KR20100027036A

KR20100027036A - 성막 장치, 기판 처리 장치, 성막 방법 및 상기 성막 방법용 기억 매체

Info

Publication number: KR20100027036A
Application number: KR1020090080137A
Authority: KR
Inventors: 히또시 가또오; 마나부 혼마; 고오이찌 오리또
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2010-03-10
Also published as: KR101575359B1; US9416448B2; US20100055297A1

Abstract

본 발명에 개시되는 것은, 진공 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고, 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서, 진공 용기 내에 설치되어, 기판을 적재하기 위해 설치된 기판 적재 영역을 포함하는 회전 테이블과, 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제1 반응 가스를 공급하도록 구성된 제1 반응 가스 공급 수단과, 상기 회전 테이블의 둘레 방향에 상기 제1 반응 가스 공급 수단으로부터 이격되어 배치되어, 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제2 반응 가스를 공급하도록 구성된 제2 반응 가스 공급 수단과, 상기 둘레 방향에 있어서 상기 제1 반응 가스가 공급되는 제1 처리 영역과 상기 제2 반응 가스가 공급되는 제2 처리 영역 사이에 위치하는 분리 영역과, 상기 제1 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제1 배기로와, 상기 제2 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제2 배기로와, 제1 밸브를 통해 상기 제1 배기로에 접속된 제1 진공 배기 수단과, 제2 밸브를 통해 상기 제2 배기로에 접속된 제2 진공 배기 수단과, 상기 제1 밸브와 상기 제1 진공 배기 수단 사이에 개재 설치된 제1 압력 검출 수단과, 상기 제2 밸브와 상기 제2 진공 배기 수단 사이에 개재 설치된 제2 압력 검출 수단과, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 적어도 한쪽에 설치된 처리 압력 검출 수단과, 상기 제1 압력 검출 수단 및 상기 제2 압력 검출 수단에 의해 검출된 각 압력 검출치에 기초하여, 상기 진공 용기 내 의 압력과, 상기 제1 배기로 및 상기 제2 배기로를 통류하는 각각의 가스의 유량비가 각각 설정된 설정치로 되도록 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개방도를 제어하는 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비하는 성막 장치이다.

성막 장치, 기판 처리 장치, 진공 용기, 회전 테이블, 반응 가스

Description

성막 장치, 기판 처리 장치, 성막 방법 및 상기 성막 방법용 기억 매체 {FILM DEPOSITION APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, FILM DEPOSITION METHOD, AND STORAGE MEDIUM FOR FILM DEPOSITION METHOD}

본 출원은 2008년 8월 29일, 2008년 8월 29일 및 2009년 7월 14일에 출원된 우선권 주장 일본 특허 출원 제2008-222723호, 제2008-222728호 및 제2009-165984호에 기초하는 것으로, 그 전체 내용은 여기에 원용된다.

본 발명은 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고, 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치, 성막 방법 및 이 방법을 실시하는 프로그램을 저장한 기억 매체에 관한 것이다.

반도체 제조 프로세스에 있어서의 성막 방법으로서, 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 등의 표면에 진공 분위기 하에서 제1 반응 가스를 흡착시킨 후, 공급하는 가스를 제2 반응 가스로 절환하여, 웨이퍼 표면에서의 양 가스의 반응에 의해 1층 혹은 복수층의 원자층이나 분자층을 형성하고, 이 사이클을, 예를 들어 다수회 행함으로써, 이들 층을 적층하여 웨이퍼 상으로의 성막을 행하는 프로세스가 알려져 있다. 이 프로세스는, 예를 들어 ALD(Atomic Layer Deposition)나 MLD(Molecular Layer Deposition) 등으로 불리고 있고, 사이클 수에 따라서 막 두께를 고정밀도로 컨트롤할 수 있는 동시에, 막질의 면내 균일성도 양호하여, 반도체 디바이스의 박막화에 대응할 수 있는 유효한 방법이다.

이와 같은 성막 방법이 적합한 예로서는, 예를 들어 게이트 산화막에 사용되는 고유전체막의 성막을 들 수 있다. 일례를 들면, 실리콘 산화막(SiO₂막)을 성막하는 경우에는, 제1 반응 가스(원료 가스)로서, 예를 들어 비스터셜부틸아미노실란(이하, 「BTBAS」라고 함) 가스 등이 사용되고, 제2 반응 가스(산화 가스)로서 오존 가스 등이 사용된다.

이 성막 방법을 실시하는 데 있어서, 예를 들어 진공 용기 내에 설치된 적재대와, 이 적재대에 대향하도록 진공 용기의 상부에 설치된 가스 샤워 헤드를 구비한 매엽식 성막 장치를 사용하여, 가스 샤워 헤드로부터 적재대 상의 웨이퍼에 반응 가스를 공급하고, 미반응의 반응 가스 및 반응 부생성물을 처리 용기의 저부로부터 배기하는 방법이 검토되어 있다. 이 경우, 상기한 복수의 반응 가스끼리가 진공 용기 내에 있어서 서로 혼합하면, 반응 생성물이 생성되어 파티클의 원인이 되어 버리므로, 이 장치에서는 반응 가스를 절환할 때에, 예를 들어 불활성 가스 등을 퍼지 가스로서 공급하여 가스 치환을 행할 필요가 있다. 이 가스 치환에는 장시간을 필요로 하고, 또한 사이클 수도, 예를 들어 수백회나 되므로, 이 장치에서는 처리 시간이 길어져 버린다고 하는 문제가 있다. 그로 인해, 고처리량으로 성막 처리할 수 있는 장치, 방법이 요망되고 있다.

이와 같은 배경으로부터, 특허 문헌 1 내지 4에 기재된 장치가 검토되어 있다. 이 장치에 대해 개략적으로 설명하면, 이 장치의 진공 용기 내에는 복수매의 웨이퍼를 둘레 방향(회전 방향)으로 배열하여 적재하기 위한 적재대와, 이 적재대에 대향하도록 진공 용기의 상부에 설치되어, 처리 가스를 웨이퍼에 공급하는 가스 공급부가 설치되어 있다. 이 가스 공급부는 적재대 상의 웨이퍼의 배열에 대응하도록, 예를 들어 둘레 방향으로 복수 개소에 늘어서서 배열되어 있다.

그리고, 웨이퍼를 적재대에 적재하여 진공 용기 내를 소정의 처리 압력이 되도록 감압하여, 적재대와 상기 복수의 가스 공급부를 연직축 주위로 상대적으로 회전시키는 동시에 웨이퍼를 가열하고, 각각의 가스 공급부로부터 웨이퍼의 표면에 개별로 복수 종류의 가스, 예를 들어 상술한 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 공급한다. 또한, 진공 용기 내에 있어서의 반응 가스끼리의 혼합을 억제하기 위해, 반응 가스를 공급하는 가스 공급부끼리 사이에 물리적인 격벽을 설치하거나, 혹은 불활성 가스를 에어 커튼으로서 형성함으로써, 진공 용기 내에 있어서 제1 반응 가스에 의해 형성되는 처리 영역과 제2 반응 가스에 의해 형성되는 처리 영역을 구획한다.

이와 같이, 공통의 진공 용기 내에 복수 종류의 반응 가스를 동시에 공급하고 있지만, 이들 반응 가스가 혼합되지 않도록 각각의 처리 영역을 구획하고 있으므로, 회전 중의 웨이퍼로부터 보면 상기한 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 상기한 격벽이나 에어 커튼을 통해 교대로 공급되게 되고, 따라서 상기한 방법에 의 한 성막 처리가 행해지게 된다. 그로 인해, 가스 치환이 불필요해지므로 단시간에 성막 처리할 수 있고, 또한 퍼지 가스 등의 불활성 가스의 소비량을 줄일 수 있는(혹은, 퍼지 가스가 불필요해지는) 것 등의 장점이 있다.

그런데 이 장치에서는, 공통의 진공 용기 내에 복수 종류의 반응 가스를 도입하는 데 있어서, 상기와 같이 진공 용기 내에서의 반응 가스끼리의 혼합을 억제할 뿐만 아니라, 진공 용기 내에 있어서의 반응 가스의 기류를 엄밀하게 제어하여 웨이퍼로의 가스 흐름을 일정하게 유지할 필요가 있다. 즉, 이 장치에서는 진공 용기 내에 복수의 처리 영역이 형성되므로, 웨이퍼로의 가스류가 흐트러지면, 처리 영역의 크기, 즉 웨이퍼와 반응 가스의 반응 시간이 바뀌게 되어, 그 경우에는 성막되는 박막의 품질에 영향을 미치게 된다.

진공 용기 내에 있어서의 반응 가스의 기류가 웨이퍼의 면내, 혹은 면 사이에 있어서 흐트러진 경우, 예를 들어 웨이퍼 상에 필요량의 반응 가스가 공급되지 않는 경우에는, 반응 가스의 흡착이 부족해 막 두께가 얇아지거나, 혹은 예를 들어 산화 반응이 완전히 진행되지 않아 막질이 악화될 우려가 있다. 또한, 기류가 흐트러져서 반응 가스끼리가 격벽이나 에어 커튼을 통해 혼합한 경우에는, 상술한 바와 같이 반응 생성물이 생성되어 파티클의 원인이 되어 버린다. 그로 인해, 이와 같은 반응 가스의 기류의 제어는 엄밀하게 행할 필요가 있지만, 상기와 같은 격벽이나 에어 커튼만으로는 불충분하고, 또한, 예를 들어 처리 중에 가스류가 흐트러졌다고 해도, 그와 같은 상황을 파악할 수 없다.

한편, 이와 같은 장치에서는 진공 용기 내를 소정의 진공도(압력)로 유지하 면서 웨이퍼의 처리를 행하므로, 진공 용기 내의 진공도와 함께 이 진공 용기 내의 반응 가스의 기류를 제어할 필요가 있고, 그로 인해 이와 같은 기류의 제어는 매우 곤란하다. 또한, 웨이퍼에 대해 행하는 처리의 레시피에 따라서 진공 용기 내의 진공도나 반응 가스의 유량이 바뀌므로, 레시피마다 진공도나 반응 가스의 기류를 제어할 필요가 있고, 따라서 이 제어는 더욱 곤란한 것이 된다. 그러나, 상기한 특허 문헌에서는, 이와 같은 기류의 제어에 대해서는 전혀 검토되어 있지 않다.

특허 문헌 5에는 진공 용기 내를 우측 영역과 좌측 영역으로 분리하는 동시에, 이들 영역마다 가스의 공급구 및 배기구를 형성하여, 이들 영역에 서로 종류가 다른 가스를 공급하는 동시에, 각각의 영역으로부터 가스를 배기하는 기술이 기재되어 있다. 그러나, 진공 용기 내에 있어서의 기류, 즉, 예를 들어 각각의 배기구로부터 배기되는 가스의 유량에 대해서는 전혀 검토되어 있지 않다. 그로 인해, 배기로 내에, 예를 들어 퇴적물이 퇴적하여 배기 유량에 경시 변화가 일어나고, 좌우의 배기 유량의 밸런스가 무너져, 예를 들어 한쪽으로 치우쳐 있다고 해도, 그와 같은 상태를 파악할 수 없다. 또한, 복수의 배기로의 각각에 배기 펌프를 설치한 경우에는, 각각의 배기 펌프의 상태에 따라서 배기 능력에 개체차가 발생할 가능성이 있지만, 그와 같은 개체차에 대해서도 검토되어 있지 않다.

또한, 특허 문헌 6 내지 8에는 타깃(웨이퍼에 상당함)에 복수의 가스를 교대로 흡착시켜 원자층 CVD 방법을 실시하는 데 있어서, 웨이퍼를 적재하는 서셉터를 회전시켜 서셉터의 상방으로부터 소스 가스와 퍼지 가스를 공급하는 장치가 기재되어 있다. 이 장치에서는 불활성 가스에 의해 가스 커튼을 형성하는 동시에, 소스 가스와 퍼지 가스를 각각 배기 채널(30a, 30b)로부터 따로따로 배기하도록 하고 있지만, 상기한 특허 문헌 5와 마찬가지로, 각각의 배기 채널(30a, 30b)로부터 배기되는 가스의 유량에 대해서는 전혀 검토되어 있지 않다.

또한, 배기로에 개방도를 가변 가능한 밸브를 개재 설치하여, 이 밸브의 개방도를 통해 배기로 내를 통류하는 배기 가스의 유량을 추정하는 방법이 알려져 있지만, 배기 가스의 실제 유량을 계측하고 있는 것은 아니므로, 예를 들어 상기와 같이 배기 펌프의 배기 능력이 바뀐 경우에는, 실제의 배기 유량을 파악할 수 없다.

[특허 문헌 1] 미국 특허 공보 제6,634,314호

[특허 문헌 2] 일본 특허 출원 공개 제2001-254181호 공보 : 도 1 및 도 2

[특허 문헌 3] 특허 제3144664호 공보 : 도 1, 도 2, 청구항 1

[특허 문헌 4] 일본 특허 출원 공개 평4-287912호 공보

[특허 문헌 5] 미국 특허 공보 제7,153,542호 : 도 6의 (a), 도 6의 (b)

[특허 문헌 6] 일본 특허 출원 공개 제2007-247066호 공보 : 단락 0023 내지 0025, 0058, 도 12 및 도 18

[특허 문헌 7] 미국 특허 공개 공보 제2007-218701호

[특허 문헌 8] 미국 특허 공개 공보 제2007-218702호

본 발명은 상기에 비추어 행해진 것으로, 진공 용기 내에서 기판의 표면에 서로 반응하는 복수의 반응 가스를 순서대로 공급하여 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서, 기판이 적재되는 회전 테이블의 둘레 방향을 따라서 설치되는 제1 반응 가스가 공급되는 제1 처리 영역의 분위기와, 제2 반응 가스가 공급되는 제2 처리 영역의 분위기를 분리하기 위한 분리 영역에 공급되는 분리 가스의 사용량을 저감시킬 수 있는 성막 장치, 성막 방법 및 이 방법을 실시하는 프로그램을 저장한 기억 매체를 제공한다.

본 발명의 제1 형태는, 진공 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고, 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서, 진공 용기 내에 설치되어, 기판을 적재하기 위해 설치된 기판 적재 영역을 포함하는 회전 테이블과, 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제1 반응 가스를 공급하도록 구성된 제1 반응 가스 공급 수단과, 상기 회전 테이블의 둘레 방향으로 상기 제1 반응 가스 공급 수단으로부터 이격되어 배치되고, 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제2 반응 가스를 공급하도록 구성된 제2 반응 가스 공급 수단과, 상기 둘레 방향에 있어서 상기 제1 반응 가스가 공급되는 제1 처리 영역과 상기 제2 반응 가스가 공급되는 제2 처리 영역 사이에 위치하는 분리 영역과, 상기 제1 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제1 배기로와, 상기 제2 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제2 배기로와, 제1 밸브를 통해 상기 제1 배기로에 접속된 제1 진공 배기 수단과, 제2 밸브를 통해 상기 제2 배기로에 접속된 제2 진공 배기 수단과, 상기 제1 밸브와 상기 제1 진공 배기 수단 사이에 개재 설치된 제1 압력 검출 수단과, 상기 제2 밸브와 상기 제2 진공 배기 수단 사이에 개재 설치된 제2 압력 검출 수단과, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브 중 적어도 한쪽에 설치된 처리 압력 검출 수단과, 상기 제1 압력 검출 수단 및 상기 제2 압력 검출 수단에 의해 검출된 각 압력 검출치에 기초하여, 상기 진공 용기 내의 압력과, 상기 제1 배기로 및 상기 제2 배기로를 통류하는 각각의 가스의 유량비가 각각 설정된 설정치로 되도록, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개방도를 제어하는 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비하는 성막 장치를 제공한다.

본 발명의 제2 형태는, 진공 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고, 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서, 진공 용기 내에 설치되어, 기판을 적재하기 위해 설치된 기판 적재 영역을 포함하는 회전 테이블과, 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제1 반응 가스를 공급하도록 구성된 제1 반응 가스 공급 수단과, 상기 회전 테이블의 둘레 방향으로 상기 제1 반응 가스 공급 수단으로부터 이격되어 배치되어, 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제2 반응 가스를 공급하도록 구성된 제2 반응 가스 공급 수단과, 상기 둘레 방향에 있어서 상기 제1 반응 가스가 공급되는 제1 처리 영 역과 상기 제2 반응 가스가 공급되는 제2 처리 영역 사이에 위치하는 분리 영역과 상기 제1 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제1 배기로와, 상기 제2 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제2 배기로와, 제1 밸브를 통해 상기 제1 배기로에 접속된 제1 진공 배기 수단과, 제2 밸브를 통해 상기 제2 배기로에 접속된 제2 진공 배기 수단과, 상기 제1 밸브와 상기 제1 처리 영역 사이에 설치된 제1 처리 압력 검출 수단과, 상기 제2 밸브와 상기 제2 처리 영역 사이에 설치된 제2 처리 압력 검출 수단과, 상기 제1 처리 압력 검출 수단 및 상기 제2 처리 압력 검출 수단에 의해 검출된 각 압력 검출치에 기초하여, 상기 진공 용기 내의 압력과, 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역 사이의 압력차가 각각 설정된 설정치로 되도록, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개방도를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비하는 성막 장치를 제공한다.

본 발명의 제3 형태는, 진공 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고, 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 방법에 있어서, 상기 진공 용기 내의 회전 테이블에 기판을 대략 수평으로 적재하는 공정과, 당해 회전 테이블을 회전시키는 공정과, 제1 반응 가스 공급 수단으로부터 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제1 반응 가스를 제1 처리 영역으로 공급하는 공정과, 상기 회전 테이블의 둘레 방향으로 이격되어 배치되는 제2 반응 가스 공급 수단으로부터, 상기 회전 테이블의 상기 기판 적재 영역측의 면을 향해 제2 반응 가스를 제2 처리 영역으로 공급하는 공정과, 상기 제1 반응 가스 공급 수단 및 상기 제2 반응 가스 공급 수단 사이에 위치하는 분리 영역에 설치된 분리 가스 공급 수단으로부터 분리 가스를 공급하는 공정과, 상기 제1 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제1 배기로를 통해 제1 진공 배기 수단으로부터 상기 제1 처리 영역의 상기 제1 반응 가스를 배기하고, 상기 제2 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제2 배기로를 통해 제2 진공 배기 수단으로부터 상기 제2 처리 영역의 상기 제2 반응 가스를 배기하는 공정과, 상기 진공 용기 내의 압력과, 상기 제1 배기로에 개재 설치된 제1 밸브와 상기 제1 진공 배기 수단 사이에 있어서의 제1 압력과, 상기 제2 배기로에 개재 설치된 제2 밸브와 상기 제2 진공 배기 수단 사이에 있어서의 제2 압력을 검출하는 공정과, 상기 검출하는 공정에서 검출된 각 압력 검출치에 기초하여, 상기 진공 용기 내의 압력과, 상기 제1 배기로 및 상기 제2 배기로를 통류하는 각각의 가스의 유량비가 각각 설정된 설정치로 되도록, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개방도를 조절하는 공정을 구비하는 성막 방법을 제공한다.

본 발명의 제4 형태는, 진공 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고, 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 방법에 있어서, 상기 진공 용기 내의 회전 테이블에 기판을 대략 수평으로 적재하는 공정과, 당해 회전 테이블을 회전시키는 공정과, 제1 반응 가스 공급 수단으로부터 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제1 반응 가스를 제1 처리 영역으로 공급하는 공정과, 상기 회전 테이블의 둘레 방향으로 이격되어 배치되는 제2 반응 가스 공급 수 단으로부터, 상기 회전 테이블의 상기 기판 적재 영역측의 면을 향해 제2 반응 가스를 제2 처리 영역으로 공급하는 공정과, 상기 제1 반응 가스 공급 수단 및 상기 제2 반응 가스 공급 수단 사이에 위치하는 분리 영역에 설치된 분리 가스 공급 수단으로부터 분리 가스를 공급하는 공정과, 상기 제1 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제1 배기로를 통해 제1 진공 배기 수단으로부터 상기 제1 처리 영역을 배기하고, 상기 제2 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제2 배기로를 통해 제2 진공 배기 수단으로부터 상기 제2 처리 영역을 배기하는 공정과, 상기 제1 배기로에 개재 설치된 제1 밸브와 상기 제1 처리 영역 사이에 있어서의 제1 압력과, 상기 제2 배기로에 개재 설치된 제2 밸브와 상기 제2 처리 영역 사이에 있어서의 제2 압력을 검출하는 공정과, 상기 검출하는 공정에서 검출된 각 압력 검출치에 기초하여, 상기 진공 용기 내의 압력과, 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역 사이에 있어서의 압력차가 각각 설정된 설정치로 되도록, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개방도를 조절하는 공정을 포함하는 성막 방법을 제공한다.

본 발명의 제5 형태는, 진공 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고, 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서, 진공 용기 내에 설치되어, 기판을 적재하기 위해 설치된 기판 적재 영역을 포함하는 회전 테이블과, 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제1 반응 가스를 공급하도록 구성된 제1 반응 가스 공급 수단과, 상기 회전 테이블의 둘레 방향으로 상기 제1 반응 가스 공급 수단으로부터 이격되어 배치되어, 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제2 반응 가스를 공급하도록 구성된 제2 반응 가스 공급 수단과, 상기 둘레 방향에 있어서 상기 제1 반응 가스가 공급되는 제1 처리 영역과 상기 제2 반응 가스가 공급되는 제2 처리 영역 사이에 위치하는 분리 영역과, 상기 분리 가스 공급 수단의 상기 회전 방향 양측에 위치하여, 상기 분리 영역으로부터 처리 영역측으로 분리 가스가 흐르기 위한 협애한 공간을 회전 테이블과의 사이에 형성하기 위한 천장면과, 상기 진공 용기 내의 중심부에 위치하여, 상기 회전 테이블의 상기 기판 적재면측에 분리 가스를 토출하는 토출 구멍이 형성된 중심부 영역과, 상기 제1 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제1 배기로와, 상기 제2 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제2 배기로와, 상기 제1 배기로에 접속된 제1 진공 배기 수단과, 상기 제2 배기로에 접속된 제2 진공 배기 수단을 구비하는 성막 장치를 제공한다.

본 발명의 제6 형태는, 진공 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고, 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 방법에 있어서, 상기 진공 용기 내의 회전 테이블에 기판을 대략 수평으로 적재하는 공정과, 당해 회전 테이블을 회전시키는 공정과, 제1 반응 가스 공급 수단으로부터 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제1 반응 가스를 제1 처리 영역으로 공급하는 공정과, 상기 회전 테이블의 둘레 방향으로 이격되어 배치되는 제2 반응 가스 공급 수단으로부터, 상기 회전 테이블의 상기 기판 적재 영역측의 면을 향해 제2 반응 가 스를 제2 처리 영역으로 공급하는 공정과, 상기 제1 반응 가스 공급 수단 및 상기 제2 반응 가스 공급 수단 사이에 위치하는 분리 영역에 설치된 분리 가스 공급 수단으로부터 분리 가스를 공급함으로써, 상기 분리 가스 공급 수단의 상기 회전 방향 양측에서 상기 회전 테이블에 대향하는 천장면과 당해 회전 테이블 사이의 협애한 공간에 상기 분리 가스를 확산시키는 공정과, 상기 진공 용기 내의 중심부에 위치하는 중심부 영역에 형성된 토출구로부터 상기 분리 가스를 당해 회전 테이블의 기판 적재면측으로 토출하는 공정과, 상기 제1 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제1 배기로를 통해 상기 분리 가스 및 상기 제1 반응 가스를 배기하고, 상기 제2 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 상기 제2 배기로를 통해 상기 분리 가스 및 상기 제2 반응 가스를 배기하는 공정과, 상기 제1 배기로에 접속된 제1 진공 배기 수단으로부터 상기 분리 가스 및 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 배기로에 접속된 제2 진공 배기 수단으로부터 상기 분리 가스 및 상기 제2 반응 가스를 배기하는 공정을 포함하는 성막 방법을 제공한다.

진공 용기 내에서 기판의 표면에 서로 반응하는 복수의 반응 가스를 순서대로 공급하여 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서, 기판이 적재되는 회전 테이블의 둘레 방향을 따라서 설치되는 제1 반응 가스가 공급되는 제1 처리 영역의 분위기와, 제2 반응 가스가 공급되는 제2 처리 영역의 분위기를 분리하기 위한 분리 영역에 공급되는 분리 가스의 사용량을 저감시킬 수 있는 성막 장치, 성막 방법 및 이 방법을 실시하는 프로그램을 저장한 기억 매체를 제공할 수 있다.

