KR20110074697A - 성막 장치 및 성막 방법 - Google Patents

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Abstract

본 성막 장치는 회전 테이블의 중심과 외주 상의 다른 2개의 점을 커버하도록 연장되어 제1 및 제2 영역으로 나누는 분리 영역으로, 제1 분리 가스로 분리 영역을 제1 및 제2 영역보다 고압으로 유지 가능한 분리 영역과, 제1 분리 가스의 회전 테이블의 중심으로부터 외주로의 흐름을 억제하여, 분리 영역을 제1 및 제2 영역보다 고압으로 제어하는 압력 제어부와, 제1 영역에서 회전 테이블로 제1 반응 가스를 공급하는 제1 반응 가스 공급부와, 제2 영역에서 회전 테이블로 제2 반응 가스를 공급하는 제2 반응 가스 공급부와, 제1 반응 가스와 분리 영역으로부터의 제1 분리 가스의 양쪽을 합류하여 제1 영역을 통해 배기하는 제1 배기구 및 제2 반응 가스와 분리 영역으로부터의 제1 분리 가스의 양쪽을 합류하여 제2 영역을 통해 배기하는 제2 배기구를 구비한다.

Description

성막 장치 및 성막 방법 {FILM FORMING DEVICE AND FILM FORMING METHOD}
본 출원은 2009년 12월 25일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 2009-295391호에 기초하는 우선권을 주장하는 것으로, 그 전체 내용을 여기에 원용한다.
본 발명은 용기 내에서, 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 공급 사이클을 복수회 실행함으로써, 반응 생성물의 복수의 층을 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 프로세스에 있어서의 성막 방법으로서, ALD(Atomic Layer Deposition) 또는 MLD(Molecular Layer Deposition)라고 불리는 방법(이하, ALD법이라고 부름)이 알려져 있다. ALD법에서는 진공 용기 내에 제1 반응 가스를 공급하여 기판 표면에 제1 반응 가스를 흡착시키는 제1 반응 가스 흡착 스텝과, 진공 용기 내로부터 제1 반응 가스를 퍼지하는 제1 퍼지 스텝과, 제2 반응 가스를 공급하여 기판 표면에 제2 반응 가스를 흡착시키는 제2 반응 가스 흡착 스텝과, 진공 용기 내로부터 제2 반응 가스를 퍼지하는 제2 퍼지 스텝을 갖는 사이클을 다수회 행함으로써, 기판 상으로의 성막이 행해진다. 기판 표면에 교대로 흡착하는 양 반응 가스의 반응에 의해 1층 또는 복수층의 원자층이나 분자층이 형성되므로, 사이클 수에 따라서 막 두께를 고정밀도로 제어할 수 있는 동시에, 막질의 면내 균일성도 양호한 점에서, 반도체 디바이스의 미세화에 유효한 방법으로서 기대되고 있다.
이와 같은 성막 방법을 실시하기 위한 성막 장치로서, 하기의 특허 문헌 1에, 반응 용기 내에 설치되어, 원판 형상의 형상을 갖는 회전 가능한 서셉터와, 이 서셉터와 대향하도록 배치되는 가스 분출부를 구비하는 박막 증착 장치가 개시되어 있다. 이 가스 분출부는 반응 용기의 상부 중앙에 배치되는 1개의 원형의 중앙 샤워 헤드와, 대략 부채형의 형상을 갖고, 중앙 샤워 헤드를 둘러싸도록 반응 용기의 원주 방향으로 배열되는 10개의 부채 형상 샤워 헤드를 갖고 있다. 중앙 샤워 헤드에 대해 대칭으로 배치되는 2개의 부채 형상 샤워 헤드의 한쪽으로부터 제1 원료 가스가 공급되고, 다른 쪽의 부채 형상 샤워 헤드로부터 제2 원료 가스가 공급되고, 나머지의 부채 형상 샤워 헤드 및 중앙 샤워 헤드로부터 퍼지 가스가 공급된다. 또한, 반응 용기의 내주벽을 따라서 복수의 배기구가 배열되고, 각 샤워 헤드로부터 공급되는 가스는, 반응 용기의 중심으로부터 내주벽을 향하는 방향으로 방사상으로 흘러, 복수의 배기구로부터 배기된다. 이와 같이 하여 반응 용기 내에서의 제1 원료 가스와 제2 원료 가스의 혼합을 저감시키면서, 서셉터의 회전에 의해 기판에 흡착하는 가스를 전환하기 위해, 퍼지 스텝이 불필요해진다.
또한, 하기의 특허 문헌 2에는 챔버 내에 설치되어, 4매의 기판이 지지되는 회전 가능하고 또한 상하 이동 가능한 기판 지지 플랫폼과, 기판 지지 플랫폼의 상방에 형성되는 4개의 반응 스페이스를 구비하는 성막 장치가 개시되어 있다. 이 성막 장치에 있어서는, 기판 지지 플랫폼은 지지하는 기판이 각 반응 스페이스의 하방에 위치하도록 회전하고, 정지하면, 상방으로 이동하여 각 기판을 반응 스페이스에 노출시킨다. 계속해서, 4개의 반응 스페이스의 적어도 하나의 반응 스페이스에 하나의 반응 가스가 소정의 기간(펄스 형상으로) 공급되고, 다른 반응 스페이스에 다른 반응 가스가 소정의 기간(펄스 형상으로) 공급된다. 그 후, 반응 스페이스가 퍼지 가스에 의해 퍼지되어, 퍼지를 계속하면서, 기판 지지 플랫폼이 하방으로 이동하여, 회전하고, 각 기판을 다음의 반응 스페이스의 하방으로 위치시킨다. 계속해서, 지지 기판 플랫폼이 상방으로 이동하고, 이하, 동일한 동작이 반복된다. 즉, 반응 가스와 퍼지 가스는 선택적으로 흐르고, 반응 스페이스를 동시에 흐르는 경우가 없다. 또한, 반응 스페이스에 기판이 노출될 때에는, 챔버의 천장판 부재로부터 하방으로 연장되는 하방 부재에 의해 기판 지지 플랫폼이 시일되므로, 반응 스페이스에 공급되는 반응 가스는 기판에는 흡착하지만, 기판 지지 플랫폼에 흡착하는 경우가 없다. 이에 의해, 기판 지지 플랫폼 상으로의 퇴적이 방지되어, 파티클의 발생이 저감된다.
특허 문헌 1 : 대한민국 특허 출원 공개 제2009-0012396호 명세서 특허 문헌 2 : 미국 특허 출원 공개 제2007/0215036호 명세서
그러나, 특허 문헌 1에 개시되는 성막 장치에 있어서는, 반응 용기의 내주벽을 따라서 복수의 배기구를 배치함으로써 가스를 방사상으로 흘리려고 해도, 서셉터의 회전에 의해 가스가 회전 방향으로 흘러 버리므로, 특히 회전 속도를 크게 한 경우에는, 제1 원료 가스와 제2 원료 가스의 혼합을 충분히 억제할 수 없다. 이로 인해, ALD 성막을 실현할 수 없는 사태로 된다. 이와 같은 사정으로 인해, 특허 문헌 1에 있어서는, 서셉터의 회전 속도로서 3rpm 내지 10rpm이 예시되어 있는 것에 지나지 않는다. 이것으로는, 처리량의 향상이라고 하는 점에서 충분하다고는 할 수 없다.
또한, 특허 문헌 2에 개시되는 성막 방법에 있어서는, 반응 스페이스의 퍼지에 시간이 걸리고, 기판 지지 플랫폼의 회전/정지 및 상하 이동이 반복되어, 반응 가스와 퍼지 가스가 간헐적으로 공급되므로 처리량을 향상시키는 것은 어렵다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어지고, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스의 혼합을 효과적으로 억제함으로써, 회전 테이블의 회전 속도를 증대시켜도 혼합 억제 효과를 유지할 수 있고, 또한 처리량의 향상에 기여할 수 있는 성막 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 형태에 따르면, 용기 내에서, 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 공급 사이클을 복수회 실행함으로써, 반응 생성물의 복수의 층을 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치가 제공된다. 이 성막 장치는 용기 내에 회전 가능하게 설치되어, 기판이 적재되는 기판 적재 영역을 포함하는 회전 테이블과, 회전 테이블의 중심과 외주 상의 다른 2개의 점을 커버하도록 연장되어 용기 내를 적어도 제1 영역 및 제2 영역으로 나누는 분리 영역이며, 당해 분리 영역에 공급되는 제1 분리 가스에 의해, 분리 영역의 압력을 제1 영역 및 제2 영역의 압력보다도 높은 압력으로 유지 가능하게 구성되는 당해 분리 영역과, 제1 분리 가스가 회전 테이블의 중심으로부터 외주의 방향으로 흐르는 것을 억제함으로써, 분리 영역의 압력을 제1 영역 및 제2 영역의 압력보다도 높은 압력으로 제어하는 압력 제어부와, 제1 영역에 배치되어, 회전 테이블을 향해 제1 반응 가스를 공급하는 제1 반응 가스 공급부와, 제2 영역에 배치되어, 회전 테이블을 향해 제2 반응 가스를 공급하는 제2 반응 가스 공급부와, 제1 영역에 공급되는 제1 반응 가스와, 분리 영역으로부터의 제1 분리 가스의 양쪽을 합류하여 제1 영역을 통해 배기하기 위한 제1 배기구와 및 제2 영역에 공급되는 제2 반응 가스와, 분리 영역으로부터의 제1 분리 가스의 양쪽을 합류하여 제2 영역을 통해 배기하기 위한 제2 배기구를 구비한다.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 용기 내에서, 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 공급 사이클을 복수회 실행함으로써, 반응 생성물의 복수의 층을 적층하여 박막을 형성하는 성막 방법이 제공된다. 이 성막 방법은 용기 내에 회전 가능하게 설치되어, 기판이 적재되는 기판 적재 영역을 포함하는 회전 테이블에 기판을 적재하고, 회전 테이블의 중심과 외주 상의 다른 2개의 점을 커버하도록 연장하여 용기 내를 적어도 제1 영역 및 제2 영역으로 나누는 분리 영역에 대해 제1 분리 가스를 공급하고, 분리 영역의 압력을 제1 영역 및 제2 영역의 압력보다도 높은 압력으로 유지하고, 제1 영역에 배치되는 제1 반응 가스 공급부로부터 회전 테이블을 향해 제1 반응 가스를 공급하고, 제2 영역에 배치되는 제2 반응 가스 공급부로부터 회전 테이블을 향해 제2 반응 가스를 공급하고, 제1 영역에 공급되는 제1 반응 가스와, 분리 영역으로부터의 제1 분리 가스의 양쪽을 합류시켜 제1 영역을 통해 배기하고, 제2 영역에 공급되는 제2 반응 가스와, 분리 영역으로부터의 제1 분리 가스의 양쪽을 합류시켜 제2 영역을 통해 배기한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치의 단면도.
도 2는 도 1의 성막 장치의 내부의 개략 구성에 도시하는 사시도.
도 3은 도 1의 성막 장치의 평면도.
도 4는 도 1의 성막 장치에 있어서의 분리 영역, 제1 영역 및 제2 영역의 일례를 도시하는 단면도.
도 5는 도 1의 성막 장치에 설치되는, 분리 가스가 회전 테이블의 중심으로부터 외주로 흐르는 것을 억제하는 굴곡부를 도시하는 설명도.
도 6은 분리 영역의 사이즈를 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 1의 성막 장치의 분리 영역에 있어서의 압력에 대해 행한 시뮬레이션의 결과를 나타내는 도면.
도 8은 도 1의 성막 장치의 분리 영역에 있어서의 압력의 분포를 모식적으로 도시하는 도면.
도 9는 도 1의 성막 장치의 다른 단면도.
도 10은 도 1의 성막 장치를 도시하는 일부 파단 사시도.
도 11은 도 1의 성막 장치에 있어서의 반응 가스 노즐 및 노즐 커버의 구성도.
도 12는 도 11의 노즐 커버가 설치된 반응 가스 노즐을 설명하는 도면.
도 13은 도 1의 성막 장치의 진공 용기 내의 가스 플로우 패턴을 도시하는 다른 설명도.
도 14는 도 1의 성막 장치의 다른 단면도.
도 15는 도 1의 성막 장치의 또 다른 단면도.
도 16은 도 1의 성막 장치에서 사용될 수 있는 정류판을 도시하는 평면도.
도 17은 도 16에 도시하는 정류판을 도시하는 단면도.
도 18은 도 1의 성막 장치의 분리 영역에 있어서의 압력에 대해 행한 시뮬레이션의 결과를 나타내는 도면으로, 배기구의 차이에 의한 압력 분포를 비교하는 도면.
도 19는 도 1의 성막 장치에 있어서의 반응 가스 노즐 및 분리 가스 노즐의 변형예를 도시하는 도면.
도 20은 도 1의 성막 장치에 있어서의 반응 가스 노즐 및 분리 가스 노즐의 다른 변형예를 도시하는 도면.
도 21a는 도 1의 성막 장치에 있어서의 분리 영역의 다른 변형예를 도시하는 도면.
