JP7353199B2 - 成膜装置 - Google Patents

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Description

本開示は、成膜装置に関する。
処理容器の周方向に等間隔に設けられた分離部により４個の処理領域に区画され、２つの処理領域には原料ガスを供給し、残りの２つの処理領域には反応ガスを供給する成膜装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１８－２６５２８号公報
本開示は、高品質な半導体膜を形成できる技術を提供する。
本開示の一態様による成膜装置は、真空容器内に設けられる回転テーブルと、前記回転テーブルの周方向に沿って設けられ、基板を載置する載置台と、前記回転テーブルの上面に向けて処理ガスを供給する処理領域と、前記回転テーブルの周方向に沿って前記処理領域から離間して配置され、前記処理領域より高い温度で前記基板を熱処理する熱処理領域と、前記回転テーブルの周方向に沿って前記熱処理領域から離間して配置され、前記基板を冷却する冷却領域と、を有する。
本開示によれば、高品質な半導体膜を形成できる。
一実施形態の成膜装置の構成例を示す縦断面図 一実施形態の成膜装置の４つの領域を説明するための図（１） 一実施形態の成膜装置の４つの領域を説明するための図（２） 一実施形態の成膜装置の周方向に沿った縦断面図 一実施形態の成膜装置の回転機構を説明するための図 一実施形態の成膜装置の別の構成例を示す図 一実施形態の成膜装置の動作の一例を示す図 一実施形態の成膜装置の別の構成例を示す図
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔成膜装置〕
図１～図５を参照し、成膜装置の構成例について説明する。図１は、一実施形態の成膜装置の構成例を示す縦断面図である。
成膜装置１は、扁平な真空容器１０を備える。真空容器１０の底部は、中央部１２と該中央部１２を囲む環状部１４とに径方向に分割されている。中央部１２は、支持部１６に支持されている。支持部１６は、真空容器１０の天井部の中央部を貫通して上方から真空容器１０内に挿通されている。環状部１４は、真空容器１０の側壁に固定されている。
中央部１２及び環状部１４の上面には、基板Ｗを加熱するための加熱部１８が設けられている。加熱部１８は、例えば石英製の容器内に発熱線を設けて構成されている。発熱線は電源（図示せず）に接続されており、電源から電力が供給されることで発熱する。
真空容器１０の下方には、回転支持体２０が設けられている。回転支持体２０は、真空容器１０の中央部に対応する位置に設けられた回転軸２２により水平回転する。回転軸２２は、ケース体２４内に収納された駆動部（図示せず）により回転駆動される。
真空容器１０内には回転テーブル２６が設けられている。回転テーブル２６は、回転支持体２０に棒状の支持部材２８を介して支持されている。支持部材２８は、真空容器１０の底部である中央部１２と環状部１４との間の環状の隙間３０を通って配置されており、周方向に沿って複数個設けられている。
回転テーブル２６の上面には、周方向に等間隔に４個の円形状の凹部３２が形成されており、基板Ｗを載置する載置台３４が各凹部３２内に収まるように自転軸３６に支持されている。載置台３４は、基板Ｗが載置されたときに基板Ｗの上面が回転テーブル２６の上面の高さと一致するように設定されている。なお、図１における回転テーブル２６の右側の部位は載置台３４が設けられていない領域を示し、左側の部位は載置台３４が設けられている部位を示す。
各自転軸３６は、環状の隙間３０を通って軸受部３８により回転支持体２０に自転自在に支持されている。これにより、載置台３４は、公転可能かつ自転可能に構成されている。各自転軸３６は軸受部３８の下方まで伸びており、下端部には従動ギア部４０が設けられている。真空容器１０の底部の下方には、回転支持体２０等を大気雰囲気から区画するためのカバー体４２が設けられている。カバー体４２は、扁平な円筒体の周縁の部位を窪ませて環状の窪み部位４４を形成した形状に成形されている。窪み部位４４の外周側の内壁面には、平面で見て等間隔の４か所に駆動ギア部４６が設けられている。