이하의 실시 형태에 따르면, 서로 반응하는 복수의 반응 가스의 처리 영역을 회전 테이블의 회전 방향을 따라서 공통의 진공 용기 내에 형성하여, 이들 복수의 처리 영역 내에 회전 테이블에 의해 기판을 순서대로 통과시켜 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 성막하는 데 있어서, 처리 영역 사이에 분리 가스를 공급하는 분리 영역을 개재시키는 동시에 서로 다른 반응 가스를 분리하여 배기하도록 배기구가 위치하는 제1 배기로 및 제2 배기로를 설치하고 있다. 그리고, 진공 용기 내의 압력이 설정치로 되고, 또한 각각의 배기로로부터 배기되는 가스의 유량비 혹은 각 처리 영역 사이에 있어서의 압력차가 설정치로 되도록, 각각의 배기로에 개재 설치된 밸브의 개방도를 조정하고 있다. 그로 인해, 분리 영역의 양측에 있어서 적절한 기류를 안정적으로 형성할 수 있고, 따라서 기판의 표면에 있어서의 반응 가스의 기류가 일정화되므로 면내 및 면 사이에 있어서 막 두께가 균일하고 막질이 균질하고 또한 양호한 박막을 얻을 수 있다. 또한, 분리 영역의 양측에 있어서의 배기의 치우침을 방지할 수 있으므로, 서로 반응하는 반응 가스끼리가 분리 영역을 빠져나가 혼합되는 것을 피할 수 있고, 이에 의해 기판의 표면 이외에 있어서의 반응 생성물의 생성이 억제되고, 그로 인해 파티클의 발생을 억제할 수 있다.

[제1 실시 형태]

본 발명의 제1 실시 형태인 성막 장치는, 도 1(도 3의 I-I'선에 따른 단면도) 내지 도 3에 도시한 바와 같이 평면 형상이 대략 원형인 편평한 진공 용기(1) 와, 이 진공 용기(1) 내에 설치되어, 당해 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 갖는 회전 테이블(2)을 구비하고 있다. 진공 용기(1)는 천장판(11)이 용기 본체(12)로부터 착탈할 수 있도록 구성되어 있다. 이 천장판(11)은 진공 용기(1) 내가 감압됨으로써, 용기 본체(12)의 상면의 주연부에 링 형상으로 설치된 밀봉 부재, 예를 들어 O링(13)을 통해 용기 본체(12)측으로 압박되고 있어 기밀 상태를 유지하고 있지만, 용기 본체(12)로부터 분리할 때에는 도시하지 않은 구동 기구에 의해 상방으로 들어올려진다.

회전 테이블(2)은 중심부에서 원통 형상의 코어부(21)에 고정되고, 이 코어부(21)는 연직 방향으로 신장되는 회전축(22)의 상단부에 고정되어 있다. 회전축(22)은 진공 용기(1)의 저면부(14)를 관통하여, 그 하단부가 당해 회전축(22)을 연직축 주위로, 본 예에서는 시계 방향으로 회전시키는 구동부(23)에 설치되어 있다. 회전축(22) 및 구동부(23)는 상면이 개방된 통 형상의 케이스체(20) 내에 수납되어 있다. 이 케이스체(20)는 그 상면에 설치된 플랜지 부분이 진공 용기(1)의 저면부(14)의 하면에 기밀하게 설치되어 있어, 케이스체(20)의 내부 분위기와 외부 분위기의 기밀 상태가 유지되어 있다.

회전 테이블(2)의 표면부에는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 회전 방향(둘레 방향)을 따라서 복수매, 예를 들어 5매의 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)(W)를 적재하기 위한 원 형상의 오목부(24)가 형성되어 있다. 또한, 도 3에는 편의상 1개의 오목부(24)에만 웨이퍼(W)를 도시하고 있다. 여기서 도 4는 회전 테이블(2)을 동심원을 따라서 절단하고, 또한 가로로 전개하여 도시하 는 전개도이고, 오목부(24)는, 도 4a에 도시한 바와 같이 그 직경이 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간, 예를 들어 4㎜ 크고, 또한 그 깊이는 웨이퍼(W)의 두께와 동등한 크기로 설정되어 있다. 따라서, 웨이퍼(W)를 오목부(24)로 떨어뜨리면, 웨이퍼(W)의 표면과 회전 테이블(2)의 표면[웨이퍼(W)가 적재되지 않은 영역]이 정렬되게 된다. 웨이퍼(W)의 표면과 회전 테이블(2)의 표면 사이의 높이의 차가 크면 그 단차 부분에서 압력 변동이 발생하므로, 웨이퍼(W)의 표면과 회전 테이블(2)의 표면의 높이를 정렬시키는 것이, 막 두께의 면내 균일성을 정렬시키는 관점에서 바람직하다. 웨이퍼(W)의 표면과 회전 테이블(2)의 표면의 높이를 정렬시킨다는 것은, 동일한 높이이거나, 혹은 양면의 차가 5㎜ 이내인 것을 말하지만, 가공 정밀도 등에 따라서 가능한 한 양면의 높이의 차를 제로에 가깝게 하는 것이 바람직하다. 오목부(24)의 저면에는 웨이퍼(W)의 이면을 지지하여 당해 웨이퍼(W)를 승강시키기 위한, 예를 들어 후술하는 3개의 승강 핀(16)(도 8 참조)이 관통하는 관통 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다.

오목부(24)는 웨이퍼(W)를 위치 결정하여 회전 테이블(2)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 튀어나오지 않도록 하기 위한 것으로, 본 발명의 기판 적재 영역에 상당하는 부위이지만, 이 기판 적재 영역(웨이퍼 적재 영역)은 오목부로 한정되지 않고, 예를 들어 회전 테이블(2)의 표면에 웨이퍼(W)의 주연을 가이드하는 가이드 부재를 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 따라서 복수 배열한 구성이라도 좋고, 혹은 회전 테이블(2)측에 정전 척 등의 척 기구를 갖게 하여 웨이퍼(W)를 흡착하는 경우에는, 그 흡착에 의해 웨이퍼(W)가 적재되는 영역이 기판 적재 영역으로 된다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 진공 용기(1)에는 회전 테이블(2)에 있어서의 오목부(24)의 통과 영역과 각각 대향하는 상부 위치에 제1 반응 가스 노즐(31) 및 제2 반응 가스 노즐(32)과 2개의 분리 가스 노즐(41, 42)이 진공 용기(1)의 둘레 방향[회전 테이블(2)의 회전 방향]으로 서로 간격을 두고 중심부로부터 방사상으로 신장되어 있다. 본 예에서는, 제2 반응 가스 노즐(32), 분리 가스 노즐(41), 제1 반응 가스 노즐(31) 및 분리 가스 노즐(42)이 이 순서로 시계 방향으로 배열되어 있다. 이들 반응 가스 노즐(31, 32) 및 분리 가스 노즐(41, 42)은, 예를 들어 진공 용기(1)의 측 주위벽에 설치되어 있고, 그 기단부인 가스 도입 포트(31a, 32a, 41a, 42a)는 당해 측벽을 관통하고 있다.

가스 노즐(31, 32, 41, 42)은, 도시한 예에서는 진공 용기(1)의 주위벽부로부터 진공 용기(1) 내로 도입되어 있지만, 후술하는 환상의 돌출부(5)로부터 도입해도 좋다. 이 경우, 돌출부(5)의 외주면과 천장판(11)의 외표면으로 개방되는 L자형의 도관을 설치하여, 진공 용기(1) 내에서 L자형의 도관의 한쪽의 개구에 가스 노즐(31, 32, 41, 42)을 접속하고, 진공 용기(1)의 외부에서 L자형의 도관의 다른 쪽의 개구에 가스 도입 포트(31a, 32a, 41a, 42a)를 접속하는 구성을 채용할 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 반응 가스 노즐(31)은 밸브(36a) 및 유량 조정부(37a)가 개재 설치된 가스 공급관(31b)에 의해, 제1 반응 가스인 BTBAS(비스터셜부틸아미노실란) 가스가 저류된 제1 가스 공급원(38a)에 접속되어 있다. 반응 가스 노즐(32)은 밸브(36b) 및 유량 조정부(37b)가 개재 설치된 가스 공급관(32b)에 의해, 제2 반응 가스인 O₃(오존) 가스가 저류된 제2 가스 공급원(38b)에 접속되어 있다. 또한, 분리 가스 노즐(41)은 밸브(36c) 및 유량 조정부(37c)가 개재 설치된 가스 공급관(41b)에 의해, 분리 가스 및 불활성 가스인 N₂ 가스(질소 가스)가 저류된 N₂ 가스 공급원(38c)에 접속되어 있고, 분리 가스 노즐(42)은 밸브(36d) 및 유량 조정부(37d)가 개재 설치된 가스 공급관(42b)에 의해, 이 N₂ 가스 공급원(38c)에 접속되어 있다.

반응 가스 노즐(31)과 밸브(36a) 사이에 있어서의 가스 공급관(31b)은 밸브(36e) 및 유량 조정부(37e)를 통해 상술한 N₂ 가스 공급원(38c)에 접속되어 있고, 후술하는 바와 같이, 배기 가스의 유량비를 조정할 때에는 이 반응 가스 노즐(31)로부터 N₂ 가스가 진공 용기(1) 내에 공급되게 된다. 또한, 마찬가지로 반응 가스 노즐(32)과 밸브(36b) 사이에 있어서의 가스 공급관(32b)에는 밸브(36f) 및 유량 조정부(37f)를 통해 N₂ 가스 공급원(38c)이 접속되어 있다. 이들 밸브(36a 내지 36f) 및 유량 조정부(37a 내지 37f)에 의해 가스 공급계(39)가 구성된다.

반응 가스 노즐(31, 32)에는 하방측으로 반응 가스를 토출하기 위한, 예를 들어 구경이 0.5㎜인 토출 구멍(33)이 바로 아래를 향해 노즐의 길이 방향으로, 예를 들어 10㎜의 간격을 두고 배열되어 있다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42)에는 하방측으로 분리 가스를 토출하기 위한, 예를 들어 구경이 0.5㎜인 토출 구멍(40)이 바로 아래를 향해 길이 방향으로, 예를 들어 10㎜ 정도의 간격을 두고 형성되어 있다. 반응 가스 노즐(31, 32)은 각각 제1 반응 가스 공급 수단 및 제2 반응 가스 공급 수단에 상당하고, 그 하방 영역은 각각 BTBAS 가스를 웨이퍼(W)에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역(91) 및 O₃ 가스를 웨이퍼(W)에 흡착시키기 위한 제2 처리 영역(92)으로 된다.

분리 가스 노즐(41, 42)은 상기 제1 처리 영역(91)과 제2 처리 영역(92)을 분리하기 위한 분리 영역(D)을 형성하기 위한 것으로, 이 분리 영역(D)에 있어서의 진공 용기(1)의 천장판(11)에는, 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)의 회전 중심을 중심으로 하고, 또한 진공 용기(1)의 내주벽의 근방을 따라서 그려지는 원을 둘레 방향으로 분할하여 이루어지는, 평면 형상이 부채형이고 하방으로 돌출된 볼록 형상부(4)가 설치되어 있다. 분리 가스 노즐(41, 42)은 이 볼록 형상부(4)에 있어서의 상기 원의 둘레 방향 중앙에서 당해 원의 반경 방향으로 신장되도록 형성된 홈부(43) 내에 수납되어 있다. 즉, 분리 가스 노즐(41, 42)의 중심축으로부터 볼록 형상부(4)인 부채형의 양 테두리[회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측의 테두리 및 하류측의 테두리]까지의 거리는 동일한 길이로 설정되어 있다.

또한, 홈부(43)는, 본 실시 형태에서는 볼록 형상부(4)를 이등분하도록 형성되어 있지만, 다른 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 홈부(43)로부터 볼 때 볼록 형상부(4)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측이 상기 회전 방향 하류측보다도 넓어지도록 홈부(43)를 형성해도 좋다.

따라서, 분리 가스 노즐(41, 42)에 있어서의 상기 회전 방향 양측에는 상기 볼록 형상부(4)의 하면인, 예를 들어 평탄한 낮은 천장면(44)(제1 천장면)이 존재하고, 이 천장면(44)의 상기 회전 방향 양측에는 당해 천장면(44)보다도 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 존재하게 된다. 이 볼록 형상부(4)의 역할은 회전 테이블(2)과의 사이에 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스의 침입을 저지하여 이들 반응 가스의 혼합을 저지하기 위한 협애한 공간인 분리 공간을 형성하는 데 있다.

즉, 분리 가스 노즐(41)을 예로 들면, 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측으로부터 O₃ 가스가 침입하는 것을 저지하고, 또한 회전 방향 하류측으로부터 BTBAS 가스가 침입하는 것을 저지한다. 「가스의 침입을 저지한다」라고 함은, 분리 가스 노즐(41)로부터 토출된 분리 가스인 N₂ 가스가 제1 천장면(44)과 회전 테이블(2)의 표면 사이로 확산되어, 본 예에서는 당해 제1 천장면(44)에 인접하는 제2 천장면(45)의 하방측 공간으로 분출되고, 이에 의해 당해 인접 공간으로부터의 가스가 침입할 수 없게 되는 것을 의미한다. 그리고, 「가스를 침입할 수 없게 된다」는 것은, 인접 공간으로부터 볼록 형상부(4)의 하방측 공간으로 전혀 인입할 수 없는 경우만을 의미하는 것이 아니라, 다소 침입은 하지만, 양측으로부터 각각 침입한 O₃ 가스 및 BTBAS 가스가 볼록 형상부(4) 내에서 서로 섞이지 않는 상태가 확보되는 경우도 의미하고, 이와 같은 작용이 얻어지는 한, 분리 영역(D)의 역할인 제1 처리 영역(91)의 분위기와 제2 처리 영역(92)의 분위기의 분리 작용을 발휘할 수 있다. 따라서, 협애한 공간에 있어서의 협애의 정도는, 협애한 공간[볼록 형상부(4)의 하방 공간]과 당해 공간에 인접한 영역[본 예에서는 제2 천장면(45)의 하방 공간]의 압력차가 「가스를 침입할 수 없게 된다」는 작용을 확보할 수 있을 정도의 크기가 되도록 설정되고, 그 구체적인 치수는 볼록 형상부(4)의 면적 등에 따라서 상이하다고 할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)에 흡착한 가스에 대해서는 당연히 분리 영역(D) 내를 통과할 수 있고, 가스의 침입 저지는 기상 중의 가스를 의미하고 있다.

본 예에서는 직경 300㎜의 웨이퍼(W)를 피처리 기판으로 하고 있고, 이 경우 볼록 형상부(4)는 회전 테이블(2)의 회전 중심으로부터 140㎜ 외주측으로 이격된 부위[후술하는 돌출부(5)와의 경계 부위]에 있어서는, 둘레 방향의 길이[회전 테이블(2)과 동심원의 원호의 길이]가, 예를 들어 146㎜이고, 웨이퍼(W)의 적재 영역[오목부(24)]의 가장 외측 부위에 있어서는 둘레 방향의 길이가, 예를 들어 502㎜이다. 또한, 도 4a에 도시한 바와 같이, 당해 외측 부위에 있어서 분리 가스 노즐(41, 42)의 양쪽으로부터 각각 좌우에 위치하는 볼록 형상부(4)의 둘레 방향의 길이(L)에서 보면, 길이(L)는 246㎜이다.

또한, 도 4a에 도시한 바와 같이, 볼록 형상부(4)의 하면, 즉 천장면(44)에 있어서의 회전 테이블(2)의 표면까지의 높이(h)는, 예를 들어 0.5㎜ 내지 10㎜라도 좋고, 약 4㎜이면 적합하다. 이 경우, 회전 테이블(2)의 회전수는, 예를 들어 1rpm 내지 500rpm으로 설정되어 있다. 그로 인해, 분리 영역(D)의 분리 기능을 확보하기 위해서는, 회전 테이블(2)의 회전수의 사용 범위 등에 따라서 볼록 형상부(4)의 크기나 볼록 형상부(4)의 하면[제1 천장면(44)]과 회전 테이블(2)의 표면과의 높이(h)를, 예를 들어 실험 등에 기초하여 설정하게 된다. 또한, 분리 가스 로서는, 질소(N₂) 가스로 한정되지 않고 아르곤(Ar) 가스 등의 불활성 가스 등을 사용할 수 있지만, 이와 같은 가스로 한정되지 않고 수소(H₂) 가스 등이라도 좋고, 성막 처리에 영향을 미치지 않는 가스이면, 가스의 종류에 관해서는 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 유량 조정에 사용하는 가스로서는, 상기한 N₂ 가스 등의 불활성 가스로 한정되지 않고, 마찬가지로 성막 처리에 영향을 미치지 않는 가스이면 된다. 본 예에 있어서는, 분리 가스 및 불활성 가스로서 N₂ 가스를 사용하고 있으므로, 후술하는 바와 같이 성막 처리를 개시할 때에 이 불활성 가스에 대해서는 절환하지 않도록 하고 있지만, 이들 분리 가스 및 불활성 가스로서 서로 다른 종류의 가스를 사용해도 좋다.

한편, 천장판(11)의 하면에는 회전 테이블(2)에 있어서의 코어부(21)보다도 외주측의 부위와 대향하도록, 또한 당해 코어부(21)의 외주를 따라서 돌출부(5)가 설치되어 있다. 이 돌출부(5)는 볼록 형상부(4)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 중심측의 부위와 연속해서 형성되어 있고, 그 하면이 볼록 형상부(4)의 하면[천장면(44)]과 동일한 높이로 형성되어 있다. 도 2 및 도 3은 상기 천장면(45)보다도 낮고, 또한 분리 가스 노즐(41, 42)보다도 높은 위치에서 천장판(11)을 수평으로 절단하여 도시하고 있다. 또한, 돌출부(5)와 볼록 형상부(4)는 반드시 일체인 것으로 한정되는 것이 아니라, 별체라도 좋다.

볼록 형상부(4) 및 분리 가스 노즐(41, 42)의 조합 구조의 만드는 방법에 대해서는, 볼록 형상부(4)를 이루는 1매의 부채형 플레이트의 중앙에 홈부(43)를 형 성하고 이 홈부(43) 내에 분리 가스 노즐(41, 42)을 배치하는 구조로 한정되지 않고, 2매의 부채형 플레이트를 사용하여 분리 가스 노즐(41, 42)의 양측 위치에서 천장판(11)의 하면에 볼트 체결 등에 의해 고정하는 구성 등이라도 좋다.

진공 용기(1)의 천장판(11)의 하면, 즉 회전 테이블(2)의 웨이퍼 적재 영역[오목부(24)]으로부터 본 천장면은, 상술한 바와 같이 제1 천장면(44)과 이 천장면(44)보다도 높은 제2 천장면(45)이 둘레 방향에 존재하지만, 도 1에서는 높은 천장면(45)이 설치되어 있는 영역에 대한 종단면을 도시하고 있고, 도 5에서는 낮은 천장면(44)이 설치되어 있는 영역에 대한 종단면을 도시하고 있다. 부채형의 볼록 형상부(4)의 주연부[진공 용기(1)의 외연측의 부위]는, 도 2 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 회전 테이블(2)의 외측 단부면에 대향하도록 L자형으로 굴곡하여 굴곡부(46)를 형성하고 있다. 부채형의 볼록 형상부(4)는 천장판(11)측에 설치되어 있고, 용기 본체(12)로부터 제거할 수 있도록 되어 있으므로, 상기 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12) 사이에는 약간 간극이 있다. 이 굴곡부(46)도 볼록 형상부(4)와 마찬가지로 양측으로부터 반응 가스가 침입하는 것을 방지하고, 양 반응 가스의 혼합을 방지하는 목적으로 설치되어 있고, 굴곡부(46)의 내주면과 회전 테이블(2)의 외측 단부면의 간극 및 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12)의 간극은, 회전 테이블(2)의 표면에 대한 천장면(44)의 높이(h)와 동일한 치수로 설정되어 있다. 본 예에 있어서는, 회전 테이블(2)의 표면측 영역으로부터는 굴곡부(46)의 내주면이 진공 용기(1)의 내주벽을 구성하고 있다고 볼 수 있다.

용기 본체(12)의 내주벽은, 분리 영역(D)에 있어서는, 도 5에 도시한 바와 같이 상기 굴곡부(46)의 외주면과 접근하여 수직면에 형성되어 있지만, 분리 영역(D) 이외의 부위에 있어서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 예를 들어 회전 테이블(2)의 외측 단부면과 대향하는 부위로부터 저면부(14)에 걸쳐서 종단면 형상이 직사각형으로 절결되어 외측으로 움푹 들어간 구조로 되어 있다. 이 움푹 들어간 부위에 있어서의 상술한 제1 처리 영역(91) 및 제2 처리 영역(92)에 연통하는 영역을 각각 제1 배기 영역(E1) 및 제2 배기 영역(E2)이라고 칭하는 것으로 하면, 이들 제1 배기 영역(E1) 및 제2 배기 영역(E2)의 저부에는, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이 각각 제1 배기구(61) 및 제2 배기구(62)가 형성되어 있다.

제1 배기구(61)는, 상술한 도 1에 도시한 바와 같이 제1 밸브(65a)가 개재 설치된 제1 배기로(63a)를 통해 제1 진공 배기 수단인, 예를 들어 진공 펌프(64a)에 접속되어 있다. 이 제1 밸브(65a)는 개방도가 가변 가능하게 구성된, 예를 들어 APC(Auto Pressure Controller) 등이고, 이 밸브(65a)의 개방도에 따라서 제1 배기로(63a) 내를 통류하는 가스의 유량을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 이 제1 밸브(65a)의 상류측[진공 용기(1)측]과 하류측[진공 펌프(64a)측]에 있어서의 제1 배기로(63a)에는 각각 압력계 등으로 이루어지는 제1 처리 압력 검출 수단(66a) 및 제1 압력 검출 수단(67a)이 개재 설치되어 있다. 제1 처리 압력 검출 수단(66a)은 제1 밸브(65a)의 상류측인 진공 용기(1) 내의 압력을 측정하기 위한 것이고, 제1 압력 검출 수단(67a)은 제1 밸브(65a)와 진공 펌프(64a) 사이의 압력을 측정하는 것이다. 후술하는 제어부(80)에 의해, 이들 제1 처리 압력 검출 수단(66a) 및 제1 압력 검출 수단(67a)에 의해 검출되는 압력 검출치의 차(차압)로부 터, 예를 들어 베르누이의 정리 등을 사용한 계산에 의해 제1 배기로(63a)나 제1 밸브(65a)의 압력 손실을 고려하여 당해 제1 배기로(63a) 내[제1 밸브(65a)]를 통류하는 가스의 유량이 산출되도록 구성되어 있다.

또한, 상술한 제2 배기구(62)에 대해서도, 마찬가지로 제2 밸브(65b)가 개재 설치된 제2 배기로(63b)를 통해 제2 진공 배기 수단인, 예를 들어 진공 펌프(64b)에 접속되어 있다. 이 제2 밸브(65b)는, 상술한 제1 밸브(65a)와 마찬가지로 APC 등으로 이루어지고, 당해 밸브(65b)의 개방도에 따라서 제2 배기로(63b) 내를 통류하는 가스의 유량을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 이 제2 밸브(65b)의 상류측과 하류측에 있어서의 제2 배기로(63b)에는 각각 압력계 등으로 이루어지는 제2 처리 압력 검출 수단(66b) 및 제2 압력 검출 수단(67b)이 개재 설치되어 있다. 제2 처리 압력 검출 수단(66b) 및 제2 압력 검출 수단(67b)은 각각 진공 용기(1) 내의 압력 및 제2 밸브(65b)의 하류측의 압력을 검출하기 위한 것이다. 이들 제2 처리 압력 검출 수단(66b) 및 제2 압력 검출 수단(67b)에 의해 검출되는 압력의 차로부터, 마찬가지로 제어부(80)에 의해 제2 배기로(63b) 내[제2 밸브(65b)]를 통류하는 가스의 유량이 산출되도록 구성되어 있다. 이하에 있어서, 편의적으로 상기한 제1 밸브(65a) 및 제2 밸브(65b)를 각각 밸브(M)(마스터) 및 밸브(S)(슬레이브)라고 칭하는 경우가 있다.

상기와 같이, 이들 배기구(61, 62)는 분리 영역(D)의 분리 작용이 확실하게 작용하도록 평면에서 봤을 때에 상기 분리 영역(D)의 상기 회전 방향 양측에 형성되어 있고, 상세하게 말하면, 회전 테이블(2)의 회전 중심으로부터 볼 때 제1 처리 영역(91)과 이 제1 처리 영역(91)에 대해, 예를 들어 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역(D) 사이에 제1 배기구(61)가 형성되고, 회전 테이블(2)의 회전 중심으로부터 볼 때 제2 처리 영역(92)과 이 제2 처리 영역(92)에 대해, 예를 들어 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역(D) 사이에 제2 배기구(62)가 형성되어 있고, 각각 반응 가스(BTBAS 가스 및 O₃ 가스)의 배기를 전용으로 행하도록 하고 있다. 본 예에서는, 한쪽의 배기구(61)는 제1 반응 가스 노즐(31)과 이 반응 가스 노즐(31)에 대해 상기 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역(D)의 제1 반응 가스 노즐(31)측의 테두리의 연장선 사이에 형성되고, 또 다른 쪽의 배기구(61)는 제2 반응 가스 노즐(32)과 이 반응 가스 노즐(32)에 대해 상기 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역(D)의 제2 반응 가스 노즐(32)측의 테두리의 연장선 사이에 형성되어 있다. 즉, 제1 배기구(61)는 도 3 중에 일점 쇄선으로 나타낸 회전 테이블(2)의 중심과 제1 처리 영역(91)을 통과하는 직선(L1)과, 회전 테이블(2)의 중심과 상기 제1 처리 영역(91)의 하류측에 인접하는 분리 영역(D)의 상류측의 테두리를 통과하는 직선(L2) 사이에 형성되고, 제2 배기구(62)는 이 도 3에 이점 쇄선으로 나타낸 회전 테이블(2)의 중심과 제2 처리 영역(92)을 통과하는 직선(L3)과, 회전 테이블(2)의 중심과 상기 제2 처리 영역(92)의 하류측에 인접하는 분리 영역(D)의 상류측의 테두리를 통과하는 직선(L4) 사이에 위치하고 있다.

