JP5093162B2 - Film forming apparatus, film forming method, and storage medium - Google Patents

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Description

本発明は、真空容器内において、互いに反応する複数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積層して薄膜を形成する成膜装置、成膜方法及びこの成膜方法が記憶された記憶媒体に関する。   The present invention provides a film forming apparatus in which a plurality of reaction gases that react with each other are sequentially supplied to the surface of a substrate in a vacuum vessel and a thin film is formed by laminating reaction product layers by executing this supply cycle. The present invention relates to a film forming method and a storage medium storing the film forming method.

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、この手法は例えばウェハの表面に第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、このサイクルを複数回例えば数百回行うことによって、これらの層を積層してウェハ上へ薄膜を成膜するプロセスである。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。   As a film forming method in a semiconductor manufacturing process, there is a method of forming a thin film by sequentially supplying at least two kinds of reaction gases in a vacuum atmosphere to the surface of a substrate such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”). Are known. Specifically, in this method, for example, after the first reaction gas is adsorbed on the surface of the wafer, the supplied gas is switched to the second reaction gas, and one layer or a plurality of layers are generated by the reaction of both gases on the wafer surface. In this process, atomic layers and molecular layers are formed, and this cycle is performed a plurality of times, for example, several hundred times, thereby laminating these layers and forming a thin film on the wafer. This process is called, for example, ALD (Atomic Layer Deposition) or MLD (Molecular Layer Deposition). The film thickness can be controlled with high accuracy according to the number of cycles, and the in-plane uniformity of the film quality is also good. This is an effective technique that can cope with the thinning of semiconductor devices.

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っては、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(反応ガス)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。
As an example in which such a film forming method is suitable, for example, film formation of a high dielectric film used for a gate oxide film can be given. For example, in the case of forming a silicon oxide film (SiO2 film), for example, a binary butylaminosilane (hereinafter referred to as “BTBAS”) gas or the like is used as the first reaction gas (raw material gas). As the reaction gas (oxidation gas), ozone gas or the like is used.
In carrying out this film forming method, for example, apparatuses described in Patent Documents 1 to 8 are known. Briefly describing these apparatuses, a vacuum chamber is provided in a vacuum container of the apparatus for mounting a plurality of wafers side by side in a circumferential direction (rotation direction) and facing the mounting table. A plurality of gas supply units are provided at the top of the container and supply a processing gas (reaction gas) to the wafer.

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、複数のガス供給部からウェハの表面に例えば夫々既述の第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。   Then, the wafer is mounted on the mounting table, the inside of the vacuum vessel is depressurized to a predetermined processing pressure, the wafer is heated, and the mounting table and the gas supply unit are relatively rotated about the vertical axis. . Further, for example, the first reaction gas and the second reaction gas described above are supplied from the plurality of gas supply units to the surface of the wafer, respectively, and a physical partition wall is provided between the gas supply units supplying the reaction gas. By providing or blowing an inert gas as an air curtain, the processing region formed by the first reaction gas and the processing region formed by the second reaction gas are partitioned in the vacuum vessel.

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夫々の処理領域を区画しているので、載置台上のウェハから見ると、例えば第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る。そのため、例えば真空容器内に供給する反応ガスの種類を切り替える度に真空容器内の雰囲気を置換する必要がないので、またウェハに供給する反応ガスを高速で切り替えることができるので、上記の手法による成膜処理を速やかに行うことができる。   As described above, a plurality of types of reaction gases are simultaneously supplied into a common vacuum vessel, but each processing region is partitioned so that these reaction gases do not mix on the wafer. When viewed from the wafer, for example, the first reaction gas and the second reaction gas are sequentially supplied via the partition walls and the air curtain. For this reason, for example, it is not necessary to replace the atmosphere in the vacuum container every time the type of reaction gas supplied into the vacuum container is switched, and the reaction gas supplied to the wafer can be switched at high speed. The film forming process can be performed quickly.

一方、例えば半導体装置の配線の微細化や多層化に伴って、このような成膜装置において例えば膜厚の面内均一性を更に高める技術が必要になると考えられる。膜厚の面内均一性を高める手法としては、例えば真空容器内における反応ガスの流れを均一化する手法が挙げられるが、この装置の真空容器内には、例えばウェハを保持するための凹部が載置台に設けられていたり、あるいはガス供給部や真空容器の内壁にウェハ搬送口などの凹凸が形成されていたりする場合がある。そのため、真空容器内において例えば反応ガスの流れがこれらの凹部やガス供給部などによって乱されやすいので、反応ガスの流れを均一化するのは困難である。   On the other hand, for example, with the miniaturization and multilayering of wiring of a semiconductor device, it is considered that a technique for further increasing the in-plane uniformity of the film thickness is required in such a film forming device. As a technique for increasing the in-plane uniformity of the film thickness, for example, there is a technique for making the flow of the reaction gas uniform in the vacuum container, but in the vacuum container of this apparatus, for example, there is a recess for holding a wafer. There are cases where the mounting table is provided, or irregularities such as a wafer transfer port are formed on the inner wall of the gas supply unit or the vacuum vessel. Therefore, for example, the flow of the reaction gas is easily disturbed by these recesses and the gas supply unit in the vacuum vessel, and it is difficult to make the reaction gas flow uniform.

特許文献9には、ウェハの表面にソース領域やドレイン領域を形成するために、ディスク上に複数枚のウェハを周方向に配置して、このディスクを支持する回転アームを軸回りに回転させると共に、このディスク上のウェハにイオンビームを注入する技術が記載されている。そして、イオンビームの全注入量の1/4を注入してウェハを90度周方向に回転(自転)させ、次いで再び1/4を注入して更にウェハを90度回転させ、こうしてウェハを1周させる間に全注入量を注入することにより、ディスクの往復直線運動に対して様々な方向を向いているトランジスタに対して均一にイオンを注入している。しかし、ALDを行う装置における上述の課題及び解決手段については何ら示唆されていない。   In Patent Document 9, in order to form a source region and a drain region on the surface of a wafer, a plurality of wafers are arranged on a disk in the circumferential direction, and a rotary arm that supports the disk is rotated about its axis. A technique for injecting an ion beam into a wafer on the disk is described. Then, 1/4 of the total implantation amount of the ion beam is implanted to rotate the wafer 90 degrees in the circumferential direction (rotation), then 1/4 is implanted again to further rotate the wafer 90 degrees, and thus the wafer is 1 By injecting the entire implantation amount during the circumference, ions are uniformly implanted into the transistors that are directed in various directions with respect to the reciprocating linear motion of the disk. However, there is no suggestion about the above-described problems and solutions in an apparatus that performs ALD.

米国特許公報6,634,314号US Pat. No. 6,634,314 特開2001−254181号公報:図1及び図2JP 2001-254181 A: FIGS. 1 and 2 特許3144664号公報:図1、図2、請求項1Japanese Patent No. 3144664: FIG. 1, FIG. 2, Claim 1 特開平4−287912号公報JP-A-4-287912 米国特許公報7,153,542号:図8(a)、(b)US Pat. No. 7,153,542: FIGS. 8 (a) and 8 (b) 特開2007−247066号公報:段落0023〜0025、0058、図12及び図18JP 2007-247066 A: Paragraphs 0023-0025, 0058, FIGS. 12 and 18 米国特許公開公報2007−218701号US Patent Publication No. 2007-218701 米国特許公開公報2007−218702号US Patent Publication No. 2007-218702 特開平5−152238:段落0016〜0019、図3、図4JP-A-5-152238: paragraphs 0016 to 0019, FIGS. 3 and 4

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、テーブル上の基板をガス供給系に対して相対的に公転させて、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積層して薄膜を形成するにあたり、面内均一性高く成膜処理を行うことのできる成膜装置、成膜方法及びこの成膜方法が記憶された記憶媒体を提供することにある。   The present invention has been made based on such circumstances, and an object of the present invention is to revolve the substrate on the table relative to the gas supply system and sequentially turn at least two kinds of reaction gases to react with each other. A film forming apparatus capable of performing film forming processing with high in-plane uniformity when forming a thin film by laminating reaction product layers by supplying to the surface of the substrate and executing this supply cycle And a storage medium storing the film forming method.

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テーブルと、
前記テーブルの上面に対向するようにかつ当該テーブルの周方向に互いに離間するように設けられ、基板の表面に複数の反応ガスを夫々供給するための複数の反応ガス供給手段と、
これら複数の反応ガス供給手段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、前記テーブルの周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、
前記反応ガス供給手段及び分離ガス供給手段と、前記テーブルと、を鉛直軸回りに相対的に回転させる回転機構と、
前記回転機構の回転により前記複数の処理領域及び前記分離領域を基板が順番に位置するように、当該回転機構の回転方向に沿うように前記テーブルに形成された基板載置領域と、
前記基板載置領域に載置された基板を鉛直軸回りに自転させるための自転機構と、
前記真空容器内を真空排気する真空排気手段と
薄膜形成処理の途中で前記回転機構による相対的回転を止め、前記自転機構により基板の向きを変えるように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。
The film forming apparatus of the present invention
In a film forming apparatus for forming a thin film by laminating reaction product layers by sequentially supplying at least two kinds of reaction gases that react with each other in a vacuum vessel to the surface of the substrate and executing this supply cycle.
A table provided in the vacuum vessel;
A plurality of reaction gas supply means provided to face the upper surface of the table and to be spaced apart from each other in the circumferential direction of the table, and to supply a plurality of reaction gases to the surface of the substrate;
In order to divide the atmosphere between the plurality of processing regions to which the reaction gas is supplied from the plurality of reaction gas supply units, the separation gas supply unit is provided between the processing regions in the circumferential direction of the table. A separation region for supplying gas;
A rotation mechanism for relatively rotating the reaction gas supply means and the separation gas supply means, and the table about a vertical axis;
A substrate placement region formed on the table so as to follow the rotation direction of the rotation mechanism such that the plurality of processing regions and the separation region are sequentially positioned by rotation of the rotation mechanism;
A rotation mechanism for rotating the substrate placed in the substrate placement region about a vertical axis;
Evacuation means for evacuating the inside of the vacuum vessel ;
And a controller that outputs a control signal so as to stop relative rotation by the rotation mechanism during the thin film formation process and to change the orientation of the substrate by the rotation mechanism .

上記の成膜装置の具体的な態様としては、以下の構成としても良い。
前記テーブルの回転により前記複数の処理領域及び分離領域を基板が順番に通過するように構成され、
前記自転機構は、前記テーブルの下方側に設けられ、当該テーブル上の基板を下方側から突き上げて回転させ、基板の向きを変更する構成。
前記自転機構は、前記テーブルと外部の搬送機構との間で基板の受け渡しを行う役割を更に有している構成。
前記テーブルの回転により前記複数の処理領域及び分離領域を基板が順番に通過するように構成され、
前記自転機構は、前記テーブルの上方側に設けられ、当該テーブル上の基板を側方側から挟みこんで回転させ、基板の向きを変更する構成。
前記テーブルは上から見たときの平面形状が円形であり、
前記複数の反応ガス供給手段は、夫々前記テーブルの半径方向に亘ってライン状に反応ガスを供給する手段である構成。
前記分離領域は、前記分離ガス供給手段における前記回転機構の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前記テーブルとの間に形成するための天井面を備えている構成。
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真空排気手段により排気される構成。

As a specific aspect of the film forming apparatus, the following configuration may be used.
The substrate is configured to sequentially pass through the plurality of processing regions and separation regions by rotation of the table,
The autorotation mechanism is provided on the lower side of the table, and the substrate on the table is pushed up from the lower side and rotated to change the orientation of the substrate.
The autorotation mechanism further has a role of transferring a substrate between the table and an external transport mechanism.
The substrate is configured to sequentially pass through the plurality of processing regions and separation regions by rotation of the table,
The autorotation mechanism is provided on the upper side of the table, and sandwiches and rotates the substrate on the table from the side to change the orientation of the substrate.
The table has a circular planar shape when viewed from above,
The plurality of reaction gas supply means is means for supplying reaction gas in a line shape along the radial direction of the table.
The separation region is located on both sides in the rotation direction of the rotation mechanism in the separation gas supply means, and forms a narrow space between the separation region and the table for the separation gas to flow from the separation region to the processing region side. A configuration with a ceiling surface.
In order to separate the atmosphere of the plurality of processing regions, it is located in the central portion in the vacuum vessel, comprising a central region in which discharge holes for discharging a separation gas are formed on the substrate mounting surface side of the table,
The reaction gas is exhausted by the vacuum exhaust means together with a separation gas diffusing on both sides of the separation region and a separation gas discharged from the central region.

本発明の成膜方法は、
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積層して薄膜を形成する成膜方法において、
真空容器内に設けられたテーブル上の基板載置領域に基板を載置する工程と、
前記テーブルの上面に対向するようにかつ前記テーブルの周方向に互いに離間するように設けられた複数の反応ガス供給手段から、前記テーブル上の基板の載置領域側の面に夫々反応ガスを供給する工程と、
前記複数の反応ガス供給手段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、前記テーブルの周方向においてこれらの処理領域の間に設けられた分離領域に対して分離ガス供給手段から分離ガスを供給し、この分離領域への前記反応ガスの侵入を阻止する工程と、
次いで、前記反応ガス供給手段及び前記分離ガス供給手段と、前記テーブルと、を回転機構により鉛直軸回りに相対的に回転させて、前記複数の処理領域及び前記分離領域に基板を順番に位置させて反応生成物の層を積層して薄膜を成膜する工程と、
前記薄膜を成膜する工程の途中で、自転機構により前記基板を鉛直軸回りに自転させてその向きを変更する工程と、を含むことを特徴とする。
The film forming method of the present invention comprises:
In a film forming method in which at least two kinds of reaction gases that react with each other in a vacuum vessel are sequentially supplied to the surface of a substrate and a layer of reaction products is stacked to form a thin film by executing this supply cycle.
A step of placing a substrate on a substrate placement region on a table provided in a vacuum vessel;
Reactive gas is supplied to the surface of the substrate on the table from the plurality of reactive gas supply means provided so as to face the upper surface of the table and spaced apart from each other in the circumferential direction of the table. And a process of
In order to partition the atmosphere of a plurality of processing regions to which reaction gases are supplied from the plurality of reaction gas supply units, respectively, separation is performed with respect to a separation region provided between these processing regions in the circumferential direction of the table. Supplying a separation gas from the gas supply means, and preventing the reaction gas from entering the separation region;
Next, the reaction gas supply unit, the separation gas supply unit, and the table are rotated relative to each other around a vertical axis by a rotation mechanism, and the substrates are sequentially positioned in the plurality of processing regions and the separation regions. Forming a thin film by laminating reaction product layers;
A step of rotating the substrate about a vertical axis by a rotation mechanism and changing the direction thereof in the middle of the step of forming the thin film.

上記の成膜方法の具体的な工程としては、以下のようにしても良い。
前記向きを変更する工程は、前記薄膜を成膜する工程の途中で前記回転機構による相対的回転を止め、次いで前記自転機構により基板の向きを変える工程。
前記反応ガスの侵入を阻止する工程は、前記分離ガス供給手段における前記回転機構の回転方向両側において真空容器の天井面と前記テーブルとの間に狭隘な空間を形成して、前記分離領域からこの狭隘な空間を介して処理領域側に分離ガスを流す工程。
前記反応ガスの侵入を阻止する工程は、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する中心部領域から、前記テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出して、前記分離領域の両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域から吐出する分離ガスと共に前記反応ガスを排気する工程。
Specific steps of the film forming method described above may be as follows.
The step of changing the orientation is a step of stopping relative rotation by the rotation mechanism in the middle of the step of forming the thin film, and then changing the orientation of the substrate by the rotation mechanism.
The step of preventing intrusion of the reaction gas includes forming a narrow space between the ceiling surface of the vacuum vessel and the table on both sides of the rotation direction of the rotation mechanism in the separation gas supply means, and from the separation region. A process of flowing a separation gas to the processing region side through a narrow space.
The step of preventing the intrusion of the reaction gas is performed by separating the separation gas from the central region located in the central portion of the vacuum vessel to the substrate mounting surface side of the table in order to separate the atmospheres of the plurality of processing regions. And exhausting the reaction gas together with the separation gas diffused on both sides of the separation region and the separation gas discharged from the central region.

