基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体
【課題】真空容器内にてテーブルの周方向に沿って複数の半導体ウェハを配置し、２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給して成膜するＡＬＤにおいて面内均一性高く成膜処理を行うこと。
【解決手段】ＡＬＤを行う成膜装置１０１と、アニール処理を行う熱処理装置１０２と、を真空搬送室１０３に気密に接続すると共に、真空搬送室１０３内に自転機構である回転ステージ１３２を設ける。そして、ウェハに対してＢＴＢＡＳガスを供給してこのガスを吸着させ、次いでＢＴＢＡＳガスと反応して流動性を持つシロキサン重合体を生成するエタノールガス及びこのシロキサン重合体を酸化するＯ3ガスをこの順番で供給して成膜処理を行うと共に、この成膜処理の途中で成膜装置１０１からウェハを取り出して、基板を回転させてその向きを変更し、またアニール処理を行って反応生成物を緻密化する。
【解決手段】ＡＬＤを行う成膜装置１０１と、アニール処理を行う熱処理装置１０２と、を真空搬送室１０３に気密に接続すると共に、真空搬送室１０３内に自転機構である回転ステージ１３２を設ける。そして、ウェハに対してＢＴＢＡＳガスを供給してこのガスを吸着させ、次いでＢＴＢＡＳガスと反応して流動性を持つシロキサン重合体を生成するエタノールガス及びこのシロキサン重合体を酸化するＯ3ガスをこの順番で供給して成膜処理を行うと共に、この成膜処理の途中で成膜装置１０１からウェハを取り出して、基板を回転させてその向きを変更し、またアニール処理を行って反応生成物を緻密化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内において、互いに反応する複数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積層して薄膜を形成する基板処理装置、基板処理方法及びこの基板処理方法が記憶された記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
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ェハ（以下「ウェハ」という）に対して真空雰囲気下で少なくとも２種類の反応ガスを順番に供給することにより薄膜を形成する手法が知られている。具体的には、この手法は例えばウェハの表面に第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、ウェハ表面での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、このサイクルを複数回例えば数百回行うことによって、これらの層を積層してウェハ上へ薄膜を成膜するプロセスである。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、従来から用いられているＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法と比較してサイクル数に応じて膜厚を高精度にコントロールできると共に、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。
【０００３】
この成膜方法を実施するにあたっては、例えば特許文献１〜８に記載の装置が知られている。これらの装置について概略的に説明すると、この装置の真空容器内には、複数枚のウェハを周方向（回転方向）に並べて載置するための載置台と、この載置台に対向するように真空容器の上部に設けられ、処理ガス（反応ガス）をウェハに供給する複数のガス供給部と、が設けられている。
そして、ウェハを載置台に載置して真空容器内を所定の処理圧力となるように減圧し、ウェハを加熱すると共に載置台と上記のガス供給部とを鉛直軸回りに相対的に回転させる。また、複数のガス供給部からウェハの表面に例えば夫々既述の第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給すると共に、反応ガスを供給するガス供給部同士の間に物理的な隔壁を設けたり、あるいは不活性ガスをエアカーテンとして吹き出したりすることによって、真空容器内において第１の反応ガスにより形成される処理領域と第２の反応ガスにより形成される処理領域とを区画する。
【０００４】
このように、共通の真空容器内に複数種類の反応ガスを同時に供給しているが、これらの反応ガスがウェハ上において混合しないように夫々の処理領域を区画しているので、載置台上のウェハから見ると、例えば第１の反応ガス及び第２の反応ガスが上記の隔壁やエアカーテンを介して順番に供給されることになる。そのため、例えば真空容器内に供給する反応ガスの種類を切り替える度に真空容器内の雰囲気を置換する必要がないので、またウェハに供給する反応ガスを高速で切り替えることができるので、上記の手法による成膜処理を速やかに行うことができる。
【０００５】
ところで、上述の成膜装置は、テーブル及びガス供給部が相対的に回転することにより形成されるガス流と、ガス供給部及び排気口の位置関係で決まるガス流と、が組み合わされてウェハ表面上にガスが流れ、しかもテーブルの径方向の位置により前記相対的回転における周速度が変わってくることなどから、ウェハの面内におけるガス流れは、通常の枚葉式の真空処理装置に比べて均一性が低い。このため、本来面内均一性の高い成膜処理を行うことのできるＡＬＤ法でありながら、上述の成膜装置は、その利点を十分に発揮できないおそれがある。
【０００６】
更にまた、半導体デバイスのパターンの微細化に伴い、パターンである凹部の埋め込みに対して良好な特性が要求されている。このため凹部のアスペクト比が高い場合などに対しては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により薄膜を形成して埋め込んだ後、内部に形成された空洞を塞ぐために例えばアニール処理により薄膜を流動させる手法が知られている。しかしながらこの手法は成膜を行って凹部を埋め込んだ後にアニール処理を行っていることから、凹部内に形成された空洞を塞ぐためには、高い加熱温度と長い処理時間が必要になる。このためスループットの低下の一因となり、また既に形成されているデバイス構造に対して大きな熱履歴を与える懸念もある。
【０００７】
