JP2011100956A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を載置する回転テーブルの周方向に沿って設けられる第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の処理領域とをこれら処理領域の雰囲気を分離するための分離領域とを備えた、薄膜を積層する成膜装置において、成膜速度の低下を抑えること。
【解決手段】反応ガスを吐出する吐出孔が、その長さ方向に沿って形成されたガスノズルと、そのガスノズルの上方側に分離ガスを通流させるための通流空間と、前記ガスノズルから前記上流側及び下流側の少なくとも一方に向かって張り出した整流部材と、を備えるように成膜装置を構成し、前記分離ガスを前記通流空間にガイドすることで処理領域の反応ガスの濃度低下を防ぐ。
【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。

上述の背景から、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を用いてＡＬＤまたはＭＬＤを行うことが検討されている。より具体的に、このような成膜装置では、例えば前記真空容器内の回転テーブルの回転方向に互いに離れた位置に夫々異なる反応ガスが供給されて成膜処理が行われる処理領域が複数形成され、また、前記回転方向において処理領域と処理領域との間の領域は、これら処理領域の雰囲気を分離するための分離ガスが供給される分離ガス供給手段を備えた分離領域として構成される。

成膜処理時には、前記分離ガス供給手段から分離ガスが供給され、その分離ガスが回転テーブル上を回転方向両側に広がり、分離領域にて各反応ガス同士の混合を阻止するための分離空間が形成される。そして、処理領域に供給された反応ガスは例えばその回転方向両側に広がった分離ガスと共に真空容器内に設けられた排気口から排気される。このように処理領域にて処理ガスを、分離領域にて分離ガスを夫々供給する一方で、前記回転テーブルを回転させてそのテーブルに載置されたウエハを一の処理領域から他の処理領域へ、他の処理領域から一の処理領域へと交互に繰り返し移動させ、ＡＬＤまたはＭＬＤ処理を行う。このような成膜装置では、上記のような処理雰囲気におけるガス置換が不要になり、また複数枚の基板に同時に成膜することができるので、高いスループットが得られることが見込まれる。

特許文献１には、扁平な円筒状の真空容器を左右に分離し、左側半円の輪郭と右側半円の輪郭の間、つまり真空容器の直径領域には分離ガスの吐出口が形成された成膜装置について記載されている。また、特許文献２には、ウエハ支持部材（回転テーブル）の上に回転方向に沿って４枚のウエハを等距離に配置する一方、ウエハ支持部材と対向するように第１の反応ガス吐出ノズル及び第２の反応ガス吐出ノズルを回転方向に沿って等距離に配置しかつこれらノズルの間に分離ガスノズルを配置し、ウエハ支持部材を水平回転させて成膜処理を行う装置の構成が記載されている。しかしこれらの特許文献の成膜装置において、後述の処理領域における反応ガスの濃度及び基板への接触時間が低下する結果として、基板への成膜速度が低下するという問題は記載されておらず、この問題を解決できるものではない。

更にまた特許文献３（特許文献４、５）には、ターゲット(ウエハに相当する)に複数のガスを交互に吸着させる原子層ＣＶＤ方法を実施するにあたり、ウエハを載置するサセプタを回転させ、サセプタの上方からソースガスとパージガスとを供給する装置が記載されている。段落００２３から００２５には、チャンバの中心から放射状に隔壁が延びており、隔壁の下に反応ガスまたはパージガスをサセプタに供給するガス流出孔が設けられていること、隔壁からのガス流出孔から不活性ガスを流出させることでガスカーテンを形成することが記載されている。しかしこの例においても分離ガスによる基板への成膜速度が低下するという問題は記載されておらず、この問題を解決できるものではない。

更に特許文献６には回転方向に沿って複数枚のウエハがその表面に配置される回転テーブルと、前記回転テーブルに対向するチャンバ上部と、を備えたＡＬＤ装置について記載されている。チャンバ上部の裏面には回転テーブルの径方向に伸び、夫々異なる反応ガスを供給する複数の吸気ゾーン（供給口）が、周方向に間隔をおいて設けられ、周方向に隣接する各供給口間には前記径方向に伸びる２つの排気ゾーン（排気口）が互いに周方向に設けられている。このチャンバ上部の裏面において、各吸気ゾーンと各吐出口との間は回転テーブルからの距離が互いに等しく、平坦な天井面として形成されている。そして、回転テーブルの回転中に各吸気ゾーンから供給された各反応ガスは、前記天井面と回転テーブルとの間の隙間を流れ、その反応ガスを供給した吸気ゾーンに隣接する排気ゾーンから排気される。これにより各反応ガスが供給される領域を区画してＡＬＤ処理またはＭＬＤ処理を行うことが記載されている。しかし、互いに隣接する排気ゾーン同士は近接しているため、実際には各吸気ゾーンからこれらの排気ゾーンへ向かった各反応ガスが互いに混ざり合い、チャンバ内部でパーティクルの原因となる反応副生成物が生じるおそれがある。

米国特許公報７，１５３，５４２号：図６（ａ）、（ｂ） 特開２００１−２５４１８１号公報：図１及び図２ 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 特表２００８−５１６４２８号公報（ＵＳ２００６／００７３２７６）：段落００３５、図１〜図４

ところで、上記のように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において、発明者は図２９に示す構成を検討している。この図２９を参照しながら成膜装置の構成を具体的に説明する。図２９は回転テーブル２の回転方向に装置を縦断して展開した展開図である。図中３１はＢＴＢＡＳガスの供給手段である第１の反応ガスノズルであり、この第１のガスノズル３１の下方の領域が第１の処理領域Ｐ１として構成されている。４１，４２は分離ガス供給手段である分離ガスノズルである。これら反応ガスノズル及び分離ガスノズルは回転テーブル２上に、その回転テーブル２の径方向に伸びるように形成されており、下方に向けて前記径方向に沿って成膜ガスであるＢＴＢＡＳガス、分離ガスであるＮ₂ガスを夫々吐出する。

分離領域Ｄの圧力の低下を防ぐために、吐出された前記Ｎ₂ガスは分離領域Ｄから直接排気されず、処理領域に向かった後に排気されるようになっている。具体的に説明すると、図２９に実線の矢印で示すように分離領域Ｄから回転テーブル２の回転方向の下流側に向かって流れて処理領域Ｐ１に向かったＮ₂ガスは、第１の反応ガスノズル３１の上方を乗り越えて、反応ガスノズル３１とその上方の天井面４５との間に設けられた隙間Ｒを通過し、その反応ガスノズル３１からさらに前記回転方向下流側における当該回転テーブル２の外側位置に設けられた排気口に反応ガスノズル３１から吐出されたＢＴＢＡＳガスと共に流入して排気される。

ところが、発明者は、この装置において検討の結果、以下の知見を得た。回転テーブル２の回転数が低い場合にはＢＴＢＡＳガスの分子がガスノズル３１の下方に飽和し、ウエハＷに対して飽和吸着すると考えられるが、高いスループットを得るために回転テーブル２は例えば１２０ｒｐｍ以上で高速回転する必要がある。しかし、このように回転数を高くすると、図３０に実線の矢印でその流れを示すようにＮ₂ガスが、その流速が高くなることにより反応ガスノズル３１の下方に潜り込み、第１の処理領域Ｐ１におけるＢＴＢＡＳガス濃度が低下する。そうなるとＢＴＢＡＳガスの飽和吸着は行われず、ＢＴＢＡＳ分子のウエハＷへの吸着量は当該処理領域Ｐ１におけるガスの濃度と接触時間とに比例するようになる。そして、この場合は上記のようにガス濃度が低下しているため、ＢＴＢＡＳガス分子の吸着量が低下してしまう。

また、ある物体に向かって流れるガス流は流体力学上、物体のそのガス流を受ける側を正面側とすると、圧力が低い背面側へと回り込もうとする性質を有する。つまり、反応ガスノズル３１に向かって流れて当該反応ガスノズル３１の下方に潜り込んだＮ₂ガスは回転テーブル２から見て上方へと舞い上がり、ガスノズル３１の前記回転方向の下流側へと回り込む。このとき、図中点線の矢印でその流れを示すように、反応ガスノズル３１から処理領域Ｐ１に吐出されたＢＴＢＡＳガスもそのＮ₂ガスの流れに従い、回転テーブル２から上方へと舞い上がるので、処理領域Ｐ１におけるＢＴＢＡＳガス濃度が更に低くなると共にＢＴＢＡＳガスのウエハＷへの接触時間が短くなってしまう。結果としてＢＴＢＡＳガス分子の吸着量がさらに低下してしまう。