또한, 상술한 제1 처리 압력 검출 수단(66a) 및 제2 처리 압력 검출 수단(66b)으로 측정되는 압력은 거의 동일하므로, 제1 배기로(63a) 및 제2 배기 로(63b)에 있어서의 각 가스 유량을 계산하기 위해 사용하는 밸브(65a, 65b)보다도 상류측의 압력의 값으로서는, 제1 처리 압력 검출 수단(66a) 및 제2 처리 압력 검출 수단(66b) 중 어느 한쪽의 압력 검출치를 사용해도 좋다. 또한, 밸브(65a, 65b)보다도 상류측의 배기로(63a, 63b)의 압력은 진공 용기(1) 내의 압력과 거의 동일하므로, 상기 가스 유량을 계산하기 위해 사용하는 압력치로서는, 처리 압력 검출 수단(66a, 66b)의 압력 검출치 대신에, 진공 용기(1) 내에 별도로 설치한 압력 검출 수단의 압력 검출치를 사용해도 좋다. 또한, 배기구의 형성 수는 2개로 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 분리 가스 노즐(42)을 포함하는 분리 영역(D)과 당해 분리 영역(D)에 대해 상기 회전 방향 하류측에 인접하는 제2 반응 가스 노즐(32) 사이에 배기구를 더 형성하여 3개로 해도 좋고, 4개 이상이라도 좋다. 본 예에서는, 배기구(61, 62)는 회전 테이블(2)보다도 낮은 위치에 형성함으로써 진공 용기(1)의 내주벽과 회전 테이블(2)의 주연 사이의 간극으로부터 배기하도록 하고 있지만, 진공 용기(1)의 저면부에 형성하는 것으로 한정되지 않고, 진공 용기(1)의 측벽에 형성해도 좋다. 또한, 배기구(61, 62)는 진공 용기(1)의 측벽에 형성하는 경우에는, 회전 테이블(2)보다도 높은 위치에 형성해도 좋다. 이와 같이 배기구(61, 62)를 형성함으로써 회전 테이블(2) 상의 가스는 회전 테이블(2)의 외측을 향해 흐르기 때문에, 회전 테이블(2)에 대향하는 천장면으로부터 배기하는 경우에 비해 파티클이 말려 올라가는 것이 억제된다고 하는 관점에 있어서 유리하다.

상기 회전 테이블(2)과 진공 용기(1)의 저면부(14) 사이의 공간에는, 도 1 및 도 6에 도시한 바와 같이 가열 수단인 히터 유닛(7)이 설치되어 있고, 회전 테 이블(2)을 통해 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)를 프로세스 레시피로 결정된 온도로 가열되도록 구성되어 있다. 상기 회전 테이블(2)의 주연 부근의 하방측에는 회전 테이블(2)의 상방 공간으로부터 배기 영역(E)에 이르기까지의 분위기와 히터 유닛(7)이 놓여 있는 분위기를 구획하기 위해, 히터 유닛(7)을 전체 둘레에 걸쳐서 둘러싸도록 커버 부재(71)가 설치되어 있다. 이 커버 부재(71)는 상부 테두리가 외측으로 굴곡되어 플랜지 형상으로 형성되고, 그 굴곡면과 회전 테이블(2)의 하면 사이의 간극을 작게 하여, 커버 부재(71) 내로 외측으로부터 가스가 침입하는 것을 억제하고 있다.

히터 유닛(7)이 배치되어 있는 공간보다도 회전 중심 근처의 부위에 있어서의 저면부(14)는 회전 테이블(2)의 하면의 중심부 부근, 코어부(21)에 접근하여 그 사이는 좁은 공간으로 되어 있고, 또한 당해 저면부(14)를 관통하는 회전축(22)의 관통 구멍에 대해서도 그 내주면과 회전축(22)의 간극이 좁게 되어 있고, 이들 좁은 공간은 상기 케이스체(20) 내에 연통되어 있다. 그리고, 상기 케이스체(20)에는 퍼지 가스인 N₂ 가스를 상기 좁은 공간 내에 공급하여 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(72)이 설치되어 있다. 또한, 진공 용기(1)의 저면부(14)에는 히터 유닛(7)의 하방측 위치에서 둘레 방향의 복수 부위에, 히터 유닛(7)의 배치 공간을 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(73)이 설치되어 있다.

이와 같이 퍼지 가스 공급관(72, 73)을 설치함으로써 도 7에 퍼지 가스의 흐름을 화살표로 나타낸 바와 같이, 케이스체(20) 내로부터 히터 유닛(7)의 배치 공 간에 이르기까지의 공간이 N₂ 가스로 퍼지되어, 이 퍼지 가스가 회전 테이블(2)과 커버 부재(71) 사이의 간극으로부터 배기 영역(E)을 통해 배기구(61, 62)로 배기된다. 이에 의해, 상술한 제1 처리 영역(91)과 제2 처리 영역(92)의 한쪽으로부터 회전 테이블(2)의 하방을 통해 다른 쪽으로 BTBAS 가스 혹은 O₃ 가스의 돌아 들어감이 방지되므로, 이 퍼지 가스는 분리 가스의 역할도 하고 있다.

또한, 진공 용기(1)의 천장판(11)의 중심부에는 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있고, 천장판(11)과 코어부(21) 사이의 공간(52)에 분리 가스인 N₂ 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 이 공간(52)에 공급된 분리 가스는 상기 돌출부(5)와 회전 테이블(2)의 좁은 간극(50)을 통해 회전 테이블(2)의 웨이퍼 적재 영역측의 표면을 따라서 주연을 향해 토출되게 된다. 이 돌출부(5)로 둘러싸이는 공간에는 분리 가스가 가득차 있으므로, 제1 처리 영역(91)과 제2 처리 영역(92) 사이에서 회전 테이블(2)의 중심부를 통해 반응 가스(BTBAS 가스 혹은 O₃ 가스)가 혼합되는 것을 방지하고 있다. 즉, 이 성막 장치는 제1 처리 영역(91)과 제2 처리 영역(92)의 분위기를 분리하기 위해 회전 테이블(2)의 회전 중심부와 진공 용기(1)에 의해 구획되어, 분리 가스가 퍼지되는 동시에 당해 회전 테이블(2)의 표면에 분리 가스를 토출하는 토출구가 상기 회전 방향을 따라서 형성된 중심부 영역(C)을 구비하고 있다고 할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 토출구는 상기 돌출부(5)와 회전 테이블(2)의 좁은 간극(50)에 상당한다.

또한, 진공 용기(1)의 측벽에는, 도 2, 도 3 및 도 8에 도시한 바와 같이 외 부의 반송 아암(10)과 회전 테이블(2) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 반송구(15)가 형성되어 있고, 이 반송구(15)는 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐되도록 되어 있다. 또한, 회전 테이블(2)에 있어서의 웨이퍼 적재 영역인 오목부(24)는 이 반송구(15)에 면하는 위치에서 반송 아암(10)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달이 행해지므로, 회전 테이블(2)의 하방측에 있어서 당해 전달 위치에 대응하는 부위에, 오목부(24)를 관통하여 웨이퍼(W)를 이면으로부터 들어올리기 위한 전달용 승강 핀(16)인 승강 기구(도시하지 않음)가 설치된다.

또한, 이 성막 장치는, 도 9에 도시한 바와 같이 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(80)를 구비하고 있다. 이 제어부(80)는 CPU(81), 메모리(82), 처리 프로그램(83), 워크 메모리(84) 및 타이머(86)를 구비하고 있다. 이 메모리(82)에는 상술한 제1 반응 가스 노즐(31)로부터 공급되는 BTBAS 가스의 유량(Va), 제2 반응 가스 노즐(32)로부터 공급되는 O₃ 가스의 유량(Vb), 처리 압력(P), 제1 배기로(63a) 및 제2 배기로(63b)로부터 배기되는 가스의 유량비(F)[제2 배기로(63b)를 통류하는 가스의 유량/제1 배기로(63a)를 통류하는 가스의 유량] 등의 처리 조건이 기입되는 영역이 레시피마다 설치되어 있다. 이 가스의 유량비(F)는 정상 상태에 있어서 제1 처리 영역(91), 제2 처리 영역(92)에서 웨이퍼(W)에 공급되는 가스류가 웨이퍼(W)의 면내 및 면 사이에서 일정화(안정화)되도록 설정된 값이다. 구체적으로는, 처리 온도나 처리 압력이 레시피에 따른 값으로 안정화되고, 또한 제1 배기로(63a) 및 제2 배기로(63b)로부터 배기되는 가스의 유량이 제1 반응 가스 노즐(31) 및 제2 반응 가스 노즐(32)로부터 공급되는 가스(보다 상세하게는 퍼지 가스로서 공급되는 N₂ 가스도 포함함)에 따른 유량이 되도록 설정된 값이다.

처리 프로그램(83)은 상기한 메모리(82)에 기입된 레시피를 워크 메모리(84)에 판독하고, 이 레시피에 맞추어 성막 장치의 각 부로 제어 신호를 보내고, 후술하는 각 스텝을 진행시킴으로써 웨이퍼(W)의 처리를 행하도록 명령이 짜여져 있다. 이 처리 프로그램(83)에 의해 행해지는 처리에 대해 간단하게 설명하면, 이 처리 프로그램(83)은 BTBAS 가스나 O₃ 가스를 공급하기 전(성막 처리를 행하기 전)에, 처리 온도를, 예를 들어 레시피로부터 판독한 설정치로 설정한다. 그리고, 처리 중에 공급되는 가스의 총 유량과 동일한 유량으로 진공 용기(1) 내에 N₂ 가스를 공급하고, 이 상태에서 제1 배기로(63a) 및 제2 배기로(63b)로부터 배기되는 가스의 유량비(F) 및 진공 용기(1) 내의 압력(진공도)(P)이 설정치로 되도록, 제1 처리 압력 검출 수단(66a, 66b) 및 압력 검출 수단(67)에 의한 각 압력 검출치에 기초하여, 제1 밸브(65a)의 개방도 및 제2 밸브(65b)의 개방도를 조정하여, 웨이퍼(W)에 공급되는 가스류를 일정화한 후(정상 상태로 된 후) 상기한 BTBAS 가스나 O₃ 가스를 공급하여 후술하는 성막 처리를 행하도록 명령이 짜여져 있다. 이와 같이 배기 가스의 유량비(F) 및 진공 용기(1) 내의 압력(P)을 조정하는 데 있어서, 구체적으로는 이후에 상세하게 서술하지만, 제1 밸브(65a)에 의해 진공 용기(1) 내의 압력(P)을 조정하는 제1 스텝을 행하고, 계속해서 제2 밸브(65b)에 의해 배기 가스의 유량 비(F)를 조정하는 제2 스텝을 행하고, 그리고 다시 제1 스텝을 행하는 등과 같이, 이들 밸브(65)에 의한 진공 용기(1) 내의 압력(P) 및 배기 가스의 유량비(F)의 조정을 소정의 시간(횟수)이 경과할 때까지, 반복하도록 하고 있다. 또한, 본 예에서는 레시피마다 배기 가스의 유량비(F)가 상이한 경우에 대해 설명하였지만, 배기 가스의 유량비(F)를 레시피마다 공통화하도록 해도 좋다.

타이머(86)는 상기한 처리 프로그램(83)에 의한 밸브(65)의 조정을 반복하는 시간(횟수)을 설정하기 위한 것으로, 예를 들어 이 반복 시간을 자동으로 설정하도록 해도 좋고, 혹은 예를 들어 작업자에 의해 이 반복 시간을, 예를 들어 레시피마다 설정하도록 해도 좋다.

상기한 처리 프로그램(83)은 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 기억 매체인 기억부(85)로부터 제어부(80) 내로 인스톨된다.

다음에, 상술한 실시 형태의 작용에 대해, 도 10 내지 도 15를 참조하여 설명한다. 우선, 메모리(82)로부터 레시피를 판독하고, 또한 도시하지 않은 게이트 밸브를 개방하여, 외부로부터 반송 아암(10)에 의해 반송구(15)를 통해 웨이퍼(W)를 회전 테이블(2)의 오목부(24) 내로 전달한다(스텝 S11). 이 전달은 오목부(24)가 반송구(15)에 면하는 위치에 정지했을 때에, 도 8에 도시한 바와 같이 오목부(24)의 저면의 관통 구멍을 통해 진공 용기(1)의 저부측으로부터 승강 핀(16)이 승강함으로써 행해진다. 이와 같은 웨이퍼(W)의 전달을 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시켜 행하고, 회전 테이블(2)의 5개의 오목부(24) 내에 각각 웨이퍼(W)를 적재한다. 계속해서, 회전 테이블(2)을 성막 처리를 행할 때와 동일한 회전수로 시계 방향으로 회전시켜(스텝 S12), 이하에 설명한 바와 같이, 스텝 S13(스텝 S21 내지 스텝 S28)에 있어서의 진공 용기(1) 내의 압력(P)의 조정과 배기 가스의 유량비(F)의 조정을 행한다.

우선, 제1 밸브(65a) 및 제2 밸브(65b)를 완전 개방으로 하여 진공 용기(1) 내를 진공화하는 동시에, 히터 유닛(7)에 의해 웨이퍼(W)를 설정 온도, 예를 들어 300℃로 가열한다(스텝 S21). 상세하게는, 회전 테이블(2)은 히터 유닛(7)에 의해 미리, 예를 들어 300℃로 가열되어 있고, 이 회전 테이블(2)에 적재됨으로써, 상기와 같이 웨이퍼(W)가 설정 온도로 가열되게 된다. 그리고, 후술하는 성막 중에 진공 용기(1) 내에 공급되는 가스의 총 유량과 동일한 유량으로 진공 용기(1) 내에 N₂ 가스를 공급한다. 이때, 도 12a에도 도시한 바와 같이, 성막 중에 노즐(31, 32, 41, 42)로부터 공급되는 가스의 분량과 동일한 만큼의 분량이 되도록, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터, 예를 들어 각각 20000sccm, 20000sccm으로 N₂ 가스를 공급하는 동시에, 제1 반응 가스 노즐(31) 및 제2 반응 가스 노즐(32)로부터도, 예를 들어 각각 100sccm, 10000sccm으로 N₂ 가스를 공급한다. 또한, 분리 가스 공급관(51) 및 퍼지 가스 공급관(72)으로부터도 소정의 유량으로 N₂ 가스를 중심부 영역(C) 및 상술한 좁은 공간 내에 공급한다. 또한, 레시피의 설정치로 되도록 압력 설정치를 P1, 예를 들어 1067㎩(8Torr), 유량비 설정치를 F1, 예를 들어 1.5로 설정한다(스텝 S22). 계속해서, 타이머(86)를 세트하여 후술하는 스텝 S24 내지 스텝 S27을 반복하는 시간(t1)을 설정한다(스텝 S23).

다음에, 도 13에 도시한 바와 같이, 진공 용기(1) 내의 압력(P)이 압력 설정치 P1, 예를 들어 1067㎩(8Torr)로 되도록 제1 밸브(65a)의 개방도(A1)를 조정한다(스텝 S24). 구체적으로는, 제1 배기로(63a)를 통류하는 가스의 유량이 적어지도록 제1 밸브(65a)의 개방도를 작게 한다. 그리고, 이때의 제1 밸브(65a)의 상류측의 압력과 하류측의 압력의(전후에 있어서의) 압력차(Δ㎩1) 및 제2 밸브(65b)의 전후의 압력차(ΔPb1)로부터, 각각의 배기로(63)를 통류하는 각각의 가스의 유량(Qa1, Qb1)을 산출한다. 그리고, 이 가스 유량으로부터 가스 유량비(F)(Qb1/Qa1)를 구하고, 이 유량비(F)가 상기한 설정치(F1)로 되어 있는지 여부를 판단하여(스텝 S25), 설정치(F1)로 되어 있는 경우에는, 후술하는 스텝 S14의 성막 처리로 이행한다. 유량비가 설정치(F1)보다도 크게 되어 있는 경우에는, 유량비가 설정치(F1)로 되도록 제2 밸브(65b)의 개방도(B1)를 작게 한다(스텝 S26).

그리고, 압력(P)이 설정치(P1)로부터 벗어나 있지 않은지를 확인하여(스텝 S27), 벗어나 있지 않은 경우에는 스텝 S14의 성막 처리로 이행한다. 압력이 설정치(P1)로부터 벗어나 있는 경우에는, 지금까지의 공정(스텝 S24 내지 스텝 S27)에 필요로 한 시간이 상기한 스텝 S23에 있어서 설정한 반복 시간(t1)에 도달하였는지를 확인하여(스텝 S28), 이 반복 시간(t1)에 도달하거나, 혹은 스텝 S25 또는 스텝 S27에 있어서 유량비(F) 및 압력(P)이 각각 설정치(F1) 및 설정치(P1)에 도달할 때까지, 이 스텝 S24 내지 스텝 S27의 공정을 반복한다. 구체적으로는, 예를 들어 밸브(65b)의 개방도의 조정(스텝 S26)에 의해 압력(P)이 설정치(P1)보다도 높게 되 어 있는 경우에는 밸브(65a)의 개방도를 크게 하고, 압력(P)이 설정치(P1)보다도 낮게 되어 있는 경우에는 밸브(65a)의 개방도를 작게 한다. 또한, 이 밸브(65a)의 개방도의 조정(스텝 S24)에 의해 유량비(F)가 설정치(F1)보다도 크게 되어 있는 경우에는 밸브(65b)의 개방도를 작게 하고, 유량비(F)가 설정치(F1)보다도 작게 되어 있는 경우에는 밸브(65b)의 개방도를 크게 한다. 이와 같이 하여 밸브(65a, 65b)의 개방도를 교대로 조정함으로써, 상술한 도 13에 도시한 바와 같이 압력(P) 및 유량비(F)가 각각 설정치(P1, F1)에 근접해(수렴해) 가게 된다.

이들 스텝 S24 내지 스텝 S27을 행하여 압력(P) 및 유량비(F)가 각각 설정치(P1, F1)로 된 경우에는, 배기로(63a, 63b)로부터 배기되는 가스의 유량이 각각 20sccm, 30sccm으로 되고, 상술한 도 12b에 도시한 바와 같이, 이때의 제1 밸브(65a)의 개방도 및 제2 밸브(65b)의 개방도가 각각, 예를 들어 A2, B2로 설정되게 된다. 한편, 상기한 스텝 S28에 있어서 타임 업으로 된 경우라도, 제1 밸브(65a)에 의한 압력(P)의 조정과, 제2 밸브(65b)에 의한 유량비(F)의 조정을 교대로 행하고 있으므로, 상술한 바와 같이, 조정 후의 압력(P) 및 유량비(F)의 설정치(P1 및 F1)로부터의 각각의 편차량이 스텝의 반복과 함께 서서히 작아진다. 그로 인해, 타임 업일 때의 압력(P) 및 유량비(F)는 설정치(P1 및 F1)에 매우 가까워진다. 그로 인해, 타임 업으로 된 경우라도, 그 후의 성막 처리(스텝 S14) 이후의 공정이 행해지게 된다.

그 후, 이상의 공정에 있어서 설정한 압력(P) 및 유량비(F)가 유지되도록, 제1 밸브(65a)의 개방도 및 제2 밸브(65b)의 개방도가 미소하게 조정되게 된다. 본 예에서는 반응 가스 노즐(31, 32)이 배치되어 있는 제2 천장면(45)의 하방측의 공간을 따른 용기 본체(12)의 내주벽에 있어서는, 상술한 바와 같이 내주벽이 절결되어 확장되어 있고, 이 넓은 공간의 하방에 배기구(61, 62)가 위치하고 있으므로, 제1 천장면(44)의 하방측의 협애한 공간 및 상기 중심부 영역(C)의 각 압력보다도 제2 천장면(45)의 하방측의 공간의 압력의 쪽이 낮아진다.

그리고, 웨이퍼(W)의 온도가 도시하지 않은 온도 센서에 의해 설정 온도로 되고, 또한 진공 용기(1) 내의 압력(P) 및 배기 가스의 유량비(F)가 안정화되어 정상 상태로 된 것을 확인한다. 계속해서, 도 14a에 도시한 바와 같이, 제1 반응 가스 노즐(31) 및 제2 반응 가스 노즐(32)로부터 공급하는 가스를 N₂ 가스로부터 각각 BTBAS 가스 및 O₃ 가스로 절환한다(스텝 S14). 이때, 도 14b에 도시한 바와 같이, 진공 용기(1) 내에 공급하는 가스의 총 유량[각 노즐(31, 32)로부터 공급되는 가스의 유량]이 바뀌지 않도록 가스를 절환한다. 이와 같이 가스를 절환함으로써, 웨이퍼(W)로의 가스류의 변동이 억제되고, 또한 진공 용기(1) 내의 압력에 대해서도 변동이 억제된다. 그로 인해, 제1 밸브(65a)의 개방도 및 제2 밸브(65b)의 개방도를 수정하여 상기한 각 스텝 S21 내지 S28과 같이 조정하지 않아도, 도 12c에 도시한 바와 같이, 진공 용기(1) 내의 압력(P), 배기 가스 유량비(F)가 설정치(P1 및 F1)로 유지되게 된다. 따라서, 가스를 절환했을 때부터 진공 용기(1) 내에는 정상 상태가 유지되므로, 도 15에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 면내 및 면 사이에 걸쳐서 가스류가 안정화된다. 또한, 상술한 바와 같이 성막 중에 있어서도, 배기 로(63a, 63b)로부터 배기되는 가스류의 유량비(F)가 설정치(F1)로 유지되도록 밸브(65)의 개방도를 미소하게 조정하고 있으므로, 웨이퍼(W)로 공급되는 가스류가 흐트러지지 않아, 이 정상 상태가 유지되게 된다. 또한, 상기한 도 14a에 있어서는, 각 가스의 유량에 대해서는 간략화하여 개략적으로 도시하고 있다.

그리고, 웨이퍼(W)는 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 제1 처리 영역(91)과 제2 처리 영역(92)을 교대로 통과하므로, BTBAS 가스가 흡착되고, 계속해서 O₃ 가스가 흡착되어 BTBAS 분자가 산화되어 산화 실리콘의 분자층이 1층 혹은 복수층 형성되고, 이와 같이 하여 산화 실리콘의 분자층이 순차적으로 적층되어 소정의 막 두께의 실리콘 산화막이 성막된다.

이때, 제1 처리 영역(91) 및 제2 처리 영역(92) 사이에 있어서 N₂ 가스를 공급하고, 또한 중심부 영역(C)에 있어서도 분리 가스인 N₂ 가스를 공급하고 있고, 또한 웨이퍼(W)로 공급되는 가스류가 안정화되도록 밸브(65)의 개방도를 미소하게 조정하고 있으므로, BTBAS 가스와 O₃ 가스가 혼합되지 않도록 각 가스가 배기되게 된다. 또한, 분리 영역(D)에 있어서는, 굴곡부(46)와 회전 테이블(2)의 외측 단부면과의 사이의 간극이 상술한 바와 같이 좁게 되어 있으므로, BTBAS 가스와 O₃ 가스는 회전 테이블(2)의 외측을 통해서도 혼합되지 않는다. 따라서, 제1 처리 영역(91)의 분위기와 제2 처리 영역(92)의 분위기가 완전히 분리되어, BTBAS 가스는 배기구(61)로, 또한 O₃ 가스는 배기구(62)로 각각 배기된다. 이 결과, BTBAS 가스 및 O₃ 가스가 분위기 중에 있어서도, 웨이퍼(W) 상에 있어서도 서로 섞이는 경우는 없다.

또한 본 예에서는, 회전 테이블(2)의 하방측을 N₂ 가스에 의해 퍼지하고 있으므로, 배기 영역(E)으로 유입된 가스가 회전 테이블(2)의 하방측을 빠져나가, 예를 들어 BTBAS 가스가 O₃ 가스의 공급 영역으로 유입되는 등의 우려는 전혀 없다. 이와 같이 하여 성막 처리가 종료되면, 가스의 공급을 정지하여 진공 용기(1) 내를 진공 배기하고(스텝 S15), 그 후 회전 테이블(2)의 회전을 정지하여 각 웨이퍼(W)를 반입 시와 반대의 동작에 의해 순차적으로 반송 아암(10)에 의해 반출한다(스텝 S16).