도 21b는 도 21a에 있어서의 E-E선을 따른 단면도.
도 22는 도 21의 변형예의 다른 변형예를 도시하는 도면.
도 23은 도 21의 변형예의 다른 변형예를 도시하는 도면.
도 24는 도 1의 성막 장치에 있어서의 분리 영역의 다른 변형예를 도시하는 도면.
도 25는 도 1의 성막 장치에 있어서의 분리 영역의 다른 변형예를 도시하는 도면.
도 26은 도 1의 성막 장치에 있어서의 분리 영역의 변형예를 도시하는 도면.
도 27은 도 1의 성막 장치에 있어서의 분리 영역의 다른 변형예를 도시하는 도면.
도 28은 도 11의 노즐 커버의 변형예를 도시하는 도면.
도 29는 반응 가스 노즐의 변형예를 도시하는 도면.
도 30은 반응 가스 노즐의 다른 변형예를 도시하는 도면.
도 31은 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 성막 장치의 단면도.
도 32는 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치를 포함하는 기판 처리 장치의 개략도.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스의 혼합을 효과적으로 억제함으로써, 회전 테이블의 회전 속도를 증대시켜도 혼합 억제 효과를 유지할 수 있고, 또한 처리량의 향상에 기여할 수 있는 성막 장치가 제공된다.
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 두께나 치수는 이하의 한정적이 아닌 실시 형태에 비추어, 당업자에 의해 결정되어야 하는 것이다.
본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치는 도 1(도 3의 A-A선을 따른 단면도) 및 도 2에 도시한 바와 같이, 대략 원형의 평면 형상을 갖는 편평한 진공 용기(1)와, 이 진공 용기(1) 내에 설치되어, 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 갖는 회전 테이블(2)을 구비한다. 진공 용기(1)는 용기 본체(12)와, 이것으로부터 분리 가능한 천장판(11)으로 구성되어 있다. 천장판(11)은, 예를 들어 O링 등의 밀봉 부재(13)를 통해 용기 본체(12)에 설치되고, 이에 의해 진공 용기(1)가 기밀하게 밀폐된다. 천장판(11) 및 용기 본체(12)는, 예를 들어 알루미늄(Al)으로 제작할 수 있다.
도 1을 참조하면, 회전 테이블(2)은 중앙에 원형의 개구부를 갖고 있고, 개구부의 주위에서 원통 형상의 코어부(21)에 의해 상하로부터 끼워져 보유 지지되어 있다. 코어부(21)는 연직 방향으로 연장되는 회전축(22)의 상단부에 고정되어 있다. 회전축(22)은 용기 본체(12)의 저면부(14)를 관통하여, 그 하단부가 당해 회전축(22)을 연직축 주위로 회전시키는 구동부(23)에 설치되어 있다. 이 구성에 의해, 회전 테이블(2)은 그 중심축을 회전 중심으로 하여 회전할 수 있다. 또한, 회전축(22) 및 구동부(23)는 상면이 개방된 통 형상의 케이스체(20) 내에 수납되어 있다. 이 케이스체(20)는 그 상면에 설치된 플랜지부(20a)를 통해 진공 용기(1)의 저면부(14)의 하면에 기밀하게 설치되어 있고, 이에 의해, 케이스체(20)의 내부 분위기가 외부 분위기로부터 격리되어 있다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)의 상면에, 각각 웨이퍼(W)가 적재되는 복수(도시한 예에서는 5개)의 원형 오목부 형상의 적재부(24)[이하, 오목부(24)라고 함]가 등각도 간격으로 형성되어 있다. 단, 도 3에서는 웨이퍼(W)를 1매만을 도시하고 있다.
도 4의 (a)를 참조하면, 오목부(24)와 오목부(24)에 적재된 웨이퍼(W)의 단면이 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 오목부(24)는 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간(예를 들어, 4㎜) 큰 직경과, 웨이퍼(W)의 두께와 동등한 깊이를 갖고 있다. 오목부(24)의 깊이와 웨이퍼(W)의 두께가 대략 동등하므로, 웨이퍼(W)가 오목부(24)에 적재되었을 때, 웨이퍼(W)의 표면은 회전 테이블(2)의 오목부(24)를 제외한 영역의 표면과 대략 동일한 높이로 된다. 가령, 웨이퍼(W)와 그 영역 사이에 비교적 큰 단차가 있으면, 그 단차에 의해 가스의 흐름에 난류가 발생하여, 웨이퍼(W) 상에서의 막 두께 균일성이 영향을 받는다. 이 영향을 저감시키기 위해, 2개의 표면이 대략 동일한 높이에 있다. 「대략 동일한 높이」는, 높이의 차가 약 5㎜ 이하이면 좋지만, 가공 정밀도가 허용하는 범위에서 가능한 한 0에 가까우면 바람직하다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 회전 테이블(2)의 회전 방향(예를 들어, 도 3의 화살표 RD)을 따라서 서로 이격된 2개의 볼록 형상부(4)가 설치되어 있다. 도 2 및 도 3에서는 천장판(11)을 생략하고 있지만, 볼록 형상부(4)는, 도 4에 도시한 바와 같이 천장판(11)의 하면에 설치되어 있다. 또한, 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 볼록 형상부(4)는 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고 있고, 내원호가 돌출부(5)(후술)에 연결되고, 외원호가 진공 용기(1)의 용기 본체(12)의 내주면을 따르도록 배치되어 있다. 또한, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 볼록 형상부(4)는 그 하면(44)이 회전 테이블(2)로부터 높이(h1)(후술)에 위치하도록 배치된다. 이에 의해, 볼록 형상부(4)와 회전 테이블(2) 사이에는, 공간(H)이 형성되어 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 볼록 형상부(4)는 볼록 형상부(4)가 2분할 되도록 반경 방향으로 연장되는 홈부(43)를 갖고, 홈부(43)에는 분리 가스 노즐[41(42)]이 수용되어 있다. 홈부(43)는, 본 실시 형태에서는 볼록 형상부(4)를 이등분하도록 형성되지만, 다른 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 볼록 형상부(4)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측이 넓어지도록 홈부(43)를 형성해도 좋다. 분리 가스 노즐[41(42)]은, 도 3에 도시한 바와 같이 용기 본체(12)의 주위벽부로부터 진공 용기(1) 내로 도입되어, 그 기단부인 가스 도입 포트[41a(42a)]를 용기 본체(12)의 외주벽에 설치함으로써 지지되어 있다.
분리 가스 노즐[41(42)]은 분리 가스의 가스 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 분리 가스는 N2 가스나 희가스 등의 불활성 가스이면 좋고, 또한 성막에 영향을 미치지 않는 가스이면, 분리 가스의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에 있어서는, 분리 가스로서 질소(N2) 가스가 이용된다. 또한, 분리 가스 노즐[41(42)]은 회전 테이블(2)의 표면을 향해 N2 가스를 토출하기 위한 토출 구멍(40)(도 4)을 갖고 있다. 토출 구멍(40)은 분리 가스 노즐[41(42)]의 길이 방향에 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. 또한, 분리 가스 노즐[41(42)]은 토출 구멍(40) 대신에, 회전 테이블(2)을 향해 개방되고, 분리 가스 노즐[41(42)]의 길이 방향으로 연장되는 슬릿을 가져도 좋다.
도 1 내지 도 3을 다시 참조하면, 상술한 볼록 형상부(4)는 코어부(21)를 둘러싸도록 천장판(11)의 하면에 설치된 환형상의 돌출부(5)에 결합되어 있다. 이에 의해, 회전 테이블(2)의 외측 테두리 단부로부터 중심을 통해 다른 외측 테두리 단부까지 넓어지고, 진공 용기(1) 내를 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)(도 2 및 도 3 참조)으로 나누는 분리 부재가 구성되어 있다. 돌출부(5)는 회전 테이블(2)과 대향하여, 이에 의해 돌출부(5)와 회전 테이블(2) 사이에 상술한 공간(H)과 연통하는 좁은 공간(50)(도 1 참조)이 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 공간(50)의 하면의 회전 테이블(2)로부터의 높이(h15)(도 5 참조)는 공간(H)의 높이(h1)보다도 약간 낮다. 또한, 다른 실시 형태에 있어서는, 높이(h15와 h1)는 동등해도 좋다. 또한, 돌출부(5)와 볼록 형상부(4)는 일체로 형성되어도, 별체로서 형성되어 결합되어도 좋다. 또한, 도 2 및 도 3은 볼록 형상부(4)를 진공 용기(1) 내에 남긴 상태로 천장판(11)을 제거한 진공 용기(1)의 내부를 도시하고 있다.
도 5는 도 3의 B-B선을 따른 단면의 대략 절반을 도시하는 도면이다. 도시한 바와 같이, 코어부(21)와 진공 용기(1)의 천장판(11) 사이에 공간(52)이 형성되어 있다. 공간(52)은 상기한 공간(50)과 연통되어 있고, 이에 의해, 2개의 볼록 형상부(4)의 하방의 공간(H)은 공간(50 및 52)을 통해 서로 연통되어 있다. 또한, 천장판(11)의 중심부에는 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있고, 이에 의해, 천장판(11)과 코어부(21) 사이의 공간(52)에 N2 가스가 공급된다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 영역(48A)에 있어서 용기 본체(12)의 주위벽부로부터 회전 테이블(2)의 반경 방향으로 반응 가스 노즐(31)이 도입되고, 제2 영역(48B)에 있어서 용기 본체(12)의 주위벽부로부터 회전 테이블(2)의 반경 방향으로 반응 가스 노즐(32)이 도입되어 있다. 이들 반응 가스 노즐(31, 32)은 분리 가스 노즐(41, 42)과 마찬가지로, 기단부인 가스 도입 포트(31a, 32a)를 용기 본체(12)의 외주벽에 설치함으로써 지지되어 있다. 또한, 반응 가스 노즐(31, 32)은 반경 방향에 대해 소정의 각도를 이루도록 도입되어도 좋다. 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)은, 도 4에 도시한 바와 같이 볼록 형상부(4)의 하면[천장면(44)]보다도 높은 천장면(45)[천장판(11)의 하면]을 갖고 있다.
도시를 생략하지만, 반응 가스 노즐(31)은 제1 반응 가스의 가스 공급원에 접속되고, 반응 가스 노즐(32)은 제2 반응 가스의 가스 공급원에 접속되어 있다. 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스로서는 이후에 서술하는 조합을 비롯하여 다양한 가스를 사용할 수 있지만, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 반응 가스로서 비스터셜부틸아미노실란(BTBAS) 가스가 이용되고, 제2 반응 가스로서 오존(O3) 가스가 이용된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 반응 가스 노즐(31)의 하방의 영역을, BTBAS 가스를 웨이퍼에 흡착시키기 위한 처리 영역(P1)이라고 하고, 반응 가스 노즐(32)의 하방의 영역을, O3 가스를 웨이퍼에 흡착한 BTBAS 가스와 반응(산화)시키기 위한 처리 영역(P2)이라고 하는 경우가 있다.
또한, 반응 가스 노즐(31, 32)은 회전 테이블(2)의 상면[웨이퍼의 오목부(24)가 있는 면]을 향해 반응 가스를 토출하기 위한 복수의 토출 구멍(33)을 갖고 있다(도 4 참조). 본 실시 형태에 있어서는, 토출 구멍(33)은 약 0.5㎜의 구경을 갖고, 반응 가스 노즐(31, 32)의 길이 방향을 따라서 약 10㎜의 간격으로 배열되어 있다. 반응 가스 노즐[31(32)]은 토출 구멍(33) 대신에, 회전 테이블(2)을 향해 개방되고, 반응 가스 노즐[31(32)]의 길이 방향으로 연장되는 슬릿을 가져도 좋다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 반응 가스 노즐(31, 32)에는 노즐 커버(34)가 설치되어 있다. 노즐 커버(34)에 대해서는 이후에 설명한다.
이상의 구성에 있어서, 분리 가스 노즐[41(42)]로부터 N2 가스가 토출되면, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 이 N2 가스는 볼록 형상부(4)와 회전 테이블(2) 사이의 공간(H)에 이르고, 공간(H)의 압력을 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 압력보다도 높게 유지할 수 있다. 이에 추가하여, 분리 가스 노즐(51)로부터 공간(52)으로 N2 가스가 공급되면, 이 N2 가스는 공간(52)으로부터 돌출부(5)와 회전 테이블(2)의 공간(50)에 이르고, 공간(50)의 압력을 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)보다도 높게 유지할 수 있다. 이와 같이 하여, 회전 테이블(2) 및 돌출부(5) 사이의 공간(50)과, 코어부(21) 및 천장판(11) 사이의 공간(52)과, 이들에 의해 연통되는, 2개의 볼록 형상부(4) 및 회전 테이블(2) 사이의 2개의 공간(H)으로 이루어지고, 높은 압력을 갖고 제1 영역(48A)과 제2 영역(48B)을 나누는 분리 공간이 제공된다. 이하, 설명의 편의상, 제1 영역(48A)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측에 위치하는 볼록 형상부(4)에 대응하는 영역을 분리 영역(D1), 제1 영역(48A)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측에 위치하는 볼록 형상부(4)에 대응하는 영역을 분리 영역(D2), 돌출부(5)에 대응하는 원형의 영역을 중심 분리 영역(C)이라고 부른다(도 2 및 도 3 등 참조).