上述のＡＬＤ法は埋め込み特性は非常に優れているが、膜が緻密であるため、アニールしたときに流動性が得られない。そしてＡＬＤ法は凹部が高いアスペクト比であったり逆テーパ形状である場合には、埋め込み部分において空洞が生じることがあるが、この場合にはアニールによる流動化が困難であり、結果として埋め込みが良好に行われないおそれがある。また、このようなＡＬＤ法において、例えば薄膜中に含まれる有機物などの不純物を効率的に低減させる技術も必要である。
【０００８】
特許文献９には、ウェハの表面にソース領域やドレイン領域を形成するために、ディスク上に複数枚のウェハを周方向に配置して、このディスクを支持する回転アームを軸回りに回転させると共に、このディスク上のウェハにイオンビームを注入する技術が記載されている。そして、イオンビームの全注入量の１／４を注入してウェハを９０度周方向に回転（自転）させ、次いで再び１／４を注入して更にウェハを９０度回転させ、こうしてウェハを１周させる間に全注入量を注入することにより、ディスクの往復直線運動に対して様々な方向を向いているトランジスタに対して均一にイオンを注入している。しかし、ＡＬＤを行う装置における上述の課題及び解決手段については何ら示唆されていない。
特許文献１０には、ＡＬＤ法によりＳｉＯ2絶縁膜を成膜するにあたり、Ｓｉ原料ガスを供給した後、オゾンガスを供給し、次いで水蒸気を供給する技術が記載されているが、このような課題については何ら検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許公報６，６３４，３１４号
【特許文献２】特開２００１−２５４１８１号公報：図１及び図２
【特許文献３】特許３１４４６６４号公報：図１、図２、請求項１
【特許文献４】特開平４−２８７９１２号公報
【特許文献５】米国特許公報７，１５３，５４２号：図８（ａ）、（ｂ）
【特許文献６】特開２００７−２４７０６６号公報：段落００２３〜００２５、００５８、図１２及び図１８
【特許文献７】米国特許公開公報２００７−２１８７０１号
【特許文献８】米国特許公開公報２００７−２１８７０２号
【特許文献９】特開平５−１５２２３８：段落００１６〜００１９、図３、図４
【特許文献１０】特開２００６−２６９６２１：段落００１８、図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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、テーブル上の基板をガス供給部に対して相対的に公転させて、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て成膜処理を行うにあたり、面内均一性が高くかつ良好な膜質（凹部への良好な埋め込み特性や不純物の少ない膜）を得ることができる基板処理装置、基板処理方法及びこの基板処理方法が記憶された記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の基板処理装置は、
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積層して薄膜を形成する基板処理装置において、
基板に対して成膜処理を行う成膜装置と、
この成膜装置に気密に接続された真空搬送室と、
この真空搬送室内に設けられ、前記成膜装置とこの真空搬送室との間において基板を搬送する搬送手段と、
前記真空搬送室に気密に接続され、その内部に基板載置台が設けられた処理容器と、この処理容器内に設けられ、前記基板載置台上の基板に対して熱処理を行うための手段と、を有する熱処理装置と、
前記真空搬送室内または前記熱処理装置内に設けられ、前記搬送手段上に載置された基板を鉛直軸回りに自転させるための自転機構と、
基板に対して薄膜形成処理を行うように制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記成膜装置は、
前記真空容器内に設けられたテーブルと、
前記テーブルの上面に対向するようにかつ当該テーブルの周方向に互いに離間するように設けられ、基板の表面に複数の反応ガスを夫々供給するための複数の反応ガス供給手段と、
これら複数の反応ガス供給手段から夫々反応ガスが供給される複数の処理領域同士の雰囲気を区画するために、前記テーブルの周方向においてこれらの処理領域の間に設けられ、分離ガス供給手段から分離ガスを供給するための分離領域と、
前記反応ガス供給手段及び分離ガス供給手段と、前記テーブルと、を鉛直軸回りに相対的に回転させる回転機構と、
前記回転機構の回転により前記複数の処理領域及び前記分離領域を基板が順番に位置するように、当該回転機構の回転方向に沿うように前記テーブルに形成された基板載置領域と、
前記真空容器内を真空排気する真空排気手段と、を備え、
前記制御部は、薄膜形成処理の途中で前記回転機構による相対的回転を止め、前記真空容器から前記搬送手段により基板を取り出して、前記自転機構により基板の向きを変えるように制御信号を出力することを特徴とする。
【００１２】
上記の基板処理装置の具体的な態様としては、以下のように構成しても良い。
前記テーブルの回転により前記複数の処理領域及び分離領域を基板が順番に通過するように構成され、
前記複数の反応ガス供給手段は、前記基板に第１の反応ガスを供給してこの第１の反応ガスを吸着させる第１の反応ガス供給手段と、基板上に吸着した前記第１の反応ガスと反応して流動性を持つ中間生成物を生成する補助ガスを前記基板に供給する補助ガス供給手段と、この中間生成物と反応して反応生成物を生成する第２の反応ガスを基板に供給する第２の反応ガス供給手段と、により構成され、
前記第１の反応ガス供給手段、前記補助ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段は、前記成膜装置と前記真空搬送室との間に基板を受け渡すために形成された搬送口から見て前記テーブルの回転方向下流側にこの順番で設けられ、
前記熱処理装置は、前記基板に対して熱処理を行うことにより前記反応生成物を緻密化するように構成されている態様。
【００１３】
前記テーブルの回転方向における前記第２の反応ガス供給手段と前記搬送口との間には、テーブル上の基板に対してプラズマを供給するためのプラズマ供給手段が設けられている態様。
前記第１の反応ガス供給手段と前記搬送口との間には、前記反応生成物内にホウ素及びリンの少なくとも一方を混入させるために、前記テーブル上の基板に対向するように、前記基板の表面に第３の反応ガスを供給して当該基板の表面に第３の反応ガスを吸着させるための第３の反応ガス供給手段が設けられていることを特徴とする態様。
【００１４】
前記分離領域は、前記分離ガス供給手段における前記回転機構の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前記テーブルとの間に形成するための天井面を備えている態様。
