JP2010077508A

JP2010077508A - 成膜装置及び基板処理装置

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Publication number: JP2010077508A
Application number: JP2008248801A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Tsuji; 徳彦辻; Masayuki Moroi; 政幸諸井; Kenichi Yanagiya; 健一柳谷; Yoshiyuki Hanada; 良幸花田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2010-04-08
Also published as: WO2010035773A1; KR20110058909A; US20110265725A1; CN102165100A

Abstract

【課題】スループットを向上させつつ、反応ガスの消費を抑制する装置を提供すること。
【解決手段】真空容器１０内に、多数の基板載置部５が搬送方向に一列に配列された基板載置部５の列を備えると共に、直線搬送路を有する周回搬送路に沿って前記基板載置部５の列を搬送する基板搬送機構４を設ける。また前記直線搬送路に沿って交互に配置され、基板載置部５の搬送路に対して夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給するために、第１の反応ガスノズル６１及び第２の反応ガスノズル６２を設けると共に、前記第１の反応ガスが供給される領域と第２の反応ガスが供給される領域とを分離するために、第１の反応ガスノズル６１及び第２の反応ガスノズル６２の間に、基板載置部５の搬送路に対して分離ガスを供給する分離ガスノズル６３を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給し、かつこの供給サイクルを多数回実行することにより、反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置及び基板処理装置に関する。

半導体製造プロセスにおける成膜手法として、基板である半導体ウエハＷ（以下「ウエハＷ」という）等の表面に真空雰囲気下で第１の反応ガスを吸着させた後、供給するガスを第２の反応ガスに切り替えて、両ガスの反応により１層あるいは複数層の原子層や分子層を形成し、このサイクルを多数回行なうことにより、これらの層を積層して、基板上への成膜を行うプロセスが知られている。このプロセスは、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）などと呼ばれており、サイクル数に応じて膜厚を高精度にコントロールすることができると共に、膜質の面内均一性も良好であり、半導体デバイスの薄膜化に対応できる有効な手法である。このような成膜方法が好適である例としては、例えばＲｕ（ルテニウム）の成膜が挙げられる。このＲｕ膜を成膜する場合には、第１の反応ガス（原料ガス）として、例えばＲｕ（Ｃ_７Ｈ_７）（Ｃ_７Ｈ_１１）（以下「ＤＥＲ」という）ガスが用いられ、第２の反応ガス（還元ガス）として酸素ガス（Ｏ_２）等が用いられる。

このような成膜方法を実施する装置としては、真空容器の上部中央にガスシャワーヘッドを備えた枚葉の成膜装置を用いて、基板の中央部上方側から反応ガスを供給し、未反応の反応ガス及び反応副生成物を処理容器の底部から排気する方法が検討されている。ところで上記の成膜方法は、パージガスによるガス置換に長い時間がかかり、またサイクル数も例えば数百回にもなることから、処理時間が長く、さらに基板を1枚処理するたびに処理容器内への基板の搬入出や処理容器内の真空排気を行う必要があり、これらの動作に伴う時間的なロスも大きいという問題があり、高スループットで処理できる装置、手法が要望されている。

そこで例えば特許文献１，２に記載されているように、例えば円形の載置台上に周方向に複数枚の基板を載置し、この載置台を回転させながら載置台上の基板に反応ガスを切り替えて供給することにより成膜を行う装置が提案されている。例えば特許文献１に記載の成膜装置では、載置台の周方向に、互いに異なる反応ガスが供給される複数の互いに区画された処理空間を設ける構成が提案され、また特許文献２に記載の成膜装置では、当該載置台の上方に径方向に伸び出し、異なる反応ガスを載置台に向かって吐出する例えば２本の反応ガスノズルを設けて、この載置台を回転させ、当該載置台上の基板をこれら複数の処理空間内や反応ガスノズルの下方を通過させることにより、各基板に交互に反応ガスを供給して成膜を行う構成が提案されている。このようなタイプの成膜装置は、反応ガスのパージ工程がなく、また一回の搬入出や真空排気動作で複数枚の基板を処理できるので、これらの動作に伴う時間を削減してスループットを向上させることができる。

しかしながら近年の基板の大型化に伴い、例えばウエハＷの場合には直径が３００ｍｍにもなる基板に対して成膜が行われる。従って共通の載置台上に載置されるウエハＷの枚数には限りがあり、一度に処理できるウエハＷの枚数は４〜５枚程度である。また載置台に対してウエハＷの受け渡しを行うときには処理を停止するが、４〜５枚のウエハＷを処理する度に受け渡し動作が必要となると、成膜処理全体で見た場合、この受け渡し時間が積み重なり、スループットのさらなる向上を阻む要因になるおそれがある。

また載置台を回転させると、その中央領域と周縁領域との移動速度が異なり、周縁領域の方が移動速度が大きくなるが、反応ガス供給ノズルから供給される反応ガスの濃度が載置台の径方向において一定である場合には、当該ノズルの下を通過するウエハの速度が大きくなるにつれて、ウエハ表面で成膜に関与することができる反応ガスの量は少なくなる。このため、反応ガス供給ノズルの下方を通過する速度が最も速くなる載置台の周縁領域に載置されたウエハ表面にて成膜に必要な反応ガス濃度が得られるように、当該ノズルから供給する反応ガスの量が決定される。

しかしながらこのように載置台の周縁領域の必要量に合わせて反応ガスを供給すると、当該周縁領域よりも移動速度の小さい内側の領域には必要量以上に高い濃度の反応ガスが供給されることになり、成膜に関与しない反応ガスはそのまま排気されてしまう。ここでスループットの向上を図るためには、載置台をある程度の速さで回転させる必要があり、このようにすると載置台の周縁領域ではかなり移動速度が速くなることから、反応ガスの供給量を多く設定せざるを得ず、成膜に関与せずに排気される反応ガス量が多くなってしまうことが懸念されている。

ＡＬＤなどに用いられる原料ガスは液体原料を気化させ、あるいは固体原料を昇華させて得られるものが多いが、これらの原料は高価であるところ、上述した載置台を回転させる方式の成膜装置では、ウエハＷのスループットの向上に伴ってこうした高価な反応ガスを成膜に必要な量以上に消費してしまうことから、スループットを向上させつつ反応ガス消費量の少ない成膜装置が求められている。

特許３１４４６６４号公報：図１、図２、請求項１特開２００１−２５４１８１号公報：図１及び図２

本発明はこのような事情のもとになされたものであり、その目的は、スループットを向上させつつ、反応ガスの消費を抑制する技術を提供することにある。

このため本発明の成膜装置は、真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給し、かつこの供給サイクルを多数回実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置において、
真空容器内に設けられ、多数の基板載置部が搬送方向に一列に配列された基板載置部の列を備えると共に、直線搬送路を有する周回搬送路に沿って前記基板載置部の列を搬送する基板搬送機構と、
前記直線搬送路に沿って交互に配置され、基板載置部の搬送路に対して夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給するために前記真空容器内に固定して設けられた第１の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部と、
前記第１の反応ガスが供給される領域と第２の反応ガスが供給される領域とを分離するために、第１の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部の間に設けられ、基板載置部の搬送路に対して分離ガスを供給する分離ガス供給部と、
前記真空容器内を真空排気するための真空排気手段と、
前記基板載置部上の基板を加熱するために設けられた加熱部と、
前記直線搬送路の上流側に設けられ、前記基板載置部に基板を搬入するための基板搬入部と、
前記直線搬送路の下流側に設けられ、前記基板載置部から成膜処理後の基板を搬出するための基板搬出部と、を備えたことを特徴とする。
ここで第１の反応ガス供給部、第２の反応ガス供給部及び第３の反応ガス供給部が前記直線搬送路に沿ってこの順番で配列され、前記基板載置部の搬送路に対して３種類の反応ガスを順番に供給する場合においても、第１の反応ガス供給部、第２の反応ガス供給部については前記直線搬送路に沿って交互に配置されているので、本発明の技術的範囲に含まれる。

