JP5195175B2 - 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体 - Google Patents

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、成膜方法及びこの方法を実施するプログラムを格納した記憶媒体に関する。

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（以下「ウエハ」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、例えばゲート酸化膜に用いられる高誘電体膜の成膜が挙げられる。一例を挙げると、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）を成膜する場合には、第１の反応ガス（原料ガス）として、例えばビスターシャルブチルアミノシラン（以下「ＢＴＢＡＳ」という）ガス等が用いられ、第２の反応ガス（酸化ガス）としてオゾンガス等が用いられる。

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。

上述の背景から、複数枚の基板を真空容器内の回転テーブルに回転方向に配置して成膜処理を行う装置を用いてＡＬＤまたはＭＬＤを行うことが検討されている。より具体的に、このような成膜装置では、例えば前記真空容器内の回転テーブルの回転方向に互いに離れた位置に夫々異なる反応ガスが供給されて成膜処理が行われる処理領域が複数形成され、また、前記回転方向において処理領域と処理領域との間の領域は、これら処理領域の雰囲気を分離するための分離ガスが供給される分離ガス供給手段を備えた分離領域として構成される。

成膜処理時には、前記分離ガス供給手段から分離ガスが供給され、その分離ガスが回転テーブル上を回転方向両側に広がり、分離領域にて各反応ガス同士の混合を阻止するための分離空間が形成される。そして、処理領域に供給された反応ガスは例えばその回転方向両側に広がった分離ガスと共に真空容器内に設けられた排気口から排気される。このように処理領域にて処理ガスを、分離領域にて分離ガスを夫々供給する一方で、前記回転テーブルを回転させてそのテーブルに載置されたウエハを一の処理領域から他の処理領域へ、他の処理領域から一の処理領域へと交互に繰り返し移動させ、ＡＬＤまたはＭＬＤ処理を行う。このような成膜装置では、上記のような処理雰囲気におけるガス置換が不要になり、また複数枚の基板に同時に成膜することができるので、高いスループットが得られることが見込まれる。

ところで、その成膜装置では上記のように分離領域に各反応ガスが流入して、それら反応ガスが混合されると、ウエハに薄膜が形成されなくなったり、膜厚がばらついて、正常な成膜処理が行えなくなってしまうので、分離領域では各反応ガス同士の混合を確実に抑えるために、分離ガスが高い流速で供給される必要がある。そのためには、分離ガスの流量を大きくすることが考えられるが、そのように分離ガスの流量が大きくなった場合、処理領域にこの分離ガスが流入し、反応ガスが希釈され、成膜効率が低下してしまうおそれがある。それを防ぐためには、前記排気口からのガスの排気量を大きくすることが考えられるが、そうすると、当該排気口に接続された排気ポンプなどの真空排気手段の負荷が大きくなってしまうという問題がある。

特許文献１には、扁平な円筒状の真空容器を左右に分離し、左側半円の輪郭と右側半円の輪郭の間、つまり真空容器の直径領域には分離ガスの吐出口が形成された成膜装置について記載されている。また、特許文献２には、ウエハ支持部材（回転テーブル）の上に回転方向に沿って４枚のウエハを等距離に配置する一方、ウエハ支持部材と対向するように第１の反応ガス吐出ノズル及び第２の反応ガス吐出ノズルを回転方向に沿って等距離に配置しかつこれらノズルの間に分離ガスノズルを配置し、ウエハ支持部材を水平回転させて成膜処理を行う装置の構成が記載されている。しかしこれらの特許文献の成膜装置において、分離ガスの供給量を減少するような構成については示されておらず、上記の問題を解決できるものではない。

更にまた特許文献３（特許文献４、５）には、ターゲット(ウエハに相当する)に複数のガスを交互に吸着させる原子層ＣＶＤ方法を実施するにあたり、ウエハを載置するサセプタを回転させ、サセプタの上方からソースガスとパージガスとを供給する装置が記載されている。段落００２３から００２５には、チャンバの中心から放射状に隔壁が延びており、隔壁の下に反応ガスまたはパージガスをサセプタに供給するガス流出孔が設けられていること、隔壁からのガス流出孔から不活性ガスを流出させることでガスカーテンを形成することが記載されている。しかしこの例においてもパージガスの流量を少なくする手法については示されていない。
米国特許公報７，１５３，５４２号：図６（ａ）、（ｂ） 特開２００１−２５４１８１号公報：図１及び図２ 特開２００７−２４７０６６号公報：段落００２３〜００２５、００５８、図１２及び図１８ 米国特許公開公報２００７−２１８７０１号 米国特許公開公報２００７−２１８７０２号

本発明はこのような事情に基づいて行われたものであり、その目的は、真空容器内にて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て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、基板が載置される回転テーブルの周方向に沿って設けられる第１の反応ガスが供給される第１の処理領域の雰囲気と、第２の反応ガスが供給される第２の処理領域の雰囲気とを分離するための分離領域に供給される分離ガスの使用量を抑えることができることができる成膜装置、成膜方法及びこの方法を実施するプログラムを格納した記憶媒体を提供することにある。

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、基板を載置するために設けられた基板載置領域を備えた回転テーブルと、
前記回転テーブルの周方向に互いに離れて設けられ、前記回転テーブルにおける基板の載置領域側の面に夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給するための第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段と、
第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するために前記周方向においてこれら処理領域の間に位置する分離領域と、
前記分離領域の両側に拡散する分離ガスを供給する分離ガス供給手段と、
前記分離ガス供給手段に供給される分離ガスを加熱する第１の加熱部と、
前記回転テーブルに供給された各反応ガス及び分離ガスを排気するための排気口と、
基板に薄膜を積層するために第１の反応ガス、第２の反応ガス及び分離ガスが前記回転テーブルに供給されているときに、当該回転テーブルを各処理領域及び分離領域に対して相対的に前記周方向に回転させる駆動部と、
を備えたことを特徴とする。

前記成膜装置には、例えば前記第１の処理領域と第２の処理領域との雰囲気を分離するために真空容器内の中心部に位置し、前記回転テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出する吐出口が形成された中心部領域を備え、前記反応ガスは、前記分離領域の両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域から吐出する分離ガスと共に前記排気口から排気される。前記中心部領域は、例えば回転テーブルの回転中心部と真空容器の上面側とにより区画され、分離ガスがパージされる領域である。前記第１の加熱部が設けられることに代えて、前記吐出口に供給される分離ガスを加熱する第２の加熱部が設けられる。

前記分離領域は、分離ガス供給手段の前記回転方向両側に位置し、当該分離領域から処理領域側に分離ガスが流れるための狭隘な空間を回転テーブルとの間に形成するための天井面を備えていてもよい。また、前記回転テーブルの外側から下方側空間にガスが侵入することを抑えるために、当該回転テーブルの下方側空間にパージガスを供給するパージガス供給手段と、前記パージガス供給手段に供給されるパージガスを加熱する第３の加熱部と、を備えていてもよい。さらに、前記排気口と当該排気口に接続された真空排気手段との間に設けられる排気路を流通するガスを冷却するための冷却部が設けられていてもよく、その場合前記冷却部は、前記排気路におけるガスの流れを規制してそのコンダクタンスを低下させると共に当該排気路におけるガスを冷却するための冷媒の流路を備えていてもよい。

