群４、分離ガスノズル５１、原料ガスノズル群３及び分離ガスノズル５２がこの順に時計方向に配列されている。

前記原料ガスノズル群３について説明すると、図５及び図６に示すように、第１の主ガスノズル３１には、例えばその下方側に原料ガスを吐出するための吐出孔３４ａがノズル３１の長さ方向に沿ってその先端部Ｎ１から基端部Ｎ２に亘って間隔を置いて配列されている（図５（ａ）参照）。前記第１の補償用ガスノズル３２，３３は、この例では回転テーブル２の回転方向（以下「回転方向」という）における第１の主ガスノズル３１の両側に設けられている。これら補償用ガスノズル３２，３３は、回転テーブル２の径方向で見てガス吐出口が形成された領域が互いに異なるように構成されている。

つまり一方の第１の補償用ガスノズル３２は、回転テーブル２の径方向における回転中心側（以下「回転中心側」という）に補償用の原料ガスを供給するために設けられ、図５（ｂ）に示すようにノズル３２の先端部Ｎ１近傍の先端側領域には、その下方側に前記原料ガスを吐出するための吐出孔３４ｂが長さ方向に沿って配列されている。他方の第１の補償用ガスノズル３３は、回転テーブル２の径方向における周縁側（以下「周縁側」という）に補償用の原料ガスを供給するために設けられ、図５（ｃ）に示すようにノズル３３の基端部Ｎ２近傍の基端側領域には、その下方側に前記原料ガスを吐出するための吐出孔３４ｃが長さ方向に沿って配列されている。以下第１の補償用ガスノズル３２を第１の中心側補償用ガスノズル３２、第１の補償用ガスノズル３３を第１の周縁側補償用ガスノズル３３と呼ぶ。なお図５中３７はガスノズル３１〜３３を側周壁１２Ａに取り付けるための取り付け部材である。

また前記酸化ガスノズル群４について説明すると、図６に示すように、第２の主ガスノズル４１には、例えば下方側に酸化ガスを吐出するための吐出孔４４ａがノズル４１の長さ方向全体に亘って間隔を置いて配列されている。また第２の補償用ガスノズル４２，４３は、この例では前記回転方向における第２の主ガスノズル４１の上流側に設けられている。一方の第２の補償用ガスノズル４２には前記先端側領域の下方側に、回転テーブル２の回転中心側に補償用の酸化ガスを供給するために酸化ガスの吐出孔４４ｂが長さ方向に沿って配列されており、他方の第２の補償用ガスノズル４３には前記基端側領域の下方側に、回転テーブル２の周縁側に補償用の酸化ガスを供給するために酸化ガスの吐出孔４４ｃが長さ方向に沿って配列されている。以下第２の補償用ガスノズル４２を第２の中心側補償用ガスノズル４２、第２の補償用ガスノズル４３を第２の周縁側補償用ガスノズル４３と呼ぶ。前記補償用ガスノズル３２，３３，４２，４３に形成された吐出孔３４ｂ，３４ｃ，４４ｂ，４４ｃは本発明のガス吐出口に相当するものである。

ここで図６（ａ）〜（ｃ）は、夫々回転テーブル２におけるＡ−Ａ´位置、Ｂ−Ｂ´位置、Ｃ−Ｃ´位置の側面図であり、図６（ａ）は回転テーブル２の周縁側に位置する原料ガスノズル群３、図６（ｃ）は回転テーブル２の回転中心側に位置する原料ガスノズル群３、図６（ｂ）は回転テーブル２の径方向における中央近傍に位置する原料ガスノズル群３を夫々示している。このように回転テーブル２の径方向においては、その周縁側では第１の主ガスノズル３１及び第１の周縁側補償用ガスノズル３３から、前記径方向の中央側では第１の主ガスノズル３１から、回転中心側では第１の主ガスノズル３１及び第１の中心側補償用ガスノズル３２から夫々ウエハＷに向けて原料ガスが供給されるようになっている。

前記原料ガスノズル群３、酸化ガスノズル群４の下方領域は夫々ＢＴＢＡＳガスをウエハに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及びＯ_３ガスをウエハに吸着させるための第２の処理領域Ｐ２となる。第１及び第２の主ガスノズル３１，４１、第１及び第２の中心側補償用ガスノズル３２，４２、第１及び第２の周縁側補償用ガスノズル３３，４３の設置個所や、第１及び第２の中心側補償用ガスノズル３２，４２の先端側領域や、第１及び第２の周縁側補償用ガスノズル３３，４３の基端側領域の位置や大きさ、吐出孔３４ａ〜３４ｃ、４４ａ〜４４ｃの形状や大きさ、配列間隔については適宜設定される。

前記分離ガスノズル５１，５２は分離ガス供給手段をなすものであって、前記第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離するための分離領域Ｄを形成するためのものであり、これら分離ガスノズル５１、５２には、下方側に分離ガスを吐出するための吐出孔５０が長さ方向に間隔を置いて穿設されている（図４参照）。

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５が設けられている。分離ガスノズル５１，５２は、この凸状部５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５３内に収められている。この例では分離ガスノズル５１，５２の中心軸から凸状部５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５３は、本実施形態では凸状部５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５３から見て凸状部５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５３を形成してもよい。

従って分離ガスノズル５１，５２における前記周方向両側には、前記凸状部５の下面である例えば平坦な低い天井面５４（第１の天井面）が存在し、この天井面５４の前記周方向両側には、当該天井面５４よりも高い天井面５５（第２の天井面）が存在することになる。この凸状部５の役割は、回転テーブル２との間に第１の反応ガス（原料ガス）及び第２の反応ガス（酸化ガス）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５１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５１から吐出した分離ガスであるＮ_２ガスが第１の天井面５４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５４に隣接する第２の天井面５５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５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５内で混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５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５５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５の面積などにより異なるといえる。またウエハ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、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６が設けられている。この突出部６は凸状部５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５の下面（天井面５４）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５５よりも低くかつ分離ガスノズル５１，５２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６と凸状部５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。

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５は、回転中心から１４０ｍｍ離れた突出部６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５１（５２）の両脇から夫々左右に位置する凸状部５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５の下面即ち天井面５４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などに応じて、凸状部５の大きさや凸状部５の下面（第１の天井面５４）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。