駆動ギア部４６は、カバー体４２の窪み部位４４の側壁を貫通する水平な回転軸４８の先端に取り付けられている。回転軸４８の基端側には、該回転軸４８を回転させると共に軸方向に移動させるための駆動部５０が設けられている。従動ギア部４０の側周面には、Ｎ極及びＳ極が交互に周方向に着磁されており、駆動ギア部４６の一面には、Ｎ極及びＳ極が交互に周方向に着磁されている。従動ギア部４０及び駆動ギア部４６は、従動ギア部４０の通過領域が駆動ギア部４６の一面の中央よりも上方の部位に対向するように位置設定されている。
駆動ギア部４６は、回転テーブル２６の停止位置に対応した位置に、即ち後述する４つの領域の各々における周方向の中央部に基板Ｗが位置したときに従動ギア部４０との間で磁気ギアが構成される位置に設置されている。駆動ギア部４６は、従動ギア部４０が該駆動ギア部４６と対向する位置に停止した時に該従動ギア部４０に接近して磁気ギアを構成するように回転軸４８により前進する。そして駆動ギア部４６を例えば回転軸４８側から見て反時計方向に回転させることにより、従動ギア部４０が時計方向に回転し、これにより載置台３４が自転する。またカバー体４２の窪み部位４４の内周の壁面において、駆動ギア部４６に対して従動ギア部４０の通過領域を挟んで対向する位置には、例えば磁石体からなるブレーキ部材５２が設けられている。ブレーキ部材５２は、回転テーブル２６を回転させる際に駆動ギア部４６を後退させて従動ギア部４０から引き離した後、従動ギア部４０の回転を止める機能を有する。
図２及び図３は、一実施形態の成膜装置１の４つの領域を説明するための図である。図４は、一実施形態の成膜装置の周方向に沿った縦断面図である。図５は、一実施形態の成膜装置１の回転機構を説明するための図である。
図２に示されるように、真空容器１０内には、吸着領域Ａ１、反応領域Ａ２、熱処理領域Ａ３及び冷却領域Ａ４が、回転テーブル２６の周方向に互いに間隔をおいて配置されている。図示の例では、搬入出口８４から時計回り（回転テーブル２６の回転方向）に、冷却領域Ａ４、吸着領域Ａ１、反応領域Ａ２及び熱処理領域Ａ３がこの順番で配列されている。吸着領域Ａ１と反応領域Ａ２との間、反応領域Ａ２と熱処理領域Ａ３との間、熱処理領域Ａ３と冷却領域Ａ４との間、及び冷却領域Ａ４と吸着領域Ａ１との間には、それぞれ分離領域Ｄが設けられている。
吸着領域Ａ１は、回転テーブル２６の上面に向けて原料ガスを供給して基板Ｗに吸着させる領域である。原料ガスとしては、例えばジクロロシラン（ＤＣＳ）ガス等のシリコン含有ガスが挙げられる。
吸着領域Ａ１には、例えば図３に示されるように、回転テーブル２６の下面の下方にヒータユニット６０が設けられる。ヒータユニット６０は、吸着領域Ａ１に位置する基板Ｗを加熱する。ヒータユニット６０は、内側ヒータ６０ａ、中間ヒータ６０ｂ及び外側ヒータ６０ｃを含む。内側ヒータ６０ａ、中間ヒータ６０ｂ及び外側ヒータ６０ｃは、それぞれ吸着領域Ａ１に位置する基板Ｗの中心部、中間部及び外周部と対応して設けられ、それぞれ該基板Ｗの中心部、中間部及び外周部を加熱する。これにより、基板Ｗの径方向における温度の分布を制御できる。なお、ヒータユニット６０は、複数に分割されていなくてもよい。
また、吸着領域Ａ１には、例えば図４に示されるように、回転テーブル２６の上面の上方に原料ガス供給部であるシャワーヘッド６１が設けられる。シャワーヘッド６１は、例えば内側シャワーヘッド６１ａ、中間シャワーヘッド６１ｂ及び外側シャワーヘッド６１ｃを含む。内側シャワーヘッド６１ａ、中間シャワーヘッド６１ｂ及び外側シャワーヘッド６１ｃは、それぞれ原料ガス供給源（図示せず）に接続されている。内側シャワーヘッド６１ａ、中間シャワーヘッド６１ｂ及び外側シャワーヘッド６１ｃは、それぞれ吸着領域Ａ１に位置する基板Ｗの中心部、中間部及び外周部に対応して設けられ、それぞれ該基板Ｗの中心部、中間部及び外周部に原料ガスを供給する。これにより、基板Ｗの径方向における原料ガスの供給量を制御できるので、基板Ｗの径方向において原料ガスが吸着する量を調整できる。なお、シャワーヘッド６１は、複数に分割されていなくてもよい。また、シャワーヘッド６１に代えてガスノズルが設けられていてもよい。