前記基板搬送機構は、回動軸が互いに平行な一対の回動体の間に架け渡され、前記周回搬送路を形成する一対の伝動ベルトを備える構成とすることができ、前記伝動ベルトを周回移動させるために、前記一対の回動体の少なくとも一方を回転駆動させるためのモータを備える構成を用いてもよい。この場合前記基板載置部は、前記伝動ベルトに設けられる。
また前記真空容器は、互いに隣接する分離ガスの供給領域の間からガスを排気するように開口する排気口を備えており、例えばこの排気口は、前記直線搬送路の上方側に設けられることが好ましい。前記周回搬送路は水平な回動軸の周りに縦方向に周回する構成であってもよいし、前記周回搬送路は垂直な回動軸の周りに横方向に周回する構成であってもよい。

また前記周回搬送路における前記基板搬入部と前記反応ガスが供給される領域との間には、基板を予備加熱するための予備加熱領域を設けるようにしてもよい。さらに前記基板搬入部において外部の基板受け渡し手段により基板載置部が移動している状態で基板を当該基板載置部に受け渡すように制御信号を出力し、また前記基板搬出部において外部の基板受け取り手段により基板載置部が移動している状態で基板を当該基板載置部から受け取るように制御信号を出力する制御部を備えるようにしてもよい。

前記第1の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部は、前記直線搬送路に対して直交するように配置されたガスノズルであってもよい。前記基板搬送機構上の基板載置部に対してクリーニング処理を行うために、前記基板搬送機構における基板搬出部から基板搬入部に移動する載置部に対してクリーニングガスを供給するクリーニング処理部を備えるようにしてもよい。

また本発明の基板処理装置は、内部に基板搬送手段が配置された真空搬送室と、
この真空搬送室に気密に接続された既述の成膜装置と、前記真空搬送室に気密に接続され、真空雰囲気と大気雰囲気との間で雰囲気の切り替え可能な予備真空室と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、基板の表面に、互いに反応する複数の反応ガスを順番に供給し、かつこの供給サイクルを多数回実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成するにあたって、直線搬送路を有する周回搬送路に沿って基板を搬送し、この基板に対して第１の反応ガス及び第２の反応ガスを順番に供給して前記供給サイクルを行うようにしているため、高いスループットで成膜処理を行うことができる。また基板載置部は搬送方向に一例に配列された状態で周回搬送路に沿って搬送されており、搬送時の移動速度は基板の面内において同じである。このため移動速度が大きい領域に合わせて、移動速度が小さい領域に必要以上に反応ガスを多く供給する必要がなく、反応ガスの無駄な消費を抑制することができる。

以下、本発明の成膜装置を備えた基板処理装置の一実施の形態について説明する。図１は前記基板処理装置の概観を示す平面図である。この基板処理装置は、図中Ｙ方向に直線状に伸びる成膜装置１を備えており、この成膜装置１の長さ方向（図１中Ｙ方向）の一端側には当該成膜装置１にウエハＷを搬入するための搬入エリア２が設けられると共に、この成膜装置１の長さ方向の他端側には当該成膜装置からウエハＷを搬出するための搬出エリア３が設けられている。

先ず前記成膜装置１について図１〜図１１を用いて説明する。この成膜装置１は例えばアルミニウム合金より構成された真空容器１０を備えており、この真空容器１０の内部には基板搬送機構４が設けられている。この基板搬送機構４は、基板であるウエハＷが載置される基板載置部５が搬送方向（図中Ｙ方向）に一列に配列された基板載置部５の列を備えると共に、直線搬送路を有する周回搬送路に沿って前記基板載置部５の列を搬送するように構成されている。

前記基板搬送機構４は、図３及び図４に示すように、水平軸のまわりに回動し、回動軸が互いに平行になるように前後に配置された一対の回動体４１，４２と、これら回動体４１，４２の間に架け渡されて周回軌道に沿って移動する一対の伝動ベルトである例えばタイミングベルト４４，４５とを備えている。前記回動体４１はモータＭ１により回転駆動される駆動プーリよりなり、前記回動体４２は従動プーリよりなる。前記駆動プーリの駆動は後述する制御部により制御されている。またこの例では回動体（駆動プーリ）４１と回動体（従動プーリ）４２との間に、1個以上の補助プーリ４３が設けられている。そしてこれら回動体４１，４２には夫々タイミングベルト４４，４５が巻き掛けられ、このタイミングベルト４４，４５が搬送方向に移動して周回することにより、前記直線搬送路を備えると共に、縦方向に周回する周回搬送路が形成される。ここで直線搬送路とは、直線状に伸びている搬送路のことであり、この例の周回搬送路は上下に対向する直線搬送路を備えていて、この周回搬送路は搬送路の幅方向（図中Ｘ方向）の大きさが搬送路の途中で変化することなく、前記幅方向の大きさが同じ状態で周回移動する。

前記タイミングンベルト４４，４５には、多数の前記基板載置部５が前記搬送方向に一列に配列されるように設けられている。この例の基板載置部５は、例えば平面形状が四角形状に形成され、その上に例えば３００ｍｍサイズのウエハＷが載置される大きさに設定されている。この基板載置部５は例えば２本のタイミングベルト４４，４５の間に架け渡されるように設けられており、図３及び図９（図２におけるＡ−Ａ´断面図）に示すように、基板載置部５における図３中Ｘ方向の両端部は、タイミングベルト４４，４５の外端とほぼ揃うように設けられている。そして基板載置部５は、例えば図４に示すように、その裏面側におけるタイミングベルト４４，４５との接触領域の中央部が、夫々タイミングベルト４４，４５の表面に例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等よりなる固定部５１を介して取り付けられており、当該タイミングベルト４４，４５が回動体４１，４２により周回移動したときには、この移動に伴って基板載置部５も周回移動するようになっている。

また各基板載置部５には、外部の基板受け渡し手段Ａ１や基板受け取り手段Ａ２との間でウエハＷの受け渡しを行うときに用いられる段部５２が形成されている。前記基板受け渡し手段Ａ１及び基板受け取り手段Ａ２は同様に構成されており、その形状について簡単に説明すると、図２及び図６に示すように、ウエハＷの裏面側を支持するためのフォーク状の支持プレート５０を備えており、前記段部５２の形状は、図５に示すように前記支持プレート５０よりも大きく、ウエハＷを保持した支持プレート５０がこの段部５２の上方側から当該段部５２に入り込み、ウエハＷを基板載置部５に受け渡した後、退行できる程度の大きさに設定されている。

このような基板載置部５は、タイミングベルト４４，４５に、前記搬送方向（図中Ｙ方向）に一列に並ぶように、隣接する基板載置部５同士の間に所定間隔を開けるように配列されている。この配列間隔は、前記基板受け渡し手段Ａ１との受け渡し時を含めた基板載置部５の搬送速度等を考慮して設定されるが、一例を挙げると、図６に示す隣接するウエハＷの中心部Ｏ同士の間隔Ｌが例えば４００ｍｍ程度になるように設定される。