前記複数の処理領域の雰囲気を分離するために前記真空容器内の中心部に位置し、前記テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出する吐出孔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真空排気手段により排気される態様。
【００１５】
本発明の基板処理方法は、
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積層して薄膜を形成する基板処理方法において、
成膜装置の真空容器内に設けられたテーブル上の基板載置領域に基板を載置する工程と、
前記テーブルの上面に対向するようにかつ前記テーブルの周方向に互いに離間するように設けられた複数の反応ガス供給手段から、前記テーブル上の基板の載置領域側の面に夫々反応ガスを供給する工程と、
前記複数の反応ガス供給手段から夫々反応ガスが供給される複数の処理領域同士の雰囲気を区画するために、前記テーブルの周方向においてこれらの処理領域の間に設けられた分離領域に対して分離ガス供給手段から分離ガスを供給し、この分離領域への前記反応ガスの侵入を阻止する工程と、
次いで、前記反応ガス供給手段及び前記分離ガス供給手段と、前記テーブルと、を回転機構により鉛直軸回りに相対的に回転させて、前記複数の処理領域及び前記分離領域に基板を順番に位置させて反応生成物の層を積層して薄膜を成膜する工程と、
前記薄膜を成膜する工程の途中で、前記回転機構による相対的回転を止め、前記成膜装置に気密に接続された真空搬送室から、この真空搬送室内に設けられた搬送手段により成膜装置から前記基板を取り出して、この真空搬送室内またはこの真空搬送室に気密に接続された熱処理装置内に設けられた自転機構により前記基板を鉛直軸回りに自転させてその向きを変更する工程と、
前記基板の向きを変更するために前記成膜装置から取り出した基板を、前記熱処理装置内に搬入し、この基板に対して熱処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
前記薄膜を成膜する工程は、
前記テーブルを回転させる工程と、
前記成膜装置と前記真空搬送室との間に基板を受け渡すために形成された搬送口から見て、前記テーブルの回転方向下流側に設けられた第１の反応ガス供給手段から、前記基板の表面に第１の反応ガスを供給して、この第１の反応ガスを基板の表面に吸着させる工程と、
次いで、前記テーブルの回転方向において前記第１の反応ガス供給手段と前記搬送口との間に設けられた補助ガス供給手段からこの基板上に補助ガスを供給して、前記基板の表面に吸着した前記第１の反応ガスとこの補助ガスとを反応させて流動性を持つ中間生成物を生成する工程と、
続いて、前記テーブルの回転方向において前記補助ガス供給手段と前記搬送口との間に設けられた第２の反応ガス供給手段からこの基板上に第２の反応ガスを供給して、前記基板の表面の中間生成物と第２の反応ガスとを反応させて反応生成物を生成する工程と、を含み、
前記基板に対して熱処理を行う工程は、前記基板に対して熱処理を行うことにより、前記反応生成物を緻密化する工程であっても良い。
【００１７】
本発明の記憶媒体は、
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積層して薄膜を形成する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、上記の基板処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
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するサイクルにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成するために、夫々複数の反応ガスが供給される複数の処理領域と、これらの処理領域の間において分離ガスが供給される分離領域と、を基板が順番に位置するようにガス供給部とテーブルとを鉛直軸回りに相対的に回転させて、ガス供給部に対してテーブル上の基板を相対的に公転させる成膜装置を備えた基板処理装置において、成膜装置内において基板に対してプロセスを行っている途中で、この成膜装置に気密に接続された真空搬送室に基板を取り出して鉛直軸回りに自転させてその向きを変更すると共に、この基板に対して熱処理を行っている。そのため、成膜装置内における基板の面内におけるガスの流れの不均一さが緩和され、その結果面内に亘って膜や膜質の均一性が高い成膜処理が行われるように基板処理を行うことができるし、またプロセスの途中でシラノール化処理や熱処理を行っていることから、例えば凹部への埋め込み特性や薄膜の不純物の濃度が低い良好な膜質の薄膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の一例を示す平面図である。
【図２】上記の基板処理装置を一部拡大して示す斜視図である。
【図３】上記の基板処理装置に接続される熱処理装置の一例を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断面図である。
【図５】上記の成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。
【図６】上記の成膜装置の横断平面図である。
【図７】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。
【図８】上記の成膜装置の横断面の拡大図である。
【図９】上記の成膜装置を拡大して示す斜視図である。
【図１０】上記の成膜装置の横断面の拡大図である。
【図１１】上記の成膜装置の一部を示す斜視図である。
【図１２】上記の成膜装置におけるパージガスの流れを示す模式図である。
【図１３】上記の基板処理装置において成膜処理が行われる基板の表面構造の一例を示す模式図である。
【図１４】上記の基板処理装置において行われる成膜処理の流れを示すフロー図である。
【図１５】上記の成膜装置において基板に対して成膜処理が行われていく様子を示す模式図である。
【図１６】上記の成膜装置におけるガスの流れを示す模式図である。
【図１７】上記の基板処理装置において基板を自転させるときの様子を示す模式図である。
【図１８】上記の基板処理装置において基板に対して成膜処理が行われて行くときの基板の向きと成膜量とを模式的に示す模式図である。
【図１９】上記の基板処理装置において成膜処理が行われた基板を模式的に示す模式図である。