さらに第１及び第２の主ガスノズル３１，４１、第１及び第２の補償用ガスノズル３２，３３，４２，４３及び分離ガスノズル５１，５２における真空容器１内に露出する長さは４００ｍｍ程度であり、夫々の吐出孔３４ａ〜３４ｃ、４４ａ〜４４ｃ、５０の口径は例えば０．５ｍｍに設定され、ノズルの長さ方向に沿って例えば１０ｍｍの間隔をおいて配列されている。また第１及び第２の中心側補償用ガスノズル３２，４２の先端側領域の長さは、例えばノズル３２，４２の先端部から例えば１００ｍｍ程度、第１及び第２の周縁側補償用ガスノズル３３，４３の基端側領域の長さは、例えば真空容器１内に露出したノズルの基端部から例えば１００ｍｍ程度に夫々設定されている。なお分離ガスとしては、Ｎ_２ガスに限られずＡｒガスなど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。

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５４とこの天井面５４よりも高い第２の天井面５５とが周方向に存在するが、図１では高い天井面５５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５４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５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５６を形成している。扇型の凸状部５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５６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５６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５６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５６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５４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５６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５６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。この窪んだ部分を排気領域７と呼ぶことにすると、この排気領域７の底部には図１及び図３に示すように例えば２つの排気口７１，７２が設けられている。これら排気口７１，７２は各々排気管７３を介して真空排気手段である例えば共通の真空ポンプ７４に接続されている。なお図１中、７５は圧力調整手段であり、排気口７１，７２毎に設けてもよいし、共通化されていてもよい。排気口７１，７２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７１は第１の主ガスノズル３１とこのガスノズル３１に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に設けられ、また他方の排気口７２は、第２の主ガスノズル４１とこのガスノズル４１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５２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の主ガスノズル４１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７１，７２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１４に設けることに限られず、真空容器１の側周壁１２Ａに設けてもよい。また排気口７１，７２は、真空容器１の側周壁１２Ａ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７１，７２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７に示すように加熱手段であるヒータユニット８が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハをプロセスレシピで決められた温度に加熱するようになっている。前記回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の上方空間から排気領域７に至るまでの雰囲気とヒータユニット８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８を全周に亘って囲むようにカバー部材８１が設けられている。このカバー部材８１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８１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８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８２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８の下方側位置にて周方向の複数部位に、ヒータユニット８の配置空間をパージするためのパージガス供給管８３が設けられている。

このようにパージガス供給管８２，８３を設けることにより図８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８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８１との間の隙間から排気領域７を介して排気口７１，７２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にＢＴＢＡＳガスあるいはＯ_３ガスが回り込むことが防止されるため、このパージガスは分離ガスの役割も果たしている。

また真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管６１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間６２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６２に供給された分離ガスは、前記突出部６と回転テーブル２との狭い隙間６０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６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１１とにより区画され、分離ガスがパージされると共に当該回転テーブル２の表面に分離ガスを吐出する吐出口が前記回転方向に沿って形成された中心部領域Ｃを備えているということができる。なおここでいう吐出口は前記突出部６と回転テーブル２との狭い隙間６０に相当する。

更に真空容器１の側壁には図２、図３及び図９に示すように外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板であるウエハ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。

またこの実施の形態の成膜装置は、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられ、この制御部１００のメモリ内には装置を運転するためのプログラムが格納されている。このプログラムは後述の装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体から制御部１００内にインストールされる。前記原料ガス及び酸化ガスの各流量調整部３１ｃ〜３３ｃ、４１ｃ〜４３ｃも制御部１００によって制御される。

次に上述実施の形態の作用について説明する。先ず目的とする膜厚を変更するときや、圧力や回転テーブル２の速度等のプロセス条件を変更するときに、第１の補償用ガスノズル３２，３３及び第２の補償用ガスノズル４２，４３においてどの補償用ガスノズルを用い、原料ガスや酸化ガスのガス濃分布を補償するための原料ガス等の供給量をどの程度にするかについてプロセス条件の調整作業を行う。この場合原料ガスの補償については、上述の装置を用いて第１の主ガスノズル３１及び第２の主ガスノズル４１から夫々原料ガス及び酸化ガスを供給してウエハＷに対して成膜処理を行い、このときにウエハＷ上に形成される薄膜の膜厚の面内分布を測定する。そしてこの膜厚の面内分布に基づいて、原料ガスであるＢＴＢＡＳガスのウエハＷの径方向へのガス濃度分布を把握し、このガス濃度分布に基づいて、原料ガス濃度が低い領域に第１の補償用ガスノズル３２，３３から所定量の原料ガスを供給するように、使用する第１の補償用ガスノズル３２，３３と、補償用の原料ガスの供給量を決定する。

具体的に図１０及び図１１を用いて説明する。図１０（ａ）及び図１１（ａ）は、ウエハＷ上に形成された薄膜Ｍの回転テーブル２の径方向における膜厚を示しており、図中Ｐ１は回転テーブル２の回転中心側（第１の主ガスノズル３１の先端側）、Ｐ２は回転テーブル２の周縁側（第１の主ガスノズル３１の基端側）を夫々意味している。従って図１０（ａ）の例では、ウエハＷ上に形成された薄膜Ｍでは、回転テーブル２の径方向において回転中心側の方が周縁側に比べて膜厚が薄く、図１１（ａ）の例では、前記径方向において周縁側の方が回転中心側に比べて膜厚が薄い場合を示している。

そして図１０（ａ）のように前記回転中心側が周縁側に比べて膜厚が薄い場合には、前記回転中心側における原料ガスの濃度が低いため、当該領域に原料ガスを補うように、ノズル先端側に吐出孔３４ｂが形成された第１の中心側補償用ガスノズル３２により原料ガスを供給する。この際回転テーブル２の径方向において原料ガスの濃度の均一性が高くなるように第１の中心側補償用ガスノズル３２からの補償用原料ガスの供給量を設定する。この結果図１０（ｂ）に示すように、第１の主ガスノズル３１と第１の中心側補償用ガスノズル３２とから供給される原料ガスの濃度は、回転テーブル２の径方向において揃えられ、結果としてウエハＷ上に、前記径方向における膜厚の均一性が高い薄膜Ｍを形成することができる。なお図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）では、第１の主ガスノズル３１、第１の中心側補償用ガスノズル３２、第１の周縁側補償用ガスノズル３３を図示の便宜上上下方向に並べて記載している。