また隣接する基板載置部５同士の間には、図３及び図４に示すようにスぺーサ５３が設けられている。このスぺーサ５３は、基板載置部５の周回移動を妨げずに、かつ搬送方向に形成される基板載置部５同士の間をできるだけ埋めるような形状及び大きさに設定される。この例では当該スぺーサ５３は平面形状が四角形状に形成され、前記Ｘ方向の大きさが基板載置部５とほぼ同じであり、前記Ｙ方向の大きさが基板載置部５同士の間のＹ方向の大きさよりも僅かに小さく、基板載置部５と同程度の厚みに形成されている。このスぺーサ５３も基板載置部５と同様にタイミングベルト４４，４５に取り付けられており、基板載置部５と共に周回移動するようになっている。なお図３では図示の便宜上スぺーサ５３は1個のみを描いているが、実際には全ての基板載置部５同士の間に設けられている。また図７ではスぺーサ５３の記載を省略している。

このような基板搬送機構４における前記直線搬送路の上流側には、前記基板載置部５にウエハＷを搬入するための基板搬入部１１が設けられると共に、前記直線搬送路の下流側には前記基板載置部５から成膜処理後のウエハＷを搬出するための基板搬出部１４が設けられている。そしてこれら基板搬入部１１と基板搬出部１４との間には、図７に示すように基板搬入部１１側から順に予備加熱領域１２と処理領域１３とが設けられている。こうして回動体４１，４２を回転駆動することにより、基板載置部５が、基板搬入部１１から予備加熱領域１２、処理領域１３を通って基板搬出部１４側に移動し、次いで再び基板搬入部１１に戻るように周回移動される。

ここで真空容器１０と基板搬送機構５との大きさについて説明すると、図６及び図９等に示すように、真空容器１０のＸ方向の大きさは、基板載置部５のＸ方向よりも僅かに大きく、基板載置部５が真空容器１０の内壁に接近した状態で搬送されるように設定されている。また前記基板搬入部１１、予備加熱領域１２、処理領域１３、基板搬出部１４の大きさ、つまり搬送方向の長さは、基板載置部５の搬送速度等や成膜処理の種別に応じて適宜設定されるが、処理領域１３の搬送方向の長さの一例を挙げると例えば５０００ｍｍ程度である。

また前記成膜装置１は、前記直線搬送路に沿って交互に配置され、基板載置部５の搬送路に対して夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給するために前記真空容器１０内に固定して設けられた第１の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部を備えると共に、前記第１の反応ガスが供給される領域と第２の反応ガスが供給される領域とを分離するために、前記第1の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部の間に設けられた、基板載置部５の搬送路に対して分離ガスを供給する分離ガス供給部を備えている。

これら第1の反応ガス供給部、第２の反応ガス供給部及び分離ガス供給部は、図３及び図４に示すように、夫々第１の反応ガスノズル６１、第２の反応ガスノズル６２、分離ガスノズル６３からなり、前記処理領域１３における基板載置部５の上方側に、前記直線搬送路の搬送方向に対して直交するように、かつ基板載置部５に載置されたウエハＷの表面に接近して設けられている。そしてこの例では、基板搬入部１１から基板搬出部１４に向かって、分離ガスノズル６３、第1の反応ガスノズル６１、分離ガスノズル６３、第２の反応ガスノズル６２がこの順序で配列されていると共に、これらガスノズル群の両端側には分離ガスノズル６３が設けられている。これらガスノズル６１〜６３は、例えば図９に示すように、真空容器１０の側壁部１０ａを介して真空容器１０内に挿入されており、例えばその先端部は、前記ガスノズル６１〜６３が挿入される側壁部１０ａと対向する側壁部１０ｂに接触するように設けられている。

また前記分離ガスノズル６３の上部と真空容器１０の天井部との間には、図４及び図８に示すように区画壁１５が設けられている。この区画壁１５は分離ガスノズル６３の長さ方向全体に亘って設けられており、これにより真空容器１０内におけるガスノズルが設けられている領域よりも上方側には、隣接する分離ガスノズル６３同士の間に、区画された領域１６が形成されることになる。

前記第1の反応ガスノズル６１は第１の反応ガスであるＤＥＲガスのガス供給源６４、第２の反応ガスノズル６２は第２の反応ガスであるＯ_２（酸素）ガスのガス供給源６５に夫々接続されており、分離ガスノズル６３は分離ガスであるＡｒガス（アルゴンガス）のガス供給源６６に接続されている。分離ガスとしてはＡｒガスの他、窒素（Ｎ_２）ガスやヘリウム（Ｈｅ）ガス等を用いてもよい。図４中６７は流量調整部である。

前記反応ガスノズル６１，６２には、図８及び図９に示すように、下方側に反応ガスを吐出するための吐出孔６８がノズルの長さ方向に間隔をおいて配列されている。また分離ガスノズル６３には、図８及び図９に示すように、下方側に分離ガスを吐出するための吐出孔６９が長さ方向に間隔をおいて穿設されている。反応ガスノズル６１，６２の下方領域は夫々ＤＥＲガスをウエハに吸着させるための第１の領域Ｓ１及びＯ_２ガスをウエハＷに吸着させるための第２の領域Ｓ２となる。前記分離ガスノズル６３は前記第１の領域Ｓ１と第２の領域Ｓ２とを分離するために、これら第1の領域Ｓ１と第２の領域Ｓ２との間に設けられている。

このような反応ガスノズル６１、６２及び分離ガスノズル６３は、例えば図１０に示すように、搬送方向における１つのガスとの接触領域である１ステップが例えば１０ｍｍであって、搬送方向においてＡｒガス→ＤＥＲガス→Ａｒガス→Ｏ_２ガスにより実施される１サイクルが例えば４０ｍｍになるように夫々配列されている。

また真空容器１０は、互いに隣接する分離ガスの供給領域の間からガスを排気するように開口する排気口を備えている。この排気口は、例えば図４、図８、図９に示すように真空容器１０の天井部に形成されている。ここで分離ガスノズル６３と真空容器１０の天井部との間には区画壁１５が設けられており、この区画壁１５によりガスノズル６１〜６３の上方側では、第1の反応ガスノズル６１が設けられる領域と、第２の反応ガスノズル６２が設けられる領域とが区画されている。従って第1の反応ガスノズル６１の配置領域に開口するように第1の排気口７１を設けると共に、第２の反応ガスノズル６２の配置領域に開口するように第２の排気口７２を設けることにより、第１の排気口７１により第1の反応ガスが排気され、第２の排気口７２により第２の反応ガスが排気されることになる。

前記第１の排気口７１は第１の排気路７３に接続され、捕集部７４を介して真空排気手段である真空ポンプ７に接続されている。前記捕集部７４は、第１の反応ガスであるＤＥＲガスを捕集するための手段であり、例えば冷却することにより、排気ガスから前記ＤＥＲガスを捕集するように構成されている。また前記第２の排気口７２は第２の排気路７５に接続され、前記捕集部７４の下流側で第１の排気路７３と合流して共通する真空ポンプ７に接続されている。さらに真空容器１０の底部にも１個以上の排気口７６が設けられており、これら排気口７６は共通の第３の排気路７７に接続されて、第１の排気路７３に合流した後、前記真空ポンプ７に接続されている。

前記基板搬送機構４における周回搬送路で囲まれた領域には、図３及び図４に示すように、基板搬送機構４の長さ方向（図中Ｙ方向）に沿って加熱部であるヒータユニット５４が設けられており、輻射熱により基板載置部５を介してウエハＷを加熱するようになっている。この際前記基板載置部５には例えば放射温度計からなる温度センサ５５が設けられており、この温度センサ５５からの検出値に基づいて、ヒータユニット５４によりウエハＷがプロセスレシピで決められた温度に加熱される。