여기서, 상기한 구성에 있어서, 볼록 형상부(4) 및 돌출부(5)의 하방의 분리 공간의 압력을 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 압력보다도 높게 유지하는 것을 확인하기 위해, 진공 용기(1) 내의 압력 분포에 대해 시뮬레이션을 행하였다. 이 시뮬레이션은,
ㆍ 분리 가스 노즐(41, 42)로부터의 N2 가스의 공급량 : 각 12,500sccm
ㆍ 분리 가스 공급관(51)으로부터의 N2 가스의 공급량 : 5,000sccm
ㆍ 회전 테이블(2)의 회전 속도 : 240rpm
이라고 하는 조건으로 행하였다.
도 7에 도시한 바와 같이, 공급되는 N2 가스에 의해, 분리 영역(D1, D2) 및 중심 분리 영역(C)에 있어서는, 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 압력에 비해 압력이 높게 되어 있다. 또한, 예를 들어 분리 영역(D1)에 있어서는, 회전 테이블(2)의 둘레 방향을 따라서 중앙을 향하는 방향을 따라서 압력이 높게 되어 있고, 반응 가스 노즐(41)의 바로 아래 또한 회전 테이블(2)의 외주 부근에서의 압력이 가장 높게 되어 있다. 또한, 도 7에 있어서는, 압력이 높은 범위(예를 들어, 52.8㎩)와 낮은 범위(예를 들어, 5.23㎩)가 동일한 백색으로 표시되어 있지만, 압력 분포는 상술한 바와 같다.
또한, 도 8에 모식적으로 도시한 바와 같이, 분리 영역(D1)의 공간(H)에서는, 분리 가스 공급 노즐(31)의 바로 아래에서 압력이 가장 높고, 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)을 향하는 방향을 따라서 압력이 서서히 저하된다. 예를 들어, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 영역(48A)에 BTBAS 가스를 공급함으로써 제1 영역(48A)의 압력이 PA로 되고, 제2 영역(48B)에 O3 가스를 공급함으로써 제2 영역(48B)의 압력이 PB로 된 경우라도, 공간(H)의 압력을 초과하는 경우는 거의 없고, 따라서, 이 높은 압력을 극복하여 BTBAS 가스가 제2 영역(48B)에 도달할 수 없고, O3 가스가 제1 영역(48A)에 도달할 수 없다. 그러므로, BTBAS 가스와 O3 가스의 기상 중에 있어서의 혼합을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 분리 영역(D1, D2)의 공간(H)과 중심 분리 영역(C)의 공간(50)의 압력이 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 압력보다도 높으므로, N2 가스는 분리 영역(D1, D2) 및 중심 분리 영역(C)으로부터 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)을 향해 흐른다. 바꾸어 말하면, 볼록 형상부(4) 및 돌출부(5)는 분리 가스 노즐(41, 42) 및 분리 가스 공급관(51)으로부터의 N2 가스를 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)으로 안내한다. 이와 같이 하여, 본 실시 형태에서는 분리 공간의 압력을 N2 가스에 의해 높게 하여 BTBAS 가스 및 O3 가스에 대한 압력 장벽을 제공하는 동시에, 분리 영역(D1, D2) 및 중심 분리 영역(C)으로부터 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)으로 흐르는 N2 가스에 의해 BTBAS 가스 및 O3 가스에 대한 카운터 플로우를 제공함으로써, 양 반응 가스의 분리가 실현되어 있다. 이에 의해, 회전 테이블(2)이, 예를 들어 약 200rpm 내지 300rpm의 범위의 회전 속도로 회전한 경우라도, BTBAS 가스와 O3 가스를 보다 확실하게 분리할 수 있는 것이 확인되어 있다. 즉, 회전 테이블(2)의 회전 속도를 크게 함으로써, 처리량을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 주로 천장면(44 및 45)의 높이의 차이에 의해, 공간(H) 및 공간(50)의 용적은 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 용적보다도 작게 되어 있다. 이것도, 분리 공간의 압력을 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 압력보다 높게 유지하는 것에 기여하고 있다.
여기서, 낮은 천장면(44)의 회전 테이블(2)의 상면으로부터 측정한 높이(h1)[도 4의 (a)] 등의 구체적인 치수를 예시한다. 높이(h1)는 분리 가스 노즐[41(42)]로부터의 N2 가스의 공급량에도 의하지만, 공간(H)의 압력을 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 압력보다도 높게 할 수 있도록 설정된다. 높이(h1)는, 예를 들어 0.5㎜ 내지 10㎜이면 바람직하고, 가능한 한 작게 하면 더욱 바람직하다. 단, 회전 테이블(2)의 회전 떨림에 의해 회전 테이블(2)이 천장면(44)에 충돌하는 것을 피하기 위해, 높이(h1)는 3.5㎜ 내지 6.5㎜ 정도이면 바람직하다. 또한, 돌출부(5)의 회전 테이블(2)의 상면으로부터 측정한 높이(h15)도, 또한 예를 들어 0.5㎜ 내지 10㎜이면 바람직하고, 가능한 한 작게 하면 더욱 바람직하다. 회전 테이블(2)의 중심부 근방에서의 회전 떨림이 작고, 회전 테이블(2)이 천장면(44)에 충돌하기 어려운 것을 고려하면, 높이(h15)는 높이(h1)보다도 작아도 좋다. 구체적으로는, 높이(h15)는 1.0㎜ 내지 3.0㎜ 정도이면 바람직하다. 또한, 회전 테이블(2)의 상면으로부터, 볼록 형상부(4)의 홈부(43)에 수용되는 분리 가스 노즐[41(42)]의 하단부까지의 높이(h2)[도 4의 (a)]는 0.5㎜ 내지 4㎜이면 바람직하다.
또한, 볼록 형상부(4)는, 도 6의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 예를 들어 웨이퍼 중심(WO)이 지나는 경로에 대응하는 원호의 길이(L)가 웨이퍼(W)의 직경의 약 1/10 내지 약 1/1, 바람직하게는 약 1/6 이상이면 바람직하다. 이에 의해, 분리 공간을 확실하게 높은 압력으로 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 분리 가스 노즐[41(42)]은 N2 가스의 공급량을 고려하여 약 13㎜(외경)의 파이프를 사용하고 있고, 그로 인해, 볼록 형상부(4)의 홈부(43)의 폭은 약 13㎜ 내지 15㎜이다. 이와 같이 홈부(43)의 폭도 고려하여 상기한 길이(L)를 결정하면 보다 바람직하다. 또한, 회전 테이블(2)의 외주에 가까울수록 큰 원심력이 작용하므로, 예를 들어 BTBAS 가스는 회전 테이블(2)의 외주에 가까운 부분에 있어서, 큰 속도로 분리 영역(D)을 향한다. 따라서, 회전 테이블(2)의 외주연에 가까운 부분에서는 볼록 형상부(4)의 하방의 공간(H)으로 BTBAS 가스가 침입할 가능성이 높다. 이와 같은 침입을 방해하기 위해, 볼록 형상부(4)의 폭(회전 방향을 따른 길이)을 회전 테이블(2)의 외주를 향할수록 넓게 하면 바람직하다.
다시 도 5를 참조하면, 볼록 형상부(4)는 그 외측 테두리에 있어서 L자 형상으로 굴곡되는 굴곡부(46)를 갖고 있다. 굴곡부(46)는 회전 테이블(2)과 용기 본체(12) 사이의 공간을 대략 메우고 있다. 굴곡부(46)와 용기 본체(12) 사이의 간극 및 굴곡부(46)와 회전 테이블(2) 사이의 간극은, 예를 들어 회전 테이블(2)로부터 볼록 형상부(4)의 천장면(44)까지의 높이(h1)와 동일하거나 이것보다 작아도 좋다. 단, 용기 본체(12)와 회전 테이블(2) 사이의 간격은 회전 테이블(2)의 열팽창을 고려하여, 회전 테이블(2)이 후술하는 히터 유닛에 의해 가열된 경우에 h1 정도로 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의해, 제1 영역(48A)에 있어서 반응 가스 노즐(31)로부터 공급된 BTBAS 가스가, 진공 용기(12)의 내주면과 회전 테이블(2) 사이의 공간을 통해 제2 영역(48B)으로 흐르는 것이 저지되고, 반대로 O3 가스가 제2 영역(48B)으로부터 당해 공간을 통해 제1 영역(48A)으로 흐르는 것이 저지된다. 또한, 굴곡부(46)가 있으므로, 분리 가스 노즐(41, 42)(도 3 등)로부터의 N2 가스는, 회전 테이블(2)의 외측을 향해서는 흐르기 어렵다. 즉, 굴곡부(46)는 분리 공간의 압력을 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 압력보다 높게 유지하는 데 기여하고 있다. 또한, 굴곡부(46)의 하방에 블록 부재(71b)를 설치하면, 분리 가스가 회전 테이블(2)의 하방까지 흐르는 것을 더욱 억제할 수 있으므로, 더욱 바람직하다.
한편, 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)에 있어서는, 용기 본체(12)의 내주벽은, 도 3, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이 외측으로 움푹 패여, 배기 영역(6)이 형성되어 있다. 이 배기 영역(6)의 저부에는, 예를 들어 배기구(61, 62)가 형성되어 있다. 이들 배기구(61, 62)는 각각 배기관(63)을 통해 진공 배기 장치인, 예를 들어 공통의 진공 펌프(64)에 접속되어 있다. 이에 의해, 주로 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)이 배기된다. 즉, 이와 같은 배기구(61, 62)의 배치에 의해, 분리 공간의 압력을 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 압력보다도 높게 하기 쉬워진다.
다시 도 1을 참조하면, 배기관(63)에는 압력 조정기(65)가 설치되고, 이에 의해 진공 용기(1) 내의 압력이 조정된다. 복수의 압력 조정기(65)를, 대응하는 배기구(61, 62)에 대해 설치해도 좋다. 또한, 배기구(61, 62)는 배기 영역(6)의 저부[진공 용기(1)의 저부(14)]로 한정되지 않고, 진공 용기의 용기 본체(12)의 주위벽부에 형성해도 좋다. 또한, 배기구(61, 62)는 배기 영역(6)에 있어서의 천장판(11)에 형성해도 좋다. 단, 천장판(11)에 배기구(61, 62)를 형성하는 경우, 진공 용기(1) 내의 가스가 상방으로 흐르기 때문에, 진공 용기(1) 내의 파티클이 말려 올라가, 웨이퍼(W)가 오염될 우려가 있다. 이로 인해, 배기구(61, 62)는, 도시한 바와 같이 저부에 형성하거나, 용기 본체(12)의 주위벽부에 형성하면 바람직하다. 또한, 배기구(61, 62)를 저부에 형성하면, 배기관(63), 압력 조정기(65) 및 진공 펌프(64)를 진공 용기(1)의 하방에 설치할 수 있으므로, 성막 장치의 풋프린트를 축소하는 점에서 유리하다.
도 1, 도 5 및 도 9 등에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)과 용기 본체(12)의 저부(14) 사이의 공간에는, 가열부로서의 환형상의 히터 유닛(7)이 설치되고, 이에 의해, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)가, 회전 테이블(2)을 통해 소정의 온도로 가열된다. 또한, 블록 부재(71a)가, 회전 테이블(2)의 하방 및 외주 근처에, 히터 유닛(7)을 둘러싸도록 설치되므로, 히터 유닛(7)이 놓여 있는 공간이 히터 유닛(7)의 외측의 영역으로부터 구획되어 있다. 블록 부재(71a)보다 내측으로 가스가 유입되는 것을 방지하기 위해, 블록 부재(71a)의 상면과 회전 테이블(2)의 하면 사이에 약간의 간극이 유지되도록 배치된다. 히터 유닛(7)이 수용되는 영역에는 이 영역을 퍼지하기 위해, 복수의 퍼지 가스 공급관(73)이, 용기 본체(12)의 저부를 관통하도록 소정의 각도 간격을 두고 접속되어 있다. 또한, 히터 유닛(7)의 상방에 있어서, 히터 유닛(7)을 보호하는 보호 플레이트(7a)가, 블록 부재(71a)와, 후술하는 융기부(R)(도 9)에 의해 지지되어 있고, 이에 의해, 히터 유닛(7)이 설치되는 공간에 BTBAS 가스나 O3 가스가 가령 유입되었다고 해도, 히터 유닛(7)을 보호할 수 있다. 보호 플레이트(7a)는, 예를 들어 석영으로 제작하면 바람직하다.