また図１１（ａ）のように前記周縁側における膜厚が回転中心側に比べて薄い場合には、当該周縁側における原料ガスの濃度が低いため、当該領域に原料ガスを補うように、ノズル基端側に吐出孔３４ｃが形成された第１の周縁側補償用ガスノズル３３により原料ガスを供給する。この際回転テーブル２の径方向において原料ガスの濃度の均一性が高くなるように第１の周縁側補償用ガスノズル３３からの補償用原料ガスの供給量を設定する。この結果図１１（ｂ）に示すように、第１の主ガスノズル３１と第１の周縁側補償用ガスノズル３３から供給される原料ガスの濃度は前記径方向において揃えられ、結果としてウエハＷ上に、前記径方向における膜厚の均一性が高い薄膜Ｍを形成することができる。

ここでは、前記回転中心側と周縁側とのいずれかの膜厚が薄い場合について説明したが、例えばウエハＷの中央側において膜厚が大きくなり、前記回転中心側及び周縁側のいずれも膜厚が小さくなる場合もあり、この場合には、補償用ガスノズルとして第１の中心側補償用ガスノズル３２及び第１の周縁側補償用ガスノズル３３の両方が用いられる。

また第２の補償用ガスノズル３２，３３については、ウエハＷの径方向における酸化ガスのガス濃度の均一性が悪化すると、原料ガスであるＢＴＢＡＳの酸化反応にムラが生じ、膜質の面内均一性が低下してしまう。従って例えば薄膜の膜質の面内分布を例えば膜厚測定機により求め、そしてこの面内分布に基づいて、酸化ガスであるＯ_３ガスの回転テーブル２の径方向におけるガス濃度分布を把握し、このガス濃度分布に基づいて、酸化ガス濃度が低い領域に第２の補償用ガスノズル４２，４３から所定量の酸化ガスを供給するように、使用する第２の補償用ガスノズル４２，４３と、補償用の酸化ガスの供給量を決定する。

続いて本発明の成膜方法について、補償用ガスノズルとして第１の中心側補償用ガスノズル３２、第１の周縁側補償用ガスノズル３３、第２の中心側補償用ガスノズル４２、第２の周縁側補償用ガスノズル４３を用いる場合を例にして説明する。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を介してウエハを回転テーブル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９に示すように凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器の底部側から昇降ピン１６が昇降することにより行われる。

このようなウエハ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内に夫々ウエハＷを載置する。続いて真空ポンプ７４により真空容器１内を予め設定した圧力に真空引きすると共に、回転テーブル２を時計回りに回転させながらヒータユニット８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８により予め例えば３００℃に加熱されており、ウエハＷがこの回転テーブル２に載置されることで加熱される。ウエハＷの温度が図示しない温度センサにより設定温度になったことを確認した後、第１の主ガスノズル３１、第１の中心側補償用ガスノズル３２及び第１の周縁側補償用ガスノズル３３からＢＴＢＡＳガスを吐出させ、第２の主ガスノズル４１、第２の中心側補償用ガスノズル４２及び第２の周縁側補償用ガスノズル４３からＯ_３ガスを吐出させると共に、分離ガスノズル５１，５２から分離ガスであるＮ_２ガスを吐出する。

ウエハＷは回転テーブル２の回転により、原料ガスノズル３群が設けられる第１の処理領域Ｐ１と酸化ガスノズル群４が設けられる第２の処理領域Ｐ２とを交互に通過するため、ＢＴＢＡＳガスが吸着し、次いで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。

このとき分離ガス供給管６１からも分離ガスであるＮ_２ガスを供給し、これにより中心部領域Ｃから即ち突出部６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。この例では原料ガスノズル３群，酸化ガスノズル群４が配置されている第２の天井面５５の下方側の空間に沿った容器本体１２の内周壁においては、既述のように内周壁が切りかかれて広くなっており、この広い空間の下方に排気口７１，７２が位置しているので、第１の天井面５４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５５の下方側の空間の圧力の方が低くなる。

ここで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１２に示す。第２の主ガスノズル４１、第２の中心側補償用ガスノズル４２、第２の周縁側補償用ガスノズル４３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７２の吸引作用により当該排気口７２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５の下方側に流入しようとする。ところがこの凸状部５の天井面５４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５４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５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５１付近までには到達できるものではなく、分離ガスノズル５１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７を介して排気口７２に排気される。

また第１の主ガスノズル３１、第１の中心側補償用ガスノズル３２、第１の周縁側補償用ガスノズル３３から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面に沿って回転方向下流側に向かうＢＴＢＡＳガスは、その回転方向下流側に隣接する扇型の凸状部５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１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７を介して排気口７１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５による低い天井面５４の下方を通過し、成膜に寄与することになる。

更にまた第１の処理領域Ｐ１のＢＴＢＡＳガス（第２の処理領域Ｐ２のＯ_３ガス）は、中心部領域Ｃ内に侵入しようとするが、図１２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５の周縁部が下方に屈曲され、屈曲部５６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７１に、またＯ_３ガスは排気口７２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７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例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、プロセス圧力は例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）、ウエハＷの加熱温度は例えば３５０℃、第１の主ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスの供給流量は例えば１００ｓｃｃｍ、第１の中心側補償用ガスノズル３２、第１の周縁側補償用ガスノズル３３からのＢＴＢＡＳガスの供給流量は夫々５０ｓｃｃｍ、５０ｓｃｃｍ、第２の主ガスノズル４１からのＯ_３ガスの供給流量は例えば１００００ｓｃｃｍ、第２の中心側補償用ガスノズル４２、第２の周縁側補償用ガスノズル４３からのＯ_３ガスの供給流量は夫々１０００ｓｃｃｍ、１０００ｓｃｃｍ、分離ガスノズル５１，５２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６１からのＮ_２ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。また１枚のウエハに対する反応ガス供給のサイクル数、即ちウエハが処理領域Ｐ１，Ｐ２の各々を通過する回数は目標膜厚に応じて変わるが、多数回例えば６００回である。