反応領域Ａ２は、回転テーブル２６の周方向に沿って吸着領域Ａ１から離間して配置され、回転テーブル２６の上面に向けて反応ガスを供給して基板Ｗに吸着した原料ガスを反応させる領域である。反応ガスとしては、例えばオゾン（Ｏ３）ガス等の酸化ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガス等の窒化ガスが挙げられる。
反応領域Ａ２には、例えば図３に示されるように、回転テーブル２６の下面の下方にヒータユニット６２が設けられる。ヒータユニット６２は、反応領域Ａ２に位置する基板Ｗを加熱する。ヒータユニット６２は、内側ヒータ６２ａ、中間ヒータ６２ｂ及び外側ヒータ６２ｃを含む。内側ヒータ６２ａ、中間ヒータ６２ｂ及び外側ヒータ６２ｃは、それぞれ反応領域Ａ２に位置する基板Ｗの中心部、中間部及び外周部と対応して設けられ、それぞれ該基板Ｗの中心部、中間部及び外周部を加熱する。これにより、基板Ｗの径方向における温度の分布を制御できる。なお、ヒータユニット６２は、複数に分割されていなくてもよい。
また、反応領域Ａ２には、例えば図４に示されるように、回転テーブル２６の上面の上方に反応ガス供給部であるシャワーヘッド６３が設けられる。シャワーヘッド６３は、例えば内側シャワーヘッド６３ａ、中間シャワーヘッド６３ｂ及び外側シャワーヘッド６３ｃを含む。内側シャワーヘッド６３ａ、中間シャワーヘッド６３ｂ及び外側シャワーヘッド６３ｃは、それぞれ反応ガス供給源（図示せず）に接続されている。内側シャワーヘッド６３ａ、中間シャワーヘッド６３ｂ及び外側シャワーヘッド６３ｃは、それぞれ反応領域Ａ２に位置する基板Ｗの中心部、中間部及び外周部に対応して設けられ、それぞれ該基板Ｗの中心部、中間部及び外周部に原料ガスを供給する。これにより、基板Ｗの径方向における反応ガスの供給量を制御できる。なお、シャワーヘッド６３は、複数に分割されていなくてもよい。また、シャワーヘッド６３に代えてガスノズルが設けられていてもよい。
熱処理領域Ａ３は、回転テーブル２６の周方向に沿って反応領域Ａ２から離間して配置され、吸着領域Ａ１及び反応領域Ａ２より高い温度で基板Ｗを熱処理する領域である。
熱処理領域Ａ３には、例えば図３に示されるように、回転テーブル２６の下面の下方にヒータユニット６４が設けられる。ヒータユニット６４は、熱処理領域Ａ３に位置する基板Ｗを加熱する。ヒータユニット６４は、内側ヒータ６４ａ、中間ヒータ６４ｂ及び外側ヒータ６４ｃを含む。内側ヒータ６４ａ、中間ヒータ６４ｂ及び外側ヒータ６４ｃは、それぞれ熱処理領域Ａ３に位置する基板Ｗの中心部、中間部及び外周部と対応して設けられ、該基板Ｗの中心部、中間部及び外周部を加熱する。これにより、基板Ｗの径方向における温度の分布を制御できる。なお、ヒータユニット６４は、複数に分割されていなくてもよい。
また、熱処理領域Ａ３には、例えば図４に示されるように、回転テーブル２６の上面の上方に加熱ユニット６５が設けられる。加熱ユニット６５は、複数の加熱ランプ６５ａが、例えば透過部材６５ｂの上面に略扇型形状で配置され、制御部９０によって基板Ｗに面内温度差を発生させないように制御される。加熱ランプ６５ａの種類としては、特に限定されず、例えば基板Ｗの吸収波長領域の光、例えば赤外線光を照射するランプを利用できる。透過部材６５ｂとしては、光（例えば赤外線光）を透過する部材（例えば石英）を利用できる。
冷却領域Ａ４は、回転テーブル２６の周方向に沿って熱処理領域Ａ３から離間して配置され、回転テーブル２６の上面に向けて冷却ガスを供給して基板Ｗを冷却する領域である。冷却ガスとしては、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、窒素（Ｎ２）ガスが挙げられる。