여기서, 처리 파라미터의 일례에 대해 기재해 두면, 회전 테이블(2)의 회전수는 300㎜ 직경의 웨이퍼(W)를 피처리 기판으로 하는 경우에는, 예를 들어 1rpm 내지 500rpm, 진공 용기(1)의 중심부의 분리 가스 공급관(51)으로부터의 N₂ 가스의 유량은, 예를 들어 5000sccm이다. 또한, 1매의 웨이퍼(W)에 대한 반응 가스 공급의 사이클 수, 즉 웨이퍼(W)가 처리 영역(91, 92)의 각각을 통과하는 횟수는 목표 막 두께에 따라서 바뀌지만, 다수회, 예를 들어 600회이다.

상술한 실시 형태에 따르면, 서로 반응하는 반응 가스인 BTBAS 가스 및 O₃ 가스가 각각 공급되는 처리 영역(91, 92)을 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라서 공통의 진공 용기(1) 내에 형성하고, 이들 처리 영역(91, 92) 내에 회전 테이블(2) 에 의해 웨이퍼(W)를 순서대로 통과시켜 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 데 있어서, 처리 영역(91, 92) 사이에 분리 가스를 공급하는 분리 영역(D)을 개재시키는 동시에 서로 다른 반응 가스를 분리하여 배기하도록 배기구(61, 62)가 위치하는 제1 배기로(63a) 및 제2 배기로(63b)를 설치하고 있다. 그리고, 이들 배기로(63a, 63b)로부터 배기되는 가스의 유량비(F)가 설정치(F1)로 되고, 또한 진공 용기(1) 내의 압력(P)이 설정치(P1)로 되도록 제1 밸브(65a)의 개방도 및 제2 밸브(65b)의 개방도를 조정하고 있다. 그로 인해, 분리 영역(D)의 양측에 있어서 적절한 기류를 안정적으로 형성할 수 있고, 따라서 웨이퍼(W)의 표면에 있어서의 반응 가스(BATAS, O₃)의 기류가 일정화되므로 BTBAS 가스의 흡착의 상태가 안정화되는 동시에 O₃ 가스에 의한 흡착 분자의 산화 반응도 안정화되어, 결과적으로 웨이퍼(W)의 면내 및 면 사이에 있어서 막 두께가 균일하고 막질이 균질하고 또한 양호한 박막을 얻을 수 있다.

또한, 분리 영역(D)의 양측에 있어서의 배기의 치우침을 방지할 수 있으므로, 분리 영역(D)을 빠져나가서 BTBAS 가스와 O₃ 가스가 혼합되는 것을 피할 수 있고, 이에 의해 웨이퍼(W)의 표면 이외에 있어서의 반응 생성물의 생성이 억제되고, 그로 인해 파티클의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 배기 가스의 유량비(F)를 구하는 데 있어서, 상술한 바와 같이, 제1 밸브(65a)의 전후(상류측 및 하류측)의 차압 및 제2 밸브(65b)의 전후의 차압으로부터, 배기로(63a, 63b)를 실제로 흐르고 있는 유량을 산출하고 있으므로, 정확하 게 유량비(F)를 산출할 수 있다. 그로 인해, 진공 펌프(64a, 64b) 사이에 내부로의 생성물의 퇴적, 혹은 경시 열화 등에 의해 배기 능력에 개체차가 발생하였다고 해도, 정확하게 유량비(F)를 산출할 수 있다.

또한, 상기와 같이 배기 가스의 유량비(F)를 설정치(F1)로 조정하는 데 있어서, 실제로 성막을 행하는 반응 가스가 아닌 N₂ 가스에 의해 행하고 있으므로, 유량비(F)를 조정하고 있을 때, 즉 진공 용기(1) 내에 있어서 가스류가 흐트러져 있을 우려가 있을 때에는 웨이퍼(W)에 반응 가스가 접촉하지 않으므로, 가스류의 흐트러진 반응 가스에 의한 웨이퍼(W)로의 영향을 억제할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 유량을 조정할 때에 미리 반응 가스의 양을 N₂ 가스로서 흘려 두고, 그 후 이 N₂ 가스 대신에, 반응 가스를 흘리도록 하고 있으므로, 유량비(F)를 조정한 후에 반응 가스를 흘리기 시작할 때에도, 진공 용기(1) 내에 있어서의 가스류가 흐트러지지 않고, 또한 총 가스 유량이나 배기로(63a, 63b)로부터 배기되는 가스 유량에도 변화가 발생하지 않으므로, 반응 초기(가스를 N₂ 가스로부터 반응 가스로 바꾸었을 때)에도 가스류의 흐트러짐을 억제할 수 있다.

또한, 상기와 같이 회전 테이블(2)의 회전 방향에 복수의 웨이퍼(W)를 배치하고, 회전 테이블(2)을 회전시켜 제1 처리 영역(91)과 제2 처리 영역(92)을 순서대로 통과시켜, 소위 ALD(혹은 MLD)를 행하도록 하고 있으므로, 높은 처리량으로 성막 처리를 행할 수 있다. 그리고, 상기 회전 방향에 있어서 제1 처리 영역(91)과 제2 처리 영역(92) 사이에 낮은 천장면을 구비한 분리 영역(D)을 설치하는 동시 에, 회전 테이블(2)의 회전 중심부와 진공 용기(1)에 의해 구획된 중심부 영역(C)으로부터 회전 테이블(2)의 주연을 향해 분리 가스를 토출하고, 상기 분리 영역(D)의 양측으로 확산되는 분리 가스 및 상기 중심부 영역(C)으로부터 토출되는 분리 가스와 함께 상기 반응 가스가 회전 테이블(2)의 주연과 진공 용기의 내주벽의 간극을 통해 배기되도록 하고 있으므로, 양 반응 가스의 혼합을 방지할 수 있어, 이 결과 양호한 성막 처리를 행할 수 있고, 회전 테이블(2) 상에 있어서 반응 생성물이 발생하는 경우가 전혀 없거나, 최대한 억제되어 파티클의 발생이 억제된다. 또한, 본 발명은 회전 테이블(2)에 1개의 웨이퍼(W)를 적재하는 경우에도 적용할 수 있다.

또한, 상기한 예에 있어서는, 스텝 S21에 있어서 제1 밸브(65a), 제2 밸브(65b)를 완전 개방으로 하여 진공화하도록 하였지만, 예를 들어 제2 밸브(65b)의 개방도와 제2 배기로(63b)로부터 배기되는 가스의 유량의 관계를 미리 산출해 두고, 예를 들어 스텝 S24에 있어서 제1 밸브(65a)를 조정할 때에, 이 제2 밸브(65b)에 대해서도 상기한 개방도로 되도록 조정해도 좋다. 이 경우에는, 압력치의 조정과 유량비의 조정이 빠르게 행해지게 된다. 또한, 압력이나 유량비의 조정량(변동량)이 적어지므로, 이와 같은 경우에는 상기와 같이 N₂ 가스가 아닌 반응 가스를 사용하여 압력이나 유량비의 조정량을 행하도록 해도 좋다.

또한, 압력(P)이나 유량비(F)의 조정을 행할 때의 N₂ 가스의 유량은, 상기한 예에서는 그 후 가스를 절환하여 성막을 행할 때의 반응 가스의 유량과 동일한 양 이 되도록 하였지만, 대략 동등한 양, 예를 들어 ±5％ 정도이면, 상기와 같이 웨이퍼(W)로의 가스류의 흐트러짐이 억제된다.

본 실시 형태에서는, 스텝 S28에 있어서 타임 업으로 되었을 때에, 그때의 압력(P) 및 유량비(F)가 각각 설정치(P1, F1)에 매우 가까운 것으로 하고 그 후의 스텝 S14 이후의 공정을 행하도록 하였지만, 예를 들어 경보를 울려 그 후의 성막 처리를 정지하도록 해도 좋다.

[제2 실시 형태]

제1 실시 형태에서는 밸브(65a, 65b)의 개방도의 조정에만 의지하여 진공 용기(1) 내의 압력(P)과 배기로(63a, 63b)의 유량비(F)의 제어를 행하고 있었지만, 진공 펌프(64b)의 회전수를 조정하여 이 진공 펌프(64b)의 배기 유량(배기 능력)의 조정을 더 추가하여 상기한 제어를 행하도록 해도 좋다.

도 16에 도시한 바와 같이, 이 진공 펌프(64b)에는 당해 진공 펌프(64b)의 배기 유량을 조정하는 수단인 인버터(68)가 접속되어 있고, 이 인버터(68)에 의해 진공 펌프(64b)에 흐르는 전류치, 즉 당해 진공 펌프(64b)의 회전수(배기 유량)를 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 그로 인해 본 예에 있어서는, 상기한 레시피에는 이 진공 펌프(64b)의 회전수(R)에 대해서도 저장되어 있다. 또한, 다른 장치 구성이나 작용 등에 대해서는 상술한 실시 형태와 동일하므로, 여기서는 기재를 생략한다.

그리고, 제1 밸브(65a)에 의한 압력 제어와 제2 밸브(65b)에 의한 유량 제어를 반복해서 행하여 타임 업으로 되었을 때(스텝 S28)에는, 도 17에 도시한 바와 같이 진공 펌프(64b)의 회전수(R)를 조정하는 제3 스텝을 행한다(스텝 S29). 즉, 예를 들어 제2 밸브(65b)에 의해 유량비(F)를 조정한(스텝 S26) 후, 압력(P)을 확인하여(스텝 S27), 이 압력(P)이 설정치(P1)로부터 벗어나 있던 경우에는, 압력(P)이 설정치(P1)로 되도록 진공 펌프(64b)의 배기량을 조정한다. 구체적으로는, 압력(P)이 설정치(P1) 이상인 경우, 즉 진공 펌프(64b)의 배기량이 부족한 경우에는, 이 진공 펌프(64b)의 회전수(R)가 높아지도록 인버터(68)의 전류치를 설정하여 진공 펌프(64b)에 의한 배기량을 증가시키고, 반대로 압력(P)이 설정치(P1)보다도 낮은 경우에는 진공 펌프(64b)의 회전수(R)를 내려서 진공 펌프(64b)에 의한 배기량을 적게 한다.

계속해서, 다시 타이머(86)에 의해 반복 시간(t1)을 설정하여, 상술한 각 스텝 S24 내지 스텝 S27을 반복한다. 상기한 진공 펌프(64b)의 회전수(R)의 조정에 의해 스텝 S25 혹은 스텝 S27에 있어서 압력(P) 및 유량비(F)가 설정치(P1 및 F1)로 된 경우에는, 상술한 성막 처리(스텝 S14)로 이행하고, 진공 펌프(64b)의 회전수(R)의 조정에 의해서도 설정치(P1, F1)에 이르지 않은 경우에는, 다시 이 스텝 S29에 있어서 진공 펌프(64b)의 회전수(R)가 조정되게 된다. 그리고, 반복 시간(t1)이 경과하거나, 혹은 압력(P) 및 유량비(F)가 각각 설정치(P1, F1)로 될 때까지, 이 스텝 S24 내지 S28이 반복되게 된다. 또한, 반복 시간(t1)이 경과해도 압력(P) 및 유량비(F)가 각각 설정치(P1, F1)에 도달하지 않은 경우라도, 밸브(65a, 65b)의 개방도와 함께 진공 펌프(64b)의 회전수(R)를 조정하고 있으므로, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 압력(P) 및 유량비(F)가 각각 설정치(P1, F1)를 향해 수렴해 가게 되므로, 타임 업일 때의 압력(P) 및 유량비(F)는 각각 설정치(P1 및 F1)에 가까워진다.

그로 인해, 타임 업으로 된 경우라도, 그 후의 성막 처리(스텝 S14)가 행해지게 된다.

본 실시 형태에 따르면, 상기한 효과에 추가하여 이하의 효과가 얻어진다. 즉, 제1 밸브(65a)의 개방도 및 제2 밸브(65b)의 개방도의 조정만으로는 설정한 시간(t1) 내에 압력(P) 및 유량비(F)의 조정을 할 수 없었던 경우라도, 진공 펌프(64b)의 회전수(R)를 조정하여 다시 밸브(65a, 65b)의 개방도를 조정하고 있으므로, 예를 들어 진공 펌프(64a, 64b)의 배기 능력에 개체차가 있더라도, 설정치(P1, F1)로 되도록 압력(P) 및 유량비(F)를 각각 설정할 수 있다. 바꾸어 말하면, 밸브(65a, 65b)의 개방도와 함께 진공 펌프(64b)의 회전수(R)를 조정함으로써, 넓은 범위에 있어서 압력(P) 및 유량비(F)를 설정할 수 있다고 할 수 있다.

또한, 본 예에서는 진공 펌프(64b)의 회전수(R)를 조정하였지만, 진공 펌프(64a)에 인버터를 접속하고, 진공 펌프(64b) 대신에, 이 진공 펌프(64a)의 회전수(R)를 조정하도록 해도 좋고, 혹은 양쪽의 진공 펌프(64)의 회전수(R)를 조정하도록 해도 좋다. 양쪽의 진공 펌프(64)의 회전수(R)를 조정하는 경우에는, 예를 들어 상술한 스텝 S29에 있어서 동시에 진공 펌프(64a, 64b)의 회전수(R)를 조정하도록 해도 좋고, 혹은 진공 펌프(64b)의 회전수(R)를 조정한(스텝 S29) 후에 타임 업으로 된 경우(스텝 S28)에 다른 쪽의 진공 펌프(64a)의 회전수(R)를 조정하고, 다시 반복 시간(t1)을 설정하는(스텝 S23) 동시에 밸브(65a, 65b)의 개방도의 조정 을 행하도록(스텝 S24 내지 S28) 해도 좋다.

또한, 예를 들어 스텝 S28에 있어서 타임 업으로 되었을 때에 이 스텝 S29를 행하도록 하였지만, 예를 들어 스텝 S27과 스텝 S28 사이에 이 스텝 S29를 행하여, 밸브(65a, 65b)의 개방도 조정과 함께 이 진공 펌프(64b)의 회전수의 조정을 반복하도록 해도 좋다. 또한, 처음의 스텝 S27(각 스텝을 반복하기 전)에 있어서, 예를 들어 압력(P)이 설정치(P1)로부터 크게 벗어나 있는 경우에는, 각 스텝 S24 내지 S27을 반복하기 전에 이 스텝 S29를 행하고, 그 후 상기 각 스텝 S24 내지 S27을 반복하도록 해도 좋다.

상기한 각 예에 있어서, 서로 반응하는 반응 가스를 2개의 배기로(63a, 63b)로부터 따로따로 배기함으로써, 배기로(63) 내나 진공 펌프(64) 내에 있어서의 생성물의 생성을 억제하는 등의 효과를 얻을 수 있지만, 예를 들어 이 배기로(63) 내나 진공 펌프(64) 내의 온도가 낮아, 반응 가스끼리의 반응이 일어나기 어려울 때에는, 도 18에 도시한 바와 같이 진공 펌프(64a, 64b)를 공통화하도록 해도 좋다. 이 경우에는, 장치의 비용을 저감시킬 수 있는 등의 효과가 얻어진다.

본 발명에서 적용되는 처리 가스로서는, 상술한 예 외에, DCS[디클로로실란], HCD[헥사클로로디실란], TMA[트리메틸알루미늄], 3DMAS[트리스디메틸아미노실란], TEMAZ[테트라키스에틸메틸아미노지르코늄], TEMHF[테트라키스에틸메틸아미노하프늄], Sr(THD)₂[스트론튬비스테트라메틸헵탄디오나토], Ti(MPD)(THD)[티타늄메틸펜탄디오나토비스테트라메틸헵탄디오나토], 모노아미노실란 등을 들 수 있다.

또한, 상기 분리 영역(D)의 천장면(44)에 있어서, 상기 분리 가스 노즐(41, 42)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향의 상류측 부위는, 외측 테두리에 위치하는 부위일수록 상기 회전 방향의 폭이 큰 것이 바람직하다. 그 이유는 회전 테이블(2)의 회전에 의해 상류측으로부터 분리 영역(D)을 향하는 가스의 흐름이 외측 테두리에 치우칠수록 빠르기 때문이다. 이 관점으로부터 보면, 상술한 바와 같이 볼록 형상부(4)를 부채형으로 구성하는 것은 상책이다.

그리고, 상기 분리 가스 노즐(41, 42)의 양측에 각각 위치하는 협애한 공간을 형성하는 상기 제1 천장면(44)은 도 19a, 도 19b에 상기 분리 가스 노즐(41)을 대표로 도시한 바와 같이, 예를 들어 300㎜ 직경의 웨이퍼(W)를 피처리 기판으로 하는 경우, 웨이퍼(W)의 중심(WO)이 통과하는 부위에 있어서 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따른 폭 치수(L)가 50㎜ 이상인 것이 바람직하다. 볼록 형상부(4)의 양측으로부터 당해 볼록 형상부(4)의 하방(협애한 공간)으로 반응 가스가 침입하는 것을 유효하게 저지하기 위해서는, 상기 폭 치수(L)가 짧은 경우에는 그것에 따라서 제1 천장면(44)과 회전 테이블(2) 사이의 거리(h)도 작게 할 필요가 있다. 또한, 제1 천장면(44)과 회전 테이블(2) 사이의 거리(h)를 어느 치수로 설정한 것으로 하면, 회전 테이블(2)의 회전 중심으로부터 이격될수록, 회전 테이블(2)의 속도가 빨라지므로, 반응 가스의 침입 저지 효과를 얻기 위해 요구되는 폭 치수(L)는 회전 중심으로부터 이격될수록 길어진다. 이와 같은 관점으로부터 고찰하면, 웨이퍼(W)의 중심(WO)이 통과하는 부위에 있어서의 상기 폭 치수(L)가 50㎜보다도 작으면, 제1 천장면(44)과 회전 테이블(2)의 거리(h)를 매우 작게 할 필요가 있으므로, 회전 테이블(2)을 회전시켰을 때에 회전 테이블(2) 혹은 웨이퍼(W)와 천장면(44)의 충돌을 방지하기 위해, 회전 테이블(2)의 요동을 최대한 억제하는 고안이 요구된다. 또한, 회전 테이블(2)의 회전수가 높을수록 볼록 형상부(4)의 상류측으로부터 당해 볼록 형상부(4)의 하방측으로 반응 가스가 침입되기 쉬워지므로, 상기 폭 치수(L)를 50㎜보다도 작게 하면, 회전 테이블(2)의 회전수를 낮게 해야만 해, 처리량의 점에서 상책이 아니다. 따라서, 폭 치수(L)가 50㎜ 이상인 것이 바람직하지만, 50㎜ 이하라도 본 발명의 효과가 얻어지지 않는 것은 아니다. 즉, 상기 폭 치수(L)가 웨이퍼(W)의 직경의 1/10 내지 1/1인 것이 바람직하고, 약 1/6 이상인 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 분리 가스 공급 수단에 있어서의 회전 방향 양측에 낮은 천장면(44)이 위치하는 것이 필요하지만, 분리 가스 노즐(41, 42)의 양측에 볼록 형상부(4)가 배치되어 있는 상술한 구성으로 한정되지 않고, 도 20에 도시한 바와 같이 볼록 형상부(4)의 내부에 분리 가스의 통류실(47)을 회전 테이블(2)의 직경 방향으로 신장되도록 형성하고, 이 통류실(47)의 저부에 길이 방향을 따라서 다수의 가스 토출 구멍(40)이 형성되는 구성을 채용해도 좋다.

분리 영역(D)의 천장면(44)은 평탄면으로 한정되는 것이 아니라, 도 21a에 도시한 바와 같이 오목면 형상으로 구성해도 좋고, 도 21b에 도시한 바와 같이 볼록면 형상으로 해도 좋고, 혹은, 도 21c에 도시한 바와 같이 파형 형상으로 구성해도 좋다.

웨이퍼(W)를 가열하기 위한 가열 수단으로서는 저항 발열체를 사용한 히터로 한정되지 않고 램프 가열 장치라도 좋고, 회전 테이블(2)의 하방측에 설치하는 대신에, 회전 테이블(2)의 상방측에 설치해도 좋고, 상하 양쪽에 설치해도 좋다. 또한, 상기한 반응 가스에 의한 반응이 저온, 예를 들어 상온에 있어서 일어나는 경우에는 이와 같은 가열 수단을 설치하지 않아도 좋다.

여기서, 처리 영역(91, 92) 및 분리 영역(D)의 각 레이아웃에 대해 상기한 실시 형태 이외의 다른 예를 들어 둔다. 도 22는 제2 반응 가스 노즐(32)을 반송구(15)보다도 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측에 위치시킨 예이고, 이와 같은 레이아웃이라도 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 분리 영역(D)은 부채형의 볼록 형상부(4)를 둘레 방향으로 2개로 분할하고, 그 사이에 분리 가스 노즐(41, 42)을 설치하는 구성이라도 좋다는 것을 이미 서술하였지만, 도 23은 이와 같은 구성의 일례를 도시하는 평면도이다. 이 경우, 부채형의 볼록 형상부(4)와 분리 가스 노즐(41, 42)의 거리나 부채형의 볼록 형상부(4)의 크기 등은 분리 가스의 토출 유량이나 반응 가스의 토출 유량 등을 고려하여 분리 영역(D)이 유효한 분리 작용을 발휘할 수 있도록 설정된다.

상술한 실시 형태에서는, 상기 제1 처리 영역(91) 및 제2 처리 영역(92)은 그 천장면이 상기 분리 영역(D)의 천장면보다도 높은 영역에 상당하는 것이었지만, 본 발명은, 제1 처리 영역(91) 및 제2 처리 영역(92)의 적어도 한쪽은 분리 영역(D)과 마찬가지로 반응 가스 공급 수단의 상기 회전 방향 양측에서 상기 회전 테이블(2)에 대향하여 설치되고, 당해 회전 테이블(2)과의 사이에 가스의 침입을 저지하기 위한 공간을 형성하도록 또한 상기 분리 영역(D)의 상기 회전 방향 양측의 천장면[제2 천장면(45)]보다도 낮은 천장면, 예를 들어 분리 영역(D)에 있어서의 제1 천장면(44)과 동일한 높이의 천장면을 구비하고 있는 구성으로 해도 좋다. 도 24는 이와 같은 구성의 일례를 도시하는 것으로, 제2 처리 영역(본 예에서는 O₃ 가스의 흡착 영역)(92)에 있어서 부채형의 볼록 형상부(4)의 하방측에 제2 반응 가스 노즐(32)을 배치하고 있다. 또한, 제2 처리 영역(92)은 분리 가스 노즐(41, 42) 대신에, 제2 반응 가스 노즐(32)을 설치한 것 이외는 분리 영역(D)과 완전히 동일하다.

본 발명은 분리 가스 노즐(41, 42)의 양측에 협애한 공간을 형성하기 위해 낮은 천장면(제1 천장면)(44)을 설치하는 것이 필요하지만, 도 25에 도시한 바와 같이 반응 가스 노즐(31, 32)의 양측에도 동일한 낮은 천장면을 설치하고, 이들 천장면을 연속시키는 구성, 즉 분리 가스 노즐(41, 42) 및 반응 가스 노즐(31, 32)이 설치되는 개소 이외는, 회전 테이블(2)에 대향하는 영역 전체면에 볼록 형상부(4)를 형성하는 구성으로 해도 동일한 효과가 얻어진다. 본 구성은 다른 관점에서 보면, 분리 가스 노즐(41, 42)의 양측의 제1 천장면(44)이 반응 가스 노즐(31, 32)까지 확장된 예이다. 이 경우에는 분리 가스 노즐(41, 42)의 양측으로 분리 가스가 확산되고, 반응 가스 노즐(31, 32)의 양측으로 반응 가스가 확산되어, 양 가스가 볼록 형상부(4)의 하방측(협애한 공간)에서 합류하지만, 이들 가스는 분리 가스 노즐(42, 41)과 반응 가스 노즐(31, 32) 사이에 위치하는 배기구(61, 62)로부터 배기되게 된다.

이상의 실시 형태에서는 회전 테이블(2)의 회전축(22)이 진공 용기(1)의 중심부에 위치하고, 회전 테이블(2)의 중심부와 진공 용기(1)의 상면부 사이의 공간에 분리 가스를 퍼지하고 있지만, 본 발명은 도 26에 도시한 바와 같이 구성해도 좋다. 도 26의 성막 장치에 있어서는, 진공 용기(1)의 중앙 영역의 저면부(14)가 하방측으로 돌출되어 있어 구동부의 수용 공간(100)을 형성하고 있는 동시에, 진공 용기(1)의 중앙 영역의 상면에 오목부(100a)가 형성되어, 진공 용기(1)의 중심부에 있어서 수용 공간(100)의 저부와 진공 용기(1)의 상기 오목부(100a)의 상면 사이에 지주(101)를 개재시켜, 제1 반응 가스 노즐(31)로부터의 BTBAS 가스와 제2 반응 가스 노즐(32)로부터의 O₃ 가스가 상기 중심부를 통해 서로 섞이는 것을 방지하고 있다.