本発明の記憶媒体は、
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積層して薄膜を形成する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、上記に記載の成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。
The storage medium of the present invention is
At least two kinds of reactive gases that react with each other in a vacuum vessel are sequentially supplied to the surface of the substrate, and this supply cycle is executed to form a thin film by laminating reaction product layers. In a storage medium storing a computer program to be recorded,
In the computer program, steps are set so as to implement the film forming method described above.

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するサイクルにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜装置であって、夫々複数の反応ガスが供給される複数の処理領域と、これらの処理領域の間において分離ガスが供給される分離領域と、を基板が順番に位置するように、ガス供給系とテーブルとを鉛直軸回りに相対的に回転させる成膜装置において、プロセスの途中で基板を鉛直軸回りに自転させてその向きを変更しているため、基板の面内におけるガスの流れの不均一さが緩和され、その結果面内に亘って膜や膜質の均一性が高い成膜処理を行うことができる。   The present invention is a film forming apparatus for forming a thin film by laminating layers of reaction products by a cycle in which at least two kinds of reaction gases that react with each other are sequentially supplied to the surface of a substrate. The gas supply system and the table are relatively arranged around the vertical axis so that the substrate is positioned in order between the plurality of processing regions to be supplied and the separation regions to which the separation gas is supplied between these processing regions. In the rotating film-forming apparatus, the substrate is rotated around the vertical axis in the middle of the process to change its orientation, so the non-uniformity of gas flow in the plane of the substrate is alleviated, and as a result A film forming process with high uniformity of film and film quality can be performed.

本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the film-forming apparatus which concerns on embodiment of this invention. 上記の成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure inside the said film-forming apparatus. 上記の成膜装置の横断平面図である。It is a cross-sectional top view of said film-forming apparatus. 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。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process area | region and isolation | separation area | region in said film-forming apparatus. 上記の成膜装置の横断面の拡大図である。It is an enlarged view of the cross section of said film-forming apparatus. 上記の成膜装置の横断面の拡大図である。It is an enlarged view of the cross section of said film-forming apparatus. 上記の成膜装置の一部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a part of said film-forming apparatus. 上記の成膜装置におけるパージガスの流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of the purge gas in said film-forming apparatus. 上記の成膜装置の一部破断斜視図である。It is a partially broken perspective view of said film-forming apparatus. 上記の成膜装置において基板を自転させる機構を示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing a mechanism for rotating the substrate in the film forming apparatus. 上記の成膜装置における処理の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of a process in said film-forming apparatus. 上記の成膜装置におけるガスの流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of the gas in said film-forming apparatus. 上記の成膜装置において基板を自転させる様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that a board | substrate is rotated in said film-forming apparatus. 上記の成膜装置において基板が自転していく様子を示す概略図である。It is the schematic which shows a mode that a board | substrate rotates in said film-forming apparatus. 上記の成膜装置の他の実施の形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows other embodiment of said film-forming apparatus. 上記の成膜装置の他の例を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the other example of said film-forming apparatus. 上記の他の成膜装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows said other film-forming apparatus. 上記の他の成膜装置を示す平面図である。It is a top view which shows said other film-forming apparatus. 上記の他の成膜装置の縦断面を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the longitudinal cross-section of said other film-forming apparatus. 上記の他の成膜装置を示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing the other film forming apparatus. 上記の成膜装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows said film-forming apparatus. 上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of said film-forming apparatus. 上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of said film-forming apparatus. 上記の成膜装置が適用される基板処理装置の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the substrate processing apparatus with which said film-forming apparatus is applied. 上記の基板処理装置の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of said board | substrate processing apparatus. 上記の基板処理装置に設けられた自転機構の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the autorotation mechanism provided in said substrate processing apparatus. 上記の自転機構の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of said autorotation mechanism. 本発明の実施例にて得られた特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the characteristic acquired in the Example of this invention.

[第1の実施の形態]
本発明の第1の実施の形態である成膜装置は、図1〜図3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。この天板11は、容器本体12の上面の周縁部にリング状に設けられたシール部材例えばOリング13を介して容器本体12側に気密に接続されており、図示しない開閉機構により昇降して開閉されるように構成されている。
[First Embodiment]
The film forming apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a flat vacuum container 1 having a substantially circular planar shape as shown in FIGS. And a turntable 2 having a center of rotation at the center of the container 1. The vacuum container 1 includes a generally cup-shaped container body 12 that houses the turntable 2, and a top plate 11 that is formed in a disk shape so as to airtightly close the opening on the upper surface of the container body 12. ing. The top plate 11 is hermetically connected to the container body 12 side through a seal member, for example, an O-ring 13 provided in a ring shape on the periphery of the upper surface of the container body 12, and is moved up and down by an opening / closing mechanism (not shown). It is configured to be opened and closed.

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回転機構である駆動部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。   The rotary table 2 is fixed to a cylindrical core portion 21 at the center, and the core portion 21 is fixed to the upper end of a rotary shaft 22 that extends in the vertical direction. The rotating shaft 22 passes through the bottom surface portion 14 of the vacuum vessel 1 and has a lower end attached to a driving unit 23 that is a rotating mechanism that rotates the rotating shaft 22 about the vertical axis in this example clockwise. The rotating shaft 22 and the drive unit 23 are accommodated in a cylindrical case body 20 whose upper surface is open. The case body 20 has a flange portion provided on the upper surface thereof attached to the lower surface of the bottom surface portion 14 of the vacuum vessel 1 in an airtight manner, and the airtight state between the internal atmosphere and the external atmosphere of the case body 20 is maintained.

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、後述するように、ウェハWの中央部付近を下面側から支持して昇降させるための昇降板200が回転テーブル2に保持されている。尚、図4ではこの昇降板200の描画を省略している。   As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of, for example, five semiconductor wafers (hereinafter referred to as “wafers”) W are placed on the surface of the turntable 2 along the rotation direction (circumferential direction). A circular recess 24 is provided, and the recess 24 is configured to revolve around the vertical axis around the rotation center of the turntable 2 by the rotation of the turntable 2. In FIG. 3, for convenience, the wafer W is depicted only in one recess 24. Here, FIG. 4 is a developed view showing the rotary table 2 cut along a concentric circle and developed laterally. The recess 24 has a diameter larger than the diameter of the wafer W as shown in FIG. For example, it is slightly larger by 4 mm, and its depth is set to be equal to the thickness of the wafer W. Therefore, when the wafer W is dropped into the concave portion 24, the surface of the wafer W and the surface of the turntable 2 (region where the wafer W is not placed) are aligned. If the difference in height between the surface of the wafer W and the surface of the turntable 2 is large, pressure fluctuation occurs at the stepped portion, so that the height of the surface of the wafer W and the surface of the turntable 2 can be made uniform. From the viewpoint of uniform in-plane film thickness uniformity. Aligning the height of the surface of the wafer W and the surface of the turntable 2 means that the height is the same or the difference between both surfaces is within 5 mm, but the height of both surfaces is as high as possible depending on the processing accuracy. It is preferable that the difference between the values be close to zero. On the bottom surface of the recess 24, as will be described later, a lifting plate 200 is supported on the rotary table 2 for supporting the vicinity of the central portion of the wafer W from the lower surface side and moving it up and down. In FIG. 4, the drawing of the lifting plate 200 is omitted.

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。   The concave portion 24 is for positioning the wafer W so that it does not pop out due to the centrifugal force accompanying the rotation of the turntable 2, and is a portion corresponding to the substrate mounting area of the present invention. The mounting region (wafer mounting region) is not limited to the concave portion, and may have a configuration in which, for example, a plurality of guide members that guide the periphery of the wafer W are arranged on the surface of the turntable 2 along the circumferential direction of the wafer W. Alternatively, when the wafer W is attracted by providing a chuck mechanism such as an electrostatic chuck on the turntable 2 side, an area where the wafer W is placed by the suction becomes a substrate placing area.

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ライン状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。これら反応ガスノズル31、32及び分離ガスノズル41、42は、夫々反応ガス供給手段及び分離ガス供給手段をなし、真空容器1の側壁の複数箇所に形成された貫通孔100に取り付けられている。尚、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。   As shown in FIGS. 2, 3, and 5, first and second reaction gas nozzles 31 and 32 made of, for example, quartz are respectively disposed at the upper positions of the turntable 2 that face the passage regions of the recesses 24. Two separation gas nozzles 41 and 42 are arranged at a distance from each other in the circumferential direction of the vacuum vessel 1 (the rotation direction of the rotary table 2). In this example, the second reaction gas nozzle 32, the separation gas nozzle 41, the first reaction gas nozzle 31, and the separation gas nozzle 42 are arranged clockwise in this order. The reaction gas nozzles 31 and 32 and the separation gas nozzles 41 and 42 are attached in a line so as to extend horizontally from the outer peripheral wall of the vacuum vessel 1 toward the rotation center of the rotary table 2 facing the wafer W, for example. The gas introduction ports 31a, 32a, 41a, and 42a that are the base end portions penetrate the outer peripheral wall. The reaction gas nozzles 31 and 32 and the separation gas nozzles 41 and 42 constitute a reaction gas supply unit and a separation gas supply unit, respectively, and are attached to through holes 100 formed at a plurality of locations on the side wall of the vacuum vessel 1. The through hole 100 to which the nozzles 31, 32, 41, 42 are not attached is hermetically sealed by a cover member (not shown).

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、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。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。   The reaction gas nozzles 31 and 32 are respectively provided with BTBAS (Bistal Butylaminosilane) gas, which is the first reaction gas, and the second reaction by gas supply pipes 31b and 32b provided with valves and flow rate adjusting units (not shown). O3 (ozone) gas, which is a gas, is supplied. Further, the separation gas nozzles 41 and 41 are configured to be supplied with N 2 gas (nitrogen gas), which is a separation gas, through a gas supply pipe provided with a valve and a flow rate adjusting unit (not shown).

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(回転テーブル2の半径方向)に亘って例えば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。   In the reaction gas nozzles 31 and 32, for example, a gas discharge hole 33 having a diameter of 0.5 mm for discharging the reaction gas to the lower side faces directly below and extends in the nozzle length direction (radial direction of the rotary table 2). For example, they are arranged at equal intervals with an interval of 10 mm. The separation gas nozzles 41 and 42 have gas discharge holes 40 with a diameter of 0.5 mm, for example, for discharging the separation gas on the lower side. It has been drilled. The distance between the gas discharge holes 33 of the reaction gas nozzles 31 and 32 and the wafer W is, for example, 1 to 4 mm, preferably 2 mm. The distance between the gas discharge holes 40 of the separation gas nozzles 41 and 42 and the wafer W is, for example, 1 -4 mm, preferably 3 mm. The lower regions of the reaction gas nozzles 31 and 32 become a first processing region 91 for adsorbing the BTBAS gas to the wafer W and a second processing region 92 for adsorbing the O 3 gas to the wafer W, respectively.

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。
尚、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。
The separation gas nozzles 41 and 42 are for forming a separation region D for separating the first processing region 91 and the second processing region 92, and the top plate of the vacuum vessel 1 in the separation region D 2 to 4, the planar shape formed by dividing the circle drawn around the rotation center of the turntable 2 and along the vicinity of the inner peripheral wall of the vacuum vessel 1 in the circumferential direction is a fan. A convex portion 4 is provided which protrudes downward from the mold. The separation gas nozzles 41 and 42 are accommodated in a groove 43 formed so as to extend in the radial direction of the circle at the center of the convex portion 4 in the circumferential direction of the circle. That is, the distance from the central axis of the separation gas nozzle 41 (42) to the fan-shaped edges (the upstream edge and the downstream edge in the rotation direction of the rotary table 2) that are the convex portions 4 is set to the same length. Yes.
In this embodiment, the groove portion 43 is formed so as to bisect the convex portion 4, but in other embodiments, for example, the rotation of the turntable 2 in the convex portion 4 when viewed from the groove portion 43. The groove 43 may be formed such that the upstream side in the direction is wider than the downstream side in the rotational direction.

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。
Accordingly, for example, a flat low ceiling surface 44 (first ceiling surface) that is the lower surface of the convex portion 4 exists on both sides of the separation gas nozzles 41 and 42 in the rotation direction, and both sides of the ceiling surface 44 in the rotation direction are present. The ceiling surface 45 (second ceiling surface) higher than the ceiling surface 44 exists. The role of the convex portion 4 is a separation space that is a narrow space for preventing the first reactive gas and the second reactive gas from entering the rotary table 2 to prevent the mixing of the reactive gases. Is to form.
That is, taking the separation gas nozzle 41 as an example, O3 gas is prevented from entering from the upstream side in the rotation direction of the turntable 2, and BTBAS gas is prevented from entering from the downstream side in the rotation direction. “Preventing gas intrusion” means that N 2 gas, which is a separation gas discharged from the separation gas nozzle 41, diffuses between the first ceiling surface 44 and the surface of the turntable 2, and in this example the first gas This means that the gas is blown into the space below the second ceiling surface 45 adjacent to the ceiling surface 44, thereby preventing gas from entering the adjacent space. “Gas can no longer enter” does not mean that the gas cannot enter the space below the convex portion 4 from the adjacent space at all. This also means that a state in which the BTBAS gas does not intermingle in the convex portion 4 is ensured. As long as such an effect is obtained, the atmosphere of the first processing region 91 which is the role of the separation region D and the second The separation effect from the atmosphere of the processing region 92 can be exhibited. Therefore, the degree of narrowing in the narrow space is determined by the difference in pressure between the narrow space (the space below the convex portion 4) and the area adjacent to the space (the space below the second ceiling surface 45 in this example) It can be said that the specific dimension differs depending on the area of the convex portion 4 and the like. In addition, the gas adsorbed on the wafer W can naturally pass through the separation region D, and the prevention of gas intrusion means gas in the gas phase.

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。
In this example, a wafer W having a diameter of 300 mm is used as the substrate to be processed. In this case, the convex portion 4 is located 140 mm away from the rotation center of the turntable 2 on the outer peripheral side (a boundary portion with the protrusion 5 described later). The length in the circumferential direction (the length of the arc concentric with the rotary table 2) is, for example, 146 mm, and the outermost length of the mounting area (recess 24) of the wafer W is, for example, 502 mm in the circumferential direction. is there. As shown in FIG. 4A, the length L is 246 mm when viewed from the circumferential length L of the convex portion 4 located on the left and right sides of the separation gas nozzle 41 (42) in the outer portion. It is.
Further, as shown in FIG. 4A, the height h from the lower surface of the convex portion 4, that is, the ceiling surface 44, to the surface of the turntable 2 may be, for example, 0.5 mm to 10 mm, and is about 4 mm. Is preferred. In this case, the rotation speed of the turntable 2 is set to 1 rpm to 500 rpm, for example. Therefore, in order to ensure the separation function of the separation region D, the size of the convex portion 4 and the lower surface (first ceiling surface 44) of the convex portion 4 according to the usage range of the rotational speed of the turntable 2 and the like. The height h with respect to the surface of the rotary table 2 is set based on, for example, experiments. The separation gas is not limited to nitrogen (N2) gas, but can be inert gas such as argon (Ar) gas, but is not limited to such gas, and may be hydrogen (H2) gas or the like. As long as the gas does not affect the film forming process, the type of gas is not particularly limited.