冷却領域Ａ４には、例えば図３に示されるように、回転テーブル２６の下面の下方に冷却用プレート６６が設けられる。冷却用プレート６６は、冷却領域Ａ４に位置する基板Ｗを冷却する。冷却用プレート６６は、内側プレート６６ａ、中間プレート６６ｂ及び外側プレート６６ｃを含む。内側プレート６６ａ、中間プレート６６ｂ及び外側プレート６６ｃは、それぞれ内部に冷媒流路が形成されており、チラーユニット（図示せず）から該冷媒流路に冷媒が供給されることで、基板Ｗを冷却する。内側プレート６６ａ、中間プレート６６ｂ及び外側プレート６６ｃは、それぞれ冷却領域Ａ４に位置する基板Ｗの中心部、中間部及び外周部に対応して設けられ、それぞれ該基板Ｗの中心部、中間部及び外周部を冷却する。なお、冷却用プレート６６は、複数に分割されていなくてもよい。
また、冷却領域Ａ４には、例えば図４に示されるように、回転テーブル２６の上面の上方に冷却ガス供給部であるシャワーヘッド６７が設けられる。シャワーヘッド６７は、例えば内側シャワーヘッド６７ａ、中間シャワーヘッド６７ｂ及び外側シャワーヘッド６７ｃを含む。内側シャワーヘッド６７ａ、中間シャワーヘッド６７ｂ及び外側シャワーヘッド６７ｃは、それぞれ冷却ガス供給源（図示せず）に接続されている。内側シャワーヘッド６７ａ、中間シャワーヘッド６７ｂ及び外側シャワーヘッド６７ｃは、それぞれ冷却領域Ａ４に位置する基板Ｗの中心部、中間部及び外周部に対応して設けられ、それぞれ該基板Ｗの中心部、中間部及び外周部に冷却ガスを供給する。これにより、基板Ｗが冷却される。このとき、基板Ｗの径方向における冷却ガスの供給量を制御できるので、基板Ｗの径方向における温度分布を調整できる。なお、シャワーヘッド６７は、複数に分割されていなくてもよい。また、シャワーヘッド６７に代えてガスノズルが設けられていてもよい。
分離領域Ｄは、吸着領域Ａ１と反応領域Ａ２との間、反応領域Ａ２と熱処理領域Ａ３との間、熱処理領域Ａ３と冷却領域Ａ４との間、及び冷却領域Ａ４と吸着領域Ａ１との間にそれぞれ設けられている。分離領域Ｄには、例えば図５に示されるように、真空容器１０の中央から外周に向かうにつれて幅方向の寸法が徐々に大きくなるように形成された、平面形状が扇形の分離用プレート６８が設けられている。分離用プレート６８は、例えば図４に示されるように、吸着領域Ａ１、反応領域Ａ２、熱処理領域Ａ３及び冷却領域Ａ４の天井面よりも低い天井面６８ａを形成することにより、これら４つの領域間のガスの分離機能を確保している。分離用プレート６８の下面には、幅方向の中央部に溝部６８ｂが形成されている。
溝部６８ｂには、分離ガスノズル６８ｃが真空容器１０の側壁を貫通して回転テーブル２６と平行に且つ径方向に伸びるように配置されている。分離ガスノズル６８ｃは、下面にガス吐出孔６８ｄが長さ方向に間隔をおいて形成され、回転テーブル２６の径方向に沿って見たとき、基板Ｗの通過領域全体に分離ガスが供給されるようにガス吐出孔６８ｄの配置領域が設定されている。分離ガスノズル６８ｃの基端側は、分離ガス供給源、ガス供給制御機器群等を含む分離ガスの供給系（図示せず）に接続されている。分離ガスとしては、例えばＮ２ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスを利用できる。
また、熱処理領域Ａ３と冷却領域Ａ４との間、及び冷却領域Ａ４と吸着領域Ａ１との間に設けられる分離領域Ｄには、それぞれ回転テーブル２６の下面の下方に分離用プレート６９が設けられている。分離用プレート６９は、真空容器１０の底部（中央部１２及び環状部１４）から回転テーブル２６の下方に向けて延びるように形成された壁体であり、熱処理領域Ａ３と冷却領域Ａ４との間、及び冷却領域Ａ４と吸着領域Ａ１との間の熱伝達を抑制する。
なお、図４の例では、熱処理領域Ａ３に複数の加熱ランプ６５ａ及び透過部材６５ｂを含む加熱ユニット６５が設けられ、複数の加熱ランプ６５ａにより基板Ｗを加熱する場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。熱処理領域Ａ３には、例えば載置台３４に載置される基板Ｗをプラズマ処理することにより基板Ｗを加熱するプラズマ生成部７０が設けられていてもよい。
図６は、一実施形態の成膜装置の別の構成例を示す図である。図６に示されるように、プラズマ生成部７０は、回転テーブル２６の上面の上方に設けられる。プラズマ生成部７０は、真空容器１０の天井部の一部を構成する誘電体部材７０ａを介して設けられている。誘電体部材７０ａは、真空容器１０の天井部に形成された開口部に嵌合される形状に成形されており、平面形状が扇型であって、周縁部が起立されて外方に屈曲するフランジ部として形成されている。