회전 테이블(2)을 회전시키는 기구에 대해서는, 지주(101)를 둘러싸도록 회전 슬리브(102)를 설치하여 이 회전 슬리브(102)를 따라서 링 형상의 회전 테이블(2)을 설치하고 있다.

그리고, 상기 수용 공간(100)에 모터(103)에 의해 구동되는 구동 기어부(104)를 설치하여, 이 구동 기어부(104)에 의해 회전 슬리브(102)의 하부의 외주에 형성된 기어부(105)를 통해 당해 회전 슬리브(102)를 회전시키도록 하고 있다. 부호 106, 부호 107 및 부호 108은 베어링부이다. 또한, 상기 수용 공간(100)의 저부에 퍼지 가스 공급관(74)을 접속하는 동시에, 상기 오목부(100a)의 측면과 회전 슬리브(102)의 상단부 사이의 공간에 퍼지 가스를 공급하기 위한 퍼지 가스 공 급관(75)을 진공 용기(1)의 상부에 접속하고 있다. 도 26에서는 상기 오목부(100a)의 측면과 회전 슬리브(102)의 상단부 사이의 공간에 퍼지 가스를 공급하기 위한 개구부는 좌우 2개소에 기재하고 있지만, 회전 슬리브(102)의 근방 영역을 통해 BTBAS 가스와 O₃ 가스가 서로 섞이지 않도록 하기 위해, 개구부(퍼지 가스 공급구)의 배열 수를 설계하는 것이 바람직하다.

도 26의 실시 형태에서는 회전 테이블(2)측으로부터 보면, 상기 오목부(100a)의 측면과 회전 슬리브(102)의 상단부 사이의 공간은 분리 가스 토출 구멍에 상당하고, 그리고 이 분리 가스 토출 구멍, 회전 슬리브(102) 및 지주(101)에 의해, 진공 용기(1)의 중심부에 위치하는 중심부 영역이 구성된다.

본 발명은 2종류의 반응 가스를 사용하는 것으로 한정되지 않고, 3종류 이상의 반응 가스를 순서대로 기판 상에 공급하는 경우에도 적용할 수 있다. 그 경우에는, 예를 들어 제1 반응 가스 노즐, 분리 가스 노즐, 제2 반응 가스 노즐, 분리 가스 노즐, 제3 반응 가스 노즐 및 분리 가스 노즐의 순서로 진공 용기(1)의 둘레 방향으로 각 가스 노즐을 배치하여, 각 분리 가스 노즐을 포함하는 분리 영역을 상술한 실시 형태와 같이 구성하면 된다. 이 경우에는, 이들 가스가 공급되는 처리 영역마다 연통하는 배기로나 압력계, 밸브를 설치하여, 상기와 같이 처리 영역마다 배기 유량(밸브의 전후의 차압)이 조정된다.

이상 서술한 성막 장치를 사용한 기판 처리 장치에 대해 도 27에 도시해 둔다. 도 27 중, 부호 111은, 예를 들어 25매의 웨이퍼(W)를 수납하는 후프라고 불 리는 밀폐형 반송 용기, 부호 112는 반송 아암(113)이 배치된 대기 반송실, 부호 114, 부호 115는 대기 분위기와 진공 분위기 사이에서 분위기를 절환 가능한 로드 로크실(예비 진공실), 부호 116은 2기의 반송 아암(117)이 배치된 진공 반송실, 부호 118, 부호 119는 본 발명의 성막 장치이다. 반송 용기(111)는 도시하지 않은 적재대를 구비한 반입 반출 포트로 외부로부터 반송되어, 대기 반송실(112)에 접속된 후, 도시하지 않은 개폐 기구에 의해 덮개가 개방되고 반송 아암(113)에 의해 당해 반송 용기(111) 내로부터 웨이퍼(W)가 취출된다. 계속해서, 로드 로크실(114)(115) 내로 반입되어 당해 실내를 대기 분위기로부터 진공 분위기로 절환하고, 그 후 반송 아암(117)에 의해 웨이퍼(W)가 취출되어 성막 장치(118, 119)의 한쪽으로 반입되어, 상술한 성막 처리가 행해진다. 이와 같이, 예를 들어 5매 처리용의 본 발명의 성막 장치를 복수개, 예를 들어 2개 구비함으로써, 소위 ALD(MLD)를 높은 처리량으로 실시할 수 있다.

상기한 각 예에서는, 진공 용기(1) 내에 있어서의 각 반응 가스의 기류를 안정화시키는 데 있어서, 2개의 배기로(63a, 63b) 내를 통류하는 배기 가스의 유량비(F)가 설정치(F1)로 되도록 배기로(63a, 63b)에 각각 개재 설치된 밸브(65a, 65b)의 개방도 등을 조정하였지만, 각각의 처리 영역(91, 92)에 있어서의 압력차가 작아지도록 밸브(65a, 65b)의 개방도를 조정해도 좋다. 이 경우의 구체적인 성막 장치나 성막 방법에 대해, 이하의 도 28 내지 도 31을 참조하여 설명한다. 또한, 상술한 도 1과 동일한 구성의 부위에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

본 예에서는, 도 28에 도시한 바와 같이, 배기로(63a, 63b)에 각각 설치된 제1 처리 압력 검출 수단(66a) 및 제2 처리 압력 검출 수단(66b)은 각각 제1 처리 영역(91) 및 제2 처리 영역(92)의 압력을 측정하기 위한 것이다. 또한, 본 예에서는 배기로(63a, 63b)에 각각 제1 압력 검출 수단(67a) 및 제2 압력 검출 수단(67b)을 설치하지 않아도 좋다.

또한, 도 29에 도시한 바와 같이, 메모리(82)에는 상술한 가스의 유량비(F) 대신에, 이들 처리 영역(91, 92)에 있어서 허용되는 압력차(Δp)가 레시피마다 기억되어 있다. 즉, 진공 용기(1) 내에 있어서 각 처리 영역(91, 92) 사이에서 압력차(Δp)가 크면, 이들 처리 영역(91, 92) 사이의 분리 영역(D)을 통해 압력이 높은 영역으로부터 압력이 낮은 영역으로 반응 가스가 흐르고자 하므로, 가스 흐름이 불안정해지는 경우도 있지만, 본 실시 형태에서는 각 처리 영역(91, 92) 사이의 압력차(Δp)를 작게 억제함으로써, 가스 흐름을 안정화시키고 있다.

본 실시 형태에 있어서 가스 흐름을 안정화시킬 때에는, 상술한 예와 마찬가지로, 도 30에 도시한 바와 같이 스텝 S13에 있어서 반응 가스의 공급을 개시하기 전에 질소 가스를 사용하여 각 밸브(65a, 65b)의 개방도가 조정된다. 이 가스 흐름을 안정화시키는 방법이나 처리 조건 등에 대해 상술한 제1 실시 형태와 다른 점에 대해 도 31을 참조하여 설명하면, 스텝 S22에서는, 압력 설정치(P1) 및 각 처리 영역(91, 92) 사이에 있어서의 압력차(Δp)의 설정치(Δp1)를 각각, 예를 들어 1067㎩(8Torr) 및 13.3㎩(0.1Torr)로 설정한다. 그리고, 스텝 S24에서 진공 용기(1) 내의 처리 압력, 예를 들어 처리 압력 검출 수단(66a)의 압력 검출치가 설정 치(P1)로 되도록 밸브(65a)의 개방도를 조정한 후, 스텝 S25에서는 처리 압력 검출 수단(66a, 66b)의 측정 결과를 판독하여, 압력차(Δp)가 설정치(Δp1) 이하로 되었는지 여부를 판단한다. 압력차(Δp)가 설정치(Δp1) 이하로 된 경우에는 스텝 S14의 박막의 성막 처리로 이행하고, 압력차(Δp)가 설정치(Δp1)보다도 큰 경우에는 압력차(Δp)가 설정치(Δp1) 이하로 되도록 밸브(65b)의 개방도를 조정한다(스텝 S26). 계속해서, 처리 압력이 설정치(P1)로 된 경우에는 박막의 성막 처리를 개시하고(스텝 S27), 처리 압력이 설정치(P1)로 되지 않은 경우에는 반복 시간(t1)이 경과할 때까지(스텝 S28), 혹은 스텝 S25에 있어서 압력차(Δp)가 설정치(Δp1) 이하로 되거나, 스텝 S27에 있어서 처리 압력이 설정치(P1)에 도달할 때까지, 상기한 예와 마찬가지로 스텝 S24 내지 스텝 S27의 공정이 반복되게 된다.

그 후, 질소 가스로부터 반응 가스로 절환하여 성막 처리가 이루어지게 되지만, 상기한 스텝 S21 내지 S28에 의해 각 처리 영역(91, 92) 사이의 압력차(Δp)가 설정치(Δp1) 이하로 되어 있으므로, 혹은 설정치(Δp1)에 매우 가까운 값으로 안정되어 있으므로, 진공 용기(1) 내에서는 반응 가스(BATAS 가스, O₃ 가스)의 가스 흐름이 안정화된다. 따라서, 웨이퍼(W)로의 BTBAS 가스의 흡착의 상태가 안정화되는 동시에, O₃ 가스에 의한 흡착 분자의 산화 반응도 안정화되고, 결과적으로 웨이퍼(W)의 면내 및 면 사이에 있어서 막 두께가 균일하고 막질이 균질하고 또한 양호한 박막을 얻을 수 있다. 또한, 분리 영역(D)의 양측에 있어서의 배기의 치우침을 방지할 수 있으므로, 분리 영역(D)을 빠져나가서 BTBAS 가스와 O₃ 가스가 혼합되는 것을 피할 수 있다. 그로 인해, 웨이퍼(W)의 표면 이외에 있어서의 반응 생성물의 생성이 억제되므로, 파티클의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 각 처리 영역(91, 92) 사이에 있어서 압력차(Δp)가 작게 억제되어 있으므로, 예를 들어 회전 테이블(2)의 회전에 수반하여 웨이퍼(W)가 처리 영역(91, 92)에 진입할 때, 혹은 처리 영역(91, 92)으로부터 나갈 때, 웨이퍼(W)는 회전 테이블(2)로부터 상승하려고 하는 부력을 거의 받지 않는다.

그로 인해, 웨이퍼(W)가 오목부(24)로부터 떠오르거나 오목부(24) 내에 있어서 위치가 어긋나는 것이 억제되므로, 예를 들어 웨이퍼(W)의 천장판(11)으로의 충돌이나 성막의 문제 등이 억제되게 된다.

또한, 예를 들어 각각의 반응 가스가 통류하는 영역[처리 영역(91, 92)]의 크기의 차이나 회전 테이블(2)에 형성된 오목부(24) 등의 영향에 의해, 각 처리 영역(91, 92) 사이에 있어서 가스의 흐르기 어려움(컨덕턴스)에 차이가 발생하는 경우라도, 처리 영역(91, 92) 사이에 있어서의 압력차(Δp)를 작게 하고 있으므로, 그와 같은 가스 흐름의 컨덕턴스의 차의 영향을 억제하여 가스 흐름을 확실하게 안정화시킬 수 있다.

상기한 예에서는, 각 처리 영역(91, 92)의 압력을 측정하는 데 있어서, 배기로(63a, 63b)에 처리 압력 검출 수단(66a, 66b)을 각각 개재 설치하였지만, 각각의 처리 영역(91, 92)에 연통하는 영역, 예를 들어 진공 용기(1)의 측벽에 설치해도 좋다. 또한, 각 처리 영역(91, 92)의 압력을 조정하는 데 있어서, 상술한 바와 같이 밸브(65a, 65b)의 개방도와 함께 진공 펌프(64)의 회전수(R)를 조정해도 좋다. 또한, 2개의 진공 펌프(64a, 64b)를 공통화해도 좋다. 또한, 상기한 스텝 S24에 있어서 진공 용기(1) 내의 처리 압력을 압력 설정치(P1)로 설정하는 데 있어서, 이 처리 압력으로서 처리 압력 검출 수단(66a)의 압력 검출치를 사용하였지만, 처리 압력 검출 수단(66b)의 압력 검출치를 사용해도 좋고, 혹은 진공 용기(1) 내의 압력을 검출하는 검출 수단을 별도로 설치하여, 이 검출 수단의 검출치를 사용해도 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는, 가스 흐름을 안정화시키는 데 있어서, 배기 가스의 유량비(F) 대신에, 각 처리 영역(91, 92)의 압력을 조정하였지만, 배기 가스의 유량비(F)와 함께 처리 영역(91, 92)의 압력을 조정해도 좋다. 구체적으로는, 예를 들어 진공 용기(1) 내의 압력 변동이 일어날 가능성이 높은 경우, 예를 들어 진공 용기(1) 내로의 반응 가스의 공급을 개시할 때(스텝 S14에 있어서 질소 가스로부터 반응 가스로 절환할 때)에는 각 처리 영역(91, 92)의 압력을 조정하여, 성막 처리 개시로부터 소정의 시간이 경과하여 진공 용기(1) 내의 압력이 안정된 후에는 배기 가스의 유량비(F)를 조정하도록 해도 좋다. 그 경우에는, 진공 용기(1) 내에 있어서의 가스 흐름을 더욱 안정화시킬 수 있고, 또한 웨이퍼(W)의 부상을 억제할 수 있다.

[제3 실시 형태]

이하의 실시 형태의 본 발명에 따르면, 회전 테이블을 구비한 진공 용기 내에, 제1 반응 가스가 공급되는 제1 처리 영역과 제2 반응 가스가 공급되는 제2 처리 영역을 회전 방향으로 이격하여 형성하고 또한 이들 사이에 분리 가스 공급 수 단으로부터 분리 가스를 공급하기 위한 분리 영역을 개재시키는 동시에, 회전 방향을 따라서 복수의 기판을 배치한 회전 테이블을 회전시켜, 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스에 의한 반응 생성물의 층을 적층하여 박막화하도록 하고 있다. 그리고, 이와 같은 프로세스를 행하는 데 있어서, 상기 회전 테이블의 회전 중심으로부터 볼 때 상기 제1 처리 영역과 이 제1 처리 영역에 대해 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역 사이에 그 배기구가 위치하는 제1 배기로와, 상기 회전 테이블의 회전 중심으로부터 볼 때 상기 제2 처리 영역과 이 제2 처리 영역에 대해 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역 사이에 그 배기구가 위치하는 제2 배기로의 각 배기구를 통해 진공 배기를 행하는 동시에 그 배기 계통(배기로, 압력 제어 기기 및 진공 배기 수단)을 서로 독립화하고 있으므로, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스가 배기 계통 중에서 섞일 우려가 없고, 이로 인해 배기 계통에서 반응 생성물이 발생할 우려가 없거나, 매우 적다.

또한, 분리 가스 공급 수단의 상기 회전 방향 양측에 위치하여, 상기 분리 영역으로부터 처리 영역측으로 분리 가스가 흐르기 위한 협애한 공간을 회전 테이블과의 사이에 형성하기 위한 천장면을 설치함으로써 분리 영역에 상기 반응 가스가 침입하는 것을 저지하는 동시에, 상기 제1 처리 영역과 제2 처리 영역의 분위기를 분리하기 위해 진공 용기 내의 중심부에 위치하여, 회전 테이블의 기판 적재면측에 분리 가스를 토출하는 토출 구멍이 형성된 중심부 영역으로부터 회전 테이블의 주연을 향해 분리 가스를 토출하고 있다. 이 결과, 당해 중심부 영역을 통해 서로 다른 반응 가스끼리가 서로 섞이는 것을 방지할 수 있어, 양호한 성막 처리를 행할 수 있는 동시에, 반응 생성물이 발생하는 경우가 전혀 없거나, 최대한 억제되어, 파티클의 발생이 억제된다.

본 발명의 실시 형태인 성막 장치는, 도 32(도 34의 I-I'선에 따른 단면도)에 도시한 바와 같이 평면 형상이 대략 원형인 편평한 진공 용기(201)와, 이 진공 용기(201) 내에 설치되어, 당해 진공 용기(201)의 중심에 회전 중심을 갖는 회전 테이블(202)을 구비하고 있다. 진공 용기(201)는 천장판(211)을 용기 본체(212)로부터 분리할 수 있도록 구성되어 있다. 천장판(211)은 이 용기 본체(212)의 상면에 설치된 밀봉 부재, 예를 들어 O링(213)을 통해 내부의 감압 상태에 의해 용기 본체(212)측으로 압박되어 기밀 상태를 유지하고 있다. 천장판(211)을 용기 본체(212)로부터 분리할 때에는 도시하지 않은 구동 기구에 의해 상방으로 들어올려지도록 되어 있다.

회전 테이블(202)은 중심부에서 원통 형상의 코어부(221)에 고정되고, 이 코어부(221)는 연직 방향으로 신장되는 회전축(222)의 상단부에 고정되어 있다. 회전축(222)은 진공 용기(201)의 저면부(214)를 관통하여, 그 하단부가 당해 회전축(222)을 연직축 주위로, 본 예에서는 시계 방향으로 회전시키는 구동부(223)에 설치되어 있다. 회전축(222) 및 구동부(223)는 상면이 개방된 통 형상의 케이스체(220) 내에 수납되어 있다. 이 케이스체(220)는 그 상면에 설치된 플랜지 부분이 진공 용기(201)의 저면부(214)의 하면에 기밀하게 설치되어 있어, 케이스체(220)의 내부 분위기와 외부 분위기의 기밀 상태가 유지되어 있다.

회전 테이블(202)의 표면부에는, 도 33 및 도 34에 도시한 바와 같이 회전 방향(둘레 방향)을 따라서 복수매, 예를 들어 5매의 기판인 웨이퍼를 적재하기 위한 원 형상의 오목부(224)가 형성되어 있다. 또한, 도 34에는 편의상 1개의 오목부(224)에만 웨이퍼(W)를 도시하고 있다. 여기서, 도 35a 및 도 35b는 회전 테이블(202)을 동심원을 따라서 절단하고, 또한 가로로 전개하여 도시하는 전개도이고, 오목부(224)는, 도 35a에 도시한 바와 같이 그 직경이 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간, 예를 들어 4㎜ 크고, 또한 그 깊이는 웨이퍼(W)의 두께와 동등한 크기로 설정되어 있다. 따라서, 웨이퍼(W)를 오목부(224)로 떨어뜨리면, 웨이퍼(W)의 표면과 회전 테이블(202)의 표면[웨이퍼(W)가 적재되지 않은 영역]이 정렬되게 된다. 웨이퍼(W)의 표면과 회전 테이블(202)의 표면 사이의 높이의 차가 크면 그 단차 부분에서 압력 변동이 발생하므로, 웨이퍼(W)의 표면과 회전 테이블(202)의 표면의 높이를 정렬시키는 것이, 막 두께의 면내 균일성을 정렬시키는 관점에서 바람직하다. 웨이퍼(W)의 표면과 회전 테이블(202)의 표면의 높이를 정렬시키는 것은, 동일한 높이이거나, 혹은 양면의 차가 5㎜ 이내인 것을 말하지만, 가공 정밀도 등에 따라서 가능한 한 양면의 높이의 차를 제로에 가깝게 하는 것이 바람직하다. 오목부(224)의 저면에는 웨이퍼(W)의 이면을 지지하여 당해 웨이퍼(W)를 승강시키기 위한, 예를 들어 후술하는 3개의 승강 핀이 관통하는 관통 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다.

오목부(224)는 웨이퍼(W)를 위치 결정하여 회전 테이블(202)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 튀어나오지 않도록 하기 위한 것으로, 본 발명의 기판 적재 영역에 상당하는 부위이지만, 기판 적재 영역(웨이퍼 적재 영역)은 오목부로 한정되 지 않고, 예를 들어 회전 테이블(202)의 표면에 웨이퍼(W)의 주연을 가이드하는 가이드 부재를 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 따라서 복수 배열한 구성이라도 좋고, 혹은 회전 테이블(202)측에 정전 척 등의 척 기구를 갖게 하여 웨이퍼(W)를 흡착하는 경우에는, 그 흡착에 의해 웨이퍼(W)가 적재되는 영역이 기판 적재 영역이 된다.

도 33 및 도 34에 도시한 바와 같이, 진공 용기(201)에는 회전 테이블(202)에 있어서의 오목부(224)의 통과 영역과 각각 대향하는 위치에 제1 반응 가스 노즐(231) 및 제2 반응 가스 노즐(232)과 2개의 분리 가스 노즐(241, 242)이 진공 용기(201)의 둘레 방향[회전 테이블(202)의 회전 방향]으로 서로 간격을 두고 중심부로부터 방사상으로 신장되어 있다. 이들 반응 가스 노즐(231, 232) 및 분리 가스 노즐(241, 242)은, 예를 들어 진공 용기(1)의 측 주위벽에 설치되어 있고, 그 기단부인 가스 공급 포트(231a, 232a, 241a, 242a)는 당해 측벽을 관통하고 있다.

이들 반응 가스 노즐(231, 232) 및 분리 가스 노즐(241, 242)은, 도시한 예에서는 진공 용기(201)의 주위벽부로부터 진공 용기(201) 내로 도입되어 있지만, 후술하는 환상의 돌출부(205)로부터 도입해도 좋다. 이 경우, 돌출부(205)의 외주면과 천장판(211)의 외표면에 개방되는 L자형의 도관을 설치하여, 진공 용기(201) 내에서 L자형의 도관의 한쪽의 개구에 가스 노즐(231, 232, 241, 242)을 접속하고, 진공 용기(201)의 외부에서 L자형의 도관의 다른 쪽의 개구에 가스 공급 포트(231a, 232a, 241a, 242a)를 접속하는 구성을 채용할 수 있다.

반응 가스 노즐(231, 232)은 각각 제1 반응 가스인 BTBAS(비스터셜부틸아미 노실란) 가스의 가스 공급원 및 제2 반응 가스인 O₃(오존) 가스의 가스 공급원(모두 도시하지 않음)에 접속되어 있고, 분리 가스 노즐(241, 242)은 모두 분리 가스인 N₂ 가스(질소 가스)의 가스 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 또한, 각 반응 가스 노즐(231, 232)은 N₂ 가스의 가스 공급원에도 접속되어 있고, 성막 장치의 운전 개시 시에 압력 조절용 가스로서 각 처리 영역(200P1, 200P2)에 N₂ 가스를 공급할 수 있도록 되어 있다. 본 예에서는, 제2 반응 가스 노즐(232), 분리 가스 노즐(241), 제1 반응 가스 노즐(231) 및 분리 가스 노즐(242)이 이 순서로 시계 방향으로 배열되어 있다.

반응 가스 노즐(231, 232)에는 하방측으로부터 반응 가스를 토출하기 위한 가스 토출 구멍(233)이 노즐의 길이 방향으로 간격을 두고 배열되어 있다. 또한, 분리 가스 노즐(241, 242)에는 하방측으로 분리 가스를 토출하기 위한 토출 구멍(240)이 길이 방향으로 간격을 두고 형성되어 있다. 반응 가스 노즐(231, 232)은 각각 제1 반응 가스 공급 수단 및 제2 반응 가스 공급 수단에 상당하고, 그 하방 영역은 각각 BTBAS 가스를 웨이퍼(W)에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역(200P1) 및 O₃ 가스를 웨이퍼(200W)에 흡착시키기 위한 제2 처리 영역(200P2)이 된다.

분리 가스 노즐(241, 242)은 상기 제1 처리 영역(200P1)과 제2 처리 영역(200P2)의 분위기를 분리하는 분리 영역(200D)을 형성하기 위해 N₂ 가스를 공급하는 분리 가스 공급 수단에 상당하고, 이 분리 영역(200D)에 있어서의 진공 용 기(201)의 천장판(211)에는, 도 33 내지 도 35b에 도시한 바와 같이 회전 테이블(202)의 회전 중심을 중심으로 하고, 또한 진공 용기(201)의 내주벽의 근방을 따라서 그려지는 원을 주방향으로 분할하여 이루어지는, 평면 형상이 부채형이고 하방으로 돌출된 볼록 형상부(204)가 형성되어 있다. 분리 가스 노즐(241, 242)은 이 볼록 형상부(204)에 있어서의 상기 원의 둘레 방향 중앙에서 당해 원의 반경 방향으로 신장되도록 형성된 홈부(243) 내에 수납되어 있다. 즉, 분리 가스 노즐(241, 242)의 중심축으로부터 볼록 형상부(204)인 부채형의 양 테두리(회전 방향 상류측의 테두리 및 하류측의 테두리)까지의 거리는 동일한 길이로 설정되어 있다.

또한, 홈부(243)는, 본 실시 형태에서는 볼록 형상부(204)를 이등분하도록 형성되어 있지만, 다른 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 홈부(243)로부터 볼 때 볼록 형상부(204)에 있어서의 회전 테이블(202)의 회전 방향 상류측이 상기 회전 방향 하류측보다도 넓어지는 홈부(243)를 형성해도 좋다.