この例では、前記Ｘ方向の大きさが基板載置部５全面を十分に加熱できる程度の複数のヒータユニット５４が、回動体４１，４２が設けられる領域を除いて、周回搬送路の長さ方向（搬送方向）全体に配列して設けられている。これにより基板搬入部１１から基板載置部５に受け渡されたウエハＷは搬送と同時に加熱されることなる。前記周回搬送路における前記基板搬入部１１と前記反応ガスが供給される処理領域１３との間は、既述のようにウエハを予備加熱するための予備加熱領域１２として割り当てられており、この領域１２を搬送される間にウエハは十分に加熱されることになるが、この領域１２を通過する時間によってウエハＷの加熱の程度が異なるため、この領域１２の大きさ（搬送方向の長さ）は搬送速度や成膜処理の種別に応じて決定される。

また前記基板搬送機構４における周回搬送路で囲まれた領域には、図４、図８及び図９に示すように、前記ヒータユニット５４の下方側に仕切り壁１７が設けられている。この仕切り壁１７は、駆動プーリ４１と従動プーリ４２との間の領域において、真空容器１０を縦方向に２分割するように設けられており、図１１に示すように、例えば補助プーリ４３の回転を妨げないように、補助プーリ４３の移動領域には切欠部１８が形成されている。

さらにまた真空容器１０には、図４及び図９に示すように、前記基板搬送機構４における周回搬送路で囲まれた領域における前記仕切り壁１７の上方側に、パージガスであるＮ_２ガスを供給するためのパージガスノズル５６が設けられている。このパージガスノズル５６は前記基板載置部５の周回移動を妨げないように設けられており、その他端側はパージガス源５７に流量調整部５７ａを介して接続されている。パージガスとしてはＮ_２ガスの他、ＡｒガスやＨｅガス等を用いることができる。

さらに真空容器１０における基板搬送機構４の下方側には、例えば直線搬送路を移動中の基板載置部５に対してクリーニング処理を行うために、クリーニング処理部８が設けられている。このクリーニング処理部８は、前記基板搬送機構４における基板搬出部１４にて基板受け取り手段Ａ２にウエハＷを受け渡した基板載置部５に対して前記基板搬出部１４から基板搬入部１１に戻る間に、当該基板載置部５に対してクリーニングガスを供給してクリーニング処理を行うように構成されている。

例えばクリーニング処理部８は、図４及び図９に示すように、真空容器１０内に、搬送方向に直交するように設けられた複数のプラズマ発生部８１を備えている。このプラズマ発生部８１は、移動していく基板載置部５全体にクリーニングガスが供給されるように、その大きさや形状、取り付け数や取り付け位置が設定される。このプラズマ発生部８１には、クリーニングガスであるＮＦ_３ガスの供給源８２からＮＦ_３ガスが供給されるようになっており、プラズマ化されたＮＦ_３ガスが基板載置部５に対して照射され、クリーニング処理が行われるようになっている。図４中８３は流量調整部である。この例では、真空容器１０の底部に設けられる排気口７６は、搬送方向においてプラズマ発生部８１の前後に設けられていて、前記クリーニングガスが速やかに当該排気口７６を介して排気されるようになっている。クリーニングガスは成膜処理の種別に応じて適宜選択される。

前記第１の反応ガス、第２の反応ガス、分離ガスの供給量を制御する流量調整部６７、パージガスの供給量を調整する流量調整部５７ａ、クリーニングガスの供給量を制御する流量調整部８３は後述する制御部１００により制御され、夫々所定のタイミングで所定の供給量のガスが真空容器１０内に供給されるようになっている。この例ではクリーニング処理部８では、プラズマ化されたクリーニングガスを供給するように構成したが、クリーニングガスのプラズマ化は必ずしも必要なく、例えばクリーニングガスとしてＣｌＦ_３ガスを用い、このガスを直接基板載置部５に供給することによって当該基板載置部５のクリーニング処理を行うようにしてもよい。

続いて前記基板搬入部１１及び基板搬出部１２について説明する。この基板搬入部１１では、外部の基板受け渡し手段Ａ１により基板載置部５に対してウエハＷの受け渡しが行われ、基板搬出部１２では外部の基板受け取り手段Ａ２により基板載置部５からのウエハＷの受け取りが行われるようになっている。前記真空容器１０は、図１及び図２に示すように、基板搬入部１１における真空容器１０の側壁部には搬入用開口部１０Ａが形成され、基板搬出部１２における真空容器１０の側壁部には搬出用開口部１０Ｂが形成されている。これら搬入用開口部１０Ａや搬出用開口部１０Ｂは図示しないゲートバルブにより開閉自在に構成されている。

そしてこの真空容器１０には搬入用開口部１０Ａの外側に前記基板受け渡し手段Ａ１が設けられると共に、搬出用開口部１０Ｂの外側には前記基板受け取り手段Ａ２が設けられている。これら基板受け渡し手段Ａ１及び基板受け取り手段Ａ２は同様に構成されているので、基板受け取り手段Ａ１を例にして、その構成について説明すると、図６及び図１３に示すように、この基板受け渡し手段Ａ１は、昇降自在及び回転自在並びに前記搬送方向（図中Ｙ方向）に移動自在に設けられた基台５８と、この基台５８に設けられ、進退自在に構成された多関節アーム５９とを有しており、この多関節アーム５９の先端はウエハＷの裏面側を支持するフォーク状の支持プレート５０として構成されている。なお図６では多関節アーム５９は省略して描いている。前記基台５８は真空容器１０における周回搬送路に並行して前記搬送方向に移動できるようになっている。

ここで基板受け渡し手段Ａ１，基板受け取り手段Ａ２及び基板搬送機構４は後述の制御部１００によりその駆動が制御されており、基板搬入部１１において基板載置部５が移動している状態で基板受け渡し手段Ａ１がウエハＷを当該基板載置部５に受け渡すように、また前記基板搬出部１４において基板受け取り手段Ａ２により基板載置部５が移動している状態で当該基板載置部５からウエハＷを受け取るように、基板受け渡し手段Ａ１、基板受け取り手段Ａ２及び基板搬送機構４の駆動が制御されている。このように搬送方向に基板載置部５が移動している間にウエハＷが基板載置部５に受け渡されたり、基板載置部５からウエハＷが受け取られるので、基板搬入部１１は基板受け渡し手段Ａ１がアクセスできる領域をいい、基板搬出部１４とは基板受け取り手段Ａ２がアクセスできる領域をいうが、これらの大きさ（搬送方向の長さ）は基板載置部５の搬送速度等を考慮して決定される。

続いて前記搬入エリア２について図１及び図１３を参照して説明する、図中２１は、外部から多数のウエハＷを収容した複数個のＦＯＵＰ２を載置するための搬入用ＦＯＵＰ載置部であり、この搬入用ＦＯＵＰ載置部２１は例えば図中Ｘ方向に移動自在に構成された搬入用載置ステージ２２を備えている。この載置ステージ２２における前記Ｘ方向の上流側は例えばＦＯＵＰ２の搬入口２２Ａとして構成され、ここからＦＯＵＰ２が当該載置ステージ２２に載置されて前記Ｘ方向の下流側に向けて移動していくようになっている。