プラズマ生成部７０は、コイル状に巻かれたアンテナ７０ｂを備え、アンテナ７０ｂの両端には高周波電源７０ｃが接続されている。またアンテナ７０ｂ及び誘電体部材７０ａの間には、アンテナ７０ｂにおいて発生する電界及び磁界のうち電界成分が基板Ｗに向かうことを阻止するためにスリットが形成された導電性の板であるファラデーシールド７０ｄが介在している。ファラデーシールド７０ｄの上面には誘電体板７０ｅが設けられている。
真空容器１０の底部の周縁部には、回転テーブル２６を囲むように排気用の溝部８０が形成されている。溝部８０には、回転テーブル２６の回転方向で見て吸着領域Ａ１の下流側及び反応領域Ａ２の下流側に対応する位置に排気口８１が形成されている。各排気口８１には排気管８２（図１）の一端が接続されており、排気管８２の他端には真空ポンプ等の排気装置８３が接続されている。
また、冷却領域Ａ４に臨む真空容器１０の側壁には、基板Ｗの搬入出口８４（図２及び図３）が形成されており、搬入出口８４を介して外部の搬送機構（図示せず）により各載置台３４との間で基板Ｗの受け渡しが行われる。搬入出口８４は、ゲートバルブ（図示せず）により開閉される。
成膜装置１は、図１に示されるように、制御部９０を備える。制御部９０は、後述する成膜装置１の動作を制御するためのプログラムを備えている。プログラムは、処理手順や処理パラメータが書きこまれた処理レシピ等も含む意味である。プログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、光ディスク、ＵＳＢメモリ、メモリカード等の記憶媒体に格納されていて、制御部９０にダウンロードされる。
〔成膜装置の動作〕
図７を参照し、成膜装置１の動作（成膜方法）の一例について、基板Ｗ上にシリコン酸化膜を成膜する処理を例に挙げて説明する。図７は、一実施形態の成膜装置１の動作の一例を示す図である。
まず、制御部９０は、真空容器１０に隣接している真空搬送室内の搬送機構（図示せず）を制御して、搬入出口８４を介して４枚の基板Ｗを順に載置台３４に搬送する。各基板Ｗの受け渡しは、昇降ピン（図示せず）を介して行われ、１枚の基板Ｗが載置台３４に搬送された後、回転テーブル２６を例えば時計回りに回転させて、該載置台３４に隣接する載置台３４に対して後続の基板Ｗを受け渡す。
各載置台３４に基板Ｗを載置した後、制御部９０は、ゲートバルブにより搬入出口８４を閉じ、真空容器１０内を所定のプロセス圧力に調整すると共に、各載置台３４を回転テーブル２６に対して回転させることで、基板Ｗを自転させる。なお、真空容器１０内の温度は、予め加熱部１８により第１の温度Ｔ１に加熱されている。第１の温度は、例えば３００～５００℃であってよい。
続いて、制御部９０は、吸着領域Ａ１、反応領域Ａ２、熱処理領域Ａ３及び冷却領域Ａ４において、それぞれ吸着工程Ｓ１、反応工程Ｓ２、熱処理工程Ｓ３及び冷却工程Ｓ４を実行するように成膜装置１の各部を制御する。
制御部９０は、吸着領域Ａ１において、原料ガスであるＤＣＳガスをシャワーヘッド６１（図４）から吐出させる。これにより、吸着領域Ａ１に位置する基板Ｗの表面にはＤＣＳガスが吸着する。このとき、磁気ギアにより基板Ｗが自転するため、基板Ｗには周方向に良好な均一性をもってＤＣＳガスが吸着する。
また、制御部９０は、反応領域Ａ２において、反応ガスであるＯ３ガスをシャワーヘッド６３（図４）から吐出させる。このとき、反応領域Ａ２に位置する基板Ｗの表面にはＯ３ガスが供給されるが、この時点では未だＤＣＳガスの吸着が行われていないので、反応生成物は生成されない。そのため、反応領域Ａ２における反応ガスの供給は、回転テーブル２６の次の回転（間欠回転）の後、すなわち既にＤＣＳガスが吸着された基板Ｗが反応領域Ａ２に位置した後から行ってもよい。