도 9를 참조하면, 저부(14)는 환형상의 히터 유닛(7)의 내측에 융기부(R)를 갖고 있다. 융기부(R)의 상면은 회전 테이블(2) 및 코어부(21)에 접근하고 있고, 융기부(R)의 상면과 회전 테이블(2)의 이면 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, 플랜지부(20a)를 통해 케이스체(20)와 연통하는 간극을 남기고 있다. 퍼지 가스 공급관(72)이 플랜지부(20a)의 상부에 접속되어 있다.
이와 같은 구성에 의해, 도 9에 화살표로 나타낸 바와 같이, 회전축(22)과 저부(14)의 중심 구멍 사이의 간극, 코어부(21)와 저부(14)의 융기부(R) 사이의 간극 및 융기부(R)와 회전 테이블(2)의 이면 사이의 간극을 통해, 퍼지 가스 공급관(72)으로부터 회전 테이블(2) 아래의 공간으로 N2 가스가 흐른다. 또한, 퍼지 가스 공급관(73)으로부터 히터 유닛(7) 아래의 공간으로 N2 가스가 흐른다. 그리고, 이들 N2 가스는, 블록 부재(71a)와 회전 테이블(2)의 이면 사이의 간극을 통해 배기구(61)로 유입된다. 이와 같이 흐르는 N2 가스는, BTBAS 가스(O3 가스)의 반응 가스가 회전 테이블(2)의 하방의 공간을 회류하여 O3 가스(BTBAS 가스)와 혼합되는 것을 방지하는 분리 가스로서 작용한다.
또한, 도 9는 도 3의 A-A선을 따른 단면도인 도 1의 좌측 절반에 상당하고, 제1 영역(48A)을 도시하고 있으므로, 볼록 형상부(4)가 없다. 한편, 돌출부(5)는 도 9에 있어서도 도시되어 있고, 회전 테이블(2)의 중앙 근방에 있어서 제1 영역(48A)을 구획하고 있다. 이 경우에 있어서도, 돌출부(5)와 회전 테이블(2) 사이의 공간(50)의 압력은, 분리 가스 공급관(51)으로부터의 N2 가스에 의해, 제1 영역(48A)의 압력보다도 높게 유지된다. 이에 의해, 도 9 중 화살표로 나타낸 바와 같이 공간(50)으로부터 제1 영역(48A)을 향해 회전 테이블(2)의 상면을 따라서 N2 가스가 유출된다.
도 2, 도 3 및 도 10을 참조하면, 용기 본체(12)의 주위벽부에는 반송구(15)가 형성되어 있다. 웨이퍼(W)는 반송구(15)를 통해 반송 아암(10)에 의해 진공 용기(1) 중으로, 또는 진공 용기(1)로부터 외부로 반송된다. 이 반송구(15)에는 게이트 밸브(도시하지 않음)가 설치되고, 이에 의해 반송구(15)가 개폐된다. 또한, 오목부(24)의 저면에는 3개의 관통 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 이들 관통 구멍을 통해 3개의 승강 핀(16)(도 10 참조)을 상하 이동시킬 수 있다. 승강 핀(16)은 웨이퍼(W)의 이면을 지지하여 당해 웨이퍼(W)를 승강시키고, 웨이퍼(W)의 반송 아암(10)과의 사이에서 전달을 행한다.
다음에, 도 11을 참조하면서 반응 가스 노즐(31, 32)에 설치되는 노즐 커버(34)를 설명한다. 노즐 커버(34)는 반응 가스 노즐(31, 32)의 길이 방향을 따라서 연장되어, ㄷ자형의 단면 형상을 갖는 기부(35)를 갖고 있다. 기부(35)는 반응 가스 노즐(31, 32)을 덮도록 배치되어 있다. 기부(35)에 있어서의 상기 길이 방향으로 연장되는 2개의 개구 단부의 한쪽에는 정류판(36A)이 설치되고, 다른 쪽에는 정류판(36B)이 설치되어 있다.
도 11의 (b)에 명료하게 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 정류판(36A, 36B)은 반응 가스 노즐(31, 32)의 중심축에 대해 좌우 대칭으로 형성되어 있다. 또한, 정류판(36A, 36B)의 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따른 길이는, 회전 테이블(2)의 외주부를 향할수록 길게 되어 있고, 이로 인해, 노즐 커버(34)는 대략 부채 형상의 평면 형상을 갖고 있다. 여기서, 도 11의 (b)에 점선으로 나타내는 부채의 개방 각도는 분리 영역(D1, D2)의 볼록 형상부(4)의 사이즈도 고려하여 결정되지만, 예를 들어 5° 이상 90° 미만이면 바람직하고, 구체적으로는, 예를 들어 8° 이상 10° 미만이면 더욱 바람직하다.
도 12는 진공 용기(1)의 내부를, 반응 가스 노즐(31)의 길이 방향 외측으로부터 본 도면이다. 도시한 바와 같이, 상술한 바와 같이 구성되는 노즐 커버(34)는 정류판(36A, 36B)이 회전 테이블(2)의 상면에 대해 대략 평행하게 근접하도록, 반응 가스 노즐(31, 32)에 설치되어 있다. 여기서, 예를 들어 높은 천장면(45)의 회전 테이블(2)의 상면으로부터의 높이 15㎜ 내지 150㎜에 대해, 정류판(36A)의 회전 테이블(2)의 상면으로부터의 높이(h3)는, 예를 들어 0.5㎜ 내지 4㎜이면 좋고, 노즐 커버(34)의 기부(35)와 높은 천장면(45)의 간격(h4)은, 예를 들어 10㎜ 내지 100㎜이면 좋다. 또한, 회전 테이블(2)의 회전 방향에 대해 반응 가스 노즐(31, 32)의 상류측에 정류판(36A)이 배치되고, 하류측에 정류판(36B)이 배치되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 볼록 형상부(4)와 회전 테이블(2) 사이의 공간(H)으로부터 제1 영역(48A)으로 흘러나오는 N2 가스는, 정류판(36A)에 의해, 반응 가스 노즐(31)의 상방의 공간으로 흘러, 하방의 처리 영역(P1)으로 침입하기 어려워지므로, 반응 가스 노즐(31)로부터의 BTBAS 가스의 N2 가스에 의한 희석이 억제된다.
또한, 회전 테이블(2)의 회전에 의한 원심 효과로 인해, N2 가스는 회전 테이블(2)의 외측 테두리 근방에 있어서 큰 가스 유속을 가질 수 있으므로, 외측 테두리 근방에 있어서는 제1 공간으로의 N2 가스의 침입 억제 효과가 저하된다고도 생각된다. 그러나, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 정류판(36A)은 회전 테이블(2)의 외측 테두리부를 향함에 따라서 폭이 넓어지므로, N2 가스의 침입 억제 효과의 저하를 상쇄할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 이 실시 형태에 의한 성막 장치에는, 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 제어부(100)가 설치되어 있다. 이 제어부(100)는, 예를 들어 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 등을 기억하고 있다. 이들 제어 프로그램이나 프로세스 레시피는 유저 인터페이스부(100b)로부터의 지시에 따라서, 프로세스 컨트롤러(100a)에 의해 판독되어 실행된다. 또한, 이들 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 기억 매체(100d)에 저장되고, 이들에 대응한 입출력 장치(도시하지 않음)를 통해 메모리 장치(100c)로 인스톨해도 좋다. 컴퓨터 판독 가능 기억 매체(100d)는 하드 디스크, CD, CD-R/RW, DVD-R/RW, 플렉시블 디스크, 반도체 메모리 등이면 좋다. 또한, 프로그램은 통신 회선을 통해 메모리 장치(100c)로 다운로드해도 좋다.
다음에, 기출한 도면을 적절하게 참조하면서, 본 실시 형태의 성막 장치의 동작(성막 방법)에 대해 설명한다. 우선, 오목부(24)가 반송구(15)(도 10)에 정렬되도록 회전 테이블(2)이 회전하여, 게이트 밸브(도시하지 않음)를 개방한다. 다음에, 반송 아암(10)에 의해 반송구(15)를 통해 웨이퍼(W)를 진공 용기(1) 내로 반입한다. 웨이퍼(W)는 승강 핀(16)에 의해 수취되어, 반송 아암(10)이 용기(1)로부터 인발된 후에, 승강 기구(도시하지 않음)에 의해 구동되는 승강 핀(16)에 의해 오목부(24)로 내려진다. 상기 일련의 동작이 5회 반복되어, 5매의 웨이퍼(W)가 대응하는 오목부(24)에 적재된다.
계속해서, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 N2 가스가 공급되고, 분리 가스 공급관(51) 및 퍼지 가스 공급관(72, 73)으로부터도 N2 가스가 공급되는 동시에, 진공 펌프(64) 및 압력 조정기(65)(도 1)에 의해, 진공 용기(1) 내가 미리 설정한 압력으로 유지된다. 동시에 또는 이어서, 회전 테이블(2)이 상부에서 볼 때 시계 방향으로 회전을 개시한다. 회전 테이블(2)은 히터 유닛(7)에 의해 미리 소정의 온도(예를 들어, 300℃)로 가열되어 있고, 이에 의해 이 회전 테이블(2)에 적재되는 웨이퍼(W)가 가열된다. 웨이퍼(W)가 가열되어, 소정의 온도로 유지된 후, 우선, O3 가스가 반응 가스 노즐(32)을 통해 처리 영역(P2)으로 공급되고, 계속해서 BTBAS 가스가 반응 가스 노즐(31)을 통해 처리 영역(P1)으로 공급된다.
웨이퍼(W)가 반응 가스 노즐(31)의 하방의 처리 영역(P1)을 통과할 때에, 웨이퍼(W)의 표면에 BTBAS 분자가 흡착하고, 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, 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 웨이퍼(W)가 처리 영역(P1, P2)의 양쪽을 1회 통과하면, 웨이퍼(W)의 표면에 산화 실리콘의 1 분자층(또는 2 이상의 분자층)이 형성된다. 계속해서, 웨이퍼(W)가 처리 영역(P1, P2)을 교대로 복수회 통과하여, 소정의 막 두께를 갖는 산화 실리콘막이 웨이퍼(W)의 표면에 퇴적된다. 소정의 막 두께를 갖는 산화 실리콘막이 퇴적된 후, BTBAS 가스와 O3 가스의 공급을 정지하고, 회전 테이블(2)의 회전을 정지한다. 그리고, 웨이퍼(W)는 반입 동작과 역의 동작에 의해 순차적으로 반송 아암(10)에 의해 용기(1)로부터 반출되어, 성막 프로세스가 종료된다.
다음에, 도 13을 참조하면서, 진공 용기(1) 내의 가스의 플로우 패턴을 설명한다. 분리 영역(D1)의 분리 가스 노즐(41)로부터 토출되는 N2 가스는 회전 테이블(2)의 반경 방향과 대략 직교하도록, 볼록 형상부(4)와 회전 테이블(2) 사이의 공간(H)[도 4의 (a) 참조]으로부터 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)으로 유출된다. 또한, 분리 가스 공급관(51)(도 5, 도 9 등)으로부터의 N2 가스는 돌출부(5)의 외주의 법선 방향에 중심 분리 영역(C)으로부터 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)으로 유출된다.
분리 영역(D1)으로부터 제1 영역(48A)으로 유출되는 N2 가스는 반응 가스 노즐(31)에 설치된 노즐 커버(34)와 천장면(45) 사이의 공간을 주로 흘러, 제1 영역(48A)에 형성된 배기구(61)로 유입된다. 또한, 중심 분리 영역(C)으로부터 제1 영역(48A)으로 유출되는 N2 가스는 회전 테이블(2)의 대략 반경 방향을 따라서 흘러 배기구(61)로 유입된다. 또한, 분리 영역(D2)으로부터 제1 영역(48A)으로 유출되는 N2 가스는, 주로 반응 가스 노즐(31)에 도달하기 전에 배기구(61)에 의해 흡인되어, 배기구(61)로 유입된다. 이와 같이, 분리 가스로서의 N2 가스는 분리 영역(D1, D2) 및 중심 분리 영역(C)으로부터 제1 영역(48A)을 통해 배기구(61)로부터 배기된다.