これらの理由から反応ガスのウエハＷへの接触時間を稼ぎ、反応ガス濃度の低下を防いで、反応ガスに含まれる分子を正常にウエハＷに吸着させるためには回転テーブル２の回転数を制限することが必要になるので、スループットを十分に上昇させることができなくなる恐れがあった。

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、真空容器内にて基板の表面に互いに反応する複数の反応ガスを順番に供給して反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成し、基板が載置される回転テーブルの周方向に沿って設けられる第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の処理領域とをこれら処理領域の雰囲気を分離するための分離領域とを備えた成膜装置において、成膜速度の低下を抑えることができる成膜装置を提供することである。

本発明の成膜装置は、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、当該回転テーブル上方に互いに離れて固定して設けられ、夫々基板に第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給するための第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段と、
前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置し、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、前記基板載置領域の移動方向と交差するように伸びると共に、前記回転テーブルに向けて反応ガスを吐出する吐出孔が、その長さ方向に沿って形成されたガスノズルとして構成され、
前記ガスノズルの上方側には、分離ガスを通流させるための通流空間が形成され、
前記ガスノズルから前記上流側及び下流側の少なくとも一方に向かって張り出した整流部材を備えたことを特徴とする。

前記整流部材は、前記ガスノズルから前記上流側及び前記下流側の両方に張り出されていてもよく、各整流部材は例えば回転テーブルの中心部側から離れる部位ほど前記回転方向の幅が大きく、その場合前記整流部材の平面形状は扇型に形成されていてもよい。前記分離領域は、例えば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おり、前記第１の処理領域と第２の処理領域との雰囲気を分離するために真空容器内の中心部に位置し、回転テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出する吐出孔が形成された中心部領域が設けられていてもよく、その場合例えば前記中心部領域は、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。また、その場合例えば前記排気口は、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。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てもよい。

さらに、他の成膜装置は、前記分離ガス供給手段のガス吐出孔は、例えば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おり、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てもよい。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、例えば外縁に位置する部位ほど前記回転方向の幅が大きい。真空容器内にて複数の基板を載置した回転テーブルを回転して、
前記基板が複数の異なる処理領域に供給された反応ガスと順次接触することにより、前記基板の表面に薄膜を形成する成膜装置において、
前記複数の処理領域の間に設けられ、異なる反応ガスが前記基板表面から離れた空間で反応することを防止する分離ガスを供給する分離領域と、
前記処理領域の天井から離間して基板近傍において基板の方向に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、
前記分離領域から前記処理領域に流入した分離ガスが前記反応ガス供給手段と前記基板との隙間に流入して前記基板に供給される反応ガスの濃度が低下することを抑制する整流部材と
前記処理領域の天井と、前記反応ガス供給手段との間に設けられ、前記整流部材により分離ガスがガイドされる通流空間と、
を設けたことを特徴とする。前記回転テーブルに載置された基板表面から前記処理領域の天井の高さは、前記回転テーブルに載置された基板表面から、前記分離領域の天井よりも高く形成されていてもよく、複数の異なる反応領域に於いて、処理領域の天井の高さは、前記処理領域に供給される反応ガスの種類、供給されるガス量に応じて夫々選択的に決められていてもよい。

本発明の成膜装置は、回転テーブルの基板載置領域の移動方向と交差するように伸び、その長さ方向に沿って形成された吐出孔を備えた反応ガス供給手段をなすガスノズルと、そのガスノズルから前記回転テーブルの回転方向上流側または下流側の少なくとも一方に向かって張り出した整流部材と、を備えており、この整流部材により前記上流側及び下流側のいずれか一方側から他方側に分離ガスを通流させるための通流空間に分離ガスがガイドされる。その結果として分離ガスによる処理領域の反応ガス濃度の低下を抑えることができるので、回転テーブルの回転数を上げても処理領域にて基板へ反応ガスを吸着させることができる。従って、成膜速度の低下が抑えられる。又、基板に均一性高く成膜することができ、膜質を向上させることができる。

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。 反応ガスノズル及び整流部材の構成図である 上記の成膜装置の縦断面図である。 反応ガスノズル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。 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。 上記の成膜装置の回転テーブル上のガスの流れを示した説明図である。 整流部材により規制されたガスの詳細な流れを示した説明図である。 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。 ガスノズルの他の例を示した斜視図及び縦断面図である。 整流板の他の例を示した上面図である。 更に他のガスノズルの構成を示した縦断面図及び破断斜視図である。 前記ガスノズルの側面図及び上面図である。 更に他のガスノズルの構成を示した縦断面図及び破断斜視図である 本発明の他の実施の形態に係る成膜装置を示す横断側面図である。 本発明の他の実施の形態に係る成膜装置を示す横断側面図である。 本発明の更に他の実施の形態に係る成膜装置を示す縦断側面図である。 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。 評価試験を行うためにシミュレーションで設定した反応ガスノズルの上面図である。 評価試験の結果を示したグラフ図である。 評価試験の結果を示したグラフ図である。 評価試験で用いたウエハの膜厚測定範囲及びその結果を示した説明図である。 評価試験におけるガスの濃度分布を示した説明図である。 評価試験におけるガスの濃度分布を示した説明図である。 従来の成膜装置におけるガスの流れを示した説明図である。 ガスノズルの周囲におけるガス流を詳細に示した説明図である。 実施の形態の成膜装置における処理領域及び分離領域の他の例を示す縦断面図である。

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、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。

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を載置するための基板載置領域である円形状の凹部２４が設けられており、この凹部２４はその直径がウエハＷの直径よりも僅かに大きく形成され、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役割を有する。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。複数のウエハＷは共通の平坦な回転テーブル２に載置され、この回転テーブル２は、凹部２４にウエハＷが載置されたときに、当該ウエハＷ表面の高さと回転テーブル２の表面の高さとが略一致するように構成されている。具体的な例としては、例えばこれらの高さの差が５ｍｍ以内であることをいう。このような回転テーブル２を用いることで、複数の分割された部材が組み合わされて構成された回転テーブルを用いる場合や凹部２４に載置されたウエハＷ表面の高さとその表面の高さとが略一致しない回転テーブルを用いる場合に比べて、回転テーブル２の表面及びウエハＷ表面を流れる気流が乱れることが抑えられる。

ここで図３１は、回転テーブル２を同心円に沿って切断し且つ横に展開して示す展開図である。図３１に示すようにウエハを凹部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）とがおおむねゼロになるように凹部２４が形成されており、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によって生じる圧力変動を抑え、膜厚の面内均一性を揃えることができるようになっている。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を昇降させて、ウエハＷの搬送機構１０と受け渡しを行う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。

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

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

反応ガスノズル３１、３２には、下方側に反応ガスを吐出するための吐出孔３３がノズルの長さ方向に間隔を置いて配列されている。この例では各ガスノズルの吐出口の口径は０．５ｍｍであり、各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。反応ガスノズル３１、３２は夫々第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段に相当し、その下方領域は夫々ＢＴＢＡＳガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及びＯ_３ガスをウエハＷに吸着させるための第２の処理領域Ｐ２となる。なお、厳密に言えばウエハＷは処理領域Ｐ１を通過した後も上方に残留しているＢＴＢＡＳガスが吸着し、また処理領域Ｐ２を通過した後も上方に残留しているＯ_３ガスがウエハＷ上のＢＴＢＡＳガスの成分と反応する。

後述するように前記分離ガスノズル４１、４２は、第１の天井面４４により形成される２つの分離領域Ｄに含まれており、各分離領域Ｄは平面視扇状であり、回転テーブル２の回転方向に互いに離れて形成されている。これらの分離領域Ｄに隣接するように平面視扇状の領域４８，４９が設けられている。これら領域を他の領域の名称と区別するために、以後拡散領域と呼ぶ。拡散領域４８、４９は、回転テーブル２からの高さが、前記分離領域Ｄを形成する第１の天井面４４よりも高い第２の天井面４５により形成されており、前記処理領域Ｐ１、Ｐ２は拡散領域４８，４９に夫々含まれる。ウエハＷへの各ガスの吸着性、反応時間の特性、回転テーブル２の回転速度（処理速度）などを考慮して最適な処理を行うために、拡散領域４８，４９の大きさ、即ち当該拡散領域４８，４９の回転方向の長さ及び前記第２の天井面４５の高さ位置が、適宜設計される。