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

ここで上述の装置では、回転テーブル２が回転しているために、回転テーブル２の径方向の回転速度が異なり、ウエハと反応ガスとの境界におけるガスの流れ方が変化しやすく、第１の主ガスノズル３１のみによる原料ガスの供給では、回転テーブル２の径方向において一様な原料ガス濃度を保つことが困難であるが、前記径方向において原料ガス濃度が低い領域に、第１の中心側補償用ガスノズル３２、第１の周縁側補償用ガスノズル３３のいずれか又は全部を用いて原料ガスを供給しているので、回転テーブル２の径方向における原料ガス濃度の均一性を高めることができる。また同様に前記径方向における酸化ガス濃度の均一性を向上させることができるため、こうしてウエハＷ上においては、前記径方向における成膜処理の面内均一性が向上し、前記径方向における膜厚や膜質の面内均一性が高い薄膜を形成することができる。

ここで例えば図１０（ａ）のように、回転テーブル２の径方向において回転中心側の方が周縁側に比べて膜厚が薄くなる理由としては、次のように考えられる。上述の装置では、回転テーブル２の回転中心部に設けられた中心部領域Ｃからもパージガスが供給され、このパージガスは回転テーブル２の周縁部に設けられた排気口７１，７２に向かって流れていく。従ってこのパージガスの流れにより、前記径方向において回転中心側のガスが希釈され、結果として当該回転中心側のガス濃度が低くなり、回転テーブル２の径方向において回転中心側の方が周縁側に比べて膜厚が薄くなる。また例えば図１１（ａ）のように、前記径方向において周縁側の方が回転中心側に比べて膜厚が薄くなる理由としては、次のように考えられる。つまり回転テーブル２を回転させると、既述のように回転テーブル２の周縁側では回転中心側に比べて回転速度が大きいため、第１の主ガスノズル３１や第２の主ガスノズル３２からその長さ方向に均一に原料ガスや酸化ガスを供給したとしても、前記回転テーブル２の周縁側は回転中央側よりもガスの濃度が低くなりやすい。またパージガスは、回転テーブル２の周縁側に設けられた排気口７１，７２に向けて流れていくため、このパージガスによって前記回転テーブル２の周縁側では原料ガスや酸化ガスが希釈されることもある。このような場合には前記径方向において基端側のガス濃度が薄くなってしまい、結果として回転テーブル２の径方向において周縁側の方が回転中心側に比べて膜厚が薄くなる。

このように第１の主ガスノズル３１及び第２の主ガスノズル３２からその長さ方向にほぼ均一に原料ガスや酸化ガスを供給したとして、ウエハＷの径方向においてガス濃度を一様に保つことは困難であるため、第１の補償用ガスノズル３２，３３及び第２の補償用ガスノズル４２，４３を用いて、ウエハＷの径方向におけるガス濃度の均一性を高めるように補償用のガスを供給することは有効である。

また膜厚の変更や、回転テーブル２の回転速度やプロセス圧力を変更する等のプロセス条件の変更時に、回転テーブル２の径方向におけるガス濃度分布の調整を、第１の主ガスノズル３１や第２の主ガスノズル３３のみならず、第１の補償用ガスノズル３２，３３、第２の補償用ガスノズル４２，４３を用いて行うことができるので、第１の主ガスノズル３１や第２の主ガスノズル３３のみを用いる場合よりも前記径方向におけるガス濃度分布の調整幅が大きくなり、より面内均一性の高い成膜処理を容易に行うことができる。

また上述の実施の形態では、図１３に示すように、補償用ガスノズルを回転テーブル２の周方向に伸びるように構成してもよい。図１３に示す例では、第１及び第２の中心側補償用ガスノズル３２Ａ、４２Ａは、基端側から途中まで回転テーブル２の径方向に伸びると共に、回転テーブル２の回転中心側近傍領域にて屈曲して回転テーブル２の周方向に伸びるように構成されており、その吐出孔３５ａ，４５ａは例えば前記周方向に伸びる領域の下面に形成されている。一方第１及び第２の周縁側補償用ガスノズル３３Ａ、４３Ａは、回転テーブル２の周縁側近傍領域にて屈曲して回転テーブル２の周方向に伸びるように構成されており、その吐出孔３５ｂ，４５ｂは例えば前記周方向に伸びる領域の下面に形成されている。このような補償用ガスノズル３２Ａ，３３Ａ，４２Ａ，４３Ａを用いると、吐出孔３５ａ，３５ｂ，４５ａ，４５ｂが形成された領域はウエハＷの進行方向に伸びているので、補償用ガスノズル３２Ａ，３３Ａ，４２Ａ，４３Ａから供給されるガスとウエハとの接触時間を長くすることができるという利点があり、補償用ガスノズルから供給される原料ガスや酸化ガスがウエハに吸着される時間を十分に取ることができる。

さらに上述の実施の形態では、補償用ガスノズルは図１４に示すような形状に構成してもよい。図１４に示す例は、補償用ガスノズル３２Ｂ，３３Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの横幅を太くすると共に、当該補償用ガスノズル３２Ｂ，３３Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの下面に、回転テーブル２の周方向に長い例えば楕円状の吐出孔３６ａ，３６ｂ，４６ａ，４６ｂを形成した構成である。このような補償用ガスノズル３２Ｂ，３３Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂは、ノズルの管径を主ガスノズル３１，４１よりも大きくしてもよいし、ノズルを上下方向よりも左右方向が大きい楕円状に形成してもよい。このような構成においても、補償用ガスノズル３２Ｂ，３３Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの吐出孔３６ａ，３６ｂ，４６ａ，４６ｂは、主ガスノズル３１，４１の吐出孔３４ａ，４４ａよりも回転テーブル２の周方向に長くなるので、補償用ガスノズル３２Ｂ，３３Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂから供給されるガスとウエハとの接触時間が長くなる。