반응 가스 노즐(31) 및 반응 가스 노즐(32)은 회전 테이블(2)에 적재한 웨이퍼(W)의 표면 근방으로부터, 웨이퍼(W)에 대해 BTBAS 가스 및 O3 가스를 각각 공급한다. 본 실시 형태에서는, 반응 가스 노즐(31) 및 반응 가스 노즐(32)은 상기와 같이 설치되는 노즐 커버(34)를 갖고, 웨이퍼(W)의 표면 근방으로부터 웨이퍼(W)의 표면을 향해 반응 가스를 공급하지만, 노즐 커버(34)를 갖고 있지 않은 경우라도, 웨이퍼(W)의 표면 근방으로부터 웨이퍼(W)에 대해 BTBAS 가스 및 O3 가스를 각각 공급하면 바람직하다. 또한, 다른 실시 형태에 있어서는, 반응 가스 노즐(31) 및 반응 가스 노즐(32) 대신에, 웨이퍼(W)의 표면 근방으로부터 웨이퍼(W)에 대해 반응 가스를 공급하는 인젝터 또는 샤워 헤드를 사용해도 좋다. 이와 같이 웨이퍼(W)의 표면 근방으로부터 웨이퍼(W)를 향해 반응 가스를 공급하면, 웨이퍼(W)의 표면에 있어서의 반응 가스의 농도를 직접 제어할 수 있다. 가령, 제1 영역(48A)[또는 제2 영역(48B)]에 있어서, 천장면(45)의 근처에 설치한 노즐(도시하지 않음) 또는 천장판(11)에 형성된 관통 구멍(도시하지 않음)으로부터 반응 가스를 도입하면, 제1 영역(48A)[또는 제2 영역(48B)] 전체에 반응 가스를 확산해 버려, 웨이퍼(W)의 표면에 있어서의 반응 가스 농도가 저하된다. 이로 인해, BTBAS 가스의 흡착[또는 O3 가스에 의한, 웨이퍼(W)에 흡착한 BTBAS 가스의 산화]이 불완전으로 되어, 성막 속도의 저하를 초래한다. 또한, 다량의 BTBAS 가스(또는 O3 가스)가 성막에 기여하지 않은 상태에서 배기구[61(62)]로부터 배기되므로, 반응 가스의 사용 효율이 낮아 비경제적이다.
또한, 제1 영역(48A)의 반응 가스 노즐(31)로부터 토출되는 BTBAS 가스는 노즐 커버(34)의 기부(35)의 내부의 공간으로부터, 주로 정류판(36B)의 하방의 공간을 통해 회전 테이블(2)의 상면을 따라서 유출된다. 그리고, 이 BTBAS 가스는 분리 영역(D2)으로부터의 N2 가스와, 중심 분리 영역(C)으로부터의 N2 가스의 흐름에 의해, 흐름의 방향이 규제되는 동시에, 분리 영역(D1)으로부터의 N2 가스와 함께 배기구(61)에 흡인된다. 이로 인해, BTBAS 가스가, 분리 영역(D1, D2) 및 중심 분리 영역(C)을 빠져나가 제2 영역(48B)에 도달하는 것은 거의 불가능하다. 또한, 정류판(36A, 36B)이 회전 테이블(2)에 근접하여 배치되어 있으므로, N2 가스는 반응 가스 노즐(31)의 상방으로 흘러, 반응 가스 노즐(31) 아래의 공간으로 침입하기 어렵다. 이로 인해, BTBAS 가스의 분리 가스에 의한 희석이 저감된다.
한편, 분리 영역(D2)으로부터 제2 영역(48B)으로 흘러나온 N2 가스는 중심 분리 영역(C)으로부터의 N2 가스에 의해 외측으로 흘려지면서도, 배기구(62)를 향해 흘러, 배기구로 유입된다. 또한, 제2 영역(48B)의 반응 가스 노즐(32)로부터 토출되는 O3 가스도 또한 마찬가지로 흘러 배기구(62)로 유입된다.
또한, 반응 가스 노즐(32)에는 노즐 커버(34)를 설치하지 않은 경우, N2 가스는 제2 영역(48B)의 반응 가스 노즐(32)의 하방의 처리 영역(P2)을 통과할 수 있으므로, 반응 가스 노즐(32)로부터 토출되는 O3 가스가 희석될 가능성이 있다. 그러나, 본 실시 형태에 있어서는, 제2 영역(48)이 제1 영역보다도 넓고, 반응 가스 노즐(32)을 배기구(62)로부터 가능한 한 이격하여 배치하고 있으므로, O3 가스는 반응 가스 노즐(32)로부터 토출되어 배기구(62)로 유입될 때까지 동안에, 웨이퍼(W) 상에 흡착한 BTBAS 분자와 충분히 반응(산화)할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서는, O3 가스의 N2 가스에 의한 희석의 영향은 한정적이다.
또한, 반응 가스 노즐(32)로부터 토출된 O3 가스의 일부는 분리 영역(D2)을 향해 흐를 수 있지만, 분리 영역(D2)의 공간(H)은, 상술한 바와 같이 제2 영역(48B)에 비해 압력이 높기 때문에, 그 O3 가스는 분리 영역(D2)으로 침입할 수 없고, 분리 영역(D2)으로부터의 N2 가스와 함께 흘러 배기구(62)에 이른다. 또한, 반응 가스 노즐(32)로부터 배기구(62)를 향해 흐르는 O3 가스의 일부가, 분리 영역(D1)을 향해 흐를 수 있지만, 상기와 마찬가지로, 이 분리 영역(D1)으로 침입할 수 없다. 즉, O3 가스는 분리 영역(D1, D2)을 빠져나가 제1 영역(48A)에 도달할 수 없고, 따라서 양 반응 가스의 혼합이 억제된다.
도 13에 화살표로 나타낸 바와 같이, 제1 영역(48A)에 있어서 BTBAS 가스와 N2 가스가 합류된 기류가 형성되어, 이 기류가 제1 영역(48A)을 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라서 흐르고, 제1 유역(48A)의 외측에 형성된 배기구(61)를 경유하여 배기된다. 또한, 제2 영역(48B)에 있어서 O3 가스와 N2 가스가 합류된 기류가 형성되어, 이 기류가 제2 영역(48B)을 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라서 흐르고, 제2 영역(48B)의 외측에 형성된 배기구(62)를 경유하여 배기된다.
(변형예)
이하, 본 실시 형태의 성막 장치에 있어서의 몇 개의 구성에 대해 변형예를 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 분리 영역(D1, D2)에 있어서는, 회전 테이블(2)과 용기 본체(12) 사이의 공간을 메우는 굴곡부(46)를 볼록 형상부(4)에 설치하였지만, 도 14에 도시한 바와 같이, 분리 영역(D1, D2)에 있어서, 용기 본체(12)의 내주면(46a)이 회전 테이블(2)에 근접하도록 돌출되어도 좋다. 이 경우, 내주면(46a)과 회전 테이블(2) 사이의 간격은 상술한 높이(h1)와 동일하거나 작아도 좋다. 이것에 의해서도, 도 5의 굴곡부(46)와 동일한 효과가 발휘된다.
또한, 도 15에 도시한 바와 같이, 용기 본체(12)의 측벽부를 관통하는 노즐(40)을 설치하여, 공간(H)을 향해 N2 가스를 공급함으로써, 분리 가스가 회전 테이블(2)의 중심으로부터 외주 단부를 향해 흘러 분리 공간으로부터 유출되기 어렵게 해도 좋다. 노즐(40)은 용기 본체(12)의 측벽부를 따라서 소정의 간격으로 복수개 설치해도 좋고, 또한 도 5에 도시하는 굴곡부(46)를 관통하도록 설치하여, 공간(H)으로 N2 가스를 공급해도 좋다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42) 대신에, 노즐(40)에 의해 볼록 형상부(4)의 하방의 공간(H)으로 N2 가스를 공급해도 좋다.
또한, 도 16과, 도 16의 C-C선을 따른 단면도인 도 17을 참조하면, 분리 영역(D1, D2)에 있어서도, 용기 본체(12)의 내주벽이 외측으로 후퇴하여, 회전 테이블(2)과 용기 본체(12) 사이에 넓은 공간이 형성되어 있다. 이에 의해, 용기 본체(12)에는, 도 17에 도시한 바와 같이 하면(12a)이 형성되어 있다. 또한, 용기 본체(12)와 회전 테이블(2) 사이에는 제2 영역(48B)의 일부, 분리 영역(D1), 제1 영역(48A) 및 분리 영역(D2)에 걸쳐서 정류판(60B)이 배치되어 있다. 정류판(60B)은 배기구(61, 62)에 대응한 구멍(61a, 62a)을 갖고, 이에 의해, 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 배기가 가능해진다. 또한, 정류판(60B)에는 구멍(61a, 62a)의 개구 직경보다도 작은 개구 직경을 갖는 작은 구멍(60h)이 소정의 간격으로 형성되어 있다. 정류판(60B)의 아래에는 홈 부재(60A)가 형성되고, 홈 부재(60A)에는 배기구(61, 62)에 연통하는 연통 홈(60G)이 형성되어 있다. 이로 인해, 분리 영역(D1, D2)으로부터의 N2 가스가 작은 구멍(60h)을 통해 약간 배기될 수 있다.
그러나, 용기 본체(12)의 하면(12a)의 정류판(60B)으로부터의 높이는, 볼록 형상부(4)의 회전 테이블(2)의 상면으로부터의 높이(h1)와 동일한 정도로 형성할 수 있으므로, N2 가스에 대한 충분한 저항을 제공할 수 있고, 작은 구멍(60h)으로부터 배기되는 N2 가스는 극히 소량으로 한정된다. 또한, 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)은 큰 개구 직경을 갖는 배기구(61 및 62)에 의해 각각 배기되므로, 분리 영역(D1, D2)의 하방의 공간(H)(도 4) 및 볼록 형상부(5)의 하방의 공간(50)(도 5)의 압력은 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 압력보다도 높게 유지될 수 있다. 환언하면, 정류판(60B)은 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)에 대응하고, 배기구(61, 62)와 동일한 정도의 큰 개구 직경을 갖는 구멍(61a, 62a)을 갖는 한편, 분리 영역(D1, D2)에 대응하고, 구멍(61a, 62a)에 비해 유의하게 작은 개구 직경을 갖는 작은 구멍(60h)을 갖고 있으므로, 분리 영역(D1, D2)에 있어서 회전 테이블(2)의 외주를 향해 흐르는 N2 가스의 흐름을 억제할 수 있다. 즉, 도 16 및 도 17에 도시하는 구성에 의해서도 반응 가스의 분리 효과가 손상되는 경우는 없다. 물론, 정류판(60B)에 작은 구멍(60h)을 형성하지 않고, 구멍(61a, 62a)만을 형성하도록 해도 좋다. 환언하면, 정류판(60B)은 배기구(61, 62)에 대응하는 구멍(61a, 62a)만을 갖고 있으면 바람직하지만, 분리 영역(D1, D2)의 하방의 공간(H)(도 4) 및 볼록 형상부(5)의 하방의 공간(50)(도 5)의 압력을, 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 압력보다도 높게 유지할 수 있는 한, 분리 영역(D1, D2)에 대응한 작은 구멍(60h)을 갖고, 이것으로부터 분리 가스인 N2 가스를 배기하도록 해도 좋다.
또한, 회전 테이블(2)의 전체 둘레로부터 배기하는 경우의 분리 영역(D1, D2) 및 중심 분리 영역(C)의 압력에 대해 시뮬레이션을 행하였으므로, 그 결과에 대해 설명한다. 구체적으로는, 이 시뮬레이션은, 도 16에 도시하는 반입구(15)가 개방되어 있지 않은 진공 용기(1)를 상정하여, 회전 테이블(2)과 용기 본체(12) 사이의 공간의 전체 둘레로부터 배기한다고 하는 모델에 대해 행하였다. 이는, 도 16에 있어서, 분리 영역(D1, D2)에 있어서도 회전 테이블(2)과 용기 본체(12) 사이에, 배기구(61, 62)와 동등한 배기구를 형성한 경우에 상당한다. 그 결과를 도 18의 (a)에 나타낸다. 한편, 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 외측으로부터 배기하고, 분리 영역(D1, D2)의 외측으로부터는 배기하지 않는 경우의 시뮬레이션 결과를 도 18의 (b)에 도시한다. 이는, 도 5에 도시한 바와 같이 회전 테이블(2)과 용기 본체(12) 사이에 굴곡부(46)가 형성되어 있는 경우, 도 14에 도시한 바와 같이 용기 본체(12)의 내주면(46a)이 회전 테이블(2)에 근접하도록 돌출되어 있는 경우 및 도 16에 도시하는 정류판(60B)[특히, 작은 구멍(60h)이 없는 것]이 설치되는 경우에 상당한다.
도 18의 (a)와 (b)를 비교하면, 회전 테이블(2)의 전체 둘레로부터 배기하는 경우에는, 분리 영역(D1)의 외주로부터 배기하지 않는 경우에 비해, 압력이 높은 범위가 좁게 되어 있는 것을 알 수 있다. 특히, 분리 영역(D1)의 외주측에 있어서의 압력의 저하가 현저하다. 이는, 분리 영역(D1)의 외측으로부터 배기되어 있기 때문이다. 도 18 중의 삽입도에는 분리 영역(D2)의 결과도 나타내지만, 분리 영역(D2)에 대해서도 동일한 논의가 적용된다. 이상의 결과로부터, 분리 영역(D1, D2)에 있어서 회전 테이블(2)과 용기 본체(12) 사이에 배기구를 형성하지 않는 이점이 이해된다. 또한, 도 16의 정류판(60B)에 작은 구멍(60h)을 형성하는 경우에 있어서는, 작은 구멍(60h)의 개구 직경이 분리 영역(D1, D2)의 압력이 저하되지 않을 정도로 설정되어야 하는 것은 물론이다. 또한, 도 15에 도시한 바와 같이 노즐(40)로부터 분리 영역(D1, D2)을 향해 N2 가스를 공급하면, 분리 영역(D1, D2)의 압력을 보다 효과적으로 높게 할 수 있는 것은 용이하게 예상된다.