また、拡散領域４８，４９において、反応ガスノズル３１、３２は、夫々前記回転方向の中央部か、その中央部よりも当該回転方向の上流側に設けられることが望ましい。これは、ウエハＷに供給した反応ガスの成分を十分にウエハＷに吸着にさせたり、既にウエハＷに吸着された反応ガスの成分と新たにウエハＷに供給した反応ガスとを十分に反応させるためである。この実施例では後述の成膜処理が行われるにあたってウエハＷに吸着されたＢＴＢＡＳを確実に酸化させるために、図３に示すように第２の反応ガスノズル４２は、拡散領域４９の前記回転方向の中央よりも上流側に設けられ、さらにこの第２の反応ガスノズル４２が含まれる拡散領域４９の回転方向の長さは、第１の反応ガスノズル４１が含まれる拡散領域４８の回転方向の長さよりも長く構成されている。

そして、第１の反応ガスノズル４１からのＢＴＢＡＳガスの流量は例えば１００ｓｃｃｍに設定されるのに対して、酸化を確実に行うために第２の反応ガスノズル４２からのＯ_３ガスの流量は例えば１００００ｓｃｃｍに設定される。このように比較的大きな流量のＯ_３ガスを供給するために、拡散領域４９の天井面４５は拡散領域４８の天井面４５よりも高く形成されている。なお、図４（ａ）（ｂ）は各拡散領域４８、４９の第２の天井面４５を同じ高さに構成した例を示しており、このように装置を構成してもよい。図４（ｂ）では分離ガスの流れを実線の矢印で示している。

前記反応ガスノズル３１、３２には図５（ａ）に示すノズルカバー３４が設けられている。ノズルカバー３４は、ガスノズル３１，３２の長さ方向に沿って伸長し、その縦断面がコ字型をなす基部３５を備えており、この基部３５によりガスノズル３１，３２の上方及び側方が被覆される。そして基部３５の下端の左右から水平方向に、つまり回転テーブル２の回転方向の上流側、下流側に整流板３６Ａ、整流板３６Ｂが突出している。図２及び図３に示すように板３６Ａ，３６Ｂは回転テーブル２の中心部側から周縁部側に向かうほど大きく基部３５から突出するように形成され、平面視扇状に構成されている。この例では整流部材をなす扇板３６Ａ，３６Ｂは基部３５に対して左右対称に形成されており、図５（ｂ）中に点線で示した扇板３６Ａ，３６Ｂの輪郭線の延長線がなす角度（扇の開き角度）θは例えば１０°である。ここで、θはＮ2ガスが供給される分離領域Ｄの周方向の大きさや前記拡散領域４８，４９の周方向の大きさを考慮することで適宜設計されるが、例えば５°以上９０°未満である。

図３に示すようにノズルカバー３４は、平面視その扇板３６Ａ，３６Ｂの先端側（幅が狭い側）が突出部５に近接すると共に後端側（幅が広い側）が回転テーブル２の外縁に向かうように設けられている。また、ノズルカバー３４は分離領域Ｄから離れ、且つ第２の天井面４５との間にガスの通流空間である隙間Ｒを介するように設けられている。この図３１では回転テーブル２上における各ガスの流れを点線の矢印で示しており、この図に示すように隙間Ｒは、分離領域Ｄから処理領域Ｐ１，Ｐ２に向かったＮ₂ガスの通流路をなしている。

図３１にｈ３で示した拡散領域４８（反応ガスノズル３１が配置された領域）におけるこの隙間Ｒの高さは例えば１０〜７０ｍｍであり、ｈ５で示した拡散領域４９（反応ガスノズル３２が配置された領域）における隙間Ｒの高さは例えば１０ｍｍ〜１００ｍｍである。また、図中ｈ３’で示した拡散領域４８におけるウエハＷ表面から第２の天井面４５までの高さは１５〜１００ｍｍ例えば３２ｍｍであり、ｈ５’で示した拡散領域４９におけるウエハＷ表面から第２の天井面４５までの高さは例えば１５ｍｍ〜１５０ｍｍである。ここで、隙間Ｒの高さｈ３、ｈ５についてはガス種やプロセス条件により適宜その大きさを変更することができ、ノズルカバー３４による分離ガス（Ｎ₂ガス）を隙間Ｒにガイドして処理領域Ｐ１，Ｐ２への流れ込みを抑える整流効果ができるだけ有効になるような大きさに設定される。そのような整流効果を得るために例えばｈ３及びｈ５は、回転テーブル２とガスノズル３１、３２の下端との高さ以上であることが望ましい。

また、図３１に示すようにノズルカバー３４の扇板３６，３６の下面は反応ガスノズル３１，３２の吐出口３３の下端と同じ高さ位置に形成されており、この図中にｈ４として示す扇板３６Ａ，３６Ｂの回転テーブル２表面（ウエハＷの表面）からの高さは０．５ｍｍ〜４ｍｍである。なお、高さは０．５ｍｍ〜４ｍｍに限られるものではなく、Ｎ₂ガスを上記のように隙間Ｒへとガイドし、処理領域Ｐ１，Ｐ２における反応ガス濃度をウエハＷに処理を行うことができるような十分な濃度に確保できる高さに設定すればよく、例えば、０．２ｍｍ〜１０ｍｍでもよい。ノズルカバー３４の扇板３６Ａ，３６Ｂは、後述するように分離領域Ｄから進入したＮ₂ガスのガスノズル３１，３２の下方側に潜り込む流量を減少させると共に、反応ガスノズル３１，３２から夫々供給されたＢＴＢＡＳガス、Ｏ₃ガスの回転テーブル２からの舞い上がりを防ぐ役割を有しており、その役割を果たすことができれば、ここに示した位置に設けることに限られない。

ところで、回転テーブル２においては回転中心から回転テーブル２の周縁部に向かうほどその回転速度が大きくなるので、例えば回転する回転テーブルの中心側と、周縁部側とで、夫々同じ流量のガスを供給した場合、周縁部側のガス濃度が中心側に比べて低下しやすくなる。しかし、この成膜装置では、反応ガスノズル３１，３２及び分離ガスノズル４１、４２は真空容器１の外周側から回転テーブル２の回転中心に向かって伸びるように設けられ、前記外周側から各ノズルに分離ガス及び反応ガスが供給されている。従って、各ノズルにおいて回転テーブル２の周縁部側ほどガス圧が高いため、長さ方向において例えばガス孔の径を同じにすれば回転テーブル２の周縁部側ほど流量を大きくすることができる。各ノズルのガス孔の径を長さ方向において同じにすることに限られないが、このような吐出流量分布を容易に形成できる点で好ましい。そして、このようなノズルの長さ方向の吐出流量分布は、周縁部側でのガス濃度の低下を抑えることができ、回転テーブル２の長さ方向におけるガス濃度が揃えられる点で好ましい。

また、前記扇板３６Ａ，３６Ｂの作用について詳しくは後述するが、これら扇板３６Ａ，３６Ｂは回転テーブルの回転方向に伸びており、当該扇板３６Ａ，３６Ｂにより当該扇板３６Ａ，３６Ｂの下方側に潜り込むＮ₂ガスの流量を減少させ、扇板３６Ａ，３６Ｂの下方での反応ガスの濃度を向上させることができる。また、扇板３６Ａ，３６Ｂの前記回転方向への長さを調整することにより、反応ガスの濃度をコントロールするエリアの面積及び隙間ＲへガイドするＮ₂ガスの量を調整することもできる。

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置いて穿設されており、この例では各ガスノズルの吐出口の口径は０．５ｍｍであり、各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。これら分離ガスノズル４１、４２は、前記第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離するための分離領域Ｄを形成するためのものであり、この分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には図２〜図３及び図３１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、例えば当該溝部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形成されていてもよい。

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り、これらは天板１１の下面を構成する。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。分離ガスとしてはＮ_２ガスに限られず、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、前記第２の天井面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。

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１４０ｍｍ離れた突出部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は２４６ｍｍである。

図３１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ｈ１は、例えば０．５ｍｍ〜４ｍｍであり、分離ガスノズル４１（４２）の下端から回転テーブル２の表面までの高さｈ２は０．５ｍｍ〜４ｍｍである。

図１、図６では、高い第２の天井面４５、低い第１の天井面４４が設けられている領域についての夫々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６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。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ｈ１と同様の寸法に設定されている。