따라서, 분리 가스 노즐(241, 242)에 있어서의 상기 둘레 방향 양측에는 상기 볼록 형상부(204)의 하면인, 예를 들어 평탄한 낮은 천장면(244)(제1 천장면)이 존재하고, 이 천장면(244)의 상기 둘레 방향 양측에는 당해 천장면(244)보다도 높은 천장면(245)(제2 천장면)이 존재하게 된다. 이 볼록 형상부(204)의 역할은 회전 테이블(202)과의 사이로의 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스의 침입을 저지하여 이들 반응 가스의 혼합을 저지하기 위한 협애한 공간인 분리 공간을 형성하는 데 있다.

즉, 분리 가스 노즐(241)을 예로 들면, 회전 테이블(202)의 회전 방향 상류 측으로부터 O₃ 가스가 침입하는 것을 저지하고, 또한 회전 방향 하류측으로부터 BTBAS 가스가 침입하는 것을 저지한다. 「가스의 침입을 저지한다」는 것은, 분리 가스 노즐(241)로부터 토출된 분리 가스인 N₂ 가스가 제1 천장면(244)과 회전 테이블(202)의 표면 사이로 확산되고, 본 예에서는 당해 제1 천장면(244)에 인접하는 제2 천장면(245)의 하방측 공간으로 분출되고, 이에 의해 당해 인접 공간으로부터의 가스를 침입할 수 없게 되는 것을 의미한다. 그리고, 「가스를 침입할 수 없게 된다」는 것은, 인접 공간으로부터 볼록 형상부(204)의 하방측 공간으로 전혀 인입할 수 없는 경우만을 의미하는 것이 아니라, 다소 침입은 하지만, 양측으로부터 각각 침입한 O₃ 가스 및 BBAS 가스가 볼록 형상부(204) 내에서 서로 섞이지 않는 상태가 확보되는 경우도 의미하고, 이와 같은 작용이 얻어지는 한, 분리 영역(200D)의 역할인 제1 처리 영역(200P1)의 분위기와 제2 처리 영역(200P2)의 분위기의 분리 작용을 발휘할 수 있다. 따라서, 협애한 공간에 있어서의 협애의 정도는 협애한 공간[볼록 형상부(204)의 하방 공간]과 당해 공간에 인접한 영역[본 예에서는 제2 천장면(245)의 하방 공간]의 압력차가 「가스를 침입할 수 없게 된다」는 작용을 확보할 수 있을 정도의 크기가 되도록 설정되어, 그 구체적인 치수는 볼록 형상부(204)의 면적 등에 따라서 상이하다고 할 수 있다. 또한, 웨이퍼(200W)에 흡착한 가스에 대해서는 당연히 분리 영역(200D) 내를 통과할 수 있고, 가스의 침입 저지는 기상 중의 가스를 의미하고 있다.

한편, 천장판(211)의 하면에는, 도 36, 도 38에 도시한 바와 같이 회전 테이 블(202)에 있어서의 코어부(221)보다도 외주측의 부위와 대향하도록, 또한 당해 코어부(221)의 외주를 따라서 돌출부(205)가 설치되어 있다. 이 돌출부(205)는, 도 36에 도시한 바와 같이 볼록 형상부(204)에 있어서의 상기 회전 중심측의 부위와 연속해서 형성되어 있고, 그 하면이 볼록 형상부(204)의 하면[천장면(244)]과 동일한 높이로 형성되어 있다. 도 33 및 도 34는 상기 천장면(245)보다도 낮고 또한 분리 가스 노즐(241, 242)보다도 높은 위치에서 천장판(211)을 수평으로 절단하여 도시하고 있다. 또한, 돌출부(205)와 볼록 형상부(204)는 반드시 일체인 것으로 한정되는 것은 아니고, 별체라도 좋다.

볼록 형상부(204) 및 분리 가스 노즐(241, 242)의 조합 구조의 만드는 방법에 대해서는, 볼록 형상부(204)를 이루는 1매의 부채형 플레이트의 중앙에 홈부(243)를 형성하여 이 홈부(243) 내에 분리 가스 노즐(241, 242)을 배치하는 구조로 한정되지 않고, 2매의 부채형 플레이트를 사용하여 분리 가스 노즐(241, 242)의 양측 위치에서 천장판 본체의 하면에 볼트 체결 등에 의해 고정하는 구성 등이라도 좋다.

본 예에서는, 분리 가스 노즐(241, 242)은 바로 아래를 향한, 예를 들어 구경이 0.5㎜인 토출 구멍이 노즐의 길이 방향을 따라서, 예를 들어 10㎜의 간격을 두고 배열되어 있다. 또한, 제1 반응 가스 노즐(231)에 대해서도, 바로 아래를 향한, 예를 들어 구경이 0.5㎜인 토출 구멍이 노즐의 길이 방향을 따라서, 예를 들어 10㎜의 간격을 두고 배열되어 있다.

본 예에서는 직경 300㎜인 웨이퍼(200W)를 피처리 기판으로 하고 있고, 이 경우 볼록 형상부(204)는 회전 중심으로부터, 예를 들어 140㎜ 이격된 후술하는 돌출부(205)의 경계 부위에 있어서는, 둘레 방향의 길이[회전 테이블(202)과 동심원의 원호의 길이]가, 예를 들어 146㎜이고, 웨이퍼(W)의 적재 영역[오목부(224)]의 가장 외측 부위에 있어서는, 둘레 방향의 길이가, 예를 들어 502㎜이다. 또한, 도 35a에 도시한 바와 같이 당해 외측 부위에 있어서 분리 가스 노즐(241, 242)의 양쪽으로부터 각각 좌우에 위치하는 볼록 형상부(204)의 둘레 방향의 길이(L)에서 보면, 길이(L)는 246㎜이다.

또한, 도 35b에 도시한 바와 같이, 볼록 형상부(204)의 하면, 즉 천장면(244)에 있어서의 회전 테이블(202)의 표면으로부터의 높이(h)는, 예를 들어 0.5㎜ 내지 10㎜라도 좋고, 약 4㎜이면 적합하다. 이 경우, 회전 테이블(202)의 회전수는, 예를 들어 1rpm 내지 500rpm로 설정되어 있다. 분리 영역(200D)의 분리 기능을 확보하기 위해서는, 회전 테이블(202)의 회전수의 사용 범위 등에 따라서, 볼록 형상부(204)의 크기나 볼록 형상부(204)의 하면[제1 천장면(244)]과 회전 테이블(202)의 표면 사이의 높이(h)를, 예를 들어 실험 등에 기초하여 설정하게 된다. 또한, 분리 가스로서는, N₂ 가스로 한정되지 않고 Ar 가스 등의 불활성 가스를 사용할 수 있지만, 불활성 가스로 한정되지 않고 수소 가스 등이라도 좋고, 성막 처리에 영향을 미치지 않는 가스이면, 가스의 종류에 관해서는 특별히 한정되는 것은 아니다.

진공 용기(201)의 천장판(211)의 하면, 즉 회전 테이블(202)의 웨이퍼 적재 영역[오목부(224)]으로부터 본 천장면은, 상술한 바와 같이 제1 천장면(244)과 이 천장면(244)보다도 높은 제2 천장면(245)이 둘레 방향에 존재하지만, 도 32에서는 높은 천장면(245)이 설치되어 있는 영역에 대한 종단면을 도시하고 있고, 도 36에서는 낮은 천장면(244)이 설치되어 있는 영역에 대한 종단면을 도시하고 있다. 부채형의 볼록 형상부(204)의 주연부[진공 용기(201)의 외측 테두리측의 부위]는, 도 33 및 도 36에 도시되어 있는 바와 같이 회전 테이블(202)의 외측 단부면에 대향하도록 L자형으로 굴곡하여 굴곡부(246)를 형성하고 있다. 부채형의 볼록 형상부(204)는 천장판(211)측에 형성되어 있고, 용기 본체(212)로부터 제거되도록 되어 있으므로, 상기 회전 테이블(202)의 외측 단부면과 굴곡부(206)의 내주면 및 굴곡부(246)의 외주면과 용기 본체(212)의 내주면 사이에는 약간 간극이 있다. 따라서, 이 굴곡부(246)도 볼록 형상부(204)와 마찬가지로 양측으로부터 반응 가스가 침입하는 것을 방지하고, 양 반응 가스의 혼합을 방지할 목적으로 설치되어 있고, 굴곡부(246)의 내주면과 회전 테이블(202)의 외측 단부면과의 간극은, 예를 들어 회전 테이블(202)의 표면에 대한 천장면(244)의 높이(h)와 동일한 치수로 설정되어 있다. 즉, 본 예에 있어서는, 회전 테이블(202)의 표면측 영역으로부터는, 굴곡부(246)의 내주면이 진공 용기(201)의 내주벽을 구성하고 있다고 볼 수 있다.

용기 본체(212)의 내주벽은, 분리 영역(200D)에 있어서는 도 36에 도시한 바와 같이 상기 굴곡부(246)의 외주면과 접근하여 수직면에 형성되어 있지만, 분리 영역(200D) 이외의 부위에 있어서는, 도 32에 도시한 바와 같이, 예를 들어 회전 테이블(202)의 외측 단부면과 대향하는 부위로부터 저면부(214)에 걸쳐서 종단면 형상이 직사각형으로 절결되어 외측으로 움푹 들어간 구조로 되어 있다. 이 움푹 들어간 부위에 있어서의, 회전 테이블(202)의 주연과 용기 본체(212)의 내주벽의 간극은 각각 제1 처리 영역(200P1) 및 제2 처리 영역(200P2)에 연통되어 있어, 각 처리 영역(200P1, 200P2)에 공급된 반응 가스를 배기할 수 있도록 되어 있다. 이들의 간극을 각각 제1 배기 영역(200E1) 및 제2 배기 영역(200E2)이라고 칭하는 것으로 하면, 제1 배기 영역(200E1) 및 제2 배기 영역(200E2)의 저부, 즉 회전 테이블(202)의 하방측에는, 도 32 및 도 34에 도시한 바와 같이 각각 제1 배기구(261) 및 제2 배기구(262)가 형성되어 있다.

이들 배기구(261, 262)는 분리 영역(D)의 분리 작용이 확실하게 작용하도록, 예를 들어 도 40에 도시한 바와 같이 평면에서 봤을 때에 상기 분리 영역(200D)[볼록 형상부(204)]의 상기 회전 방향 양측에 설치되어, 각각의 반응 가스(BTBAS 가스 및 O₃ 가스)의 배기를 전용으로 행하도록 하고 있다. 본 예에서는, 한쪽의 배기구(261)는 제1 반응 가스 노즐(231)과 이 반응 가스 노즐(231)에 대해 상기 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역(200D) 사이에 형성되고, 또 다른 쪽의 배기구(262)는 제2 반응 가스 노즐(232)과 이 반응 가스 노즐(232)에 대해 상기 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역(200D) 사이에 형성되어 있다.

바꿔 말하면, 도 34에 도시한 바와 같이 회전 테이블(202)의 회전 중심으로부터 볼 때 제1 처리 영역(200P1)과 이 영역(200P1)에 대해, 예를 들어 회전 테이블(202)의 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역(200D)[도 34에서는 분리 가스 노즐(242)이 설치되어 있는 볼록 형상부(204)에 덮여 있는 영역에 상당함] 사이에 제1 배기로(263a)의 배기구(261)는 위치하고 있다. 즉, 도 34 중에 일점 쇄선으로 나타낸 회전 테이블(202)의 중심과 제1 처리 영역(200P1)을 통과하는 직선(L1)과, 회전 테이블(202)의 중심과 상기 제1 처리 영역(200P1)의 하류측에 인접하는 분리 영역(200D)의 상류측의 테두리를 통과하는 직선(L2) 사이에 위치하고 있다. 또한, 제2 배기로(263b)의 배기구(262)에 대해서는, 전술한 회전 중심으로부터 볼 때 제2 처리 영역(200P2)과 이 영역(200P2)에 대해, 예를 들어 회전 테이블(202)의 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역(200D)[도 34에서는 분리 가스 노즐(241)이 설치되어 있는 볼록 형상부(204)에 덮여 있는 영역에 상당함]의 사이에 위치하고 있게 된다. 즉, 도 34 중에 이점 쇄선으로 나타낸 회전 테이블(202)의 중심과 제2 처리 영역(200P2)을 통과하는 직선(L3)과, 회전 테이블(202)의 중심과 상기 제2 처리 영역(200P2)의 하류측에 인접하는 분리 영역(200D)의 상류측의 테두리를 통과하는 직선(L4) 사이에 위치하고 있다.

단, 이들 제1, 제2 배기구(261, 262)를 형성하는 위치는 진공 용기(201)의 저면부로 한정되지 않고, 진공 용기(201)의 측벽에 형성해도 좋다. 그리고, 진공 용기(201)의 측벽에 배기구(261, 262)를 형성하는 경우에는, 회전 테이블(202)보다도 높은 위치에 형성해도 좋다. 이와 같이 배기구(261, 262)를 형성함으로써 회전 테이블(202) 상의 가스는, 회전 테이블(202)의 외측을 향해 흐르기 때문에, 회전 테이블(202)에 대향하는 천장면으로부터 배기되는 경우에 비해 파티클이 말려 올라가는 것이 억제된다고 하는 관점에 있어서 유리하다.

도 32에 도시한 바와 같이, 제1 배기구(261)는 제1 배기로(263a)를 통해, 예를 들어 메커니컬 부스터 펌프와 드라이 펌프를 연속 설치하여 구성된 진공 펌프(264a)에 접속되어 있고, 이들 배기구(261)와 진공 펌프(264a) 사이에는 제1 압력 조절 수단(265a)이 개재 설치되어 있다. 제1 압력 조절 수단(265a)은, 예를 들어 나비 밸브 등으로 이루어지는 압력 조절 밸브와, 이 압력 조절 밸브를 개폐하는 모터와, 이 모터의 동작을 제어하는 현장형의 컨트롤러로 구성되어 있고(모두 도시하지 않음), 당해 압력 조절 수단(265a)의 상류측의 배기로(263a)에 설치된 압력계(266a)의 검출 결과에 기초하여 압력 조절을 행하는 APC(Auto Pressure Controller)로서 구성되어 있다. 여기서, 진공 펌프(264a)는 제1 진공 배기 수단에 상당하고, 이하, 제1 배기로(263a), 제1 압력 조절 수단(265a), 진공 펌프(264a)를 정리하여 제1 배기 계통이라고 한다.

상기 압력계(266a)는 배기로(263a)의 상류측의 진공 용기(201) 내에 있어서의 제1 처리 영역(200P1)의 압력을 계측하는 역할을 수행하고, 이 압력계(266a)의 검출 결과에 기초하여 압력의 조절을 행함으로써, 상기 제1 압력 조절 수단(265a)은 제1 처리 영역(200P1)을 일정한 압력 분위기로 유지하는 역할을 갖고 있다.

또한, 상술한 제2 배기구(262)에 대해서도 마찬가지로, 제2 배기로(263b)를 통해 제2 진공 배기 수단인 진공 펌프(264b)에 접속되고, 이들 배기구(262)와 진공 펌프(264b) 사이에는 진공 용기(1) 내의 제2 처리 영역(200P2)을 일정한 압력 분위기로 유지하기 위한 제2 압력 조절 수단(265b)이 개재 설치되어 있고, 상술한 제1 배기로(263a)와는 독립하여 배기를 행할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 제2 압력 조절 수단(265b)에 대해서도, 당해 조절 수단(265b)의 상류측의 배기로(263b)에 설치된 압력계(266b)에 의한 검출 결과에 기초하여 압력의 조절을 행하는, 예를 들어 현장형의 APC로서 구성되어 있다. 이하, 이들 제2 배기로(263b), 제2 압력 조절 수단(265b) 및 진공 펌프(264b)를 정리하여 제2 배기 계통이라고 한다. 또한, 각각의 진공 펌프(264a, 264b)의 하류측에는 각 배기 계통으로부터 배출되는 배출물을 각각 독립하여 제해 처리하기 위한 제1, 제2 제해 장치(모두 도시하지 않음)가 접속되어 있다.

상기 회전 테이블(202)과 진공 용기(201)의 저면부(214) 사이의 공간에는, 도 32 및 도 37에 도시한 바와 같이 가열 수단인 히터 유닛(207)이 설치되어 있고, 회전 테이블(202)을 통해 회전 테이블(202) 상의 웨이퍼(W)를 프로세스 레시피로 결정된 온도로 가열하도록 구성되어 있다. 상기 회전 테이블(202)의 주연 부근의 하방측에는, 회전 테이블(202)의 상방 공간으로부터 배기 영역(200E1, 200E2)에 이르기까지의 분위기와 히터 유닛(207)이 놓여 있는 분위기를 구획하기 위해, 히터 유닛(207)을 전체 둘레에 걸쳐서 둘러싸도록 커버 부재(271)가 설치되어 있다. 이 커버 부재(271)는 상부 테두리가 외측으로 굴곡되어 플랜지 형상으로 형성되어, 그 굴곡면과 회전 테이블(202)의 하면 사이의 간극을 작게 하여, 커버 부재(271) 내에 외측으로부터 가스가 침입하는 것을 억제하고 있다.

히터 유닛(207)이 배치되어 있는 공간보다도 회전 중심 근처의 부위에 있어서의 저면부(214)는 회전 테이블(202)의 하면의 중심부 부근, 코어부(221)에 접근하여 그 사이는 좁은 공간으로 되어 있고, 또한 당해 저면부(214)를 관통하는 회전 축(222)의 관통 구멍에 대해서도 그 내주면과 회전축(222)의 간극이 좁게 되어 있고, 이들 좁은 공간은 상기 케이스체(220) 내에 연통하고 있다. 그리고, 상기 케이스체(220)에는 퍼지 가스인 N₂ 가스를 상기 좁은 공간 내에 공급하여 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(272)이 설치되어 있다. 또한, 진공 용기(201)의 저면부(214)에는 히터 유닛(207)의 하방측 위치에서 둘레 방향의 복수 부위에, 히터 유닛(207)의 배치 공간을 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(273)이 설치되어 있다.

이와 같이 퍼지 가스 공급관(272, 273)을 설치함으로써 도 38에 퍼지 가스의 흐름을 화살표로 나타낸 바와 같이, 케이스체(220) 내로부터 히터 유닛(207)의 배치 공간에 이르기까지의 공간이 N₂ 가스로 퍼지되고, 이 퍼지 가스가 회전 테이블(202)과 커버 부재(271) 사이의 간극으로부터 배기 영역(200E1, 200E2)을 통해 배기구(261, 262)로 배기된다. 이에 의해, 상술한 제1 처리 영역(200P1)과 제2 처리 영역(200P2)의 한쪽으로부터 회전 테이블(2)의 하방을 통해 다른 쪽으로의 BTBAS 가스 혹은 O₃ 가스의 돌아 들어감이 방지되므로, 이 퍼지 가스는 분리 가스의 역할도 수행하고 있다.

또한, 진공 용기(201)의 천장판(211)의 중심부에는 분리 가스 공급관(251)이 접속되어 있고, 천장판(211)과 코어부(221) 사이의 공간(252)에 분리 가스인 N₂ 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 이 공간(252)에 공급된 분리 가스는 상기 돌출부(205)와 회전 테이블(202)의 좁은 간극(250)을 통해 회전 테이블(202)의 웨이퍼 적재 영역측의 표면을 따라서 주연을 향해 토출되게 된다. 이 돌출부(205)로 둘러 싸이는 공간에는 분리 가스가 가득 차 있으므로, 제1 처리 영역(200P1)과 제2 처리 영역(200P2) 사이에서 회전 테이블(202)의 중심부를 통해 반응 가스(BTBAS 가스 혹은 O₃ 가스)가 혼합되는 것을 방지하고 있다. 즉, 이 성막 장치는 제1 처리 영역(200P1)과 제2 처리 영역(200P2)의 분위기를 분리하기 위해 회전 테이블(202)의 회전 중심부와 진공 용기(201)에 의해 구획되어, 분리 가스가 퍼지되는 동시에 당해 회전 테이블(202)의 표면에 분리 가스를 토출하는 토출구가 상기 회전 방향을 따라서 형성된 중심부 영역(200C)을 구비하고 있다고 할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 토출구는 상기 돌출부(205)와 회전 테이블(202)의 좁은 간극(250)에 상당한다.

또한, 진공 용기(201)의 측벽에는, 도 33, 도 34 및 도 39에 도시한 바와 같이 외부의 반송 아암(210)과 회전 테이블(202) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 반송구(215)가 형성되어 있고, 이 반송구(215)는 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐되도록 되어 있다. 또한, 회전 테이블(202)에 있어서의 웨이퍼 적재 영역인 오목부(224)는 이 반송구(215)에 면하는 위치에서 반송 아암(210)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달이 행해지므로, 회전 테이블(202)의 하방측에 있어서 당해 전달 위치에 대응하는 부위에, 오목부(224)를 관통하여 웨이퍼(W)를 이면으로부터 들어올리기 위한 전달용 승강 핀(216)인 승강 기구(도시하지 않음)가 설치된다.

또한, 도 32, 도 34에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 성막 장치에는 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(200)가 설치 되고, 이 제어부(200)의 메모리 내에는 장치를 운전하기 위한 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은 후술하는 장치의 동작을 실행하도록 스텝군이 짜여져 있고, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 기억 매체로부터 제어부(200) 내로 인스톨된다.

여기서, 도 32에 도시한 바와 같이 제어부(200)는 상술한 제1 압력 조절 수단(265a) 및 제2 압력 조절 수단(265b)과 접속되어 있고, 예를 들어 오퍼레이터에 의한 도시하지 않은 조작 단말로부터의 입력이나 미리 메모리 내에 설정된 정보에 기초하여, 각 압력 조절 수단(265a, 265b)의 컨트롤러의 압력 설정치를 설정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 각 압력계(266a, 266b)의 검출 결과는 제어부(200)에도 출력되도록 되어 있다.

다음에, 상술한 실시 형태의 작용에 대해 설명한다. 우선, 도시하지 않은 게이트 밸브를 개방하여, 외부로부터 반송 아암(210)에 의해 반송구(215)를 통해 웨이퍼를 회전 테이블(202)의 오목부(224) 내로 전달한다. 이 전달은 오목부(224)가 반송구(215)에 면하는 위치에 정지했을 때에, 도 39에 도시한 바와 같이 오목부(224)의 저면의 관통 구멍을 통해 진공 용기(1)의 저부측으로부터 승강 핀(216)이 승강함으로써 행해진다. 이와 같은 웨이퍼(W)의 전달을, 회전 테이블(202)을 간헐적으로 회전시켜 행하여, 회전 테이블(202)의 5개의 오목부(224) 내에 각각 웨이퍼(W)를 적재한다. 계속해서, 진공 펌프(264a, 264b)를 가동시켜 제1, 제2 압력 조절 수단(265a, 265b)의 압력 조절 밸브를 완전 개방으로 하여 각 처리 영역(200P1, 200P2) 내를 미리 설정한 압력으로 진공화하는 동시에, 회전 테이 블(202)을 시계 방향으로 회전시키면서 히터 유닛(207)에 의해 웨이퍼(W)를 가열한다. 상세하게는, 회전 테이블(202)은 히터 유닛(207)에 의해 미리, 예를 들어 300℃로 가열되어 있고, 웨이퍼(W)는 이 회전 테이블(202)에 적재됨으로써 가열된다.

이 웨이퍼(W)의 가열 동작과 병행하여, 진공 용기(201) 내에 성막 개시 후에 공급되는 반응 가스, 분리 가스 및 퍼지 가스와 등량의 N₂ 가스를 공급하여, 진공 용기(201) 내의 압력 조절을 행한다. 예를 들어, 제1 반응 가스 노즐로부터는 100sccm, 제2 반응 가스 노즐(232)로부터는 10,000sccm, 각 분리 가스 노즐(241, 242)로부터는 각각 20,000sccm, 분리 가스 공급관(251)으로부터는 5,000sccm 등의 양의 N₂ 가스를 진공 용기(201) 내에 공급하여, 각 처리 영역(200P1, 200P2) 내의 압력이 상술한 압력 설정치, 예를 들어 1,067㎩(8Torr)로 되도록, 제1, 제2 압력 조절 수단(265a, 265b)으로 압력 조절 밸브의 개폐 동작을 행한다. 또한, 이때 각 퍼지 가스 공급관(272, 273)으로부터도 소정량의 N₂ 가스가 공급된다.

계속해서, 웨이퍼(W)의 온도가 도시하지 않은 온도 센서에 의해 설정 온도로 된 것을 확인하여, 제1, 제2 처리 영역(200P1, 200P2)의 압력이 각각 설정 압력이 된 것을 확인하면, 제1 반응 가스 노즐(231) 및 제2 반응 가스 노즐(232)로부터 공급하는 가스를 각각 BTBAS 가스 및 O₃ 가스로 절환하여, 웨이퍼(W)로의 성막 동작을 개시한다. 이때, 진공 용기(201) 내에 공급되는 가스의 총 유량이 급격하게 변화되지 않도록 각 반응 가스 노즐(231, 232)에 있어서의 가스의 절환은 천천히 행하면 좋다.