本発明の成膜方法は、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方法において、
真空容器内の回転テーブルに基板をほぼ水平に載置する工程と、
前記回転テーブルの周方向に互いに離れて設けられた第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段から、前記回転テーブルにおける基板の載置領域側の面に夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給する工程と、
前記周方向において前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と、前記第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するためにこれら処理領域の間に位置する分離領域に設けられた分離ガス供給手段から分離ガスを供給する工程と、
前記分離ガス供給手段に供給される分離ガスを加熱する工程と、
基板に前記薄膜を形成するために第１の反応ガス、第２の反応ガス及び分離ガスが前記回転テーブルに供給されているときに、当該回転テーブルを各処理領域及び分離領域に対して相対的に前記周方向に回転させる工程と、
前記回転テーブルに供給された各反応ガス及び分離ガスを排気口を介して排気する工程と、
を含むことを特徴とする。

例えば、前記第１の処理領域と第２の処理領域との雰囲気を分離するために真空容器内の中心部に位置する中心部領域に設けられた吐出口から前記回転テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出する工程を含み、
前記排気工程は、前記反応ガス、前記分離領域の両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域から吐出する分離ガスを共に前記排気口から排気する。

また、前記分離ガス供給手段に供給される分離ガスを加熱する工程に代えて、前記吐出口に供給される分離ガスを加熱する工程を備えていてもよく、前記回転テーブルの外側から下方側空間にガスが侵入することを抑えるために、当該回転テーブルの下方側空間にパージガスを供給するパージガス供給手段にパージガスを供給する工程と、前記パージガス供給手段に供給されるパージガスを加熱する工程と、を備えていてもよい。前記排気口と真空排気手段とを接続する排気路におけるガスを冷却する工程を含んでいてもよい。

本発明の記憶媒体は、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用いられるプログラムを格納する記憶媒体であって、前記プログラムは、上述の成膜方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。

本発明によれば、分離領域に設けられた分離ガス供給手段に供給される分離ガスが加熱部により加熱される。加熱された分離ガスは膨張し、その流速が増した状態で分離ガス供給手段から真空容器内の回転テーブルに供給されるので、分離ガスの使用量を抑えることができる。

本発明の実施の形態である成膜装置を図１に示す。この図１は、後述する分離ガスノズル４１，４２の伸長方向に沿って装置を縦断した断面図であり、図３のＩ−Ｉ’線に沿った断面図である。この図に示すように成膜装置は平面形状が概ね円形である扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、当該真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備えている。真空容器１は天板１１が容器本体１２から分離できるように構成されている。天板１１は、内部の減圧状態により封止部材例えばＯリング１３を介して容器本体１２側に押し付けられていて気密状態を維持しているが、天板１１を容器本体１２から分離するときには図示しない駆動機構により上方に持ち上げられる。

回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、このコア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は真空容器１の底面部１４を貫通し、その下端が当該回転軸２２を鉛直軸回りにこの例では時計方向に回転させる駆動部２３に取り付けられている。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底面部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。

回転テーブル２の表面部には、図２及び図３に示すように回転方向（周方向）に沿って複数枚例えば５枚の基板であるウエハを載置するための基板載置領域である円形状の凹部２４が設けられており、この凹部２４はその直径がウエハの直径よりも僅かに大きく形成され、ウエハを位置決めして回転テーブル２の回転に伴う遠心力により飛び出さないようにする役割を有する。なお、図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを描いてある。

ここで図４は、回転テーブル２を同心円に沿って切断しかつ横に展開して示す展開図である。図４（ａ）に示すようにウエハを凹部２４に落とし込むと、ウエハの表面と回転テーブル２の表面（ウエハが載置されない領域）とが略ゼロになるように凹部２４が形成されており、ウエハの表面と回転テーブル２の表面との間の高さの差によって生じる圧力変動を抑え、膜厚の面内均一性を揃えることができるようになっている。

また、真空容器１の側壁には図２、図３及び図５に示すように外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間でウエハの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されており、この搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉されるようになっている。また回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４はこの搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われることから、回転テーブル２の下方側において当該受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン１６の昇降機構（図示せず）が設けられる。

図２及び図３に示すように真空容器１には、回転テーブル２における凹部２４の通過領域と各々対向する位置に第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２と２本の分離ガスノズル４１，４２とが真空容器１の周方向（回転テーブル２の回転方向）に互いに間隔をおいて中心部から放射状に伸びている。これら反応ガスノズル３１，３２及び分離ガスノズル４１，４２は、例えば真空容器１の側周壁に取り付けられており、その基端部であるガス導入ポート３１ａ，３２ａ，４１ａ，４２ａは当該側壁を貫通している。この例では、第２の反応ガスノズル３２、分離ガスノズル４１、第１の反応ガスノズル３１及び分離ガスノズル４２がこの順に時計方向に配列されている。ところで、ガスノズル３１、３２、４１、４２は図示の例では、真空容器１の周壁部から真空容器１内に導入されているが、後述する環状の突出部５から導入してもよい。この場合、突出部５の外周面と天板１１の外表面とに開口するＬ字型の導管を設け、真空容器１内でＬ字型の導管の一方の開口にガスノズル３１、（３２、４１、４２）を接続し、真空容器１の外部でＬ字型の導管の他方の開口にガス導入ポート３１ａ（３２ａ、４１ａ、４２ａ）を接続する構成を採用することができる。

反応ガスノズル３１，３２は、夫々第１の反応ガスであるＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスのガス供給源及び第２の反応ガスであるＯ_３（オゾン）ガスのガス供給源（いずれも図示せず）に接続されている。反応ガスノズル３１，３２には、下方側に反応ガスを吐出するための吐出孔がノズルの長さ方向に間隔をおいて配列されている。反応ガスノズル３１，３２は夫々第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段に相当し、その下方領域は夫々ＢＴＢＡＳガスをウエハに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及びＯ_３ガスをウエハに吸着させるための第２の処理領域Ｐ２となる。

分離ガス供給手段である分離ガスノズル４１，４２は、反応ガスノズル３１，３２と同様に構成されており、図１及び図６に示すように、分離ガスノズル４１，４２には、下方側に分離ガスを吐出するための例えば吐出孔４０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４１，４２のガス供給ポート４１ａ，４２ａの上流側は、夫々ガス供給管４１ｂ，４２ｂを介して分離ガスであるＮ_２ガス（窒素ガス）のガス供給源４３に接続されている。ガス供給管４１ｂ，４２ｂには加熱部４１ｃ，４２ｃが夫々介設されており、また、これら加熱部４１ｃ及び４２ｃとガス供給源４３との間にはバルブやマスフローコントローラなどにより構成されたガス供給機器群４４が介設されている。ガス供給機器群４４は、制御部１００からの制御信号に基づいて、ガス供給管４１ｂ、４２ｂ及び後述する真空容器１内へＮ2ガスを供給する各管におけるＮ2ガスの給断を制御する。