容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図６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。この窪んだ部分を排気領域６と呼ぶことにすると、この排気領域６の底部には図１及び図３に示すように例えば２つの排気口６１、６２が設けられている。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。このような構造により、回転テーブル２の外側に向かう排気流を形成して、真空容器１に供給されたガスを排気することができる。

ところで、このように回転テーブル２の外側領域に排気口６１，６２を設けてガスを排気する場合、排気口６１，６２としては下方に開口することに限られず、上方や側方に開口するような構成であってもよい。また、回転テーブル２の周端よりも内側領域に排気口を設ける場合も上方や側方に開口するように排気口を設けてもよいが、パーティクルの発生を抑えることを考慮すると、下方へ開口していることが好ましい。また、通常真空容器１は、例えばメンテナンスなどを容易に行うために、床から離れた上方位置に設けられる。従って下方へ向けて排気口６１，６２が開口すると、排気管６３も下方へ引き出すことができ、床と真空容器１との間におけるスペースに当該配管６３を引き回すことができる。従って、装置の設置スペースを抑えることができる。

さらに、排気口６１（６２）あるいは排気口に相当する真空容器１内のガスをより多く排気する部位は、反応ガスノズル３１（３２）よりも回転テーブル２の回転方向の下流側に位置し、さらにその位置は反応ガスノズル３１（３２）が含まれる拡散領域４８（４９）内あるいは当該拡散領域４８（４９）の外周側であることが望ましい。このような配置によって反応ガスが回転方向に対して逆流したり、回転テーブル２の外周側に向かわずに内周側に向かうことが抑えられる。また、扇板３６Ａ，３６Ｂの整流作用により、分離ガスは隙間Ｒを通ってスムーズに排気口６１、６２に流れ込む。排気口６１、６２は夫々排気領域６の中に設けられている。更には排気領域６は、第１及び第２の拡散領域４８，４９における回転テーブル２の径方向外側に配置されているが、分離領域Ｄにおける回転テーブル２の径方向外側には設けられていない。従って、このような扇板３６Ａ，３６Ｂの整流作用及び排気口６１、６２の配置により、各ガスノズルから供給された各ガスは、スムーズに排気口６１、６２へと流れ込み、回転テーブル２上の拡散領域４８，４９で第１及び第２の反応ガスが分離される流れが形成されている。

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。排気口６１は第１の反応ガスノズル３１とこの反応ガスノズル３１に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に設けられ、排気口６２は、第２の反応ガスノズル３２とこの反応ガスノズル３２に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に設けられている。また、例えば排気口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上流側に隣接する分離領域Ｄとの間に設けられていてもよく、排気口６２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上流側に隣接する分離領域Ｄとの間に設けられていてもよい。

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に示すようにヒータユニット７が設けられ、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。図中７１はその上縁が外側に屈曲されてフランジ形状に形成されたカバー部材であり、その内側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おり、パージガス供給管７２からのパージガスであるＮ_２ガスによりパージされる。また図中７３はヒータユニット７の配置空間をパージするためのパージガス供給管である。

図８ではパージガスの流れを矢印で示しており、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にＢＴＢＡＳガスあるいはＯ_３ガスが回り込むことが防止されるため、このパージガスは分離ガスの役割も果たしている。

また真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ_２ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、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１１とにより区画され、分離ガスがパージされると共に当該回転テーブル２の表面に分離ガスを吐出する吐出口が前記回転方向に沿って形成された中心部領域Ｃを備えているということができる。なお、ここでいう吐出口は前記突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０に相当する。

更に真空容器１の側壁には図２、図３及び図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、搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉される。

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。

次に上述の実施の形態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、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６４により真空容器１内を予め設定した圧力に真空引きすると共に、回転テーブル２を時計回りに回転させながらヒータユニット７によりウエハＷを加熱する。詳しくは、回転テーブル２はヒータユニット７により予め例えば３００℃に加熱されており、ウエハＷがこの回転テーブル２に載置されることで加熱される。ウエハＷの温度が図示しない温度センサにより設定温度になったことを確認した後、第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２から夫々ＢＴＢＡＳガス及びＯ_３ガスを吐出させると共に、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＮ_２ガスを吐出する。また、このとき分離ガス供給管５１からも分離ガスであるＮ_２ガスを供給し、これにより中心部領域Ｃから即ち突出部５と回転テーブル２の中心部との間から回転テーブル２の表面に沿ってＮ_２ガスが吐出される。ところで、この実施例のように排気口６１、６２を配置することにより分離ガスノズル４１，４２から供給されたＮ_２ガスが、夫々反応ガスノズル３１、３２が配置された領域を通過して、排気口６１，６２に流れ込む。このようなＮ_２ガスの気流が形成されると、発明が解決しようとする課題の欄で説明したように前記Ｎ_２ガスの気流が反応ガスノズル３１，３２の下方に流れ込んでしまう。この問題について、発明者は鋭意研究し、この実施例ではその下方への流れ込みを抑えるためにガスノズル３１、３２へ扇板３６Ａ，３６Ｂを取り付けている。

分離ガスノズル４１，４２から下方側に吐出されたＮ₂ガスは、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、下流側に向かう。また、各反応ガスノズル３１、３２から夫々下方側に吐出されたＢＴＢＡＳガス、Ｏ₃ガスは前記回転テーブル２の表面に当たって、前記分離ガスの流れに乗って回転方向下流側に向かう。

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。

図１０は各部位から吐出された回転テーブル２上のガスの流れの状態を模式的に示したものであり、図１１は回転テーブル２の周方向に沿って装置を縦断し、紙面に展開した展開図である。なお、この成膜装置では処理領域Ｐ１，Ｐ２及び分離領域Ｄよりも外方領域に外方領域に排気口６１，６２が設けられているが、図１１では各ガスの流れを示すために便宜上処理領域Ｐ１，Ｐ２及び分離領域Ｄと排気口６１，６２とを同一平面に示している。ただし、この図１１では便宜上図４と同様に拡散領域４８，４９の第２の天井面４５の高さを同じ高さに構成した装置について示している。図３１のように各第２の天井面４５の高さ位置が夫々異なる場合もこの図１１と同様に各ガスが流れる。これら図１０、図１１を参照しながら回転テーブル２上における各ガスの流れを説明すると、分離ガスノズル４１から吐出されて回転方向下流側に流れたＮ₂ガスは、分離領域Ｄから第２の天井面４５の下方へと流れ、そして、第１の反応ガスノズル３１の下流側に設けられた排気口６１により排気が行われていることから、その天井面４５の下方を下流側の第１の反応ガスノズル３１へ向かって流れる。

図１２（ａ）にはそのＮ₂ガスの第１の反応ガスノズル３１周辺における流れを実線の矢印で示している。反応ガスノズル３１の下方の第１の処理領域Ｐ１にはＢＴＢＡＳガスが吐出されており、点線の矢印でその流れを示している。吐出されたＢＴＢＡＳガスは扇板３６Ａ、３６Ｂにより、扇板３６Ａ、３６Ｂの下方から上方への舞い上がりが規制されているため、扇板３６Ａ、３６Ｂの下方領域は、扇板３６Ａ、３６Ｂの上方領域に比べて圧力が高くなっている。回転方向の上流側から反応ガスノズル３１に向かうＮ₂ガスについては、このような圧力差及び回転方向の上流側に突出した扇板３６Ａにより、その流れが規制されるため、前記処理領域Ｐ１への潜り込みが防がれて下流側へと向かう。そして、前記Ｎ₂ガスは、ノズルカバー３４と天井面４５との間に設けられた隙間Ｒを通って前記回転方向を第１の反応ガスノズル３１の下流側へと向かう。つまり、反応ガスノズル３１の上流側から下流側へ向かうＮ₂ガスについて、その多くを反応ガスノズル３１の下方側を迂回して隙間Ｒにガイドすることができるような位置に前記扇板３６Ａは配置されており、従って第１の処理領域Ｐ１に流れこむＮ₂ガスの量が抑えられる。