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6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。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。
On the other hand, a projecting portion 5 is provided on the lower surface of the top plate 11 so as to face a portion on the outer peripheral side of the core portion 21 in the turntable 2 and along the outer periphery of the core portion 21. The projecting portion 5 is formed continuously with the portion of the convex portion 4 on the rotation center side of the rotary table 2, and the lower surface thereof is formed at the same height as the lower surface (ceiling surface 44) of the convex portion 4. Yes. 2 and 3 show the top plate 11 cut horizontally at a position lower than the ceiling surface 45 and higher than the separation gas nozzles 41 and 42. In addition, the protrusion part 5 and the convex-shaped part 4 are not necessarily restricted to integral, The separate body may be sufficient.
The bottom surface of the top plate 11 of the vacuum vessel 1, that is, the ceiling surface viewed from the wafer placement area (recessed portion 24) of the rotary table 2, as described above, is the first ceiling surface 44 and the second ceiling higher than the ceiling surface 44. FIG. 1 shows a longitudinal section of a region where the high ceiling surface 45 is provided, and FIG. 6 shows a region where the low ceiling surface 44 is provided. The longitudinal section about is shown. As shown in FIGS. 2 and 6, the peripheral edge of the fan-shaped convex portion 4 (the portion on the outer edge side of the vacuum vessel 1) is bent in an L shape so as to face the outer end surface of the rotary table 2. Thus, a bent portion 46 is formed. Since the fan-shaped convex portion 4 is provided on the top plate 11 side and can be detached from the container main body 12, there is a slight gap between the outer peripheral surface of the bent portion 46 and the container main body 12. There is. The bent portion 46 is also provided for the purpose of preventing the reaction gas from entering from both sides in the same manner as the convex portion 4 and preventing the mixture of both reaction gases. The inner peripheral surface of the bent portion 46 and the rotary table are provided. 2 and the gap between the outer peripheral surface of the bent portion 46 and the container body 12 are set to the same dimensions as the height h of the ceiling surface 44 with respect to the surface of the turntable 2. In this example, it can be seen from the surface side region of the turntable 2 that the inner peripheral surface of the bent portion 46 constitutes the inner peripheral wall of the vacuum vessel 1.

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。   As shown in FIG. 6, the inner peripheral wall of the container main body 12 is formed on a vertical surface close to the outer peripheral surface of the bent portion 46 as shown in FIG. 6. For example, the vertical cross-sectional shape is cut out in a rectangular shape from the portion facing the outer end surface of the turntable 2 to the bottom surface portion 14 and is recessed outward. When the regions communicating with the first processing region 91 and the second processing region 92 described above in the depressed portion are referred to as a first exhaust region E1 and a second exhaust region E2, respectively, As shown in FIGS. 1 and 3, a first exhaust port 61 and a second exhaust port 62 are formed at the bottoms of the exhaust region E1 and the second exhaust region E2, respectively. As shown in FIG. 1 described above, the first exhaust port 61 and the second exhaust port 62 are connected to, for example, a vacuum pump 64 which is a vacuum exhaust unit via an exhaust path 63 in which a valve 65 is interposed. ing.

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。   These exhaust ports 61 and 62 are provided on both sides in the rotational direction of the separation region D when viewed in a plane so that the separation action of the separation region D works reliably. Specifically, the first exhaust port between the first processing area 91 and the separation area D adjacent to the first processing area 91 on the downstream side in the rotation direction, for example, when viewed from the rotation center of the turntable 2. 61 is formed, and the second exhaust between the second processing region 92 and the separation region D adjacent to the second processing region 92 on the downstream side in the rotational direction, for example, when viewed from the rotation center of the turntable 2. A port 62 is formed, and each reaction gas (BTBAS gas and O3 gas) is exhausted exclusively. In this example, one exhaust port 61 is connected to the first reaction gas nozzle 31 and an extension line of the edge on the first reaction gas nozzle 31 side of the separation region D adjacent to the reaction gas nozzle 31 on the downstream side in the rotation direction. The other exhaust port 62 is provided between the second reaction gas nozzle 32 and an extension of the edge on the second reaction gas nozzle 32 side of the separation region D adjacent to the reaction gas nozzle 32 on the downstream side in the rotation direction. It is provided between the lines. That is, the first exhaust port 61 includes a straight line L1 passing through the center of the rotary table 2 and the first processing area 91 indicated by a one-dot chain line in FIG. 3, the center of the rotary table 2, and the first processing area. 91 and a straight line L2 passing through the upstream edge of the separation region D adjacent to the downstream side of 91, and the second exhaust port 62 is connected to the center of the turntable 2 indicated by the two-dot chain line in FIG. It is located between a straight line L3 passing through the second processing region 92 and a straight line L4 passing through the center of the turntable 2 and the upstream edge of the separation region D adjacent to the downstream side of the second processing region 92. ing.

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。   Note that the number of exhaust ports is not limited to two. For example, the separation region D including the separation gas nozzle 42 and the second reaction gas nozzle 32 adjacent to the separation region D on the downstream side in the rotation direction. Three exhaust ports may be further provided between them, or four or more. In this example, the exhaust ports 61 and 62 are provided at a position lower than the rotary table 2 so that the exhaust is exhausted from the gap between the inner peripheral wall of the vacuum vessel 1 and the peripheral edge of the rotary table 2. It is not restricted to providing in a bottom face part, You may provide in the side wall of the vacuum vessel 1. FIG. Further, when the exhaust ports 61 and 62 are provided on the side wall of the vacuum vessel 1, they may be provided at a position higher than the turntable 2. By providing the exhaust ports 61 and 62 in this way, the gas on the turntable 2 flows toward the outside of the turntable 2, so that particles are wound up as compared with the case of exhausting from the ceiling surface facing the turntable 2. This is advantageous in terms of being suppressed.

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。   As shown in FIGS. 1 and 7, a heater unit 7 serving as a heating unit is provided in the space between the rotary table 2 and the bottom surface portion 14 of the vacuum vessel 1, and the rotary table 2 is interposed via the rotary table 2. 2 is configured to heat the wafer W on 2 to a temperature determined by the process recipe. In order to partition the atmosphere from the upper space of the turntable 2 to the exhaust area E and the atmosphere in which the heater unit 7 is placed, on the lower side near the periphery of the turntable 2, A cover member 71 is provided so as to surround the periphery. The cover member 71 is formed in a flange shape with the upper edge bent outward, and the gap between the bent surface and the lower surface of the turntable 2 is reduced to allow gas to enter the cover member 71 from the outside. That is holding down.

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。   The bottom surface portion 14 in the portion closer to the rotation center than the space where the heater unit 7 is disposed is near the center portion of the lower surface of the turntable 2 and is close to the core portion 21, and the space therebetween is narrow. The clearance between the inner peripheral surface of the through hole of the rotary shaft 22 that penetrates the bottom surface portion 14 and the rotary shaft 22 is narrow, and these narrow spaces communicate with the case body 20. The case body 20 is provided with a purge gas supply pipe 72 for supplying N2 gas as a purge gas into the narrow space for purging. Further, a purge gas supply pipe 73 for purging the arrangement space of the heater unit 7 is provided on the bottom surface portion 14 of the vacuum vessel 1 at a plurality of positions in the circumferential direction at a position below the heater unit 7.

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。   By providing the purge gas supply pipes 72 and 73 in this way, the space from the inside of the case body 20 to the arrangement space of the heater unit 7 is purged with N2 gas, as indicated by arrows in FIG. The purge gas is exhausted from the gap between the turntable 2 and the cover member 71 to the exhaust ports 61 and 62 through the exhaust region E. This prevents the BTBAS gas or the O3 gas from flowing from one of the first processing region 91 and the second processing region 92 described above to the other through the lower part of the turntable 2, so that this purge gas is a separation gas. Also plays a role.

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との間の狭い隙間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。   Further, a separation gas supply pipe 51 is connected to the central portion of the top plate 11 of the vacuum vessel 1 so that N2 gas as separation gas is supplied to a space 52 between the top plate 11 and the core portion 21. Has been. The separation gas supplied to the space 52 is discharged toward the periphery along the surface of the turntable 2 on the wafer mounting region side through a narrow gap 50 between the protruding portion 5 and the turntable 2. It will be. Since the space surrounded by the protrusion 5 is filled with the separation gas, the reaction gas (BTBAS gas) is interposed between the first processing region 91 and the second processing region 92 through the center of the turntable 2. Or O3 gas) is prevented from mixing. That is, this film forming apparatus is partitioned by the rotation center portion of the turntable 2 and the vacuum vessel 1 in order to separate the atmosphere of the first processing region 91 and the second processing region 92, and the separation gas is purged. In addition, it can be said that the discharge port for discharging the separation gas on the surface of the turntable 2 includes the central region C formed along the rotation direction. The discharge port here corresponds to a narrow gap 50 between the protruding portion 5 and the rotary table 2.

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はゲートバルブGにより開閉されるようになっている。また、各々の凹部24の底面には、この搬送アーム10との間でウェハWの受け渡しを行うために、ウェハWの中央部付近を下面側から支持して昇降させるための昇降板200が設けられており、上記の搬送アーム10は、昇降板200に干渉せずにウェハWを受け取ることができるように、先端側がU字型に分かれている。図10に示すように、凹部24の概略中央は一段低くなって円形状の窪み部201が形成されており、この窪み部201の底部は内側に突出するように環状に形成されていてその中央側のエリアは開口部202となっている。そして、この開口部202を塞ぐように上記の昇降板200が設けられており、この昇降板200は、上面の高さ位置が例えば凹部24内のウェハWの下面位置と同じかあるいは僅かに低くなるように形成されている。   Further, as shown in FIGS. 2, 3 and 9, a transfer port 15 for transferring the wafer W between the external transfer arm 10 and the rotary table 2 is formed on the side wall of the vacuum container 1. The transport port 15 is opened and closed by a gate valve G. In addition, on the bottom surface of each recess 24, a lifting plate 200 is provided for supporting the vicinity of the central portion of the wafer W from the lower surface side so as to move up and down in order to transfer the wafer W to and from the transfer arm 10. In addition, the transfer arm 10 is divided into a U-shape on the tip side so that the wafer W can be received without interfering with the lifting plate 200. As shown in FIG. 10, the approximate center of the recess 24 is lowered one step to form a circular recess 201, and the bottom of the recess 201 is formed in an annular shape so as to protrude inward. The area on the side is an opening 202. The lifting plate 200 is provided so as to close the opening 202. The lifting plate 200 has an upper surface whose height position is the same as or slightly lower than the lower surface position of the wafer W in the recess 24, for example. It is formed to become.

この回転テーブル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、搬送アーム10との受け渡し位置に対応する部位には、図10に示すように、昇降板200を裏面側から支持して昇降させるための昇降機構例えば昇降ピン16が設けられている。この昇降ピン16は、ヒータユニット7及び真空容器1の底面部14を貫通するように上下に伸びる昇降軸17を介して、当該昇降ピン16及び昇降軸17を昇降及び鉛直軸回りに時計回りに回転(自転)させるための自転機構を兼用する昇降機構18に接続されている。従って、この昇降ピン16は、真空容器1内に対してウェハWの搬入出動作を行うために昇降動作を行う働きに加えて、後述するように、ウェハWを上昇させて自転させることができるように構成されている。昇降軸17と真空容器1の底面部14との間には、軸受け部19a及び磁気シール19bが介在している。この図10中Gはゲートバルブである。   Since the wafer 24 is transferred to and from the transfer arm 10 at a position facing the transfer port 15 in the recess 24 which is a wafer placement area in the turntable 2, the transfer arm 10 is provided below the turntable 2. As shown in FIG. 10, a lifting mechanism, for example, a lifting pin 16 for supporting the lifting plate 200 from the back surface side and lifting it is provided. The elevating pin 16 moves the elevating pin 16 and the elevating shaft 17 clockwise and clockwise around the vertical axis through an elevating shaft 17 extending vertically so as to penetrate the heater unit 7 and the bottom surface portion 14 of the vacuum vessel 1. It is connected to an elevating mechanism 18 that also serves as a rotation mechanism for rotation (rotation). Accordingly, the lift pins 16 can raise and rotate the wafer W, as will be described later, in addition to the function of performing the lift operation to carry the wafer W in and out of the vacuum chamber 1. It is configured as follows. Between the elevating shaft 17 and the bottom surface portion 14 of the vacuum vessel 1, a bearing portion 19a and a magnetic seal 19b are interposed. In FIG. 10, G is a gate valve.

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、あるいはウェハWに対して成膜する薄膜の目標の膜厚T及び後述の成膜ステップの回数N、ローテーションステップにおいてウェハWを自転させる自転角度θ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。上記の処理プログラムは、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。   Further, as shown in FIG. 1 described above, the film forming apparatus includes a control unit 80 including a computer for controlling the operation of the entire apparatus. The control unit 80 includes a CPU, a memory, and a processing program. In this memory, the flow rate of BTBAS gas, O3 gas and N2 gas supplied from the nozzles 31, 32, 41 and 42, the processing pressure, the target film thickness T of the thin film to be formed on the wafer W, and the below-mentioned An area in which processing conditions such as the number N of film forming steps and the rotation angle θ for rotating the wafer W in the rotation step are written is provided for each recipe. The above processing program reads the recipe written in the above memory, sends a control signal to each part of the film forming apparatus in accordance with this recipe, and advances the steps described below to process the wafer W. Instructions are incorporated. This program is installed in the control unit 80 from the storage unit 85 which is a storage medium such as a hard disk, a compact disk, a magneto-optical disk, a memory card, or a flexible disk.

次に上述の第1の実施の形態の作用について、図11〜図14を参照して説明する。以下の例では、ウェハWの表面に目標とする成膜量(膜厚)がTnm例えば80nmのシリコン酸化膜からなる薄膜を成膜する例について説明する。先ず、ゲートバルブGを開き、成膜装置の外部から搬送アーム10により搬送口15を介してウェハWを回転テーブル2の凹部24内に受け渡す(ステップS1)。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、搬送アーム10によりウェハWを昇降板200の上方位置に搬入し、次いで搬送アーム10のU字型に分岐した先端部の内側領域を介して、下面側から昇降板200がウェハWを支持するように昇降軸17を受け渡し位置に上昇させて行われる。そして、搬送アーム10が真空容器1の外部に退避すると共に、昇降板200を載置位置に下降させて凹部24内にウェハWを収納する。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(ステップS2)。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。   Next, the operation of the above-described first embodiment will be described with reference to FIGS. In the following example, an example in which a thin film made of a silicon oxide film having a target film formation amount (film thickness) of T nm, for example, 80 nm is formed on the surface of the wafer W will be described. First, the gate valve G is opened, and the wafer W is transferred from the outside of the film forming apparatus to the recess 24 of the turntable 2 through the transfer port 15 by the transfer arm 10 (step S1). In this delivery, when the recess 24 stops at the position facing the transfer port 15, the transfer arm 10 transfers the wafer W to the upper position of the lifting plate 200 and then the U-shaped branch of the transfer arm 10. The lifting / lowering shaft 17 is raised to the delivery position so that the lifting / lowering plate 200 supports the wafer W from the lower surface side via the inner region. Then, the transfer arm 10 is retracted to the outside of the vacuum container 1, and the elevating plate 200 is lowered to the mounting position to store the wafer W in the recess 24. Such delivery of the wafer W is performed by intermittently rotating the turntable 2, and the wafer W is placed in each of the five recesses 24 of the turntable 2. Subsequently, the turntable 2 is rotated clockwise at a predetermined number of rotations, for example, 240 rpm, the valve 65 is fully opened to evacuate the inside of the vacuum vessel 1, and the wafer W is set to a set temperature, for example, 350 ° C. by the heater unit 7. Heat (step S2). Specifically, the turntable 2 is preheated to, for example, 350 ° C. by the heater unit 7, and the wafer W is heated to the set temperature as described above by being placed on the turntable 2.