加熱部４１ｃ及び４２ｃはガス通流路にヒータを設けて構成されており、後述の制御部１００によりそのヒータへ供給される電力が制御され、ガス供給管４３，４４を下流側へと流通するＮ2ガスの温度が制御される。加熱部４１ｃ，４２ｃはこのガス供給源４３から供給されたＮ2ガスを成膜処理に影響を与えずにその体積を十分に増加させることができる温度、例えば２００℃〜３００℃に加熱する。ここでは、ガス供給源４３に貯留されているＮ2ガスの温度は例えば２０℃であり、加熱部４１ｃ，４２ｃはこのＮ2ガスを２００℃に加熱するものとする。気体の体積は圧力が同じ場合に絶対温度に比例するので、図７（ａ）（ｂ）に示すように、加熱されたＮ2ガス４５は加熱される前に比べて、その体積が、273＋200（Ｋ）／273＋20（Ｋ）＝約１．６１倍に膨張して、その流量が増加する。そして、流量の増加に応じてその流速も増加し、このＮ2ガス４５は分離ガスノズル４１，４２から真空容器１内に供給される。

分離ガスノズル４１，４２は、前記第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離するための分離領域Ｄを形成するためのものであり、この分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には図２〜図４に示すように、回転テーブル２の回転中心を中心としかつ真空容器１の内周壁の近傍に沿って描かれる円を周方向に分割してなる、平面形状が扇型で下方に突出した凸状部５が設けられている。

分離ガスノズル４１，４２は、この凸状部５における前記円の周方向中央にて当該円の半径方向に伸びるように形成された溝部５１内に収められている。即ち分離ガスノズル４１，４２の中心軸から凸状部５である扇型の両縁（回転方向上流側の縁及び下流側の縁）までの距離は同じ長さに設定されている。なお、溝部５１は、本実施形態では凸状部５を二等分するように形成されているが、他の実施形態においては、例えば溝部５１から見て凸状部５における回転テーブル２の回転方向上流側が前記回転方向下流側よりも広くなるように溝部５１を形成してもよい。

従って分離ガスノズル４１，４２における前記周方向両側には、前記凸状部５の下面である例えば平坦な低い天井面５２（第１の天井面）が存在し、この天井面５２の前記周方向両側には、当該天井面５２よりも高い天井面５３（第２の天井面）が存在することになる。

この凸状部５の役割は、回転テーブル２との間に第１の反応ガス及び第２の反応ガスの侵入を阻止してこれら反応ガスの混合を阻止するための狭隘な空間である分離空間を形成することにある。即ち、分離ガスノズル４１を例にとると、回転テーブル２の回転方向上流側からＯ_３ガスが侵入することを阻止し、また回転方向下流側からＢＴＢＡＳガスが侵入することを阻止する。「ガスの侵入を阻止する」とは、分離ガスノズル４１から吐出した分離ガスであるＮ_２ガスが第１の天井面５２と回転テーブル２の表面との間に拡散して、この例では当該第１の天井面５２に隣接する第２の天井面５３の下方側空間に吹き出し、これにより当該隣接空間からのガスが侵入できなくなることを意味する。そして「ガスが侵入できなくなる」とは、隣接空間から凸状部５の下方側空間に全く入り込むことができない場合のみを意味するのではなく、多少侵入はするが、両側から夫々侵入したＯ_３ガス及びＢＴＢＡＳガスが凸状部５内で交じり合わない状態が確保される場合も意味し、このような作用が得られる限り、分離領域Ｄの役割である第１の処理領域Ｐ１の雰囲気と第２の処理領域Ｐ２の雰囲気との分離作用が発揮できる。従って狭隘な空間における狭隘の程度は、狭隘な空間（凸状部５の下方空間）と当該空間に隣接した領域（この例では第２の天井面５２の下方空間）との圧力差が「ガスが侵入できなくなる」作用を確保できる程度の大きさになるように設定され、その具体的な寸法は凸状部５の面積などにより異なるといえる。またウエハに吸着したガスについては当然に分離領域Ｄ内を通過することができ、ガスの侵入阻止は、気相中のガスを意味している。

一方天板１１の下面には、回転テーブル２におけるコア部２１よりも外周側の部位と対向するようにかつ当該コア部２１の外周に沿って突出部５４が設けられている。この突出部５４は凸状部５における前記回転中心側の部位と連続して形成されており、その下面が凸状部５の下面（天井面５２）と同じ高さに形成されている。図２及び図３は、前記天井面５３よりも低くかつ分離ガスノズル４１、４２よりも高い位置にて天板１１を水平に切断して示している。なお突出部５４と凸状部５とは、必ずしも一体であることに限られるものではなく、別体であってもよい。

この例では分離ガスノズル４１、４２及び反応ガスノズル３１、３２において、真下に向いた例えば口径が０．５ｍｍの吐出孔がノズルの長さ方向に沿って例えば１０ｍｍの間隔をおいて配列されている。また、この例では直径３００ｍｍのウエハＷを被処理基板としており、この場合凸状部５は、回転中心から１４０ｍｍ離れた突出部５４との境界部位においては、周方向の長さ（回転テーブル２と同心円の円弧の長さ）が例えば１４６ｍｍであり、ウエハの載置領域（凹部２４）の最も外側部位においては、周方向の長さが例えば５０２ｍｍである。なお図４（ａ）に示すように、当該外側部位において分離ガスノズル４１（４２）の両脇から夫々左右に位置する凸状部５の周方向の長さＬでみれば、長さＬは２４６ｍｍである。

また、図４（ｂ）に示すように凸状部５の下面即ち天井面５２における回転テーブル２の表面からの高さｈは、例えば０．５ｍｍから１０ｍｍであってもよく、約４ｍｍであると好適である。この場合、回転テーブル２の回転数は例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍに設定されている。分離領域Ｄの分離機能を確保するためには、回転テーブル２の回転数の使用範囲などに応じて、凸状部５の大きさや凸状部５の下面（第１の天井面５２）と回転テーブル２の表面との高さｈを例えば実験などに基づいて設定することになる。

真空容器１の天板１１の下面、つまり回転テーブル２のウエハ載置領域（凹部２４）から見た天井面は既述のように第１の天井面５２とこの天井面５２よりも高い第２の天井面５３とが周方向に存在するが、図８（ａ）では、高い天井面５３が設けられている領域についての縦断面を示しており、図８（ｂ）では、低い天井面５２が設けられている領域についての縦断面を示している。扇型の凸状部５の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は図２及び図８（ｂ）に示されているように回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲して屈曲部５５を形成している。この屈曲部５５も凸状部５と同様に両側から反応ガスが侵入することを防止して、両反応ガスの混合を防止する目的で設けられている。この屈曲部４６も凸状部４と同様に両側から反応ガスが侵入することを防止して、両反応ガスの混合を防止する目的で設けられており、屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、回転テーブル２の表面に対する天井面５２の高さｈと同様の寸法に設定されている。この例においては、回転テーブル２の表面側領域からは、屈曲部４６の内周面が真空容器１の内周壁を構成していると見ることができる。

