KR20100100651A

KR20100100651A - 성막 장치, 성막 방법 및 컴퓨터 판독 가능 기억 매체

Info

Publication number: KR20100100651A
Application number: KR20100019105A
Authority: KR
Inventors: 히또시 가또오; 마나부 혼마; 히로유끼 기꾸찌
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2010-09-15
Also published as: KR101576302B1; CN101826446B; TWI486481B; TW201100587A; US20100227059A1; CN101826446A

Abstract

각각 복수의 반응 가스가 공급되는 복수의 처리 영역과, 이들 처리 영역 사이에 설치되어, 분리 가스가 공급되는 분리 영역을 기판이 순서대로 위치하도록, 각각 복수의 반응 가스를 공급하기 위한 복수의 반응 가스 공급 수단 및 분리 가스를 공급하기 위한 분리 가스 공급 수단과, 기판을 적재하는 테이블을 연직축 주위로 상대적으로 회전시켜 기판 상에 반응 생성물의 층을 적층한 후, 테이블 상의 기판을 연직축 주위로 자전시키고, 계속해서 다시 기판이 각 영역을 순서대로 위치시킴으로써 반응 생성물의 층으로 이루어지는 박막을 형성한다.

Description

성막 장치, 성막 방법 및 컴퓨터 판독 가능 기억 매체 {FILM DEPOSITION APPARATUS, FILM DEPOSITION METHOD AND COMPUTER READABLE STORAGE MEDIUM}

본 출원은 2009년 3월 4일 및 2009년 3월 12일에 각각 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2009-051256호 및 일본 특허 출원 제2009-059971호에 기초하는 것으로, 그 출원을 우선권 주장하는 것이고, 그 출원의 모든 내용을 참조함으로써 포함한다.

본 발명은 진공 용기 내에 있어서, 서로 반응하는 복수의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치, 성막 방법 및 이 성막 장치에 있어서 당해 성막 방법을 실시하기 위한 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독 가능 기억 매체에 관한 것이다.

반도체 제조 프로세스에 있어서의 성막 방법으로서, 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 등의 표면에 대해 진공 분위기 하에서 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 공급함으로써 박막을 형성하는 방법이 알려져 있다. 구체적으로는, 이 방법은, 예를 들어 웨이퍼의 표면에 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 복수회, 예를 들어 수백회 행함으로써, 이들의 층을 적층하여 웨이퍼 상에 박막을 성막하는 프로세스이다. 이 프로세스는, 예를 들어 ALD(Atomic Layer Deposition)이나 MLD(Molecular Layer Deposition) 등으로 불리고 있고, 사이클 수에 따라서 막두께를 고정밀도로 컨트롤할 수 있는 동시에, 막질의 면내 균일성도 양호해, 반도체 디바이스의 박막화에 대응할 수 있는 유효한 방법이다.

이와 같은 성막 방법의 적합한 예로서는, 예를 들어 게이트 산화막에 사용되는 고유전체막의 성막을 들 수 있다. 일례를 들면, 산화 실리콘막을 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 있어서는, 예를 들어 특허 문헌 1 내지 8에 기재된 장치가 알려져 있다. 이들 장치에 대해 대략적으로 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 가스(반응 가스)를 웨이퍼에 공급하는 복수의 가스 공급부가 설치되어 있다.

그리고, 웨이퍼를 적재대에 적재하여 진공 용기 내를 소정의 처리 압력이 되도록 감압하여, 웨이퍼를 가열하는 동시에 적재대와 상기한 가스 공급부를 연직축 주위로 상대적으로 회전시킨다. 또한, 복수의 가스 공급부로부터 웨이퍼의 표면으로, 예를 들어 각각 상술한 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 공급하는 동시에, 반응 가스를 공급하는 가스 공급부끼리의 사이에 물리적인 격벽을 설치하거나, 혹은 불활성 가스를 에어 커튼으로 하여 분출함으로써, 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 웨이퍼 상에 있어서 혼합되지 않도록 각각의 처리 영역을 구획하고 있으므로, 적재대 상의 웨이퍼로부터 보면, 예를 들어 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 상기한 격벽이나 에어 커튼을 통해 순서대로 공급되게 된다. 그로 인해, 예를 들어 진공 용기 내에 공급하는 반응 가스의 종류를 절환할 때마다 진공 용기 내의 분위기를 치환할 필요가 없으므로, 또한 웨이퍼에 공급하는 반응 가스를 고속으로 절환할 수 있으므로, 상기한 방법에 의한 성막 처리를 빠르게 행할 수 있다.

한편, 예를 들어 반도체 장치의 배선의 미세화나 다층화에 수반하여, 이와 같은 성막 장치에 있어서, 예를 들어 막두께의 면내 균일성을 더욱 높이는 기술이 필요해진다고 생각된다. 막두께의 면내 균일성을 높이는 방법으로서는, 예를 들어 진공 용기 내에 있어서의 반응 가스의 흐름을 균일화하는 방법이 고려된다. 그러나, 이 장치의 진공 용기 내에는, 예를 들어 웨이퍼를 보유 지지하기 위한 오목부가 적재대에 형성되어 있거나, 혹은 가스 공급부나 진공 용기의 내벽에 웨이퍼 반송구 등의 요철이 형성되어 있는 경우가 있다. 그로 인해, 진공 용기 내에 있어서, 예를 들어 반응 가스의 흐름이 이들 오목부나 가스 공급부 등에 의해 흐트러지기 쉬우므로, 반응 가스의 흐름을 균일화하는 것은 곤란하다. 또한, 서셉터의(약간의) 온도 분포 등에 의해, 특히 대면적 기판에 있어서는, 기판의 전체면에 걸쳐서 분자를 균일하게 흡착시킬 수 없게 되어, 기판면 내의 균일성이 악화되어 버린다고 하는 문제가 있다.

특허 문헌 9에는 웨이퍼의 표면에 소스 영역이나 드레인 영역을 형성하기 위해, 디스크 상에 복수매의 웨이퍼를 둘레 방향으로 배치하고, 이 디스크를 지지하는 회전 아암을 축 주위로 회전시키는 동시에, 이 디스크 상의 웨이퍼에 이온 빔을 주입하는 기술이 기재되어 있다. 그리고, 이온 빔의 전체 주입량의 1/4을 주입하여 웨이퍼를 90도 둘레 향으로 회전(자전)시키고, 계속해서 다시 1/4을 주입하여 웨이퍼를 90도 더 회전시키고, 이와 같이 하여 웨이퍼를 1주시키는 동안에 전체 주입량을 주입함으로써, 디스크의 왕복 직선 운동에 대해 다양한 방향을 향하고 있는 트랜지스터에 대해 균일하게 이온을 주입하고 있다. 그러나, ALD를 행하는 장치에 있어서의 상술한 과제 및 해결 수단에 대해서는 전혀 시사되어 있지 않다.

특허 문헌 9에는 소정의 각도로 단계적으로 웨이퍼를 회전시키면서, 그 웨이퍼에 대해 이온을 주입하는 방법이 개시되어 있다. 구체적으로는, 이 방법에서는 디스크 상에 복수의 웨이퍼를 둘레 방향으로 배치하여, 원하는 전체 도즈량의 1/4의 양으로 웨이퍼에 이온 빔을 조사하고, 웨이퍼를 90도 둘레 방향으로 회전(자전)시킨 후, 전체 주입량의 1/4에 상당하는 이온 빔으로 다시 불순물을 웨이퍼에 주입하여, 웨이퍼를 90도 더 회전시키는 등의 수순을 반복하여 웨이퍼를 1회전시킴으로써, 전체 주입량을 주입하여, 디스크의 왕복 직선 운동 방향에 대해 다양한 방향을 향하고 있는 트랜지스터에 대해 균일하게 이온이 주입된다. 웨이퍼의 표면에 전계 효과 트랜지스터의 소스 영역이나 드레인 영역을 형성하기 위해, 그러나, 이 방법은 전계 효과 트랜지스터의 소스 영역과 드레인 영역을 형성하는 경우에 있어서, 소스 영역과 드레인 영역을 대칭으로 형성하기 위해 행해지는 것이며, ALD 성막에 적용할 수 있는 것은 아니다.

미국특허공보제6,634,314호 일본특허출원공개제2001-254181호공보:도1및도2 일본특허3144664호공보:도1,도2,청구항1 일본특허출원공개평4-287912호공보 미국특허공보제7,153,542호:도8의(a),(b) 일본특허출원공개제2007-247066호공보:단락0023내지0025,0058,도12및도18 미국특허공개공보제2007-218701호 미국특허공개공보제2007-218702호 일본특허출원공개평5-152238:단락0016내지0019,도3,도4

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 균일성을 더욱 향상시키는 것이 가능한 성막 장치, 성막 방법 및 이 성막 장치에 성막 방법을 실시시키는 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독 가능 기억 매체를 제공한다.

본 발명의 제1 형태는, 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 적층하여 막을 형성하는 성막 장치를 제공한다. 이 성막 장치는 상기 용기 내에 설치된 서셉터와, 상기 서셉터의 상면에 대향하여, 당해 서셉터의 둘레 방향으로 서로 이격하도록 설치되어, 기판의 표면에 복수의 반응 가스를 각각 공급하기 위한 복수의 반응 가스 공급 수단과, 상기 복수의 반응 가스 공급 수단으로부터 각각 반응 가스가 공급되는 복수의 처리 영역끼리의 분위기를 구획하기 위해, 상기 서셉터의 둘레 방향에 있어서 상기 복수의 처리 영역 사이에 형성되어, 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급 수단을 갖는 분리 영역과, 상기 반응 가스 공급 수단 및 상기 분리 가스 공급 수단과, 상기 서셉터를 연직축 주위로 상대적으로 회전시키는 회전 기구와, 상기 회전 기구의 회전에 의해 상기 복수의 처리 영역 및 상기 분리 영역에 상기 기판이 순서대로 위치하도록, 당해 회전 기구의 회전 방향을 따르도록 상기 서셉터에 형성된 기판 적재 영역과, 상기 기판 적재 영역에 적재된 상기 기판을 연직축 주위로 소정의 각도 자전시키는 자전 기구와, 상기 용기 내를 배기하는 배기 수단을 구비한다.

본 발명의 제2 형태는, 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 사이클을 실행하여 반응 생성물의 층을 당해 기판 상에 생성함으로써 막을 퇴적하는 성막 장치를 제공한다. 이 성막 장치는 상기 용기 내에 회전 가능하게 설치되어, 하나의 면으로 획정되어 상기 기판이 적재되는 적재 영역을 갖는 서셉터와, 상기 하나의 면에 제1 반응 가스를 공급하도록 구성되는 제1 반응 가스 공급부와, 상기 서셉터의 회전 방향을 따라서 상기 제1 반응 가스 공급부로부터 이격된, 상기 하나의 면에 제2 반응 가스를 공급하도록 구성되는 제2 반응 가스 공급부와, 상기 회전 방향을 따라서, 상기 제1 반응 가스가 공급되는 제1 처리 영역과 상기 제2 반응 가스가 공급되는 제2 처리 영역 사이에 위치하여, 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역을 분리하는 분리 영역과, 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역을 분리하기 위해, 상기 용기의 중앙부에 위치하여, 상기 하나의 면을 따라서 제1 분리 가스를 토출하는 토출 구멍을 갖는 중앙 영역 및 상기 용기 내를 배기하기 위해 상기 용기에 형성된 배기구와, 상기 용기에 개폐 가능한 게이트 밸브를 통해 접속되는 반송 모듈과, 상기 반송 모듈에 개폐 가능한 게이트 밸브를 통해 접속되어, 상기 기판을 적재 가능한 회전 스테이지를 내부에 갖는 기판 회전 유닛을 구비한다. 상기 분리 영역이, 제2 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부와, 상기 제2 분리 가스가 상기 회전 방향에 대해 상기 분리 영역으로부터 상기 처리 영역측으로 흐를 수 있는 협애한 공간을, 상기 서셉터의 상기 하나의 면에 대해 형성하는 천장면을 포함한다.

본 발명의 제3 형태는, 용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 적층하여 막을 형성하는 성막 방법을 제공한다. 이 성막 방법은 용기 내에 설치된 서셉터 상의 기판 적재 영역에 기판을 적재하는 공정과, 상기 서셉터의 상면에 대향하여, 상기 서셉터의 둘레 방향으로 서로 이격하도록 설치된 복수의 반응 가스 공급 수단으로부터, 상기 서셉터 상의 기판의 적재 영역측의 면에 각각 반응 가스를 공급하는 공정과, 상기 복수의 반응 가스 공급 수단으로부터 각각 반응 가스가 공급되는 복수의 처리 영역끼리의 분위기를 구획하기 위해, 상기 서셉터의 둘레 방향에 있어서 이들 처리 영역 사이에 형성된 분리 영역에 대해 분리 가스 공급 수단으로부터 분리 가스를 공급하고, 이 분리 영역으로의 상기 반응 가스의 침입을 저지하는 공정과, 상기 반응 가스 공급 수단 및 상기 분리 가스 공급 수단과, 상기 서셉터를 회전 기구에 의해 연직축 주위로 상대적으로 회전시키고, 상기 복수의 처리 영역 및 상기 분리 영역에 기판을 순서대로 위치시켜 반응 생성물의 층을 적층하여 막을 성막하는 공정과, 상기 막을 성막하는 공정의 도중에, 자전 기구에 의해 상기 기판을 연직축 주위로 소정의 각도 자전시키는 공정을 포함한다.

본 발명의 제4 형태는, 제1 및 제2 형태의 성막 장치에 사용되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체이며, 상기 컴퓨터 프로그램은 제3 형태의 성막 방법을 실시하도록 스텝이 짜여져 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 균일성을 더욱 향상시키는 것이 가능한 성막 장치, 성막 방법 및 이 성막 장치에 성막 방법을 실시시키는 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독 가능 기억 매체가 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치의 단면도.
도 2는 도 1의 성막 장치의 내부의 대략 구성을 도시하는 사시도.
도 3은 도 1의 성막 장치의 평면도.
도 4는 도 1의 성막 장치에 있어서의 처리 영역 및 분리 영역을 도시하는 단면도.
도 5는 도 1의 성막 장치의 횡단면의 확대도.
도 6은 도 1의 성막 장치의 횡단면의 확대도.
도 7은 도 1의 성막 장치의 일부를 도시하는 사시도.
도 8은 도 1의 성막 장치에 있어서의 퍼지 가스의 흐름을 도시하는 모식도.
도 9는 도 1의 성막 장치의 일부 파단 사시도.
도 10은 도 1의 성막 장치에 있어서 기판을 자전시키는 기구를 도시하는 횡단면도.
도 11은 도 1의 성막 장치에 있어서의 처리의 흐름을 도시하는 모식도.
도 12는 도 1의 성막 장치에 있어서의 가스의 흐름을 도시하는 모식도.
도 13은 도 1의 성막 장치에 있어서 기판을 자전시키는 모습을 도시하는 모식도.
도 14는 도 1의 성막 장치에 있어서 기판이 자전해 가는 모습을 도시하는 대략도.
도 15는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 장치에 있어서의 자전 기구를 도시하는 모식도.
도 16은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 단면도.
도 17은 도 16의 성막 장치를 도시하는 사시도.
도 18은 도 16의 성막 장치를 도시하는 평면도.
도 19는 도 16의 성막 장치를 도시하는 파단 사시도.
도 20은 도 16의 성막 장치를 도시하는 횡단면도.
도 21은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 설명도.
도 22는 도 21의 성막 장치를 도시하는 평면도.
도 23은 도 21의 성막 장치의 일부를 도시하는 모식도.
도 24는 도 21의 성막 장치의 일부를 도시하는 사시도.
도 25는 도 21의 성막 장치에 있어서의 기판의 자전을 도시하는 설명도.
도 26은 도 21의 성막 장치에 있어서의 기판의 자전을 설명하는 도면.
도 27은 도 21의 성막 장치에 있어서의 기판의 자전의 효과를 설명하는 도면.
도 28은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 성막 장치에 있어서의 자전 기구를 도시하는 도면.
도 29는 자전 기구의 변형예를 도시하는 도면.
도 30은 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 평면도.
도 31은 도 30의 성막 장치를 도시하는 단면도.
도 32는 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 모식도.
도 33 내지 도 38은 상기의 실시 형태에 있어서의 볼록 형상부의 변형예를 도시하는 도면.
도 39는 반응 가스 노즐에 볼록 형상부를 설치한 변형예를 도시하는 도면.
도 40은 상기한 실시 형태에 있어서의 볼록 형상부의 변형예를 도시하는 도면.
도 41은 상기한 실시 형태에 있어서의 반응 가스 노즐의 배치의 다른 예를 도시하는 도면.
도 42는 상기한 실시 형태(변형예를 포함함)에 의한 어느 하나의 성막 장치가 내장된 기판 처리 장치를 도시하는 모식도.
도 43은 상기한 실시 형태(변형예를 포함함)에 의한 어느 하나의 성막 장치가 내장된 다른 기판 처리 장치를 도시하는 모식도.
도 44는 도 43의 기판 처리 장치에 있어서의 자전 기구를 도시하는 사시도.
도 45는 도 43의 기판 처리 장치에 있어서의 다른 자전 기구를 도시하는 사시도.
도 46은 상기한 실시 형태에 관한 성막 장치에 있어서의 효과를 확인하기 위해 행한 시뮬레이션의 결과를 도시하는 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서, 본 발명의 한정적이 아닌 예시의 실시 형태에 대해 설명한다. 첨부한 전체 도면 중, 동일 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는, 동일 또는 대응하는 참조 번호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도면은 부재 혹은 부품 사이의 상대비를 나타내는 것을 목적으로 하지 않고, 따라서 구체적인 치수는 이하의 한정적이 아닌 실시 형태에 비추어, 당업자에 의해 결정되어야 하는 것이다.

(제1 실시 형태)

본 발명의 제1 실시 형태인 성막 장치는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 평면 형상이 대강 원형인 편평한 진공 용기(1)와, 이 진공 용기(1) 내에 설치되어, 당해 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 갖는 서셉터(2)를 구비하고 있다. 진공 용기(1)는 이 서셉터(2)를 수납하는 대략 컵형의 용기 본체(12)와, 이 용기 본체(12)의 상면의 개구부를 기밀하게 막도록 원판 형상으로 형성된 천장판(11)을 구비하고 있다. 이 천장판(11)은 용기 본체(12)의 상면의 주연부에 링 형상으로 설치된 시일 부재, 예를 들어 O링(13)을 통해 용기 본체(12)측에 기밀하게 접속되어 있고, 도시하지 않은 개폐 기구에 의해 승강하여 개폐되도록 구성되어 있다.

서셉터(2)는, 본 실시 형태에 있어서는 약 20㎜의 두께를 갖는 카본판으로 제작되어, 약 960㎜의 직경을 갖는 원판 형상으로 형성되어 있다. 또한, 서셉터(2)의 상면, 이면 및 측면을 SiC로 코팅해도 좋다. 단, 서셉터(2)는, 다른 실시 형태에 있어서는 석영 등의 다른 재료로 형성해도 좋다. 또한, 서셉터(2)는 중심부에서 원통 형상의 코어부(21)에 고정되어 있고, 이 코어부(21)는 연직 방향으로 연신되는 회전축(22)의 상단부에 고정되어 있다. 이 회전축(22)은 진공 용기(1)의 저부(14)를 관통하여, 그 하단부가 당해 회전축(22)을 연직축 주위로, 본 예에서는 시계 방향으로 회전시키는 회전 기구인 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 저부(14)의 하면에 기밀하게 설치되어 있고, 케이스체(20)의 내부 분위기가 외부 분위기로부터 격리되어 있다.

서셉터(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 원형 오목부 형상의 적재부(24)가 설치되어 있다. 이 적재부(24)는 서셉터(2)의 회전에 의해 서셉터(2)의 회전 중심을 중심으로 하여 연직축 주위로 공전할 수 있다. 또한, 편의상, 도 3에는 1개의 적재부(24)에만 웨이퍼(W)가 도시되어 있다.

도 4는 서셉터(2)를 동심원을 따라서 절단하고, 또한 가로로 전개하여 도시하는 전개도이다. 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 적재부(24)는 그 직경이 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간, 예를 들어 4㎜ 크고, 그 깊이는 웨이퍼(W)의 두께와 동등한 크기로 설정되어 있다. 따라서, 웨이퍼(W)를 적재부(24)에 적재하면, 웨이퍼(W)의 표면과 서셉터(2)의 표면[웨이퍼(W)가 적재되지 않는 영역]이 정렬되게 된다. 웨이퍼(W)의 표면과 서셉터(2)의 표면 사이의 높이의 차가 크면 그 단차 부분에서 압력 변동이 발생하므로, 웨이퍼(W)의 표면과 서셉터(2)의 표면의 높이를 정렬시키는 것이, 막두께의 면내 균일성을 정렬시키는 관점에서 바람직하다. 웨이퍼(W)의 표면과 서셉터(2)의 표면의 높이를 정렬시킨다는 것은, 동일한 높이이거나 혹은 양면의 차가 5㎜ 이내인 것을 말하지만, 가공 정밀도가 허용하는 한, 가능한 한 양면의 높이의 차를 0에 근접시키는 것이 바람직하다. 적재부(24)의 저면에는, 후술하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 중앙부 부근을 하면측으로부터 지지하여 승강시키기 위한 승강판(200)(도 2 및 도 3)이 서셉터(2)에 보유 지지되어 있다. 또한, 도 4에서는 승강판(200)을 생략하고 있다.

적재부(24)는 웨이퍼(W)를 위치 결정하여 서셉터(2)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 튀어나오지 않도록 하기 위해 설치된다. 적재부(24)는 오목부로 한정되지 않고, 예를 들어 서셉터(2)의 표면에 웨이퍼(W)의 주연을 가이드하는 가이드 부재를 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 따라서 복수 배열하여 구성되어도 좋고, 혹은 서셉터(2)에 정전 척 등의 척 기구를 설치함으로써 구성되어도 좋다. 척 기구를 설치하는 경우에는, 그 흡착에 의해 웨이퍼(W)가 적재되는 영역이 기판 적재 영역으로 된다.