다음에, 분리 영역(D1, D2)의 변형예에 대해 도 19 및 도 20을 참조하면서 설명한다. 도 19를 참조하면, 분리 영역(D1)에는 볼록 형상부(4) 및 분리 가스 노즐(41) 대신에, 회전 테이블(2)의 상면에 대향하는 면(천장면)에, 회전 테이블(2)을 향해 N2 가스를 토출하는 복수의 토출 구멍(Dh)을 갖는 샤워 헤드(401)가 설치되어 있다. 또한, 샤워 헤드(401)에 N2 가스를 공급하는 공급관(410)이 용기 본체(12)의 측 주위벽을 관통하여 설치되어 있다. 또한, 분리 영역(D2)에 있어서도, 샤워 헤드(401)와 동일한 구성을 갖는 샤워 헤드(402)가 설치되어, 공급관(420)으로부터 샤워 헤드(402)에 대해 N2 가스가 공급된다. 이와 같은 구성에 의해서도, 분리 영역(D1, D2)에 있어서의 공간(H)의 압력을 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 압력보다도 높게 유지할 수 있다. 또한, 샤워 헤드(401, 402)의 하면[회전 테이블(2)에 대향하는 면]의 회전 테이블(2)로부터의 높이를, 상술한 높이(h1) 정도로 함으로써, 분리 영역(D1, D2)의 압력을 보다 확실하게 높게 할 수 있다. 또한, 도 19에서는, 진공 용기(1)에는 정류판(60B)이 설치되어 있고, 이에 의해, 회전 테이블(2)의 외주를 향해 흐르는 N2 가스의 흐름을 억제할 수 있으므로, 분리 영역(D1, D2)의 압력을 더욱 확실하게 높게 할 수 있다.
도 19에 도시하는 변형예에서는, 중심 분리 영역(C)에 대해서는, 도 5를 참조하면서 설명한 바와 같이, 분리 가스 공급관(51)으로부터 공간(52)을 통해 공간(50)으로 N2 가스를 공급함으로써, 공간(50)의 압력을 높게 유지할 수 있다. 또한, 도 20에 도시한 바와 같이, 돌출부(5)를 환형상의 샤워 헤드로서 구성하고, 코어부(21)의 상방에 있어서도 다수의 토출 구멍을 갖는 샤워 플레이트(SP)를 배치하고, 샤워 헤드(401), 샤워 헤드로서의 돌출부(5), 샤워 플레이트(SP) 및 샤워 헤드(402)를 일체로 형성하여, 분리 가스 공급관(51)으로부터 N2를 공급하도록 해도 좋다. 이 경우, 공급관(410, 420)으로부터 N2 가스를 공급해도 좋고, 분리 가스 공급관(51)만으로부터 N2 가스를 공급해도 좋다.
또한, 도 19에 있어서는, 제1 영역(48A)에 샤워 헤드(301)가 설치되어 있다. 이 샤워 헤드(301)는 상술한 샤워 헤드(401, 402)와 동일한 구성을 갖고 있고, 공급관(310)으로부터 샤워 헤드(301)에 대해 BTBAS 가스가 공급된다. 이에 의해, 샤워 헤드(301)로부터 회전 테이블(2)의 상면을 향해 BTBAS 가스가 공급된다. 이와 같이 해도, BTBAS 가스는 분리 영역(D1, D2) 및 중심 분리 영역(C)의 높은 압력에 저항하여 제2 영역(48B)에 도달할 수 없다. 마찬가지로, 제2 영역(48B)에 있어서 샤워 헤드(302)를 설치하여, 공급관(320)으로부터 O3 가스를 공급해도 좋다.
또한, 샤워 헤드(301, 302, 401, 402)에 형성되는 토출 구멍의 밀도는 사용하는 반응 가스나 성막 중의 회전 테이블(2)의 회전 속도 등을 고려하여 임의로 결정해도 좋다. 예를 들어, 토출 구멍을 돌출부(5)측에 높은 밀도로 형성하면, 볼록 형상부(4)의 하방의 공간(H)과 돌출부(5)의 하방의 공간(50) 사이 근처에 있어서, 압력을 높게 할 수 있다. 또한, 토출 구멍을 회전 테이블(2)의 외주측에 높은 밀도로 형성하면, 공간(H)의 회전 테이블(2)의 외주측에 있어서의 압력을 높게 할 수 있다.
다음에, 분리 영역(D1, D2)의 다른 변형예에 대해 설명한다. 도 21a를 참조하면, 분리 영역(D1)의 샤워 헤드(401)는 외주부(401a)와, 이것보다도 회전 테이블(2)의 중심에 가까운 영역을 차지하는 내주부(401b)를 갖고 있고, 도 21a의 E-E선을 따른 단면도인 도 21b에 도시한 바와 같이, 외주부(401a)에 대해 진공 용기(1)의 천장판(11)을 통해 N2 가스를 공급하는 공급부(Sa)와, 내주부(401b)에 대해 진공 용기(1)의 천장판(11)을 통해 N2 가스를 공급하는 공급부(Sb)가 별개로 설치되어 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 공급부(Sa)로부터 외주부(401a)로 공급되는 N2 가스의 공급량을, 예를 들어 공급부(Sb)로부터 내주부(401b)로 공급되는 N2 가스의 공급량을 많게 함으로써, 외주부(401a)의 하방의 공간의 압력을 높게 할 수 있다. 이에 의해, 샤워 헤드(401)로부터 회전 테이블(2)을 향해 공급되는 N2 가스가 회전 테이블(2)의 외측을 향해 흐르는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 이 경우, 분리 영역(D1)에 있어서의 회전 테이블(2)과 용기 본체(12) 사이에, 도 21a 및 도 21b에 도시한 바와 같이, 배기구(61, 62)와 동등한 배기구(60D)를 형성해도 좋다. 분리 영역(D1)의 외주측에 있어서의 압력의 저하[도 18의 (a) 참조]를 피할 수 있기 때문이다.
또한, 외주부(401a)에 있어서의 토출 구멍(Dha)과, 내주부(401b)에 있어서의 토출 구멍(Dhb)은 동일한 개구 직경을 가져도 좋고, 이 경우, 도 22의 (a)에 도시한 바와 같이 토출 구멍(Dha)의 밀도는 토출 구멍(Dhb)의 밀도보다도 높으면 바람직하다. 또한, 토출 구멍(Dha)과 토출 구멍(Dhb)의 밀도는 동등해도 좋고, 이 경우, 도 22의 (b)에 도시한 바와 같이 토출 구멍(Dha)의 개구 직경이 토출 구멍(Dhb)의 개구 직경보다도 크면 바람직하다. 환언하면, 외주부(401a)의 면적에 대한 토출 구멍(Dha)의 개구 면적의 합계의 비가, 내주부(401b)의 면적에 대한 토출 구멍(Dhb)의 개구 면적의 합계의 비보다도 크면 바람직하다. 이는, 외주부(401a)의 하방의 압력을 높게 하기 쉬워지기 때문이다. 또한, 토출 구멍(Dha) 및 토출 구멍(Dhb)은 원형으로 한정되지 않고, 타원형이나 직사각형이라도 좋고, 이 경우라도, 외주부(401a)의 하방의 압력을 높게 할 수 있도록, 개구 치수 또한/또는 밀도를 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 외주부(401a) 및 내주부(401b)로 N2 가스를 각각 공급하는 공급관(Sa 및 Sb)은 진공 용기(1)의 상부로부터는 아니고, 도 23의 (a)에 도시한 바와 같이, 진공 용기(1)의 용기 본체(12)의 측벽을 통해, 각각 외주부(401a) 및 내주부(401b)까지 도입해도 좋다. 구체적으로는, 공급관(Sa)은 도 23의 (a)의 F-F선을 따른 단면도인 도 23의 (b)에 도시한 바와 같이, 용기 본체(12)의 측벽을 빠져나가 외주부(401a)에 접속하고, 외주부(401a)에 대해 N2 가스를 공급한다. 공급관(Sb)은, 도 23의 (a)의 G-G선을 따른 단면도인 도 23의 (c)에 도시한 바와 같이, 용기 본체(12) 및 외주부(401a)를 빠져나가 내주부(401b)에 접속하고, 내주부(401b)에 대해 N2 가스를 공급한다.
또한, 외주부(401a) 및 내주부(401b)의 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따른 길이는, 도시한 예에서는 대략 동일하지만, 이것으로 한정되지 않고, 적절하게 결정해도 좋다. 또한, 분리 영역(D1)에 대해 설명하였지만, 분리 영역(D2)에 있어서 마찬가지로 구성되어도 되는 것은 물론이다.
또한, 분리 영역(D1)의 외주측에 있어서의 압력의 저하[도 18의 (a) 참조]는 이하의 구성에 의해서도 피할 수 있다. 도 24는 도 3 등에 도시하는 분리 가스 노즐(41)의 길이 방향을 따른, 진공 용기(1)의 부분 단면도이다. 도시한 바와 같이, 분리 가스 노즐(41)에 형성된 복수의 토출 구멍(40) 중, 회전 테이블(2)의 외주측에 있는 토출 구멍(40L)은 큰 개구 직경을 갖고, 내주측에 있는 토출 구멍(40S)은 작은 개구 직경을 갖고 있다. 여기서, 큰 개구 직경을 갖는 토출 구멍(40L)이 형성되는 범위는, 예를 들어, 상술한 외주부(401a)가 설치되는 범위에 대응해도 좋고, 작은 개구 직경을 갖는 토출 구멍(40S)이 형성되는 범위는, 예를 들어, 상술한 내주부(401b)에 대응해도 좋다. 이와 같은 구성에 따르면, 분리 가스 노즐(41)로부터 공급되는 N2 가스는, 회전 테이블(2)의 외주측에서는 큰 토출 구멍(40)으로부터 대량으로 토출되고, 이에 의해 분리 영역(D1)의 외주측의 압력을 높게 유지하는 것이 가능해진다. 분리 영역(D2)에 있어서도 마찬가지로 구성해도 좋다.
또한, 도 25를 참조하면, 분리 영역(D1)에 있어서 볼록 형상부(4)와, 볼록 형상부(4)의 홈부(43)에 수용된 분리 가스 노즐(41)이 도시되어 있다. 이 볼록 형상부(4)에는 홈부(43)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측에 추가의 홈부(431 및 432)가 각각 형성되어 있다. 홈부(431 및 432)는, 도시한 예에서는, 홈부(43)의 길이의 대략 절반의 길이를 갖고 있고, 여기에, 분리 가스 노즐(41)과 마찬가지로 용기 본체(12)에 대해 설치되는 보조 노즐(41E1 및 41E2)이 각각 수용되어 있다. 또한, 보조 노즐(41E1 및 41E2)에는 진공 용기(1) 내에 있어서, 그 길이 방향을 따라서 복수의 토출 구멍(도시를 생략)이 형성되어 있고, 한편, 보조 노즐(41E1 및 41E2)의 타단부에는 도시하지 않은 N2 가스 공급원이 접속되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 보조 노즐(41E1 및 41E2)로부터 회전 테이블(2)을 향해 N2 가스가 공급되고, 이에 의해, 분리 영역(D1)의 외주측[보조 노즐(41E1 및 41E2)이 분리 영역(D1)에 있어서 연장되는 범위]에 있어서의 압력을 내주측보다도 높게 할 수 있다.
또한, 홈부(431, 432) 및 보조 노즐(41E1, 41E2)의 길이는 분리 가스 노즐(41)의 약 절반으로 한정되지 않고 적절하게 결정해도 좋다. 또한, 분리 영역(D2)에 있어서도, 볼록 형상부(4)가, 상술한 홈부(431, 432)를 갖고, 이들에 보조 노즐(42E1, 42E2)이 수용되어도 좋다.
다음에, 볼록 형상부(4)의 변형예에 대해 설명한다. 도 26을 참조하면, 볼록 형상부(4)는 회전 테이블(2)의 중심측에 있어서 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측으로 연장되는 연신부(4b)를 갖고 있다. 이로 인해, 볼록 형상부(4)와 돌출부(5)를 일체로 형성하는 경우에는, 양자는 보다 넓은 범위에서 결합하게 되고, 볼록 형상부(4)와 돌출부(5)를 별체로 형성하는 경우에는, 양자는 보다 넓은 범위에서 대향하게 된다. 이에 의해, 볼록 형상부(4)와 돌출부(5)의 경계(45) 또한/또는 이 근방에 있어서, 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 압력보다도 높은 압력을 갖는 영역을 넓게 할 수 있다. 따라서, 이 경계(45) 또한/또는 이 근방을 통해 제1 영역(48A)으로부터 제2 영역(48B)으로 BTBAS 가스가 빠져나가거나, 제2 영역(48B)으로부터 제1 영역(48A)으로 O3 가스가 빠져나가는 것을 보다 확실하게 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 연신부(4b)는 볼록 형상부(4)의 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측에 설치해도 좋고, 또한 양쪽에 설치해도 좋다. 또한, 연신부(4b)의 형상은 경계(45)에 있어서 볼록 형상부(4)와 돌출부(5)의 결합 또는 대향 범위가 넓어지는 한에 있어서, 도시한 것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 볼록 형상부(4)의 회전 테이블(2)의 반경 방향으로 연장되는 변이, 진공 용기(1)의 외주로부터 중심을 향함에 따라서 만곡되어 돌출부(5)에 도달함으로써, 경계(45)를 길게 하는 것도 가능하다.