このＦＯＵＰ載置部２１には大気雰囲気の搬入用大気搬送室２３を介して例えば２個の搬入用予備真空室２４（２４Ａ，２４Ｂ）が接続されており、前記搬入用大気搬送室２３にはＦＯＵＰ載置部２１に載置されたＦＯＵＰ２と搬入用予備真空室２４Ａ，２４Ｂとの間でウエハＷの受け渡しを行うための第1の受け渡しアームＢ１が設けられている。この例では前記第1の受け渡しアームＢ１は、前記搬入用載置ステージ２２における移動方向の最下流側に置かれたＦＯＵＰ２及び２個の搬入用予備真空室２４Ａ，２４Ｂに対してアクセスできるように構成され、当該ＦＯＵＰ２内のウエハＷを搬入用予備真空室２４Ａ，２４Ｂに受け渡すために、昇降自在、鉛直軸周りに回転自在、進退自在に構成されている。また搬入用大気搬送室２３にはウエハＷの位置合わせを行うためのアライメントユニット２５Ａ，２５Ｂが設けられており、前記受け渡しアームＢ１は当該アライメントユニット２５Ａ，２５Ｂに対してもアクセスできるようになっている。

前記搬入用予備真空室２４Ａ，２４Ｂは同様に構成されており、これら予備真空室２４Ａ、２４Ｂの内部は常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切り替え可能に構成されている。またその内部には図１３に示すように、ウエハＷを棚状に保持するための一対のバッファ２６ａ，２６ｂ（２６ｃ，２６ｄ）が配設されている。これらバッファ２６ａ，２６ｂ（２６ｃ，２６ｄ）は鉛直軸周りに回転する回転ステージ２７Ａ（２７Ｂ）上に載置されている。

このような搬入用予備真空室２４Ａ，２４Ｂは、真空雰囲気の搬入用真空搬送室２８と接続されており、この搬入用真空搬送室２８には、予備真空室２４Ａ，２４Ｂ内のバッファ２６ａ，２６ｂ（２６ｃ，２６ｄ）からウエハＷを受け取り、このウエハＷを成膜装置１に受け渡すための既述の基板受け渡し手段Ａ１が設けられている。前記搬入用大気搬送室２３と搬入用予備真空室２４Ａ，２４Ｂとの間には第１の開口部２０Ａが形成されると共に、搬入用予備真空室２４Ａ，２４Ｂと搬入用真空搬送室２８との間には第２の開口部２０Ｂが形成されており、これら開口部２０Ａ，２０Ｂにはこれらの間を気密にシールし、かつ開閉可能に構成されたゲートバルブＧＴが夫々介挿されている。前記第１の開口部２０Ａ及び第２の開口部２０Ｂは夫々第１の受け渡しアームＢ１及び基板受け渡し手段Ａ１がアクセスできる位置に設けられ、前記予備真空室２４Ａ，２４Ｂの内部では回転ステージ２７Ａ，２７Ｂを回転させることにより、対応するバッファ２６ａ〜２６ｄを第１の開口部２０Ａに臨む位置に移動させて第１の受け渡しアームＢ１が対応するバッファ２６ａ〜２６ｄにウエハＷを受け渡し、又はバッファ２６ａ〜２６ｄを第２の開口部２０Ｂに臨む位置に移動させて対応するバッファ２６ａ〜２６ｄから基板受け渡し手段Ａ１がウエハＷを受け取るように構成されている。

一方搬出エリア３は搬入エリア２と同様に構成されているので簡単に説明すると、図中３１は複数個のＦＯＵＰ２を載置するための搬出用ＦＯＵＰ載置部、３２は搬出用載置ステージ、３２ＡはＦＯＵＰ２の搬出口である。そして図中３３は大気雰囲気の搬出用大気搬送室、図中３４Ａ，３４Ｂは２個の搬出用予備真空室であり、前記搬出用大気搬送室３３には第２の受け渡しアームＢ２が設けられている。前記搬出用予備真空室３４Ａ，３４Ｂの内部には図示しないバッファが回転ステージ上に載置された状態で配設されている。

このような搬入用予備真空室３４Ａ，３４Ｂは真空雰囲気の搬出用真空搬送室３８と接続されており、この搬出用真空搬送室３８には、成膜装置１からウエハＷを受け取り、予備真空室３４Ａ，３４Ｂ内のバッファに当該ウエハＷを受け渡すために、基板受け取り手段Ａ２が設けられている。

またこの実施の形態の成膜装置には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられ、この制御部１００のメモリ内には、装置を運転するためのプログラムが格納されている。このプログラムは後述の装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、フラッシュメモリ、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体から制御部１００内にインストールされる。

次に上述実施の形態の作用について説明する。前記ＦＯＵＰ載置部２１に載置されたＦＯＵＰ２は、図示しない開閉機構により蓋が開けられて、搬入用大気搬送室２３内の第１の受け渡しアームＢ１により当該ＦＯＵＰ２内からウエハＷが取り出される。そしてアライメントユニット２５Ａ，２５Ｂにて位置合わせが行われた後、搬入用予備真空室２４Ａ，２４Ｂ内のバッファ２６ａ〜２６ｄ内に搬入され、当該搬入用予備真空室２４Ａ，２４Ｂ内を大気雰囲気から真空雰囲気に切り替える。次いで搬入用予備真空室２４Ａ，２４Ｂ内のウエハＷは搬入用真空搬送室２８内の基板受け渡し手段Ａ１により取り出されて、前記成膜装置１内に搬入される。

一方成膜装置１では、真空ポンプ７により真空容器１０内を予め所定の真空度に維持しておくと共に、温度センサ５５により基板載置部５の温度測定を行いながら、ヒータユニット５４により基板載置部５を予め例えば３００℃程度に加熱し、基板搬送機構４を前記搬送方向（図中Ｙ方向）に例えば５０ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度で周回移動させておく。そして前記基板受け渡し手段Ａ１では、既述のように基板搬送機構４が移動している状態で、基板搬送機構４と共に同じ速度で移動しながら基板載置部５に対してウエハＷを受け渡し、受け渡し後は直ちに次のウエハＷを搬入用予備真空室２４Ａ，２４Ｂに受け取りに行き、同様にして次の基板載置部５にウエハＷを受け渡す。ここで既述のように基板載置部５は、前記搬送方向におけるウエハＷの配列間隔Ｌが例えば４００ｍｍになるように配列されているので、前記ウエハＷの搬入に要する時間は８秒程度になる。

こうしてウエハＷは基板載置部５に載置された状態で基板搬入部１１から予備加熱領域１２を介して処理領域１３に向けて基板搬送機構４により搬送され、この搬送中に基板載置部５により設定温度まで加熱される。そして処理領域１３では、第１の反応ガスノズル６１及び第２の反応ガスノズル６２から夫々ＤＥＲガス及びＯ_２ガスを吐出させると共に、分離ガスノズル６３から分離ガスであるＡｒガスを吐出する。またパージガスノズルからパージガスであるＮ_２ガスを基板搬送機構４の周回搬送路の内部に供給する。この際当該周回搬送路の内部の圧力が、周回搬送路の外側の圧力よりも僅かに陽圧になるように、夫々のガスの供給量が設定される。