또한, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 서셉터(2)의 상방에 반응 가스 노즐(31), 반응 가스 노즐(32) 및 분리 가스 노즐(41, 42)이 설치되고, 이들은 소정의 각도 간격으로 반경 방향으로 연장되어 있다. 이들 가스 노즐(31, 32, 41, 42)은, 예를 들어 석영으로 제작되어도 좋다. 상기한 구성에 의해, 서셉터(2)의 적재부(24)는 가스 노즐(31, 32, 41 및 42)의 아래를 통과할 수 있다. 도시한 예에서는, 반응 가스 노즐(32), 분리 가스 노즐(41), 반응 가스 노즐(31) 및 분리 가스 노즐(42)이 이 순서로 시계 방향으로 배치되어 있다. 이들 가스 노즐(31, 32, 41, 42)은 용기 본체(12)의 주위벽부에 형성된 복수의 관통 구멍(110)(도 3)을 통해 진공 용기(1) 내로 도입되어, 가스 도입 포트(31a, 32a, 41a, 42a)인 단부를 벽의 외주벽에 설치함으로써 지지되어 있다. 또한, 가스 노즐(31, 32, 41, 42)의 설치에 이용되고 있지 않은 관통 구멍(110)은, 도시하지 않은 밀봉 부재에 의해 밀봉되고, 이에 의해 진공 용기(1) 내의 기밀성이 유지되어 있다.

또한, 가스 노즐(31, 32, 41, 42)은, 도시한 예에서는 진공 용기(1)의 주위벽부로부터 진공 용기(1) 내로 도입되고 있지만, 환형상의 돌출부(5)(후술)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 접속할 수 있다.

도시하고 있지 않지만, 반응 가스 노즐(31)은 밸브나 유량 조정부가 설치된 가스 공급관(31b)에 의해, 제1 반응 가스인 비스터셜부틸아미노실란(BTBAS)의 가스 공급원에 접속되고, 반응 가스 노즐(32)은 밸브나 유량 조정부가 설치된 가스 공급관(32b)에 의해, 제2 반응 가스인 오존(O₃)의 가스 공급원에 접속되어 있다.

반응 가스 노즐(31)에는 하방측으로 반응 가스를 토출하기 위한 토출 구멍(33)이 노즐의 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 배열되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 토출 구멍(33)은 약 0.5㎜의 구경을 갖고, 반응 가스 노즐(31)의 길이 방향을 따라서 약 10㎜의 간격으로 배열되어 있다. 반응 가스 노즐(31)과 웨이퍼(W) 사이의 거리는, 예를 들어 1 내지 4㎜, 바람직하게는 2㎜이면 좋다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는 반응 가스 노즐(32)도 반응 가스 노즐(31)과 동일한 구성을 갖고 있다. 또한, 반응 가스 노즐(31)의 하방 영역을, BTBAS 가스를 웨이퍼에 흡착시키기 위한 처리 영역(P1)이라고 하고, 반응 가스 노즐(32)의 하방 영역을, 웨이퍼에 흡착된 BTBAS 가스를 O₃ 가스에 의해 산화하기 위한 처리 영역(P2)이라고 하는 경우가 있다.

한편, 분리 가스 노즐(41, 42)은 밸브나 유량 조정부가 설치된 가스 공급관(도시하지 않음)에 의해, 분리 가스의 가스 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 분리 가스는 질소(N₂) 가스나 He나 Ar 가스 등의 불활성 가스이면 되고, 또한 성막에 영향을 미치지 않는 가스이면, 분리 가스의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에 있어서는, 분리 가스로서 N₂ 가스가 이용된다. 분리 가스 노즐(41, 42)은 하방측으로 분리 가스를 토출하기 위한 토출 구멍(40)을 갖고 있다. 토출 구멍(40)은 길이 방향으로 소정의 간격으로 배치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 토출 구멍(40)은 약 0.5㎜의 구경을 갖고, 분리 가스 노즐(41, 42)의 길이 방향을 따라서 약 10㎜의 간격으로 배열되어 있다. 분리 가스 노즐(41, 42)과 웨이퍼(W) 사이의 거리는, 예를 들어 1 내지 4㎜, 바람직하게는 3㎜이면 좋다.

분리 가스 노즐(41, 42)은 처리 영역(P1)과 처리 영역(P2)을 분리하도록 구성되는 분리 영역(D)에 설치되어 있다. 각 분리 영역(D)에 있어서는, 진공 용기(1)의 천장판(11)에, 도 2, 도 3, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 볼록 형상부(4)가 설치되어 있다. 볼록 형상부(4)는 부채형의 상면 형상을 갖고 있고, 그 정상부는 진공 용기(1)의 중심에 위치하고, 원호는 용기 본체(12)의 내주벽의 근방을 따라서 위치하고 있다. 또한, 볼록 형상부(4)는 볼록 형상부(4)가 2분할되도록 반경 방향으로 연장되는 홈부(43)를 갖고 있다. 홈부(43)에는 분리 가스 노즐[41(42)]이 수용되어 있다. 분리 가스 노즐[41(42)]의 중심축과 부채형의 볼록 형상부(4)의 한쪽의 변 사이의 거리는 분리 가스 노즐[41(42)]의 중심축과 부채형의 볼록 형상부(4)의 다른 쪽의 변 사이의 거리와 대략 동등하다.

또한, 홈부(43)는, 본 실시 형태에서는 볼록 형상부(4)를 이등분하도록 형성되지만, 다른 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 볼록 형상부(4)에 있어서의 서셉터(2)의 회전 방향 상류측이 넓어지도록 홈부(43)를 형성해도 좋다.

상기한 구성에 따르면, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 분리 가스 노즐[41(42)]의 양측에는 평탄한 낮은 천장면(44)(제1 천장면)이 있고, 낮은 천장면(44)의 양측에는 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 있다. 볼록 형상부(4)[천장면(44)]는 제1 및 제2 반응 가스가 볼록 형상부(4)와 서셉터(2) 사이로 침입하는 것을 저지하여 혼합되는 것을 저지하기 위한 협애한 공간인 분리 공간을 형성한다.

도 4의 (b)를 참조하면, 서셉터(2)의 회전 방향을 따라서 반응 가스 노즐(32)로부터 볼록 형상부(4)를 향해 흐르는 O₃ 가스가 당해 공간으로 침입하는 것이 저지되고, 또한 서셉터(2)의 회전 방향과 반대 방향을 따라서 반응 가스 공급 가스 노즐(31)로부터 볼록 형상부(4)를 향해 흐르는 BTBAS 가스가 당해 공간으로 침입하는 것이 저지된다. 「가스가 침입하는 것이 저지된다」라고 함은, 분리 가스 노즐(41)로부터 토출된 분리 가스인 N₂ 가스가 제1 천장면(44)과 서셉터(2)의 표면 사이로 확산되고, 본 예에서는 당해 제1 천장면(44)에 인접하는 제2 천장면(45)의 하방측의 공간으로 분출되고, 이에 의해 제2 천장면(45)의 하방측 공간으로부터의 가스가 침입할 수 없게 되는 것을 의미한다. 그리고, 「가스가 침입할 수 없게 된다」라고 함은, 제2 천장면(45)의 하방측 공간으로부터 볼록 형상부(4)의 하방측 공간으로 전혀 들어갈 수 없는 경우만을 의미하는 것은 아니고, 반응 가스의 일부가 침입해도, 그 반응 가스가 분리 가스 노즐(41)을 향해 더 진행할 수 없고, 따라서, 혼합될 수 없는 것도 의미한다. 즉, 이와 같은 작용이 얻어지는 한, 분리 영역(D)은 처리 영역(P1)과 처리 영역(P2)을 분리하게 된다. 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 「가스가 침입할 수 없게 된다」는 작용을 확보할 수 있을 정도의 크기가 되도록 설정되고, 그 구체적인 치수는 볼록 형상부(4)의 면적 등에 의존한다. 또한, 웨이퍼에 흡착한 가스에 대해서는 당연히 분리 영역(D) 내를 통과할 수 있다. 따라서, 가스의 침입 저지는 기상 중의 가스를 의미하고 있다.

본 실시 형태에 있어서, 약 300㎜의 직경을 갖는 웨이퍼(W)가 진공 용기(1) 내에서 처리되게 되는 경우, 볼록 형상부(4)는 서셉터의 회전 중심으로부터 140㎜ 이격된 내측의 원호(li)(도 3)에 따른, 예를 들어 140㎜의 둘레 방향 길이와, 서셉터(2)의 적재부(24)의 최외부에 대응하는 외측의 원호(lo)(도 3)에 따른, 예를 들어 502㎜의 둘레 방향 길이를 갖는다. 또한, 외측의 원호(lo)에 따른, 볼록 형상부(4)의 일측벽으로부터 홈부(43)의 바로 근처의 측벽까지의 둘레 방향 길이는 약 246㎜이다.

또한, 볼록 형상부(4)의 하면, 즉 천장면(44)의, 서셉터(2)의 표면으로부터 측정한 높이(h)[도 4의 (a)]는, 예를 들어 약 0.5㎜ 내지 약 10㎜이면 되며, 약 4㎜이면 적합하다. 또한, 서셉터(2)의 회전 속도는, 예를 들어 1rpm 내지 500rpm으로 설정되어 있다. 분리 영역(D)의 분리 기능을 확보하기 위해서는, 처리 진공 용기(1) 내의 압력이나 서셉터(2)의 회전 속도 등에 따라서, 볼록 형상부(4)의 크기나 볼록 형상부(4)의 하면[제1 천장면(44)]과 서셉터(2)의 표면의 높이(h)를, 예를 들어 실험 등을 통해 설정하면 좋다.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 천장판(11)의 하면에는 내주연이 코어부(21)의 외주면에 면하도록 배치된 환형상의 돌출부(5)가 설치되어 있다. 돌출부(5)는 코어부(21)보다도 외측의 영역에 있어서 서셉터(2)와 대향하고 있다. 또한, 돌출부(5)는 볼록 형상부(4)와 일체로 형성되고, 볼록 형상부(4)의 하면과 돌출부(5)의 하면은 하나의 평면을 형성하고 있다. 즉, 돌출부(5)의 하면의 서셉터(2)로부터의 높이는, 볼록 형상부(4)의 하면[천장면(44)]의 높이와 동등하다. 단, 다른 실시 형태에 있어서는, 돌출부(5)와 볼록 형상부(4)는 반드시 일체가 아니라도 좋고, 별체라도 좋다. 또한, 도 2 및 도 3은 볼록 형상부(4)를 진공 용기(1) 내에 남긴 채 천장판(11)을 제거한 진공 용기(1)의 내부 구성을 도시하고 있다.

도 6은 도 3의 A-A선을 따른 단면도의 절반을 도시한 것으로, 여기에는 볼록 형상부(4)와, 볼록 형상부(4)와 일체로 형성된 돌출부(5)가 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 볼록 형상부(4)는 그 외측 테두리에 있어서 L자 형상으로 굴곡되는 굴곡부(46)를 갖고 있다. 볼록 형상부(4)는 천장판(11)에 설치되어 천장판(11)과 함께 용기 본체(12)로부터 분리될 수 있으므로, 굴곡부(46)와 서셉터(2) 사이 및 굴곡부(46)와 용기 본체(12) 사이에 약간의 간극이 있지만, 굴곡부(46)는 서셉터(2)와 용기 본체(12) 사이의 공간을 대략 메우고 있어, 반응 가스 노즐(31)로부터의 제1 반응 가스(BTBAS)와 반응 가스 노즐(32)로부터의 제2 반응 가스(오존)가 이 간극을 통해 혼합되는 것을 방지한다. 굴곡부(46)와 용기 본체(12) 사이의 간극 및 굴곡부(46)와 서셉터(2) 사이에 약간의 간극은, 상술한 서셉터로부터 볼록 형상부(4)의 천장면(44)까지의 높이(h)와 대략 동일한 치수로 되어 있다. 도시한 예에 있어서, 굴곡부(46)의 서셉터(2)의 외주면에 면하는 측벽이 분리 영역(D)의 내주벽을 구성하고 있다.

용기 본체(12)는 분리 영역(D)에 있어서는, 도 6에 도시한 바와 같이 굴곡부(46)의 외주면과 접근한 수직면을 갖는 한편, 분리 영역(D) 이외의 부위에 있어서는, 도 1에 도시한 바와 같이 서셉터(2)의 외주면에 대향하는 용기 본체(12)의 내주부에 오목부를 갖고 있다. 이 오목부는, 도 3에 도시한 바와 같이 2개의 분리 영역(D)에 대응하여 형성되어 있다. 이후, 처리 영역(P1)에 연통하는 오목부를 배기 영역(E1)이라고 칭하고, 처리 영역(P2)에 연통하는 오목부를 배기 영역(E2)이라고 칭한다. 이들 배기 영역(E1) 및 배기 영역(E2)의 저부에는, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이 각각 배기구(61) 및 배기구(62)가 형성되어 있다. 배기구(61) 및 배기구(62)는, 상술한 도 1에 도시한 바와 같이 밸브를 포함하는 압력 조정기(65)가 개재 설치된 배기로(63)를 통해 진공 배기 수단인, 예를 들어 진공 펌프(64)에 접속되어 있다.

이들 배기구(61, 62)는 분리 영역(D)의 분리 작용이 확실하게 작용하도록, 용기 본체(12)를 위에서 보았을 때에, 분리 영역(D)의 회전 방향 양측에 형성되어 있다. 상세하게는, 처리 영역(P1)과 이 처리 영역(P1)에 대해, 예를 들어 회전 방향 하류측에 위치하는 분리 영역(D) 사이에 배기구(61)가 형성되고, 처리 영역(P2)과 이 처리 영역(P2)에 대해, 예를 들어 회전 방향 하류측에 위치하는 분리 영역(D) 사이에 배기구(62)가 형성되어 있다. 이에 의해, BTBAS 가스는 실질적으로 배기구(61)로부터 배기되고, O₃ 가스는 실질적으로 배기구(62)로부터 배기된다. 도시한 예에서는, 한쪽의 배기구(61)는 반응 가스 노즐(31)과 이 반응 가스 노즐(31)에 대해 회전 방향 하류측에 위치하는 분리 영역(D)의 반응 가스 노즐(31)측의 테두리의 연장선 사이에 형성되고, 또한 다른 쪽의 배기구(62)는 반응 가스 노즐(32)과 이 반응 가스 노즐(32)에 대해 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역(D)의 반응 가스 노즐(32)측의 테두리의 연장선 사이에 형성되어 있다. 즉, 배기구(61)는 도 3 중에 1점 쇄선으로 나타낸 서셉터(2)의 중심과 처리 영역(P1)을 지나는 직선(L1)과, 서셉터(2)의 중심과 처리 영역(P1)에 대해 서셉터(2)의 회전 방향의 하류측에 위치하는 분리 영역(D)의 상류측의 테두리를 지나는 직선(L2) 사이에 형성되고, 배기구(62)는 이 도 3에 2점 쇄선으로 나타낸 서셉터(2)의 중심과 처리 영역(P2)을 지나는 직선(L3)과, 서셉터(2)의 중심과 처리 영역(P2)에 대해 서셉터(2)의 회전 방향의 하류측에 위치하는 분리 영역(D)의 상류측의 테두리를 지나는 직선(L4) 사이에 형성되어 있다.

본 실시 형태에서는, 2개의 배기구가 용기 본체(12)에 형성되어 있지만, 다른 실시 형태에서는 3개의 배기구가 형성되어도 좋다. 예를 들어, 반응 가스 노즐(32)과, 반응 가스 노즐(32)에 대해 서셉터(2)의 시계 회전 방향의 상류에 위치하는 분리 영역(D) 사이에 추가의 배기구를 형성해도 좋다. 또한, 추가의 배기구를 적절하게 더 형성해도 좋다. 도시한 예에서는, 배기구(61, 62)를 서셉터(2)보다도 낮은 위치에 형성함으로써 진공 용기(1)의 내주벽과 서셉터(2)의 주연 사이의 간극으로부터 배기하도록 하고 있지만, 용기 본체(12)의 측벽에 형성해도 좋다. 또한, 배기구(61, 62)를 용기 본체(12)의 측벽에 형성하는 경우, 배기구(61, 62)는 서셉터(2)보다도 높게 위치해도 좋다. 이 경우, 가스는 서셉터(2)의 표면을 따라서 흘러, 서셉터(2)의 표면보다 높게 위치하는 배기구(61, 62)로 유입된다. 따라서, 진공 용기(1) 내의 파티클이 뿜어 올려지지 않는다는 점에서, 배기구가, 예를 들어 천장판(11)에 형성된 경우에 비해, 유리하다.

도 1 및 도 5 등에 도시한 바와 같이, 서셉터(2)와 용기 본체(12)의 저부(14) 사이의 공간에는 가열부로서의 히터 유닛(7)이 설치되고, 이에 의해 서셉터(2) 상의 웨이퍼(W)가 서셉터(2)를 통해 프로세스 레시피에서 정해진 온도로 가열된다. 또한, 커버 부재(71)가 서셉터(2)의 하방에 있어서 서셉터(2)의 외주 근처에, 히터 유닛(7)을 둘러싸도록 설치되고, 히터 유닛(7)이 수용되어 있는 공간(히터 유닛 수용 공간)이, 히터 유닛(7)의 외측의 영역으로부터 구획되어 있다. 커버 부재(71)는 상단부에 플랜지부(71a)를 갖고, 플랜지부(71a)는 커버 부재(71) 내로 가스가 유입되는 것을 방지하기 위해, 서셉터(2)의 하면과 플랜지부 사이에 약간의 간극이 유지되도록 배치된다.

도 8을 참조하면, 저부(14)는 환형상의 히터 유닛(7)의 내측에 융기부(R)를 갖고 있다. 융기부(R)의 상면은 서셉터(2) 및 코어부(21)에 접근하고 있고, 융기부(R)의 상면과 서셉터(2) 사이 및 융기부(R)의 상면과 코어부(21)의 이면 사이에 약간의 간극을 남기고 있다. 또한, 저부(14)는 회전축(22)이 빠져나가는 중심 구멍을 갖고 있다. 이 중심 구멍의 내경은 회전축(22)의 직경보다도 약간 크고, 플랜지부를 통해 케이스체(20)와 연통하는 간극을 남기고 있다. 퍼지 가스 공급관(72)이 플랜지부의 상부에 접속되어 있다. 또한, 히터 유닛 수용 공간을 퍼지하기 위해, 복수의 퍼지 가스 공급관(73)이 소정의 각도 간격으로 히터 유닛(7)의 하방의 영역에 접속되어 있다.

이와 같은 구성에 의해, 회전축(22)과 저부(14)의 중심 구멍 사이의 간극, 코어부(21)와 저부(14)의 융기부(R) 사이의 간극 및 저부(14)의 융기부(R)와 서셉터(2)의 이면 사이의 간극을 통해, 퍼지 가스 공급관(72)으로부터 히터 유닛 수용 공간으로 N₂ 퍼지 가스가 흐른다. 또한, 퍼지 가스 공급관(73)으로부터 히터 유닛(7) 아래의 공간으로 N₂ 가스가 흐른다. 그리고, 이들 N₂ 퍼지 가스는 커버 부재(71)의 플랜지부(71a)와 서셉터(2)의 이면 사이의 간극을 통해 배기구(61)로 유입된다. N₂ 퍼지 가스의 이와 같은 흐름은 도 8에 화살표로 나타내고 있다. N₂ 퍼지 가스는 제1(제2) 반응 가스가 서셉터(2)의 하방의 공간을 회류하여 제2(제1) 반응 가스와 혼합되는 것을 방지하는 분리 가스로서 작용한다.

또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 진공 용기(1)의 천장판(11)의 중심부에는 분리 가스 공급관(51)이 접속되어, 이에 의해 천장판(11)과 코어부(21) 사이의 공간(52)에 분리 가스인 N₂ 가스가 공급된다. 이 공간(52)에 공급된 분리 가스는 돌출부(5)와 서셉터(2)의 좁은 간극(50)을 통해, 서셉터(2)의 표면을 따라서 흘러, 배기 영역(E1)에 도달한다. 이 공간(52)과 간극(50)은 분리 가스가 가득 차 있으므로, 서셉터(2)의 중심부를 통해 반응 가스(BTBAS, O₃)가 혼합되는 경우가 없다. 즉, 본 실시 형태의 성막 장치는 처리 영역(P1)과 처리 영역(P2)을 분리하기 위해 서셉터(2)의 회전 중심부와 진공 용기(1)에 의해 형성되고, 분리 가스를 서셉터(2)의 상면을 향해 토출하는 토출 구멍을 갖도록 구성되는 중심 영역(C)이 형성되어 있다. 또한, 도시한 예에서는, 토출 구멍은 돌출부(5)와 서셉터(2)의 좁은 간극(50)에 상당한다.

또한, 진공 용기(1)의 측벽에는, 도 2, 도 3 및 도 9에 도시한 바와 같이 반송구(15)가 형성되어 있고, 이 반송구(15)는 게이트 밸브(G)(도 10 참조)에 의해 개폐된다. 반송구(15)를 통해, 진공 용기(1)의 외부에 설치된 반송 아암(10)에 의해 웨이퍼(W)가 진공 용기(1) 내로 반입된다.

도 10에 상세하게 도시한 바와 같이, 적재부(24)에는 이 반송 아암(10)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위해, 웨이퍼(W)의 중앙부 부근이 하면측으로부터 지지되어 승강되는 승강판(200)이 설치되어 있다. 도 10에 도시한 바와 같이, 적재부(24)의 대략 중앙에는 원형상의 오목부(202)가 형성되어 있고, 이 오목부(202)의 대략 중앙에는 개구부(2a)가 형성되어 있다. 그리고, 승강판(200)은 개구부(2a)를 막도록 오목부(202)에 수용된다. 또한, 승강판(200)의 상면은 오목부(202)의 저면과 동일하거나 혹은 약간 낮게 되어 있다.