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。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(ステップS3)。   Next, the degree of opening of the valve 65 is adjusted so that the inside of the vacuum container 1 has a predetermined degree of vacuum, and the first reaction gas nozzle 31 and the second reaction gas nozzle 32 enter the vacuum container 1 from, for example, 200 sccm and 10,000 sccm, respectively. BTBAS gas and O3 gas are supplied. Further, the N 2 gas is supplied into the vacuum vessel 1 from the separation gas nozzles 41 and 42 at, for example, 10,000 sccm and 10,000 sccm, respectively, and the N 2 gas is supplied from the separation gas supply pipe 51 and the purge gas supply pipe 72 at a predetermined flow rate to the central region C and Supply to the narrow space already described (step S3).

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分子が酸化されて反応生成物である酸化シリコン(SiO2)の分子層が1層あるいは複数層形成されていく。こうして回転テーブル2の回転(各処理領域91、92における反応)が所定の回数例えば20回行われることにより、ウェハWの表面には膜厚が目標膜厚Tの1/N(N≧2)この例では1/8(N=8、80/8=10nm)のシリコン酸化膜が積層されて、成膜ステップが行われる(ステップS4)。   Then, since the wafer W passes through the first processing area 91 and the second processing area 92 alternately by the rotation of the turntable 2, the BTBAS gas is adsorbed, and then the O3 gas is adsorbed to oxidize the BTBAS molecule. As a result, one or more molecular layers of silicon oxide (SiO2), which is a reaction product, are formed. Thus, the rotation of the turntable 2 (reaction in each processing region 91, 92) is performed a predetermined number of times, for example, 20 times, so that the film thickness on the surface of the wafer W is 1 / N (N ≧ 2) of the target film thickness T. In this example, a 1/8 (N = 8, 80/8 = 10 nm) silicon oxide film is laminated, and a film forming step is performed (step S4).

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12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。   At this time, N2 gas is supplied between the first processing region 91 and the second processing region 92, and N2 gas which is a separation gas is also supplied to the central region C. In addition, each gas is exhausted so that the BTBAS gas and the O3 gas are not mixed. In the separation region D, since the gap between the bent portion 46 and the outer end surface of the turntable 2 is narrow as described above, the BTBAS gas and the O3 gas pass through the outside of the turntable 2. It does not mix. Therefore, the atmosphere of the first processing region 91 and the atmosphere of the second processing region 92 are completely separated, and the BTBAS gas is exhausted to the exhaust port 61 and the O3 gas is exhausted to the exhaust port 62. As a result, the BTBAS gas and the O3 gas are not mixed in the atmosphere or on the wafer W.

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。
In this example, the inner peripheral wall of the container body 12 along the space below the second ceiling surface 45 where the reaction gas nozzles 31 and 32 are disposed is notched as described above. Since the exhaust ports 61 and 62 are located below the wide space, the second space is smaller than the narrow space below the first ceiling surface 44 and each pressure in the central region C. The pressure in the space below the ceiling surface 45 is lower.
Since the lower side of the turntable 2 is purged with N2 gas, the gas flowing into the exhaust region E passes through the lower side of the turntable 2 and, for example, BTBAS gas flows into the O3 gas supply region. It is not at all.

続いて、中間ステップとして、BTBASガスの供給を停止すると共に、図13(a)に示すように、凹部24が既述の昇降ピン16の上方位置となるように回転テーブル2の回転を停止する(ステップS5)。BTBASガスの供給を停止すると、真空容器1のBTBASガスが速やかに排気されていくので、回転テーブル2の回転を停止しても、各ウェハWはBTBASガスの影響を受けない。そして、同図(b)に示すように、ローテーションステップとして、昇降ピン16により昇降板200及びウェハWを上昇させて、ウェハWを鉛直軸回りに例えば時計回りに360°/Nこの例では360/8=45°回転(自転)させてその向きを変更する。そして、ウェハWを下降させて凹部24内に収納する(ステップS6)。また、回転テーブル2を間欠的に回転(公転)させて、このようなウェハWの回転(自転)を回転テーブル2上に載置された5枚のウェハWに対して行う。尚、BTBASガスの供給を停止する時には、このBTBASガスと共にO3ガスの供給を停止しても良い。   Subsequently, as an intermediate step, the supply of the BTBAS gas is stopped, and the rotation of the turntable 2 is stopped so that the recess 24 is positioned above the lifting pins 16 as shown in FIG. (Step S5). When the supply of the BTBAS gas is stopped, the BTBAS gas in the vacuum vessel 1 is quickly exhausted. Therefore, even if the rotation of the turntable 2 is stopped, each wafer W is not affected by the BTBAS gas. Then, as shown in FIG. 6B, as a rotation step, the lifting plate 16 and the wafer W are lifted by the lifting pins 16, and the wafer W is rotated 360 ° / N around the vertical axis, for example, clockwise in this example 360. / 8 = Rotate 45 degrees (rotate) and change its direction. Then, the wafer W is lowered and stored in the recess 24 (step S6). Further, the rotary table 2 is intermittently rotated (revolved), and such rotation (spinning) of the wafer W is performed on the five wafers W placed on the rotary table 2. When the supply of BTBAS gas is stopped, the supply of O3 gas may be stopped together with this BTBAS gas.

次に、回転テーブル2を回転させると共にBTBASガスの供給を開始して、ステップS4の成膜ステップと同様に膜厚が10nm(膜厚T/N=80/8)のシリコン酸化膜の成膜を行う(ステップS7)。この時、上記のようにウェハWを時計回りに45°回転させていることから、ウェハWは先程の成膜ステップを行った時の水平姿勢に対して、時計回りに45°ずれた水平姿勢にてノズル31、32の下方位置である処理領域91、92を通過することになり、ウェハW上には合計20nm(膜厚T/N×2=80/8×2)のシリコン酸化膜が成膜される。   Next, the turntable 2 is rotated and the supply of the BTBAS gas is started, and a silicon oxide film having a film thickness of 10 nm (film thickness T / N = 80/8) is formed in the same manner as the film forming step in step S4. (Step S7). At this time, since the wafer W is rotated clockwise by 45 ° as described above, the wafer W is shifted by 45 ° clockwise relative to the horizontal posture when the film forming step is performed. The silicon oxide film having a total of 20 nm (film thickness T / N × 2 = 80/8 × 2) is formed on the wafer W. A film is formed.

そして、ウェハWが時計回りに自転して1回転する間に膜厚Tnmの薄膜が成膜されるように、上記の中間ステップ、ローテーションステップ及び成膜ステップを(N−2)回この例では6回繰り返す(ステップS8)。つまり、BTBASガスの供給と回転テーブル2の回転とを停止して(中間ステップ)、ウェハWを時計回りに45°自転させ(ローテーションステップ)、次いで10nmのシリコン酸化膜の成膜(成膜ステップ)を行う各ステップをこの順番で6回繰り返して、いわば成膜処理の途中でウェハWを少しずつ自転させていく。すると、ウェハWは時計回りに45°自転する度に10nmのシリコン酸化膜が成膜されていき、合計45°×6=270°時計回りに自転し、また合計10×6=60nmのシリコン酸化膜の成膜が行われることになる。従って、成膜前(真空容器1に搬入された時)のウェハWから見ると、成膜後のウェハWは、時計回りに315°(45+270)自転し、80nm(60+20)のシリコン酸化膜からなる薄膜が成膜されることになる。   Then, the intermediate step, the rotation step, and the film forming step are performed (N−2) times in this example so that a thin film having a film thickness of T nm is formed while the wafer W rotates clockwise and rotates once. Repeat 6 times (step S8). That is, the supply of the BTBAS gas and the rotation of the turntable 2 are stopped (intermediate step), the wafer W is rotated 45 ° clockwise (rotation step), and then a 10 nm silicon oxide film is formed (deposition step). ) Are repeated six times in this order, so that the wafer W is rotated little by little during the film forming process. Then, a silicon oxide film having a thickness of 10 nm is formed every time the wafer W rotates 45 ° clockwise, and rotates in total 45 ° × 6 = 270 ° clockwise, and a total of 10 × 6 = 60 nm silicon oxide. A film is formed. Therefore, when viewed from the wafer W before film formation (when it is loaded into the vacuum chamber 1), the wafer W after film formation rotates 315 ° (45 + 270) clockwise and from the silicon oxide film of 80 nm (60 + 20). A thin film is formed.

以上の成膜処理におけるウェハWの自転した角度と膜厚とを概略的に図14に示すと、ウェハWは合計8回(N回)の成膜ステップと、45°ずつ時計回りに自転する合計7回(N−1)回のローテーションステップと、が交互に行われることにより、80nmの薄膜が成膜される間に例えば時計回りにほぼ1周(より詳しくは315°)自転することになる。尚、この図14中のウェハW上に描画した矢印は、ウェハWが自転していく様子を模式的に表すために、例えば1回目の成膜ステップを行う前の位置からのウェハWの自転角度を示したものである。また、この図14中の横軸には、成膜ステップとローテーションステップとの合計のステップ数を示している。   FIG. 14 schematically shows the rotation angle and film thickness of the wafer W in the film formation process described above. The wafer W rotates in a total of 8 times (N times) and 45 degrees clockwise. A total of 7 (N-1) rotation steps are alternately performed, so that, for example, the film rotates about one turn (more specifically, 315 °) clockwise, for example, while an 80 nm thin film is formed. Become. Note that the arrows drawn on the wafer W in FIG. 14 schematically show how the wafer W rotates, for example, the rotation of the wafer W from the position before the first film forming step is performed. It shows the angle. Further, the horizontal axis in FIG. 14 indicates the total number of steps of the film forming step and the rotation step.

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。尚、既述のように、ウェハWが搬入前(成膜前)に比べて時計回りに315°自転していることから、真空容器1から搬出する前に、昇降ピン16により時計回りに45°自転させて搬入時と同じ向きに戻すようにしても良い。
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。
When the film forming process is thus completed, the supply of gas is stopped and the inside of the vacuum vessel 1 is evacuated, and then the rotation of the rotary table 2 is stopped and the respective wafers W are sequentially moved by the transfer arm 10 by the reverse operation. Take it out. As described above, since the wafer W rotates 315 ° in the clockwise direction compared to before loading (before film formation), the wafer W is rotated 45 by the lifting pins 16 before being unloaded from the vacuum container 1. ° It may be rotated and returned to the same orientation as when it was loaded.
Here, an example of processing parameters will be described. The rotation speed of the turntable 2 is, for example, 1 rpm to 500 rpm when a 300 mm diameter wafer W is used as a substrate to be processed, and a separation gas supply pipe at the center of the vacuum vessel 1. The flow rate of N2 gas from 51 is, for example, 5000 sccm.

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、夫々処理領域91、92と、これらの処理領域91、92の間の分離領域Dと、の間をウェハWが順番に通過するように、回転テーブル2を鉛直軸回りに回転させてウェハW上に反応生成物の層を積層した後、回転テーブル2上のウェハWを鉛直軸回りに自転させ、次いで再び反応生成物の層を積層して薄膜を形成している。そのため、例えば回転テーブル2の各凹部24において膜厚が厚くなる傾向の領域や膜厚が薄くなる傾向の領域が偏在していたとしても、つまり例えば1回目の成膜ステップにおいて成膜されたシリコン酸化膜の膜厚が不均一だったとしても、続く成膜ステップでは鉛直軸回りに自転させた状態で成膜ステップを行っており、上記の各偏在領域がウェハWの周方向にずれるように(膜厚の偏りが大きくならないように)次のシリコン酸化膜が成膜されるので、面内に亘って膜厚の均一性高く成膜処理を行うことができる。従って、例えば真空容器1のノズル31、32の長さ方向(回転テーブル2の半径方向)あるいは回転テーブル2の周方向(回転方向)において、ガスの濃度分布やガス流が不均一になっていたとしても、その不均一さが緩和されるので、面内に亘って膜や膜質が均一となるように成膜処理を行うことができる。   According to the above-described embodiment, when the thin film is formed by sequentially supplying two kinds of reaction gases (BTBAS gas and O3 gas) to the surface of the wafer W, the processing regions 91 and 92, and these processing regions, respectively. After rotating the rotary table 2 around the vertical axis so that the wafer W passes in sequence between the separation region D between 91 and 92, the reaction product layer is laminated on the wafer W and then rotated. The wafer W on the table 2 is rotated about the vertical axis, and then the reaction product layer is laminated again to form a thin film. Therefore, for example, even if there is an uneven area in which the film thickness tends to increase or an area in which the film thickness tends to decrease in each recess 24 of the turntable 2, for example, silicon formed in the first film formation step Even if the film thickness of the oxide film is not uniform, in the subsequent film forming step, the film forming step is performed while rotating around the vertical axis, so that each of the unevenly distributed regions is shifted in the circumferential direction of the wafer W. Since the next silicon oxide film is formed (so as not to increase the unevenness of the film thickness), the film forming process can be performed with high uniformity of film thickness over the surface. Therefore, for example, the gas concentration distribution and the gas flow are not uniform in the length direction (radial direction of the rotary table 2) of the nozzles 31 and 32 of the vacuum vessel 1 or the circumferential direction (rotational direction) of the rotary table 2. However, since the non-uniformity is alleviated, the film forming process can be performed so that the film and the film quality are uniform throughout the surface.

この時、目標の成膜量Tに対して成膜ステップを8回に分けてウェハWを45°ずつ時計回りに自転させているので、各成膜ステップにおける膜厚のばらつきを面内に亘って均すことができ、後述のシミュレーション結果から分かるように、面内における均一性を1%以下まで向上させることができる。
また、ウェハWを自転させるにあたり、真空容器1の内部で行っていることから、例えば真空容器1の外部にて自転させる場合よりも自転に要する時間を短くすることができ、そのためスループットの低下を抑えて面内均一性を向上させることができる。
At this time, the film formation step is divided into eight times with respect to the target film formation amount T, and the wafer W is rotated clockwise by 45 °. Therefore, the film thickness variation in each film formation step is in-plane. As can be seen from the simulation results described later, the in-plane uniformity can be improved to 1% or less.
Further, since the rotation of the wafer W is performed inside the vacuum vessel 1, the time required for the rotation can be shortened, for example, compared with the case where the wafer W is rotated outside the vacuum vessel 1, thereby reducing the throughput. In-plane uniformity can be improved.

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。   Furthermore, as described above, a plurality of wafers W are arranged in the rotation direction of the turntable 2, and the turntable 2 is rotated so that the first processing area 91 and the second processing area 92 are passed through in order. Since ALD (or MLD) is performed, film formation can be performed with high throughput. In addition, a separation region D having a low ceiling surface is provided between the first processing region 91 and the second processing region 92 in the rotation direction, and is partitioned by the rotation center portion of the turntable 2 and the vacuum vessel 1. The separation gas is discharged from the center region C toward the periphery of the turntable 2, and the reaction gas is mixed with the separation gas diffused on both sides of the separation region D and the separation gas discharged from the center region C. Since the exhaust gas is exhausted through a gap between the peripheral edge of the vacuum vessel and the inner peripheral wall of the vacuum vessel, mixing of both reaction gases can be prevented, and as a result, a good film forming process can be performed and rotation can be performed. It is suppressed as much as possible that no reaction product is generated on the table 2, and generation of particles is suppressed. The present invention can also be applied to the case where one wafer W is placed on the turntable 2.