容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図６及び図８（ｂ）に示すように前記屈曲部５５の外周面と接近して垂直に形成されているが、分離領域Ｄ以外の部位においては、図８（ａ）に示すように例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底面部１４に亘って縦断面形状が矩形に切り欠かれて外方側に窪んだ構造になっている。

この窪んだ部分を排気領域６と呼ぶことにすると、この排気領域６の底部においては２つの排気口６１，６２が設けられている。図３に示すように、排気口６１はＢＴＢＡＳガス及びＮ2ガスを排気するために第１の反応ガスノズル３１とこの反応ガスノズル３１に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に設けられ、排気口６２はＯ3ガス及びＮ2ガスを排気するために第２の反応ガスノズル３２とこの反応ガスノズル３２に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に設けられている。

これら排気口６１，６２は、図２及び図８（ａ）に示すように各々排気管６３を介して例えば真空ポンプなどによって構成された共通の真空排気手段６４に接続されている。図中６５は排気管６３に介設された圧力調整手段である。圧力調整手段６５の上流側にて、排気管６３にはその管路の一部が拡径された、拡径部６６が形成されている。その拡径部６６においては管路の一部を遮るように板状の冷却部６７が設けられており、拡径部６６におけるガスのコンダクタンスは、排気管６３においてその拡径部６６よりも上流側におけるコンダクタンスに比べて低くなっている。冷却部６７の内部には不図示の冷媒の流路が形成されており、その冷媒が流通することにより拡径部６６に流入したガスを冷却することができる。

前記回転テーブル２と真空容器１の底面部１４との間の空間には、図１、図２及び図６に示すように加熱手段であるヒータユニット７が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハをプロセスレシピで決められた温度例えば３５０℃に加熱するようになっている。前記回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の上方空間から分離領域Ｄに至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画するためにヒータユニット７を全周に亘って囲むように、カバー部材７１が設けられている。

ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底面部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近、コア部２１に接近してその間は狭い空間７４になっており、また当該底面部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴についてもその内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間７４は前記ケース体２０内に連通している。そして前記ケース体２０にはパージガスであるＮ_２ガスを前記狭い空間７４内に供給してパージするためのパージガス供給管７２の一端が接続されている。また真空容器１の底面部１４には、ヒータユニット７の下方側位置にて周方向の複数部位に、ヒータユニット７の配置空間７５をパージするためのパージガス供給管７３が接続されている。

パージガス供給管７２，７３には加熱部４１ｃ及び４２ｃと同様に構成された加熱部７２ｃ，７３ｃが夫々介設されており、加熱部７２ｃ，７３ｃの上流側にはガス供給機器群４４が介設されている。そして、パージガス供給管７２，７３の上流端は、Ｎ2ガス供給源４３に接続されている。

このようにパージガス供給管７２、７３を設けることにより、図９にＮ2ガスの流れを矢印で示すように、ケース体２０内からヒータユニット７の配置空間に至るまでの空間がＮ_２ガスでパージされ、このパージガスが回転テーブル２とカバー部材７１との間の隙間から排気領域６を介して排気口６１、６２に排気される。これによって既述の第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との一方から回転テーブル２の下方を介して他方にＢＴＢＡＳガスあるいはＯ_３ガスが回り込むことが防止されるため、このパージガスは分離ガスの役割も果たしている。

真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管８１の下流端が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間８２に分離ガスであるＮ_２ガスを供給するように構成されている。分離ガス供給管８１の上流端は、ガスの上流側へ向かって、加熱部４１ｃと同様に構成された加熱部８１ｃ、ガス供給機器群４４をこの順に介して、Ｎ2ガス供給源４３に接続されている。

前記空間８２に供給された分離ガスは、図９に示すように前記突出部５４と回転テーブル２との狭い隙間５６を介して回転テーブル２のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出されることになる。この突出部５４で囲まれる空間には分離ガスが満たされているので、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間で回転テーブル２の中心部を介して反応ガス（ＢＴＢＡＳガスあるいはＯ_３ガス）が混合することを防止している。

即ち、この成膜装置は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との雰囲気を分離するために回転テーブル２の回転中心部と真空容器１１とにより区画され、分離ガスがパージされると共に当該回転テーブル２の表面に分離ガスを吐出する吐出口が前記回転方向に沿って形成された中心部領域Ｃを備えているということができる。なお、ここでいう吐出口は前記突出部５４と回転テーブル２との狭い隙間５６に相当する。

加熱部８１ｃ，７２ｃ，７３ｃについても加熱部４１ｃ，４２ｃと同様にガス供給源４３から供給されたＮ2ガスを加熱する。ガスの加熱温度としては上記のように成膜処理に影響を与えずにＮ2ガスを有効に膨張させることができる温度に設定され、Ｎ2ガスは加熱部８１ｃにおいて例えば２００℃〜３００℃に加熱され、加熱部７２ｃにおいて例えば２００℃〜３００℃に加熱され、加熱部７３ｃにおいて例えば２００℃〜３００℃に加熱される。そして、このように各加熱部にて加熱されることでその体積及び流速が増加したＮ2ガスが各ガス供給管の下流端及び分離ガスノズルから真空容器１内に供給され、成膜処理時には図９に矢印で示すようなＮ2ガス流が形成される。加熱部４１ｃ，４２ｃは第１の加熱部、加熱部８１ｃは第２の加熱部、加熱部７２ｃ，７３ｃは第３の加熱部に相当する。なお、図９では、真空容器１全体のＮ2ガスの流れを示すために、便宜上分離領域Ｄと排気口６１（６２）とを同一平面に示しているが、上記のように分離領域Ｄに対応した排気領域６は、図８（ｂ）で示すように実際には外方に窪んでおらず、排気口６１，６２は、分離領域Ｄとは周方向にずれた位置に形成されている。

また、各加熱部にて加熱されて真空容器１内に供給されたＮ2ガスは、真空容器１内を流通して、例えば真空容器１内でヒータユニット７の熱により加熱されたＢＴＢＡＳガスあるいはＯ3ガスと共に排気口６１，６２へ流れ込む。図１０（ａ）（ｂ）は排気口６１に接続された排気管６３をＮ2ガスとＢＴＢＡＳガスとの混合ガス８５が流通する様子を示しており、混合ガス８５は排気管６３を拡径部６６へ向かう間に自然に冷却され、そして排気管６３の拡径部６６を通過する間にさらに低い温度例えば１００℃〜１５０℃に冷却されて、その体積が減少し、排気管６３を拡径部６６の下流側へと排気される。排気口６２に接続された排気管６３においても、前記混合ガス８５と同様にＮ2ガスとＯ3ガスとの混合ガスが当該排気管６３を流通中に冷却され、拡径部６６に設けられた冷却部６７によりさらに冷却されて排気される。