上述の実施の形態では、第２の主ガスノズル４１については補償用ガスノズルを設けてなくてもよいし、分離ガスノズル５１，５２についてもウエハＷの径方向における分離ガスのガス濃度分布を補償するための分離ガス用の補償用ガスノズルを設けるようにしてもよい。また補償用ガスノズルの本数は２本に限らず、１本であってもよいし、３本以上であってもよく、この補償用ガスノズルは回転テーブル２の径方向においてガス濃度が低い領域に補償用ガスを供給する位置であれば、どの位置に設けるようにしてもよい。さらに１本の補償用ガスノズルによって前記径方向における複数のガス濃度が低い領域に補償用ガスを供給してもよい。また上述の例では、補償用ガスノズルにはその長さ方向の一部にのみ吐出孔を形成したが、その長さ方向の全体に吐出孔を形成すると共に、一部の吐出孔を大きくするか、一部の領域の吐出孔の配列間隔を短くするようにして、補償用ガスノズルの長さ方向の一部から他の領域よりもガスを多く吐出させ、こうして回転テーブル２の径方向におけるガス濃度が低い領域には他の領域よりもガスを多く吐出させて、これによりガス濃度分布を補償するようにしてもよい。さらにまた当該実施の形態のガス吐出口としては、上述の吐出孔のみならずスリットでもよく、その形状については適宜設定される。

続いて本発明の他の実施の形態について図１５〜図１８を用いて説明する。この実施の形態では、補償用ガス供給手段として、ノズルの長さ方向においてガスの吐出量を調整することができる吐出量調整ガスノズル９を用いて、回転テーブル２の径方向における原料ガスの濃度分布を調整している。前記吐出位置調整ガスノズル９は、回転テーブル２の回転中心近傍から放射状に、回転テーブル２の径方向に伸びるように設けられており、この例では第１の処理領域Ｐ１における第１の主ガスノズル３１の回転テーブル２の回転方向の上流側において、真空容器１の側周壁１２Ａに取り付けられている。

この吐出位置調整ガスノズル９は、図１６に示すように、外管９１と、この外管９１の内部に当該外管９１と隙間を介して同心状に設けられる管体をなす内管９２との２重管構造になっており、外管９１の内部にて内管９２が水平軸周りに回転自在に構成されている。外管９１の内径は例えば１０〜１４ｍｍ程度、内管９２の外径は例えば６〜８ｍｍ程度に設定されており、外管９１と内管９２との隙間は１ｍｍ〜２ｍｍ程度、より好ましくは１ｍｍに設定されている。

前記外管９１の基端側は例えばフランジ部９３として構成され、シール部材であるＯリング９３ａを介して真空容器の側周壁１２Ａの内壁に気密に取り付けられている。外管９１の下面には、前記回転テーブル２の回転中心部及び周縁部の一方側から他方側に向かう長さ方向に沿ってガス吐出口をなす吐出孔９１ａが所定の間隔で配列するように形成されている。一方内管９２の基端側は真空容器１の側周壁１２Ａを貫通して真空容器１の外部へ飛び出しており、当該内管９２を水平軸周りに回転させる回転機構であるモータＭ１に接続されている。真空容器の側周壁１２Ａと内管９２との間には、軸受け機能を備えたシール部材例えば磁気シール部材９４が設けられている。この例では、真空容器１の側周壁１２Ａの外部において、当該側周壁１２Ａから飛び出した内管９２の周りにはガス供給室９５が形成されている。このガス供給室９５は側周壁１２Ａの外壁にシール部材であるＯリング９５ａを介して気密に接続されると共に、内管９２との間には軸受け機能を備えたシール部材例えば磁気シール部材９５ｂが設けられていて、こうして当該内管９２が真空容器１の気密性を確保した状態で回転できるように構成されている。

前記ガス供給室９５には原料ガスの供給路９６が接続されており、このガス供給室９５内に露出する内管９２にはガス導入口９２ａが形成されていて、こうして内管９２内に原料ガスが供給されるようになっている。また内管９２には例えばその長さ方向に沿ってガス吐出口をなすスリット９７が形成されている。このスリット９７はコンダクタンス調整部材として作用する。この例では複数のスリット９７を備えており、これらは例えば図１６及び図１７に示すように、内管９２の周方向の異なる位置であって、かつ長さ方向の異なる位置に形成されている。

この例ではスリット９７は、図１６（ｂ）に示すように、例えば内管９２を周方向に３等分した第１の位置（０度の位置）、第２の位置（１２０度の位置）、第３の位置（２４０度の位置）に異なるパターンで形成されている。このパターンの具体例について図１７（ａ）にて説明する。図１７（ａ）中横軸は内管９２の長さ方向位置、縦軸は内管９２の周方向位置を夫々示し、図中斜線で示す部分はスリット位置である。なお前記内管９２の長さとは、図１６に示すように真空容器１内に露出する部分の長さをいう。図１７（ａ）の例では、第１の位置には、内管９２の先端側領域と、基端側領域とにスリット９７ａが形成され、第２の位置には、内管９２の先端側領域にスリット９７ｂが形成され、第３の位置には、内管９２の基端側領域にスリット９７ｃが形成されている。

なお前記先端側領域とは回転テーブル２の回転中心側に対応する領域、前記基端側領域とは回転テーブル２の周縁側に対応する領域である。ガス吐出口としてはスリット状ではなく、吐出孔を所定の領域に配列するように形成してもよい。つまりガス吐出口は、吐出位置調整ガスノズル９の長さ方向において原料ガスを吐出したい位置に形成すればよく、その形状や位置は適宜設定される。その他の構成は、上述の成膜装置と同様である。

この吐出位置調整ガスノズル９では、内管９２に導入された原料ガスが内管９２のスリット９７ａ〜９７ｃを介して、内管９２と外管９１との隙間に流出していき、外管９１の吐出孔９１ａから真空容器１内に流れていく。この際、スリット９７の位置により、外管９１の吐出孔９１ａの上方側のコンダクタンスが調整され、これに応じて前記吐出孔９１ａから流出する原料ガスの吐出量が調整される。つまり外管９１の吐出孔９１ａと内管９２のスリット９７との距離が近ければ外管９１と内管９２との間のコンダクタンスが小さくなり、これにより外管９１からのガス吐出量が多くなる。一方外管９１の吐出孔９１ａと内管９２のスリット９７との距離が遠ければ前記コンダクタンスは大きくなり、外管９１と内管９２との間の隙間は１ｍｍ程度と小さいので、これにより外管９１からのガス吐出量が少なくなるか、ほとんど吐出されなくなる。こうして吐出位置調整ガスノズル９の長さ方向における原料ガスの吐出量を調整できるため、回転テーブル２の径方向の所望の領域に補償用の原料ガスを供給することができる。