또한, 볼록 형상부(4)는 중공이라도 좋다. 도 27의 (a)를 참조하면, 중공의 볼록 형상부(4)에 대해 공급관(410)이 접속되고, 공급관(410)으로부터 볼록 형상부(4)로 분리 가스로서의 N2 가스가 공급된다. 이 볼록 형상부(4)의 하면[회전 테이블(2)에 대향하는 면]에는 공급관(410)의 연장선 상을 따라서 복수의 토출 구멍(4hc)이 형성되어 있고, 도 27의 (a)의 D-D선을 따른 단면도인 도 27의 (b)에 도시한 바와 같이, 공급관(410)으로부터 중공의 볼록 형상부(4)에 공급된 N2 가스가 토출 구멍(4hc)으로부터 회전 테이블(2)을 향해 토출된다. 이에 의해, 볼록 형상부(4)의 하방의 공간(H)의 압력이 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)의 압력보다도 높게 유지될 수 있다. 또한, 도 27의 (b)를 참조하면, 볼록 형상부(4)는 하면이 양단부에 있어서 경사져 있고, 이에 의해 형성되는 경사면에 토출 구멍(4hu, 4hd)이 형성되어 있다. 중공의 볼록 형상부(4)에 공급된 N2 가스는 토출 구멍(4hu, 4hd)으로부터도 회전 테이블(2)을 향해 토출된다. 이에 의해, 공간(H)으로부터 제1 영역(48A) 및 제2 영역(48B)으로 유출되는 N2 가스의 세기를 늘릴 수 있다. 즉, N2 가스의 흐름(카운터 플로우)에 의한, BTBAS 가스와 O3 가스를 분리하는 효과가 증강되어, 양 가스의 기상 중에서의 혼합을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 토출 구멍(4hu, 4hd)은 사용하는 반응 가스나 성막 중의 회전 테이블(2)의 회전 속도 등을 고려하여 임의로 결정해도 좋다. 예를 들어, 토출 구멍(4hu, 4hd)을 돌출부(5)측에 높은 밀도로 형성하면, 볼록 형상부(4)의 하방의 공간(H)과 돌출부(5)의 하방의 공간(50) 사이 근처에 있어서, 압력을 높게 할 수 있다. 또한, 토출 구멍(4hu, 4hd)을 회전 테이블(2)의 외주측에 높은 밀도로 형성하면, 공간(H)의 회전 테이블(2)의 외주측에 있어서의 압력을 높게 할 수 있다. 또한, 토출 구멍(4hc)은 도시한 배열로 한정되지 않고, 예를 들어 돌출부(5)측에 높은 밀도로 형성해도 좋고, 반대로 회전 테이블(2)의 외주측에 높은 밀도로 형성해도 좋다. 또한, 토출 구멍(4hc)을 도 19에 도시하는 샤워 헤드(301, 302, 401, 402)와 같이 형성해도 좋다.
또한, 도 27에 도시하는 중공의 볼록 형상부(4) 대신에, 도 3, 도 4 및 도 6 등에 도시하는 볼록 형상부(4)의 회전 테이블(2)의 반경 방향으로 연장되는 변에 인접하도록, 회전 테이블(2)의 상면에 대해 수직 방향으로 또는 소정의 경사 각도로 개방되는 토출 구멍을 갖는 분리 가스 노즐을 설치해도 좋다. 이와 같은 구성에 의해서도 도 27에 도시하는 볼록 형상부(4)와 동일한 효과가 발휘될 수 있다.
다음에, 도 11에 도시한 노즐 커버(34)의 변형예를 설명한다. 도 28의 (a) 및 (b)를 참조하면, 이 변형예는 기부(35)(도 11)를 갖고 있지 않고, 정류판(37A, 37B)이 반응 가스 노즐(31, 32)에 대해 직접적으로 설치되어 있다. 이 경우라도, 정류판(37A, 37B)은 회전 테이블(2)의 상면으로부터 높이(h3)의 위치에 배치할 수 있으므로, 상술한 노즐 커버(34)와 동일한 효과가 얻어진다. 이 예에 있어서도, 정류판(37A, 37B)은 도 11에 도시한 정류판(36A, 36B)과 마찬가지로, 상방으로부터 볼 때 대략 부채 형상을 이루고 있으면 바람직하다.
또한, 정류판(36A, 36B, 37A, 37B)은 반드시 회전 테이블(2)과 평행하지 않아도 좋다. 예를 들어, 회전 테이블(2)[웨이퍼(W)]로부터의 높이(h3)가 유지되어, 반응 가스 노즐(31, 32)의 상방으로 N2 가스를 흘리기 쉽게 할 수 있는 한, 도 28의 (c)에 도시한 바와 같이, 정류판(37A, 37B)은 반응 가스 노즐(31)의 상부로부터 회전 테이블(2)을 향하도록 경사져 있어도 좋다. 도시한 정류판(37A)은 N2 가스를 상방으로 가이드할 수 있는 점에서도 바람직하다.
계속해서, 노즐 커버의 다른 변형예에 대해, 도 29 및 도 30을 참조하면서 설명한다. 이들 변형예는 노즐 커버와 일체화된 반응 가스 노즐, 또는 노즐 커버의 기능을 갖는 반응 가스 노즐이라고도 할 수 있다. 이로 인해, 이하의 설명에서는 반응 가스 인젝터라고 호칭한다.
도 29의 (a) 및 (b)를 참조하면, 반응 가스 인젝터(3A)는 반응 가스 노즐(31, 32)과 마찬가지로 원통 형상을 갖는 반응 가스 노즐(321)을 포함하고, 반응 가스 노즐(321)이 진공 용기(1)의 용기 본체(12)(도 1)의 주위벽부를 관통하도록 설치할 수 있다. 반응 가스 노즐(321)은 반응 가스 노즐(31, 32)과 마찬가지로, 약 0.5㎜의 내경을 갖고, 예를 들어 10㎜의 간격으로 반응 가스 노즐(321)의 길이 방향으로 배열되는 복수의 토출 구멍(323)을 갖고 있다. 단, 반응 가스 노즐(321)은 복수의 토출 구멍(323)이 회전 테이블(2)의 상면에 대해 소정의 각도로 개방되어 있는 점에서, 반응 가스 노즐(31, 32)과 다르다. 또한, 반응 가스 노즐(321)의 상단부에는 안내판(325)이 설치되어 있다. 안내판(325)은 반응 가스 노즐(321)의 원통의 곡률보다도 큰 곡률을 갖고 있고, 곡률의 차이에 의해, 반응 가스 노즐(321)과 안내판(325) 사이에는 가스 유로(316)가 형성되어 있다. 도시하지 않은 가스 공급원으로부터 반응 가스 노즐(321)로 공급된 반응 가스는 토출 구멍(323)으로부터 토출되고, 가스 유로(316)를 통해 회전 테이블(2) 상에 적재되는 웨이퍼(W)에 도달한다.
또한, 안내판(325)의 하단부에는 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측으로 연장되는 정류판(37A)이 설치되고, 반응 가스 노즐(321)의 하단부에는 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측으로 연장되는 정류판(37B)이 설치되어 있다.
이와 같이 구성되는 반응 가스 인젝터(3A)는 정류판(37A, 37B)이 회전 테이블(2)의 상면에 근접하고 있으므로, 분리 영역(D1, D2)으로부터의 N2 가스는 반응 가스 인젝터(3A)의 상방으로 흐르기 쉽고, 하방의 처리 영역으로 침입하기 어려워진다. 따라서, 반응 가스 노즐(321)로부터의 반응 가스의 N2 가스에 의한 희석이 보다 확실하게 억제된다.
또한, 반응 가스는 반응 가스 노즐(321)로부터 토출 구멍(323)을 통해 가스 유로(316)에 도달할 때에, 안내판(325)으로 불어 내어지므로, 도 29의 (b)의 복수의 화살표로 나타낸 바와 같이, 반응 가스 노즐(321)의 길이 방향으로 넓어지게 된다. 이로 인해, 가스 유로(326) 내에 있어서, 가스 농도가 균일화된다. 즉, 이 변형예는 웨이퍼(W)에 퇴적되는 막의 막 두께를 균일화할 수 있는 점에서 바람직하다.
도 30의 (a)를 참조하면, 반응 가스 인젝터(3B)는 사각형관에 의해 구성되는 반응 가스 노즐(321)을 갖고 있다. 반응 가스 노즐(321)은, 도 30의 (b)에 도시한 바와 같이, 예를 들어 내경 0.5㎜를 갖고, 반응 가스 노즐(321)의 길이 방향을 따라서, 예를 들어 5㎜ 간격으로 배치되는 복수의 토출 구멍(323)을 한쪽의 측벽에 갖고 있다. 또한, 토출 구멍(323)이 형성된 측벽에는 역L자 형상을 갖는 안내판(325)이, 당해 측벽과의 사이에 소정의 간격(예를 들어, 0.3㎜)을 두고 설치되어 있다.
또한, 도 30의 (b)에 도시한 바와 같이, 반응 가스 노즐(321)에는 진공 용기(1)의 용기 본체(12)의 주위벽부(예를 들어, 도 2를 참조)로부터 도입된 가스 도입관(327)이 접속되어 있다. 이에 의해, 반응 가스 노즐(321)이 지지되는 동시에, 예를 들어 BTBAS 가스는 가스 도입관(327)을 통해 반응 가스 노즐(321)로 공급되고, 복수의 토출 구멍(323)으로부터 가스 유로(326)를 통해, 회전 테이블(2)을 향해 공급된다. 또한, 이 예의 반응 가스 노즐(321)은 가스 유로(326)가 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측에 위치하도록 배치되어 있다.
이와 같이 구성되는 반응 가스 인젝터(3B)는 반응 가스 노즐(321)의 하면이 회전 테이블(2)의 상면으로부터 높이(h3)의 위치에 배치될 수 있으므로, 분리 영역(D1, D2)으로부터의 N2 가스는 반응 가스 인젝터(3B)의 상방으로 흐르기 쉽고, 하방의 처리 영역으로 침입하기 어려워진다. 또한, 반응 가스 노즐(321)의 하면이, 가스 유로(326)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측에 배치되어 있으므로, 가스 유로(326)로부터 공급되는 BTBAS 가스를 회전 테이블(2)과 반응 가스 노즐(321) 사이에 비교적 길게 체류시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)로의 BTBAS 가스의 흡착 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 토출 구멍(323)으로부터 유출된 반응 가스가 안내판(325)에 충돌하여, 도 30의 (b)에 화살표로 나타낸 바와 같이 넓어지므로, 가스 유로(326)의 길이 방향을 따라서 반응 가스의 농도가 균일화된다.
또한, 도 30에 도시하는 반응 가스 노즐(321)은 가스 유로(326)가 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측에 위치하도록 배치해도 좋다. 이 경우, 반응 가스 노즐(321)의 하면이, 가스 유로(326)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측에 배치되고, N2 가스의 반응 가스 노즐(321)의 하방으로의 침입을 방해하는 데 기여할 수 있으므로, 반응 가스의 N2 가스에 의한 희석이 보다 확실하게 억제된다.
도 11에 도시하는 노즐 커버(34), 도 28에 도시하는 정류판(37A, 37B), 도 29 및 도 30에 도시하는 반응 가스 인젝터(3A, 3B)는, 예를 들어 O3 가스를 회전 테이블(2)의 표면을 향해 공급하기 위해 사용되어도 좋고, BTBAS 가스와 O3 가스의 양쪽을 위해 사용되어도 좋다.
여기서, 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 성막 장치를 설명한다. 도 31을 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 형상 단부는 중앙 오목부(80a)의 저면까지 도달하고 있다. 지주(81)는 반응 가스 노즐(31)로부터 토출되는 BTBAS 가스와 반응 가스 노즐(32)로부터 토출되는 O3 가스가 진공 용기(1)의 중앙부를 통해 서로 혼합되는 것을 방지한다.
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 회전 테이블(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 회전 테이블(2)이 구동부(83)에 의해 회전된다.
퍼지 가스 공급관(74)이 수용 케이스(80)의 바닥에 접속되어, 수용 케이스(80)에 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, 오목부(80a)의 내벽과 회전 슬리브(82)의 외면 사이의 공간이 높아져, BTBAS 가스와 O3 가스의 혼합이 억제된다. 도 31에는 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 결정되어도 좋다.