【図２０】上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図２１】上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図２２】上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図２３】上記の他の例におけるプラズマインジェクターの一例を示す斜視図である。
【図２４】上記のプラズマインジェクターを示す縦断面図である。
【図２５】上記の基板処理装置の他の例を示す平面図である。
【図２６】上記の基板処理装置の他の例における基板を自転させる機構の一例を示す模式図である。
【図２７】上記の成膜装置の好ましい例を示す概略図である。
【図２８】上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図２９】上記の成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図３０】上記の他の例における成膜装置を示す斜視図である。
【図３１】上記の他の例における成膜装置を示す平面図である。
【図３２】上記の他の例における成膜装置を示す斜視図図である。
【図３３】本発明の実施例において得られたシミュレーション結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態である基板処理装置について、図１を参照して説明する。この基板処理装置は、基板例えば半導体ウェハ（以下単に「ウェハ」という）Ｗに対してシリコン酸化膜からなる薄膜の成膜処理を行うための成膜装置１０１と、ウェハＷに対してアニール処理（熱処理）を行うための熱処理装置１０２と、これらの成膜装置１０１と熱処理装置１０２との間に気密に接続された真空搬送室１０３と、を備えている。成膜装置１０１と熱処理装置１０２との間の壁面には、後述するように、ウェハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。この真空搬送室１０３内は、例えばバタフライバルブからなる圧力調整部が介設された排気路を介して、真空ポンプ（いずれも図示せず）により所定の真空度に維持されるように構成されている。
【００２１】
この真空搬送室１０３内には、ウェハＷの受け渡しを行うための搬送手段である２基の真空搬送アーム１０４が設けられており、これらの真空搬送アーム１０４、１０４は、各々鉛直軸回りに回転自在に構成されると共に、ウェハＷを水平に保持して成膜装置１０１、熱処理装置１０２及び後述のロードロック室１０５に対して進退自在に構成されている。また、真空搬送室１０３内において、２基の真空搬送アーム１０４、１０４が各々アクセスできる位置例えば２基の真空搬送アーム１０４、１０４の中間位置における成膜装置１０１に近接する位置には、図２にも示すように、真空搬送アーム１０４上に保持されたウェハＷを裏面側から突き上げて鉛直軸回りに回転させるための昇降軸１３０と、この昇降軸１３０を下側から鉛直軸回りに回転自在及び昇降自在に保持する駆動部１３１と、からなる自転機構１３２が設けられている。この自転機構１３２は、後述するように成膜装置１０１にて成膜途中のウェハＷに対してその向きを変更し、成膜を続行するためのものである。尚、図１では真空搬送アーム１０４を簡略化して描画しており、また図２では１基の搬送アーム１０４のみを描画している。
【００２２】
また、真空搬送室１０３の側壁には、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２つのロードロック室（予備真空室）１０５を介して、内部に大気搬送アーム１０６が配置された大気搬送室１０７が接続されている。この大気搬送アーム１０６は、鉛直軸回りに回転自在、昇降自在、進退自在及び２つのロードロック室１０５、１０５の並びに沿って水平移動自在に構成されている。この図１中１０８は例えば２５枚のウェハＷが収納されたフープと呼ばれる密閉型の搬送容器であり、ウェハＷはこの搬送容器１０８から大気搬送アーム１０６により大気搬送室１０７へと取り出されて、ロードロック室１０５及び真空搬送室１０３を介して真空搬送アーム１０４により成膜装置１０１や熱処理装置１０２に搬送されることになる。尚、図１中Ｇはゲートバルブである。
【００２３】
上記の熱処理装置１０２について説明すると、この熱処理装置１０２は、図３に示すように、処理容器１１１と、この処理容器１１１内に設けられた基板載置台１１２と、を備えている。この載置台１１２は、ウェハＷを１００℃〜４５０℃好ましくは３５０℃に加熱するための加熱手段１１３例えばヒーターが埋設された支持台１１４と、この支持台１１４上に設けられた静電チャック１１５と、を備えている。載置台１１２の内部には、ウェハＷを裏面側から突き上げて昇降させるための受け渡し手段例えば３本の昇降ピン１１９が設けられており、この昇降ピン１１９には下方側から当該昇降ピン１１９を昇降自在に支持する昇降装置１２１が接続されている。この載置台１１２の内部には、昇降ピン１１９が昇降するための貫通孔１２０が形成されており、昇降ピン１１９が昇降装置１２１により昇降することによって、既述の真空搬送アーム１０４と昇降ピン１１９との間においてウェハＷの受け渡しを行うように構成されている。この図３中１２８は、昇降ピン１１９と処理容器１１１の底面との間を気密に接続するベローズである。
【００２４】
載置台１１２の周囲における床面には、排気口１２３が形成されており、この排気口１２３から伸びる排気管１２４には、図示しない圧力調整手段をなす例えばバタフライバルブを介して真空ポンプなどの真空排気手段１２５が接続されている。また、処理容器１１１の側壁には、この処理容器１１１内に不活性ガス例えばＮ2（窒素）ガスを供給するためのガス供給路１２７が接続されており、後述するように、ウェハＷに対して熱処理を行うときには不活性ガスを供給できるように構成されている。尚、この図１中１２２は搬送口である。
【００２５】
次に、上記の成膜装置１０１について詳述する。この成膜装置１０１は、図４〜図６に示すように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、この回転テーブル２を収納する概略カップ型の容器本体１２と、この容器本体１２の上面の開口部を気密に塞ぐように円板状に形成された天板１１と、を備えている。この天板１１は、容器本体１２の上面の周縁部にリング状に設けられたシール部材例えばＯリング１３を介して容器本体１２側に気密に接続されており、図示しない開閉機構により昇降して開閉されるように構成されている。
【００２６】