また、発明が解決しようとする課題の欄で説明したように、第１の処理領域Ｐ１に流れ込んだＮ₂ガスは、ガスを受ける反応ガスノズル３１の上流側（正面側）に比べて下流側（背面側）の圧力が低くなっていることから、この反応ガスノズル３１の下流側の位置へ向けて上昇しようとし、それに伴って反応ガスノズル３１から吐出されて回転方向下流側に向かうＢＴＢＡＳガスも回転テーブル２から舞い上がろうとする。しかし、図１２（ａ）に示すように、回転方向下流側に設けられた扇板３６ＢによってこれらＢＴＢＡＳガス及びＮ₂ガスは、その舞い上がりが防がれ、当該扇板３６Ｂと回転テーブル２との間を下流側へと向かい、そして処理領域Ｐ１の下流側で上記した反応ガスノズル３１の上側の隙間Ｒを通過して下流側へ流れたＮ₂ガスと合流する。

そして、これらＢＴＢＡＳガス及び分離ガスノズル４１から供給されたＮ₂ガスは、処理領域Ｐ１の下流側に位置する分離ガスノズル４２から上流側に向かったＮ₂ガスに押されて、当該分離ガスノズル４２が設けられた凸状部４の下方側に侵入することが防がれて、この分離ガスノズル４２からのＮ₂ガスと、中心部領域Ｃから吐出されているＮ_２ガスと共に排気領域６を介して排気口６１から排気される。

また、分離ガスノズル４２から吐出されて回転方向下流側に流れたＮ₂ガスは、分離領域Ｄから第２の天井面４５の下方へと流れ、第２の反応ガスノズル３２の下流側に設けられた排気口６２により排気が行われていることから、その天井面４５の下方を第２の反応ガスノズル３２へ向かって流れる。反応ガスノズル３２の下方の第２の処理領域Ｐ２にはＯ₃ガスが吐出されており、図１２（ｂ）では点線の矢印でその流れを示している。吐出されたＯ₃ガスは扇板３６Ａ、３６Ｂにより、扇板３６Ａ、３６Ｂの下方から上方への舞い上がりが規制されているため、扇板３６Ａ、３６Ｂの下方領域は、扇板３６Ａ、３６Ｂの上方領域に比べて圧力が高くなっている。そして、回転方向の上流側から反応ガスノズル３２に向かう前記Ｎ₂ガスについては、このような圧力差及び回転方向の上流側に突出した扇板３６Ａによりその流れが規制される。そのため、前記Ｎ₂ガスが反応ガスノズル３２の下方の処理領域Ｐ２に潜り込むことが防がれて、ノズルカバー３４上を下流側へと向かい、ノズルカバー３４と天井面４５との間に設けられた隙間Ｒを通って処理領域Ｐ２の下流側へと流れる。つまり、反応ガスノズル３２の上流側から下流側へ向かうＮ₂ガスについて、その多くを反応ガスノズル３２の下方側を迂回して隙間Ｒにガイドすることができるような位置に前記扇板３６Ａは配置されており、従って第２の処理領域Ｐ２に流れこむＮ₂ガスの量が抑えられる。

また、第２の処理領域Ｐ２に流れ込んだＮ₂ガスは、そのＮ₂ガス流を受ける反応ガスノズル３２の上流側（正面側）に比べて下流側（背面側）の圧力が低くなっていることから、この反応ガスノズル３２の下流側の位置へ向けて上昇しようとし、それに伴って反応ガスノズル３２から吐出されて回転方向下流側に向かうＯ₃ガスもその位置へと舞い上がろうとする。しかし、図１２（ｂ）に示すように、回転方向下流側に設けられた扇板３６ＢによってこれらＯ₃ガス及びＮ₂ガスは、その舞い上がりが防がれ、当該扇板３６Ｂと回転テーブル２との間を下流側へと向かい、処理領域Ｐ２の下流側で上記した反応ガスノズル３２の上側の隙間Ｒを通過して下流側へ流れたＮ₂ガスと合流する。

そして、これらＯ₃ガス及び分離ガスノズル４２から供給されたＮ₂ガスは、処理領域Ｐ２の下流側に位置する分離ガスノズル４１から上流側に向かったＮ₂ガスに押されて、当該分離ガスノズル４１が設けられた凸状部４の下方側への侵入が防がれ、この分離ガスノズル４１からのＮ₂ガスと、中心部領域Ｃから吐出されているＮ_２ガスと共に排気領域６を介して排気口６２から排気される。

ウエハＷは回転テーブル２の回転により、第１の反応ガスノズル３１が設けられる第１の処理領域Ｐ１と第２の反応ガスノズル３２が設けられる第２の処理領域Ｐ２とを交互に通過するため、ＢＴＢＡＳガスが吸着し、次いで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。

この成膜装置では、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、ＢＴＢＡＳガス及び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、下流側に押し戻されて、既述のように排気される。また、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℃、ＢＴＢＡＳガス及びＯ_３ガスの流量は例えば夫々１００ｓｃｃｍ及び１００００ｓｃｃｍ、分離ガスノズル４１、４２からのＮ_２ガスの流量は例えば２００００ｓｃｃｍ、真空容器１の中心部の分離ガス供給管５１からのＮ_２ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。また１枚のウエハ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６０００回である。以上のようなガスの流量の比率から言えることは、第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２におけるガスの流れは分離領域Ｄから供給されるＮ_２ガスにより大きく影響を受ける。従ってＮ_２ガスの第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２への流入を抑えることが重要であり、そのために既述のように扇板３６Ａ，３６Ｂを設けることが有効である。

上述の実施の形態によれば、ウエハＷが載置された回転テーブル２上に設けられた第１の反応ガスノズル３１の上方に分離領域Ｄから回転テーブル２の回転方向の上流側から下流側に向かうＮ₂ガスの通流路をなす隙間Ｒが設けられると共に第１の反応ガスノズル３１には前記回転方向の上流側に突出した扇板３６Ａを備えたノズルカバー３４が設けられている。この扇板３６Ａにより分離ガスノズル４１が設けられた分離領域Ｄから、第１の処理領域Ｐ１側に向かって流れるＮ₂ガスについては、その多くが前記隙間Ｒを介して当該第１の処理領域Ｐ１の下流側へと流れて排気口６１に流入するので、第１の処理領域Ｐ１に流入することが抑えられる。従って、第１の処理領域Ｐ１におけるＢＴＢＡＳガスの濃度が低下することが抑えられ、回転テーブル２の回転数を上昇させた場合でもＢＴＢＡＳガスの分子を確実にウエハＷに吸着させて、正常に成膜を行うことができる。従ってウエハＷへの成膜速度が向上するので、スループットを向上させることができる。また、ウエハＷに均一性高く成膜することができる。さらに、膜質が向上する、つまり所望の性質の膜を得ることができる。

また、前記ノズルカバー３４には、回転方向の下流側に突出するように扇板３６Ｂが設けられている。この扇板３６Ｂにより上流側の分離領域Ｄから第１の処理領域Ｐ１に流れたＮ₂ガスが、その処理領域Ｐ１から当該反応ガスノズル３１から吐出されたＢＴＢＡＳガスを伴って回転テーブル２から第１の反応ガスノズル３１の回転方向下流側にて第１の反応ガスノズル３１の背面へと上昇することが抑えられる。従って、処理領域Ｐ１においてＢＴＢＡＳガスの濃度の低下が抑えられると共にＢＴＢＡＳガスのウエハＷとの接触時間が低下することが抑えられるので、回転テーブル２の回転数を上昇させた場合でもＢＴＢＡＳガスの分子を確実にウエハＷに吸着させて、正常に成膜を行うことができる。結果として、スループットを向上させることができる。また、ウエハＷに均一性高く成膜することができ、膜質を向上させることができる。

また、上述実施の形態によれば、第２の反応ガスノズル３２の上方にも第１の反応ガスノズルと同様に回転テーブル２の回転方向の上流側から下流側に向かうＮ₂ガスの通流路をなす隙間Ｒが設けられると共に、この第２の反応ガスノズル３２には前記回転方向の上流側に突出した扇板３６Ａを備えたノズルカバー３４が設けられている。この扇板３６Ａにより分離ガスノズル４１が設けられた分離領域Ｄから、第２の処理領域Ｐ２側に向かって流れるＮ₂ガスについては、その多くが前記隙間Ｒを介して当該第２の処理領域Ｐ２の下流側へと流れて排気口６２に流入するので、第２の処理領域Ｐ２に流入することが抑えられる。従って第２の処理領域Ｐ２にそのＮ₂ガスが流入することが抑えられ、第２の処理領域Ｐ２のＯ₃ガス濃度が低下することが抑えられる。従って、回転テーブル２の回転数が高い場合にもＢＴＢＡＳの酸化を十分行うことができ、不純物の少ない膜を形成することができるので、成膜速度を高めることができる。結果としてスループットを向上させることができる。また、ウエハＷに均一性高く成膜することができ、膜質を向上させることができる。