또한, 상기한 반송 아암(10)은 승강판(200)에 간섭하지 않고 웨이퍼(W)를 수취할 수 있도록 선단부에 있어서 U자 형상을 갖고 있다.

이 서셉터(2)의 적재부(24)가 반송구(15)에 면하여 위치할 때에, 반송 아암(10)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달이 행해지므로, 이 위치의 서셉터(2)의 하방측에 있어서, 도 10에 도시한 바와 같이 승강판(200)을 이면으로부터 지지하여 승강하는 승강 기구가 배치되어 있다. 승강 기구는 승강판(200)을 이면으로부터 지지하는 승강 핀(16)과, 히터 유닛(7) 및 진공 용기(1)의 저부(14)를 관통하도록 상하로 연신되어, 승강 핀(16)을 지지하는 승강축(17)과, 승강축(17)에 접속하여 승강 핀(16) 및 승강축(17)을 승강하고, 연직축 주위로 시계 방향으로 회전(자전)시키는 승강기(18)를 갖고 있다. 이와 같은 구성에 의해, 승강판(200)은 진공 용기(1) 내에 대해 웨이퍼(W)의 반입출을 행하기 위해 승강되는 동시에, 후술하는 바와 같이, 들어 올려져 자전될 수 있다.

또한, 승강축(17)과 진공 용기(1)의 저부(14) 사이에는 베어링부(19a) 및 자기 시일(19b)이 설치되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 의한 성막 장치에는 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 제어부(100)가 설치되어 있다. 이 제어부(100)는, 예를 들어 CPU를 포함하는 컴퓨터로 구성되는 프로세스 컨트롤러(100a)와, 유저 인터페이스부(100b)와, 메모리 장치(100c)를 갖는다. 유저 인터페이스부(100b)는 성막 장치의 동작 상황을 표시하는 디스플레이나, 성막 장치의 조작자가 프로세스 레시피를 선택하거나, 프로세스 관리자가 프로세스 레시피의 파라미터를 변경하기 위한 키보드나 터치 패널(도시하지 않음) 등을 갖는다.

메모리 장치(100c)는 프로세스 컨트롤러(100a)에 다양한 프로세스를 실시시키는 제어 프로그램, 프로세스 레시피 및 각종 프로세스에 있어서의 파라미터 등, 특히 성막하는 막의 목표 막두께(T) 및 후술하는 성막 스텝의 횟수(N), 로테이션 스텝에 있어서 웨이퍼(W)를 자전시키는 자전 각도(θ) 등의 처리 조건을 기억하고 있다. 또한, 이들 프로그램은, 예를 들어 후술하는 동작을 행하게 하기 위한 스텝군을 갖고 있다. 이들 제어 프로그램이나 프로세스 레시피는 유저 인터페이스부(100b)로부터의 지시에 따라서, 프로세스 컨트롤러(100a)에 의해 판독되어 실행된다. 또한, 상기한 프로그램 등은 상기한 메모리에 기입된 레시피를 판독하여, 이 레시피에 맞추어 성막 장치의 각 부로 제어 신호를 보내고, 후술하는 각 스텝을 진행시킴으로써 웨이퍼(W)의 처리를 행하도록 명령이 짜여져 있다. 이들 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 기억 매체(100d)에 저장되고, 이들에 대응한 입출력 장치(도시하지 않음)를 통해 메모리 장치(100c)에 인스톨해도 좋다. 컴퓨터 판독 가능 기억 매체(100d)는 하드 디스크, 콤팩트 디스크(CD), CD-R/RW, DVD-R/RW, 광자기 디스크, 플렉시블 디스크, 반도체 메모리 등이라도 좋다. 또한, 프로그램은 통신 회선을 통해 메모리 장치(100c)로 다운로드해도 좋다.

다음에, 제1 실시 형태의 작용에 대해, 도 11 내지 도 14를 참조하여 설명한다. 이하에서는, 목표 막두께(T㎚)(＝80㎚)의 산화 실리콘막을 웨이퍼(W)에 성막하는 예에 대해 설명한다. 우선, 게이트 밸브(G)를 개방하여, 성막 장치의 외부로부터 반송 아암(10)에 의해 반송구(15)를 통해 웨이퍼(W)(예를 들어, 직경 300㎜)를 진공 용기(1) 내로 반입하여, 서셉터(2)의 적재부(24)에 적재한다(스텝 S1). 구체적으로는, 적재부(24)가 반송구(15)에 면하도록 위치한 후에, 반송 아암(10)에 의해 웨이퍼(W)를 승강판(200)의 상방 위치에 보유 지지하고, 계속해서 반송 아암(10)의 U자 형상의 간극을 통과하도록 승강판(200)을 상승시켜 웨이퍼(W)를 하면측으로부터 지지하고, 반송 아암(10)이 진공 용기(1)의 외부로 후퇴된 후, 승강판(200)을 하강시켜 적재부(24) 내의 오목부(202)에 수용함으로써, 웨이퍼(W)를 적재부(24)에 적재한다. 이와 같은 웨이퍼(W)의 전달을, 서셉터(2)를 간헐적으로 회전시켜 행하고, 서셉터(2)의 5개의 적재부(24) 내에 각각 웨이퍼(W)를 적재한다. 계속해서, 서셉터(2)를 소정의 회전 속도, 예를 들어 1 － 500rpm, 바람직하게는 240rpm으로 시계 방향으로 회전시켜, 도달 진공도 정도까지 진공 용기(1) 내를 배기하는 동시에, 히터 유닛(7)에 의해 웨이퍼(W)를 설정 온도, 예를 들어 350℃로 가열한다(스텝 S2). 상세하게는, 서셉터(2)는 히터 유닛(7)에 의해, 예를 들어 350℃로 미리 가열되어 있고, 이 서셉터(2)에 적재됨으로써, 상기와 같이 웨이퍼(W)가 설정 온도로 가열된다.

계속해서, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터, 예를 들어 각각 10000sccm, 10000sccm으로 진공 용기(1) 내에 N₂ 가스를 공급하는 동시에, 분리 가스 공급관(51) 및 퍼지 가스 공급관(72)으로부터도 소정의 유량으로 N₂ 가스를 공급한다. 진공 용기(1) 내가 소정의 진공도[예를 들어, 1067㎩(8Torr)]로 되도록 압력 조정기(65)를 조정하여, 반응 가스 노즐(31) 및 반응 가스 노즐(32)로부터 진공 용기(1) 내로, 예를 들어 각각 200sccm, 10000sccm으로 BTBAS 가스 및 O₃ 가스를 공급한다(스텝 S3). 또한, 분리 가스 공급관(51)으로부터의 N₂ 가스의 유량은, 예를 들어 5000sccm이라도 좋다.

그리고, 웨이퍼(W)는 서셉터(2)의 회전에 의해, 처리 영역(P1)과 처리 영역(P2)을 교대로 통과하므로, BTBAS 가스가 흡착하고, 계속해서 O₃ 가스가 흡착하여 BTBAS 분자가 산화되어 반응 생성물인 산화 실리콘의 분자층이 1층 혹은 복수층 형성된다. 이와 같이 하여 서셉터(2)의 회전[각 처리 영역(P1, P2)에 있어서의 반응]이 소정의 횟수, 예를 들어 20회 행해짐으로써, 웨이퍼(W)의 표면에는 막두께가 목표 막두께(T)의 1/N(N ≥ 2), 본 예에서는 1/8(N ＝ 8, 80/8 ＝ 10㎚)의 산화 실리콘막이 적층되어 성막 스텝이 행해진다(스텝 S4).

계속해서, 중간 스텝으로서, BTBAS 가스의 공급을 정지하는 동시에, 도 13의 (a)에 도시한 바와 같이 적재부(24)가 상술한 승강 핀(16)의 상방 위치로 되도록 서셉터(2)의 회전을 정지한다(스텝 S5). BTBAS 가스의 공급을 정지하면, 진공 용기(1)의 BTBAS 가스가 빠르게 배기되어 가므로, 서셉터(2)의 회전을 정지해도, 각 웨이퍼(W)는 BTBAS 가스의 영향을 받지 않는다. 그리고, 도13의 (b)에 도시한 바와 같이, 로테이션 스텝으로서, 승강 핀(16)에 의해 승강판(200) 및 웨이퍼(W)를 상승시켜, 웨이퍼(W)를 연직축 주위로, 예를 들어 시계 방향으로 360°/N, 본 예에서는 360°/8 ＝ 45° 회전(자전)시킨다. 그리고, 웨이퍼(W)를 하강시켜 적재부(24) 내에 수납한다(스텝 S6). 또한, 서셉터(2)를 간헐적으로 회전(공전)시켜, 이와 같은 웨이퍼(W)의 회전(자전)을 서셉터(2) 상에 적재된 5매의 웨이퍼(W)에 대해 행한다. 또한, BTBAS 가스의 공급을 정지할 때에는, 이 BTBAS 가스와 함께 O₃ 가스의 공급을 정지해도 좋다.

또한, BTBAS 가스의 공급의 정지, 서셉터(2)의 회전의 정지 및 웨이퍼(W)의 회전(자전)은 가스 공급관(31b)(도 3)에 설치된 밸브(도시하지 않음), 구동부(23) 및 승강 기구[승강 핀(16), 승강축(17) 및 승강기(18)](도 10)를 제어하는 제어 신호를 제어부(100)(도 3)로부터 발함으로써 행해진다.

다음에, 서셉터(2)를 회전시키는 동시에 BTBAS 가스의 공급을 개시하여, 스텝 S4의 성막 스텝과 마찬가지로 막두께가 10㎚(막두께 T/N ＝ 80/8)의 산화 실리콘막의 성막을 행한다(스텝 S7). 이때, 상기와 같이 웨이퍼(W)를 시계 방향으로 45° 회전시키고 있으므로, 스텝 S7에 있어서의 웨이퍼(W)는 스텝 S4에 있어서의 웨이퍼(W)에 비해 시계 방향으로 45° 어긋나 가스 노즐(31, 32)의 하방의 처리 영역(P1, P2)을 통과한다. 스텝 S7이 종료되면, 웨이퍼(W)에 합계 20㎚(막두께 T/N × 2 ＝ 80/8 × 2)의 산화 실리콘막이 성막되어 있다.

그리고, 상기한 중간 스텝, 로테이션 스텝 및 성막 스텝을 (N － 2)회, 본 예에서는 6회 반복한다(스텝 S8). 즉, BTBAS 가스의 공급과 서셉터(2)의 회전을 정지하고(중간 스텝), 웨이퍼(W)를 시계 방향으로 45° 자전시키고(로테이션 스텝), 계속해서 10㎚(T/N ＝ 80/8)의 산화 실리콘막의 성막(성막 스텝)을 행하는 각 스텝을 이 순서로 6회 반복한다. 그러면, 웨이퍼(W)는 시계 방향으로 45° 자전할 때마다 10㎚의 산화 실리콘막이 성막되어 가고, 합계 45° × 6 ＝ 270° 시계 방향으로 자전하고, 또한 합계 10 × 6 ＝ 60㎚의 산화 실리콘막의 성막이 행해지게 된다. 따라서, 성막 전[진공 용기(1)로 반입되었을 때]의 웨이퍼(W)로부터 보면, 성막 후의 웨이퍼(W)는 시계 방향으로 315°(45° ＋ 270°) 자전하고, 80㎚(60㎚＋ 20㎚)의 산화 실리콘막으로 이루어지는 박막이 성막되게 된다.

이상의 성막 처리에 있어서의 웨이퍼(W)의 자전한 각도와 막두께를 대략적으로 도 14에 도시하면, 웨이퍼(W)는 합계 8회(N회)의 성막 스텝과, 45°씩 시계 방향으로 자전시키는 합계 7회(N － 1)회의 로테이션 스텝이 교대로 행해짐으로써, 80㎚의 박막이 성막되는 동안에, 예를 들어 시계 방향으로 대략 1주(보다 상세하게는 315°) 자전하게 된다. 또한, 이 도 14 중의 웨이퍼(W) 상에 도시한 화살표는, 웨이퍼(W)가 자전해 가는 모습을 모식적으로 도시하기 위해, 예를 들어 1회째의 성막 스텝을 행하기 전의 위치로부터의 웨이퍼(W)의 자전 각도를 도시한 것이다. 또한, 이 도 14 중의 횡축에는 성막 스텝과 로테이션 스텝의 합계의 스텝수를 나타내고 있다.

이와 같이 하여 성막 처리가 종료되면, 가스의 공급을 정지하여 진공 용기(1) 내를 진공 배기하고, 그 후 서셉터(2)의 회전을 정지하여 각 웨이퍼(W)를 반입 시와 역의 동작에 의해 순차적으로 반송 아암(10)에 의해 반출한다. 또한, 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)가 반입 전(성막 전)에 비해 시계 방향으로 315° 자전하고 있으므로, 진공 용기(1)로부터 반출되기 전에, 승강 핀(16)에 의해 시계 방향으로 45° 자전시켜 반입 시와 동일한 방향으로 복귀시키도록 해도 좋다.

상술한 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(W)의 표면에 2종류의 반응 가스(BTBAS 가스 및 O₃ 가스)를 공급하여 박막을 형성하는 데 있어서, 각각 처리 영역(P1, P2)과, 이들 처리 영역(P1, P2) 사이의 분리 영역(D) 사이를 웨이퍼(W)가 순서대로 통과하도록, 서셉터(2)를 연직축 주위로 회전시켜 웨이퍼(W) 상에 반응 생성물의 층을 적층한 후, 서셉터(2) 상의 웨이퍼(W)를 연직축 주위로 자전시키고, 계속해서 다시 반응 생성물의 층을 적층하여 박막을 형성하고 있다. 그로 인해, 예를 들어 서셉터(2)의 각 적재부(24)에 있어서 막두께가 두꺼워지는 경향의 영역이나 막두께가 얇아지는 경향의 영역이 편재하고 있었다고 해도, 즉 예를 들어 1회째의 성막 스텝에 있어서 성막된 산화 실리콘막의 막두께가 불균일했다고 해도, 계속되는 성막 스텝에서는 연직축 주위로 자전시킨 상태로 성막 스텝을 행하고 있어, 상기한 각 편재 영역이 웨이퍼(W)의 둘레 방향으로 어긋나도록(막두께의 치우침이 커지지 않도록) 다음 산화 실리콘막이 성막되므로, 면내에 걸쳐서 막두께의 균일성 높게 성막 처리를 행할 수 있다. 따라서, 예를 들어 진공 용기(1)의 가스 노즐(31, 32)의 길이 방향[서셉터(2)의 반경 방향] 혹은 서셉터(2)의 둘레 방향(회전 방향)에 있어서, 가스의 농도 분포나 가스 흐름이 불균일하게 되어 있었다고 해도, 그 불균일이 완화되므로, 면내에 걸쳐서 막이나 막질이 균일해지도록 성막할 수 있다.

이때, 목표 막두께(T)에 대해 성막 스텝을 8회로 나누어 웨이퍼(W)를 45° 씩 시계 방향으로 자전시키고 있으므로, 각 성막 스텝에 있어서의 막두께의 편차를 면내에 걸쳐서 균일하게 할 수 있고, 후술하는 시뮬레이션 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 면 내에 있어서의 균일성을 1％ 이하까지 향상시킬 수 있다.

또한, 웨이퍼(W)는 진공 용기(1)의 내부에서 자전되므로, 예를 들어 진공 용기(1)의 외부에서 자전시키는 경우보다도 자전에 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있다. 그로 인해, 처리량의 저하를 억제하여 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.

상기한 성막 스텝의 횟수(N)는 후술하는 시뮬레이션 결과로부터도, 2회[웨이퍼(W)의 자전 횟수가 1회, 자전 각도가 180°] 이상이면 좋고, 많아질수록 막두께의 균일성이 향상해 간다고 생각되지만, 웨이퍼(W)의 자전에 필요로 하는 시간이 길어져 처리량이 저하될 우려가 있으므로, 2회 내지 8회, 예를 들어 4회 정도인 것이 바람직하다. 또한, 성막 스텝을 N회로 나누어 박막을 성막하는 데 있어서, 각 성막 스텝에 있어서 동일한 막두께의 산화 실리콘막을 성막하였지만, 각각 다른 막두께로 해도 좋다. 구체적으로는, 예를 들어 목표 막두께(T)가 80㎚인 경우에 있어서, 예를 들어 1회째의 성막 스텝에서 60㎚의 산화 실리콘막을 성막한 후, 웨이퍼(W)를 180° 자전시키고, 계속해서 20㎚의 산화 실리콘막을 성막해도 좋다. 이 경우에 있어서도, 웨이퍼(W)를 자전시키지 않는 경우보다도 막두께의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 성막 스텝을 N회로 나누어 박막을 성막하는 데 있어서, 각각의 로테이션 스텝에 있어서 웨이퍼(W)를 등간격으로 360°/N씩 자전시키도록 하였지만, 성막 후의 박막의 막두께가 목표 막두께(T)로 되는 것이면, 각각의 로테이션 스텝에 있어서의 웨이퍼(W)의 자전 각도(θ)는 이하와 같이 해도 좋다. 예를 들어, 목표 막두께(T)가 80㎚인 경우에 있어서, 웨이퍼(W)를 7회 자전시키는 동시에 성막 스텝을 8회로 나누어 10㎚씩 산화 실리콘막을 성막할 때에, 예를 들어 7회의 로테이션 스텝의 각각에 있어서 30°씩 웨이퍼(W)를 자전시켜도 좋고, 혹은 1회째의 로테이션 스텝에 있어서 웨이퍼(W)를 45° 자전시키고, 그 후의 6회의 로테이션 스텝의 각각에서는 30°씩 웨이퍼(W)를 자전시켜도 좋다. 또한, 예를 들어 목표 막두께(T)가 80㎚인 경우에 있어서, 1회째의 성막 스텝에서, 예를 들어 60㎚의 산화 실리콘막을 성막한 후, 웨이퍼(W)를, 예를 들어 90° 회전시키고, 계속해서 20㎚의 산화 실리콘막을 성막하도록 해도 좋다. 즉, 2회째 이후의 어느 하나의 성막 스텝에 있어서, 웨이퍼(W)의 자전 각도(θ)가 소정의 각도(θ≠0, 360)만큼 어긋난 상태에서 성막하면 좋다. 이와 같은 경우에 있어서도, 웨이퍼(W)를 자전시키지 않고 성막하는 경우보다도 막두께의 균일성을 높일 수 있다.

이때, 처리 영역(P1) 및 처리 영역(P2) 사이에 있어서 N₂ 가스를 공급하고, 또한 중심 영역(C)에 있어서도 분리 가스인 N₂ 가스를 공급하고 있으므로, 도 12에 도시한 바와 같이 BTBAS 가스와 O₃ 가스가 혼합되지 않도록 각 가스가 배기되게 된다. 또한, 분리 영역(D)에 있어서는, 굴곡부(46)와 서셉터(2)의 외측 단부면 사이의 간극이 상술한 바와 같이 좁게 되어 있으므로, BTBAS 가스와 O₃ 가스는 서셉터(2)의 외측을 통해서도 혼합되지 않는다. 따라서, 처리 영역(P1)의 분위기와 처리 영역(P2)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 있어서 서로 섞이는 경우가 없다.

또한, 본 예에서는 반응 가스 노즐(31, 32)이 배치되어 있는 제2 천장면(45)의 하방의 공간에 대응한, 용기 본체(12)의 내주벽에 있어서는, 상술한 바와 같이 내주벽이 움푹 패여 배기 영역(E1, E2)이 형성되어 있고, 배기 영역(E1, E2)의 하방에 배기구(61, 62)가 위치하고 있으므로, 제1 천장면(44)의 하방측의 협애한 공간 및 중심 영역(C)의 각 압력보다도 제2 천장면(45)의 하방의 공간의 압력의 쪽이 낮아진다.

또한, 서셉터(2)의 하방을 N₂ 가스에 의해 퍼지하고 있으므로, 배기 영역(E1, E2)으로 유입된 가스가 서셉터(2)의 하방을 빠져나가, 예를 들어 BTBAS 가스가 O₃ 가스의 공급 영역으로 유입되는 등의 우려는 없다.

또한, 상기와 같이 서셉터(2)의 회전 방향으로 복수의 웨이퍼(W)를 배치하고, 서셉터(2)를 회전시켜 처리 영역(P1)과 처리 영역(P2)을 순서대로 통과시킴으로써, 소위 ALD(혹은 MLD)를 행하고 있으므로, 높은 처리량으로 성막할 수 있다. 그리고, 회전 방향에 있어서 처리 영역(P1)과 처리 영역(P2) 사이에 낮은 천장면을 구비한 분리 영역(D)을 형성하는 동시에, 서셉터(2)의 회전 중심부와 진공 용기(1)에 의해 구획되는 중심 영역(C)으로부터 서셉터(2)의 주연을 향해 분리 가스를 토출하고, 분리 영역(D)의 양측으로 확산되는 분리 가스 및 중심 영역(C)으로부터 토출되는 분리 가스와 함께 반응 가스가 서셉터(2)의 주연과 진공 용기의 내주벽의 간극을 통해 배기되도록 하고 있으므로, 양 반응 가스의 혼합을 방지할 수 있어, 이 결과, 양호한 성막을 행할 수 있고, 서셉터(2) 상에 있어서 반응 생성물이 발생하는 경우가 전혀 없거나 최대한 억제되어, 파티클의 발생이 억제된다. 또한, 본 발명은 서셉터(2)에 1개의 웨이퍼(W)를 적재하는 경우에도 적용할 수 있다.

이하, 본 실시 형태의 성막 장치의 진공 용기(1) 내의 가스의 플로우 패턴에 대해 상세하게 설명한다.