回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定されており、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。この回転軸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回りに回転させる回転機構である駆動部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。
【００２７】
回転テーブル２の表面部には、図５及び図６に示すように回転方向（周方向）に沿って複数枚例えば５枚の基板である半導体ウェハ（以下「ウェハ」という）Ｗを載置するための円形状の凹部２４が設けられており、この凹部２４は回転テーブル２の回転により当該回転テーブル２の回転中心を中心として鉛直軸回りに公転するように構成されている。なお図６には便宜上１個の凹部２４だけにウェハＷを描いてある。ここで図７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り、凹部２４は、図７（ａ）に示すようにその直径がウェハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きく、またその深さはウェハＷの厚みと同等の大きさに設定されている。従ってウェハＷを凹部２４に落とし込むと、ウェハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウェハＷが載置されない領域）とが揃うことになる。ウェハＷの表面と回転テーブル２の表面との間の高さの差が大きいとその段差部分で圧力変動が生じることから、ウェハＷの表面と回転テーブル２の表面との高さを揃えることが、膜厚の面内均一性を揃える観点から好ましい。ウェハＷの表面と回転テーブル２の表面との高さを揃えるとは、同じ高さであるかあるいは両面の差が５ｍｍ以内であることをいうが、加工精度などに応じてできるだけ両面の高さの差をゼロに近づけることが好ましい。凹部２４の底面には、ウェハＷの裏面を支えて当該ウェハＷを昇降させるための例えば後述する３本の昇降ピン１６（図９参照）が貫通する貫通孔（図示せず）が形成されている。
【００２８】
凹部２４はウェハＷを位置決めして回転テーブル２の回転に伴なう遠心力により飛び出さないようにするためのものであり、本発明の基板載置領域に相当する部位であるが、この基板載置領域（ウェハ載置領域）は、凹部に限らず例えば回転テーブル２の表面にウェハＷの周縁をガイドするガイド部材をウェハＷの周方向に沿って複数並べた構成であってもよく、あるいは回転テーブル２側に静電チャックなどのチャック機構を持たせてウェハＷを吸着する場合には、その吸着によりウェハＷが載置される領域が基板載置領域となる。
【００２９】
図５、図６及び図８に示すように、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上位置には、各々例えば石英からなる第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、補助ノズル２００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配置されている。この例では、後述の搬送口１５から見て時計回り（回転テーブル２の回転方向）に分離ガスノズル４１、第１の反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２、補助ノズル２００及び第２の反応ガスノズル３２がこの順番で配列されており、これらのノズル４１、３１、４２、２００、３２は真空容器１の側壁において、この搬送口１５に概略対向する位置から当該搬送口１５の前記回転方向上流側に近接する位置まで順番に取り付けられている。これら反応ガスノズル３１、３２、補助ノズル２００及び分離ガスノズル４１、４２は、例えば真空容器１の外周壁から回転テーブル２の回転中心に向かってウェハＷに対向して水平に伸びるようにライン状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、２００ａ、４１ａ、４２ａは当該外周壁を貫通している。
【００３０】
これら反応ガスノズル３１、３２、補助ノズル２００は、夫々第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段及び補助ガス供給手段をなし、分離ガスノズル４１、４２は、分離ガス供給手段をなしている。これらのノズル３１、３２、２００、４１、４２は、真空容器１の側壁の複数箇所に形成された貫通孔１００に取り付けられている。尚、ノズル３１、３２、２００、４１、４２が取り付けられていない貫通孔１００は、図示しない覆い部材により気密に密閉されている。
【００３１】
反応ガスノズル３１、３２には、夫々図示しないバルブや流量調整部が介設されたガス供給管３１ｂ、３２ｂにより、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、ＳｉＨ2（ＮＨ−Ｃ（ＣＨ3）3）2）ガス及び第２の反応ガスであるＯ3（オゾン）ガスが供給されるように構成されている。補助ノズル２００には、図示しないバルブや流量調整部が介設されたガス供給管２００ｂにより、水酸基（ＯＨ基）を持つシラノール化用の補助ガス例えばアルコール（Ｒ−ＯＨ、Ｒ：アルキル基）又は純水（Ｈ2Ｏ）あるいは過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）この例ではエタノール（Ｃ2Ｈ5ＯＨ）ガスが供給されるように構成されている。また、分離ガスノズル４１、４１は、図示しないバルブや流量調整部が介設されたガス供給管により、分離ガスであるＮ2ガス（窒素ガス）が供給されるように構成されている。
【００３２】
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例えば口径が０．５ｍｍのガス吐出孔３３が真下を向いてノズルの長さ方向（回転テーブル２の半径方向）に亘って例えば１０ｍｍの間隔を置いて等間隔に配列されている。また、補助ノズル２００には、下方側に反応ガスを吐出するための例えば口径が０．５ｍｍのガス吐出孔２０１が真下を向いてノズルの長さ方向（回転テーブル２の半径方向）に亘って例えば１０ｍｍの間隔を置いて等間隔に配列されている。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口径が０．５ｍｍのガス吐出孔４０が真下を向いて長さ方向に例えば１０ｍｍ程度の間隔を置いて等間隔に穿設されている。
【００３３】