また、この実施の形態の成膜装置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を備えており、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、光磁気ディスク、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。

次に上述の成膜装置により成膜を行うプロセスについて説明する。先ず図示しないゲートバルブを開き、外部から搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す。この受け渡しは、凹部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに図５に示すように凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器の底部側から昇降ピン１６が昇降することにより行われる。このようなウエハＷの受け渡しを回転テーブル２を間欠的に回転させて行い、回転テーブル２の５つの凹部２４内に夫々ウエハＷを載置する。

続いて真空ポンプ６４により真空容器１内を予め設定した圧力に真空引きすると共に、回転テーブル２を時計回りに回転させながらヒータユニット７によりウエハＷを加熱する。詳しくは、回転テーブル２はヒータユニット７により予め所定の温度に加熱されており、ウエハＷがこの回転テーブル２に載置されることで加熱される。また、それと同時に各加熱部４１ｃ，４２ｃ，７２ｃ，７３ｃ及び８１ｃのヒータを昇温させ、各加熱部においてＮ2ガスを上述の所定の温度例えば２００℃に加熱するための加熱準備を行うと共に排気管６３の冷却部６７に冷媒を流通させて、ガスを冷却するための冷却準備を行う。

前記加熱準備及び冷却準備が終了し、且つウエハＷの温度が図示しない温度センサにより設定温度例えば３５０℃になったことを確認した後、ガス供給源４３から各ガス供給管にＮ2ガスが供給され、Ｎ2ガスは各ガス供給管の各加熱部４１ｃ，４２ｃ，７２ｃ，７３ｃ，８１ｃにて各々加熱されて、その体積及び流速が増加し、各ガス供給管の端部及び分離ガスノズル４１、４２から真空容器１内に供給される。分離ガスノズル４１、４２からのＮ_２ガスの流量は例えば２００００ｓｃｃｍ、真空容器１の中心部の分離ガス供給管８１からのＮ_２ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。また、真空容器１の中心部の下方側に開口したパージガス供給管７２からのＮ2ガスの流量は例えば１０００ｓｃｃｍであり、ヒータユニット７の下部に開口したパージガス供給管７３からのＮ2ガスの流量は例えば１００００ｓｃｃｍ、である。また、このように真空容器１内にＮ2ガスを供給すると共に第１の反応ガスノズル３１、第２の反応ガスノズル３２から夫々ＢＴＢＡＳガスが１００ｓｃｃｍ、Ｏ_３ガスが１００００ｓｃｃｍで吐出され、真空容器１内のプロセス圧力は例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）となる。

ウエハＷは回転テーブル２の回転により、第１の反応ガスノズル３１が設けられる第１の処理領域Ｐ１と第２の反応ガスノズル３２が設けられる第２の処理領域Ｐ２とを交互に通過するため、ＢＴＢＡＳガスが吸着し、次いでＯ_３ガスが吸着してＢＴＢＡＳ分子が酸化されて酸化シリコンの分子層が１層あるいは複数層形成され、こうして酸化シリコンの分子層が順次積層されて所定の膜厚のシリコン酸化膜が成膜される。

この例では反応ガスノズル３１、３２が配置されている第２の天井面４５の下方側の空間に沿った容器本体１２の内周壁においては、既述のように内周壁が切りかかれて広くなっており、この広い空間の下方に排気口６１、６２が位置しているので、第１の天井面５２の下方側の狭隘な空間及び前記中心部領域Ｃの各圧力よりも第２の天井面５３の下方側の空間の圧力の方が低くなる。

各ガスを各部位から吐出したときのガスの流れの状態を模式的に図１１に示す。第２の反応ガスノズル３２から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面（ウエハＷの表面及びウエハＷの非載置領域の表面の両方）に当たってその表面に沿って回転方向上流側に向かうＯ_３ガスは、その上流側から流れてきたＮ_２ガスに押し戻されながら回転テーブル２の周縁と真空容器１の内周壁との間の排気領域６に流れ込み、排気口６２により排気される。

また第２の反応ガスノズル３２から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面に当たってその表面に沿って回転方向下流側に向かうＯ_３ガスは、中心部領域Ｃから吐出されるＮ_２ガスの流れと排気口６２の吸引作用により当該排気口６２に向かおうとするが、一部は下流側に隣接する分離領域Ｄに向かい、扇型の凸状部５の下方側に流入しようとする。ところがこの凸状部５の天井面５２の高さ及び周方向の長さは、各ガスの流量などを含む運転時のプロセスパラメータにおいて当該天井面５２の下方側へのガスの侵入を防止できる寸法に設定されているため、図４（ｂ）にも示してあるようにＯ_３ガスは扇型の凸状部４の下方側にほとんど流入できないかあるいは少し流入したとしても分離ガスノズル４１付近までには到達できるものではなく、分離ガスノズル４１から吐出したＮ_２ガスにより回転方向上流側、つまり処理領域Ｐ２側に押し戻されてしまい、中心部領域Ｃから吐出されているＮ_２ガスと共に、回転テーブル２の周縁と真空容器１の内周壁との隙間から排気領域６を介して排気口６２に排気される。

また第１の反応ガスノズル３１から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面に沿って回転方向上流側及び下流側に夫々向かうＢＴＢＡＳガスは、その回転方向上流側及び下流側に隣接する扇型の凸状部５の下方側に全く侵入できないかあるいは侵入したとしても第２の処理領域Ｐ１側に押し戻され、中心部領域Ｃから吐出されているＮ_２ガスと共に、回転テーブル２の周縁と真空容器１の内周壁との隙間から排気領域６を介して排気口６１に排気される。即ち、各分離領域Ｄにおいては、雰囲気中を流れる反応ガスであるＢＴＢＡＳガスあるいはＯ_３ガスの侵入を阻止するが、ウエハに吸着されているガス分子はそのまま分離領域つまり扇型の凸状部５による低い天井面５２の下方を通過し、成膜に寄与することになる。

更にまた第１の処理領域Ｐ１のＢＴＢＡＳガス（第２の処理領域Ｐ２のＯ_３ガス）は、中心部領域Ｃ内に侵入しようとするが、図１１に示すように当該中心部領域Ｃからは分離ガスが回転テーブル２の周縁に向けて吐出されているので、この分離ガスにより侵入が阻止され、あるいは多少侵入したとしても押し戻され、この中心部領域Ｃを通って第２の処理領域Ｐ２（第１の処理領域Ｐ１）に流入することが阻止される。