上記の成膜ステップの回数Nは、後述のシミュレーション結果からも、2回(ウェハWの自転回数が1回、自転角度が180°)以上であれば良く、多くなる程膜厚の均一性が向上していくと考えられるが、ウェハWの自転に要する時間が長くなってスループットが低下するおそれのあることから、2回〜8回例えば4回程度であることが好ましい。また、成膜ステップをN回に分けて薄膜を成膜するにあたり、各成膜ステップにおいて同じ膜厚のシリコン酸化膜を成膜したが、各々異なる膜厚としても良い。具体的には、例えば目標の成膜量Tが80nmの場合において、例えば1回目の成膜ステップで60nmのシリコン酸化膜を成膜した後、ウェハWを180°自転させ、次いで20nmのシリコン酸化膜を成膜しても良い。この場合においても、ウェハWを自転させない場合よりも膜厚の均一性を向上させることができる。また、成膜ステップをN回に分けて薄膜を成膜するにあたり、各々のローテーションステップにおいてウェハWを等間隔に360°/Nずつ自転させるようにしたが、成膜後の薄膜の膜厚が目標の成膜量Tとなるのであれば、各々のローテーションステップにおけるウェハWの自転角度θは以下のようにしても良い。具体的には、例えば目標の成膜量Tが80nmの場合において、ウェハWを7回自転させると共に成膜ステップを8回に分けて10nmずつシリコン酸化膜を成膜する時に、例えば7回のローテーションステップの各々において30°ずつウェハWを自転させても良いし、あるいは1回目のローテーションステップにおいてウェハWを45°自転させ、その後の6回のローテーションステップの各々では30°ずつウェハWを自転させても良い。更に、例えば目標の成膜量Tが80nmの場合において、1回目の成膜ステップで例えば60nmのシリコン酸化膜を成膜した後、ウェハWを例えば90°回転させて、次いで20nmのシリコン酸化膜を成膜するようにしても良い。つまり、2回目以降のいずれかの成膜ステップにおいて、ウェハWの自転角度θが所定の角度(θ≠0、360)だけずれた状態で成膜すれば良い。このような場合においても、ウェハWを自転させずに成膜する場合よりも膜厚の均一性を高めることができる。   The number N of film formation steps may be two or more (the number of rotations of the wafer W is one and the rotation angle is 180 °) or more from a simulation result described later. Although it is considered that the speed is improved, the time required for the rotation of the wafer W is increased, and the throughput may be reduced. Further, in forming the thin film by dividing the film forming step into N times, the silicon oxide film having the same film thickness is formed in each film forming step, but different film thicknesses may be used. Specifically, for example, when the target film formation amount T is 80 nm, for example, after a 60 nm silicon oxide film is formed in the first film formation step, the wafer W is rotated by 180 °, and then a 20 nm silicon oxide film is formed. A film may be formed. Even in this case, the uniformity of the film thickness can be improved as compared with the case where the wafer W is not rotated. In addition, when forming the thin film by dividing the film forming step into N times, the wafer W was rotated at 360 ° / N at equal intervals in each rotation step. If the film formation amount T is the target, the rotation angle θ of the wafer W in each rotation step may be as follows. Specifically, for example, when the target film formation amount T is 80 nm, the wafer W is rotated seven times and the film formation step is divided into eight times to form a silicon oxide film by 10 nm, for example, seven times. The wafer W may be rotated by 30 ° in each rotation step, or the wafer W is rotated by 45 ° in the first rotation step, and the wafer W is rotated by 30 ° in each of the subsequent six rotation steps. You may let them. Further, for example, when the target film-forming amount T is 80 nm, a silicon oxide film of 60 nm, for example, is formed in the first film-forming step, and then the wafer W is rotated by 90 °, for example, and then a silicon oxide film of 20 nm is formed. May be formed. That is, the film formation may be performed in a state where the rotation angle θ of the wafer W is shifted by a predetermined angle (θ ≠ 0, 360) in any one of the second and subsequent film formation steps. Even in such a case, the uniformity of the film thickness can be improved as compared with the case where the film is formed without rotating the wafer W.

[第2の実施の形態]
上記の例では、ウェハWを自転させるにあたって、昇降機構18に自転機構を兼用させたが、第2の実施の形態として、この自転機構を別途設けるようにしても良い。具体的には、例えば図15(a)に示すように、昇降ピン16の上方位置における天板11に貫通孔210を形成し、この貫通孔210を介して天板11の上方位置から真空容器1内に垂直に伸びる昇降軸211を配置する。そして、例えば天板11上に、この昇降軸211を昇降自在及び鉛直軸回りに回転自在に保持する自転機構212を配置する。また、この昇降軸211の下面に昇降板213を接続すると共に、この昇降板213の下面側に、ウェハWを側方側から挟み込んで裏面にて支持するための内側が矩形に窪む保持機構214、214を、ウェハWの直径方向に離間させて相対向するように水平移動自在に配置する。尚、この図15中、既述の例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。また、同図(b)は、この昇降板213をウェハW側(下側)から見たときの平面図である。
[Second Embodiment]
In the above example, when the wafer W is rotated, the elevating mechanism 18 is also used as the rotation mechanism. However, as the second embodiment, this rotation mechanism may be provided separately. Specifically, for example, as shown in FIG. 15A, a through hole 210 is formed in the top plate 11 at a position above the elevating pins 16, and a vacuum vessel is placed from above the top plate 11 through the through hole 210. A lifting shaft 211 that extends vertically is disposed in 1. For example, a rotation mechanism 212 that holds the elevating shaft 211 up and down and rotatable about the vertical axis is disposed on the top plate 11. Also, a lifting mechanism 213 is connected to the lower surface of the lifting shaft 211, and a holding mechanism in which the inner side for sandwiching the wafer W from the lateral side and supporting it on the back surface is recessed in a rectangular shape on the lower surface side of the lifting plate 213. 214 and 214 are arranged so as to be horizontally movable so as to be spaced apart from each other in the diameter direction of the wafer W. In FIG. 15, the same members as those in the above-described example are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 2B is a plan view of the lifting plate 213 when viewed from the wafer W side (lower side).

そして、この昇降板213(保持機構214)は、ウェハWを自転させない時(ウェハWの搬入出時や成膜時)には回転テーブル2の回転動作に干渉しない上位置に退避して、ウェハWを自転させる時には保持機構214、214をウェハWの直径寸法よりも大きく離間させた状態で下位置に下降することとなる。そして、この自転機構212によりウェハWを自転させる時は、上記の例と同様にウェハWが昇降ピン16の上方位置となるように回転テーブル2を停止させると共に、昇降板213を下位置に下降させる。次いで、昇降ピン16によりウェハWを裏面側から突き上げて保持機構214、214の内側領域にウェハWを上昇させて、保持機構214、214を内側(ウェハW側)に各々移動させることによってウェハWを両側から挟み込むと共に、昇降ピン16を下降させて保持機構214、214にウェハWを引き渡す。次いで、自転機構212によりウェハWを所定の角度だけ自転させると共に、再度昇降ピン16を上昇させて、ウェハWの受け渡し動作と逆の順序で凹部24内にウェハWが載置されることになる。このような自転機構212においても、上記の例と同様に成膜ステップやローテーションステップが行われて、同様の効果が得られる。   The lift plate 213 (holding mechanism 214) retreats to an upper position that does not interfere with the rotation operation of the turntable 2 when the wafer W is not rotated (when the wafer W is loaded or unloaded or during film formation). When W is rotated, the holding mechanisms 214 and 214 are lowered to a lower position in a state where the holding mechanisms 214 and 214 are separated from each other by a larger diameter than the diameter of the wafer W. When the wafer W is rotated by the rotation mechanism 212, the rotary table 2 is stopped so that the wafer W is positioned above the lifting pins 16 and the lifting plate 213 is lowered to the lower position as in the above example. Let Next, the wafer W is pushed up from the back surface side by the lift pins 16 to raise the wafer W to the inner area of the holding mechanisms 214 and 214, and move the holding mechanisms 214 and 214 to the inner side (wafer W side), respectively. Is lifted from both sides, and the lift pins 16 are lowered to deliver the wafer W to the holding mechanisms 214 and 214. Next, the rotation mechanism 212 rotates the wafer W by a predetermined angle and raises the lifting pins 16 again, and the wafer W is placed in the recess 24 in the reverse order to the wafer W transfer operation. . Also in such a rotation mechanism 212, the film forming step and the rotation step are performed similarly to the above example, and the same effect can be obtained.

[第3の実施の形態]
また、上記の各実施の形態の成膜装置としては、ノズル31、32、41、42に対して回転テーブル2を鉛直軸回りに回転させる構成としたが、ノズル31、32、41、42が回転テーブル2に対して鉛直軸回りに回転する構成としても良い。このような具体的な装置構成について、本発明の第3の実施の形態として、図16〜図20を参照して説明する。尚、既述の成膜装置と同じ部位については、同じ符号を付して説明を省略する。
[Third Embodiment]
In the film forming apparatus of each of the above embodiments, the rotary table 2 is rotated around the vertical axis with respect to the nozzles 31, 32, 41, and 42. However, the nozzles 31, 32, 41, and 42 are A configuration in which the rotary table 2 rotates about the vertical axis may be employed. Such a specific apparatus configuration will be described with reference to FIGS. 16 to 20 as a third embodiment of the present invention. Note that the same parts as those of the film forming apparatus described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

真空容器1内には、既述の回転テーブル2に代えて、テーブルであるサセプタ300が配置されている。このサセプタ300の底面中央には、回転軸22の上端側が接続されており、ウェハWの搬入出を行うときにはサセプタ300を回転できるように構成されている。このサセプタ300上には、既述の凹部24が周方向に亘って複数箇所例えば5箇所に形成されており、この凹部24内には既述の昇降板200が設けられている。   In the vacuum vessel 1, a susceptor 300, which is a table, is arranged instead of the rotary table 2 described above. The upper end side of the rotating shaft 22 is connected to the center of the bottom surface of the susceptor 300 so that the susceptor 300 can be rotated when the wafer W is loaded and unloaded. On the susceptor 300, the above-described recesses 24 are formed in a plurality of places, for example, five places in the circumferential direction, and the above-described lifting plate 200 is provided in the recesses 24.

図16〜図18に示すように、既述のノズル31、32、41、42は、サセプタ300の中央部の直上に設けられた扁平な円盤状のコア部301に取り付けられており、基端部が当該コア部301の側壁を貫通している。コア部301は後述するように例えば鉛直軸回りに反時計方向に回転するように構成されており、当該コア部301を回転させることによって各ガス供給ノズル31、32、41、42をサセプタ300の上方位置において回転させることができるようになっている。尚、図17は、真空容器1(天板11及び容器本体12)並びに天板11の上面に固定された後述のスリーブ304を取り去った状態を示している。   As shown in FIGS. 16 to 18, the nozzles 31, 32, 41, and 42 described above are attached to a flat disk-shaped core portion 301 provided immediately above the central portion of the susceptor 300, and the proximal end The portion penetrates the side wall of the core portion 301. As will be described later, the core portion 301 is configured to rotate, for example, counterclockwise around a vertical axis. By rotating the core portion 301, the gas supply nozzles 31, 32, 41, and 42 are connected to the susceptor 300. It can be rotated in the upper position. FIG. 17 shows a state in which the vacuum container 1 (the top plate 11 and the container main body 12) and a later-described sleeve 304 fixed to the upper surface of the top plate 11 are removed.

既述の凸状部4は、上記のコア部301の側壁部に固定されており、各ガス供給ノズル31、32、41、42と共にサセプタ300上を回転できるように構成されている。コア部301の側壁部には、図17、図18に示すように、各反応ガス供給ノズル31、32の回転方向上流側であって、当該上流側に設けられている凸状部4とコア部301との接合部の手前の位置に、2つの排気口61、62が設けられている。これら排気口61、62は各々後述の排気管302に接続されていて、反応ガス及び分離ガスを各処理領域91、92から排気する役割を果たす。排気口61、62は、既述の例と同様に、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ガス)の排気を専用に行うようにしている。 The already-described convex portion 4 is fixed to the side wall portion of the core portion 301 and is configured to be able to rotate on the susceptor 300 together with the gas supply nozzles 31, 32, 41, 42. As shown in FIGS. 17 and 18, the core portion 301 has a convex portion 4 and a core provided on the upstream side in the rotational direction of the reaction gas supply nozzles 31 and 32, as shown in FIGS. 17 and 18. Two exhaust ports 61 and 62 are provided at a position before the joint portion with the portion 301. These exhaust ports 61 and 62 are respectively connected to an exhaust pipe 302 described later, and serve to exhaust the reaction gas and the separation gas from the processing regions 91 and 92. The exhaust ports 61 and 62 are provided on both sides in the rotation direction of the separation region D, as in the above-described example, and each reaction gas (BTBAS gas and O 3 gas) is exhausted exclusively.

図16に示すように、コア部301の上面中央部には円筒状の回転筒303の下端部が接続されており、真空容器1の天板11上に固定されたスリーブ304内にて当該回転筒303を回転させることにより、真空容器1内でコア部301と共にノズル31、32、41、42及び凸状部4を回転させる構成となっている。コア部301内は下面側が開放された空間となっていて、コア部301の側壁を貫通した反応ガス供給ノズル31、32、分離ガス供給ノズル41、42は、当該空間において各々BTBASガスを供給する第1の反応ガス供給管305、Oガスを供給する第2の反応ガス供給管306、分離ガスであるNガスを供給する分離ガス供給管307、308と接続されている(便宜上、図16には、分離ガス供給管307、308のみを図示してある)。 As shown in FIG. 16, a lower end portion of a cylindrical rotating cylinder 303 is connected to the central portion of the upper surface of the core portion 301, and the rotation is performed in a sleeve 304 fixed on the top plate 11 of the vacuum vessel 1. By rotating the cylinder 303, the nozzles 31, 32, 41, 42 and the convex part 4 are rotated together with the core part 301 in the vacuum container 1. The inside of the core part 301 is a space whose lower surface side is open, and the reaction gas supply nozzles 31 and 32 and the separation gas supply nozzles 41 and 42 penetrating the side walls of the core part 301 supply BTBAS gas in the space. The first reaction gas supply pipe 305, the second reaction gas supply pipe 306 for supplying O 3 gas, and the separation gas supply pipes 307 and 308 for supplying N 2 gas as a separation gas are connected (for convenience, FIG. 16 shows only the separation gas supply pipes 307 and 308).

各供給管305〜308は、コア部301の回転中心近傍、詳細には後述の排気管302の周囲にてL字に屈曲されて上方に向けて伸び、コア部301の天井面を貫通して、垂直上方へ向けて円筒状の回転筒303内を延伸されている。   Each of the supply pipes 305 to 308 is bent in an L shape and extends upward near the rotation center of the core part 301, specifically around the exhaust pipe 302 described later, and penetrates the ceiling surface of the core part 301. The inside of the cylindrical rotating cylinder 303 is extended vertically upward.