また、第２の反応ガスノズル３２にも第１の反応ガスノズル３１と同様に回転方向の下流側に向かって突出した扇板３６Ｂが設けられており、分離領域Ｄから、第２の処理領域Ｐ２に流れたＮ₂ガスが、その処理領域Ｐ２から当該反応ガスノズル３２から吐出されたＯ₃ガスを伴って回転テーブル２から第２の反応ガスノズル３２の回転方向下流側へ上昇することが抑えられるので、処理領域Ｐ２においてＯ₃ガスの濃度が低下することが抑えられると共に当該Ｏ₃ガスとウエハＷとの接触時間が低下することが抑えられる。このことからも回転テーブル２の回転数が高い場合にもＢＴＢＡＳの酸化を十分行うことができ、不純物の少ない膜を形成することができるので、成膜速度を高めることができる。結果としてスループットを向上させることができる。また、ウエハＷに均一性高く成膜することができ、膜質を向上させることができる。

なお、ガスノズル３１、３２の上下に圧力差を形成し、この圧力差によってガスノズル３１、３２と回転テーブルとの間に分離ガスであるＮ₂ガスの流入を抑えるためには、ガスノズル３１、３２から夫々回転方向の上流側のみに扇板３６Ａを突出させる構成であってもよい。しかし、回転方向下流側にも扇板３６Ｂを突出させることで、より確実に前記圧力差を形成できるので、上記の効果が確実に得られる。また、反応ガスの舞い上げを防ぐためには、ガスノズル３１、３２から夫々回転方向の下流側のみに扇板３６Ｂを突出させる構成であってもよい。しかし、上流側にも扇板３６Ａを突出させることで、例えば反応ガスが回転テーブル２に衝突した勢いで、一旦ガスノズル３１、３２の上流側に流れてから下流側に向かう場合、この上流側に流れたガスが，分離ガスにより舞い上がることを当該扇板３６Ａで防ぐことができる。従って、このように両方向に扇板３６Ａ、３６Ｂを設けることで、より確実に反応ガスの舞い上げを防ぐことができる。

また、上記の例では、回転テーブル２の回転方向の上流側から反応ガスノズル３１，３２に分離ガスが流れているが、分離ガスノズル４１，４２、反応ガスノズル３１，３２及び排気口６１，６２の各配置や、各ガスノズルから吐出されるガスの圧力によっては、前記分離ガスは、回転方向の上流側及び下流側の両方向から反応ガスノズル３１、３２に向かう場合もある。そのように分離ガスが回転方向の下流側からも反応ガスノズル３１，３２に向かう場合、前記下流側に突出した扇板３６Ｂが、その上下に圧力差を形成すると共に前記下流側から当該反応ガスノズル３１、３２に向かう分離ガスを隙間Ｒにガイドする。つまり、扇板３６Ｂは、回転方向の下流側から反応ガスノズル３１、３２に流れる分離ガスに対して、回転方向の上流側から流れる分離ガスに対する扇板３６Ａの役割と同様の役割を果たす。また、同様に分離ガスが回転方向の下流側からも反応ガスノズル３１，３２に向かう場合、前記分離ガスによる反応ガスノズル３１，３２の回転方向上流側への反応ガスの舞い上げを、前記上流側に突出した扇板３６Ａにより防ぐことができる。つまり、扇板３６Ａは、回転方向の下流側から流れる分離ガスに対して、回転方向の上流側から流れる分離ガスに対する扇板３６Ｂの役割と同様の役割を果たす。また、扇板３６は回転方向の下流側のみに設けられていてもよい。下流側のみに設けた場合、下流側から反応ガスノズル３１、３２に向かう分離ガスを隙間Ｒへガイドし、処理領域Ｐ１，Ｐ２の反応ガスの濃度の低下を防ぐことができる。

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)_２[チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト]、モノアミノシランなどを挙げることができる。

また前記分離領域Ｄの天井面４４において、前記分離ガスノズル４１、４２に対して回転テーブル２の回転方向の上流側部位は、外縁に位置する部位ほど前記回転方向の幅が大きいことが好ましい。その理由は回転テーブル２の回転によって上流側から分離領域Ｄに向かうガスの流れが外縁に寄るほど速いためである。この観点からすれば、上述のように凸状部４を扇型に構成することは得策である。

そして前記分離ガス供給ノズル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１３（ａ）、（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未満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。

ところで、図１４（ａ），（ｂ）に示すように反応ガスノズル３１，３２には、基部３４を設けず、扇板のみを設けてもよい。図１４（ａ）は、その下端から回転方向の上流側、下流側に夫々突出するように扇板３６Ａ，３６Ｂと同様に構成された扇板３７Ａ，３７Ｂが設けられた反応ガスノズル３１（３２）の斜視図であり、図１４（ｂ）はその反応ガスノズル３１（３２）の縦断面図である。また、回転テーブル２の回転中心から回転テーブル２の外縁に向かうほど、回転テーブル２の移動距離が大きくなり、当該回転テーブル２上におけるガスの流れが速くなる。従って既述のように反応ガスノズル３１，３２に設けられる整流板としては各ガスの流れを確実に規制するために、前記回転テーブル２の回転中心から離れるほど、回転方向上流側、下流側へ大きく突出することが好ましいので、整流板としては３６Ａ、３６Ｂ、３７Ａ、３７Ｂのようにその平面形状が扇になるように形成することが好ましい。

また、整流板の突出する方向としては、上記の各例のように水平方向に限られない。例えば、図１４（ｃ）に示すように反応ガスノズル３１から夫々斜め下方に向けて突出するように前記扇板３７Ａ，３７Ｂを設けてもよい。

回転テーブル２の回転速度が大きい場合には回転テーブル２上におけるガスの流れが速くなるので、上記の理由から整流板は扇形状にすることが好ましい。しかし整流板としては、処理領域においてガス濃度が薄くなる部位をカバーすることができればよく、従ってそのガス濃度に応じて自由にその形状を変更することができる。図１５（ａ）は図１４（ａ）に示した上記の扇板３７Ａ，３７Ｂを取り付けたガスノズル３１の上面側を示し、図１５（ｂ）〜（ｄ）は扇板３７Ａ，３７Ｂの代わりに当該扇板３７Ａ，３７Ｂとは異なる形状の整流板３０１Ａ〜３０４Ａ，３０１Ｂ〜３０４Ｂを取り付けたガスノズル３１の上面側を示している。これら図１５（ｂ）〜（ｄ）に示すように、整流板は扇形状に限られない。尚、整流板は反応ガスノズルと一体化して、整流機能を有すものでも良い。反応ガスノズルと離間して別体で形成しても良い。

続いて上記の成膜装置に設けられる反応ガスノズルの他の例について図１６〜図１７（ｂ）を用いて説明する。反応ガスノズル３は、細長い角筒状のノズル本体３２１と、このノズル本体３２１の側面に設けられた案内板３２５とを備えている。そして、ノズル本体３２１と案内板３２５とを挟むように、これらノズル本体３２１及び案内板３２５の下端に既述の扇板３７Ａ，３７Ｂが設けられている。ノズル本体３２１の内部は空洞となっていて、ノズル本体３２１の基端部に設けられたガス導入管３２７から供給される反応ガスを通流させるための通流空間３２２を構成している。

図１６及び図１７（ａ）に示すように、ノズル本体３２１の管壁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の反応ガス流出孔３２３がノズル本体３２１の長さ方向に沿って例えば５ｍｍの間隔をおいて複数個配列されている。また、この側壁部には、隙間調節部材３２４を介して当該側壁部に平行するように案内板３２５が固定されている。図１７（ａ）は案内板３２５を取り外した状態における反応ガスノズル３の側面図である。当該図に示すように隙間調節部材３２４は、厚さの等しい複数の板材から構成され、ノズル本体３２１の側壁部の反応ガス流出孔３２３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側と左右とに配置される。