反応ガスノズル３１、３２のガス吐出孔３３とウェハＷとの間の距離は例えば１〜４ｍｍ好ましくは２ｍｍであり、補助ノズル２００のガス吐出孔２０１とウェハＷとの間の距離は例えば１〜４ｍｍ好ましくは２ｍｍである。また、分離ガスノズル４１、４２のガス吐出孔４０とウェハＷとの間の距離は例えば１〜４ｍｍ好ましくは３ｍｍである。反応ガスノズル３１、３２の下方領域は、夫々ＢＴＢＡＳガスをウェハＷに吸着させるための第１の処理領域９１及びＯ3ガスをウェハＷに吸着させるための第２の処理領域９２となる。また、補助ノズル２００の下方領域は、エタノールガスとウェハＷ上に吸着したＢＴＢＡＳガスとを反応させて中間生成物を生成させるための補助領域９０となる。
【００３４】
分離ガスノズル４１、４２は、前記第１の処理領域９１と補助領域９０及び第２の処理領域９２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５〜図７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４が設けられている。分離ガスノズル４１、４２は、この凸状部４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４３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４である扇型の両縁（回転テーブル２の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。
尚、溝部４３は、本実施形態では凸状部４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４３から見て凸状部４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４３を形成してもよい。
【００３５】
従って分離ガスノズル４１、４２における前記回転方向両側には、前記凸状部４の下面である例えば平坦な低い天井面４４（第１の天井面）が存在し、この天井面４４の前記回転方向両側には、当該天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）が存在することになる。この凸状部４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エタノールガス及びＯ3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Ｎ2ガスが第１の天井面４４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４４に隣接する第２の天井面４５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４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エタノールガス及びＯ3ガスとＢＴＢＡＳガスとが凸状部４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の役割である補助領域９０の雰囲気及び第１の処理領域９１の雰囲気と第２の処理領域９２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４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４５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４の面積などにより異なるといえる。またウェハＷ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。ここで、エタノールガスとＯ3ガスとの間には分離領域Ｄが設けられていないので、これらの両ガスは後述の排気口６２に至るまでに互いに混じり合うが、ウェハＷに悪影響を及ぼさない。
【００３６】
この例では直径３００ｍｍのウェハＷを被処理基板としており、この場合凸状部４は、回転テーブル２の回転中心から１４０ｍｍ外周側に離れた部位（後述の突出部５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、ウェハＷ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７（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４の周方向の長さＬでみれば、長さＬは２４６ｍｍである。
また図７（ａ）に示すように凸状部４の下面即ち天井面４４における回転テーブル２の表面までの高さ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。そのため分離領域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４の大きさや凸状部４の下面（第１の天井面４４）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。なお分離ガスとしては、窒素（Ｎ2）ガスに限られずアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスなどを用いることができるが、このようなガスに限らず水素（Ｈ2）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。
【００３７】
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５が設けられている。この突出部５は凸状部４における回転テーブル２の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４の下面（天井面４４）と同じ高さに形成されている。図５及び図６は、前記天井面４５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５と凸状部４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。