도 12는 가스 노즐(31, 32, 41, 42)로부터 진공 용기(1) 내로 공급된 가스의 플로우 패턴을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도시한 바와 같이, 반응 가스 노즐(32)로부터 토출된 O₃ 가스의 일부는 약간이지만 서셉터(2)의 표면[및 웨이퍼(W)의 표면]에 부딪쳐, 그 표면을 따라서 서셉터(2)의 회전 방향과 역의 방향으로 흐른다. 계속해서, 이 O₃ 가스는 서셉터(2)의 회전 방향의 상류측으로부터 흘러 온 N₂ 가스에 되밀려져, 서셉터(2)의 주연과 진공 용기(1)의 내주벽측으로 방향을 바꾼다. 마지막으로, O₃ 가스는 배기 영역(E2)으로 유입되어, 배기구(62)를 통해 진공 용기(1)로부터 배기된다.

반응 가스 노즐(32)로부터 토출된 O₃ 가스의 다른 부분은 서셉터(2)의 표면[및 웨이퍼(W)의 표면]에 부딪쳐, 그 표면을 따라서 서셉터(2)의 회전 방향과 동일한 방향으로 흐른다. 이 부분의 O₃ 가스는 주로 중심 영역(C)으로부터 흐르는 N₂ 가스와 배기구(62)를 통한 흡인력에 의해 배기 영역(E2)을 향해 흐른다. 한편, 이 부분의 O₃ 가스의 소량 부분이, 반응 가스 노즐(32)에 대해 서셉터(2)의 회전 방향의 하류측에 위치하는 분리 영역(D)을 향해 흘러, 천장면(44)과 서셉터(2) 사이의 간극으로 들어갈 가능성이 있다. 그러나, 그 간극의 높이(h)가 의도한 성막 조건 하에서 당해 간극으로의 유입을 저지할 정도의 높이로 설정되어 있으므로, O₃ 가스는 그 간극으로 들어가는 것이 저지된다. 가량, 소량의 O₃ 가스가 그 간극으로 유입되었다고 해도, 그 O₃ 가스는 분리 영역(D)의 안측까지 흐를 수 없다. 간극으로 유입된 소량의 O₃ 가스는 분리 가스 노즐(41)로부터 토출된 분리 가스에 의해 되밀린다. 따라서, 도 12에 도시한 바와 같이, 서셉터(2)의 상면을 회전 방향을 따라서 흐르는 실질적으로 모든 O₃ 가스가, 배기 영역(E2)으로 흘러 배기구(62)에 의해 배기된다.

마찬가지로, 반응 가스 노즐(31)로부터 토출되어, 서셉터(2)의 회전 방향과 반대의 방향으로 서셉터(2)의 표면을 따라서 흐르는 일부의 BTBAS 가스는 반응 가스 노즐(31)에 대해 회전 방향 상류측에 위치하는 볼록 형상부(4)의 천장면(44)과 서셉터(2) 사이의 간극으로 유입되는 것이 방지된다. 가령 소량의 BTBAS 가스가 유입되었다고 해도, 분리 가스 노즐(41)로부터 토출되는 N₂ 가스에 의해 되밀린다. 되밀린 BTBAS 가스는 분리 가스 노즐(41)로부터의 N₂ 가스와 중심 영역(C)으로부터 토출되고 있는 N₂ 가스와 함께, 서셉터(2)의 외주연과 진공 용기(1)의 내주벽을 향해 흘러, 배기 영역(E1)을 거쳐서 배기구(61)를 통해 배기된다.

반응 가스 노즐(31)로부터 하방측으로 토출되고, 서셉터(2)의 회전 방향과 동일 방향으로 서셉터(2)의 표면[및 웨이퍼(W)의 표면]을 따라서 흐르는 다른 부분의 BTBAS 가스는 반응 가스 노즐(31)에 대해 회전 방향 하류측에 위치하는 볼록 형상부(4)의 천장면(44)과 서셉터(2) 사이로 유입될 수 없다. 가령 소량의 BTBAS 가스가 유입되었다고 해도, 분리 가스 노즐(42)로부터 토출되는 N₂ 가스에 의해 되밀린다. 되밀린 BTBAS 가스는 분리 영역(D)의 분리 가스 노즐(42)로부터의 N₂ 가스와 중심 영역(C)으로부터 토출되고 있는 N₂ 가스와 함께, 배기 영역(E1)을 향해 흘러, 배기구(61)에 의해 배기된다.

상술한 바와 같이, 분리 영역(D)은 BTBAS 가스나 O₃ 가스가 분리 영역(D)으로 유입되는 것을 방지하거나, 분리 영역(D)으로 유입되는 BTBAS 가스나 O₃ 가스의 양을 충분히 저감시키거나, 또는 BTBAS 가스나 O₃ 가스를 되밀 수 있다. 웨이퍼(W)에 흡착된 BTBAS 분자와 O₃ 분자는 분리 영역(D)을 빠져나가는 것이 허용되어, 막의 퇴적에 기여한다.

또한, 도 8 및 도 12에 도시한 바와 같이, 중심 영역(C)으로부터는 분리 가스가 서셉터(2)의 외주연을 향해 토출되고 있으므로, 처리 영역(P1)의 BTBAS 가스[처리 영역(P2)의 O₃ 가스]는 중심 영역(C)으로 유입할 수 없다. 가령, 처리 영역(P1)의 소량의 BTBAS[제2 처리 영역(P2)의 O₃ 가스]가 중심 영역(C)으로 유입되었다고 해도, 그 BTBAS 가스(O₃ 가스)는 N₂ 가스에 의해 되밀려져, 처리 영역(P1)의 BTBAS 가스[처리 영역(P2)의 O₃ 가스]가 중심 영역(C)을 통해 처리 영역(P2)[처리 영역(P1)]으로 유입되는 것이 저지된다.

또한, 처리 영역(P1)의 BTBAS 가스[처리 영역(P2)의 O₃ 가스]는 서셉터(2)와 용기 본체(12)의 내주벽 사이의 공간을 통해 처리 영역(P2)[처리 영역(P1)]으로 유입되는 것도 저지된다. 이는, 굴곡부(46)가 볼록 형상부(4)로부터 하방향으로 형성되고, 굴곡부(46)와 서셉터(2)의 간극 및 굴곡부(46)와 용기 본체(12)의 내주벽 사이의 간극이, 볼록 형상부(4)의 천장면(44)의 서셉터(2)로부터의 높이(h)와 동일한 정도로 작으므로, 2개의 처리 영역 사이의 연통을 실질적으로 회피하고 있기 때문이다. 따라서, BTBAS 가스는 배기구(61)로부터 배기되고, O₃ 가스는 배기구(62)로부터 배기되어, 이들 2개의 반응 가스가 혼합되는 경우는 없다. 또한, 서셉터(2)의 하방의 공간은 퍼지 가스 공급관(72, 73)으로부터 공급되는 N₂ 가스에 의해 퍼지되고 있다. 따라서, BTBAS 가스는 서셉터(2)의 하방을 통해 프로세스 영역(P2)으로 유입될 수는 없다.

또한, 상기한 성막 공정 중, 분리 가스 공급관(51)으로부터도 분리 가스인 N₂ 가스가 공급되고, 이에 의해 중심 영역(C)으로부터, 즉 돌출부(5)와 서셉터(2) 사이의 간극(50)으로부터 서셉터(2)의 표면을 따라서 N₂ 가스가 토출된다. 본 실시 형태에서는 제2 천장면(45) 아래의 공간이며 반응 가스 공급 가스 노즐[31(32)]이 배치되어 있는 공간은, 중심 영역(C) 및 제1 천장면(44)과 서셉터(2) 사이의 협애한 공간보다도 낮은 압력을 갖고 있다. 이는, 천장면(45) 아래의 공간에 인접하여 배기 영역[E1(E2)]이 형성되고, 그 공간은 배기 영역[E1(E2)]을 통해 직접적으로 배기되기 때문이다. 또한, 협애한 공간이, 반응 가스 공급 가스 노즐[31(32)]이 배치되어 있는 공간, 또는 제1(제2) 처리 영역[P1(P2)]과 협애한 공간 사이의 압력차가 높이(h)에 의해 유지될 수 있도록 형성되어 있기 때문이기도 하다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 의한 성막 장치에 있어서는, 진공 용기(1) 내에서 BTBAS 가스와 O₃ 가스가 혼합되어 버리는 것을 최대한 억제할 수 있으므로, 이상에 가까운 원자층 퇴적이 실현되어, 우수한 막두께 균일성 및 막두께 제어성을 제공할 수 있다.

(제2 실시 형태)

제1 실시 형태에 의한 성막 장치는 웨이퍼(W)를 승강하여, 회전시키는 승강 기구(18)를 구비하고 있었지만, 제2 실시 형태에 있어서는 웨이퍼(W)를 승강하는 승강 기구와 별도로 회전 기구가 설치된다. 구체적으로는, 예를 들어 도 15의 (a)에 도시한 바와 같이, 천장판(11)에는 승강 핀(16)의 상방에 관통 구멍(210)이 형성되고, 이 관통 구멍(210)을 통해 천장판(11)의 상방으로부터 진공 용기(1) 내로 수직으로 연신되는 승강축(211)이 배치되어 있다. 그리고, 천장판(11) 상에 이 승강축(211)을 승강 가능 및 연직축 주위로 회전 가능하게 보유 지지하는 자전 기구(212)를 배치한다. 또한, 이 승강축(211)의 하단부에 승강판(213)을 접속하는 동시에, 이 승강판(213)의 하면에, 웨이퍼(W)를 측방으로부터 끼워 넣어 웨이퍼(W)의 이면을 지지하기 위해 내측이 직사각형으로 움푹 패인 보유 지지 기구(214, 214)를, 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 이격시켜 서로 대향하도록 수평 이동 가능하게 배치한다. 또한, 이 도 15 중, 상술한 예와 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다. 또한, 도 15의 (b)는 이 승강판(213)을 웨이퍼(W)측(하측)에서 보았을 때의 평면도이다.

그리고, 이 승강판(213)[보유 지지 기구(214)]은 웨이퍼(W)를 자전시키지 않을 때[웨이퍼(W)의 반입출 시나 성막 시]에는 서셉터(2)의 회전 동작에 간섭하지 않도록 천장판(11)의 근처까지 후퇴시키고, 웨이퍼(W)를 자전시킬 때에는 보유 지지 기구(214, 214)를 웨이퍼(W)의 직경 치수보다도 크게 이격시킨 상태로 하강한다. 그리고, 자전 기구(212)에 의해 웨이퍼(W)를 자전시킬 때에는, 상기한 예와 마찬가지로 웨이퍼(W)가 승강 핀(16)의 상방에 위치하도록 서셉터(2)를 정지시키는 동시에, 승강판(213)을 하강시킨다. 계속해서, 승강 핀(16)에 의해 웨이퍼(W)를 이면측으로부터 픽업하여 보유 지지 기구(214, 214)의 내측 영역에 웨이퍼(W)를 보유 지지하고, 보유 지지 기구(214, 214)를 내측[웨이퍼(W)측]으로 각각 이동시킴으로써 웨이퍼(W)를 양측으로부터 끼워 넣고, 승강 핀(16)을 하강시켜 보유 지지 기구(214, 214)에 웨이퍼(W)를 건넨다. 계속해서, 자전 기구(212)에 의해 웨이퍼(W)를 소정의 각도만큼 자전시킨 후, 승강 핀(16)을 상승시켜, 웨이퍼(W)의 전달 동작과 역순으로 적재부(24) 내에 웨이퍼(W)가 적재되게 된다. 이와 같은 자전 기구(212)에 있어서도, 상기한 예와 마찬가지로 성막 스텝이나 로테이션 스텝이 행해져, 동일한 효과가 얻어진다.

(제3 실시 형태)

또한, 상기한 각 실시 형태의 성막 장치로서는, 가스 노즐(31, 32, 41, 42)에 대해 서셉터(2)를 연직축 주위로 회전시키는 구성으로 하였지만, 가스 노즐(31, 32, 41, 42)이 서셉터(2)에 대해 연직축 주위로 회전시키는 구성으로 해도 좋다. 이와 같은 구체적인 장치 구성에 대해, 본 발명의 제3 실시 형태로서, 도 16 내지 도 20을 참조하여 설명한다.

진공 용기(1) 내에는 상술한 서셉터(2) 대신에, 테이블인 서셉터(300)가 배치되어 있다. 이 서셉터(300)의 저면 중앙에는 회전축(22)이 접속되어 있고, 웨이퍼(W)의 반입출을 행할 때에는 서셉터(300)를 회전할 수 있도록 구성되어 있다. 이 서셉터(300) 상에는 상술한 적재부(24)가 둘레 방향에 걸쳐서 복수 개소, 예를 들어 5군데에 형성되어 있고, 이 적재부(24) 내에는 승강판(200)이 설치되어 있다.

도 16 내지 도 18에 도시한 바와 같이, 가스 노즐(31, 32, 41, 42)은 서셉터(300)의 중앙부의 바로 위에 설치된 편평한 원반 형상의 코어부(301)에 설치되어 있고, 기단부가 당해 코어부(301)의 측벽을 관통하고 있다. 코어부(301)는, 후술하는 바와 같이, 예를 들어 연직축 주위로 반시계 방향으로 회전하도록 구성되어 있고, 당해 코어부(301)를 회전시킴으로써 각 가스 공급 가스 노즐(31, 32, 41, 42)을 서셉터(300)의 상방 위치에 있어서 회전시킬 수 있다. 또한, 도 17은 진공 용기(1)[천장판(11) 및 용기 본체(12)] 및 천장판(11)의 상면에 고정된 후술하는 슬리브(304)를 제거한 상태를 도시하고 있다.

볼록 형상부(4)는 상기한 코어부(301)의 측벽부에 고정되어 있고, 각 가스 공급 가스 노즐(31, 32, 41, 42)과 함께 서셉터(300) 상을 회전할 수 있다. 코어부(301)의 측벽에는, 도 17, 도 18에 도시한 바와 같이 반응 가스 노즐(31, 32)과, 반응 가스 노즐(31, 32)의 회전 방향 상류측에 설치되어 있는 볼록 형상부(4) 사이에 있어서, 2개의 배기구(61, 62)가 형성되어 있다. 이들 배기구(61, 62)는 각각 후술하는 배기관(302)에 접속되어 있고, 반응 가스 및 분리 가스를 각 처리 영역(P1, P2)으로부터 배기하는 역할을 발휘한다. 배기구(61, 62)는, 상술한 예와 마찬가지로 분리 영역(D)의 회전 방향 양측에 형성되어, 각 반응 가스(BTBAS 가스 및 O₃ 가스)의 배기를 전용으로 행하도록 하고 있다.

도 16에 도시한 바와 같이, 코어부(301)의 상면 중앙부에는 원통 형상의 회전통(303)이 접속되어 있다. 진공 용기(1)의 천장판(11) 상에 고정된 슬리브(304) 내에서 당해 회전통(303)을 회전시킴으로써, 진공 용기(1) 내에서 코어부(301)와 함께 가스 노즐(31, 32, 41, 42) 및 볼록 형상부(4)가 회전된다. 코어부(301) 내는 하면측이 개방된 공간으로 되어 있고, 코어부(301)의 측벽을 관통한 반응 가스 노즐(31, 32), 분리 가스 노즐(41, 42)은 당해 공간에 있어서 각각 BTBAS 가스를 공급하는 제1 반응 가스 공급관(305), O₃ 가스를 공급하는 제2 반응 가스 공급관(306), 분리 가스인 N₂ 가스를 공급하는 분리 가스 공급관(307, 308)과 접속되어 있다[편의상, 도 16에는 분리 가스 공급관(307, 308)만을 도시하고 있음].

각 공급관(305 내지 308)은 코어부(301)의 회전 중심 근방, 상세하게는 후술하는 배기관(302)의 주위에서 L자로 굴곡되어 상방을 향해 연신되고, 코어부(301)의 천장면을 관통하여, 수직 상방을 향해 원통 형상의 회전통(303) 내를 연신되어 있다.

도 16, 도 17 및 도 19에 도시한 바와 같이, 회전통(303)은 외경이 다른 2개의 원통을 상하 2단으로 적층한 외관 형상을 갖고, 외경이 큰 상단의 원통의 저면을 슬리브(304)의 상단부면에 지지함으로써, 슬리브(304)에 설치된다. 이에 의해, 회전통(303)은 상면측에서 볼 때 둘레 방향으로 회전 가능한 상태로 슬리브(304) 내에 삽입되는 한편, 회전통(303)의 하단부측은 천장판(11)을 관통하여 코어부(301)의 상면과 접속되어 있다.

천장판(11)의 상방에 있어서의 회전통(303)의 외주면측에는 당해 외주면의 둘레 방향의 전체 둘레에 걸쳐서 형성되는 환형상 유로인 가스 확산로가 상하 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 도시한 예에서는, 상단에 분리 가스(N₂ 가스)를 확산시키기 위한 분리 가스 확산로(309)가 배치되고, 중단에 BTBAS 가스를 확산시키기 위한 제1 반응 가스 확산로(310), 하단에 O₃ 가스를 확산시키기 위한 제2 반응 가스 확산로(311)가 배치되어 있다. 도 16 중, 부호 312는 회전통(303)의 덮개부이고, 부호 313은 당해 덮개부(312)와 회전통(303)을 밀착시키는 O링이다.

각 가스 확산로(309 내지 311)에는 회전통(303)의 전체 둘레에 걸쳐서, 당해 회전통(303)의 외면에 있어서 슬리브(304)의 내면을 향해 개방되는 슬릿(320, 321, 322)이 형성되어 있고, 각각의 가스 확산로(309 내지 311)에는 이들 슬릿(320, 321, 322)을 통해 대응하는 가스가 공급되도록 되어 있다. 한편, 회전통(303)을 둘러싸는 슬리브(304)에는 각 슬릿(320, 321, 322)에 대응하는 높이에, 가스 공급구인 가스 공급 포트(323, 324, 325)가 설치되어 있고, 도시하지 않은 가스 공급원으로부터 이들 가스 공급 포트(323, 324, 325)로 공급된 가스는 당해 각 포트(323, 324, 325)를 향해 개방되는 슬릿(320, 321, 322)을 통해 각 가스 확산로(309, 310, 311) 내에 공급된다.

슬리브(304) 내에 삽입된 회전통(303)은 당해 회전통(303)이 회전 가능한 범위에서, 가능한 한 슬리브(304)의 내경과 가까운 외경을 갖고 있고, 각 포트(323, 324, 325)의 개구부 이외의 영역에 있어서는, 각 슬릿(320, 321, 322)은 슬리브(304)의 내주면에 의해 막힌 상태로 되어 있다. 이 결과, 각 가스 확산로(309, 310, 311)로 도입된 가스는 당해 가스 확산로(309, 310, 311) 내만을 확산하고, 예를 들어 다른 가스 확산로(309, 310, 311)나 진공 용기(1) 내, 성막 장치의 외부 등으로 누출되는 경우가 없다. 도 16 중, 부호 326은 회전통(303)과 슬리브(304)의 간극으로부터의 가스 누설을 방지하기 위한 자기 시일이고, 이들 자기 시일(326)은 각 가스 확산로(309, 310, 311)의 상하에도 설치되어 있어, 대응하는 가스를 가스 확산로(309, 310, 311) 내에 확실하게 밀봉할 수 있다. 도 19에 있어서는, 자기 시일(326)은 생략하고 있다.

도 19를 참조하면, 회전통(303)의 내주면측에 있어서, 가스 확산로(309)에는 가스 공급관(307, 308)이 접속되고, 각 가스 확산로(310, 311)에는 상술한 각 가스 공급관(305, 306)이 각각 접속되어 있다. 이에 의해, 가스 공급 포트(323)로부터 공급된 분리 가스는 가스 확산로(309) 내를 확산하여 가스 공급관(307, 308)을 통해 노즐(41, 42)로 흐르고, 또한 각 가스 공급 포트(324, 325)로부터 공급된 각종 반응 가스는 각각 가스 확산로(310, 311) 내를 확산하여, 가스 공급관(305, 306)을 통해 각 가스 노즐(31, 32)로 흘러, 진공 용기(1) 내에 공급된다. 또한, 도 19에 있어서는 도시의 편의상, 후술하는 배기관(302)의 기재는 생략하고 있다.

도 19에 도시한 바와 같이, 분리 가스 확산로(309)에는 퍼지 가스 공급관(330)이 접속되어 있고, 당해 퍼지 가스 공급관(330)은 회전통(303) 내를 하방측으로 연신되어 도 18에 도시한 바와 같이 코어부(301) 내의 공간에 개방되어 있고, 이 공간에 N₂ 가스를 공급할 수 있다. 여기서, 예를 들어 도 16에 도시한 바와 같이 코어부(301)는 그 하면이 서셉터(300)의 표면으로부터, 예를 들어 상술한 높이(h)에 위치하도록 회전통(303)에 의해 지지되어 있다. 이에 의해, 코어부(301)는 서셉터(300)와 간섭하지 않고, 자유롭게 회전할 수 있다. 그러나, 이와 같이 서셉터(300)와 코어부(301) 사이에 간극이 있으면, 예를 들어 상술한 처리 영역(P1, P2)의 한쪽으로부터 코어부(301)의 하방을 통해 다른 쪽으로 BTBAS 가스 혹은 O₃ 가스가 돌아 들어갈 우려가 있다.

따라서, 코어부(301)의 내측을 공동으로 하고, 공동의 하면측을 서셉터(300)를 향해 개방하는 동시에, 당해 공동 내에 퍼지 가스 공급관(330)으로부터 퍼지 가스(N₂ 가스)를 공급하여, 간극을 통해 각 처리 영역(P1, P2)을 향해 퍼지 가스를 분출함으로써, 전술한 반응 가스의 돌아 들어감을 방지할 수 있다. 즉, 이 성막 장치는 처리 영역(P1, P2)의 분위기를 분리하기 위해 서셉터(300)의 중심부와 진공 용기(1)에 의해 구획되어, 서셉터(300)의 표면에 퍼지 가스를 토출하는 토출 구멍이 코어부(301)의 회전 방향을 따라서 형성된 중심 영역(C)을 구비하고 있다고 할 수 있다. 이 경우에 퍼지 가스는 코어부(301)의 하방을 통해 다른 쪽으로 BTBAS 가스 혹은 O₃ 가스가 돌아 들어가는 것을 방지하기 위한 분리 가스의 역할을 발휘하고 있다. 또한, 여기서 말하는 토출 구멍은 코어부(301)의 측벽과 서셉터(300) 사이의 간극에 상당한다.