従って内管９２を回転させ、原料ガスを吐出させたい位置のスリット９７を外管９１の吐出孔９１ａに対向させることにより、回転テーブル２の径方向の所望の領域に補償用の原料ガスを供給することができる。例えば図１８（ａ）は、図１７（ａ）の０度の位置（第１の位置）のスリット９７ａが下に向くように内管９２の回転させた例であるが、スリット９７ａがその上方側に位置する外管９１の吐出孔９１ａから原料ガスが多く吐出されるため、この例では吐出位置調整ガスノズル９の先端側領域及び基端側領域からより多く原料ガスが供給される。また例えば図１８（ａ）は、図１７（ａ）の２４０度の位置（第３の位置）のスリット９７ｃが下に向くように内管９２の回転させた例であるが、この場合には吐出位置調整ガスノズル９の基端側領域からより多く原料ガスが供給される。

このように当該実施の形態によれば、第１の反応ガスである原料ガスについては、当該吐出位置調整ガスノズル９における内管９２の回転位置を調整することにより、回転テーブル２の径方向におけるガス濃度分布を調整でき、前記径方向の原料ガス濃度の均一性を高め、結果として成膜処理の面内均一性を向上させることができる。この実施の形態では、内管９２のスリット９７と対向する外管９１の吐出孔９１ａから原料ガスがより多く吐出されるので、前記スリット９７は外管９１の長さ方向において原料ガスを多く吐出しようとする領域に適宜設定され、例えば図１７（ｂ）に示すように種々のパターンで形成することができる。この際、スリット９７は内管９２の周方向の３カ所の位置のみならず、周方向の１カ所のみに形成してもよいし、２カ所以上の複数個所に形成してもよい。また上述の例では第２の反応ガスである酸化ガスについては、補償用ガスノズルにより、回転テーブル２の径方向におけるガス濃度分布を調整しているが、当該酸化ガスの前記径方向におけるガス濃度分布の調整においても、吐出位置調整ガスノズル９を用いて行ってもよいし、分離ガスの前記径方向におけるガス濃度分布を調整する場合には、当該吐出位置調整ガスノズル９を用いることができる。

続いて吐出位置調整ガスノズルの他の例について図１９を参照して説明する。この例の吐出位置調整ガスノズル１１０は、図１６に示す吐出位置調整ガスノズル９の内管９２の代わりに、ロッド体１２０よりなる棒状体を備える構成である。この例においては外管１１１の内部に、外管１１１と同心状に設けられたロッド体１２０が水平軸周りに回転自在に構成され、当該ロッド体１２０の周囲にはコンダクタンス調整部材をなす凸部１２１が設けられている。前記外管１１１の内径は例えば１０〜１４ｍｍ程度に設定され、ロッド体１２０における凸部１２１と外管１１１との隙間は１ｍｍ〜２ｍｍ程度、より好ましくは１ｍｍに設定されている。

外管１１１の基端側は例えばフランジ部１１２として構成され、シール部材をなすＯリング１１３を介して真空容器１の側周壁１２Ａに気密に取り付けられており、外管１１１の下面には長さ方向の全体に所定の間隔でガス吐出口をなす吐出孔１１４が配列して形成されている。またこの外管１１１の基端側には、真空容器１の側周壁１２Ａを貫通して設けられた原料ガスの供給路１１５が接続されている。

前記ロッド体１２０の基端側は真空容器１の側周壁１２Ａを貫通して、当該ロッド体１２０を水平軸周りに回転させる回転機構であるモータＭ２に接続されている。図中１１６は、前記側周壁１２Ａとロッド体１２０との間に設けられた、軸受け機能を備えたシール部材例えば磁気シール部材である。このロッド体１２０の表面には、例えばその長さ方向に沿ってコンダクタンス調整用の凸部１２１が形成されている。この凸部１２１は、例えば図１９に示すように、ロッド体１２０の周方向の一部であって、ロッド体１２０の長さ方向の一部に、外管１１１の吐出孔１１４と対向させたときに、当該吐出孔１１４を覆う大きさに設定されている。

この吐出位置調整ガスノズル１１０では、外管１１１とロッド体１２０との隙間に導入された原料ガスが、外管１１１の吐出孔１１４から真空容器１内に流れていく。この際、ロッド体１２０に設けられた凸部１２１の位置により、外管１１１の吐出孔１１４の上方側のコンダクタンスが調整され、これに応じて前記吐出孔１１４から流出する原料ガスの吐出量が調整される。こうして吐出位置調整ガスノズル１１０の長さ方向における原料ガスの吐出量を調整できるため、回転テーブル２の径方向の所望の領域に補償用の原料ガスを供給することができる。

例えば図１９及び図２０に示すように、凸部１２１が外管１１１の吐出孔１１４に対向する領域では、ロッド体１２０と外管１１１との隙間が１ｍｍ程度であってコンダクタンスが大きくなるので、当該領域では前記吐出孔１１４からのガス吐出量が少なくなるか、ほとんど吐出されてなくなる。一方凸部１２１が前記吐出孔１１４に対向しない領域では、ロッド体１２０と外管１１１との隙間が大きくコンダクタンスが小さくなるので、ガスが流れやすく、当該領域では吐出孔１１４からのガス吐出量が多くなる。従って、予め吐出位置調整ガスノズル１１０の長さ方向において、原料ガスをウエハＷに向けて吐出させたい領域を決定しておき、これ以外の領域に凸部１２１を形成し、この凸部１２１を外管１１１の吐出孔１１４に対向させることにより、所望の領域に補償用ガスを供給することができる。

この吐出位置調整ガスノズル１１０では、ロッド体１２０に設けられた凸部１２１を外管１１１の吐出孔１１４に接近させたり、離したりすることによって、前記吐出孔１１４の上方側におけるコンダクタンスを調整して前記吐出孔１１４からの原料ガスの吐出量を調整し、こうして吐出位置調整ガスノズル１１０の長さ方向における原料ガスの吐出位置を調整している。このため吐出位置調整ガスノズル１１０では、例えば図２１に示すように、凸部１２１を外管１１１の吐出孔１１４に接近させる位置と、離れた位置との間で移動させる移動機構として、前記ロッド体１２０を外管１１１に対して水平方向に移動させる水平移動機構１２２を用いてもよい。この場合図２１に示すように、吐出位置調整ガスノズル１１０の長さ方向において前記凸部１２１が吐出孔１１４の上方側に位置する領域では、コンダクタンスが大きくなるので、原料ガスの吐出量が少なくなるか、ほとんど吐出されなくなり、結果として吐出位置調整ガスノズル１１０の長さ方向において補償用ガスの吐出位置を調整できる。なおこの例では、外管１１１側をスライド移動させるようにしてもよい。