이와 같은 구성에 있어서도, 2개의 분리 영역에는 볼록 형상부(4)[낮은 천장면(44)]가 형성되고, 천장면(44)과 회전 테이블(2) 사이의 공간(H)의 압력을, BTBAS 가스가 공급되는 제1 영역과 O3 가스가 공급되는 제2 영역의 압력보다도 높게 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 중앙 오목부(80a)의 내주면과 회전 슬리브(82) 사이의 공간은 퍼지 가스 공급관(75)으로부터의 분리 가스로서의 N3 가스에 의해, 제1 영역 및 제2 영역의 압력보다도 높은 압력으로 유지된다. 즉, 중심 분리 영역이 형성된다. 또한, 2개의 분리 영역의 하방의 공간(H)은 회전 슬리브(82)와 중앙 오목부(80a)의 내주면 사이의 공간을 통해 연통되어 있고, 이와 같은 구성에 의해, 진공 용기(1) 내를 제1 영역과 제2 영역으로 나누는 분리 공간이 형성된다. 그러므로, 상술한 실시 형태와 동일한 효과가 발휘된다.
또한, 도 31에서는 돌출부(5)가 볼록 형상부(4)와 일체로 형성되는 경우를 도시하고 있으므로, 도시를 생략하고 있다. 물론, 이들을 별체로 형성해도 좋고, 돌출부(5)의 회전 테이블(2)로부터의 높이를, 볼록 형상부(4)의 회전 테이블(2)로부터의 높이보다도 낮게 해도 좋다. 또한, 도 31의 성막 장치에 있어서도, 도 5에 도시하는 굴곡부(46)나 도 14에 도시하는 내주면(46a)이 적용되어도 좋고, 또한 정류판(60B)을 적용해도 좋다. 또한, 반응 가스 노즐(31, 32)에는 노즐 커버(34)(도 11)나 정류판(37A, 37B)(도 28)이 설치되어도 좋고, 반응 가스 노즐(31, 32) 대신에, 반응 가스 인젝터[3A(도 29)나 3B(도 30)]를 사용해도 좋다. 또한, 상술한 샤워 헤드(도 19)나 그 밖의 볼록 형상부(4)의 변형예를 적용해도 되는 것은 물론이다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치(다양한 부재의 변형예를 포함함)는 기판 처리 장치에 조립 부착할 수 있고, 그 일례가 도 32에 모식적으로 도시되어 있다. 기판 처리 장치는 반송 아암(103)이 설치된 대기 반송실(102)과, 분위기를 진공과 대기압 사이에서 전환 가능한 로드 로크실(준비실)(104, 105)과, 2개의 반송 아암(107a, 107b)이 설치된 반송실(106)과, 본 발명의 실시 형태에 관한 성막 장치(108, 109)를 포함한다. 로드 로크실(104, 105) 및 성막 장치(108, 109)와, 반송실(106) 사이는, 개폐 가능한 게이트 밸브(G)에 의해 결합되고, 로드 로크실(104, 105)과 대기 반송실(102) 사이도 개폐 가능한 게이트 밸브(G)에 의해 결합되어 있다. 또한, 이 기판 처리 장치는, 예를 들어 FOUP 등의 웨이퍼 카세트(101)가 적재되는 카세트 스테이지(도시하지 않음)를 포함하고 있다. 웨이퍼 카세트(101)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 개방되고, 반송 아암(103)에 의해 웨이퍼 카세트(101)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.
본 발명의 실시 형태에 의한 성막 장치는 산화 실리콘막의 성막으로 한정되지 않고, 질화 실리콘의 분자층 성막에도 적용할 수 있다. 또한, 트리메틸알루미늄(TMA)과 O3 가스를 사용한 산화알루미늄(Al2O3)의 분자층 성막, 테트라키스에틸메틸아미노지르코늄(TEMAZr)과 O3 가스를 사용한 산화지르코늄(ZrO2)의 분자층 성막, 테트라키스에틸메틸아미노하프늄(TEMAH)과 O3 가스를 사용한 산화하프늄(HfO2)의 분자층 성막, 스트론튬비스테트라메틸헵탄디오나토[Sr(THD)2]와 O3가스를 사용한 산화스트론튬(SrO)의 분자층 성막, 티타늄메틸펜탄디오나토비스테트라메틸헵탄디오나토[Ti(MPD)(THD)]와 O3 가스를 사용한 산화티탄(TiO2)의 분자층 성막 등을 행할 수 있다. 또한, O3 가스가 아니라, 산소 플라즈마를 이용하는 것도 가능하다. 이들 가스의 조합을 사용해도, 상술한 효과가 발휘되는 것은 물론이다.
이상, 본 발명을 실시 형태에 의해 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 가능한 것은 물론이다.

Claims (23)

  1. 용기 내에서, 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 공급 사이클을 복수회 실행함으로써, 반응 생성물의 복수의 층을 적층하여 박막을 형성하는 성막 장치이며,
    상기 용기 내에 회전 가능하게 설치되어, 기판이 적재되는 기판 적재 영역을 포함하는 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블의 중심과 외주 상의 다른 2개의 점을 커버하도록 연장되어 상기 용기 내를 적어도 제1 영역 및 제2 영역으로 나누는 분리 영역이며, 당해 분리 영역에 공급되는 제1 분리 가스에 의해, 상기 분리 영역의 압력을 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 압력보다도 높은 압력으로 유지 가능하게 구성되는 당해 분리 영역과,
    상기 제1 분리 가스가 상기 회전 테이블의 중심으로부터 외주의 방향으로 흐르는 것을 억제함으로써, 상기 분리 영역의 압력을 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 압력보다도 높은 압력으로 제어하는 압력 제어부와,
    상기 제1 영역에 배치되어, 상기 회전 테이블을 향해 제1 반응 가스를 공급하는 제1 반응 가스 공급부와,
    상기 제2 영역에 배치되어, 상기 회전 테이블을 향해 제2 반응 가스를 공급하는 제2 반응 가스 공급부와,
    상기 제1 영역에 공급되는 상기 제1 반응 가스와, 상기 분리 영역으로부터의 상기 제1 분리 가스의 양쪽을 합류하여 상기 제1 영역을 통해 배기하기 위한 제1 배기구 및,
    상기 제2 영역에 공급되는 상기 제2 반응 가스와, 상기 분리 영역으로부터의 상기 제1 분리 가스의 양쪽을 합류하여 상기 제2 영역을 통해 배기하기 위한 제2 배기구를 구비하는, 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압력 제어부는 상기 용기의 내주면이, 상기 분리 영역에 있어서의 상기 회전 테이블과의 사이의 간격이, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 있어서의 상기 회전 테이블과의 사이의 간격보다도 좁아지도록 배치되어 구성되는, 성막 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 압력 제어부가, 상기 회전 테이블과 상기 용기의 내주면 사이의 간극을 메우는 벽부재를 포함하는, 성막 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 압력 제어부가, 상기 분리 영역에 있어서의, 상기 회전 테이블의 외주와 상기 용기의 내주면 사이의 공간에 배치되어, 상기 회전 테이블의 외주 방향으로 흐르는 상기 제1 분리 가스가 당해 공간으로부터 상기 회전 테이블의 하방으로 유출되는 것을 억제하는 판 부재를 포함하는, 성막 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 판 부재가, 상기 제1 배기구 및 상기 제2 배기구의 개구 치수보다 작은 개구 치수를 갖는 제3 배기구를 갖고,
    상기 제3 배기구와, 상기 제1 배기구 및 상기 제2 배기구의 양쪽 또는 어느 한쪽을 연통시키는 연통관을 더 구비하는, 성막 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 압력 제어부가, 상기 분리 영역에 대해, 상기 분리 가스가 상기 회전 테이블의 외주로부터 중심을 향하는 방향으로 제2 분리 가스를 공급하는 제2 분리 가스 공급부를 포함하는, 성막 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 분리 가스 공급부가, 상기 용기의 측벽으로부터 삽입되는 배관을 포함하는, 성막 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 분리 영역에 있어서, 상기 분리 영역의 용적이 상기 제1 영역의 용적 및 상기 제2 영역의 용적보다도 작아지도록 상기 회전 테이블에 대향하여 분리 영역 천장면이 배치되는, 성막 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 분리 가스를 공급하는 복수의 개구가 상기 분리 영역 천장면에 형성되어 있는, 성막 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 분리 가스를 상기 분리 영역에 공급하는 제1 분리 가스 공급부를 더 구비하는, 성막 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 분리 가스 공급부가 상기 용기의 측벽 및 상부의 양쪽 또는 어느 한쪽으로부터 도입되는, 성막 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 반응 가스 공급부 및 상기 제2 반응 가스 공급부의 적어도 한쪽의 반응 가스 공급부가, 당해 반응 가스 공급부에 대응하는 영역에 있어서의 천장면으로부터 이격되어 있는, 성막 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 반응 가스 공급부 및 상기 제2 반응 가스 공급부의 적어도 한쪽의 반응 가스 공급부에 대해 설치되어, 상기 분리 영역으로부터의 분리 가스가 당해 반응 가스 공급부의 상방으로 흐르는 것을 촉진하는 정류 부재를 더 구비하는, 성막 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 압력 제어부가, 상기 분리 영역에 있어서의 제1 범위의 제1 압력이, 상기 분리 영역에 있어서 상기 제1 범위보다도 상기 회전 테이블의 중심측에 있는 제2 범위의 제2 압력보다도 높아지도록 상기 분리 영역에 대해 분리 가스를 공급 가능하게 구성되는, 성막 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 압력 제어부가, 상기 제1 범위에 설치되어 복수의 제1 토출 구멍을 포함하는 제1 판 부재와, 상기 제2 범위에 설치되어 복수의 제2 토출 구멍을 포함하는 제2 판 부재를 구비하는, 성막 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 판 부재에 있어서의 상기 복수의 제1 토출 구멍의 개구 밀도가, 상기 제2 판 부재에 있어서의 상기 복수의 제2 토출 구멍의 개구 밀도보다도 높은, 성막 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제1 판 부재에 대해 상기 분리 가스를 공급하는 제1 공급관과, 상기 제2 판 부재에 대해 상기 분리 가스를 공급하는 제2 공급관을 더 구비하는, 성막 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 공급관이 상기 용기의 상부 및 측벽의 어느 한쪽으로부터 상기 제1 판 부재에 대해 상기 분리 가스를 공급하고,
    상기 제2 공급관이 상기 용기의 상부 및 측벽의 어느 한쪽으로부터 상기 제2 판 부재에 대해 상기 분리 가스를 공급하는, 성막 장치.
  19. 제14항에 있어서, 상기 압력 제어부가, 상기 회전 테이블의 회전 방향과 교차하는 제1 방향을 따라서 상기 제1 범위와 상기 제2 범위로 연장되고, 상기 제1 방향을 따라서 배열되는 복수의 제3 토출 구멍을 갖는 제3 공급관을 포함하고,
    상기 복수의 제3 토출 구멍의 개구 밀도가 상기 제2 범위에 있어서보다도 상기 제1 범위에 있어서 큰, 성막 장치.
  20. 제14항에 있어서, 상기 압력 제어부가,
    상기 회전 테이블의 회전 방향과 교차하는 제1 방향을 따라서 상기 제1 범위와 상기 제2 범위로 연장되고, 상기 제1 방향을 따라서 배열되는 복수의 제3 토출 구멍을 갖는 제3 공급관과,
    상기 제1 방향을 따라서 상기 제1 범위로 연장되고, 상기 제1 방향을 따라서 배열되는 복수의 제4 토출 구멍을 갖는 제4 공급관을 포함하는, 성막 장치.
  21. 용기 내에서, 서로 반응하는 적어도 2종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 공급 사이클을 복수회 실행함으로써, 반응 생성물의 복수의 층을 적층하여 박막을 형성하는 성막 방법이며,
    상기 용기 내에 회전 가능하게 설치되어, 기판이 적재되는 기판 적재 영역을 포함하는 회전 테이블에 상기 기판을 적재하고,
    상기 회전 테이블의 중심과 외주 상의 다른 2개의 점을 커버하도록 연장되어 상기 용기 내를 적어도 제1 영역 및 제2 영역으로 나누는 분리 영역에 대해 제1 분리 가스를 공급하여, 상기 분리 영역의 압력을 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 압력보다도 높은 압력으로 유지하고,
    상기 제1 영역에 배치되는 제1 반응 가스 공급부로부터 상기 회전 테이블을 향해 제1 반응 가스를 공급하고,
    상기 제2 영역에 배치되는 제2 반응 가스 공급부로부터 상기 회전 테이블을 향해 제2 반응 가스를 공급하고,
    상기 제1 영역에 공급되는 상기 제1 반응 가스와, 상기 분리 영역으로부터의 상기 제1 분리 가스의 양쪽을 합류시켜 상기 제1 영역을 통해 배기하고,
    상기 제2 영역에 공급되는 상기 제2 반응 가스와, 상기 분리 영역으로부터의 상기 제1 분리 가스의 양쪽을 합류시켜 상기 제2 영역을 통해 배기하는, 성막 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1 반응 가스 및 상기 제2 반응 가스의 공급이 연속적으로 행해지는, 성막 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제1 분리 가스가, 상기 용기의 측벽 및 상부의 양쪽 또는 어느 한쪽으로부터 도입되는 제1 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 영역으로 공급되는, 성막 방법.
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