図16、図17、図19に示すように、回転筒303は外径の異なる2つの円筒を上下2段に積み重ねた外観形状に構成されており、外径の大きな上段側の円筒の底面をスリーブ304の上端面にて係止させることにより、当該回転筒303を上面側から見て周方向に回転可能な状態でスリーブ304内に挿入する一方、回転筒303の下端側は天板11を貫通してコア部301の上面と接続されている。
天板11の上方位置における回転筒303の外周面側には、当該外周面の周方向の全面に亘って形成された環状流路であるガス拡散路が上下方向に間隔をおいて配置されている。本例においては上段位置に分離ガス(Nガス)を拡散させるための分離ガス拡散路309が配置され、中段位置にBTBASガスを拡散させるための第1の反応ガス拡散路310、下段位置にOガスを拡散させるための第2の反応ガス拡散路311が配置されている。図中、312は回転筒303の蓋部であり、313は当該蓋部312と回転筒303とを密着させるOリングである。
As shown in FIGS. 16, 17, and 19, the rotary cylinder 303 is configured to have an external shape in which two cylinders having different outer diameters are stacked in two upper and lower stages, and the bottom surface of the upper cylinder having a large outer diameter is formed. By engaging with the upper end surface of the sleeve 304, the rotary cylinder 303 is inserted into the sleeve 304 in a state of being rotatable in the circumferential direction when viewed from the upper surface side, while the top plate 11 is placed on the lower end side of the rotary cylinder 303. It penetrates and is connected to the upper surface of the core part 301.
On the outer peripheral surface side of the rotating cylinder 303 at a position above the top plate 11, gas diffusion paths, which are annular channels formed over the entire circumferential surface of the outer peripheral surface, are arranged at intervals in the vertical direction. Yes. In this example, a separation gas diffusion path 309 for diffusing the separation gas (N 2 gas) is arranged at the upper stage position, the first reaction gas diffusion path 310 for diffusing the BTBAS gas at the middle stage position, and the lower stage position. A second reaction gas diffusion path 311 for diffusing O 3 gas is disposed. In the figure, reference numeral 312 denotes a lid portion of the rotary cylinder 303, and 313 denotes an O-ring that brings the lid portion 312 and the rotary cylinder 303 into close contact with each other.

各ガス拡散路309〜311には、回転筒303の全周に亘り、当該回転筒303の外面へ向けて開口するスリット320、321、322が設けられており、夫々のガス拡散路309〜311には、これらのスリット320、321、322を介して各種のガスが供給されるようになっている。一方、回転筒303を覆うスリーブ304には、各スリット320、321、322に対応する高さ位置に、ガス供給口であるガス供給ポート323、324、325が設けられており、不図示のガス供給源よりこれらのガス供給ポート323、324、325へと供給されたガスは、当該各ポート323、324、325に向けて開口するスリット320、321、322を介して各ガス拡散路309、310、311内に供給されることとなる。   The gas diffusion paths 309 to 311 are provided with slits 320, 321, and 322 that open toward the outer surface of the rotary cylinder 303 over the entire circumference of the rotary cylinder 303, and the respective gas diffusion paths 309 to 311. Various gases are supplied through the slits 320, 321, and 322. On the other hand, the sleeve 304 that covers the rotary cylinder 303 is provided with gas supply ports 323, 324, and 325, which are gas supply ports, at height positions corresponding to the slits 320, 321, and 322. The gas supplied from the supply source to these gas supply ports 323, 324, and 325 passes through the slits 320, 321, and 322 that open toward the ports 323, 324, and 325. 311 is supplied.

ここでスリーブ304内に挿入された回転筒303の外径は、当該回転筒303が回転可能な範囲で、可能な限りスリーブ304の内径と近い大きさに形成されており、前記各ポート323、324、325の開口部以外の領域においては、各スリット320、321、322はスリーブ304の内周面によって塞がれた状態となっている。この結果、各ガス拡散路309、310、311に導入されたガスは、当該ガス拡散路309、310、311内のみを拡散して、例えば他のガス拡散路309、310、311や真空容器1内、成膜装置の外部などに漏れ出さないようになっている。図1中、326は回転筒303とスリーブ304との隙間からのガス漏れを防止するための磁気シールであり、これら磁気シール326は各ガス拡散路309、310、311の上下にも設けられていて、各種ガスをガス拡散路309、310、311内に確実に封止する構成となっているが同図では便宜上省略してある。また、図19においても磁気シール326の記載は省略してある。   Here, the outer diameter of the rotating cylinder 303 inserted into the sleeve 304 is formed as close as possible to the inner diameter of the sleeve 304 within a range in which the rotating cylinder 303 can rotate. In the regions other than the openings 324 and 325, the slits 320, 321 and 322 are closed by the inner peripheral surface of the sleeve 304. As a result, the gas introduced into each gas diffusion path 309, 310, 311 diffuses only in the gas diffusion paths 309, 310, 311 and, for example, other gas diffusion paths 309, 310, 311 and the vacuum vessel 1 Inside, it does not leak to the outside of the film forming apparatus. In FIG. 1, reference numeral 326 denotes a magnetic seal for preventing gas leakage from the gap between the rotary cylinder 303 and the sleeve 304, and these magnetic seals 326 are also provided above and below the gas diffusion paths 309, 310, 311. Thus, various gases are surely sealed in the gas diffusion paths 309, 310, and 311 but are omitted for convenience in the drawing. In FIG. 19, the magnetic seal 326 is not shown.

図19に示すように、回転筒303の内周面側において、ガス拡散路309にはガス供給管307、308が接続され、各ガス拡散路310、311には既述の各ガス供給管305、306が夫々接続されている。これによりガス供給ポート323から供給された分離ガスは、ガス拡散路309内を拡散してガス供給管307、308を介してノズル41、42へと流れ、また各ガス供給ポート324、325から供給された各種反応ガスは、夫々ガス拡散路310、311内を拡散し、ガス供給管305、306を介して各ノズル31、32へと流れ、真空容器1内に供給されるようになっている。なお、図19においては図示の便宜上、後述の排気管302の記載は省略してある。   As shown in FIG. 19, gas supply pipes 307 and 308 are connected to the gas diffusion path 309 on the inner peripheral surface side of the rotating cylinder 303, and each gas supply pipe 305 described above is connected to each gas diffusion path 310 and 311. , 306 are connected to each other. As a result, the separation gas supplied from the gas supply port 323 diffuses in the gas diffusion path 309 and flows to the nozzles 41 and 42 via the gas supply pipes 307 and 308, and is supplied from the gas supply ports 324 and 325. The various reaction gases thus diffused in the gas diffusion paths 310 and 311 flow to the nozzles 31 and 32 through the gas supply pipes 305 and 306, respectively, and are supplied into the vacuum vessel 1. . In FIG. 19, the exhaust pipe 302 described later is omitted for convenience of illustration.

ここで図19に示すように、分離ガス拡散路309にはさらにパージガス供給管330が接続されており、当該パージガス供給管330は回転筒303内を下方側に延伸されて図18に示すようにコア部301内の空間に開口しており、当該空間内にNガスを供給することができる。ここで例えば図16に示すようにコア部301は、サセプタ300の表面から例えば既述の高さhの隙間を空けて浮いた状態となるように回転筒303に支持されており、サセプタ300に対してコア部301が固定されていないことにより自由に回転させることができる。しかしながらこのようにサセプタ300とコア部301との間に隙間が開いていると、例えば既述の処理領域91、92の一方からコア部301の下方を介して他方にBTBASガスあるいはOガスが回り込むおそれがある。 Here, as shown in FIG. 19, a purge gas supply pipe 330 is further connected to the separation gas diffusion path 309. The purge gas supply pipe 330 is extended downward in the rotary cylinder 303 as shown in FIG. is opened to a space in the core section 301 can supply N 2 gas into the inner space. Here, for example, as shown in FIG. 16, the core portion 301 is supported by the rotating cylinder 303 so as to float from the surface of the susceptor 300, for example, with a gap having the height h described above. On the other hand, since the core part 301 is not fixed, it can be freely rotated. However, if a gap is opened between the susceptor 300 and the core portion 301 in this way, for example, BTBAS gas or O 3 gas is passed from one of the processing regions 91 and 92 described above to the other through the lower portion of the core portion 301. There is a risk of getting around.

そこでコア部301の内側を空洞とし、当該空洞の下面側をサセプタ300に向けて開放すると共に、当該空洞内にパージガス供給管330からパージガス(Nガス)を供給して、前記隙間を介して各処理領域91、92へ向けてパージガスを吹き出させることにより、前述の反応ガスの回り込みを防止することができる。即ち、この成膜装置は、処理領域91、92の雰囲気を分離するためにサセプタ300の中心部と真空容器1とにより区画され、当該サセプタ300の表面にパージガスを吐出する吐出口がコア部301の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。この場合にパージガスは、コア部301の下方を介して他方にBTBASガスあるいはOガスが回り込むことを防止するための分離ガスの役割を果たしている。なおここでいう吐出口はコア部301の側壁とサセプタ300との間の隙間に相当する。 Therefore, the inside of the core portion 301 is a cavity, the lower surface side of the cavity is opened toward the susceptor 300, and purge gas (N 2 gas) is supplied from the purge gas supply pipe 330 into the cavity. By blowing the purge gas toward the respective processing regions 91 and 92, the above-described reaction gas can be prevented from flowing around. That is, this film forming apparatus is partitioned by the central portion of the susceptor 300 and the vacuum vessel 1 in order to separate the atmosphere of the processing regions 91 and 92, and a discharge port for discharging a purge gas to the surface of the susceptor 300 has a core portion 301. It can be said that the center part area | region C formed along the rotation direction is provided. In this case, the purge gas serves as a separation gas for preventing the BTBAS gas or the O 3 gas from flowing into the other through the lower portion of the core portion 301. The discharge port here corresponds to a gap between the side wall of the core portion 301 and the susceptor 300.

図16に示すように、回転筒303の上段側の外径の大きな円筒部の側周面には、駆動ベルト335が巻き掛けられており、この駆動ベルト335は、真空容器1の上方に配置された回転機構である駆動部336により、この駆動ベルト335を介して当該駆動部336の駆動力をコア部301に伝達し、これによりスリーブ304内の回転筒303を回転させることができる。尚、図16中337は、真空容器1の上方位置において駆動部336を保持するための保持部である。   As shown in FIG. 16, a drive belt 335 is wound around a side circumferential surface of a cylindrical portion having a large outer diameter on the upper stage side of the rotating cylinder 303, and this drive belt 335 is disposed above the vacuum vessel 1. The driving unit 336 that is the rotating mechanism transmits the driving force of the driving unit 336 to the core unit 301 via the driving belt 335, thereby rotating the rotating cylinder 303 in the sleeve 304. Note that reference numeral 337 in FIG. 16 denotes a holding unit for holding the drive unit 336 at a position above the vacuum vessel 1.

回転筒303内には、その回転中心に沿って排気管302が配設されている。排気管302の下端部は、コア部301の上面を貫通してコア部301内の空間に伸びだしていて、その下端面は封止されている。一方、当該コア部301内に伸びだした排気管302の側周面には、例えば図18に示すように、各排気口61、62と接続された排気引込管341、342が設けられていて、パージガスで満たされたコア部301内の雰囲気とは隔離して各処理領域91、92からの排ガスを排気管302内へと引き込むことができるようになっている。なお、既述のように図19においては排気管302の記載は省略してあるが、当該図19に記載された各ガス供給管305、306、307、308並びにパージガス供給管330は、この排気管302の周囲に配置されている。
図16に示すように排気管302の上端部は回転筒303の蓋部312を貫通し、真空排気手段である例えば真空ポンプ343に接続されている。なお図16中、344は下流側の配管に対して排気管302を回転可能に接続するロータリージョイントである。
An exhaust pipe 302 is disposed in the rotary cylinder 303 along the center of rotation. The lower end portion of the exhaust pipe 302 penetrates the upper surface of the core portion 301 and extends into the space in the core portion 301, and the lower end surface is sealed. On the other hand, exhaust suction pipes 341 and 342 connected to the exhaust ports 61 and 62 are provided on the side peripheral surface of the exhaust pipe 302 extending into the core portion 301, for example, as shown in FIG. The exhaust gas from each of the processing regions 91 and 92 can be drawn into the exhaust pipe 302 in isolation from the atmosphere in the core portion 301 filled with the purge gas. As described above, the exhaust pipe 302 is not shown in FIG. 19, but the gas supply pipes 305, 306, 307, and 308 and the purge gas supply pipe 330 shown in FIG. It is arranged around the tube 302.
As shown in FIG. 16, the upper end portion of the exhaust pipe 302 passes through the lid portion 312 of the rotating cylinder 303 and is connected to, for example, a vacuum pump 343 that is a vacuum exhaust means. In FIG. 16, reference numeral 344 denotes a rotary joint that rotatably connects the exhaust pipe 302 to the downstream pipe.

図20に示すように、サセプタ300の下方位置には、既述の昇降ピン16が設けられており、この例では昇降ピン16は、図18に概略的に示すように、各々の凹部24の下方位置毎に設けられている。つまり、この実施の形態では成膜処理はサセプタ300を回転させずに、ノズル31、32、41、42(回転筒303)を回転させて行うため、各々のウェハW毎に個別に独立して自転できるように、昇降ピン16、昇降軸17、昇降機構18、軸受け部19a及び磁気シール19bが各々設けられている。また、真空容器1に対してウェハWの搬入出を行うときには、各々の凹部24が搬送口15に臨む位置となるようにサセプタ300を回転させることから、各々の昇降ピン16は、サセプタ300を回転させるときには当該サセプタ300に干渉しないように下降し、ウェハWを自転させるときには上昇するように構成されている。   As shown in FIG. 20, the above-described lifting pins 16 are provided at the lower position of the susceptor 300. In this example, the lifting pins 16 are arranged in the respective recesses 24 as schematically shown in FIG. It is provided for each lower position. That is, in this embodiment, since the film forming process is performed by rotating the nozzles 31, 32, 41, and 42 (rotating cylinder 303) without rotating the susceptor 300, the film forming process is performed independently for each wafer W. An elevating pin 16, an elevating shaft 17, an elevating mechanism 18, a bearing portion 19a, and a magnetic seal 19b are provided so that they can rotate. Further, when the wafer W is carried into and out of the vacuum container 1, the susceptor 300 is rotated so that each recess 24 faces the transfer port 15. When rotating the wafer W, it is lowered so as not to interfere with the susceptor 300, and when the wafer W is rotated, it is raised.

この装置を用いた成膜処理の流れについて、既述の図11に示した各ステップS1〜S8と異なる点について、以下に簡単に説明する。先ず、ステップS1において、サセプタ300の回転動作に干渉しないように昇降ピン16を下降させ、既述のようにこのサセプタ300を間欠的に回転させて、搬送アーム10と昇降ピン16との協働作業により5つの凹部24にウェハWを各々載置する。   Regarding the flow of the film forming process using this apparatus, differences from steps S1 to S8 shown in FIG. 11 described above will be briefly described below. First, in step S1, the elevating pin 16 is lowered so as not to interfere with the rotating operation of the susceptor 300, and the susceptor 300 is intermittently rotated as described above, so that the transport arm 10 and the elevating pin 16 cooperate. The wafer W is placed in each of the five recesses 24 by the operation.

次に、ステップS2において、各々の昇降ピン16の上方位置に各々の凹部24が位置するようにサセプタ300を停止させる。そして、回転筒303を反時計回りに回転させる。すると、図19に示すように回転筒303に設けられた各ガス拡散路309〜312は回転筒303の回転に伴って回転するが、これらのガス拡散路309〜311に設けられたスリット320〜322の一部が各々対応するガス供給ポート323〜325の開口部へ向けて常時開口していることにより、ガス拡散路309〜312には各種のガスが連続的に供給される。   Next, in step S <b> 2, the susceptor 300 is stopped so that each recess 24 is positioned above each lifting pin 16. Then, the rotating cylinder 303 is rotated counterclockwise. Then, as shown in FIG. 19, the gas diffusion paths 309 to 312 provided in the rotary cylinder 303 rotate as the rotary cylinder 303 rotates, but the slits 320 to 320 provided in these gas diffusion paths 309 to 311. Various gas is continuously supplied to the gas diffusion paths 309 to 312 because a part of the 322 is always open toward the openings of the corresponding gas supply ports 323 to 325.