그리고, 웨이퍼(W)는 회전 테이블(202)의 회전에 의해, 제1 처리 영역(200P1)과 제2 처리 영역(200P2)을 교대로 통과하기 때문에, BTBAS 가스가 흡착되고, 계속해서 O₃ 가스가 흡착되어 BTBAS 분자가 산화되어 산화 실리콘의 분자층이 1층 혹은 복수층 형성되고, 이와 같이 하여 산화 실리콘의 분자층이 순차적으로 적층되어 소정의 막 두께의 실리콘 산화막이 성막된다.

이때 분리 가스 공급관(251)으로부터도 분리 가스인 N₂ 가스를 공급하고, 이에 의해 중심부 영역(200C)으로부터, 즉 돌출부(205)와 회전 테이블(202)의 중심부 사이로부터 회전 테이블(202)의 표면을 따라서 N₂ 가스가 토출된다. 본 예에서는, 반응 가스 노즐(231, 232)이 배치되어 있는 제2 천장면(245)의 하방측의 공간을 따른 용기 본체(212)의 내주벽에 있어서는, 상술한 바와 같이 내주벽이 절결되어 확장되어 있고, 이 넓은 공간의 하방에 배기구(261, 262)가 위치하고 있으므로, 제1 천장면(244)의 하방측의 협애한 공간 및 상기 중심부 영역(200C)의 각 압력보다도 제2 천장면(245)의 하방측의 공간의 압력의 쪽이 낮아진다. 가스를 각 부위로부터 토출했을 때의 가스의 흐름의 상태를 모식적으로 도 41에 도시한다. 제2 반응 가스 노즐(232)로부터 하방측으로 토출되어, 회전 테이블(202)의 표면[웨이퍼(W)의 표면 및 웨이퍼(W)의 비적재 영역의 표면의 양쪽]에 접하여 그 표면을 따라서 회전 방향 상류측을 향하는 O₃ 가스는 그 상류측으로부터 흘러 온 N₂ 가스에 되밀리면서 회전 테이블(202)의 주연과 진공 용기(201)의 내주벽 사이의 배기 영역(200E2)으로 유입되어, 배기구(262)에 의해 배기된다.

또한, 제2 반응 가스 노즐(232)로부터 하방측으로 토출되어, 회전 테이블(202)의 표면에 접하여 그 표면을 따라서 회전 방향 하류측을 향하는 O₃ 가스는, 중심부 영역(200C)으로부터 토출되는 N₂ 가스의 흐름과 배기구(262)의 흡인 작용에 의해 당해 배기구(262)로 향하려고 하지만, 일부는 하류측에 인접하는 분리 영역(200D)을 향하고, 부채형의 볼록 형상부(204)의 하방측에 유입하려고 한다. 그런데, 이 볼록 형상부(204)의 천장면(244)의 높이 및 둘레 방향의 길이는, 각 가스의 유량 등을 포함하는 운전 시의 프로세스 파라미터에 있어서 당해 천장면(244)의 하방측으로의 가스의 침입을 방지할 수 있는 치수로 설정되어 있으므로, 도 35b에도 도시한 바와 같이 O₃ 가스는 부채형의 볼록 형상부(204)의 하방측으로 거의 유입할 수 없거나, 혹은 조금 유입되었다고 해도 분리 가스 노즐(241) 부근까지는 도달할 수 있는 것은 아니고, 분리 가스 노즐(241)로부터 토출된 N₂ 가스에 의해 회전 방향 상류측, 즉 처리 영역(200P2)측으로 되밀려져 버려, 중심부 영역(200C)으로부터 토출되고 있는 N₂ 가스와 함께, 회전 테이블(202)의 주연과 진공 용기(201)의 내주벽과의 간극의 배기 영역(200E2)을 통해 배기구(262)로 배기된다.

또한, 제1 반응 가스 노즐(231)로부터 하방측으로 토출되고, 회전 테이블(202)의 표면을 따라서 회전 방향 상류측 및 하류측을 각각 향하는 BTBAS 가스는 그 회전 방향 상류측 및 하류측에 인접하는 부채형의 볼록 형상부(204)의 하방측으로 전혀 침입할 수 없거나, 혹은 침입했다고 해도 제2 처리 영역(200P1)측으로 되 밀려져, 중심부 영역(200C)으로부터 토출되고 있는 N₂ 가스와 함께, 회전 테이블(202)의 주연과 진공 용기(201)의 내주벽의 간극으로부터 배기 영역(200E1)을 통해 배기구(261)로 배기된다. 즉, 각 분리 영역(200D)에 있어서는, 분위기 중을 흐르는 반응 가스인 BTBAS 가스 혹은 O₃ 가스의 침입을 저지하지만, 웨이퍼(W)에 흡착되어 있는 가스 분자는 그대로 분리 영역, 즉 부채형의 볼록 형상부(204)에 의한 낮은 천장면(244)의 하방을 통과하여, 성막에 기여하게 된다.

또한, 제1 처리 영역(200P1)의 BTBAS 가스[제2 처리 영역(200P2)의 O₃ 가스]는 중심부 영역(200C) 내로 침입하려고 하지만, 도 38 및 도 40에 도시한 바와 같이 당해 중심부 영역(200C)으로부터는 분리 가스가 회전 테이블(202)의 주연을 향해 토출되고 있으므로, 이 분리 가스에 의해 침입이 저지되거나, 혹은 다소 침입했다고 해도 되밀려져, 이 중심부 영역(200C)을 통해 제2 처리 영역(200P2)[제1 처리 영역(200P1)]으로 유입하는 것이 저지된다.

그리고, 분리 영역(200D)에 있어서는, 부채형의 볼록 형상부(204)의 주연부가 하방으로 굴곡되어, 굴곡부(246)와 회전 테이블(202)의 외측 단부면과의 사이의 간극이, 상술한 바와 같이 좁게 되어 있어 가스의 통과를 실질적으로 저지하고 있으므로, 제1 처리 영역(200P1)의 BTBAS 가스[제2 처리 영역(200P2)의 O₃ 가스]는 회전 테이블(202)의 외측을 통해 제2 처리 영역(200P2)[제1 처리 영역(200P1)]으로 유입되는 것도 저지된다. 따라서, 2개의 분리 영역(200D)에 의해 제1 처리 영역(200P1)의 분위기와 제2 처리 영역(200P2)의 분위기가 완전히 분리되어, BTBAS 가스는 배기구(261)로, 또한 O₃ 가스는 배기구(262)로 각각 배기된다. 이 결과, 양 반응 가스, 본 예에서는 BTBAS 가스 및 O₃ 가스가 분위기 중에 있어서도, 웨이퍼(W) 상에 있어서도 서로 섞이는 경우가 없다.

또한, 본 예에서는, 회전 테이블(202)의 하방측을 N₂ 가스에 의해 퍼지하고 있으므로, 배기 영역(200E1, 200E2)으로 유입된 가스가 회전 테이블(202)의 하방측을 빠져나가, 예를 들어 BTBAS 가스가 O₃ 가스의 공급 영역으로 유입되는 등의 우려는 전혀 없다.

이와 같이 제1, 제2 처리 영역(200P1, 200P2)에는 각 배기 영역(200E1, 200E2)을 통해 전용의 배기로(263a, 263b)에 접속되어 있으므로, 제1 처리 영역(200P1) 및 제1 배기 영역(200E1)으로 유입된 각종 가스는 제1 배기로(263a)로부터 배기되고, 제2 처리 영역(200P2) 및 제2 배기 영역(200E2)으로 유입된 각종 가스는 제2 배기로(263b)로부터 배기된다. 이로 인해, 한쪽의 처리 영역(200P1, 200P2)에 공급된 반응 가스는 다른 쪽의 처리 영역(200P2, 200P1)에 공급된 반응 가스와 서로 섞이지 않고 진공 용기(201) 밖으로 배기할 수 있다. 이와 같이 하여 성막 처리가 종료되면, 각 웨이퍼는 반입 동작과 반대의 동작에 의해 순차적으로 반송 아암(210)에 의해 반출된다.

여기서, 처리 파라미터의 일례에 대해 기재해 두면, 회전 테이블(202)의 회전수는 300㎜ 직경의 웨이퍼(W)를 피처리 기판으로 하는 경우에는, 예를 들어 1rpm 내지 500rpm, 프로세스 압력은, 예를 들어 1,067㎩(8Torr), 웨이퍼(W)의 가열 온도 는, 예를 들어 350℃, BTBAS 가스 및 O₃ 가스의 유량은, 예를 들어 각각 100sccm 및 10,000sccm, 분리 가스 노즐(241, 242)로부터의 N₂ 가스의 유량은, 예를 들어 20000sccm, 진공 용기(201)의 중심부의 분리 가스 공급관(251)으로부터의 N₂ 가스의 유량은, 예를 들어 5,000sccm이다. 또한, 1매의 웨이퍼에 대한 반응 가스 공급의 사이클 수, 즉 웨이퍼(W)가 처리 영역(200P1, 200P2)의 각각을 통과하는 횟수는 목표 막 두께에 따라서 바뀌지만, 다수회, 예를 들어 600회이다.

상술한 실시 형태에 따르면 이하의 효과가 있다. 회전 테이블(202)을 구비한 진공 용기(201) 내에, 제1 반응 가스인 BTBAS가 공급되는 제1 처리 영역(200P1)과 제2 반응 가스인 O₃ 가스가 공급되는 제2 처리 영역(200P2)을 회전 방향으로 이격하여 형성하고, 또한 이들 사이에 분리 가스 노즐(241, 242)로부터 분리 가스를 공급하기 위한 분리 영역(200D)을 개재시키는 동시에, 회전 방향을 따라서 복수의 웨이퍼(W)를 배치한 상기 회전 테이블(202)을 회전시켜, BTBAS 및 O₃ 가스에 의한 반응 생성물인 산화 실리콘의 층을 적층하여 박막화하도록 하고 있다. 그리고, 이와 같은 프로세스를 행하는 데 있어서, 제1 처리 영역(200P1) 및 제2 처리 영역(200P2)에 각각 대응한 위치에 설치된 제1 배기로(263a) 및 제2 배기로(263b)의 각 배기구(261, 262)를 통해 진공 배기를 행하는 동시에, 그 배기 계통[배기로(263a, 263b), 압력 조절 수단(265a, 265b) 및 진공 펌프(264a, 264)]을 서로 독립화하고 있으므로, BTBAS 가스와 O₃ 가스가 배기 계통 중에서 섞일 우려가 없고, 이로 인해 배기 계통에서 반응 생성물이 발생할 우려가 없거나, 매우 적다.

그리고, 분리 가스 노즐(241, 242)의 상기 회전 방향 양측에서 낮은 천장면을 설치함으로써 분리 영역(200D)에 각 반응 가스가 침입하는 것을 저지하는 동시에, 상기 회전 테이블(202)의 회전 중심부와 진공 용기(201)에 의해 구획한 중심부 영역(200C)으로부터 회전 테이블(202)의 주연을 향해 분리 가스를 토출하고, 상기 분리 영역의 양측으로 확산되는 분리 가스 및 상기 중심부 영역으로부터 토출되는 분리 가스와 함께 상기 반응 가스가 회전 테이블(202)의 주연과 진공 용기(201)의 내주벽과의 간극을 통해 배기되도록 하면, 서로 다른 반응 가스끼리가 서로 섞이는 것을 방지할 수 있어, 양호한 성막 처리를 행할 수 있는 동시에, 반응 생성물이 발생하는 경우가 전혀 없거나, 최대한 억제되어, 파티클의 발생이 억제된다. 또한, 본 발명은 회전 테이블(202)에 1개의 웨이퍼(W)를 적재하는 경우에도 적용할 수 있다.

또한, 본 성막 장치는 회전 테이블(202)의 회전 방향으로 복수의 웨이퍼(W)를 배치하여, 회전 테이블(202)을 회전시켜 제1 처리 영역(200P1)과 제2 처리 영역(200P2)을 순서대로 통과시켜, 소위 ALD(혹은, MLD)를 행하도록 하고 있으므로, 배경 기술에서 설명한 매엽식 성막 장치를 사용하는 경우와 비교하여, 반응 가스를 퍼지하는 시간이 불필요해져, 높은 처리량으로 성막 처리를 행할 수 있다.

여기서, 진공 용기(1)에 설치하는 배기 계통은 2계통으로 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 도 42의 성막 장치에 도시한 바와 같이 회전 테이블(202) 상의 볼록 형상부(204)를 추가하여 제3 처리 영역(200P3)을 설치하여, 당해 처리 영 역(200P3)에 3번째의 배기 계통[배기로(263c), 제3 압력 조절 수단(265c), 진공 펌프(264c)]을 접속해도 좋다. 또한, 도 41에 있어서 부호 310은 제3 반응 가스 노즐, 부호 410은 분리 가스 노즐, 부호 260은 배기구이다.

또한, 각 처리 영역(200P1, 200P2)에 접속하는 배기 계통의 수에 대해서도 1계통으로 하는 경우로 한정되지 않고, 1개의 처리 영역(200P1, 200P2)에 2계통 이상의 배기 계통을 접속해도 좋다.

또한, 배기 계통의 운용 방법은, 상술한 실시 형태 중에 도시한 바와 같이 각 배기 계통에서 대응하는 처리 영역(200P1, 200P2)의 압력 조절을 행하는 경우로 한정되지 않는다. 예를 들어, 각 배기 계통에 유량계를 설치하여, 각 처리 영역으로부터의 배기량이 미리 결정한 값으로 되도록 배기로(263a, 263b)에 설치한 밸브의 개방도를 조절해도 좋다. 압력 조절이나 배기량 조절을 행하는 수단에 대해서도 밸브의 개폐에 의한 경우로 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 진공 펌프(264a, 264b)의 메커니컬 부스터 펌프의 회전수를 바꿈으로써, 압력이나 배기량을 조절하도록 해도 좋다.

본 실시 형태에 적용되는 반응 가스로서는, 상술한 예 외에, DCS[디클로로실란], HCD[헥사디클로로실란], TMA[트리메틸알루미늄], 3DMAS[트리스디메틸아미노실란], TEMAZ[테트라키스에틸메틸아미노지르코늄], TEMHF[테트라키스에틸메틸아미노하프늄], Sr(THD)₂[스트론튬비스테트라메틸헵탄디오나토], Ti(MPD)(THD)[티타늄메틸펜탄디오나토비스테트라메틸헵탄디오나토], 모노아미노실란 등을 들 수 있다.

그리고, 상기 분리 가스 공급 노즐(241, 242)의 양측에 각각 위치하는 협애한 공간을 형성하는 상기 제1 천장면(244)은, 도 43a, 도 43b에 상기 분리 가스 공급 노즐(241)을 대표로 도시한 바와 같이, 예를 들어 300㎜ 직경의 웨이퍼(W)를 피처리 기판으로 하는 경우, 웨이퍼(W)의 중심(WO)이 통과하는 부위에 있어서 회전 테이블(202)의 회전 방향을 따른 폭 치수(L)가 50㎜ 이상인 것이 바람직하다. 볼록 형상부(204)의 양측으로부터 당해 볼록 형상부(204)의 하방(협애한 공간)으로 반응 가스가 침입하는 것을 유효하게 저지하기 위해서는, 상기 폭 치수(L)가 짧은 경우에는 그것에 따라서 제1 천장면(244)과 회전 테이블(202) 사이의 거리도 작게 할 필요가 있다. 또한, 제1 천장면(244)과 회전 테이블(202) 사이의 거리를 어느 치수로 설정했다고 하면, 회전 테이블(202)의 회전 중심으로부터 이격될수록 회전 테이블(202)의 속도가 빨라지므로, 반응 가스의 침입 저지 효과를 얻기 위해 요구되는 폭 치수(L)는 회전 중심으로부터 이격될수록 길어진다. 이와 같은 관점에서 고찰하면, 웨이퍼(W)의 중심(WO)이 통과하는 부위에 있어서의 상기 폭 치수(L)가 50㎜보다도 작으면, 제1 천장면(244)과 회전 테이블(202)의 거리를 매우 작게 할 필요가 있으므로, 회전 테이블(202)을 회전시켰을 때에 회전 테이블(202) 혹은 웨이퍼(W)와 천장면(244)의 충돌을 방지하기 위해, 회전 테이블(202)의 요동을 최대한 억제하는 고안이 요구된다. 또한, 회전 테이블(202)의 회전수가 높을수록 볼록 형상부(204)의 상류측으로부터 당해 볼록 형상부(204)의 하방측으로 반응 가스가 침입하기 쉬워지므로, 상기 폭 치수(L)를 50㎜보다도 작게 하면, 회전 테이블(202)의 회전수를 낮게 해야만 해, 처리량의 점에서 상책은 아니다. 따라서, 폭 치 수(L)가 50㎜ 이상인 것이 바람직하지만, 50㎜ 이하라도 본 발명의 효과가 얻어지지 않는 것은 아니다. 즉, 상기 폭 치수(L)가 웨이퍼(W)의 직경의 1/10 내지 1/1인 것이 바람직하고, 약 1/6 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 도 43a에 있어서는 도시의 편의상, 오목부(224)의 기재를 생략하고 있다.

여기서, 처리 영역(200P1, 200P2) 및 분리 영역(200D)의 각 레이아웃에 대해 상기한 실시 형태 이외의 다른 예를 들어 둔다. 도 44는 제2 반응 가스 노즐(232)을 반송구(215)보다도 회전 테이블(202)의 회전 방향 상류측에 위치시킨 예이고, 이와 같은 레이아웃이라도 동일한 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명은 분리 가스 노즐(241, 242)의 양측에 협애한 공간을 형성하기 위해 낮은 천장면(제1 천장면)(244)을 설치하는 것이 필요하지만, 도 45에 도시한 바와 같이 반응 가스 노즐(231, 232)의 양측에도 동일한 낮은 천장면을 설치하여, 이들 천장면을 연속시키는 구성, 즉 분리 가스 노즐(241, 242) 및 반응 가스 노즐(231, 232)이 설치되는 개소 이외는, 회전 테이블(202)에 대향하는 영역 전체면에 볼록 형상부(204)를 형성하는 구성으로 해도 동일한 효과가 얻어진다. 이 구성은 다른 관점에서 보면, 분리 가스 노즐(241, 242)의 양측의 제1 천장면(244)이 반응 가스 노즐(231, 232)까지 확장된 예이다. 이 경우에는, 분리 가스 노즐(241, 242)의 양측으로 분리 가스가 확산되고, 반응 가스 노즐(231, 232)의 양측으로 반응 가스가 확산되고, 양 가스가 볼록 형상부(204)의 하방측(협애한 공간)에서 합류하지만, 이들 가스는 반응 가스 노즐(231, 232)과 분리 가스 노즐(242, 241) 사이에 위치하는 배기구(261)(262)로부터 배기되게 된다.

이상의 실시 형태에서는, 회전 테이블(202)의 회전축(222)이 진공 용기(201)의 중심부에 위치하고, 회전 테이블(202)의 중심부와 진공 용기(201)의 상면부 사이의 공간에 분리 가스를 퍼지하고 있지만, 본 발명은 도 46에 도시한 바와 같이 구성해도 좋다. 도 46의 성막 장치에 있어서는, 진공 용기(201)의 중앙 영역의 저면부(214)가 하방측으로 돌출되어 있어 구동부의 수용 공간(280)을 형성하고 있는 동시에, 진공 용기(201)의 중앙 영역의 상면에 오목부(280a)가 형성되어, 진공 용기(201)의 중심부에 있어서 수용 공간(280)의 저부와 진공 용기(201)의 상기 오목부(280a)의 상면 사이에 지주(281)를 개재시켜, 제1 반응 가스 노즐(231)로부터의 BTBAS 가스와 제2 반응 가스 노즐(232)로부터의 O₃ 가스가 상기 중심부를 통해 서로 섞이는 것을 방지하고 있다.

회전 테이블(202)을 회전시키는 기구에 대해서는, 지주(281)를 둘러싸도록 회전 슬리브(282)를 설치하여 이 회전 슬리브(281)를 따라서 링 형상의 회전 테이블(202)을 설치하고 있다. 그리고, 상기 수용 공간(280)에 모터(283)에 의해 구동되는 구동 기어부(284)를 설치하여, 이 구동 기어부(284)에 의해 회전 슬리브(282)의 하부의 외주에 형성된 기어부(285)를 통해 당해 회전 슬리브(282)를 회전시키도록 하고 있다. 부호 286, 부호 287 및 부호 288은 베어링부이다. 또한, 상기 수용 공간(280)의 저부에 퍼지 가스 공급관(274)을 접속하는 동시에, 상기 오목부(280a)의 측면과 회전 슬리브(282)의 상단부 사이의 공간에 퍼지 가스를 공급하기 위한 퍼지 가스 공급관(275)을 진공 용기(201)의 상부에 접속하고 있다. 도 46 에서는 상기 오목부(280a)의 측면과 회전 슬리브(282)의 상단부 사이의 공간에 퍼지 가스를 공급하기 위한 개구부는 좌우 2개소로 기재하고 있지만, 회전 슬리브(282)의 근방 영역을 통해 BTBAS 가스와 O₃ 가스가 서로 섞이지 않도록 하기 위해, 개구부(퍼지 가스 공급구)의 배열 수를 설계하는 것이 바람직하다.

도 46의 실시 형태에서는, 회전 테이블(202)측으로부터 보면, 상기 오목부(280a)의 측면과 회전 슬리브(282)의 상단부 사이의 공간은 분리 가스 토출 구멍에 상당하고, 그리고 이 분리 가스 토출 구멍, 회전 슬리브(282) 및 지주(281)에 의해, 진공 용기(201)의 중심부에 위치하는 중심부 영역이 구성된다.

이상 서술한 성막 장치를 사용한 기판 처리 장치에 대해 도 47에 도시해 둔다. 도 47 중, 부호 291은, 예를 들어 25매의 웨이퍼(W)를 수납하는 후프라고 불리는 밀폐형 반송 용기, 부호 292는 반송 아암(293)이 배치된 대기 반송실, 부호 294, 부호 295는 대기 분위기와 진공 분위기 사이에서 분위기를 절환 가능한 로드 로크실(예비 진공실), 부호 296은 2기의 반송 아암(297)이 배치된 진공 반송실, 부호 298, 부호 299는 본 발명의 성막 장치이다. 반송 용기(291)는 도시하지 않은 적재대를 구비한 반입 반출 포트에 외부로부터 반송되어 대기 반송실(292)에 접속된 후, 도시하지 않은 개폐 기구에 의해 덮개가 개방되고 반송 아암(293)에 의해 당해 반송 용기(291) 내로부터 웨이퍼(W)가 취출된다. 계속해서, 로드 로크실(294, 295) 내에 반입되어 당해 실내를 대기 분위기로부터 진공 분위기로 절환하고, 그 후 반송 아암(297)에 의해 웨이퍼(W)가 취출되어 성막 장치(298, 299)의 한 쪽으로 반입되어 상술한 성막 처리가 이루어진다. 이와 같이, 예를 들어 5매 처리용의 본 발명의 성막 장치를 복수개, 예를 들어 2개 구비함으로써, 소위 ALD(MLD)를 높은 처리량으로 실시할 수 있다.

상기한 실시 형태를 참조하면서 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 개시된 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 클레임된 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형이나 변경이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 종단면도.

도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 내부의 개략 구성을 도시하는 사시도.

도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 횡단 평면도.

도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치에 있어서의 처리 영역 및 분리 영역을 도시하는 종단면도.

도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 일부를 도시하는 종단면도.

도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 일부 파단 사시도.

도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치에 있어서의 분리 가스 혹은 퍼지 가스가 흐르는 모습을 도시하는 설명도.

도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 일부 파단 사시도.

도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 제어부의 일례를 도시하는 개략도.

도 10은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치에 있어서 행해지는 처리의 전체의 일례를 도시하는 공정 흐름도.

도 11은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치에 있어서 배기 유량을 조정할 때의 일례를 도시하는 공정 흐름도.

도 12는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 배기로를 통류하는 가 스의 유량 등을 모식적으로 도시한 개략도.

도 13은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 배기로를 통류하는 가스의 유량을 조정할 때의 모습을 도시하는 개략도.

도 14는 본 발명의 제1 실시 형태의 처리 중의 진공 용기 내의 압력 등을 개략적으로 도시하는 특성도.

도 15는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 분리 가스에 의해 분리되어 배기되는 모습을 도시하는 설명도.

도 16은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 장치의 일례를 도시하는 개략도.

도 17은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서 행해지는 배기 유량을 조정할 때의 일례를 도시하는 공정 흐름도.

도 18은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 장치의 다른 예를 도시하는 개략도.

도 19는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 분리 영역에 사용되는 볼록 형상부의 치수예를 설명하기 위한 설명도.

도 20은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 분리 영역의 다른 예를 도시하는 종단면도.