도 16을 다시 참조하면, 회전통(303)의 상단의 외경이 큰 원통부의 측 주위면에는 구동 벨트(335)가 감겨 있다. 구동 벨트(335)에 의해, 진공 용기(1)의 상방에 배치된 회전 기구인 구동부(336)의 구동력이 코어부(301)로 전달되고, 이에 의해 슬리브(304) 내의 회전통(303)이 회전한다. 또한, 도 16 중, 부호 337은 진공 용기(1)의 상방 위치에 있어서 구동부(336)를 보유 지지하기 위한 보유 지지부이다.

또한, 도 16에 도시한 바와 같이, 회전통(303) 내에는 그 회전 중심을 따라서 배기관(302)이 배치되어 있다. 배기관(302)의 하단부는 코어부(301)의 상면을 관통하여 코어부(301) 내의 공간으로 연신되어 있고, 그 하단부면은 밀봉되어 있다. 한편, 당해 코어부(301) 내로 연신되는 배기관(302)의 측 주위면에는, 예를 들어 도 18에 도시한 바와 같이 배기 인입관(341, 342)이 설치되고, 배기 인입관(341, 342)은 코어부(301)의 측 주위면에 있어서 각각 각 배기구(61, 62)로서 개방되어 있다. 이에 의해, 코어부(301) 내의 퍼지 가스를 흡인하지 않고, 진공 용기(1) 내를 배기관(302) 내로 흡인할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 도 19에 있어서는 배기관(302)의 기재는 생략하고 있지만, 당해 도 19에 기재된 각 가스 공급관(305, 306, 307, 308) 및 퍼지 가스 공급관(330)은 이 배기관(302)의 주위에 배치되어 있다.

도 16에 도시한 바와 같이, 배기관(302)의 상단부는 회전통(303)의 덮개부(312)를 관통하여, 진공 배기 수단인, 예를 들어 진공 펌프(343)에 접속되어 있다. 또한 도 16 중 부호 344는 하류측의 배관에 대해 배기관(302)을 회전 가능하게 접속하는 로터리 조인트이다.

도 20에 도시한 바와 같이, 서셉터(300)의 하방에는 상술한 승강 핀(16)이 설치되어 있고, 본 예에서는, 승강 핀(16)은, 도 18에 대략적으로 도시한 바와 같이 적재부(24)에 대응하여, 그 하방에 설치되어 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 성막은 서셉터(300)를 회전시키지 않고, 가스 노즐(31, 32, 41, 42)[회전통(303)]을 회전시켜 행하기 때문에, 각각의 웨이퍼(W)마다 개별로 독립되어 자전할 수 있도록 승강 핀(16), 승강축(17), 승강 기구(18), 베어링부(19a) 및 자기 시일(19b)이 각각 설치되어 있다. 또한, 진공 용기(1)에 대해 웨이퍼(W)의 반입출을 행할 때에는 각각의 적재부(24)가 반송구(15)에 면하는 위치로 되도록 서셉터(300)를 회전시키므로, 각각의 승강 핀(16)은, 서셉터(300)를 회전시킬 때에는 당해 서셉터(300)에 간섭하지 않도록 하강하고, 웨이퍼(W)를 자전시킬 때에는 상승하도록 구성되어 있다.

이 성막 장치를 사용한 성막 방법에 대해, 도 11에 도시한 각 스텝 S1 내지 S8과 다른 점에 대해, 이하에 설명한다. 우선, 스텝 S1에 있어서, 서셉터(300)의 회전 동작에 간섭하지 않도록 승강 핀(16)을 하강시키고, 상술한 바와 같이 이 서셉터(300)를 간헐적으로 회전시키면서, 반송 아암(10)과 승강 핀(16)의 협동 작업에 의해 5개의 적재부(24)에 웨이퍼(W)를 각각 적재한다.

다음에, 스텝 S2에 있어서, 각각의 승강 핀(16)의 상방 위치에 각각의 적재부(24)가 위치하도록 서셉터(300)를 정지시킨다. 그리고, 회전통(303)을 반시계 방향으로 회전시킨다. 그러면, 도 19에 도시한 바와 같이 회전통(303)에 설치된 각 가스 확산로(309 내지 311)는 회전통(303)의 회전에 수반하여 회전하지만, 이들 가스 확산로(309 내지 311)에 형성된 슬릿(320 내지 322)의 일부가 각각 대응하는 가스 공급 포트(323 내지 325)의 개구부를 향해 항시 개방되어 있으므로, 가스 확산로(309 내지 311)에는 대응하는 가스가 연속적으로 공급된다.

가스 확산로(309 내지 311)에 공급된 대응하는 가스는 각각의 가스 확산로(309 내지 311)에 접속된 가스 공급관(305 내지 308)을 통해 반응 가스 노즐(31, 32), 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 각 처리 영역(P1, P2), 분리 영역(D)으로 공급된다. 이들 가스 공급관(305 내지 308)은 회전통(303)에 고정되고, 또한 반응 가스 노즐(31, 32) 및 분리 가스 노즐(41, 42)에 대해서는 코어부(301)를 통해 회전통(303)에 고정되어 있으므로, 회전통(303)의 회전에 수반하여 이들 가스 공급관(305 내지 308) 및 각 가스 공급 가스 노즐(31, 32, 41, 42)도 회전하면서 각종 가스를 진공 용기(1) 내에 공급하고 있다.

이때, 회전통(303)과 일체로 되어 회전하고 있는 퍼지 가스 공급관(330)으로부터도 분리 가스인 N₂ 가스를 공급하고, 이에 의해 중심 영역(C)으로부터, 즉 코어부(301)의 측벽부와 서셉터(300)의 중심부 사이로부터 서셉터(300)의 표면을 따라서 N₂ 가스가 토출된다. 또한, 본 예에서는 반응 가스 노즐(31, 32)이 배치되어 있는 제2 천장면(45)의 하방측의 공간에 따른 코어부(301)의 측벽부에 배기구(61, 62)가 위치하고 있으므로, 제1 천장면(44)의 하방측의 협애한 공간 및 중심 영역(C)의 각 압력보다도 제2 천장면(45)의 하방측의 공간의 압력의 쪽이 낮게 되어 있다. 그로 인해, BTBAS 가스와 O₃ 가스는 상술한 성막 장치와 마찬가지로 혼합되지 않고 독립되어 배기되어 가게 된다.

따라서, 서셉터(300) 상에서 정지하고 있는 각각의 웨이퍼(W)의 상방을, 각 처리 영역(P1, P2)이 분리 영역(D)을 통해 순서대로 통과하여, 상술한 바와 같이 성막 스텝이 행해진다. 그리고, 소정의 막두께의 산화 실리콘막이 성막되면, 로테이션 스텝으로서 소정의 타이밍으로 상술한 예와 마찬가지로, 웨이퍼(W)가 각각 개별로 독립되어 자전하게 된다. 이와 같이 웨이퍼(W)를 자전시키는 데 있어서, 상술한 예와 마찬가지로 BTBAS 가스의 공급을 정지하여 행하도록 해도 좋고, 회전통(303)의 회전을 정지해도 좋다. 또한, BTBAS 가스와 함께 O₃ 가스의 공급도 정지해도 좋다. 또한, 회전통(303)의 회전이나 BTBAS 가스 및 O₃ 가스의 공급을 정지하지 않고 웨이퍼(W)를 자전시켜도 좋고, 그 경우에는, 예를 들어 웨이퍼(W)가 자전하고 있는 동안에 BTBAS 가스에 접촉하지 않도록, 당해 웨이퍼(W)가 처리 영역(P2) 혹은 분리 영역(D)을 통과하고 있을 때에 자전시켜도 좋다.

본 실시 형태에 있어서도, 마찬가지로 면내에 있어서 균일성이 높은 성막 처리가 행해져, 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 본 예에 있어서도, 가스 노즐(31, 32, 41, 42), 볼록 형상부(4) 및 회전통(303)과 함께 회전하도록 상술한 제2 실시 형태에 있어서의 보유 지지 기구(214, 214)를 설치하여 웨이퍼(W)를 자전시키도록 해도 좋다. 이 경우에는, 웨이퍼(W)의 자전은 회전통(303)의 회전을 정지하여 행해진다.

(제4 실시 형태)

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해 설명한다.

도 21 및 도 22를 참조하면, 서셉터(2)의 상면에는 원형의 상면 형상을 갖는 복수(도시한 예에서는 5개)의 서셉터 플레이트(201)가 설치되어 있다. 도시한 예에서는, 서셉터 플레이트(201)는 서셉터(2)에 있어서 약 72°의 각도 간격으로 배치되어 있다. 서셉터 플레이트(201)의 외경은, 예를 들어 웨이퍼(W)의 직경보다도 약 10㎜ 내지 약 100㎜ 커도 좋다. 각 서셉터 플레이트(201)에는 웨이퍼(W)가 적재되는 원형 오목부 형상의 적재부(24)가 형성되어 있다. 도 22에서는, 도시의 편의상, 1개의 서셉터 플레이트(201)에만 웨이퍼(W)가 그려져 있다. 도 23의 (a)는 진공 용기(1)의 용기 본체(12)의 측벽에 형성되어, 웨이퍼(W)의 반입출에 이용되는 반송구(15)(도 2 및 도 3 참조)와, 이것에 면하도록 위치한 서셉터 플레이트(201)를 도시하고 있다. 도 23의 (b)는 도 23의 (a)의 I-I선을 따른 단면도이다.

도 23의 (b)를 참조하면, 서셉터(2)에는 오목부(202)가 형성되고, 서셉터 플레이트(201)가 이 오목부(202)에 착탈 가능하게 수용되어 있다. 오목부(202)의 대략 중앙부에는 개구부(2a)가 형성되어 있다. 또한, 서셉터 플레이트(201)의 하방이며 진공 용기(1)의 외부에, 구동 장치(203)가 배치되고, 구동 장치(203)의 상부에는 승강 로드(204)가 설치되어 있다. 승강 로드(204)는 벨로즈(204a) 및 자기 시일(도시하지 않음)을 통해 진공 용기(1)의 저부에 기밀하게 설치되어 있다. 구동 장치(203)는, 예를 들어 공기압 실린더와 스텝 모터를 포함하고, 승강 로드(204)를 승강시켜 회전시킬 수 있다. 이로 인해, 구동 장치(203)에 의해 승강 로드(204)가 상방으로 이동하면, 승강 로드(204)는 서셉터(2)의 오목부(202)의 개구부(2a)를 통해 서셉터 플레이트(201)의 이면에 접하여, 서셉터 플레이트(201)를 상방으로 밀어올린다. 서셉터 플레이트(201)가 서셉터(2)로부터 이격되어 있을 때, 승강 로드(204)는 서셉터 플레이트(201)를 회전시킬 수 있다. 또한, 승강 로드(204)가 하방으로 이동하면, 서셉터 플레이트(201)도 하방으로 이동하여 서셉터(2)의 오목부(202)에 수용된다.

또한, 승강 로드(204)는 서셉터(2)의 하방에 배치되는 히터 유닛(7)에 충돌하지 않도록 설치되는 것은 물론이다. 예를 들어, 도 23의 (b)에 도시한 바와 같이 히터 유닛(7)이 복수의 환형상 히터 엘리먼트에 의해 구성되는 경우, 승강 로드(204)는 2개의 인접하는 환형상 히터 엘리먼트 사이를 통해 서셉터 플레이트(201)의 이면에 도달할 수 있다.

또한, 도 23의 (b)에 도시한 바와 같이, 서셉터 플레이트(201)가 오목부(202)에 수납되어 있을 때, 서셉터 플레이트(201)의 상면(201a)은 서셉터(2)의 상면과 동일한 평면을 형성하고 있다. 서셉터(2)와 서셉터 플레이트(201) 사이에 단차가 발생하면, 서셉터(2) 및 서셉터 플레이트(201)의 상방을 흐르는 가스의 플로우 패턴이 흐트러져, 웨이퍼(W) 상에서의 막두께 균일성이 영향을 받는 경우가 있다. 이 영향을 저감시키기 위해, 서셉터 플레이트(201)의 상면(201a)과, 서셉터(2)의 상면을 동일한 높이로 하여 플로우 패턴의 흐트러짐을 방지하고 있다.

또한, 도 23의 (b)에 도시한 바와 같이, 서셉터 플레이트(201)의 적재부(24)는 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간 큰, 예를 들어 4㎜ 정도 큰 직경과, 웨이퍼(W)의 두께에 대략 동등한 깊이를 갖고 있다. 이로 인해, 웨이퍼(W)가 적재부(24)에 적재되었을 때, 웨이퍼(W)의 표면은 서셉터(2)의 상면 및 서셉터 플레이트(201)의 상면(201a)과 동일한 높이에 있다. 가령, 그 영역과 웨이퍼(W) 사이에 비교적 큰 단차가 있으면, 그 단차에 의해 가스의 흐름에 난류가 발생하여, 웨이퍼(W) 상에서의 막두께 균일성이 영향을 받는다. 이로 인해, 2개의 표면이 동일한 높이에 있다. 「동일한 높이」는, 여기서는 높이의 차가 약 5㎜ 이하인 것을 의미하지만, 그 차는 가공 정밀도가 허용하는 범위에서 가능한 한 0에 근접해야 한다. 또한, 서셉터(2)의 표면과 서셉터 플레이트(201)의 상면(201a)의 「동일한 높이」에 대해서도 마찬가지이다.

다시 도 22를 참조하면, 반송구(15)에 면하는 반송 아암(10)이 도시되어 있다. 반송 아암(10)은 반송구(15)를 통해 웨이퍼(W)를 진공 용기(1) 속으로(도 24 참조), 또는 진공 용기(1)로부터 밖으로 반송한다. 반송구(15)에는 게이트 밸브(도시하지 않음)가 설치되고, 이에 의해 반송구(15)가 개폐된다. 서셉터 플레이트(201)가 반송구(15)에 면하도록 위치하여, 게이트 밸브가 개방되면, 웨이퍼(W)는 반송 아암(10)에 의해 진공 용기(1) 내로 반송되어, 반송 아암(10)으로부터 적재부(24)에 놓인다. 웨이퍼(W)를 반송 아암(10)으로부터 적재부(24)로 내리기 위해, 또한 적재부(24)로부터 들어올리기 위해, 각 서셉터 플레이트(201)와 서셉터(2)의 오목부(202)의 저부에 3개의 관통 구멍이 형성되고, 이 관통 구멍을 통해 상하 이동 가능한 승강 핀(16)(도 24)이 설치되어 있다. 승강 핀은 승강 기구(도시하지 않음)에 의해, 서셉터 플레이트(201)의 적재부(24)에 형성된 관통 구멍을 통해 승강된다.

다음에, 본 실시 형태의 성막 장치의 동작(성막 방법)에 대해 설명한다.

(웨이퍼 반입 공정)

처음에, 웨이퍼(W)가 서셉터(2) 상에 적재되는 공정에 대해, 이미 참조한 도면을 참조하면서 설명한다. 우선, 서셉터(2)를 회전시켜, 서셉터 플레이트(201)가 반송구(15)에 면하도록 위치시킨다. 다음에, 게이트 밸브(도시하지 않음)를 개방한다. 계속해서, 도 9에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)가 반송 아암(10)에 의해 반송구(15)를 통해 진공 용기(1) 내로 반입되어, 적재부(24)의 상방에 보유 지지된다(도 24 참조). 계속해서, 승강 핀(16)이 상승하여 반송 아암(10)으로부터 웨이퍼(W)를 수취하고, 반송 아암(10)이 진공 용기(1)로부터 퇴출되고, 게이트 밸브(도시하지 않음)가 폐쇄되고, 승강 핀(16)이 하강하여 웨이퍼(W)를 서셉터 플레이트(201)의 적재부(24)에 적재한다.

이 일련의 동작이 1런으로 처리되는 웨이퍼의 매수와 동등한 횟수 반복되면, 웨이퍼 반입이 종료된다.

(성막 공정)

웨이퍼 반입 후, 진공 용기(1) 내가 진공 펌프(64)(도 1)에 의해 진공 펌프(64)의 도달 진공도 정도까지 배기된다. 다음에, 서셉터(2)가 위에서 볼 때 시계 방향으로 회전(공전)을 개시한다. 서셉터(2) 및 서셉터 플레이트(201)는 히터 유닛(7)에 의해 미리 소정의 온도(예를 들어, 300℃)로 가열되어 있고, 웨이퍼(W)는 적재부(24)에 적재됨으로써 가열된다. 웨이퍼(W)가 가열되어 소정의 온도로 유지된 후, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 분리 가스(N₂)가 공급되고, 진공 펌프(64) 및 압력 조정기(65)에 의해 진공 용기(1) 내가 소정의 압력으로 유지된다. 계속해서, BTBAS 가스가 반응 가스 노즐(31)을 통해 처리 영역(P1)으로 공급되고, O₃ 가스가 반응 가스 노즐(32)을 통해 처리 영역(P2)으로 공급된다.

웨이퍼(W)가 반응 가스 노즐(31)의 하방의 처리 영역(P1)을 통과할 때에, 웨이퍼(W)의 표면에 BTBAS 분자가 흡착되고, 반응 가스 노즐(32)의 하방의 처리 영역(P2)을 통과할 때에, 웨이퍼(W)의 표면에 O₃ 분자가 흡착되어, O₃에 의해 BTBAS 분자가 산화된다. 따라서, 서셉터(2)의 회전에 의해, 웨이퍼(W)가 영역(P1, P2)의 양쪽을 1회 통과하면, 웨이퍼(W)의 표면에 산화 실리콘의 1분자층이 형성된다.

서셉터(2)의 회전에 의해 웨이퍼(W)가 영역(P1, P2)을 교대로 소정의 횟수 통과한 후, 웨이퍼(W)의 자전 공정이 행해진다. 구체적으로는, 우선 BTBAS 가스와 O₃ 가스의 공급을 정지하고, 서셉터(2)의 회전을 정지한다. 이때, 서셉터(2) 상의 5개의 서셉터 플레이트(201) 중 어느 하나가, 진공 용기(1)의 반송구(15)에 면하도록 서셉터(2)가 정지한다. 또는, 서셉터(2)를 정지한 후에, 하나의 서셉터 플레이트(201)가 반송구(15)에 면하도록 각도 조정이 행해져도 좋다. 이에 의해, 도 23을 참조하면서 설명한 바와 같이, 당해 서셉터 플레이트(201)가 승강 로드(204) 및 승강 기구(203)의 상방에 위치한다. 즉, 승강 로드(204)가 서셉터(2)의 오목부(202)의 중앙의 관통 구멍(2a)을 통과할 수 있는 위치에 서셉터(2)가 정지한다.

다음에, 도 25의 (a)에 도시한 바와 같이 승강 로드(204)가 상방으로 이동하여, 관통 구멍(2a)을 통해 서셉터 플레이트(201)를 상방으로 밀어올린다[도 25의 (b)]. 계속해서, 도 25의 (c)에 도시한 바와 같이, 서셉터 플레이트(201)는 서셉터(2)로부터 밀어 올려진 채로, 승강 로드(204)에 의해, 예를 들어 45° 회전된다. 이에 의해, 이 서셉터 플레이트(201)의 적재부(24)에 적재되어 있는 웨이퍼(W)도 45° 자전하게 된다. 이 후, 승강 로드(204)가 하강하여, 서셉터 플레이트(201)가 서셉터(2)의 오목부(202)에 수용된다[도 25의 (d)].

계속해서, 서셉터(2)가 회전하여 승강 로드(204)에 의해 회전된 서셉터 플레이트(201)의 이웃하는 서셉터 플레이트(201)가 반송구(15)에 면하도록 위치한다. 이 후, 도 25의 (a) 내지 도 25의 (d)에 도시한 자전 공정이 반복되어, 당해 서셉터 플레이트(201)의 자전이 종료된다. 계속해서, 이들의 동작이 서셉터(2) 상의 웨이퍼(W)의 매수와 동등한 횟수 반복되어, 웨이퍼(W)의 자전 공정이 종료된다.

이 자전 공정은 이에 한정되지 않지만, 예를 들어 웨이퍼(W)[서셉터 플레이트(201)]의 1회당의 자전 각도를 θ°로 하고, 퇴적되는 막의 목표 막두께를 T㎚로 하면, 성막 개시로부터 종료까지의 동안에 (360°/θ° － 1)회 행하면 바람직하고, 또한 막두께가 T × (360°/θ°)㎚ 증가할 때마다 행하면 바람직하다. 구체적으로는, 막두께 80㎚의 산화 실리콘막을 성막하는 경우에 있어서, 웨이퍼(W)의 자전 각도를 45°로 하면, 웨이퍼(W) 상으로의 산화 실리콘막의 성막의 공정 동안에, 웨이퍼(W)의 자전은 적어도 7(＝360/45 － 1)회 행해지면 바람직하다. 이것에 따르면, 산화 실리콘막의 막두께가 약 10㎚(＝80/8) 증가할 때마다 1회의 자전 공정이 행해지게 된다. 보다 구체적으로는, 도 26에 도시한 바와 같이 스텝 1에 있어서 산화 실리콘막을 성막하고, 막두께가 약 10㎚로 된 시점에서 성막을 중단하고, 상술한 자전 공정을 행하여 모든 웨이퍼(W)를 45° 회전시킨다(스텝 2). 계속해서, 성막을 재개하여(스텝 3), 산화 실리콘막의 막두께가 10㎚ 더 증가한 시점에서 성막을 중단하고, 웨이퍼(W)를 다시(동일한 방향으로) 45° 회전시킨다(스텝 4). 이하, 이들의 동작을 반복함으로써, 막두께 80㎚의 산화 실리콘막이 성막되는 동안에, 웨이퍼(W)의 45°의 자전이 7회 반복되어 성막 공정이 8회 행해진다. 이와 같은 자전 공정 및 이것에 수반하는 성막 공정에 의해, 웨이퍼(W) 면내에 발생할 수 있는 산화 실리콘막의 두꺼운 부분의 막두께와 얇은 부분의 막두께가 효과적으로 상쇄되어, 웨이퍼(W) 면내의 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다. 균일화의 구체적인 효과에 대해서는, 이후에 설명한다.