これらの構成により、前記側壁部の外面、隙間調節部材３２４、並びに案内板３２５で囲まれる空間は、反応ガス流出孔３２３から吐出されたガスが通流する扁平な帯状のガス通流空間３２６となる。ここで反応ガス流出孔３２３の配列されている領域の下方側には隙間調節部材３２４が配置されていないことから、当該ガス通流空間３２６には、図１７（ｂ）の底面図に示すようにスリット状のガス吐出口３２８が形成され、反応ガスノズル３はこのガス吐出口３２８を回転テーブル２に向けた状態で反応ガスノズル３１、３２と同様に回転テーブル２の半径上に配置される。また、隙間調節部材３２４の厚さは例えば０．３ｍｍであり、従って反応ガス流出孔３２３の出口である吐出口３２８から案内板３２５までのガス通流空間３２６の幅も０．３ｍｍとなっている。

そして、反応ガスノズル３からガスを吐出させるにあたっては、前記反応ガス流出孔３２３より吐出された反応ガスを、当該反応ガス流出孔３２３に対向する位置に設けられた案内板３２５に衝突させてから真空容器１内に供給することにより、案内板３２５との間に形成されているガス通流空間３２６の広がる方向、即ちノズル本体３２１の伸びる方向に反応ガスの流れを分散させることができる。この結果、各反応ガス吐出口から吐出されたガスを回転テーブル２上に載置されたウエハＷに直接吹き付ける場合に比べて反応ガス吐出口の配置位置に応じて膜厚が異なる波打ち現象の発生を抑制し、ウエハＷ面内においてより厚さの均一な膜を成膜することができるため好ましい。

さらに他の反応ガスノズルの構成例について示す。図１８（ａ）、図１８（ｂ）に示す反応ガスノズル３Ａは、ノズル本体３２１を円筒状の部材にて構成した点と、案内板３２５を部分円筒状の部材にて構成した点とが、前記反応ガスノズル３と異なっている。この反応ガスノズル３において、円管状のノズル本体３２１の側壁面には、例えば口径０．５ｍｍの反応ガス流出孔３２３がノズル本体３２１の長さ方向に沿って例えば１０ｍｍの間隔をおいて複数個配列されている。また案内板３２５は、例えばノズル本体３２１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分円筒の長さ方向に伸びる一端を、ノズル本体３２１の上端に固定した構成となっている。そして、ノズル３と同様にノズル本体３２１と案内板３２５とを挟むように扇板３７Ａ，３７Ｂが設けられている。

反応ガス吐出孔３２３の設けられているノズル本体３２１の外壁面と案内板３２５との間には反応ガスの通流空間３２６が形成され、例えば図１８（ｂ）に示すように反応ガス流出孔３２３より吐出された反応ガスは案内板３２５と衝突して通流空間３２６を左右に広がりながら下方に流れ、反応ガスノズル３Ａの長さ方向に混合されながら吐出口３２８から処理領域に供給される。従って、この反応ガスノズル３Ａにおいても、濃淡差の少ない状態で処理領域に反応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ため好ましい。

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１９は第２の反応ガスノズル３２を搬送口１５よりも回転テーブル２の回転方向下流側に位置させた例であり、このようなレイアウトであっても同様の効果が得られる。また分離領域Ｄは、扇型の凸状部４を周方向に２つに分割し、その間に分離ガスノズル４１（４２）を設ける構成であってもよいことを既に述べたが、図２０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。なお、反応ガスノズルが含まれる処理領域は３つ以上設けてもよく、第１、第２の反応ガスノズル３１、３２以外の各反応ガスノズルに既述の整流板を設けることができる。例えば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は、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。そして第１〜第３の各反応ガスノズルに既述の整流板を設けることができる。

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２０に示すように構成してもよい。図２１の成膜装置においては、真空容器１の中央領域の底面部１４が下方側に突出していて駆動部の収容空間８０を形成していると共に、真空容器１の中央領域の上面に凹部８０ａが形成され、真空容器１の中心部において収容空間８０の底部と真空容器１の前記凹部８０ａの上面との間に支柱８１を介在させて、第１の反応ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスと第２の反応ガスノズル３２からのＯ_３ガスとが前記中心部を介して混ざり合うことを防止している。

回転テーブル２を回転させる機構については、支柱８１を囲むように回転スリーブ８２を設けてこの回転スリーブ８１に沿ってリング状の回転テーブル２を設けている。そして前記収容空間８０にモータ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２１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２１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２２に示しておく。図２２中、１０１は例えば２５枚のウエハを収納するフープと呼ばれる密閉型の搬送容器、１０２は搬送アーム１０３が配置された大気搬送室、１０４、１０５は大気雰囲気と真空雰囲気との間で雰囲気が切り替え可能なロードロック室（予備真空室）、１０６は、２基の搬送アーム１０７ａ，１０７ｂが配置された真空搬送室、１０８、１０９は本発明の成膜装置である。搬送容器１０１は図示しない載置台を備えた搬入搬出ポートに外部から搬送され、大気搬送室１０２に接続された後、図示しない開閉機構により蓋が開けられて搬送アーム１０３により当該搬送容器１０１内からウエハが取り出される。次いでロードロック室１０４（１０５）内に搬入され当該室内を大気雰囲気から真空雰囲気に切り替え、その後搬送アーム１０７ａ，１０７ｂによりウエハが取り出されて成膜装置１０８、１０９の一方に搬入され、既述の成膜処理がされる。このように例えば５枚処理用の本発明の成膜装置を複数個例えば２個備えることにより、いわゆるＡＬＤ（ＭＬＤ）を高いスループットで実施することができる。

（評価試験１）
本発明の効果を確認するためにコンピュータによるシミュレーションを行った。先ず、回転テーブル２と、その回転テーブル２上に上記の実施形態と同様に設けられた反応ガスノズル３１とをシミュレーションで設定した。この反応ガスノズル３１については、図１４（ａ）（ｂ）で説明したその下端に扇板３７Ａ，３７Ｂを設けたものと、扇板３７Ａ，３７Ｂを設けていないものとを夫々設定した。そして、回転テーブル２の回転数を１２０ｒｐｍに設定して、反応ガスノズル３１から反応ガスを吐出したときのその回転テーブル２上における反応ガスの濃度分布を、扇板３７Ａ，３７Ｂを設けた場合、扇板３７Ａ，３７Ｂを設けていない場合夫々について調べた。この扇板３７Ａ，３７Ｂとしては図２３（ａ）に示すように回転方向上流側、下流側に夫々突出した外形線の延長線のなす角θ１が１０°となるように設定した。また、反応ガス濃度の測定領域としては、図２３（ｂ）に点線を付した領域Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３として示すように、回転テーブル２の中心点Ｐから周縁に向かって夫々１６０ｍｍ、３１０ｍｍ、４６０ｍｍ離れ、回転方向に沿った領域とした。また領域Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３は、図中鎖線で示す反応ガスノズル３１の長さ方向を０°とした場合に、回転方向上流側、下流側に夫々前記点Ｐを中心に３０°以下の範囲でずれた領域である。

図２４（ａ）、図２４（ｂ）、図２４（ｃ）のグラフに領域Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３についての夫々の測定結果を示している。各グラフの縦軸は測定位置における反応ガスのガス濃度（％）を、各グラフの横軸は測定位置を夫々示している。横軸について具体的に説明すると、図２３（ｂ）に鎖線で示した反応ガスノズル３１の長さ方向０°として、点Ｐと測定位置とを結ぶ線分と前記反応ガスノズル３１とのなす角度をその横軸の値として表示しており、測定位置が反応ガスノズル３１に対して回転方向上流側に位置する場合に＋の符号を、回転方向下流側に位置する場合に−の符号を夫々付している。また、各グラフ中の鎖線間を結ぶ矢印は、前記各測定領域Ｕ１〜Ｕ３において扇板３７Ａ、３７Ｂ及び反応ガスノズル３１に覆われた範囲を示しており、領域Ｕ１では＋７．３°〜−７．３°の範囲、領域Ｕ２では＋６．２°〜−６．２°の範囲、領域Ｕ３では＋５．８°〜−５．８°の範囲である。そして、実線のグラフは扇板３７Ａ，３７Ｂを設けた場合の測定結果、点線のグラフは扇板３７Ａ，３７Ｂを設けていない場合の結果について示している。

各グラフから明らかなように、いずれの測定領域においても反応ガスノズル３の回転方向の下流側の領域について、扇板３７Ａ，３７Ｂを設けた場合には扇板３７Ａ，３７Ｂを設けない場合に比べて反応ガスの濃度が上昇している。従ってこの評価試験１から本発明の効果が証明された。