도 21은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 분리 영역에 사용되는 볼록 형상부의 다른 예를 도시하는 종단면도.

도 22는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 횡단 평면 도.

도 23은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 횡단 평면도.

도 24는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 성막 장치의 내부의 개략 구성을 도시하는 사시도.

도 25는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 횡단 평면도.

도 26은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 종단면도.

도 27은 본 발명의 성막 장치를 사용한 기판 처리 시스템의 일례를 도시하는 개략 평면도.

도 28은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 종단면도.

도 29는 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서의 제어부의 일례를 도시하는 모식도.

도 30은 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서의 기판의 처리의 흐름을 도시하는 공정 흐름도.

도 31은 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서의 기판의 처리의 흐름을 도시하는 공정 흐름도.

도 32는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 장치의 종단면을 도시하는 도 34의 I-I'선 종단면도.

도 33은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 장치의 내부의 개략 구성을 도시하는 사시도.

도 34는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 장치의 횡단 평면도.

도 35는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 장치에 있어서의 처리 영역 및 분리 영역을 도시하는 종단면도.

도 36은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 장치에 있어서의 분리 영역의 종단면도.

도 37은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 장치의 반응 가스 노즐을 도시하는 사시도.

도 38은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 장치에 있어서의 분리 가스 혹은 퍼지 가스가 흐르는 모습을 도시하는 설명도.

도 39는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 장치의 일부 파단 사시도.

도 40은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 장치에 배기 계통이 설치된 모습을 도시하는 횡단 평면도.

도 41은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 분리 가스에 의해 분리되어 배기되는 모습을 도시하는 설명도.

도 42는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 장치의 변형예를 도시하는 횡단 평면도.

도 43은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 분리 영역에 사용되는 볼록 형상부의 치수예를 설명하기 위한 설명도.

도 44는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 횡단 평면 도.

도 45는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 횡단 평면도.

도 46은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 종단면도.

도 47은 본 발명의 성막 장치를 사용한 기판 처리 시스템의 다른 예를 도시하는 개략 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 진공 용기

2 : 회전 테이블

5 : 돌출부

11 : 천장판

12 : 용기 본체

13 : O링

14 : 저면부

20 : 케이스체

21 : 코어부

22 : 회전축

23 : 구동부

Claims

진공 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고, 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서,

진공 용기 내에 설치되어, 기판을 적재하기 위해 설치된 기판 적재 영역을 포함하는 회전 테이블과,

상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제1 반응 가스를 공급하도록 구성된 제1 반응 가스 공급 수단과,

상기 회전 테이블의 둘레 방향으로 상기 제1 반응 가스 공급 수단으로부터 이격되어 배치되어, 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제2 반응 가스를 공급하도록 구성된 제2 반응 가스 공급 수단과,

상기 둘레 방향에 있어서 상기 제1 반응 가스가 공급되는 제1 처리 영역과 상기 제2 반응 가스가 공급되는 제2 처리 영역 사이에 위치하는 분리 영역과,

상기 제1 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제1 배기로와,

상기 제2 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제2 배기로와,

제1 밸브를 통해 상기 제1 배기로에 접속된 제1 진공 배기 수단과,

제2 밸브를 통해 상기 제2 배기로에 접속된 제2 진공 배기 수단과,

상기 제1 밸브와 상기 제1 진공 배기 수단 사이에 개재 설치된 제1 압력 검출 수단과,

상기 제2 밸브와 상기 제2 진공 배기 수단 사이에 개재 설치된 제2 압력 검출 수단과,

상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 적어도 한쪽에 설치된 처리 압력 검출 수단과,

상기 제1 압력 검출 수단 및 상기 제2 압력 검출 수단에 의해 검출된 각 압력 검출치에 기초하여, 상기 진공 용기 내의 압력과, 상기 제1 배기로 및 상기 제2 배기로를 통류하는 각각의 가스의 유량비가 각각 설정된 설정치로 되도록 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개방도를 제어하는 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비하는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 처리 압력 검출 수단의 압력치가 설정치로 되도록 상기 제1 밸브의 개방도를 조정하는 제1 스텝과, 계속해서 상기 유량비가 설정치로 되도록 상기 제2 밸브의 개방도를 조정하는 제2 스텝을 실행하는 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제2항에 있어서, 상기 프로그램은 상기 진공 용기 내의 압력과 상기 유량비가 각각 설정치로 될 때까지, 상기 제1 스텝과 상기 제2 스텝을 미리 설정한 반복 횟수의 범위 내에서 반복하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제2항에 있어서, 상기 프로그램은 상기 제2 스텝 후에 행해져, 상기 유량비 가 설정치로 되도록 상기 제1 진공 배기 수단 및 상기 제2 진공 배기 수단의 적어도 한쪽의 배기 유량을 조정하는 제3 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제4항에 있어서, 상기 프로그램은 상기 제3 스텝을 행한 후, 상기 진공 용기 내의 압력과 상기 유량비가 각각 설정치로 될 때까지, 상기 제1 스텝과 상기 제2 스텝을 미리 설정한 반복 횟수의 범위 내에서 반복하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 반응 가스 공급 수단 및 상기 제2 반응 가스 공급 수단의 각각으로부터 불활성 가스를 공급하여 상기 진공 용기 내의 압력 및 상기 유량비를 조정하고, 그 후 상기 제1 반응 가스 공급 수단 및 상기 제2 반응 가스 공급 수단으로부터 공급되는 가스를 각각 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스로 절환하여 성막 처리를 행하도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
진공 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고, 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서,

진공 용기 내에 설치되어, 기판을 적재하기 위해 설치된 기판 적재 영역을 포함하는 회전 테이블과,

상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제1 반응 가스를 공급하도록 구성된 제1 반응 가스 공급 수단과,

상기 회전 테이블의 둘레 방향에 상기 제1 반응 가스 공급 수단으로부터 이격되어 배치되어, 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제2 반응 가스를 공급하도록 구성된 제2 반응 가스 공급 수단과,

상기 둘레 방향에 있어서 상기 제1 반응 가스가 공급되는 제1 처리 영역과 상기 제2 반응 가스가 공급되는 제2 처리 영역 사이에 위치하는 분리 영역과,

상기 제1 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제1 배기로와,

상기 제2 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제2 배기로와,

제1 밸브를 통해 상기 제1 배기로에 접속된 제1 진공 배기 수단과,

제2 밸브를 통해 상기 제2 배기로에 접속된 제2 진공 배기 수단과,

상기 제1 밸브와 상기 제1 처리 영역 사이에 설치된 제1 처리 압력 검출 수단과,

상기 제2 밸브와 상기 제2 처리 영역 사이에 설치된 제2 처리 압력 검출 수단과,

상기 제1 처리 압력 검출 수단 및 상기 제2 처리 압력 검출 수단에 의해 검출된 각 압력 검출치에 기초하여, 상기 진공 용기 내의 압력과, 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역 사이의 압력차가 각각 설정된 설정치로 되도록 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개방도를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제7항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 처리 압력 검출 수단의 압력치가 설정치로 되도록 상기 제1 밸브의 개방도를 조정하는 제1 스텝과, 계속해서 상기 압력차가 설정치로 되도록 상기 제2 밸브의 개방도를 조정하는 제2 스텝을 실행하는 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제8항에 있어서, 상기 프로그램은 상기 진공 용기 내의 압력과 상기 압력차가 각각 설정치로 될 때까지, 상기 제1 스텝과 상기 제2 스텝을 미리 설정한 반복 횟수의 범위 내에서 반복하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 프로그램은 상기 제2 스텝 후에 행해져, 상기 압력차가 설정치로 되도록 상기 제1 진공 배기 수단 및 상기 제2 진공 배기 수단의 적어도 한쪽의 배기 유량을 조정하는 제3 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제10항에 있어서, 상기 프로그램은 상기 제3 스텝을 행한 후, 상기 진공 용기 내의 압력과 상기 압력차가 각각 설정치로 될 때까지, 상기 제1 스텝과 상기 제2 스텝을 미리 설정한 반복 횟수의 범위 내에서 반복하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제7항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 반응 가스 공급 수단 및 상기 제2 반응 가스 공급 수단의 각각으로부터 불활성 가스를 공급하여 상기 진공 용기 내의 압력 및 상기 압력차를 조정하고, 그 후 상기 제1 반응 가스 공급 수단 및 상기 제2 반응 가스 공급 수단으로부터 공급하는 가스를 각각 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스로 절환하여 성막 처리를 행하도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제6항에 있어서, 상기 진공 용기 내에 공급되는 가스의 총 유량은 상기 가스 절환 시의 전후에 있어서 동일한 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 배기로 및 상기 제2 배기로에 각각 제1 진공 배기 수단 및 제2 진공 배기 수단을 접속하는 것 대신에, 상기 제1 배기로 및 상기 제2 배기로를 합류시켜, 그 합류로에 공통의 진공 배기 수단을 접속하는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 분리 영역은 상기 분리 가스 공급 수단의 상기 회전 방향 양측에 위치하여, 당해 분리 영역으로부터 처리 영역측으로 분리 가스가 흐르기 위한 협애한 공간을 회전 테이블과의 사이에 형성하기 위한 천장면을 구비한 것 을 특징으로 하는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 처리 영역과 제2 처리 영역의 분위기를 분리하기 위해 상기 진공 용기 내의 중심부에 위치하여, 상기 회전 테이블의 기판 적재면측에 분리 가스를 토출하는 토출 구멍이 형성된 중심부 영역을 구비하고,

상기 반응 가스는 상기 분리 영역의 양측으로 확산되는 분리 가스 및 상기 중심부 영역으로부터 토출되는 분리 가스와 함께 상기 배기구로부터 배기되는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제10항에 있어서, 상기 중심부 영역은 상기 회전 테이블의 회전 중심부와 상기 진공 용기의 상면측에 의해 구획되어, 분리 가스가 퍼지되는 영역인 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
내부에 기판 반송 수단이 배치된 진공 반송실과, 이 진공 반송실에 기밀하게 접속된 제1항에 기재된 성막 장치와, 상기 진공 반송실에 기밀하게 접속되어, 진공 분위기와 대기 분위기 사이에서 분위기를 절환 가능한 예비 진공실을 구비한 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
진공 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고, 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다 수 적층하여 박막을 형성하는 성막 방법에 있어서,

상기 진공 용기 내의 회전 테이블에 기판을 대략 수평으로 적재하는 공정과,

당해 회전 테이블을 회전시키는 공정과,

제1 반응 가스 공급 수단으로부터 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제1 반응 가스를 제1 처리 영역에 공급하는 공정과,

상기 회전 테이블의 둘레 방향으로 이격되어 배치되는 제2 반응 가스 공급 수단으로부터, 상기 회전 테이블의 상기 기판 적재 영역측의 면을 향해 제2 반응 가스를 제2 처리 영역에 공급하는 공정과,

상기 제1 반응 가스 공급 수단 및 상기 제2 반응 가스 공급 수단 사이에 위치하는 분리 영역에 설치된 분리 가스 공급 수단으로부터 분리 가스를 공급하는 공정과,

상기 제1 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제1 배기로를 통해 제1 진공 배기 수단으로부터 상기 제1 처리 영역의 상기 제1 반응 가스를 배기하고, 상기 제2 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제2 배기로를 통해 제2 진공 배기 수단으로부터 상기 제2 처리 영역의 상기 제2 반응 가스를 배기하는 공정과,

상기 진공 용기 내의 압력과, 상기 제1 배기로에 개재 설치된 제1 밸브와 상기 제1 진공 배기 수단 사이에 있어서의 제1 압력과, 상기 제2 배기로에 개재 설치된 제2 밸브와 상기 제2 진공 배기 수단 사이에 있어서의 제2 압력을 검출하는 공정과,

상기 검출하는 공정에서 검출된 각 압력 검출치에 기초하여 상기 진공 용기 내의 압력과, 상기 제1 배기로 및 상기 제2 배기로를 통류하는 각각의 가스의 유량비가 각각 설정된 설정치로 되도록 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개방도를 조절하는 공정을 구비하는, 성막 방법.
제19항에 있어서, 상기 조정하는 공정은 상기 진공 용기 내의 압력치가 설정치로 되도록 상기 제1 밸브의 개방도를 조정하는 제1 스텝과, 계속해서 상기 유량비가 설정치로 되도록 상기 제2 밸브의 개방도를 조정하는 제2 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
제20항에 있어서, 상기 조정하는 공정은 스텝의 반복 횟수를 설정하는 공정과, 상기 진공 용기 내의 압력과 상기 유량비가 각각 설정치로 될 때까지, 상기 제1 스텝과 상기 제2 스텝을 상기 설정하는 공정에서 설정한 반복 횟수의 범위 내에서 반복하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
제20항에 있어서, 상기 조정하는 공정은 상기 제2 스텝 후에 행해져, 상기 유량비가 설정치로 되도록 상기 제1 진공 배기 수단 및 상기 제2 진공 배기 수단의 적어도 한쪽의 배기 유량을 조정하는 제3 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
제22항에 있어서, 상기 조정하는 공정은 상기 제3 스텝을 행한 후, 스텝의 반복 횟수를 설정하는 공정과, 상기 진공 용기 내의 압력과 상기 유량비가 각각 설정치로 될 때까지, 상기 제1 스텝과 상기 제2 스텝을 이 설정하는 공정에서 설정한 반복 횟수의 범위 내에서 반복하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
제19항에 있어서, 상기 조정하는 공정은 상기 반응 가스를 공급하는 공정 전에, 상기 제1 반응 가스 공급 수단 및 상기 제2 반응 가스 공급 수단의 각각으로부터 불활성 가스를 공급하고, 이때에 상기 진공 용기 내의 압력 및 상기 유량비를 조정하는 공정이고,

상기 반응 가스를 공급하는 공정은 이 조정하는 공정 후에, 상기 제1 반응 가스 공급 수단 및 상기 제2 반응 가스 공급 수단으로부터 공급하는 가스를 각각 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스로 절환하여 가스를 공급하는 공정인 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
진공 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고, 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 방법에 있어서,

상기 진공 용기 내의 회전 테이블에 기판을 대략 수평으로 적재하는 공정과,

당해 회전 테이블을 회전시키는 공정과,

제1 반응 가스 공급 수단으로부터 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제1 반응 가스를 제1 처리 영역에 공급하는 공정과,

상기 회전 테이블의 둘레 방향으로 이격되어 배치되는 제2 반응 가스 공급 수단으로부터, 상기 회전 테이블의 상기 기판 적재 영역측의 면을 향해 제2 반응 가스를 제2 처리 영역으로 공급하는 공정과,

상기 제1 반응 가스 공급 수단 및 상기 제2 반응 가스 공급 수단 사이에 위치하는 분리 영역에 설치된 분리 가스 공급 수단으로부터 분리 가스를 공급하는 공정과,

상기 제1 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제1 배기로를 통해 제1 진공 배기 수단으로부터 상기 제1 처리 영역을 배기하고, 상기 제2 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제2 배기로를 통해 제2 진공 배기 수단으로부터 상기 제2 처리 영역을 배기하는 공정과,

상기 제1 배기로에 개재 설치된 제1 밸브와 상기 제1 처리 영역 사이에 있어서의 제1 압력과, 상기 제2 배기로에 개재 설치된 제2 밸브와 상기 제2 처리 영역 사이에 있어서의 제2 압력을 검출하는 공정과,

상기 검출하는 공정에서 검출된 각 압력 검출치에 기초하여, 상기 진공 용기 내의 압력과, 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역 사이에 있어서의 압력차가 각각 설정된 설정치로 되도록, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개방도를 조절하는 공정을 구비하는, 성막 방법.
제25항에 있어서, 상기 조정하는 공정은 상기 진공 용기 내의 압력치가 설정치로 되도록 상기 제1 밸브의 개방도를 조정하는 제1 스텝과, 계속해서 상기 압력차가 설정치로 되도록 상기 제2 밸브의 개방도를 조정하는 제2 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
제26항에 있어서, 상기 조정하는 공정은 스텝의 반복 횟수를 설정하는 공정과, 상기 진공 용기 내의 압력과 상기 압력차가 각각 설정치로 될 때까지, 상기 제1 스텝과 상기 제2 스텝을 상기 설정하는 공정에서 설정한 반복 횟수의 범위 내에서 반복하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
제26항에 있어서, 상기 조정하는 공정은 상기 제2 스텝 후에 행해져, 상기 압력차가 설정치로 되도록 상기 제1 진공 배기 수단 및 상기 제2 진공 배기 수단의 적어도 한쪽의 배기 유량을 조정하는 제3 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
제28항에 있어서, 상기 조정하는 공정은 상기 제3 스텝을 행한 후, 스텝의 반복 횟수를 설정하는 공정과, 상기 진공 용기 내의 압력과 상기 압력차가 각각 설정치로 될 때까지, 상기 제1 스텝과 상기 제2 스텝을 이 설정하는 공정에서 설정한 반복 횟수의 범위 내에서 반복하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
제25항에 있어서, 상기 조정하는 공정은 상기 반응 가스를 공급하는 공정 전에, 상기 제1 반응 가스 공급 수단 및 상기 제2 반응 가스 공급 수단의 각각으로부터 불활성 가스를 공급하고, 이때에 상기 진공 용기 내의 압력 및 상기 압력차를 조정하는 공정이고,

상기 반응 가스를 공급하는 공정은 이 조정하는 공정 후에, 상기 제1 반응 가스 공급 수단 및 상기 제2 반응 가스 공급 수단으로부터 공급되는 가스를 각각 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스로 절환하여 가스를 공급하는 공정인 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
제24항에 있어서, 상기 진공 용기 내에 공급되는 가스의 총 유량은 상기 가스 절환 시의 전후에 있어서 동일한 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
제19항에 있어서, 상기 배기하는 공정은 상기 제1 배기로 및 상기 제2 배기로에 각각 제1 진공 배기 수단 및 제2 진공 배기 수단을 접속하는 것 대신에, 상기 제1 배기로 및 상기 제2 배기로를 합류시켜, 그 합류로에 공통의 진공 배기 수단을 접속하고, 이 공통의 진공 배기 수단에 의해 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역의 각 분위기를 배기하는 공정인 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
제19항에 있어서, 상기 분리 영역으로의 상기 반응 가스의 침입을 저지하는 공정은 상기 분리 가스 공급 수단의 상기 회전 방향 양측에 위치하고, 회전 테이블과 진공 용기의 천장면 사이의 협애한 공간을 통해 상기 분리 영역으로부터 처리 영역측으로 분리 가스를 공급하는 공정인 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
제19항에 있어서, 상기 진공 용기 내의 중심부에 위치하는 중심부 영역에 분리 가스를 퍼지하여, 당해 중심부 영역에 형성된 토출구로부터 분리 가스를 당해 회전 테이블의 기판 적재면측으로 토출하는 공정과,

상기 분리 영역의 양측으로 확산되는 분리 가스 및 상기 중심부 영역으로부터 토출되는 분리 가스와 함께, 상기 반응 가스를 상기 배기구로부터 배기하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
제34항에 있어서, 상기 중심부 영역은 상기 회전 테이블의 회전 중심부와 상기 진공 용기의 상면측에 의해 구획되어, 분리 가스가 퍼지되는 영역인 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고, 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치에 사용되는 프로그램을 저장하는 기억 매체이며,

상기 프로그램은 제19항에 기재된 성막 방법을 실시하도록 스텝군이 짜여져 있는 것을 특징으로 하는, 기억 매체.
진공 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고, 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서,

진공 용기 내에 설치되어, 기판을 적재하기 위해 설치된 기판 적재 영역을 포함하는 회전 테이블과,

상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제1 반응 가스를 공급하도록 구성된 제1 반응 가스 공급 수단과,

상기 회전 테이블의 둘레 방향에 상기 제1 반응 가스 공급 수단으로부터 이격되어 배치되어, 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제2 반응 가스를 공급하도록 구성된 제2 반응 가스 공급 수단과,

상기 둘레 방향에 있어서 상기 제1 반응 가스가 공급되는 제1 처리 영역과 상기 제2 반응 가스가 공급되는 제2 처리 영역 사이에 위치하는 분리 영역과,

상기 분리 가스 공급 수단의 상기 회전 방향 양측에 위치하여, 상기 분리 영역으로부터 처리 영역측으로 분리 가스가 흐르기 위한 협애한 공간을 회전 테이블과의 사이에 형성하기 위한 천장면과,

상기 진공 용기 내의 중심부에 위치하여, 상기 회전 테이블의 상기 기판 적재면측에 분리 가스를 토출하는 토출 구멍이 형성된 중심부 영역과,

상기 제1 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제1 배기로와,

상기 제2 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제2 배기로와,

상기 제1 배기로에 접속된 제1 진공 배기 수단과,

상기 제2 배기로에 접속된 제2 진공 배기 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제37항에 있어서, 상기 제1 배기로의 배기구 및 제2 배기로의 배기구는 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역으로부터 상기 회전 테이블의 주연과 상기 진공 용기의 내주벽의 간극을 통해 각각 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 배기하기 위해, 상기 회전 테이블의 하방측에 형성된 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제37항에 있어서, 상기 제1 진공 배기 수단 및 제2 진공 배기 수단의 후단에는, 당해 제1 진공 배기 수단 및 제2 진공 배기 수단으로부터 배출되는 배출물을 각각 독립하여 제해 처리하기 위한 제1 제해 장치 및 제2 제해 장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제37항에 있어서, 처리 영역보다도 분리 영역의 쪽이 압력이 높은 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제37항에 있어서, 상기 분리 가스 공급 수단의 가스 토출 구멍은 회전 테이블의 회전 중심부 및 주연부의 한쪽으로부터 다른 쪽을 향해 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제37항에 있어서, 상기 회전 테이블을 가열하는 가열 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제37항에 있어서, 상기 분리 가스 공급 수단의 양측에 각각 위치하는 협애한 공간을 형성하는 천장면은, 기판의 중심이 통과하는 부위에 있어서 회전 테이블의 회전 방향을 따른 폭 치수가 50㎜ 이상인 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제37항에 있어서, 상기 분리 영역의 천장면에 있어서, 상기 분리 가스 공급 수단에 대해 회전 테이블의 상대적 회전 방향의 상류측 부위는, 외측 테두리에 위치하는 부위일수록 상기 회전 방향의 폭이 큰 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
제44항에 있어서, 상기 분리 영역의 천장면에 있어서, 상기 분리 가스 공급 수단에 대해 회전 테이블의 상대적 회전 방향의 상류측 부위는 부채형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
진공 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고, 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 다수 적층하여 박막을 형성하는 성막 방법에 있어서,

상기 진공 용기 내의 회전 테이블에 기판을 대략 수평으로 적재하는 공정과,

당해 회전 테이블을 회전시키는 공정과,

제1 반응 가스 공급 수단으로부터 상기 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면을 향해 제1 반응 가스를 제1 처리 영역으로 공급하는 공정과,

상기 회전 테이블의 둘레 방향으로 이격되어 배치되는 제2 반응 가스 공급 수단으로부터, 상기 회전 테이블의 상기 기판 적재 영역측의 면을 향해 제2 반응 가스를 제2 처리 영역으로 공급하는 공정과,

상기 제1 반응 가스 공급 수단 및 상기 제2 반응 가스 공급 수단 사이에 위치하는 분리 영역에 설치된 분리 가스 공급 수단으로부터 분리 가스를 공급함으로써, 상기 분리 가스 공급 수단의 상기 회전 방향 양측에서 상기 회전 테이블에 대향하는 천장면과 당해 회전 테이블 사이의 협애한 공간으로 상기 분리 가스를 확산시키는 공정과,

상기 진공 용기 내의 중심부에 위치하는 중심부 영역에 형성된 토출구로부터 상기 분리 가스를 당해 회전 테이블의 기판 적재면측으로 토출하는 공정과,

상기 제1 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 제1 배기로를 통해 상기 분리 가스 및 상기 제1 반응 가스를 배기하고, 상기 제2 처리 영역과 상기 분리 영역 사이에 배기구를 갖는 상기 제2 배기로를 통해 상기 분리 가스 및 상기 제2 반응 가스를 배기하는 공정과,

상기 제1 배기로에 접속된 제1 진공 배기 수단으로부터 상기 분리 가스 및 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 배기로에 접속된 제2 진공 배기 수단으로부터 상 기 분리 가스 및 상기 제2 반응 가스를 배기하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
제46항에 있어서, 제1 처리 영역 및 제2 처리 영역으로부터 서로 독립하여 상기 분리 가스와 함께 반응 가스를 배기하는 공정은 상기 제1 처리 영역 및 상기 제2 처리 영역의 각 분위기를 상기 회전 테이블의 주연과 상기 진공 용기의 내주벽의 간극을 통해, 상기 회전 테이블의 하방측에 형성된 제1 배기로의 배기구 및 제2 배기로의 배기구로부터 배기하는 공정인 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
제46항에 있어서, 상기 제1 진공 배기 수단 및 제2 진공 배기 수단으로부터 배출되는 배출물을 각각 제1 제해 장치 및 제2 제해 장치에 의해 독립하여 제해 처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.