また、制御部９０は、熱処理領域Ａ３において、加熱ユニット６５の複数の加熱ランプ６５ａをオンにすることにより、図７に示されるように、基板Ｗを第１の温度Ｔ１より高い第２の温度Ｔ２に加熱する。第２の温度Ｔ２は、例えば６００～９００℃であってよい。このとき、熱処理領域Ａ３に位置する基板Ｗは、複数の加熱ランプ６５ａにより加熱されるが、この時点では未だ反応生成物が生成されていないので、反応生成物の改質は行われない。そのため、熱処理領域Ａ３における複数の加熱ランプ６５ａによる加熱は、既に反応生成物が生成された基板Ｗが熱処理領域Ａ３に位置した後から行ってもよい。
また、制御部９０は、冷却領域Ａ４において、冷却ガスであるＨｅガスをシャワーヘッド６７（図４）から吐出する。これにより、冷却領域Ａ４に位置する基板Ｗの表面にはＨｅガスが供給され、基板Ｗが冷却される。また、冷却領域Ａ４には回転テーブル２６の下面の下方に冷却用プレート６６が設けられている。このため、冷却領域Ａ４に位置する基板Ｗは基板Ｗの上面及び下面の両方から冷却されるので、基板Ｗの温度が第２の温度Ｔ２から第１の温度Ｔ１に速やかに降温する。
さらに、制御部９０は、４つの分離領域Ｄにおいて、分離ガスであるＮ２ガスを分離ガスノズル６８ｃから吐出させる。これにより、互いに隣接する領域のガス同士が混合することが抑制される。すなわち、各領域が雰囲気について分離される。
所定の時間が経過した後、制御部９０は、回転テーブル２６を時計回りに９０度回転させ、各基板Ｗを、それまで位置していた領域に対して隣接する（詳しくは回転テーブル２６の回転方向で見て時計回りに隣接する）領域に移動させる（公転させる）。そして、制御部９０は、各基板Ｗは自転させながら各領域（吸着領域Ａ１、反応領域Ａ２、熱処理領域Ａ３及び冷却領域Ａ４）において処理を実行する。反応領域Ａ２に位置する基板Ｗには、既に原料ガスであるＤＣＳガスが吸着しているので、反応ガスであるＯ３ガスが基板Ｗ上のＤＣＳガスと反応して反応生成物である酸化シリコン層が形成される。吸着領域Ａ１では、シャワーヘッド６１からＤＣＳガスが吐出され、該吸着領域Ａ１に位置する基板ＷにＤＣＳガスが吸着する。
所定の時間が経過した後、制御部９０は、回転テーブル２６を時計回りに９０度回転させ、各基板Ｗを、それまで位置していた領域に対して隣接する領域に移動させる。そして、制御部９０は、各基板Ｗを自転させながら、各領域（吸着領域Ａ１、反応領域Ａ２、熱処理領域Ａ３及び冷却領域Ａ４）において処理を実行する。吸着領域Ａ１では基板Ｗに対してＤＣＳガスの吸着が行われ、反応領域Ａ２では基板Ｗに対してＯ３ガスによる酸化処理が行われ、熱処理領域Ａ３では基板Ｗに対して反応生成物を改質する改質処理が行われ、冷却領域Ａ４では基板Ｗが冷却される。
所定の時間が経過した後、制御部９０は、回転テーブル２６を時計回りに９０度回転させ、各基板Ｗを、それまで位置していた領域に対して隣接する領域に移動させる。そして、制御部９０は、各基板Ｗを自転させながら、各領域（吸着領域Ａ１、反応領域Ａ２、熱処理領域Ａ３及び冷却領域Ａ４）において処理を実行する。吸着領域Ａ１では基板Ｗに対してＤＣＳガスの吸着が行われ、反応領域Ａ２では基板Ｗに対してＯ３ガスによる酸化処理が行われ、熱処理領域Ａ３では基板Ｗに対して反応生成物を改質する改質処理が行われ、冷却領域Ａ４では基板Ｗが冷却される。
そして、所定の時間が経過すると、制御部９０は、回転テーブル２６を時計回りに９０度回転させる。これにより、基板Ｗは最初の位置に戻る。
その後は同様にして、制御部９０は、回転テーブル２６を所定の時間だけ順次停止し、時計回りに９０度ずつ間欠的に回転する動作を設定回数だけ繰り返す。これにより、各基板Ｗに原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）によるシリコン酸化膜が成膜される。
続いて、制御部９０は、前述の基板Ｗの搬入の手順と逆の手順で搬送機構により各基板Ｗを真空容器１０から搬出する。