真空容器１の天板１１の下面、つまり回転テーブル２のウェハ載置領域（凹部２４）から見た天井面は既述のように第１の天井面４４とこの天井面４４よりも高い第２の天井面４５とが周方向に存在するが、図４では、高い天井面４５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１０では、低い天井面４４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４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は図５及び図１０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４６を形成している。扇型の凸状部４は天板１１側に設けられていて、容器本体１２から取り外せるようになっていることから、前記屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。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４４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。
【００３８】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図１０に示すように前記屈曲部４６の外周面と接近して垂直面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４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。この窪んだ部位における既述の第１の処理領域９１及び第２の処理領域９２に連通する領域を夫々第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２と呼ぶことにすると、これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図４及び図６に示すように、夫々第１の排気口６１及び第２の排気口６２が形成されている。第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、既述の図４に示すように、バルブ６５が介設された排気路６３を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４に接続されている。
【００３９】
これらの排気口６１、６２は、分離領域Ｄの分離作用が確実に働くように、平面で見たときに前記分離領域Ｄの前記回転方向両側に設けられている。詳しく言えば、回転テーブル２の回転中心から見て第１の処理領域９１とこの第１の処理領域９１に対して例えば回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に第１の排気口６１が形成され、回転テーブル２の回転中心から見て第２の処理領域９２とこの第２の処理領域９２に対して例えば回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に第２の排気口６２が形成されている。この排気口６１はＢＴＢＡＳガスの排気を専用に行うように、また排気口６２はエタノールガスとＯ3ガスとの排気を専用に行うようにその位置が設定されている。この例では一方の排気口６１は、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の第１の反応ガスノズル３１側の縁の延長線との間に設けられ、また他方の排気口６２は、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の第２の反応ガスノズル３２側の縁の延長線との間に設けられている。即ち、第１の排気口６１は、図６中に一点鎖線で示した回転テーブル２の中心と第１の処理領域９１とを通る直線Ｌ１と、回転テーブル２の中心と前記第１の処理領域９１の下流側に隣接する分離領域Ｄの上流側の縁を通る直線Ｌ２との間に設けられ、第２の排気口６２は、この図６に二点鎖線で示した回転テーブル２の中心と第２の処理領域９２とを通る直線Ｌ３と、回転テーブル２の中心と前記第２の処理領域９２の下流側に隣接する分離領域Ｄの上流側の縁を通る直線Ｌ４との間に位置している。
【００４０】
尚、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、この場合にはノズル２００、３２の間の領域に排気口を設けても良い。更に、ノズル２００、３２の間の領域に分離領域Ｄを形成して、エタノールガスとＯ3ガスとを夫々専用に排気するようにしても良い。また、排気口の設置数は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。
【００４１】
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４及び図１１に示すように加熱手段であるヒータユニット７が設けられており、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウェハＷをプロセスレシピで決められた温度に加熱するように構成されている。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の上方空間から排気領域Ｅ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。このカバー部材７１は上縁が外側に屈曲されてフランジ形状に形成され、その屈曲面と回転テーブル２の下面との間の隙間を小さくして、カバー部材７１内に外方からガスが侵入することを抑えている。
【００４２】
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Ｎ2ガスを前記狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。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の配置空間をパージするためのパージガス供給管７３が設けられている。
【００４３】
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１２にパージ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Ｎ2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Ｅ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９１と第２の処理領域９２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Ｏ3ガス（エタノールガス）の回り込みが防止されるため、このパージガスは分離ガスの役割も果たしている。
【００４４】