ウエハＷは基板搬送機構４により搬送方向（Ｙ方向）に移動して行くため、第１の反応ガスノズル６１が設けられる第１の領域Ｓ１と第２の反応ガスノズル６２が設けられる第２の領域Ｓ２とを交互に通過する。この際先ずＤＥＲガスが吸着し、次いでＯ_２ガスが吸着してＤＥＲ分子が還元されてＲｕの分子層が１層あるいは複数層形成され、こうしてＲｕの分子層が順次積層されて所定の膜厚に成膜される。このときのＤＥＲガス、Ｏ_２ガス及びＡｒガスの分圧と、搬送方向の移動距離との関係を図１２に示す。このようにウエハＷにはＡｒガス→ＤＥＲガス→Ａｒガス→Ｏ_２ガス→Ａｒガスが交互に供給される。

ここで真空容器１０内のガスの流れについて図８に基づいて説明すると、処理領域１３では、前記搬送方向の両端に分離ガスノズル６３が配置されるように、反応ガスノズル６１，６２、分離ガスノズル６３が配列されており、既述のように分離ガスノズル６３の上部と真空容器１０の天井部との間には区画壁１５が設けられているため、反応ガスノズル６１，６２は夫々分離ガスノズル６３により区画された空間１６内に配置されると共に、当該区画された空間１６は第１の排気口７１及び第２の排気口７２を介して反応ガスノズル６１，６２の上方側から排気されるようになっている。ここで第１の排気口７１からは第１の反応ガスであるＤＥＲガスと分離ガスとが排気されていくが、第１の排気路７３に設けられた捕集部７４にてＤＥＲガスが捕集される。

従って第１の反応ガスノズル６１から基板載置部５上のウエハＷに向けて供給されたＤＥＲガスはウエハＷに吸着され、吸着されなかったＤＥＲガスは当該区画された空間１６内に設けられた第１の排気口７１から排気されていく。ここで基板載置部５は、既述のように真空容器１０の内壁と接近した状態で搬送されており、直線搬送路における基板載置部５と真空容器１０との間に形成される隙間は僅かな大きさに設定されている。また基板載置部５同士の間にはスぺーサ５３が設けられているので、平面的に見ると直線搬送路が設けられた領域では隙間が極めて少ない状態である。従って第１の反応ガスノズル６１から供給されるＤＥＲガスは基板載置部５やスぺーサ５３により下方側への通流が妨げられ、そのまま上方側に向けて流れていき、第１の排気口７１から排気されていく。

一方第２の反応ガスノズル６２から基板載置部５上のウエハＷに向けて供給されたＯ_２ガスはウエハＷに吸着され、吸着されなかったＯ_２ガスは当該区画された空間内に設けられた第２の排気口７２から排気されていく。この場合にもこのＯ_２ガスは基板載置部５やスぺーサ５３により下方側への通流が妨げられ、そのまま上方側に向けて流れていき、第２の排気口７２から排気されていく。

この際これら第１の反応ガスノズル６１及び第２の反応ガスノズル６２の両隣には夫々分離ガスノズル６３が設けられており、この分離ガスノズル６３からはＡｒガスが供給されている。この両隣の分離ガスノズル６３から供給されたＡｒガスも基板載置部５に向けて流れていくが、基板載置部５やスぺーサ５３により下方側への通流が妨げられ、上方側に向けて流れていき、隣接する区画空間１６に開口する第１の排気口７１や第２の排気口７２から排気されていく。このように第１の反応ガスであるＤＥＲガスと第２の反応ガスであるＯ_２ガスとの間には分離ガスであるＡｒガスが供給されているので、前記第１の反応ガスと第２の反応ガスの供給領域が分離され、これらがウエハＷに供給される前に混合することが抑えられる。

こうしてウエハＷ表面にＤＥＲガスとＯ_２ガスとが交互に吸着された状態でウエハＷは処理領域１３を搬送方向に移動していき、前記基板搬出部１４において基板受け取り手段Ａ２により搬入動作と逆の動作により順次搬出される。そして成膜装置１から搬出されたウエハＷは基板受け取り手段Ａ２により搬出用予備真空室３４Ａ，３４Ｂに搬入され、その後搬出用受け渡しアームＢ２に受け取られて、対応するＦＯＵＰ２に搬入される。

一方基板搬送機構４は周回移動を続けており、基板搬出部１４にてウエハＷが基板受け取り手段Ａ２に受け取られた基板載置部５は周回搬送路の下側を移動していく。そして基板搬出部１４から基板搬入部１１に戻る途中で、基板載置部５に対してクリーニング処理部８にてプラズマ化されたクリーニングガス（ＮＦ_３ガス）が照射されて、所定のクリーニング処理が行われる。このクリーニング処理では基板載置部５に付着した成膜成分が除去される。

このクリーニング処理では、クリーニングガスが基板搬送機構４に対して下方側から供給されるが、このクリーニングガスは基板載置部５とスぺーサ５３とにより上方側への通流が妨げられ、再び下方側に向けて流れて真空容器１０の底部に開口する排気口７６を介して排気される。

また基板搬送機構４における周回搬送路の内部には仕切り板１７が設けられているので、仮に基板搬送機構４の上方側から基板載置部５やスぺーサ５３の隙間を介して反応ガスや分離ガスが基板載置部５の下方側に進入してきたとしても、この仕切り板１７により当該仕切り板１７の下方側への通流が妨げられる。一方仮に基板搬送機構４の下方側から基板載置部５やスぺーサ５３の隙間を介してクリーニングガスが基板載置部５の上方側に進入してきたとしても、この仕切り板１７により当該仕切り板１７の上方側への通流が妨げられる。このため真空容器１０内において、反応ガスや分離ガスとクリーニングガスが混ざり合うおそれはない。

ここで真空容器１０内においては、基板載置部５の周回移動のためのスペースを確保する必要があることから、基板搬送機構４における回動体４１，４２の外側の領域には仕切り板１７は設けることができないが、反応ガスが供給される処理領域１３は周回搬送路の中央側に設けられており、クリーニング処理も基板搬入部１１や基板搬出部１４よりも中央側で行われるため、回動体４１，４２の近くまでは両者のガスが行き渡りにくく、回動体４１，４２の外側の領域においてこれらのガスの混合することは考えにくい。また真空容器１０の天井部に開口する排気口７１，７２と、真空容器１０の底部に開口する排気口７６とを夫々回動体４１，４２の外側の領域に設けることにより、この回動体４１，４２の外側の領域においてもガスがこれら排気口７１，７２，７６に向けて流れていくため、この点からも反応ガスや分離ガスとクリーニングガスとの混合が抑えられる。

さらに既述のように基板搬送機構４における周回搬送路の仕切り板１７の上方側にはパージガスが供給されており、しかも周回搬送路の内部が周回搬送路の外部よりも陽圧になるように反応ガス、分離ガス、クリーニングガス、パージガスの供給量が夫々設定されている。このため周回搬送路の内部から外部へ向かう気流が形成され、基板載置部５と真空容器１０との間の隙間や、基板載置部５とスぺーサ５３との間の隙間からは、パージガスが流れ出ている状態になっている。このため反応ガスや分離ガスやクリーニングガスが周回搬送路の内部へ入り込むことが阻止され、これらのガスが雰囲気中で混合するおそれはない。

以上において本発明では、基板搬送機構４の搬送方向に多数枚のウエハＷを配列し、基板搬送機構４を周回移動させ、処理領域１３において、第１の反応ガスが供給される領域と第２の反応ガスが供給される領域とを順番に通過させていわゆるＡＬＤ（あるいはＭＬＤ）を行うようにしているため、高いスループットで成膜処理を行うことができる。この際基板搬送機構４に対しては、基板搬送機構４を移動させた状態で、基板受け渡し手段Ａ１により基板載置部５に対してウエハＷを受け渡したり、基板受け取り手段Ａ２により基板載置部５からウエハＷを受け取っている。このように基板載置部５を移動させた状態でウエハＷの搬入や搬出を行っているので、成膜装置１を停止することなく連続的にウエハＷに対して成膜処理を行うことができるため、より高いスループットを確保することができる。