以上に説明したように、一実施形態の成膜装置１は、同一の真空容器１０内に吸着領域Ａ１、反応領域Ａ２、熱処理領域Ａ３及び冷却領域Ａ４を有する。これにより、同一の真空容器１０内で、処理温度が異なるプロセスを実行できる。例えば、ＡＬＤプロセスにおける吸着工程Ｓ１と熱処理工程Ｓ３とを異なる温度で実行できる。これにより、原料ガスが自己分解して化学気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）反応を起こさない温度で吸着工程Ｓ１を実行し、該吸着工程Ｓ１よりも高い温度で熱処理工程Ｓ３を実行できる。その結果、膜質が良好であり、下地に対する段差被覆性（ステップカバレッジ）が良好な膜を形成できるので、例えば高いアスペクト比を有するトレンチや複雑な形状を有するトレンチに良好な膜質の膜をコンフォーマルに形成できる。
また、基板Ｗを真空容器１０外に搬出することなく、吸着工程Ｓ１及び反応工程Ｓ２を含むＡＬＤサイクルと連続して熱処理工程Ｓ３及び冷却工程Ｓ４を実行できる。これにより、吸着工程Ｓ１及び反応工程Ｓ２を含むＡＬＤサイクルを実行する装置と、熱処理工程Ｓ３を実行する装置との間で基板Ｗを搬送する時間を削減できるので、生産性が向上する。また、ＡＬＤサイクルを１回実行するごとに熱処理工程Ｓ３を実行したり、ＡＬＤサイクルを複数回実行するごとに熱処理工程Ｓ３を実行したりできる。
また、一実施形態の成膜装置１は、回転テーブル２６に対して載置台３４が回転可能に構成されている。これにより、吸着領域Ａ１、反応領域Ａ２、熱処理領域Ａ３及び冷却領域Ａ４の各々において、回転テーブル２６に対して載置台３４を回転させながら（基板Ｗを自転させながら）処理を行うことができる。そのため、基板Ｗの周方向の膜厚、膜質の均一性が良好な膜を成膜できる。
〔成膜装置の変形例〕
図８を参照し、成膜装置の変形例について説明する。図８は、一実施形態の成膜装置の別の構成例を示す図である。
成膜装置１Ａは、吸着領域Ａ１、反応領域Ａ２、熱処理領域Ａ３及び冷却領域Ａ４の各々に２枚ずつ基板Ｗが位置するように載置台３４を配置している点で、前述の成膜装置１と異なる。
成膜装置１Ａは、成膜装置１と同様に、同一の真空容器１０内に吸着領域Ａ１、反応領域Ａ２、熱処理領域Ａ３及び冷却領域Ａ４を有する。これにより、同一の真空容器１０内で、処理温度が異なるプロセスを実行できる。例えば、ＡＬＤプロセスにおける吸着工程Ｓ１と熱処理工程Ｓ３とを異なる温度で実行できる。これにより、原料ガスが自己分解してＣＶＤ反応を起こさない温度で吸着工程Ｓ１を実行し、該吸着工程Ｓ１よりも高い温度で熱処理工程Ｓ３を実行できる。その結果、膜質が良好であり、下地に対する段差被覆性（ステップカバレッジ）が良好な膜を形成できるので、例えば高いアスペクト比を有するトレンチや複雑な形状を有するトレンチに良好な膜質の膜をコンフォーマルに形成できる。
また、基板Ｗを真空容器１０外に搬出することなく、吸着工程Ｓ１及び反応工程Ｓ２を含むＡＬＤサイクルと連続して熱処理工程Ｓ３及び冷却工程Ｓ４を実行できる。これにより、吸着工程Ｓ１及び反応工程Ｓ２を含むＡＬＤサイクルを実行する装置と、熱処理工程Ｓ３を実行する装置との間で基板Ｗを搬送する時間を削減できるので、生産性が向上する。また、ＡＬＤサイクルを１回実行するごとに熱処理工程Ｓ３を実行したり、ＡＬＤサイクルを複数回実行するごとに熱処理工程Ｓ３を実行したりできる。
また、一実施形態の成膜装置１Ａは、回転テーブル２６に対して載置台３４が回転可能に構成されている。これにより、吸着領域Ａ１、反応領域Ａ２、熱処理領域Ａ３及び冷却領域Ａ４の各々において、回転テーブル２６に対して載置台３４を回転させながら（基板Ｗを自転させながら）処理を行うことができる。そのため、基板Ｗの周方向の膜厚、膜質の均一性が良好な膜を成膜できる。
さらに、一実施形態の成膜装置１Ａによれば、各領域において２枚の基板Ｗに同時に処理を実行できるので、生産性が向上する。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
上記の実施形態では、真空容器１０内に４つの領域が設けられている場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、酸化処理や窒化処理が不要な膜（例えば、シリコン膜）を成膜する場合には、真空容器１０内に３つの領域が設けられている構成であってもよい。この場合、３つの領域は、処理領域、熱処理領域Ａ３及び冷却領域Ａ４であってよい。処理領域では、シリコン含有ガス等の処理ガスが供給される。