또한, 서셉터 플레이트(201)가 자전할 때에는 이면이 서셉터(2)의 상면보다도 약간 높아질 정도로 밀어 올려지면 충분하다. 즉, 자전 시에 서셉터 플레이트(201)가 서셉터(2)에 접촉하지 않을 정도의 높이이면 되며, 구체적으로는 서셉터 플레이트(201)의 이면과 서셉터(2)의 상면의 차는 약 1㎜ 내지 약 10㎜ 정도이면 된다.

소정의 막두께를 갖는 산화 실리콘막이 퇴적된 후, BTBAS 가스와 오존 가스를 정지하고, 서셉터(2)의 회전을 정지하여 성막 공정이 종료된다.

(웨이퍼 반출 공정)

성막 공정 종료 후, 진공 용기(1) 내를 퍼지한다. 계속해서, 웨이퍼(W)가, 반입 동작과 역의 동작에 의해 반송 아암(10)에 의해 진공 용기(1)로부터 순차적으로 반출된다. 즉, 적재부(24)가 반송구(15)에 면하도록 위치하고, 게이트 밸브가 개방된 후, 승강 핀(16)이 상승하여 웨이퍼(W)를 서셉터 플레이트(201)의 상방에 보유 지지한다. 다음에, 반송 아암(10)이 웨이퍼(W)의 하방까지 진입하여, 승강 핀(16)이 하강하고, 반송 아암(10)에 의해 웨이퍼(W)가 수취된다. 이 후, 반송 아암(10)이 진공 용기(1)로부터 퇴출되어, 웨이퍼(W)를 진공 용기(1)로부터 반출한다. 이에 의해, 하나의 웨이퍼(W)의 반출이 종료된다. 계속해서, 상기한 동작이 반복되어, 서셉터(2) 상의 모든 웨이퍼(W)가 반출된다.

본 실시 형태에 의한 성막 장치에서는 성막을 중단하고 웨이퍼(W)를 자전시킬 수 있으므로, 막두께의 균일성이 더욱 향상된다. 웨이퍼(W)의 자전의 효과를 이하에 설명한다.

도 27은 웨이퍼(W) 상에 성막한 막의 막두께의 면내 분포의 검토 결과를 나타낸다. 「회전 없음」의 란에는 웨이퍼(W)(8인치)의 자전을 행하지 않고 서셉터(2)의 회전[웨이퍼(W)의 공전]만을 행하여 성막된 산화 실리콘막의 막두께를 타원 계측법(ellipsometry)에 의해 면내 49점에 있어서 측정하고, 그 결과에 기초하여 계산(보간)하여 얻은 막두께 분포가 나타나 있다. 도 27의 (a)에 나타내는 「회전 없음」의 경우에서 막두께 분포를 설명하면, 부호 Tn으로 나타내는 색이 짙은 영역에 있어서 막두께가 얇고, 이 영역으로부터 떨어짐에 따라서 막두께가 두꺼워져, 부호 Tk로 나타내는 영역을 향해 막두께가 더욱 두꺼워지는 것이 나타나 있다. 또한, 도 27의 (a)는 성막 공정에 있어서 서셉터(2)를 1분에 120회전(rpm)으로 회전시킨 경우의 막두께 분포를 나타내고, 도 27의 (b)는 성막 공정에 있어서 서셉터(2)를 240rpm으로 회전시킨 경우의 막두께 분포를 나타낸다. 목표 막두께는 모두 약 155㎚이다. 또한, 120rpm과 240rpm의 경우에 있어서, BTBAS 가스 및 O₃ 가스의 공급량은 동일하게 하고 있다.

도 27의 (a)의 「회전 없음」의 란의 막두께 분포를 참조하면, 웨이퍼(W)의 대략 직경에 따른 부분에 있어서 막두께가 얇아지고, 웨이퍼(W)의 에지의 한쪽에서 두껍게 되어 있는 것을 알 수 있다. 이 경우, 웨이퍼 면내의 막두께 균일성[(49 측정 점 중 최대 막두께 － 최소 막두께) ÷ (49점의 평균 막두께)]은 3.27％였다.

이 막두께 분포는, 가령 성막 중에 서셉터(2)의 반경 방향을 따른 직경을 축을 중심으로 하여 웨이퍼(W)를 축 대칭으로 반전시킬 수 있었다고 하면, 예를 들어 도 27의 (a)의 「좌우 반전」의 란에 나타낸 바와 같이 균일성을 개선할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)를 그 중심에 대해 180° 회전시킨 경우에는, 도 27의 (a)의 「180도 회전」의 란에 나타낸 바와 같이 균일성을 더욱 개선할 수 있다. 그러나, 「좌우 반전」과 「180° 회전」의 경우에는 막두께가 두꺼운 부분과 얇은 부분이 상쇄되지 않으므로, 막두께 균일성의 대폭적인 개선은 이루어지지 않는다. 특히, 「180도 회전」에 있어서는, 막두께가 얇은 영역이 오히려 확대되어 있는 것처럼 생각된다.

그러나, 약 155㎚의 막두께의 산화 실리콘막의 성막 중에 웨이퍼(W)를 90°씩 3회 자전시키면, 도 27의 (a)의 「90도」의 란에 나타낸 바와 같이, 막두께 균일성은 1.44％까지 개선된다. 또한, 45°씩 7회 자전시키면, 도 27의 (a)의 「45도」의 란에 나타낸 바와 같이, 막두께 균일성은 1.18％까지 개선되는 것을 알 수 있다. 이와 같은 막두께 균일성의 개선은 웨이퍼(W)의 자전에 의해, 「회전 없음」에서는 막두께가 두껍게 되어 있던 부분이, 막두께가 얇아지기 쉬운 위치로 이동할 수 있고, 막두께가 얇게 되어 있던 부분이, 막두께가 두꺼워지기 쉬운 위치로 이동할 수 있으므로, 막두께가 평균화되는 결과에 의한 것이라고 생각할 수 있다. 또한, 합계의 회전 각도는 360°(1회전)보다 커도 좋고, 1회당의 회전 각도도 45°나 90°로 한정되지 않고, 0°보다 크고 360° 이하라도 좋고, 45° 이상 90° 이하이면 적합하다.

웨이퍼(W)의 공전 속도가 240rpm인 경우에도, 도 27의 (b)에 도시한 바와 같이 대략 동일한 결과가 얻어진다. 특히, 240rpm의 경우, 도 27의 (b)의 「45도」의 란에 도시한 바와 같이, 막두께 균일성은 0.83％로 1％를 하회할 정도로 양호한 막두께 균일성이 얻어지는 것이 시사된다. 이들의 결과로부터, 본 실시 형태에 의한 효과가 이해된다.

또한, 성막 중에 서셉터(2)의 회전과 서셉터 플레이트(201)의 회전을 동시에 행하는, 소위 자공전의 경우에는 서셉터 플레이트(201)와 서셉터(2)가 마찰되어 파티클이 발생할 가능성이 있다. 그러나, 상기한 성막 방법에 따르면, 서셉터 플레이트(201)가 서셉터(2)로부터 이격되어 회전하므로, 서셉터 플레이트(201)와 서셉터(2)의 마찰을 최소한으로 억제할 수 있고, 따라서 마찰에 기인하는 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다고 하는 효과가 발휘된다.

(제5 실시 형태)

이하, 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 성막 장치에 대해 설명한다. 도 28은 제5 실시 형태에 의한 성막 장치를 도시하는 대략 단면도이다. 이들 단면도는 도 23의 (b)에 대응하고 있다. 도 28의 (a)를 참조하면, 서셉터(2)에 웨이퍼가 적재되는 적재부(24)가 형성되고, 적재부(24)의 대략 중앙부에 적재부(24)를 관통하는 단차 형상의 개구부(2a)가 형성되어 있다. 개구부(2a)는 적재부(24)와 동심원 형상으로 형성되고, 상부의 대경부에 있어서의 직경은, 예를 들어 웨이퍼(W)의 직경보다도 약 4㎜ 내지 약 10㎜ 작아도 좋다. 이 개구부(2a)에는 개구부(2a)의 형상을 반영한 서셉터 플러그(220)가 간극 없이, 이탈 가능하게 끼워 넣어져 있다. 즉, 서셉터 플러그(220)는 원형의 상면 형상과 대략 T자 형상의 단면 형상을 갖고 있다.

또한, 서셉터 플러그(220)의 하방에는, 도 23의 (b)에 도시하는 구동 장치(203)와 동일한 구동 장치(도시하지 않음)가 배치되고, 이 구동 장치의 상부에는 승강 로드(204)가 설치되어 있다. 구동 장치에 의해 승강 로드(204)가 상방으로 이동하면, 서셉터 플러그(220)는 승강 로드(204)에 의해 상방으로 밀어 올려지고, 구동 장치에 의해 승강 로드(204)가 회전하면, 서셉터 플러그(220)와, 서셉터 플러그(220)에 밀어 올려진 웨이퍼(W)가 회전하고, 승강 로드(204)가 하방으로 이동하면, 서셉터 플러그(220)도 하방으로 이동하여 서셉터(2)의 단차 형상의 개구부(2a)에 수용된다. 이와 같은 구성에 의해, 상술한 서셉터 플레이트(201)와 동일한 효과가 발휘된다.

또한, 서셉터 플러그(220)가 개구부(2a)에 수납되어 있을 때, 서셉터 플러그(220)의 상면은 적재부(24)의 상면[서셉터 플러그(220)의 부분을 제외함]과 동일한 평면을 형성하고 있다. 이로 인해, 웨이퍼(W)의 이면의 전체가 적재부(24)[서셉터 플러그(220)를 포함함]에 접하게 되어, 웨이퍼(W)의 온도의 면내 균일성이 양호하게 유지된다.

또한, 서셉터 플러그(220)는, 도 28의 (b)에 도시한 바와 같이 변형되는 것도 가능하다. 즉, 도시한 바와 같이, 서셉터(2)의 적재부(24)의 대략 중앙부에 적재부(24)와 대략 동심원 형상의 원기둥 형상의 개구부(2a)가 형성되고, 개구부(2a)에 원기둥 형상의 서셉터 플러그(220)가 간극 없이, 이탈 가능하게 끼워 넣어져 있다. 이와 같이 해도, 승강 로드(204)와 구동 장치(도시하지 않음)에 의해, 서셉터 플러그(220)를 통해 웨이퍼(W)를 서셉터(2)로부터 밀어올려, 회전시키는 것이 가능해진다. 따라서, 상술한 서셉터 플레이트(201)와 동일한 효과가 발휘된다.

또한, 5개의 승강 로드(204)와, 대응하는 5개의 구동 장치(203)를 5개의 서셉터 플레이트(201)에 대응하도록 등간격으로 설치하는 동시에[도 23에 도시하는 구성을 5개의 서셉터 플레이트(201)에 대응하여 설치하는 동시에], 서셉터(2)를 회전시키기 위한 구동부(23)를, 서셉터(2)를 승강 가능하게 구성해도 좋다. 이 구성에 따르면, 5개의 서셉터 플레이트(201)를 대응하는 승강 로드(204)의 위치에 맞추어, 승강 로드(204)를 구동 장치(203)에 의해 서셉터 플레이트(201)의 이면에 접할 때까지 상승시킨 후, 구동부(23)에 의해 서셉터(2)를 내림으로써, 서셉터 플레이트(201)를 서셉터(2)로부터 상대적으로 밀어 올릴 수 있다. 서셉터 플레이트(201)가 서셉터(2)로부터 이격되어 있을 때에, 구동 장치(203)에 의해 서셉터 플레이트(201)를 회전시킴으로써, 한번에 모든 웨이퍼(W)를 회전시키는 것이 가능해져, 처리량을 향상시킬 수 있다. 또한, 서셉터(2)를 내림으로써, 도 28에 도시하는 서셉터 플러그(220)를 서셉터(2)로부터 상대적으로 밀어 올려도 좋다.

또한, 상기한 구성에 있어서, 구동부(23)에 의해 서셉터(2)를 내리는 대신에, 볼록 형상부(4)의 하면[제1 천장면(44)]의 서셉터(2)의 표면으로부터의 높이(h)가 허용되면, 5개의 승강 로드(204)를 대응하는 구동 장치(203)에 의해 서셉터(2)로부터 밀어 올려도 되는 것은 명백하다.

또한, 서셉터(2)의 오목부(202)의 중앙부에 형성된 개구부(2a) 대신에, 오목부(202)의 중앙부를 중심으로 한 원을 따른 적어도 3개의 원호 형상의 슬릿을 형성해도 좋다. 그리고, 승강 로드(204) 대신에, 소정의 구동 기구에 의해 각각의 슬릿을 관통하여 상하로 이동할 수 있고, 슬릿을 따라서 원호 형상으로 이동할 수 있는 핀을 설치하면, 성막의 중단 중에, 이들 핀이 슬릿을 통해 상방으로 이동하여 서셉터 플레이트(201)를 밀어 올리고, 슬릿을 따라서 이동함으로써, 서셉터 플레이트(201)를 회전시킬 수 있다. 이때, 원호 형상의 슬릿의 조작각[오목부(202)의 중심과 슬릿의 양단부를 각각 연결하는 선분이 이루는 각]은 웨이퍼(W)의 회전 각도와 동등해도 좋고, 예를 들어 110° 정도로 형성해 두고, 회전 각도를 0°보다 크고 110° 이하의 각도로 조정하도록 해도 좋다.

또한, 상기한 핀 대신에, 승강 핀(16)을 이용하여 웨이퍼(W)를 회전시키는 것도 가능하다. 이 경우, 서셉터(2)는 오목부(202)와 이것에 이탈 가능하게 수용되는 서셉터 플레이트(201)를 갖는 경우는 없고, 서셉터(2)에 기판이 적재되는 적재부(24)가 형성되면 바람직하다. 그리고, 적재부(24)의 저부에, 적어도 3개의 원호 형상의 슬릿을 형성하여, 3개의 승강 핀(16)이 대응하는 슬릿을 통해 상하로 이동할 수 있고, 슬릿을 따라서 원호 형상으로 이동할 수 있도록 구성하면 바람직하다. 이에 따르면, 성막의 중단 중에, 승강 핀(16)이 슬릿을 통해 상방으로 이동하여 웨이퍼(W)를 밀어 올리고, 슬릿을 따라서 이동함으로써 웨이퍼(W)를 회전시킬 수 있다. 이때, 원호 형상의 슬릿의 조작각에 대해서는 상기와 마찬가지이다.

또한, 웨이퍼(W)를 하부로부터 밀어 올려 회전시키는 것이 아니라, 상부로부터 집어 올리듯이 들어올려 회전시켜도 좋다. 도 29에 웨이퍼(W)를 들어올려 회전시키는 웨이퍼 리프터의 대략 단면을 도시한다. 도시한 바와 같이, 웨이퍼 리프터(260)는 진공 용기(1)(도 1 등) 내의 서셉터(2)와 천장판(11) 사이에 있어서, 가이드(262)로부터 현수되어, 선단에 엔드 이펙터(101c)를 갖는 적어도 3개의 아암(101a, 101b)(다른 하나의 아암의 도시를 생략함)과, 가이드(262)의 하면에 설치되어, 아암(101a)에 하나의 단부에서 결합된 로드(261a)를 통해 아암(101a, 101b)을 서로 근접시키거나 또는 멀어지도록 구동하는 솔레노이드(261)와, 천장판(11)에 형성된 관통 구멍을 관통하여 가이드(262)의 상면 중앙부와 결합하여, 자기 시일(264)에 의해 기밀하게 밀폐되고, 또한 상하 이동과 회전이 가능하게 구성되는 샤프트(263)와, 샤프트(263)를 상하 구동하고, 회전시키는 모터(265)를 포함한다. 또한, 서셉터 플레이트(201)에는 웨이퍼 리프터(260)의 아암(101a, 101b)의 선단의 엔드 이펙터(101c)가, 서셉터 플레이트(201)의 적재부(24)에 적재되는 웨이퍼(W)의 이면에 접촉하는 것을 허용하는 엔드 이펙터용 오목부(도시하지 않음)가 형성되어 있다.

이와 같은 구성에 따르면, 이하와 같이 웨이퍼(W)의 자전 공정을 행할 수 있다. 우선, 성막의 중단 중에 모터(265)에 의해 가이드(262) 및 아암(101a, 101b)을 내림으로써, 엔드 이펙터(101c)를 서셉터 플레이트(201)에 형성된 오목부에 수납한다. 다음에, 솔레노이드(261)에 의해 아암(101a, 101b)을 서로 근접하도록[웨이퍼(W)의 중심을 향하는 방향으로] 이동시키면, 엔드 이펙터(101c)는 웨이퍼(W)의 이면 주연부의 아래로 진입할 수 있다. 계속해서, 모터(265)에 의해 가이드(262) 및 아암(101a, 101b)을 상승시키면, 웨이퍼(W)의 이면 주연부에 접하여, 웨이퍼(W)를 들어올릴 수 있다(도 29 참조). 그리고, 모터(265)에 의해, 샤프트(263)를 회전시키면 웨이퍼(W)를 회전시킬 수 있다. 회전 각도는 이에 한정되지 않지만, 예를 들어 45°이면 좋다. 그 후, 아암(101a, 101b)을 내려, 웨이퍼(W)를 서셉터 플레이트(201) 상에 적재하고, 아암(101a, 101b)을 서로 멀어지도록 이동시키고, 모터(265)에 의해 가이드(262) 및 아암(101a, 101b)을 상승시킨다. 이와 같은 동작에 의해, 웨이퍼(W)의 자전 공정을 행할 수 있다. 따라서, 상술한 효과와 동일한 효과가 발휘된다.

또한, 이 경우, 서셉터 플레이트(201)를 사용하지 않고, 적재부(24)와 엔드 이펙터용 오목부를 서셉터(2)에 형성해도 좋다. 또한, 아암(101a, 101b)이 2개의 서브 아암으로 분기되고, 분기된 서브 아암의 선단의 각각에 엔드 이펙터(101c)를 가져도 좋다. 이에 따르면, 4개의 엔드 이펙터(101c)에 의해, 웨이퍼(W)를 지지하는 것이 가능해지고, 가이드(262)에 현수되는 아암은 2개면 된다. 또한, 솔레노이드(261)의 구성을 단순화할 수 있다. 또한, 아암(101a, 101b)의 어느 한쪽이 2개의 서브 아암으로 분기되고, 분기된 서브 아암의 선단의 각각에 엔드 이펙터(101c)를 설치해도 좋다. 이에 따르면, 3개의 엔드 이펙터(101c)로 웨이퍼(W)를 지지하는 것이 가능해진다.

또한, 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치에 있어서는, 원료 가스의 진공 용기(1) 내에서의 혼합이 현저하게 저감되므로, 웨이퍼(W) 및 서셉터(2) 등의 위에만 성막되게 되고, 웨이퍼 리프터(260)에는 막이 거의 퇴적되지 않는다. 이로 인해, 웨이퍼 리프터(260)에 막이 퇴적되고, 이것이 박리됨으로써 발생하는 파티클의 우려는 없다.

(제6 실시 형태)

이상의 설명에서는, 웨이퍼(W)는 진공 용기(1)의 내부에 있어서 회전(자전)되고 있지만, 성막을 중단하고, 웨이퍼(W)를 진공 용기(1)로부터 취출하여 회전시켜도 좋다. 이하, 이것을 가능하게 하는 성막 장치의 일례를 도 30 및 도 31을 참조하면서 설명한다.

도 30은 본 발명의 제6 실시 형태에 의한 성막 장치(700)의 대략 상면도이다. 도시한 바와 같이, 성막 장치(700)는 진공 용기(111)와, 진공 용기(111)의 측벽의 반송구에 설치된 반송로(270a)와, 반송로(270a)에 설치된 게이트 밸브(270G)와, 게이트 밸브(270G)에 의해 연통 가능하게 설치되는 반송 모듈(270)과, 반송 모듈(270)에 게이트 밸브(274G)를 통해 접속되는 웨이퍼 회전 유닛(274)과, 반송 모듈(270)에 각각 게이트 밸브(272G)를 통해 접속되는 로드 로크실(272a, 272b)을 갖고 있다.

이 진공 용기(111)는 서셉터 플레이트(201), 서셉터 플러그(220) 및 웨이퍼 리프터(260) 모두 갖고 있지 않다는 점에서 상술한 진공 용기(1)와 다르고, 다른 구성의 점에서 동일하다.

반송 모듈(270)은 내부에 2개의 반송 아암(10a, 10b)을 갖고 있다. 이들 반송 아암(10a, 10b)은 신축 가능하고, 기부를 중심으로 회전 가능하다. 이에 의해, 도 30에 도시하는 반송 아암(10a)과 같이, 게이트 밸브(270G)가 개방되었을 때에 웨이퍼(W)를 진공 용기(111) 내로 반입하고, 진공 용기(111)로부터 반출할 수 있다. 또한, 게이트 밸브(274G)가 개방되었을 때에, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 회전 유닛(274)으로 반입하고, 웨이퍼 회전 유닛(274)으로부터 반출할 수 있다. 마찬가지로, 게이트 밸브(272G)가 개방되었을 때에, 웨이퍼(W)를 로드 로크실(272a, 272b)에 대해 반입출할 수 있다.

웨이퍼 회전 유닛(274)은 원형의 상면 형상을 갖는 회전 가능한 스테이지(274a)와, 이 스테이지(274a)를 회전시키는 회전 기구(도시하지 않음)를 갖고 있다. 또한, 스테이지(274a)에는 앞서 설명한 승강 핀(16)과 동일한 핀(도시하지 않음)이 설치되고, 이에 의해 반송 아암(10a, 10b)으로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 스테이지(274a)에 적재하고, 스테이지(274a) 상의 웨이퍼(W)를 반송 아암(10a, 10b)으로 전달할 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 반송 아암(10a, 10b)에 의해 반송된 웨이퍼(W)를 스테이지(274a)에 의해 소정의 각도 회전시킬 수 있다.