また基板搬送機構４の周回搬送路は直線搬送路を備えており、この直線搬送路では搬送方向に直行する幅方向（Ｘ方向）の大きさが変わらないため、ウエハＷの移動速度はウエハＷの面内において一定である。このためこの移動速度に合わせて反応ガスの供給量を調整すれば、十分に成膜処理を行うことができる。従って円形の載置台にウエハＷを配列し、この載置台を回転させて処理を行う方式のように、ウエハＷの移動速度がウエハＷの面内において異なり、移動速度が大きい領域に合わせて、反応ガスの供給量を多く設定しなければならない場合に比べて反応ガスの消費量を抑えることができ、無駄に排気される反応ガス量を低減することができる。既述のように反応ガスは高価であることから、このように反応ガス消費量を低減できることは大幅なコストダウンに繋がる。

さらに本発明の基板搬送機構４では、例えば搬送時の移動速度は例えば５０ｍｍ／ｓｅｃ程度であるため、処理領域１３全体で見ると反応ガスとの接触時間を十分に取ることができる。このため反応ガスの供給量（濃度）をそれ程高く設定する必要がなく、この点からも反応ガスの無駄な消費を抑えることができる。

さらに本発明では、第１の反応ガスを排気する排気口７１と第２の反応ガスを排気する排気口７２とを別個に設け、夫々別個の排気路７３，７５に接続し、第１の反応ガスの排気路７３では途中に捕集部７４を設けている。このため成膜に寄与せずに排気されるＤＥＲガスはＯ_２ガスと混合しない状態で捕集部７４にて捕集されるので、高価なＤＥＲガスを再使用することができ、当該ＤＥＲガスの無駄な排気を抑制することができる。

さらにまた上述の実施の形態では、基板搬送機構４は縦方向に周回する周回搬送路を備えているため、周回搬送路の下方側にある基板載置部５に対してクリーニング処理を行うことができる。このため成膜装置１の専有面積を増大させずに、基板載置部５に対してクリーニング処理を行うことができ、有効である。またこのように周回搬送路に沿って移動する基板載置部５に対して、この移動中にクリーニング処理を行っているので、常に清浄な基板載置部５に対してウエハＷを搬入することができ、パーティクル汚染の発生を抑えて、歩留りの高い処理を行うことができる。

またこの例では、反応ガスとクリーニングガスとの混合を防ぐために、平面的に見て基板載置部５と真空容器１０との間の隙間がわずかになるように、両者の大きさが設定されている。このため真空容器１０が必要最小限の大きさに形成されているので、真空ポンプ７による真空引きの際の時間が短くて済む上、反応ガスが供給される領域が小さくなるので、反応ガスの供給量も少なくて済む。

以上において本発明の基板搬送機構９は、図１４〜図１６に示すように、その周回搬送路が、回動体９１，９２により横方向に周回移動するものであってもよい。この例では回動体９１，９２は垂直な回動軸を有し、一方が駆動プーリ、他方が従動プーリとして設けられる。そしてこれら回動体９１，９２の間に駆動用の伝動ベルト９３が巻き掛けられると共に、この伝動ベルト９３にベルト部材８４が接続され、前記伝動ベルト９３とベルト部材９４とが共に周回移動し、こうして周回搬送路を構成するようになっている。

この例では、平面形状が円形の基板載置部９０が周回搬送路に沿って設けられえており、この基板載置部９０にも基板受け渡し手段Ａ１や基板受け取り手段Ａ２との間で基板の受け渡しを行うための段部９０ａが形成されている。そして直線搬送路９５Ａの上流側には基板搬入部９６が設けられており、直線搬送路９５Ａの下流側には基板搬出部９９が設けられていて、これらの間には基板搬出部９６側から順に予備加熱領域９７、処理領域９８が設けられている。処理領域９８には、既述の実施の形態の基板搬送機構４と同様に、第１の反応ガスノズル６１、第２の反応ガスノズル６２、分離ガスノズル６３が配列されている。前記直線搬送路９５ＡにおけるＢ−Ｂ´断面図を図１４中一点鎖線で囲んだ領域に描くが、このように基板搬送機構９における直線搬送路の下方側には、基板搬入部９６近傍から基板搬出部９９近傍に亘って、ヒータユニット１０１が設けられている。

またこの例では、クリーニング処理部１０２は、前記処理領域９８が設けられた直線搬送路９５Ａと並行する直線搬送路９５Ｂに設けられている。このクリーニング処理部１０２は、図１６に示すように、基板載置部９０の搬送領域が開口する処理容器１０３の内部に、基板載置部９０表面にプラズマ化されたクリーニングガスを照射するためのプラズマ発生部１０４を設けて構成され、このプラズマ発生部１０４には、ガス供給部１０５を介してクリーニングガスであるＮＦ_３ガスが供給されると共に、処理容器１０３の底部には排気路１０６が接続されている。そして基板搬出部９９にて基板受け取り手段Ａ２にウエハＷが受け取られた基板載置部９０が、当該基板搬出部９９から基板搬入部９６に周回移動する間に当該クリーニング処理部１０２を通過し、このときに基板載置部９０表面にクリーニングガスのプラズマが照射されて基板載置部９０のクリーニング処理が行われるようになっている。

このような実施の形態においても、直線搬送路を有する周回搬送路に沿ってウエハＷを搬送し、このウエハＷに対して第１の反応ガス及び第２の反応ガスを順番に供給して前記供給サイクルを行うようにしているため、高いスループットで成膜処理を行うことができる。また基板搬送機構の移動を停止することなく、基板載置部９０との間でウエハＷの受け渡しを行っているので、装置を停止することなく連続して成膜処理を行うことができ、より高いスループットを確保することができる。

また処理領域９８では基板載置部９０は直線搬送路に沿って搬送されており、搬送時の移動速度はウエハＷの面内において同じである。このため移動速度が大きい領域に合わせて、移動速度が小さい領域に必要以上に反応ガスを多く供給する必要がなく、反応ガスの無駄な消費を抑制することができる。

以上において本発明では、具体的には第１の処理領域２１０において、第１の反応ガスとしてＤＥＲガス、第２の反応ガスとしてＯ_２ガスを用いてＲｕ膜を成膜する処理や、第１の反応ガスとしてＴｉＣｌ_４ガス、第２の反応ガスとしてＮＨ_３ガスを用いてＴｉＮ膜を成膜する処理等に適用できる。
さらに本発明では、図１７に示すように、周回搬送路における直線搬送路の長さを大きくし、複合プロセスを行うようにしてもよい。この例では、基板搬入部１１０と基板搬出部１２０との間に、第１〜第３の３つの処理領域２１０，２２０，２３０が設けられており、各処理領域２１０，２２０，２３０の上流側に夫々予備加熱領域２１１，２２１，２３１が設けられている。このような装置では、第１及び第２の反応ガスノズル６１，６２、分離ガスノズル６３の配列は上述の実施の形態と同様であるが、夫々の処理領域において第１の反応ガスノズル６１と第２の反応ガスノズル６２に供給される反応ガスの種類が異なっている。