上記の実施形態では、回転テーブル２６に対して載置台３４を回転させる回転機構として磁気ギアを例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、磁気ギアに代えてモータを用いてもよい。
上記の実施形態では、成膜装置１の動作の一例として、基板Ｗ上にシリコン酸化膜を成膜する処理を例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、本開示の成膜装置１は、基板Ｗ上にシリコン窒化膜、金属酸化物膜、金属窒化物膜等の膜を成膜する処理にも適用できる。
１、１Ａ 成膜装置
１０ 真空容器
２６ 回転テーブル
３４ 載置台
３６ 自転軸
４０ 従動ギア部
４６ 駆動ギア部
４８ 回転軸
５０ 駆動部
６５ 加熱ユニット
６６ 冷却用プレート
７０ プラズマ生成部
９０ 制御部
Ａ１ 吸着領域
Ａ２ 反応領域
Ａ３ 熱処理領域
Ａ４ 冷却領域
Ｄ 分離領域
Ｗ 基板

Claims (10)

  1. 真空容器内に設けられる回転テーブルと、
    前記回転テーブルの周方向に沿って設けられ、基板を載置する載置台と、
    前記回転テーブルの上面に向けて処理ガスを供給する処理領域と、
    前記回転テーブルの周方向に沿って前記処理領域から離間して配置され、前記処理領域より高い温度で前記基板を熱処理する熱処理領域と、
    前記回転テーブルの周方向に沿って前記熱処理領域から離間して配置され、前記基板を冷却する冷却領域と、
    を有する、成膜装置。
  2. 前記処理領域と前記熱処理領域との間、前記熱処理領域と前記冷却領域との間、及び前記冷却領域と前記処理領域との間を分離する分離領域を有する、
    請求項１に記載の成膜装置。
  3. 前記処理領域は、
    前記回転テーブルの前記上面に向けて原料ガスを供給して前記基板に吸着させる吸着領域と、
    前記回転テーブルの周方向に沿って前記吸着領域から離間して配置され、前記回転テーブルの前記上面に向けて反応ガスを供給して前記基板に吸着した前記原料ガスを反応させる反応領域と、
    を含む、
    請求項１又は２に記載の成膜装置。
  4. 前記吸着領域と前記反応領域との間を分離するための分離領域を有する、
    請求項３に記載の成膜装置。
  5. 前記回転テーブルに対して前記載置台を回転させる回転機構を有する、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成膜装置。
  6. 前記熱処理領域には、前記回転テーブルの上面の上方に、前記載置台に載置される前記基板を加熱する加熱ユニットが設けられる、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の成膜装置。
  7. 前記熱処理領域には、前記載置台に載置される前記基板をプラズマ処理するプラズマ生成部が設けられる、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の成膜装置。
  8. 前記冷却領域には、前記回転テーブルの上面の上方に、前記載置台に載置される前記基板に冷却ガスを供給する冷却ガス供給部が設けられる、
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載の成膜装置。
  9. 前記冷却領域には、前記回転テーブルの下面の下方に、前記載置台に載置される前記基板を冷却する冷却用プレートが設けられる、
    請求項１乃至８のいずれか一項に記載の成膜装置。
  10. 制御部を有し、
    前記制御部は、前記回転テーブルを間欠的に回転させることにより、前記基板が前記処理領域、前記熱処理領域及び前記冷却領域をこの順に通過するよう前記回転テーブルを制御するように構成される、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載の成膜装置。
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