さらに吐出位置調整ガスノズル１１０では、例えば図２２に示すように、凸部１２１を外管１１１の吐出孔１１４に接近させる位置と、離れた位置との間で移動させる移動機構として、前記ロッド体１２０を外管１１１に対して上下方向に移動させる昇降機構１２３を用いてもよい。この例では真空容器１内の気密性を維持した状態でロッド体１２０を昇降させるために、側周壁１２Ａの外側においてロッド体１２０の移動領域を囲むように移動室１２４を形成している。図中１２５はシール部材をなすＯリング、１２６はシール部材と軸受けとを兼用する磁器シールである。この例では、吐出位置調整ガスノズル１１０の長さ方向において、前記凸部１２１が吐出孔１１４に接近するとコンダクタンスが大きくなるので、原料ガスの吐出量が少なくなるか、ほとんど吐出されなくなる。一方前記ロッド体１２０が吐出孔１１４から離れる程コンダクタンスが大きくなるので、原料ガスの吐出量が多くなり、結果として吐出位置調整ガスノズル１１０の長さ方向において補償用ガスの吐出位置を調整できる。なおこの例では、外管１１１側を昇降移動させるようにしてもよい。

上述の実施の形態では第２の主ガスノズル４１については、補償用ガスノズル４２，４３により、回転テーブル２の径方向におけるガス濃度分布を調整しているが、当該酸化ガスの前記径方向におけるガス濃度分布の調整においても、吐出位置調整ガスノズル９，１１０を用いて行ってもよいし、分離ガスの前記径方向におけるガス濃度分布を調整する場合には、当該吐出位置調整ガスノズル９，１１０を用いることができる。この際、吐出位置調整ガスノズル９，１１０の本数は１本に限らず、２本以上であってもよく、この吐出位置調整ガスノズル９，１１０は回転テーブル２の径方向においてガス濃度が低い領域に補償用ガスを供給する位置であれば、どの位置に設けるようにしてもよい。さらに当該実施の形態のガス吐出口としては、吐出孔でもスリットでもよく、その形状については適宜設定される。

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２３に示すように構成してもよい。図２３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１３０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１３１が形成され、真空容器１の中心部において収容空間１３０の底部と真空容器１の前記凹部１３１の上面との間に支柱１３２を介在させて、第１の主ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスと第２の主ガスノズル４２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１３２を囲むように回転スリーブ１３３を設けてこの回転スリーブ１３３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１３０にモータ１３４により駆動される駆動ギヤ部１３５を設け、この駆動ギヤ部１３５により、回転スリーブ１３３の下部の外周に形成されたギヤ部１３６を介して当該回転スリーブ１３３を回転させるようにしている。１３７、１３８及び１３９は軸受け部である。また前記収容空間１３０の底部にパージガス供給管８４を接続すると共に、前記凹部１３１の側面と回転スリーブ１３３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８５を真空容器１の上部に接続している。図２３では、前記凹部１３１の側面と回転スリーブ１３３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１３３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２３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１３１の側面と回転スリーブ１３３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１３３及び支柱１３２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。

以上の実施の形態では、載置台をなす回転テーブル２を鉛直軸まわりに回転させているが、本発明は図２４に示すように、原料ガスノズル群、酸化ガスノズル群、分離ガスノズル側を回転させるようにしてもよい。この例の成膜装置は、真空容器内にて鉛直軸の回りに回転する回転筒１４０を備え、この回転筒１４０に原料ガスノズル群、酸化ガスノズル群、分離ガスノズルが設けられている。この例の載置台１４１は、鉛直軸回りに回転しない他は上述の回転テーブル２とほぼ同様に構成されており、その表面には、前記回転筒１４０の回転軸を中心とする円に沿って複数の基板載置領域をなす凹部１４２が形成されている。

前記原料ガスノズル群１５０（第１の主ガスノズル１５１、第１の中心側補償用ガスノズル１５２、第１の周縁側補償用ガスノズル１５３）、酸化ガスノズル群１６０（第２の主ガスノズル１６１、第２の中心側補償用ガスノズル１６２、第２の周縁側補償用ガスノズル１６３）、分離ガスノズル１７１，１７２は凹部１４２に載置されたウエハＷの径方向に伸びるように前記回転筒１４０に接続されており、この回転筒１４０の内部を介して各種ガスが各ガスノズルに供給されるようになっている。分離領域を形成するための凸状部１４３もこの回転筒１４０に接続されており、回転筒１４０の回転に伴って回転移動するように構成されている。また回転筒１４０の下部側には排気口１４４が形成され、前記真空容器内の雰囲気が当該排気口１４４を介して真空排気されるようになっている。

このようにノズル側が回転する構成であっても、載置台１４１の中心側と周縁側との間で載置台の径方向における回転速度が異なり、ウエハＷの径方向においてガス濃度が不均一になりやすいため、ウエハＷの径方向におけるガス濃度が低い領域に補償用ガスノズル１５２，１５３，１６２，１６３から補償用のガスを供給することは有効である。

本発明は、２種類の反応ガスを用いることに限られず、１種類の成膜ガスを用いて基板上に薄膜を形成する場合や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。例えば３種類以上の反応ガスを用いる場合には、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、少なくとも１つの反応ガスノズルから供給される反応ガスにおける載置台の径方向のガス濃度分布を補償するために、少なくとも１本の補償用ガス供給手段を配置すればよい。

また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。

以上述べた成膜装置を用いた基板処理装置について図２５に示しておく。図中、１８１は例えば２５枚のウエハを収納するフープと呼ばれる密閉型の搬送容器、１８２は搬送アーム１８３が配置された大気搬送室、１８４、１８５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）、１８６は２基の搬送アーム１８７ａ，１８７ｂが配置された真空搬送室、１８８、１８９は本発明の成膜装置である。搬送容器１８１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１８２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１８３により当該搬送容器１８１内からウエハが取り出される。次いでロードロック室１８４（１８５）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１８７ａ，１８７ｂによりウエハが取り出されて成膜装置１８８、１８９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。