そして分離領域Ｄにおいては、扇型の凸状部５の周縁部が下方に屈曲され、屈曲部５５と回転テーブル２の外端面との間の隙間が既述のように狭くなっていてガスの通過を実質阻止しているので、第１の処理領域Ｐ１のＢＴＢＡＳガス（第２の処理領域Ｐ２のＯ_３ガス）は、回転テーブル２の外側を介して第２の処理領域Ｐ２（第１の処理領域Ｐ１）に流入することも阻止される。従って２つの分離領域Ｄによって第１の処理領域Ｐ１の雰囲気と第２の処理領域Ｐ２の雰囲気とが完全に分離される。また、図９に示すように回転テーブルの下方側にはガス供給管７２、７３からＮ2ガスが供給されているので、ＢＴＢＡＳガス及びＯ_３ガスは回転テーブル２の下方に回り込むことも抑えられる。従って、ＢＴＢＡＳガスはＮ2ガスと共に排気口６１に、Ｏ_３ガスはＮ2ガスと共に排気口６２に夫々流入し、排気口６１及び排気口６２を介して排気管６３に流入した各ガスは、冷却部６７にて冷却され、その体積が小さくなった状態で排気管６３を下流へと流れて排気される。

ウエハが処理領域Ｐ１、Ｐ２の各々を多数回、例えば６００回通過し、所定の膜厚を有する膜が成膜されて成膜処理が終了すると、各ウエハは搬入動作と逆の動作により順次搬送アーム１０により搬出される。この通過回数は目標膜厚に応じて設定される。

この実施形態の成膜装置によれば、ＢＴＢＡＳガス、Ｏ3が夫々供給される処理領域Ｐ１、Ｐ２の間に位置する分離領域Ｄにおいて、ウエハＷが載置される回転テーブル２と対向する天井面５２と、前記回転テーブル２と前記天井面５２との間にＮ2ガスを供給して、ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスの混合を阻止するための分離空間Ｄを形成する分離ガスノズル４１,４２と、が設けられ、これら分離ガスノズル４１，４２にＮ2ガスを供給するためのガス供給管４１ｂ，４２ｂにおけるＮ2ガスが、これらガス供給管４１ｂ、４２ｂに介設された加熱部４１ｃ，４２ｃにより加熱される。加熱部４１ｃ，４２ｃにより加熱されることによりＮ2ガスは、膨張し、その流速が増した状態で分離ガスノズル４１，４２から分離領域Ｄに供給されるので、Ｎ2ガスの使用量を抑えることができる一方で、分離領域ＤにてＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとの混合を抑えて、正常な成膜処理を行うことができなくなることを抑えることができる。なお本発明は、回転テーブル２に１個のウエハＷを載置する場合にも適用できる。

また、この成膜装置は分離領域Ｄにおいて反応ガスの混合を抑えるために、真空容器１の天板１１とコア部２１との間の空間８２に分離ガスであるＮ_２ガスを供給し、回転テーブル２の中心部側から周縁部側へとＮ2ガスを供給するが、このＮ2ガスも加熱部８１ｃにより加熱されて膨張し、その流速が高まった状態で空間８２に供給されるので、この空間８２に供給するＮ2ガスの使用量も抑えることができる。

また、回転テーブル２の下面側に供給するＮ2ガスも加熱部７２ｃ、７３ｃにより、加熱された状態で供給されるので、ガス供給管７２，７３から供給するＮ2ガスの使用量も抑えることができる。

また、排気管６３に設けられた冷却部６７により、各加熱部にて加熱されたＮ2ガスは冷却され、その体積が減少した状態で排気されるので、真空排気手段６４による排気量を抑えることができ、その負荷を低減させ、真空排気手段６４を駆動するための消費電力を抑えることができる。この冷却部６７は、排気管６３において、ガスのコンダクタンスを低下させるように設けられているので、この冷却部６７でガスの流れが遅くなり、冷却効率が高まる結果として、より確実にＮ2ガスの体積を減少させることができる。

なお、真空容器１内にＮ2ガスを供給する各配管に加熱部を設ける代わりに、例えば図１２に示すようにＮ2ガス供給源４３から供給されたＮ2ガスを一旦貯留すると共に所定の温度に加熱する加熱貯留部４９を設け、この加熱貯留部４９から各ガス供給管４１ｂ，４２ｂ，７２，７３及び８１を介して真空容器１の各部にＮ2ガスを供給する構成としてもよい。

また前記分離領域Ｄの天井面４４において、前記分離ガスノズル４１、４２に対して回転テーブル２の回転方向の上流側部位は、外縁に位置する部位ほど前記回転方向の幅が大きいことが好ましい。その理由は回転テーブル２の回転によって上流側から分離領域Ｄに向かうガスの流れが外縁に寄るほど速いためである。この観点からすれば、上述のように凸状部４を扇型に構成することは得策である。

そして前記分離ガス供給ノズル４１（４２）の両側に各々位置する狭隘な空間を形成する前記第１の天井面５２は、図１３（ａ）、（ｂ）に前記分離ガス供給ノズル４１を代表して示すように例えば３００ｍｍ径のウエハＷを被処理基板とする場合、ウエハＷの中心ＷＯが通過する部位において回転テーブル２の回転方向に沿った幅寸法Ｌが５０ｍｍ以上であることが好ましい。即ち、前記幅寸法ＬがウエハＷの直径の１／１０〜１／１であることが好ましく、約１／６以上であることがより好ましい。凸状部５の両側から当該凸状部５の下方（狭隘な空間）に反応ガスが侵入することを有効に阻止するためには、前記幅寸法Ｌが短い場合にはそれに応じて第１の天井面５２と回転テーブル２との間の距離も小さくする必要がある。

更に第１の天井面５２と回転テーブル２との間の距離をある寸法に設定したとすると、回転テーブル２の回転中心から離れる程、回転テーブル２の速度が速くなってくるので、反応ガスの侵入阻止効果を得るために要求される幅寸法Ｌは回転中心から離れる程長くなってくる。このような観点から考察すると、ウエハＷの中心ＷＯが通過する部位における前記幅寸法Ｌが５０ｍｍよりも小さいと、第１の天井面５２と回転テーブル２との距離をかなり小さくする必要があるため、回転テーブル２を回転したときに回転テーブル２あるいはウエハＷと天井面５２との衝突を防止するために、回転テーブル２の振れを極力抑える工夫が要求される。

更にまた回転テーブル２の回転数が高い程、凸状部５の上流側から当該凸状部５の下方側に反応ガスが侵入しやすくなるので、前記幅寸法Ｌを５０ｍｍよりも小さくすると、回転テーブル２の回転数を低くしなければならず、スループットの点で得策ではない。従って幅寸法Ｌが５０ｍｍ以上であることが好ましいが、５０ｍｍ以下であっても本発明の効果が得られないというものではない。