（評価試験２）
回転テーブル２の回転数を２４０ｒｐｍに変更した他は評価試験１と同様のシミュレーションを行った。図２５（ａ）、図２５（ｂ）、図２５（ｃ）は夫々領域Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３におけるガスの濃度分布について、夫々評価試験１と同様に示したものである。これらのグラフに示されるように、いずれの測定領域においても反応ガスノズル３１の回転方向の下流側の領域について、扇板３７Ａ，３７Ｂを設けることで反応ガスの濃度が上昇している。従って、この評価試験２の結果から上記のように扇板３７Ａ，３７Ｂを設けることにより、回転テーブル２の回転数が高くなっても有効に処理領域のガス濃度を上昇させることができることが示された。

（評価試験３）
上記の図１で示す実施形態の成膜装置を用いて成膜処理を行い、図２６（ａ）に鎖線で示すようにウエハＷについて回転テーブル２の中心から周縁部側へ向かったその直径方向における膜厚を調べた。また、第１の反応ガスノズル３１、第２の反応ガスノズル３２について夫々扇板３６Ａ，３６Ｂを設けずに、同様に成膜処理を行ってウエハＷの直径方向における膜厚を調べた。各測定において回転テーブル２の回転数は２４０ｒｐｍ、その温度は３５０℃に夫々設定した。

図２６（ｂ）は上記の各測定結果を示したグラフであり、グラフの横軸はウエハＷにおける膜厚の測定位置を示しており、回転テーブル２の中心側の端部を０ｍｍ、回転テーブル２の周縁側の端部を３００ｍｍとして、それらの間の直径方向における位置を示している。縦軸は各測定位置にて測定された膜厚を成膜処理を行ったときの回転テーブル２の回転数で除した値であり、従って１回転あたりにウエハＷに形成される膜厚（ｎｍ／回数）を示している。そして、グラフ中には実線で扇板３６Ａ，３６Ｂを設けた場合の測定結果を、点線で扇板３６Ａ，３６Ｂを設けなかった場合の測定結果を夫々示している。このグラフからノズルカバー３４を設けることでウエハＷの面内の各部で１回転当たりに成膜できる膜厚を大きくすることが分かる。従って回転テーブル２の回転数を上昇させても正常に成膜を行うことができるので、スループットを高くすることができることが分かる。なお、扇板３６Ａ，３６Ｂを設けることで、若干膜厚の面内均一性が低下しているが、反応ガスノズル３１、３２の吐出口３３の形状や間隔などを調整することで、その面内均一性の低下は防ぐことができると考えられる。

（評価試験４）
続いて評価試験１と同様に、回転テーブル２と、その回転テーブル２上に上記の実施形態と同様に設けられた反応ガスノズル３１とをシミュレーションで設定し、この反応ガスノズル３１については、図１４（ａ）（ｂ）で説明したその下端に扇板３７Ａ，３７Ｂを設けたものと、扇板３７Ａ，３７Ｂを設けていないものとを夫々設定した。そして回転テーブル２の回転数を１２０ｒｐｍに設定し、反応ガスノズル３１から反応ガスを吐出したときのその回転テーブル２上における反応ガスの濃度分布を、扇板３７Ａ，３７Ｂを設けた場合、扇板３７Ａ，３７Ｂを設けていない場合夫々について調べた。

図２７（ａ）は扇板３７Ａ，３７Ｂを設けていない場合の濃度分布について、図２７（ｂ）は扇板３７Ａ，３７Ｂを設けた場合の濃度分布について夫々示したものである。実際のシミュレーション結果は、コンピュータグラフィクスにより反応ガスの濃度分布（単位：％）がグラデーション表示されるようにカラー画面にてアウトプットされているが、図示の便宜上、図２７（ａ）（ｂ）及び後述の図２８（ａ）（ｂ）では概略の濃度分布を示してある。従って、これらの図で実際に濃度分布が飛び飛びになってしまっているわけではなく、これらの図に等濃度線で区画した領域間に急な濃度勾配が存在していることを意味している。図２７（ａ）、図２７（ｂ）を比較して明らかなように扇板３７Ａ，３７Ｂを設けた場合には、設けない場合に比べてその反応ガスノズル３１の周囲に高いガス濃度雰囲気が形成されている。従って本発明の効果が証明された。

（評価試験５）
続いて評価試験４と同様に、シミュレーションを行った。ただし回転テーブル２の回転数は２４０ｒｐｍに設定した。評価試験４と同様に図２８（ａ）、図２８（ｂ）に扇板３７Ａ，３７Ｂを設けない場合、扇板３７Ａ，３７Ｂを設けた場合について夫々概略の反応ガスの濃度分布を示した。これらの図２８（ａ）、図２８（ｂ）を比較して明らかなように扇板３７Ａ，３７Ｂを設けることで反応ガスノズル３１周辺の反応ガスの濃度が上昇している。この結果から、回転テーブル２の回転数を上昇させても反応ガスノズル３１の周囲に高いガスの濃度雰囲気を形成できることが分かり、従って本発明の効果が証明された。

Ｗ ウエハ
１ 真空容器
２ 回転テーブル
２１ コア部
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
３４ 整流部材
３５Ａ，３５Ｂ 扇板
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
４１、４２ 分離ガスノズル
５ 凸状部
６１、６２ 排気口
６３ 排気管
６５ 冷却部
７ ヒータユニット
７２、７３ パージガス供給管
８１ 分離ガス供給管

Claims (15)

1. 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、当該回転テーブル上方に互いに離れて固定して設けられ、夫々基板に第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給するための第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段と、
   前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置し、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、前記基板載置領域の移動方向と交差するように伸びると共に、前記回転テーブルに向けて反応ガスを吐出する吐出孔が、その長さ方向に沿って形成されたガスノズルとして構成され、
   前記ガスノズルの上方側には、分離ガスを通流させるための通流空間が形成され、
   前記ガスノズルから前記上流側及び下流側の少なくとも一方に向かって張り出した整流部材を備えたことを特徴とする成膜装置。
2. 前記整流部材は、前記ガスノズルから前記上流側及び前記下流側の両方に張り出されていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
3. 各整流部材は回転テーブルの中心部側から離れる部位ほど前記回転方向の幅が大きいことを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
4. 前記整流部材の平面形状は扇型に形成されていることを特徴とする請求項３記載の成膜装置。
5. 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４のいずれか一つに記載の成膜装置。
6. 前記第１の処理領域と第２の処理領域との雰囲気を分離するために真空容器内の中心部に位置し、回転テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出する吐出孔が形成された中心部領域が設けられたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の成膜装置。
7. 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６記載の成膜装置。
8. 前記排気口は、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７記載の成膜装置。
9. 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１ないし８のいずれか一つに記載の成膜装置。
10. 前記分離ガス供給手段は分離ガスを吐出するためのガス吐出孔を備え、この吐出口は、回転テーブルの回転中心部及び周縁部の一方側から他方側に向かって配列されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一つに記載の成膜装置。
11. 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. 前記分離領域の天井面において、前記分離ガス供給手段に対して回転テーブルの相対的回転方向の上流側部位は、外縁に位置する部位ほど前記回転方向の幅が大きいことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一つに記載の成膜装置。
13. 真空容器内にて複数の基板を載置した回転テーブルを回転して、
    前記基板が複数の異なる処理領域に供給された反応ガスと順次接触することにより、前記基板の表面に薄膜を形成する成膜装置において、
    前記複数の処理領域の間に設けられ、異なる反応ガスが前記基板表面から離れた空間で反応することを防止する分離ガスを供給する分離領域と、
    前記処理領域の天井から離間して基板近傍において基板の方向に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と、
    前記分離領域から前記処理領域に流入した分離ガスが前記反応ガス供給手段と前記基板との隙間に流入して前記基板に供給される反応ガスの濃度が低下することを抑制する整流部材と
    前記処理領域の天井と、前記反応ガス供給手段との間に設けられ、前記整流部材により分離ガスがガイドされる通流空間と、
    を設けたことを特徴とする成膜装置。
14. 前記回転テーブルに載置された基板表面から前記処理領域の天井の高さは、前記回転テーブルに載置された基板表面から前記分離領域の天井よりも高く形成されていることを特徴とする請求項１３記載の成膜装置。
15. 複数の異なる反応領域に於いて、処理領域の天井の高さは、前記処理領域に供給される反応ガスの種類、供給されるガス量に応じて夫々選択的に決められることを特徴とする請求項１３または１４記載の成膜装置。

Images