以上において本発明では、少なくとも１つの主ガス供給手段について、回転テーブル２の径方向における反応ガスのガス濃度分布を補償するための補償用ガス供給手段が設けられればよく、この場合１つの主ガス供給手段のガス濃度分布を補償するために、図２に示す補償用ガスノズルと、吐出位置調整ガスノズル９，１１０の両方を用いるようにしてもよい。さらに主ガス供給手段及び補償用ガス供給手段は、ガス吐出口から載置台の径方向に沿って反応ガスや補償用反応ガスを供給する構成であれば、ガス吐出口を備えたノズル状の構成には限らない。この際主ガス供給手段及び補償用ガス供給手段に設けられるガス吐出口は、吐出孔であってもスリットであってもよい。

１ 真空容器
Ｗ ウエハ
１１ 天板
１２ 容器本体
１５ 搬送口
２ 回転テーブル
２１ コア部
２４ 凹部（基板載置領域）
３１ 第１の主ガスノズル
３２ 第１の中心側補償用ガスノズル
３３ 第１の周縁側補償用ガスノズル
４１ 第２の主ガスノズル
４２ 第２の中心側補償用ガスノズル
４３ 第２の周縁側補償用ガスノズル
５１，５２ 分離ガスノズル
Ｐ１ 第１の処理領域
Ｐ２ 第２の処理領域
Ｄ 分離領域
Ｃ 中心部領域
５ 凸状部
５４ 第１の天井面
５５ 第２の天井面
６ 突出部
６１ 分離ガス供給管
７ 排気領域
７１，７２ 排気口
８ ヒータユニット
８２〜８５ パージガス供給管
９，１１０ 吐出位置調整ガスノズル
９１，１１１ 外管
９２ 内管
９７ スリット
１２０ ロッド体
１２１ 凸部

Claims (12)

1. 真空容器内にて反応ガスを基板の表面に供給することにより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、その中心部を中心とする円に沿って形成された基板の載置領域を備えた載置台と、
   この載置台の前記載置領域に反応ガスを供給するために、前記載置台に対向して設けられた主ガス供給手段と、
   前記載置台の径方向において前記主ガス供給手段により供給された反応ガスのガス濃度分布を補償するために、前記反応ガスを前記載置台の表面に対して供給する補償用ガス供給手段と、
   前記載置台を、前記主ガス供給手段及び補償用ガス供給手段に対して相対的に、当該載置台の中心部を回転軸として鉛直軸回りに回転させるための回転機構と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
2. 前記補償用ガス供給手段は、前記載置台の中心部及び周縁部の一方側から他方側に伸びるように設けられ、少なくともその長さ方向の一部にガス吐出口が形成されている補償用ガスノズルにより構成されることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
3. 前記補償用ガスノズルは複数設けられ、これら補償用ガスノズルは、載置台の径方向で見て、ガス吐出口が形成された領域が互いに異なるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
4. 前記補償用ガスノズルは、前記載置台の中心部及び周縁部の一方側から他方側に向かう長さ方向に沿ってガス吐出口が形成される外管と、
   この外管の内部に当該外管と隙間を介して同心状に設けられる管体またはロッド体からなる棒状体と、
   前記外管のガス吐出口の上方側におけるコンダクタンスを調整するために、前記棒状体の長さ方向の少なくとも一部に設けられたコンダクタンス調整部材と、
   前記コンダクタンス調整部材を前記外管のガス吐出口に接近する位置と、離れた位置との間で移動させるために、前記棒状体と外管とを相対的に移動させる移動機構と、を備えたことを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
5. 前記棒状体はその内部に反応ガスが供給される管体により構成されており、前記コンダクタンス調整部材はこの管体に形成されたガス吐出口であることを特徴とする請求項４記載の成膜装置。
6. 前記移動機構は、前記管体に形成されたガス吐出口を前記外管のガス吐出口に接近させるために、前記管体を水平軸回りに回転させる回転機構であることを特徴とする請求項５記載の成膜装置。
7. 前記ガス吐出口は複数形成されると共に、これらガス吐出口は前記管体の周方向における異なる領域であって、かつ前記管体の長さ方向における異なる領域に形成され、
   前記回転機構は、前記管体の周方向における異なる領域に形成されたガス吐出口を夫々外管のガス吐出口に接近させるために、前記管体を水平軸回りに回転させることを特徴とする請求項６記載の成膜装置。
8. 前記棒状体はロッド体により構成されており、前記コンダクタンス調整部材は、前記外管のガス吐出口を覆うように前記ロッド体の周囲に設けられた凸部であることを特徴とする請求項４記載の成膜装置。
9. 前記移動機構は、前記凸部を前記外管のガス吐出口に接近させるために、前記ロッド体を水平軸回りに回転させる回転機構であることを特徴とする請求項８記載の成膜装置。
10. 前記凸部は複数形成されると共に、これら凸部は前記ロッド体の周方向における異なる領域であって、かつ前記ロッド体の長さ方向における異なる領域に設けられ、
    前記回転機構は、前記複数の凸部を夫々外管のガス吐出口に対して接近させるために、前記ロッド体を水平軸回りに回転させることを特徴とすることを特徴とする請求項９記載の成膜装置。
11. 前記主ガス供給手段は、前記載置台の表面に夫々第１の反応ガス及び、この第１の反応ガスと反応する第２の反応ガスを供給するために、前記載置台に対する主ガス供給手段の相対的回転方向に互いに離れるように設けられた第１の主ガス供給手段及び第２の主ガス供給手段よりなり、
    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移動方向においてこれら処理領域の間に位置する分離領域を備え、
    前記真空容器内にて互いに反応する第１の反応ガスと第２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。
12. 前記分離領域は、分離ガスを供給するための分離ガス供給手段と、この分離ガス供給手段の前記回転方向両側に位置し、当該分離領域から処理領域側に分離ガスが流れるための狭隘な空間を載置台との間に形成するための天井面と、を備えたことを特徴とする請求項１１記載の成膜装置。

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