로드 로크실[272b(272a)]은 도 30의 II-II선을 따른 단면도인 도 31에 도시한 바와 같이, 도시하지 않은 구동부에 의해 승강 가능한, 예를 들어 5단의 웨이퍼 적재부(272c)를 갖고 있고, 각 웨이퍼 적재부(272c)에 웨이퍼(W)가 적재된다. 또한, 로드 로크실(272a, 272b)의 한쪽은 웨이퍼(W)를 일시적으로 저장하는 버퍼실로서 기능해도 좋고, 다른 쪽은 외부(성막 공정에 앞선 공정)로부터 웨이퍼(W)를 성막 장치(700)로 반입하기 위한 인터페이스실로서 기능해도 좋다.

또한, 반송 모듈(270), 웨이퍼 회전 유닛(274) 및 로드 로크실(272a, 272b)에는 각각 도시하지 않은 진공계가 접속되어 있다. 이들 진공계는, 예를 들어 로터리 펌프와 필요에 따라서 터보 분자 펌프를 포함해도 좋다.

이상의 구성에 따르면, 진공 용기(111) 내에서의 성막을 중단하고, 웨이퍼(W)를 진공 용기(111)로 반송했을 때와 역의 수순으로 반송 아암(10a)에 의해 웨이퍼(W)를 진공 용기(111)로부터 반출한다. 그 웨이퍼(W)를 웨이퍼 회전 유닛(274)으로 반입하여, 스테이지(274a)에 적재한다. 스테이지(274a)가 소정의 각도 회전한 후, 반송 아암(10a)은 스테이지(274a)로부터 웨이퍼(W)를 수취하고, 버퍼실로서의 로드 로크실(272b)의 웨이퍼 적재부(272c) 중 어느 하나에 웨이퍼(W)를 적재한다. 그동안, 반송 아암(10b)은 진공 용기(111) 내의 다른 웨이퍼(W)를 반출한다. 로드 로크실(272b)로부터 복귀되는 반송 아암(10a)과, 웨이퍼 회전 유닛(274)을 향하는 반송 아암(10b)은 반송 모듈(270) 내에서 스쳐 지나가고, 반송 아암(10a)은 또 다른 웨이퍼(W)를 반출하기 위해 다시 진공 용기(111) 내로 진입하고, 반송 아암(10b)은 웨이퍼 회전 유닛(274)으로 웨이퍼(W)를 반입한다. 이와 같이 하여 진공 용기(111) 내의 모든 웨이퍼(W)[도시한 예에서는 5매의 웨이퍼(W)]를 웨이퍼 회전 유닛(274)으로 반송하고, 회전시켜, 버퍼실로서의 로드 로크실(272b)로 일시적으로 저장한다. 모든 웨이퍼(W)가 로드 로크실(272b)로 저장된 후, 반송 아암(10a, 10b)은 웨이퍼(W)를 로드 로크실(272b)로부터 진공 용기(111) 내의 각 적재부(24)로 재반입된다. 재반입된 웨이퍼(W)는 웨이퍼 회전 유닛(274)에 있어서 소정의 각도 회전되었으므로, 반출 전에 비해, 각 적재부(24)에 있어서 동일한 각도만큼 회전되어 있다. 재반입 후, 성막이 재개되어 소정의 막두께만큼 증가시킨 후, 다시 성막이 중단되어 상기한 수순이 행해진다.

이상과 같은 자전 공정을 포함하는 성막 방법에 의해서도, 상기한 막두께 균일성의 개선 효과가 발휘되어, 균일성이 한층 우수한 박막을 제공할 수 있다.

또한, 성막 장치(700)에 2개 이상의 웨이퍼 회전 유닛(274)을 설치해도 좋다. 또한, 예를 들어 1로트에 10매의 웨이퍼(W)가 있는 경우에는, 5매의 웨이퍼(W)가 버퍼실로서의 로드 로크실(272b)에 일시적으로 저장된 후, 인터페이스실로서의 로드 로크실(272a)에 저장되어 있던 5매의 웨이퍼(W)를 진공 용기(111) 내로 반송하여, 이들 5매의 웨이퍼(W)에 성막해도 좋다. 그리고, 이들 5매의 웨이퍼(W)에 소정의 막두께까지 성막한 후에, 성막을 중단하고, 진공 용기(111)로부터 웨이퍼(W)를 반출하는 동시에, 로드 로크실(272b) 내에 먼저 저장되어 있던 5매의 웨이퍼(W)를 진공 용기(111)로 반입하여, 성막을 재개해도 좋다.

(제7 실시 형태)

상기한 실시 형태에서는, 서셉터(2)를 회전시키는 회전 샤프트(22)는 진공 용기(1)의 중앙부에 위치하고 있다. 또한, 코어부(21)와 천장판(11) 사이의 공간(52)은 반응 가스가 중앙부를 통해 혼합되는 것을 방지하기 위해, 분리 가스에 의해 퍼지되어 있다. 그러나, 진공 용기(1)는, 제7 실시 형태에 있어서는, 도 32와 같이 구성되어도 좋다. 도 32를 참조하면, 용기 본체(12)의 저부(14)는 중앙 개구를 갖고, 여기에는 수용 케이스(80)가 기밀하게 설치되어 있다. 또한, 천장판(11)은 중앙 오목부(80a)를 갖고 있다. 지주(81)가 수용 케이스(80)의 저면에 적재되고, 지주(81)의 상단부는 중앙 오목부(80a)의 저면까지 도달하고 있다. 지주(81)는 반응 가스 노즐(31)로부터 토출되는 제1 반응 가스(BTBAS)와 반응 가스 노즐(32)로부터 토출되는 제2 반응 가스(O₃)가 진공 용기(1)의 중앙부를 통해 서로 혼합되는 것을 방지한다.

또한, 도시를 생략하지만, 이 성막 장치의 서셉터(2)에는, 도 23의 (a) 및 도 23의 (b)에 도시한 바와 같이 서셉터 플레이트(201)가 착탈 가능하게 수용되는 오목부(202)가 형성되어 있다. 오목부(202)의 대략 중앙부에는 개구부(2a)가 형성되고, 개구부(2a)를 통해 승강하여 회전시키는 승강 로드(204)에 의해, 서셉터 플레이트(201)는 상방으로 밀어 올려져, 회전할 수 있다. 또한, 승강 로드(204)가 하방으로 이동하면, 서셉터 플레이트(201)도 하방으로 이동하여 서셉터(2)의 오목부(202)에 수용된다. 서셉터 플레이트(201) 및 오목부(202) 등의 사이즈는 앞서 설명한 바와 같다. 이와 같은 구성에 의해, 도 32의 성막 장치에 있어서도, 성막을 중단하고, 서셉터 플레이트(201) 및 이것 위에 적재되는 웨이퍼(W)를 소정의 각도만큼 회전시키는 것이 가능해져, 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다.

또한, 회전 슬리브(82)가, 지주(81)를 동축 형상으로 둘러싸도록 설치되어 있다. 회전 슬리브(82)는 지주(81)의 외면에 설치된 베어링(86, 88)과, 수용 케이스(80)의 내측면에 설치된 베어링(87)에 의해 지지되어 있다. 또한, 회전 슬리브(82)는 그 외면에 기어부(85)가 설치되어 있다. 또한, 환형상의 서셉터(2)의 내주면이 회전 슬리브(82)의 외면에 설치되어 있다. 구동부(83)가 수용 케이스(80)에 수용되어 있고, 구동부(83)로부터 연장되는 샤프트에 기어(84)가 설치되어 있다. 기어(84)는 기어부(85)와 맞물린다. 이와 같은 구성에 의해, 회전 슬리브(82), 나아가서는 서셉터(2)가 구동부(83)에 의해 회전된다.

퍼지 가스 공급관(74)이 수용 케이스(80)의 바닥에 접속되어, 수용 케이스(80)로 퍼지 가스가 공급된다. 이에 의해, 반응 가스가 수용 케이스(80) 내로 유입되는 것을 방지하기 위해, 수용 케이스(80)의 내부 공간을 진공 용기(1)의 내부 공간보다도 높은 압력으로 유지할 수 있다. 따라서, 수용 케이스(80) 내에서의 성막이 일어나지 않아, 메인터넌스의 빈도를 저감시킬 수 있다. 또한, 퍼지 가스 공급관(75)이, 진공 용기(1)의 상부 외면으로부터 오목부(80a)의 내벽까지 이르는 도관(75a)에 각각 접속되어, 회전 슬리브(82)의 상단부를 향해 퍼지 가스가 공급된다. 이 퍼지 가스로 인해, BTBAS 가스와 O₃ 가스는 오목부(80a)의 내벽과 회전 슬리브(82)의 외면 사이의 공간을 통해 혼합될 수 없다. 도 32에는 2개의 퍼지 가스 공급관(75)과 도관(75a)이 도시되어 있지만, 공급관(75)과 도관(75a)의 수는 BTBAS 가스와 O₃ 가스의 혼합이 오목부(80a)의 내벽과 회전 슬리브(82)의 외면 사이의 공간 근방에 있어서 확실하게 방지되도록 결정되면 된다.

도 32의 실시 형태에서는 오목부(80a)의 측면과 회전 슬리브(82)의 상단부 사이의 공간은 분리 가스를 토출하는 토출 구멍에 상당하고, 그리고 이 분리 가스 토출 구멍, 회전 슬리브(82) 및 지주(81)에 의해 진공 용기(1)의 중심부에 위치하는 중심 영역이 구성된다.

이상, 몇 개의 실시 형태를 참조하면서 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시 형태로 한정되지 않고, 다양한 변형ㆍ변경이 가능하다.

예를 들어, 상기한 실시 형태에 있어서는, 분리 영역(D)은 볼록 형상부(4)로 되어야 할 부채형 플레이트에 홈부(43)를 형성하고, 분리 가스 노즐[41(42)]을 홈부(43)에 배치함으로써 형성된다. 그러나, 2개의 부채형 플레이트가 분리 가스 노즐[41(42)]의 양측에 배치되도록 이들 2개의 부채형 플레이트를 천장판(11)의 하면에 나사로 설치함으로써, 분리 영역(D)을 구성해도 좋다. 도 33은 이와 같은 구성을 도시하는 평면도이다. 이 경우, 볼록 형상부(4)와 분리 가스 노즐[41(42)] 사이의 거리나, 볼록 형상부(4)의 사이즈는 분리 영역(D)의 분리 작용을 효율적으로 발휘하기 위해, 분리 가스나 반응 가스의 토출 레이트를 고려하여 결정해도 좋다.

또한, 상기한 실시 형태에 있어서는, 볼록 형상부(4)에 형성된 홈부(43)에 분리 가스 노즐[41(42)]이 배치되고, 분리 가스 노즐[41(42)]의 양측에 낮은 천장면(44)이 배치되어 있다. 그러나, 다른 실시 형태에 있어서는, 분리 가스 노즐(41) 대신에, 도 34에 도시한 바와 같이 볼록 형상부(4)의 내부에 있어서 서셉터(2)의 직경 방향으로 연신되는 유로(47)를 형성하고, 이 유로(47)의 길이 방향을 따라서 복수의 가스 토출 구멍(40)을 형성하고, 이들 가스 토출 구멍(40)으로부터 분리 가스(N₂ 가스)를 토출하도록 해도 좋다.

또한, 볼록 형상부(4)는 중공이라도 좋고, 중공 내에 분리 가스를 도입하도록 구성해도 좋다. 이 경우, 복수의 가스 토출 구멍(33)을, 도 35의 (a) 내지 도 35의 (c)에 도시한 바와 같이 배열해도 좋다.

도 35의 (a)를 참조하면, 복수의 가스 토출 구멍(33)은 각각 경사진 슬릿의 형상을 갖고 있다. 이들 경사 슬릿[복수의 가스 토출 구멍(33)]은 서셉터(2)의 반경 방향을 따라서 인접하는 슬릿과 부분적으로 오버랩되어 있다. 도 35의 (b)에서는, 복수의 가스 토출 구멍(33)은 각각 원형이다. 이들 원형의 구멍[복수의 가스 토출 구멍(33)]은 전체적으로 서셉터(2)의 반경 방향을 따라서 연신되는 구불구불한 선을 따라서 배치되어 있다. 도 35의 (c)에서는 복수의 가스 토출 구멍(33)은 각각 원호 형상의 슬릿의 형상을 갖고 있다. 이들 원호 형상 슬릿[복수의 가스 토출 구멍(33)]은 서셉터(2)의 반경 방향으로 소정의 간격으로 배치되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 볼록 형상부(4)는 대략 부채형의 상면 형상을 갖지만, 다른 실시 형태에서는 도 36의 (a)에 도시하는 직사각형, 또는 정사각형의 상면 형상을 갖고 있어도 좋다. 또한, 볼록 형상부(4)는, 도 36의 (b)에 도시한 바와 같이 상면은 전체적으로 부채형이고, 오목 형상으로 만곡된 측면(4Sc)을 갖고 있어도 좋다. 또한, 볼록 형상부(4)는, 도 36의 (c)에 도시한 바와 같이 상면은 전체적으로 부채형이고, 볼록 형상으로 만곡된 측면(4Sv)을 갖고 있어도 좋다. 또한, 도 36의 (d)에 도시한 바와 같이, 볼록 형상부(4)에 있어서의, 서셉터(2)(도 1)의 회전 방향의 상류측의 부분이 오목 형상의 측면(4Sc)을 갖고, 볼록 형상부(4)에 있어서의, 서셉터(2)(도 1)의 회전 방향의 하류측의 부분이 평면 형상의 측면(4Sf)을 갖고 있어도 상관없다. 또한, 도 36의 (a) 내지 도 36의 (d)에 있어서, 점선은 볼록 형상부(4)에 형성된 홈부(43)[도 4의 (a), 도 4의 (b)]를 나타내고 있다. 이들의 경우, 홈부(43)에 수용되는 분리 가스 노즐[41(42)](도 2)은 진공 용기(1)의 중앙부, 예를 들어 돌출부(5)(도 1)로부터 연신된다.

단, 이하의 이유에 의해, 볼록 형상부(4)가 부채형의 상면 형상을 가지면 바람직하다. 서셉터(2)의 외주연에 가까울수록 큰 원심력이 작용하므로, 예를 들어 BTBAS 가스는 서셉터(2)의 외주연에 가까운 부분에 있어서, 큰 속도로 분리 영역(D)을 향한다. 따라서, 서셉터(2)의 외주연에 가까운 부분에서는 천장면(44)과 서셉터(2) 사이의 간극으로 BTBAS 가스가 유입될 가능성이 높다. 따라서, 볼록 형상부(4)의 폭(회전 방향을 따른 길이)을 외주연을 향할수록 넓게 하면, BTBAS 가스가 그 간극으로 들어가기 어렵게 할 수 있다.

이하에, 볼록 형상부(4)[또는 천장면(44)]의 사이즈를 다시 예시한다. 도 37의 (a) 및 도 37의 (b)를 참조하면, 분리 가스 노즐[41(42)]의 양측에 협애한 공간을 형성하는 천장면(44)은 웨이퍼 중심(WO)이 지나는 경로에 대응하는 원호의 길이(L)로서 웨이퍼(W)의 직경의 약 1/10 내지 약 1/1의 길이이면 좋고, 약 1/6 이상이면 바람직하다. 구체적으로는, 웨이퍼(W)가 300㎜의 직경을 갖고 있는 경우, 이 길이(L)는 약 50㎜ 이상이 바람직하다. 이 길이(L)가 짧은 경우, 천장면(44)과 서셉터(2) 사이의 협애한 공간의 높이(h)는 반응 가스가 협애한 공간으로 유입되는 것을 효과적으로 방지하기 위해, 낮게 해야만 한다. 그러나, 길이(L)가 지나치게 짧아져, 높이(h)가 극단적으로 낮아지면, 서셉터(2)가 천장면(44)에 충돌하여, 파티클이 발생하여 웨이퍼의 오염이 발생하거나, 웨이퍼가 파손될 가능성이 있다. 따라서, 서셉터(2)의 천장면(44)에 충돌하는 것을 피하기 위해, 서셉터(2)의 진동을 억제하거나, 또는 서셉터(2)를 안정적으로 회전시키기 위한 방책이 필요해진다. 한편, 길이(L)를 짧게 한 채로 협애한 공간의 높이(h)를 비교적 크게 유지하는 경우에는, 천장면(44)과 서셉터(2) 사이의 협애한 공간으로 반응 가스가 유입되는 것을 방지하기 위해, 서셉터(2)의 회전 속도를 낮게 해야만 해, 제조 처리량의 점에서 오히려 불리해진다. 이들의 고찰로부터, 웨이퍼 중심(WO)의 경로에 대응하는 원호에 따른, 천장면(44)의 길이(L)는 약 50㎜ 이상이 바람직하다. 그러나, 볼록 형상부(4) 또는 천장면(44)의 사이즈는 상기한 사이즈로 한정되지 않고, 사용되는 프로세스 파라미터나 웨이퍼 사이즈에 따라서 조정해도 좋다. 또한, 협애한 공간이, 분리 영역(D)으로부터 처리 영역[P1(P2)]으로의 분리 가스의 흐름이 형성될 정도의 높이를 갖고 있는 한에 있어서, 상술한 설명으로부터 명백해진 바와 같이, 협애한 공간의 높이(h)도 또한, 사용되는 프로세스 파라미터나 웨이퍼 사이즈에 추가하여, 예를 들어 천장면(44)의 면적에 따라서 조정해도 좋다.

분리 영역(D)의 천장면(44)은 평탄면으로 한정되는 것이 아니라, 도 38의 (a)에 도시한 바와 같이 오목면 형상으로 만곡되어도 좋고, 도 38의 (b)에 도시한 바와 같이 볼록면 형상으로 해도 좋고, 또한 도 38의 (c)에 도시한 바와 같이 파형 형상으로 구성해도 좋다.

또한, 본 발명의 실시 형태에서는 분리 가스 공급 수단에 있어서의 회전 방향 양측에 낮은 천장면(44)이 위치하는 것이 바람직하지만, 분리 가스 노즐(41, 42)의 양측에 볼록 형상부(4)를 설치하지 않고, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 하방을 향해 N₂ 가스를 분출하여 에어 커튼을 형성하고, 이 에어 커튼에 의해 처리 영역(P1, P2)을 분리하도록 해도 좋다.

웨이퍼를 가열하기 위한 히터 유닛(7)은 저항 발열체 대신에, 가열 램프를 갖고 구성되어도 좋다. 또한, 히터 유닛(7)은 서셉터(2)의 하방측에 설치하는 대신에, 서셉터(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.

또한, 본 실시 형태에 의한 성막 장치에 있어서는, 서셉터(2)는 5개의 적재부(24)를 갖고, 대응하는 5개의 적재부(24)에 적재된 5매의 웨이퍼(W)를 1회의 런으로 처리할 수 있지만, 5개의 적재부(24) 중 1개에 1매의 웨이퍼(W)를 적재해도 좋고, 서셉터(2)에 적재부(24)를 1개만 형성해도 좋다.

상술한 실시 형태에서는, 처리 영역(P1) 및 처리 영역(P2)은 분리 영역(D)의 천장면(44)보다도 높은 천장면(45)을 갖는 영역에 상당하고 있다. 그러나, 처리 영역(P1) 및 처리 영역(P2)의 적어도 한쪽은 반응 가스 공급 가스 노즐[31(32)]의 양측에서 서셉터(2)에 대향하여, 천장면(45)보다도 낮은 다른 천장면을 가져도 좋다. 당해 천장면과 서셉터(2) 사이의 간극으로 가스가 유입되는 것을 방지하기 위해서이다. 이 천장면은 천장면(45)보다도 낮고, 분리 영역(D)의 천장면(44)과 동일한 정도로 낮아도 좋다. 도 39는 그와 같은 구성의 일례를 도시하고 있다. 도시한 바와 같이, 부채 형상의 볼록 형상부(30)는 O₃ 가스가 공급되는 처리 영역(P2)에 배치되고, 반응 가스 노즐(32)이 볼록 형상부(30)에 형성된 홈부(도시하지 않음)에 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 이 처리 영역(P2)은 가스 노즐이 반응 가스를 공급하기 위해 사용되지만, 분리 영역(D)과 마찬가지로 구성되어 있다. 또한, 볼록 형상부(30)는 도 35의 (a) 내지 도 35의 (c)에 일례를 도시하는 중공의 볼록 형상부와 마찬가지로 구성되어도 좋다.

또한, 분리 가스 노즐[41(42)]의 양측에 협애한 공간을 형성하기 위해 낮은 천장면(제1 천장면)(44)이 설치되는 한에 있어서, 다른 실시 형태에서는 상술한 천장면, 즉 천장면(45)보다 낮고, 분리 영역(D)의 천장면(44)과 동일한 정도로 낮은 천장면이, 반응 가스 공급 가스 노즐(31, 32)의 양쪽에 설치되어, 천장면(44)에 도달할 때까지 연장되어 있어도 좋다. 환언하면, 볼록 형상부(4) 대신에, 다른 볼록 형상부(400)가 천장판(11)의 하면에 설치되어 있어도 좋다. 도 40을 참조하면, 볼록 형상부(400)는 대략 원반 형상의 형상을 갖고, 서셉터(2)의 상면의 대략 전체와 대향하여, 가스 노즐(31, 32, 41, 42)이 각각 수용되어 반경 방향으로 연장되는 4개의 슬롯(400a)을 갖고, 또한 볼록 형상부(400)의 아래에, 서셉터(2)로 하는 협애한 공간이 남겨져 있다. 그 협애한 공간의 높이는 상술한 높이(h)와 동일한 정도이면 좋다. 볼록 형상부(400)를 사용하면, 반응 가스 공급 가스 노즐[31(32)]로부터 토출된 반응 가스는 볼록 형상부(400)의 아래에서(또는 협애한 공간에 있어서) 반응 가스 공급 가스 노즐[31(32)]의 양측으로 확산되고, 분리 가스 노즐[41(42)]로부터 토출된 분리 가스는 볼록 형상부(400)의 아래에서(또는 협애한 공간에 있어서) 분리 가스 노즐[41(42)]의 양측으로 확산된다. 이 반응 가스와 분리 가스는 협애한 공간에 있어서 합류하여, 배기구[61(62)]를 통해 배기된다. 이 경우라도, 반응 가스 공급 가스 노즐(31)로부터 토출된 반응 가스는 반응 가스 노즐(32)로부터 토출된 반응 가스와 혼합되지 않고, 적절한 분자층 성막을 실현할 수 있다. 또한, 이 경우, 승강 로드(204)와 구동 장치(203)[도 23의 (b)]는 서셉터 플레이트(201)를 승강 및 회전 가능한 한에 있어서, 어느 위치에 설치해도 좋고, 또한 승강 로드(204)가 서셉터 플레이트(201)를 밀어 올렸을 때의 높이는, 서셉터 플레이트(201) 및 그 위의 웨이퍼(W)가 볼록 형상부(400)의 하면에 접하지 않는 범위이며, 서셉터 플레이트(201)가 서셉터(2)에 접하지 않고 회전할 수 있을 정도로 설정된다.