また、排気口の設置数は２個に限られるものではなく、例えば分離ガスノズル４２を含む分離領域Ｄと当該分離領域Ｄに対して前記回転方向下流側に隣接する第２の反応ガスノズル３２との間に更に排気口を設置して３個としてもよいし、４個以上であってもよい。この例では排気口６１、６２は回転テーブル２よりも低い位置に設けることで真空容器１の内周壁と回転テーブル２の周縁との間の隙間から排気するようにしているが、真空容器１の底面部に設けることに限られず、真空容器１の側壁に設けてもよい。また排気口６１、６２は、真空容器１の側壁に設ける場合には、回転テーブル２よりも高い位置に設けるようにしてもよい。このように排気口６１、６２を設けることにより回転テーブル２上のガスは、回転テーブル２の外側に向けて流れるため、回転テーブル２に対向する天井面から排気する場合に比べてパーティクルの巻上げが抑えられるという観点において有利である。

ここで処理領域Ｐ１、Ｐ２及び分離領域Ｄの各レイアウトについて上記の実施の形態以外の他の例を挙げておく。図１４は第２の反応ガスノズル３２を搬送口１５よりも回転テーブル２の回転方向上流側に位置させた例であり、このようなレイアウトであっても同様の効果が得られる。また分離領域Ｄは、扇型の凸状部５を周方向に２つに分割し、その間に分離ガスノズル４１（４２）を設ける構成であってもよく、図１５は、このような構成の一例を示す平面図である。この場合、扇型の凸状部５と分離ガスノズル４１（４２）との距離や扇型の凸状部５の大きさなどは、分離ガスの吐出流量や反応ガスの吐出流量などを考慮して分離領域Ｄが有効な分離作用が発揮できるように設定される。

上述の実施の形態では、前記第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２は、その天井面が前記分離領域Ｄの天井面よりも高い領域に相当するものであったが、本発明は、第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２の少なくとも一方は、分離領域Ｄと同様に反応ガス供給手段の前記回転方向両側にて前記回転テーブル２に対向して設けられ、当該回転テーブル２との間にガスの侵入を阻止するための空間を形成するようにかつ前記分離領域Ｄの前記回転方向両側の天井面（第２の天井面５３）よりも低い天井面例えば分離領域Ｄにおける第１の天井面５２と同じ高さの天井面を備えている構成としてもよい。図１６はこのような構成の一例を示すものであり、第２の処理領域（この例ではＯ_３ガスの吸着領域）Ｐ２において扇形の凸状部３０の下方側に第２の反応ガスノズル３２を配置している。なお第２の処理領域Ｐ２は、分離ガスノズル４１（４２）の代わりに第２の反応ガスノズル３２を設けた以外は、分離領域Ｄと全く同様である。

また、図１７に示すように反応ガスノズル３１（３２）の両側にも同様の低い天井面を設け、これら天井面を連続させる構成、つまり分離ガスノズル４１（４２）及び反応ガスノズル３１（３２）が設けられる箇所以外は、回転テーブル２に対向する領域全面に凸状部５を設ける構成としても同様の効果が得られる。この構成は別の見方をすれば、分離ガスノズル４１（４２）の両側の第１の天井面５２が反応ガスノズル３１（３２）にまで広がった例である。この場合には、分離ガスノズル４１（４２）の両側に分離ガスが拡散し、反応ガスノズル３１（３２）の両側に反応ガスが拡散し、両ガスが凸状部５の下方側（狭隘な空間）にて合流するが、これらのガスは分離ガスノズル３１（３２）と反応ガスノズル４２（４１）との間に位置する排気口６１（６２）から排気されることになる。

以上の実施の形態では、回転テーブル２の回転軸２２が真空容器１の中心部に位置し、回転テーブル２の中心部と真空容器１の上面部との間の空間に分離ガスをパージしているが、本発明は図１８に示すように構成してもよい。図１８の成膜装置においては、真空容器１の中央領域の底面部１４が下方側に突出していて駆動部の収容空間９０を形成していると共に、真空容器１の中央領域の上面に凹部９０ａが形成され、真空容器１の中心部において収容空間９０の底部と真空容器１の前記凹部９０ａの上面との間に支柱９１を介在させて、第１の反応ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスと第２の反応ガスノズル３２からのＯ_３ガスとが前記中心部を介して混ざり合うことを防止している。

回転テーブル２を回転させる機構については、支柱９１を囲むように回転スリーブ９２を設けてこの回転スリーブ９２に沿ってリング状の回転テーブル２を設けている。そして前記収容空間９０にモータ９３により駆動される駆動ギヤ部９４を設け、この駆動ギヤ部９４により、回転スリーブ９２の下部の外周に形成されたギヤ部９５を介して当該回転スリーブ９２を回転させるようにしている。９６、９７及び９８は軸受け部である。また前記収容空間９０の底部にパージガス供給管７３を接続すると共に、前記凹部９０ａの側面と回転スリーブ９２の上端部との間の空間にパージガスを供給するためのパージガス供給管９１を真空容器１の上部に接続している。図１８では、前記凹部９０ａの側面と回転スリーブ９２の上端部との間の空間にパージガスを供給するための開口部は左右２箇所に記載してあるが、回転スリーブ９２の近傍領域を介してＢＴＢＡＳガスとＯ_３ガスとが混じり合わないようにするために、開口部（パージガス供給口）の配列数を設計することが好ましい。

図１８の実施の形態では、回転テーブル２側から見ると、前記凹部９０ａの側面と回転スリーブ９２の上端部との間の空間は分離ガス吐出孔に相当し、そしてこの分離ガス吐出孔、回転スリーブ９２及び支柱９１により、真空容器１の中心部に位置する中心部領域が構成される。

以上述べた成膜装置を用いた基板処理装置について図１９に示しておく。図１９中、１０１は例えば２５枚のウエハを収納するフープと呼ばれる密閉型の搬送容器、１０２は搬送アーム１０３が配置された大気搬送室、１０４、１０５は大気雰囲気と真空雰囲気との間で雰囲気が切り替え可能なロードロック室（予備真空室）、１０６は、２基の搬送アーム１０７が配置された真空搬送室、１０８、１０９は本発明の成膜装置である。搬送容器１０１は図示しない載置台を備えた搬入搬出ポートに外部から搬送され、大気搬送室１０２に接続された後、図示しない開閉機構により蓋が開けられて搬送アーム１０３により当該搬送容器１０１内からウエハが取り出される。次いでロードロック室１０４（１０５）内に搬入され当該室内を大気雰囲気から真空雰囲気に切り替え、その後搬送アーム１０７によりウエハが取り出されて成膜装置１０８、１０９の一方に搬入され、既述の成膜処理がされる。このように例えば５枚処理用の本発明の成膜装置を複数個例えば２個備えることにより、いわゆるＡＬＤ（ＭＬＤ）を高いスループットで実施することができる。

上記の成膜装置で適用される処理ガスとしては、上述の例の他に、ＤＣＳ[ジクロロシラン]、ＨＣＤ[ヘキサクロロジシラン]、ＴＭＡ［トリメチルアルミニウム]、３ＤＭＡＳ[トリスジメチルアミノシラン]、ＴＥＭＡＺ[テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム]、ＴＥＭＨＦ[テトラキスエチルメチルアミノハフニウム]、Ｓｒ(ＴＨＤ)_２[ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト]、Ｔｉ(ＭＰＤ)(ＴＨＤ)[チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト]、モノアミノシランなどを挙げることができる。
また、分離ガス及びパージガスとしては、Ｎ_２ガスに限られずＡｒガスなどの不活性ガスを用いることができるが、不活性ガスに限らず水素ガスなどであってもよく、成膜処理に影響を与えないガスであれば、ガスの種類に関しては特に限定されるものではない。