ガス拡散路309〜312に供給された各種のガスは、各々のガス拡散路309〜312に接続されたガス供給管305〜308を介して反応ガス供給ノズル31、32、分離ガス供給ノズル41、42より各処理領域91、92、分離領域Dへと供給される。これらのガス供給管305〜308は回転筒303に固定され、また、反応ガス供給ノズル31、32及び分離ガス供給ノズル41、42についてはコア部301を介して回転筒303に固定されていることから、回転筒303の回転に伴ってこれらのガス供給管305〜308及び各ガス供給ノズル31、32、41、42も回転しながら各種のガスを真空容器1内に供給している。   Various gases supplied to the gas diffusion paths 309 to 312 are supplied to the reaction gas supply nozzles 31 and 32, the separation gas supply nozzle 41, via the gas supply pipes 305 to 308 connected to the respective gas diffusion paths 309 to 312. 42 to the processing areas 91 and 92 and the separation area D. These gas supply pipes 305 to 308 are fixed to the rotary cylinder 303, and the reaction gas supply nozzles 31 and 32 and the separation gas supply nozzles 41 and 42 are fixed to the rotary cylinder 303 via the core portion 301. Accordingly, various gases are supplied into the vacuum container 1 while the gas supply pipes 305 to 308 and the gas supply nozzles 31, 32, 41, and 42 are rotated along with the rotation of the rotary cylinder 303.

このとき、回転筒303と一体となって回転しているパージガス供給管330からも分離ガスであるNガスを供給し、これにより中心部領域Cから即ちコア部301の側壁部とサセプタ300の中心部との間からサセプタ300の表面に沿ってNガスが吐出する。またこの例では反応ガス供給ノズル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コア部301の側壁部に排気口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っている。そのため、BTBASガスとO3ガスとは、既述の成膜装置と同様に互いに混じり合うことなしに独立して排気されていくことになる。 At this time, N 2 gas as separation gas is also supplied from the purge gas supply pipe 330 that is rotating integrally with the rotary cylinder 303, whereby the central region C, that is, the side wall portion of the core portion 301 and the susceptor 300. N 2 gas is discharged along the surface of the susceptor 300 from between the center portion. In this example, since the exhaust ports 61 and 62 are located in the side wall portion of the core portion 301 along the space below the second ceiling surface 45 where the reactive gas supply nozzles 31 and 32 are disposed, The pressure in the space below the second ceiling surface 45 is lower than the narrow space below the first ceiling surface 44 and the pressure in the central region C. For this reason, the BTBAS gas and the O3 gas are exhausted independently without being mixed with each other as in the film forming apparatus described above.

従って、サセプタ300上で停止している各々のウェハWから見ると、各処理領域91、92が分離領域Dを介して順番に通過することになり、既述のように成膜ステップが行われる。そして、所定の膜厚のシリコン酸化膜が成膜されると、ローテーションステップとして所定のタイミングで既述の例と同様に、ウェハWが各々個別に独立して自転することになる。このようにウェハWを自転させるにあたり、既述の例と同様にBTBASガスの供給を停止して行うようにしても良いし、回転筒303の回転を停止しても良い。また、BTBASガスと共にO3ガスの供給も停止しても良い。更に、回転筒303の回転やBTBASガス及びO3ガスの供給を停止せずにウェハWを自転させても良く、その場合には例えばウェハWが自転している間にBTBASガスに接触しないように、当該ウェハWが第2の処理領域92あるいは分離領域Dを通過しているときに自転させても良い。   Therefore, when viewed from each wafer W stopped on the susceptor 300, the processing regions 91 and 92 pass through the separation region D in order, and the film forming step is performed as described above. . When a silicon oxide film having a predetermined thickness is formed, the wafers W are individually rotated independently at the predetermined timing as the rotation step, as in the example described above. As described above, when rotating the wafer W, the supply of the BTBAS gas may be stopped as in the above-described example, or the rotation of the rotary cylinder 303 may be stopped. Further, the supply of O3 gas together with the BTBAS gas may be stopped. Furthermore, the wafer W may be rotated without stopping the rotation of the rotating cylinder 303 and the supply of the BTBAS gas and the O3 gas. In this case, for example, the wafer W is not rotated while contacting the BTBAS gas. The wafer W may be rotated while passing through the second processing region 92 or the separation region D.

この実施の形態においても、同様に面内において均一性の高い成膜処理が行われて、同様の効果が得られる。また、この例においても、ノズル31、32、41、42、凸状部4及び回転筒303と共に回転するように既述の第2の実施の形態における保持機構214、214を設けてウェハWを自転させるようにしても良い。この場合には、ウェハWの自転は回転筒303の回転を停止して行われる。   Also in this embodiment, a highly uniform film forming process is performed in the same manner, and the same effect can be obtained. Also in this example, the holding mechanism 214, 214 in the second embodiment described above is provided so as to rotate together with the nozzles 31, 32, 41, 42, the convex portion 4, and the rotating cylinder 303, and the wafer W is provided. You may make it rotate. In this case, the rotation of the wafer W is performed while the rotation of the rotating cylinder 303 is stopped.

本発明で適用される処理ガス(反応ガス)としては、上述の例の他に、DCS[ジクロロシラン]、HCD[ヘキサクロロジシラン]、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。   As the processing gas (reaction gas) applied in the present invention, in addition to the above examples, DCS [dichlorosilane], HCD [hexachlorodisilane], TMA [trimethylaluminum], 3DMAS [trisdimethylaminosilane], TEMAZ [tetrakis] Ethylmethylaminozirconium], TEMHF [tetrakisethylmethylaminohafnium], Sr (THD) 2 [strontium bistetramethylheptanedionato], Ti (MPD) (THD) [titanium methylpentanedionatobistetramethylheptandedionato] And monoaminosilane.

[好ましい例、他の実施の形態]
例えば第1の実施の形態の成膜装置では、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、例えば第1の実施の形態の成膜装置を例に挙げて説明すると、図21(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。
[Preferred examples, other embodiments]
For example, in the film forming apparatus of the first embodiment, on the ceiling surface 44 of the separation region D, the upstream portion of the turntable 2 in the rotation direction with respect to the separation gas nozzles 41 and 42 is closer to the outer edge. The width in the rotation direction is preferably large. The reason is that the flow of the gas from the upstream side toward the separation region D by the rotation of the turntable 2 is so fast that it approaches the outer edge. From this point of view, it is a good idea to configure the convex portion 4 in a fan shape as described above.
The first ceiling surface 44 that forms narrow spaces located on both sides of the separation gas nozzle 41 (42) will be described with reference to, for example, the film forming apparatus of the first embodiment. When the wafer W having a diameter of, for example, 300 mm is used as the substrate to be processed as shown by the separation gas nozzle 41 in FIGS. 21 (a) and 21 (b), the rotation direction of the turntable 2 at the portion where the center WO of the wafer W passes It is preferable that the width dimension L along is 50 mm or more. In order to effectively prevent the reaction gas from entering the lower part (narrow space) of the convex part 4 from both sides of the convex part 4, when the width dimension L is short, the first It is also necessary to reduce the distance h between the ceiling surface 44 and the turntable 2. Further, if the distance h between the first ceiling surface 44 and the turntable 2 is set to a certain dimension, the speed of the turntable 2 increases as the distance from the rotation center of the turntable 2 increases. The width dimension L required to obtain the intrusion prevention effect increases as the distance from the rotation center increases. Considering from this point of view, if the width L at the portion through which the center WO of the wafer W passes is smaller than 50 mm, the distance h between the first ceiling surface 44 and the turntable 2 needs to be considerably reduced. Therefore, in order to prevent the collision between the rotary table 2 or the wafer W and the ceiling surface 44 when the rotary table 2 is rotated, a device for suppressing the swing of the rotary table 2 as much as possible is required. Furthermore, the higher the rotational speed of the turntable 2, the easier it is for the reactive gas to enter from the upstream side of the convex part 4 to the lower side of the convex part 4, so if the width dimension L is smaller than 50 mm, The rotational speed of the table 2 must be lowered, which is not a good idea in terms of throughput. Therefore, the width L is preferably 50 mm or more, but even if it is 50 mm or less, the effect of the present invention is not obtained. That is, the width dimension L is preferably 1/10 to 1/1 of the diameter of the wafer W, and more preferably about 1/6 or more.

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。
Further, in the present invention, it is preferable that the low ceiling surfaces 44 are located on both sides of the separation gas supply means in the rotation direction, but without providing the convex portions 4 on both sides of the separation gas nozzles 41, 42, downward from the separation gas nozzles 41, 42. Alternatively, N2 gas may be blown out to form an air curtain, and the processing regions 91 and 92 may be separated by this air curtain.
The heating means for heating the wafer W is not limited to a heater using a resistance heating element, and may be a lamp heating device, and may be provided above the turntable 2 instead of being provided below the turntable 2. It may be provided on both upper and lower sides. Further, when the reaction by the reaction gas occurs at a low temperature, for example, at a normal temperature, it is not necessary to provide such a heating means.

ここで処理領域91、92及び分離領域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22は、既述の第1の実施の形態の成膜装置を例に挙げて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。
Here, other examples than the above embodiment will be given for the layouts of the processing areas 91 and 92 and the separation area. In the separation region D, it has already been described that the fan-shaped convex portion 4 may be divided into two in the circumferential direction, and the separation gas nozzle 41 (42) may be provided between them, but FIG. It is a top view which shows an example of such a structure taking the film-forming apparatus of 1st Embodiment mentioned above as an example. In this case, the distance between the fan-shaped convex portion 4 and the separation gas nozzle 41 (42), the size of the fan-shaped convex portion 4, and the like take into consideration the discharge flow rate of the separation gas and the discharge flow rate of the reaction gas. The separation region D is set so as to exhibit an effective separation action.
In the above-described embodiment, the first processing area 91 and the second processing area 92 correspond to areas whose ceiling surfaces are higher than the ceiling surface of the separation area D. At least one of the first processing region 91 and the second processing region 92 is provided opposite to the turntable 2 on both sides in the rotation direction of the reaction gas supply means, like the separation region D, and the turntable. 2 on the ceiling surface lower than the ceiling surfaces (second ceiling surface 45) on both sides in the rotational direction of the separation region D so as to form a space for preventing gas intrusion between It is good also as a structure provided with the ceiling surface of the same height as the 1st ceiling surface 44. FIG.

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。
また、同様に第1の実施の形態の成膜装置を例として図23に示すように、各ノズル31、32、41、42の取り付け位置を変更しても良く、例えば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。
Further, a low ceiling surface is provided on both sides of the reaction gas nozzle 31 (32), and the entire surface of the region facing the turntable 2 is convex except for the location where the separation gas nozzle 41 (42) and the reaction gas nozzle 31 (32) are provided. It is good also as a structure which provides the part 4. FIG.
Similarly, as shown in FIG. 23 by taking the film forming apparatus of the first embodiment as an example, the attachment positions of the nozzles 31, 32, 41, and 42 may be changed. A nozzle 32 is attached to the through hole 100 on the upstream side of the rotation table 2 in the rotation direction with respect to the mouth 15. Similarly, in this film forming apparatus, the cycle in which BTBAS is adsorbed on the surface of the wafer W and the BTBAS gas is oxidized by O3 gas is repeated many times while exhausting the reactant gases so as not to mix with each other. A thin film is formed.

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。   The present invention is not limited to using two types of reaction gases, and can also be applied to the case where three or more types of reaction gases are sequentially supplied onto the substrate. In that case, for example, the gas nozzles are arranged in the circumferential direction of the vacuum vessel 1 in the order of the first reaction gas nozzle, the separation gas nozzle, the second reaction gas nozzle, the separation gas nozzle, the third reaction gas nozzle, and the separation gas nozzle. What is necessary is just to comprise the isolation | separation area | region containing a gas nozzle like the above-mentioned embodiment.

[基板処理装置]
次に、上記の成膜装置を備えた基板処理装置の全体構成について図24に示しておく。図24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、117(既述の搬送アーム10)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。
[Substrate processing equipment]
Next, FIG. 24 shows the entire configuration of the substrate processing apparatus provided with the film forming apparatus. In FIG. 24, 111 is a hermetic transfer container called a hoop for storing, for example, 25 wafers W, 112 is an atmospheric transfer chamber in which the transfer arm 113 is disposed, and 114 and 115 are between an atmospheric atmosphere and a vacuum atmosphere. A load lock chamber (preliminary vacuum chamber) in which the atmosphere can be switched, 116 is a vacuum transfer chamber in which two transfer arms 117 and 117 (transfer arm 10 described above) are arranged, and 118 and 119 are film forming apparatuses of the present invention. It is.

続いて、この基板処理装置における処理の流れについて説明する。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、ウェハWはロードロック室114(115)内に搬入されて、当該室内が大気雰囲気から真空雰囲気に切り替えられた後、搬送アーム117により成膜装置118、119の一方に搬入され、既述の成膜処理(成膜ステップ)が行われる。   Next, the flow of processing in this substrate processing apparatus will be described. The transport container 111 is transported from the outside to a loading / unloading port having a mounting table (not shown), connected to the atmospheric transport chamber 112, then the lid is opened by an opening / closing mechanism (not shown), and the transport arm 113 removes the transport container 111 from the inside. The wafer W is taken out. Next, the wafer W is loaded into the load lock chamber 114 (115), the chamber is switched from the atmospheric atmosphere to the vacuum atmosphere, and then loaded into one of the film forming apparatuses 118 and 119 by the transfer arm 117. The film forming process (film forming step) is performed.

上記の基板処理装置によれば、例えば5枚処理用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。   According to the substrate processing apparatus, so-called ALD (MLD) can be performed with high throughput by providing, for example, two, for example, two film forming apparatuses for processing five sheets.

[基板処理装置の他の例]
上記の例では、ウェハWを成膜装置内にて自転させるようにしたが、成膜装置の外部で自転させても良い。そのような例について、図25を参照して説明する。上記の基板処理装置の真空搬送室116内において、2基の真空搬送アーム117、117が各々アクセスできる位置例えば2基の真空搬送アーム117、117の中間位置における成膜装置118、119に近接する位置には、図26にも示すように、真空搬送アーム117上に保持されたウェハWを裏面側から突き上げて鉛直軸回りに回転させるための昇降軸130と、この昇降軸130を下側から鉛直軸回りに回転自在及び昇降自在に保持する駆動部131と、からなる自転機構132が設けられている。この自転機構132は、成膜装置118、119にて成膜途中のウェハWに対してその向きを変更し、成膜を続行するためのものである。尚、図26では1基の搬送アーム117のみを描画している。
[Other examples of substrate processing apparatus]
In the above example, the wafer W is rotated in the film forming apparatus. However, the wafer W may be rotated outside the film forming apparatus. Such an example will be described with reference to FIG. In the vacuum transfer chamber 116 of the above-described substrate processing apparatus, a position where the two vacuum transfer arms 117 and 117 can respectively access, for example, close to the film forming apparatuses 118 and 119 at an intermediate position between the two vacuum transfer arms 117 and 117. As shown in FIG. 26, the position includes a lift shaft 130 for pushing up the wafer W held on the vacuum transfer arm 117 from the back side and rotating it around the vertical axis, and the lift shaft 130 from below. A rotation mechanism 132 including a drive unit 131 that is rotatably and vertically movable around a vertical axis is provided. The rotation mechanism 132 is for changing the direction of the wafer W during film formation by the film formation apparatuses 118 and 119 and continuing the film formation. In FIG. 26, only one transfer arm 117 is drawn.