또한, 볼록 형상부(400)를, 도 35의 (a) 내지 도 35의 (c) 중 어느 하나에 도시하는 중공의 볼록 형상부(4)를 조합함으로써 구성하고, 가스 노즐(31, 32, 33, 34) 및 슬릿(400a)을 사용하지 않고, 반응 가스 및 분리 가스를, 대응하는 중공 볼록 형상부(4)의 토출 구멍(33)으로부터 각각 가스를 토출하도록 해도 좋다.

처리 영역(P1, P2) 및 분리 영역(D)은 다른 실시 형태에 있어서는 도 41에 도시한 바와 같이 배치되어도 좋다. 도 41을 참조하면, O₃ 가스를 공급하는 반응 가스 노즐(32)이, 반송구(15)보다도 서셉터(2)의 회전 방향 상류측이며, 반송구(15)와 분리 가스 노즐(42) 사이에 설치되어 있다. 이와 같은 배치라도, 각 노즐 및 중심 영역(C)으로부터 토출되는 가스는 대략 도 41에 있어서 화살표로 나타낸 바와 같이 흘러, 양 반응 가스의 혼합이 방지된다. 따라서, 이와 같은 배치라도, 웨이퍼(W)의 표면에 BTBAS가 흡착되고, 그 후 O₃ 가스에 의해 BTBAS 가스가 산화되는 적절한 분자층 성막을 실현할 수 있다.

상술한 실시 형태에 의한 성막 장치에 있어서는, 2종류의 반응 가스를 사용하는 것으로 한정되지 않고, 3종류 이상의 반응 가스를 순서대로 기판 상에 공급해도 좋다. 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 배치하고, 각 분리 가스 노즐을 포함하는 분리 영역을 상술한 실시 형태와 같이 구성하면 좋다.

또한, 산화 실리콘막의 분자층 성막으로 한정되지 않고, 성막 장치에 의해 질화 실리콘막의 분자층 성막을 행할 수도 있다. 질화 실리콘막의 분자층 성막을 위한 질화 가스로서는, 암모니아(NH₃)나 히드라진(N₂H₂) 등을 이용할 수 있다.

또한, 산화 실리콘막이나 질화 실리콘막의 분자층 성막을 위한 원료 가스로서는, BTBAS로 한정되지 않고, 디클로로실란(DCS), 헥사클로로디실란(HCD), 트리스디메틸아미노실란(3DMAS), 테트라에톡시실란(TEOS) 등을 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치 및 성막 방법에 있어서는, 산화 실리콘막이나 질화 실리콘막으로 한정되지 않고, 질화 실리콘(NH₃)의 분자층 성막, 트리메틸알루미늄(TMA)과 O₃ 또는 산소 플라즈마를 사용한 산화알루미늄(Al₂O₃)의 분자층 성막, 테트라키스에틸메틸아미노지르코늄(TEMAZ)과 O₃ 또는 산소 플라즈마를 사용한 산화지르코늄(ZrO₂)의 분자층 성막, 테트라키스에틸메틸아미노하프늄(TEMAHf)과 O₃ 또는 산소 플라즈마를 사용한 산화하프늄(HfO₂)의 분자층 성막, 스트론튬비스테트라메틸헵탄디오나토[Sr(THD)₂]와 O₃ 또는 산소 플라즈마를 사용한 산화 스트론튬(SrO)의 분자층 성막, 티타늄메틸펜탄디오나토비스테트라메틸헵탄디오나토[Ti(MPD)(THD)]와 O₃ 또는 산소 플라즈마를 사용한 산화 티타늄(TiO)의 분자층 성막 등을 행할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치는 기판 처리 장치에 내장할 수 있고, 그 일례가 도 42에 모식적으로 도시되어 있다. 기판 처리 장치는 반송 아암(103)이 설치된 대기 반송실(102)과, 분위기를 진공과 대기압 사이에서 절환 가능한 로드 로크실(준비실)[104(105)]과, 2개의 반송 아암(107a, 107b)이 설치된 진공 반송실(106)과, 본 발명의 실시 형태에 관한 성막 장치(108, 109)를 포함한다. 또한, 이 처리 장치는, 예를 들어 FOUP 등의 웨이퍼 카세트(F)가 적재되는 카세트 스테이지(도시하지 않음)를 포함하고 있다. 웨이퍼 카세트(F)는 카세트 스테이지의 하나로 운반되어, 카세트 스테이지와 대기 반송실(102) 사이의 반입출 포트에 접속된다. 계속해서, 개폐 기구(도시하지 않음)에 의해 웨이퍼 카세트(FOUP)(101)의 덮개가 개방되어, 반송 아암(103)으로부터, 웨이퍼 카세트(F)로부터 웨이퍼가 취출된다. 다음에, 웨이퍼는 로드 로크실[104(105)]로 반송된다. 로드 로크실[104(105)]이 배기된 후, 로드 로크실[104(105)] 내의 웨이퍼는 반송 아암[107a(107b)]에 의해, 진공 반송실(106)을 통해 성막 장치(108, 109)로 반송된다. 성막 장치(108, 109)에서는 상술한 방법으로 웨이퍼 상에 막이 퇴적된다. 기판 처리 장치는 동시에 5매의 웨이퍼를 수용 가능한 2개의 성막 장치(108, 109)를 갖고 있으므로, 높은 처리량으로 분자층 성막을 행할 수 있다.

상기한 기판 처리 장치에서는 웨이퍼(W)를 성막 장치 내에서 자전시키도록 하였지만, 성막 장치의 외부에서 자전시켜도 좋다. 그와 같은 예에 대해, 도 43을 참조하여 설명한다. 상기한 기판 처리 장치의 진공 반송실(116) 내에 있어서, 2기의 진공 반송 아암(117, 117)이 각각 액세스할 수 있는 위치, 예를 들어 2기의 진공 반송 아암(117, 117)의 중간 위치에 있어서의 성막 장치(118, 119)에 근접하는 위치에는, 도 44에도 도시한 바와 같이 진공 반송 아암(117) 상에 보유 지지된 웨이퍼(W)를 이면측으로부터 픽업하여 연직축 주위로 회전시키기 위한 승강축(130)과, 이 승강축(130)을 하측으로부터 연직축 주위로 회전 가능 및 승강 가능하게 보유 지지하는 구동부(131)로 이루어지는 자전 기구(132)가 설치되어 있다. 이 자전 기구(132)는 성막 장치(118, 119)에서 성막 도중의 웨이퍼(W)에 대해 그 방향을 변경하여, 성막을 속행하기 위한 것이다. 또한, 도 44에서는 1기의 반송 아암(117)만을 도시하고 있다.

이 기판 처리 장치에서는, 웨이퍼(W)를 자전시킬 때에는, 예를 들어 진공 용기(1) 내의 진공도가 상술한 진공 반송실(116) 내의 진공도와 동일한 정도로 되도록 압력 조정기(65)를 조정하는 동시에, 게이트 밸브(G)를 개방하여 진공 반송 아암(117)을 진공 용기(1) 내로 진입시켜 승강 핀(16)과의 협동 작용에 의해 웨이퍼(W)를 진공 반송 아암(117)으로 전달한다. 계속해서, 진공 반송 아암(117) 상의 웨이퍼(W)를 자전 기구(132)의 상방 위치로 이동시키는 동시에, 하방측으로부터 승강축(130)을 상방으로 픽업하여 웨이퍼(W)를 들어올린다. 계속해서, 구동부(131)에 의해 승강축(130)을 연직축 주위로 회전시켜, 상술한 예와 마찬가지로 웨이퍼(W)의 방향을 변경한다. 그리고, 승강축(130)을 하강시켜 진공 반송 아암(117)으로 웨이퍼(W)를 전달하는 동시에, 이 웨이퍼(W)를 진공 용기(1) 내로 반입한다. 이와 같이 하여 서셉터(2)를 간헐적으로 회전시키고 남은 4매의 웨이퍼(W)에 대해서도 자전 기구(132)에 있어서 자전시킨 후, 상술한 예와 마찬가지로 계속해서 성막 처리를 행한다. 본 예에 있어서도, 상술한 예와 마찬가지로 면내에 있어서의 막두께의 균일화가 도모되어, 동일한 효과가 얻어진다.

또한, 웨이퍼(W)를 자전시키는 데 있어서, 진공 반송실(116) 내에 자전 기구(132)를 설치하였지만, 진공 반송 아암(117)에 이 자전 기구(132)를 조합하여 설치해도 좋다. 이와 같은 진공 반송 아암(117)으로서는, 구체적으로는 도 45에 도시한 바와 같이 지지판(141) 상에 형성된 레일(142)을 따라서 진퇴하는 슬라이드 아암으로 해도 좋다. 그리고, 상술한 자전 기구(132)는 각각의 반송 아암(117, 117)에 설치되는 동시에, 각 지지판(141) 내에 매설되어, 반송 아암(117)이 후퇴했을 때에 이 반송 아암(117) 상에 보유 지지된 웨이퍼(W)에 대해 승강 가능 및 연직축 주위로 회전 가능하게 구성된다. 이 반송 아암(117)에 있어서도, 상기한 예와 마찬가지로 웨이퍼(W)의 자전이 행해져 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 상술한 대기 반송 아암(113) 대신에, 이 진공 반송 아암(117)을 상술한 대기 반송실(112)에 설치하여, 이 대기 반송실(112)에 있어서 웨이퍼(W)를 자전시켜도 좋다.

(실시예)

다음에, 상기한 성막 방법을 실시한 경우에 면내의 균일성이 어느 정도 개선되는지 평가하기 위해 행한 시뮬레이션에 대해 설명한다. 시뮬레이션은 이하의 조건에 있어서 행하였다.

(시뮬레이션 조건)

서셉터(2)의 회전수 : 120rpm, 240rpm

목표 막두께(T) : 약 155㎚

웨이퍼의 자전 횟수 : 없음(비교 대상), 1회(자전 각도 : 180°), 8회(자전 각도 : 45°), 4회(자전 각도 : 90°)

또한, 웨이퍼(W)를 자전시키는 경우에는, 각각의 조건에 있어서 동일한 각도씩 자전시키는 것으로 하였다. 또한, 막두께의 측정(계산)은 각각의 웨이퍼(W)에 있어서 둘레 방향으로 49점씩 행하였다. 또한, 웨이퍼(W)의 자전 횟수가 8회 및 4회인 시뮬레이션에 대해서는, 웨이퍼(W)의 반경 방향에 있어서 각각 8군데씩 및 4군데씩 막두께를 측정하여, 그 평균치를 사용하였다.

(결과)

그 결과, 도 46에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 1회 자전시킨 것만으로도 면내 균일성이 개선되고, 또한 자전 횟수를 늘릴수록 균일성이 향상되어 가는 것을 알 수 있었다. 그리고, 웨이퍼(W)를 8회 자전시키면, 서셉터(2)의 회전수가 240rpm인 조건에서는 균일성이 1％ 이하로 크게 개선되는 것을 알 수 있었다.

Claims

용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 적층하여 막을 형성하는 성막 장치에 있어서,
상기 용기 내에 설치된 서셉터와,
상기 서셉터의 상면에 대향하여, 당해 서셉터의 둘레 방향으로 서로 이격하도록 설치되어, 기판의 표면에 복수의 반응 가스를 각각 공급하기 위한 복수의 반응 가스 공급 수단과,
상기 복수의 반응 가스 공급 수단으로부터 각각 반응 가스가 공급되는 복수의 처리 영역끼리의 분위기를 구획하기 위해, 상기 서셉터의 둘레 방향에 있어서 상기 복수의 처리 영역 사이에 형성되어, 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급 수단을 갖는 분리 영역과,
상기 반응 가스 공급 수단 및 상기 분리 가스 공급 수단과, 상기 서셉터를 연직축 주위로 상대적으로 회전시키는 회전 기구와,
상기 회전 기구의 회전에 의해 상기 복수의 처리 영역 및 상기 분리 영역에 상기 기판이 순서대로 위치하도록, 당해 회전 기구의 회전 방향을 따르도록 상기 서셉터에 형성된 기판 적재 영역과,
상기 기판 적재 영역에 적재된 상기 기판을 연직축 주위로 소정의 각도 자전시키는 자전 기구와,
상기 용기 내를 배기하는 배기 수단을 구비하는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 성막의 도중에 상기 회전 기구에 의한 상대적 회전을 정지시키고, 상기 자전 기구에 의해 상기 기판을 자전시키도록 상기 자전 기구에 대해 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비하는, 성막 장치.
제2항에 있어서, 상기 서셉터의 회전에 의해 상기 복수의 처리 영역 및 분리 영역을 기판이 순서대로 통과하도록 구성되고,
상기 자전 기구는 상기 서셉터의 하방측에 설치되어, 당해 서셉터 상의 기판을 하방측으로부터 픽업하여 회전시켜, 기판의 방향을 변경하도록 구성되는, 성막 장치.
제3항에 있어서, 상기 자전 기구는 상기 서셉터와 외부의 반송 기구 사이에서 기판의 전달을 행하는 역할을 더 갖고 있는, 성막 장치.
제2항에 있어서, 상기 서셉터의 회전에 의해 상기 복수의 처리 영역 및 분리 영역을 기판이 순서대로 통과하도록 구성되고,
상기 자전 기구는 상기 서셉터의 상방측에 설치되어, 당해 서셉터 상의 기판을 측방측으로부터 끼워 넣고 회전시켜, 기판의 방향을 변경하도록 구성되는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 서셉터는 위에서 보았을 때의 평면 형상이 원형이고,
상기 복수의 반응 가스 공급 수단은 각각 상기 서셉터의 반경 방향을 따라서 연장되는 반응 가스를 공급하는 수단인, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 분리 영역은 상기 분리 가스 공급 수단에 있어서의 상기 회전 기구의 회전 방향 양측에 위치하여, 당해 분리 영역으로부터 처리 영역측으로 분리 가스가 흐르기 위한 협애한 공간을 상기 서셉터와의 사이에 형성하기 위한 천장면을 구비하는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 처리 영역의 분위기를 분리하기 위해 상기 용기 내의 중심부에 위치하여, 상기 서셉터의 기판 적재면측에 분리 가스를 토출하는 토출 구멍이 형성된 중심 영역을 구비하고,
상기 반응 가스는 상기 분리 영역의 양측으로 확산되는 분리 가스 및 상기 중심 영역으로부터 토출되는 분리 가스와 함께 상기 진공 배기 수단에 의해 배기되는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 서셉터가, 저부에 관통 구멍을 갖는 오목부와, 당해 오목부에 이탈 가능하게 수용되는 플레이트를 포함하고,
상기 자전 기구가, 상기 관통 구멍을 통해 상기 플레이트를 밀어 올려, 당해 플레이트를 회전시키는 승강 회전부를 포함하는, 성막 장치.
제9항에 있어서, 상기 플레이트에 상기 기판 적재부가 설치되는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 자전 기구가, 상기 기판의 이면 주연부를 지지 가능한 갈고리부를 선단에 갖는 복수의 아암과, 당해 복수의 아암을 상하 방향으로, 서로 근접하는 방향으로 및 원호 형상으로 이동 가능한 구동부를 구비하고,
상기 서셉터가, 상기 적재 영역의 주연부에, 상기 갈고리부가 진입하여 상기 기판의 이면 주연부에 도달하는 것을 허용하는 오목부를 더 포함하는, 성막 장치.
제9항에 있어서, 상기 서셉터를 상하로 이동 가능한 구동 기구를 더 갖고,
상기 승강 회전부가, 상기 구동 기구에 의한 상기 서셉터의 하강에 의해, 상기 플레이트를 상기 서셉터로부터 이탈시켜 당해 플레이트를 회전시키는, 성막 장치.
용기 내에서, 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 사이클을 실행하여 반응 생성물의 층을 당해 기판 상에 생성함으로써 막을 퇴적하는 성막 장치이며,
상기 용기 내에 회전 가능하게 설치되어, 하나의 면으로 획정되어 상기 기판이 적재되는 적재 영역을 갖는 서셉터와,
상기 하나의 면에 제1 반응 가스를 공급하도록 구성되는 제1 반응 가스 공급부와,
상기 서셉터의 회전 방향을 따라서 상기 제1 반응 가스 공급부로부터 이격된, 상기 하나의 면에 제2 반응 가스를 공급하도록 구성되는 제2 반응 가스 공급부와,
상기 회전 방향을 따라서, 상기 제1 반응 가스가 공급되는 제1 처리 영역과 상기 제2 반응 가스가 공급되는 제2 처리 영역 사이에 위치하여, 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역을 분리하는 분리 영역과,
상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역을 분리하기 위해, 상기 용기의 중앙부에 위치하여, 상기 하나의 면을 따라서 제1 분리 가스를 토출하는 토출 구멍을 갖는 중앙 영역 및,
상기 용기 내를 배기하기 위해 상기 용기에 형성된 배기구와,
상기 기판을 상기 용기로부터 반입 가능한 유닛이며, 상기 기판이 적재되는 회전 스테이지를 내부에 포함하는 당해 유닛을 구비하고,
상기 분리 영역이, 제2 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부와, 상기 제2 분리 가스가 상기 회전 방향에 대해 상기 분리 영역으로부터 상기 처리 영역측으로 흐를 수 있는 협애한 공간을, 상기 서셉터의 상기 하나의 면에 대해 형성하는 천장면을 포함하는, 성막 장치.
용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 적층하여 막을 형성하는 성막 방법에 있어서,
용기 내에 설치된 서셉터 상의 기판 적재 영역에 기판을 적재하는 공정과,
상기 서셉터의 상면에 대향하여, 상기 서셉터의 둘레 방향으로 서로 이격하도록 설치된 복수의 반응 가스 공급 수단으로부터, 상기 서셉터 상의 기판의 적재 영역측의 면에 각각 반응 가스를 공급하는 공정과,
상기 복수의 반응 가스 공급 수단으로부터 각각 반응 가스가 공급되는 복수의 처리 영역끼리의 분위기를 구획하기 위해, 상기 서셉터의 둘레 방향에 있어서 이들 처리 영역 사이에 형성된 분리 영역에 대해 분리 가스 공급 수단으로부터 제1 분리 가스를 공급하여, 이 분리 영역으로의 상기 반응 가스의 침입을 저지하는 공정과,
상기 반응 가스 공급 수단 및 상기 분리 가스 공급 수단과, 상기 서셉터를 회전 기구에 의해 연직축 주위로 상대적으로 회전시켜, 상기 복수의 처리 영역 및 상기 분리 영역에 기판을 순서대로 위치시켜 반응 생성물의 층을 적층하여 막을 성막하는 공정과,
상기 막을 성막하는 공정의 도중에, 자전 기구에 의해 상기 기판을 연직축 주위로 소정의 각도 자전시키는 공정을 포함하는, 성막 방법.
제14항에 있어서, 상기 자전시키는 공정 전에, 상기 회전 기구에 의한 상대적 회전을 정지시키는 공정을 더 포함하는, 성막 방법.
제14항에 있어서, 상기 반응 가스의 침입을 저지하는 공정은 상기 분리 가스 공급 수단에 있어서의 상기 회전 기구의 회전 방향 양측에 있어서 천장면과 상기 서셉터 사이에 협애한 공간을 형성하여, 상기 분리 영역으로부터 이 협애한 공간을 통해 처리 영역측으로 분리 가스를 흘리는 공정을 포함하는, 성막 방법.
제14항에 있어서, 상기 반응 가스의 침입을 저지하는 공정은 상기 복수의 처리 영역의 분위기를 분리하기 위해, 상기 용기 내의 중심부에 위치하는 중심 영역으로부터, 상기 서셉터의 기판 적재면측으로 분리 가스를 토출하여, 상기 분리 영역의 양측으로 확산되는 분리 가스 및 상기 중심 영역으로부터 토출되는 분리 가스와 함께 상기 반응 가스를 배기하는 공정을 포함하는, 성막 방법.
제14항에 있어서, 상기 기판을 자전시키는 공정이,
상기 서셉터에 설치되어 저부에 관통 구멍을 갖는 오목부에 이탈 가능하게 수용되는 플레이트를, 상기 자전 기구에 의해 상기 관통 구멍을 통해 밀어올리는 공정과,
상기 플레이트를 회전시키는 공정을 포함하는, 성막 방법.
제14항에 있어서, 상기 기판을 자전시키는 공정이,
상기 기판의 이면 주연부를 지지하여 당해 기판을 들어올리는 공정과,
상기 기판을 회전시키는 공정을 포함하는, 성막 방법.
용기 내에서 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판의 표면에 공급하고 또한 이 공급 사이클을 실행함으로써 반응 생성물의 층을 적층하여 막을 형성하는 성막 장치에 사용되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체에 있어서,
상기 컴퓨터 프로그램은 제14항에 기재된 성막 방법을 실시하도록 스텝이 짜여져 있는, 기억 매체.