本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断面図である。 上記の成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。 上記の成膜装置の横断平面図である。 上記の成膜装置における処理領域及び分離領域を示す縦断面図である。 上記の成膜装置の一部破断斜視図である。 反応ガスノズルを示す縦断面図である。 加熱部によりガスが膨張する様子を示した説明図である。 上記の成膜装置の一部破断斜視図である。 分離ガスあるいはパージガスの流れる様子を示す説明図である。 排気管にてガスの体積が減少する様子を示した説明図である。 第１の反応ガス及び第２の反応ガスが分離ガスにより分離されて排気される様子を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る成膜装置の縦断面図である。 分離領域に用いられる凸状部の寸法例を説明するための説明図である。 本発明の更に他の実施の形態に係る成膜装置を示す横断平面図である。 本発明の更に他の実施の形態に係る成膜装置を示す横断平面図である。 本発明の更にまた他の実施の形態に係る成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。 本発明の上記以外の実施の形態に係る成膜装置を示す横断平面図である。 本発明の上記以外の実施の形態に係る成膜装置を示す縦断面図である。 本発明の成膜装置を用いた基板処理システムの一例を示す概略平面図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
１ 真空容器
２ 回転テーブル
２１ コア部
２４ 凹部（基板載置領域）
３１ 第１の反応ガスノズル
３２ 第２の反応ガスノズル
Ｐ１ 第１の処理領域
Ｐ２ 第２の処理領域
Ｄ 分離領域
Ｃ 中心部領域
４１、４２ 分離ガスノズル
５ 凸状部
６１、６２ 排気口
６３ 排気管
６５ 冷却部
７ ヒータユニット
７２、７３ パージガス供給管
８１ 分離ガス供給管

Claims (16)

1. 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、基板を載置するために設けられた基板載置領域を備えた回転テーブルと、
   前記回転テーブルの周方向に互いに離れて設けられ、前記回転テーブルにおける基板の載置領域側の面に夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給するための第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段と、
   第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するために前記周方向においてこれら処理領域の間に位置する分離領域と、
   前記分離領域の両側に拡散する分離ガスを供給する分離ガス供給手段と、
   前記分離ガス供給手段に供給される分離ガスを加熱する第１の加熱部と、
   前記回転テーブルに供給された各反応ガス及び分離ガスを排気するための排気口と、
   基板に薄膜を積層するために第１の反応ガス、第２の反応ガス及び分離ガスが前記回転テーブルに供給されているときに、当該回転テーブルを各処理領域及び分離領域に対して相対的に前記周方向に回転させる駆動部と、
   を備えたことを特徴とする成膜装置。
2. 前記第１の処理領域と第２の処理領域との雰囲気を分離するために真空容器内の中心部に位置し、前記回転テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出する吐出口が形成された中心部領域を備え、
   前記反応ガスは、前記分離領域の両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域から吐出する分離ガスと共に前記排気口から排気されることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
3. 前記中心部領域は、回転テーブルの回転中心部と真空容器の上面側とにより区画され、分離ガスがパージされる領域であることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
4. 前記第１の加熱部が設けられることに代えて、前記吐出口に供給される分離ガスを加熱する第２の加熱部が設けられることを特徴とする請求項２または３記載の成膜装置。
5. 前記分離領域は、分離ガス供給手段の前記回転方向両側に位置し、当該分離領域から処理領域側に分離ガスが流れるための狭隘な空間を回転テーブルとの間に形成するための天井面を備えた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。
6. 前記回転テーブルの外側から下方側空間にガスが侵入することを抑えるために、当該回転テーブルの下方側空間にパージガスを供給するパージガス供給手段と、
   前記パージガス供給手段に供給されるパージガスを加熱する第３の加熱部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の成膜装置。
7. 前記排気口と当該排気口に接続された真空排気手段との間に設けられる排気路を流通するガスを冷却するための冷却部が設けられてい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。
8. 前記冷却部は、前記排気路におけるガスの流れを規制してそのコンダクタンスを低下させると共に当該排気路におけるガスを冷却するための冷媒の流路を備えたことを特徴とする請求項７記載の成膜装置。
9. 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方法において、
   真空容器内の回転テーブルに基板をほぼ水平に載置する工程と、
   前記回転テーブルの周方向に互いに離れて設けられた第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段から、前記回転テーブルにおける基板の載置領域側の面に夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給する工程と、
   前記周方向において前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と、前記第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するためにこれら処理領域の間に位置する分離領域に設けられた分離ガス供給手段から分離ガスを供給する工程と、
   前記分離ガス供給手段に供給される分離ガスを加熱する工程と、
   基板に前記薄膜を形成するために第１の反応ガス、第２の反応ガス及び分離ガスが前記回転テーブルに供給されているときに、当該回転テーブルを各処理領域及び分離領域に対して相対的に前記周方向に回転させる工程と、
   前記回転テーブルに供給された各反応ガス及び分離ガスを排気口を介して排気する工程と、
   を含むことを特徴とする成膜方法。
10. 前記第１の処理領域と第２の処理領域との雰囲気を分離するために真空容器内の中心部に位置する中心部領域に設けられた吐出口から前記回転テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出する工程を含み、
    前記排気工程は、前記反応ガス、前記分離領域の両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域から吐出する分離ガスを共に前記排気口から排気することを特徴とする請求項９記載の成膜方法。
11. 前記中心部領域は、回転テーブルの回転中心部と真空容器の上面側とにより区画され、分離ガスがパージされる領域であることを特徴とする請求項１０記載の成膜方法。
12. 前記分離領域は、分離ガス供給手段の前記回転方向両側に位置し、当該分離領域から処理領域側に分離ガスが流れるための狭隘な空間を回転テーブルとの間に形成するための天井面を備えたことを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか一つに記載の成膜方法。
13. 前記分離ガス供給手段に供給される分離ガスを加熱する工程に代えて、前記吐出口に供給される分離ガスを加熱する工程を備えたことを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか一つに記載の成膜方法。
14. 前記回転テーブルの外側から下方側空間にガスが侵入することを抑えるために、当該回転テーブルの下方側空間にパージガスを供給するパージガス供給手段にパージガスを供給する工程と、
    前記パージガス供給手段に供給されるパージガスを加熱する工程と、
    を含むことを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか一つに記載の成膜方法。
15. 前記排気口と真空排気手段とを接続する排気路におけるガスを冷却する工程を含むことを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか一に記載の成膜方法。
16. 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用いられるプログラムを格納する記憶媒体であって、
    前記プログラムは、請求項９ないし１５のいずれか一つの成膜方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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