具体的には第１の処理領域２１０において、第１の反応ガスとしてＤＥＲガスガス、第２の反応ガスとしてＯ_２ガスを用いてＲｕ下部電極の成膜処理が行われ、第２の処理領域２２０において、第１の反応ガスとしてＳｒ［Ｃ_５（ＣＨ_３）_５］_２ガス、第２の反応ガスとしてＴｉ［ＯＣＨ（ＣＨ_３）_２］_４ガス、第３の反応ガスとしてＯ_３ガスを用いてＳＴＯ絶縁膜の成膜処理が行われ、第３の処理領域２３０において、第１の反応ガスとしてＤＥＲガス、第２の反応ガスとしてＯ_２ガスを用いてＲｕ上部電極の成膜処理が行われる。

さらに本発明では、互いに隣接する分離ガスの供給領域の間からガスを排気するように開口する排気口を、真空容器１０の側壁に形成し、前記直線搬送路の側方側から真空容器１０内を排気するようにしてもよい。

さらにまた第１の反応ガス供給部、第２の反応ガス供給部及び第３の反応ガス供給部が前記直線搬送路に沿ってこの順番で配列され、前記基板載置部の搬送路に対して３種類の反応ガスを順番に供給する場合においても、第１の反応ガス供給部、第２の反応ガス供給部については前記直線搬送路に沿って交互に配置されているので、本発明の技術的範囲に含まれる。

また伝動ベルトとしては、上述のタイミングベルトの他、Ｖベルト、平ベルト、或いはワイヤ及びチェーンを用いるようにしてもよい。さらに基板載置部の形状は上述の実施の形態に限らず、例えば図１に示す例においては、基板載置部５とスぺーサ５３とを一体に形成するようにしてもよいし、タイミングベルト４４，４５の上に板状の搬送部材を設け、この上に基板載置部５を配列するようにしてもよい。また基板載置部５にウエハＷの形状に合わせた凹部を形成しておき、この凹部内にウエハＷを落とし込んだ状態で搬送してもよい。さらに基板載置部と基板受け渡し手段や基板受け取り手段との間のウエハＷの受け渡しは、例えば昇降ピンを用いて行うようにしてもよい。

さらにまた搬入用予備真空室２４Ａ，２４Ｂにおいて、ウエハＷを予備加熱する構成であってもよいし、成膜処理の種別によって、処理温度がそれほど高くない場合には、必ずしも予備加熱領域を設ける必要はなく、基板搬入部近傍から反応ガスノズルや分離ガスノズルを配列し、反応ガスや分離ガスを搬送路に向けて供給するようにしてもよい。また基板搬入部近傍から反応ガスノズルや分離ガスノズルを配列し、処理の種別に応じて使用する反応ガスノズルや分離ガスノズルを選択して、予備加熱領域を設けたり、その大きさを調整するようにしてもよい。さらにクリーニング処理部を設けない構成とすることもでき、この場合には仕切り板１７やパージガスの供給も不要となる。

本発明の実施の形態に係る基板処理装置を示す平面図である。前記基板処理装置に設けられる成膜装置の外観を示す斜視図である。前記成膜装置に設けられる基板搬送機構を示す斜視図である。前記成膜装置の一部を示す縦断面図である。前記成膜装置の基板載置部と基板受け渡し手段とを示す縦断面図である。前記成膜装置の基板載置部と基板受け渡し手段とを示す平面図である。前記成膜装置を示す平面図と側面図である。前記成膜装置の一部を示す縦断面図である。前記成膜装置を示すＡ−Ａ´断面図である。前記成膜装置の反応ガスノズル及び分離ガスノズルの配置例を示す説明図である。前記成膜装置の仕切り板の一部を示す斜視図である。前記反応ガスノズル及び分離ガスノズルから供給される反応ガスと分離ガスの分圧を示す特性図である。前記基板処理装置の一部を示す平面図である。本発明の他の実施の形態を示す平面図である。本発明の他の実施の形態の一部を示す平面図である。本発明の他の実施の形態の一部を示す縦断面図である。本発明の他の実施の形態の一部を示す平面図である。

符号の説明

１成膜装置
１０真空容器
１１基板搬入部
１２予備加熱領域
１３処理領域
１４基板搬出部
１５区画壁
１７仕切り板
２搬入エリア
２３搬入用大気搬送室
２４搬入用予備真空室
２８搬入用真空搬送室
３搬出エリア
３３搬入用大気搬送室
３４搬入用予備真空室
３８搬入用真空搬送室
４基板搬送機構
４１、４２回動体
５基板載置部
５２段部
６１，６２反応ガスノズル
６３分離ガスノズル
７真空ポンプ
７１，７２，７３排気口
８クリーニング処理部
Ｗ半導体ウエハ
Ａ１基板受け渡し手段
Ａ２基板受け取り手段

Claims

真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給し、かつこの供給サイクルを多数回実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置において、
真空容器内に設けられ、多数の基板載置部が搬送方向に一列に配列された基板載置部の列を備えると共に、直線搬送路を有する周回搬送路に沿って前記基板載置部の列を搬送する基板搬送機構と、
前記直線搬送路に沿って交互に配置され、基板載置部の搬送路に対して夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給するために前記真空容器内に固定して設けられた第１の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部と、
前記第１の反応ガスが供給される領域と第２の反応ガスが供給される領域とを分離するために、第１の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部の間に設けられ、基板載置部の搬送路に対して分離ガスを供給する分離ガス供給部と、
前記真空容器内を真空排気するための真空排気手段と、
前記基板載置部上の基板を加熱するために設けられた加熱部と、
前記直線搬送路の上流側に設けられ、前記基板載置部に基板を搬入するための基板搬入部と、
前記直線搬送路の下流側に設けられ、前記基板載置部から成膜処理後の基板を搬出するための基板搬出部と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
前記基板搬送機構は、回動軸が互いに平行な一対の回動体の間に架け渡され、前記周回搬送路を形成する一対の伝動ベルトを備えることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
前記伝動ベルトを周回移動させるために、前記一対の回動体の少なくとも一方を回転駆動させるためのモータを備えることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
前記基板載置部は、前記伝動ベルトに設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記真空容器は、互いに隣接する分離ガスの供給領域の間からガスを排気するように開口する排気口を備えていることを特徴とする請求項1ないし４のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記排気口は、前記直線搬送路の上方側に設けられていることを特徴とする請求項５記載の成膜装置。
前記周回搬送路は水平な回動軸の周りに縦方向に周回することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記周回搬送路は垂直な回動軸の周りに横方向に周回することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記周回搬送路における前記基板搬入部と前記反応ガスが供給される領域との間には、基板を予備加熱するための予備加熱領域が設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記基板搬入部において外部の基板受け渡し手段により基板載置部が移動している状態で基板を当該基板載置部に受け渡すように制御信号を出力し、また前記基板搬出部において外部の基板受け取り手段により基板載置部が移動している状態で基板を当該基板載置部から受け取るように制御信号を出力する制御部を備えたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記第1の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部は、前記直線搬送路に対して直交するように配置されたガスノズルであることを特徴とする請求項1ないし１０のいずれか一つに記載の成膜装置。
前記基板搬送機構上の基板載置部に対してクリーニング処理を行うために、前記基板搬送機構における基板搬出部から基板搬入部に移動する載置部に対してクリーニングガスを供給するクリーニング処理部を備えることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一つに記載の成膜装置。
内部に基板搬送手段が配置された真空搬送室と、
この真空搬送室に気密に接続された請求項１ないし請求項１２のいずれか一つに記載の成膜装置と、前記真空搬送室に気密に接続され、真空雰囲気と大気雰囲気との間で雰囲気の切り替え可能な予備真空室と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。