この基板処理装置では、ウェハWを自転させる時には、例えば真空容器1内の真空度が既述の真空搬送室116内の真空度と同程度となるようにバルブ65の開度を調整すると共に、ゲートバルブGを開放して真空搬送アーム117を真空容器1内に進入させて昇降ピン16との協働作用によりウェハWを真空搬送アーム117に受け渡す。次いで、真空搬送アーム117上のウェハWを自転機構132の上方位置に移動させると共に、下方側から昇降軸130を上方に突き上げてウェハWを持ち上げる。続いて、駆動部131により昇降軸130を鉛直軸回りに回転させて、既述の例と同様にウェハWの向きを変更する。そして、昇降軸130を下降させて真空搬送アーム117にウェハWを受け渡すと共に、このウェハWを真空容器1内に搬入する。こうして回転テーブル2を間欠的に回転させて残りの4枚のウェハWについても自転機構132において自転させた後、既述の例と同様に引き続き成膜処理を行う。この例においても、既述の例と同様に面内における膜厚の均一化が図られて、同様の効果が得られる。   In this substrate processing apparatus, when the wafer W is rotated, for example, the opening degree of the valve 65 is adjusted so that the degree of vacuum in the vacuum container 1 is approximately the same as the degree of vacuum in the vacuum transfer chamber 116 described above, The gate valve G is opened to allow the vacuum transfer arm 117 to enter the vacuum chamber 1, and the wafer W is transferred to the vacuum transfer arm 117 by the cooperative action with the lift pins 16. Next, the wafer W on the vacuum transfer arm 117 is moved to a position above the rotation mechanism 132 and the lifting shaft 130 is pushed upward from the lower side to lift the wafer W. Subsequently, the elevating shaft 130 is rotated around the vertical axis by the drive unit 131, and the orientation of the wafer W is changed in the same manner as in the example described above. Then, the elevating shaft 130 is lowered to deliver the wafer W to the vacuum transfer arm 117, and the wafer W is loaded into the vacuum container 1. In this way, after rotating the rotary table 2 intermittently to rotate the remaining four wafers W in the rotation mechanism 132, the film forming process is continued as in the above-described example. In this example as well, the same effect can be obtained by making the film thickness uniform in the same plane as in the example described above.

また、ウェハWを自転させるにあたって、真空搬送室116内に自転機構132を設けたが、真空搬送アーム117にこの自転機構132を組み合わせて設けても良い。このような真空搬送アーム117としては、具体的には図27に示すように、支持板141上に形成されたレール142に沿って進退するスライドアームとしても良い。そして、既述の自転機構132は、各々の搬送アーム117、117に設けられると共に、各支持板141内に埋設されて、搬送アーム117が後退した時にこの搬送アーム117上に保持されたウェハWに対して昇降自在及び鉛直軸回りに回転自在に構成される。この搬送アーム117においても、上記の例と同様にウェハWの自転が行われて同様の効果が得られる。また、既述の大気搬送アーム113に代えてこの真空搬送アーム117を既述の大気搬送室112に設けて、この大気搬送室112においてウェハWを自転させても良い。   Further, when the wafer W is rotated, the rotation mechanism 132 is provided in the vacuum transfer chamber 116, but the rotation mechanism 132 may be provided in combination with the vacuum transfer arm 117. As such a vacuum transfer arm 117, as specifically shown in FIG. 27, it is good also as a slide arm which advances / retreats along the rail 142 formed on the support plate 141. As shown in FIG. The above-described rotation mechanism 132 is provided in each of the transfer arms 117 and 117 and is embedded in each support plate 141 so that the wafer W held on the transfer arm 117 when the transfer arm 117 is retracted. It is configured to be movable up and down and rotatable about a vertical axis. In this transfer arm 117 as well, the wafer W is rotated in the same manner as in the above example, and the same effect can be obtained. Alternatively, the vacuum transfer arm 117 may be provided in the atmospheric transfer chamber 112 described above instead of the atmospheric transfer arm 113 described above, and the wafer W may be rotated in the atmospheric transfer chamber 112.

次に、上記の成膜方法を実施した場合に面内の均一性がどの程度改善されるか評価するために行ったシミュレーションについて説明する。シミュレーションは、以下の条件において行った。   Next, a simulation performed to evaluate how much the in-plane uniformity is improved when the above film forming method is performed will be described. The simulation was performed under the following conditions.

(シミュレーション条件)
回転テーブル2の回転数:120rpm、240rpm
目標膜厚T:約155nm
ウェハの自転回数:なし(比較対象)、1回(自転角度:180°)、8回(自転角度:45°)、4回(自転角度:90°)
尚、ウェハWを自転させる場合には、夫々の条件において同じ角度ずつ自転させることとした。また、膜厚の測定(計算)は各々のウェハWにおいて周方向に49点ずつ行った。また、ウェハWの自転回数が8回及び4回のシミュレーションについては、ウェハWの半径方向において夫々8箇所ずつ及び4箇所ずつ膜厚を測定し、その平均値を用いた。
(Simulation conditions)
Number of rotations of the rotary table 2: 120 rpm, 240 rpm
Target film thickness T: about 155 nm
Number of rotations of wafer: None (Comparison object), 1 time (Rotation angle: 180 °), 8 times (Rotation angle: 45 °), 4 times (Rotation angle: 90 °)
When the wafer W is rotated, the wafer W is rotated by the same angle under each condition. Further, the film thickness was measured (calculated) for each wafer W at 49 points in the circumferential direction. In addition, for the simulations in which the number of rotations of the wafer W was 8 times and 4 times, the film thickness was measured at 8 points and 4 points in the radial direction of the wafer W, and the average value was used.

(結果)
その結果、図28に示すように、ウェハWを1回自転させただけでも面内均一性が改善し、更に自転回数を増やす程均一性が向上していくことが分かった。そして、ウェハWを8回自転させると、回転テーブル2の回転数が240rpmの条件では均一性が1%以下に大きく改善されることが分かった。
(result)
As a result, as shown in FIG. 28, it was found that even if the wafer W was rotated once, the in-plane uniformity was improved, and the uniformity was further improved as the number of rotations was further increased. Then, it was found that when the wafer W was rotated eight times, the uniformity was greatly improved to 1% or less under the condition that the rotation speed of the turntable 2 was 240 rpm.

1 真空容器
2 回転テーブル
4 凸状部
C 中心部領域
D 分離領域
E 排気領域
W ウェハ
16 昇降ピン
31、32 ノズル
41、42 分離ガスノズル
61、62 排気口
91、92 処理領域
200 昇降板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Rotary table 4 Convex part C Center area D Separation area E Exhaust area W Wafer 16 Lifting pins 31, 32 Nozzle 41, 42 Separation gas nozzles 61, 62 Exhaust ports 91, 92 Processing area 200 Lifting plate

Claims (12)

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テーブルと、
前記テーブルの上面に対向するようにかつ当該テーブルの周方向に互いに離間するように設けられ、基板の表面に複数の反応ガスを夫々供給するための複数の反応ガス供給手段と、
これら複数の反応ガス供給手段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、前記テーブルの周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、
前記反応ガス供給手段及び分離ガス供給手段と、前記テーブルと、を鉛直軸回りに相対的に回転させる回転機構と、
前記回転機構の回転により前記複数の処理領域及び前記分離領域を基板が順番に位置するように、当該回転機構の回転方向に沿うように前記テーブルに形成された基板載置領域と、
前記基板載置領域に載置された基板を鉛直軸回りに自転させるための自転機構と、
前記真空容器内を真空排気する真空排気手段と
薄膜形成処理の途中で前記回転機構による相対的回転を止め、前記自転機構により基板の向きを変えるように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
In a film forming apparatus for forming a thin film by laminating reaction product layers by sequentially supplying at least two kinds of reaction gases that react with each other in a vacuum vessel to the surface of the substrate and executing this supply cycle.
A table provided in the vacuum vessel;
A plurality of reaction gas supply means provided to face the upper surface of the table and to be spaced apart from each other in the circumferential direction of the table, and to supply a plurality of reaction gases to the surface of the substrate;
In order to divide the atmosphere between the plurality of processing regions to which the reaction gas is supplied from the plurality of reaction gas supply units, the separation gas supply unit is provided between the processing regions in the circumferential direction of the table. A separation region for supplying gas;
A rotation mechanism for relatively rotating the reaction gas supply means and the separation gas supply means, and the table about a vertical axis;
A substrate placement region formed on the table so as to follow the rotation direction of the rotation mechanism such that the plurality of processing regions and the separation region are sequentially positioned by rotation of the rotation mechanism;
A rotation mechanism for rotating the substrate placed in the substrate placement region about a vertical axis;
Evacuation means for evacuating the inside of the vacuum vessel ;
A film forming apparatus comprising: a control unit that stops relative rotation by the rotating mechanism during the thin film forming process and outputs a control signal so as to change the direction of the substrate by the rotating mechanism .
前記テーブルの回転により前記複数の処理領域及び分離領域を基板が順番に通過するように構成され、
前記自転機構は、前記テーブルの下方側に設けられ、当該テーブル上の基板を下方側から突き上げて回転させ、基板の向きを変更するように構成されていることを特徴とする請求項に記載の成膜装置。
The substrate is configured to sequentially pass through the plurality of processing regions and separation regions by rotation of the table,
The rotation mechanism is provided on the lower side of the table, is rotated by pushing up the substrate on the table from below, according to claim 1, characterized in that it is configured to change the orientation of the substrate Film forming equipment.
前記自転機構は、前記テーブルと外部の搬送機構との間で基板の受け渡しを行う役割を更に有していることを特徴とする請求項に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 2 , wherein the rotation mechanism further has a role of transferring a substrate between the table and an external transport mechanism. 前記テーブルの回転により前記複数の処理領域及び分離領域を基板が順番に通過するように構成され、
前記自転機構は、前記テーブルの上方側に設けられ、当該テーブル上の基板を側方側から挟みこんで回転させ、基板の向きを変更するように構成されていることを特徴とする請求項に記載の成膜装置。
The substrate is configured to sequentially pass through the plurality of processing regions and separation regions by rotation of the table,
The rotation mechanism is provided on the upper side of the table, according to claim 1, the substrate on the table rotated by sandwiching from the side end, characterized in that it is configured to change the orientation of the substrate 2. The film forming apparatus according to 1.
前記テーブルは上から見たときの平面形状が円形であり、
前記複数の反応ガス供給手段は、夫々前記テーブルの半径方向に亘ってライン状に反応ガスを供給する手段であることを特徴とする請求項1ないしのいずれか一つに記載の成膜装置。
The table has a circular planar shape when viewed from above,
Wherein the plurality of reaction gas supply means, the film forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a means for supplying a reaction gas in a line across the radial direction of each said table .
前記分離領域は、前記分離ガス供給手段における前記回転機構の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前記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を特徴とする請求項1ないしのいずれか一つに記載の成膜装置。 The separation region is located on both sides in the rotation direction of the rotation mechanism in the separation gas supply means, and forms a narrow space between the separation region and the table for the separation gas to flow from the separation region to the processing region side. film forming apparatus according to any one of claims 1, characterized in that it comprises a ceiling surface 5. 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真空排気手段により排気されることを特徴とする請求項1ないしのいずれか一つの成膜装置。
In order to separate the atmosphere of the plurality of processing regions, it is located in the central portion in the vacuum vessel, comprising a central region in which discharge holes for discharging a separation gas are formed on the substrate mounting surface side of the table,
The reaction gas is one of growth of the claims 1, characterized in that it is evacuated by the vacuum evacuation means with the separation gas and the separation gas ejected from the center area to spread on both sides of the isolation region 6 Membrane device.
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積層して薄膜を形成する成膜方法において、
真空容器内に設けられたテーブル上の基板載置領域に基板を載置する工程と、
前記テーブルの上面に対向するようにかつ前記テーブルの周方向に互いに離間するように設けられた複数の反応ガス供給手段から、前記テーブル上の基板の載置領域側の面に夫々反応ガスを供給する工程と、
前記複数の反応ガス供給手段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、前記テーブルの周方向においてこれらの処理領域の間に設けられた分離領域に対して分離ガス供給手段から分離ガスを供給し、この分離領域への前記反応ガスの侵入を阻止する工程と、
次いで、前記反応ガス供給手段及び前記分離ガス供給手段と、前記テーブルと、を回転機構により鉛直軸回りに相対的に回転させて、前記複数の処理領域及び前記分離領域に基板を順番に位置させて反応生成物の層を積層して薄膜を成膜する工程と、
前記薄膜を成膜する工程の途中で、自転機構により前記基板を鉛直軸回りに自転させてその向きを変更する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
In a film forming method in which at least two kinds of reaction gases that react with each other in a vacuum vessel are sequentially supplied to the surface of a substrate and a layer of reaction products is stacked to form a thin film by executing this supply cycle.
A step of placing a substrate on a substrate placement region on a table provided in a vacuum vessel;
Reactive gas is supplied to the surface of the substrate on the table from the plurality of reactive gas supply means provided so as to face the upper surface of the table and spaced apart from each other in the circumferential direction of the table. And a process of
In order to partition the atmosphere of a plurality of processing regions to which reaction gases are supplied from the plurality of reaction gas supply units, respectively, separation is performed with respect to a separation region provided between these processing regions in the circumferential direction of the table. Supplying a separation gas from the gas supply means, and preventing the reaction gas from entering the separation region;
Next, the reaction gas supply unit, the separation gas supply unit, and the table are rotated relative to each other around a vertical axis by a rotation mechanism, and the substrates are sequentially positioned in the plurality of processing regions and the separation regions. Forming a thin film by laminating reaction product layers;
A film forming method comprising: rotating the substrate about a vertical axis by a rotation mechanism and changing the direction of the thin film during the film forming process.
前記向きを変更する工程は、前記薄膜を成膜する工程の途中で前記回転機構による相対的回転を止め、次いで前記自転機構により基板の向きを変える工程であることを特徴とする請求項に記載の成膜方法。 The step of changing the orientation is to claim 8, wherein the thin film stop relative rotation by the rotating mechanism during the process of forming and then a step of changing the direction of the substrate by the rotation mechanism The film-forming method of description. 前記反応ガスの侵入を阻止する工程は、前記分離ガス供給手段における前記回転機構の回転方向両側において真空容器の天井面と前記テーブルとの間に狭隘な空間を形成して、前記分離領域からこの狭隘な空間を介して処理領域側に分離ガスを流す工程であることを特徴とする請求項8または9に記載の成膜方法。 The step of preventing intrusion of the reaction gas includes forming a narrow space between the ceiling surface of the vacuum vessel and the table on both sides of the rotation direction of the rotation mechanism in the separation gas supply means, and from the separation region. The film forming method according to claim 8, wherein the film forming method is a step of flowing a separation gas toward the processing region through a narrow space. 前記反応ガスの侵入を阻止する工程は、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する中心部領域から、前記テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出して、前記分離領域の両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域から吐出する分離ガスと共に前記反応ガスを排気する工程である請求項ないし10のいずれか一つに記載の成膜方法。 The step of preventing the intrusion of the reaction gas is performed by separating the separation gas from the central region located in the central portion of the vacuum vessel to the substrate mounting surface side of the table in order to separate the atmospheres of the plurality of processing regions. the ejected, the film formation according to any one of the separation to claims 8 is a step of exhausting the reaction gas together with the separation gas ejected from the separation gas and the central region diffuses to both sides of the region 10 Method. 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積層して薄膜を形成する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、請求項ないし11のいずれか一つに記載の成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
At least two kinds of reactive gases that react with each other in a vacuum vessel are sequentially supplied to the surface of the substrate, and this supply cycle is executed to form a thin film by laminating reaction product layers. In a storage medium storing a computer program to be recorded,
12. A storage medium characterized in that the computer program includes steps so as to carry out the film forming method according to any one of claims 8 to 11 .
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