また真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ2ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、前記突出部５と回転テーブル２との間の狭い隙間５０を介して回転テーブル２のウェ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５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９１と第２の処理領域９２との間で回転テーブル２の中心部を介して反応ガス（ＢＴＢＡＳガスとＯ3ガス（エタノールガス））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９１の雰囲気と第２の処理領域９２の雰囲気及び補助領域９０の雰囲気と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１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５と回転テーブル２との狭い隙間５０に相当する。
【００４５】
更に真空容器１の側壁には図５、図６及び図９に示すように外部の搬送アーム１０（既述の真空搬送アーム１０４）と回転テーブル２との間でウェハＷ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はゲートバルブＧ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におけるウェ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との間でウェハ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を貫通してウェハＷ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。
【００４６】
また、この基板処理装置は、既述の図１に示すように、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８０を備えている。この制御部８０は、ＣＰＵ、メモリ及び処理プログラムを備えている。このメモリには、ノズル３１、３２、２００、４１、４２から供給されるＢＴＢＡＳガス、Ｏ3ガス、エタノールガス及びＮ2ガスの流量、真空容器１内の処理圧力、ヒータユニット７及び加熱手段１１３に供給される電力値（ウェハＷの加熱温度）、更にウェハＷに対して成膜する薄膜の目標の膜厚Ｔ及び後述するシリコン酸化膜の成膜処理を行う回数Ｎ、自転機構１３２においてウェハＷを自転させる自転角度θなどの処理条件が書き込まれる領域がレシピ毎に設けられている。上記の処理プログラムは、このメモリに書き込まれたレシピを読み出し、レシピに合わせて基板処理装置の各部に制御信号を送り、後述の各ステップを進行させることでウェハＷの処理を行うように命令が組み込まれている。このプログラムは、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である記憶部８５から制御部８０内にインストールされる。
【００４７】
次に上述の第１の実施の形態の作用について、図１３〜図１９を参照して説明する。先ず、この基板処理装置にて薄膜を成膜するウェハＷについて説明すると、このウェハＷの表面には、例えば溝状の凹部２３０が複数本平行に形成されており、図１３では凹部２３０の形成されたウェハＷの表面部の一部を断面で示してある。この凹部２３０のアスペクト比は、例えば３〜５０程度である。この凹部（パターン）２３０は、例えばＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造を形成するためのものであり、実際には例えば窒化シリコン化合物からなる導電膜に形成されている。また、このパターンは例えばこのウェハＷの上層に積層されたマスク層を用いて例えばフォトリソグラフィ工程などにより形成されているので、この凹部２３０には、フォトリソグラフィ工程における処理の誤差などにより、下端側の開口寸法よりも上端側の開口寸法が広くなるテーパー部２３３や、下端側の開口寸法よりも上端側の開口寸法が狭くなる逆テーパー部２３４が形成されている場合がある。図１３では、このような凹部２３０の形状のばらつきについては誇張して示してある。
【００４８】
次に、このウェハＷに対する成膜処理について、以下に説明する。この例では、ウェハＷの表面に目標とする成膜量（膜厚）がＴｎｍ例えば８０ｎｍのシリコン酸化膜からなる薄膜を成膜する例について説明する。先ず、既述の図１に示す基板処理装置において、搬送容器（ＦＯＵＰ）１０８を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し、大気搬送室１０７に接続する。そして、図示しない開閉機構によりこの搬送容器１０８の蓋を開けると共に、大気搬送アーム１０６により当該搬送容器１０８内からウェハＷを取り出す（ステップＳ１）。次いで、大気搬送アーム１０６によりロードロック室１０５内にウェハＷを搬入して、当該ロードロック室１０５内の雰囲気を大気雰囲気から真空雰囲気に切り替える。続いて、ゲートバルブＧを開放して真空搬送アーム１０４（搬送アーム１０）により真空搬送室１０３にウェハＷを取り出し、搬送口１５を介して成膜装置１０１にウェハＷを搬入して回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す（ステップＳ２）。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、搬送アーム１０によりウェハＷを昇降ピン１６の上方位置に搬入し、次いで昇降ピン１６が上昇してこのウェハＷを受け取ることにより行われる。
【００４９】
そして、搬送アーム１０を真空容器１の外部に退避させると共に、昇降ピン１６を下降させて凹部２４内にウェハＷを収納する。このようなウェハ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内に夫々ウェハＷを載置する。続いて、回転テーブル２を所定の回転数例えば２４０ｒｐｍで時計回りに回転させて、バルブ６５を全開にして真空容器１内を真空引きすると共に、ヒータユニット７によりウェハＷを設定温度例えば３５０℃に加熱する。
【００５０】
次いで、真空容器１内が所定の真空度となるようにバルブ６５の開度を調整して、第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２から真空容器１内に例えば夫々２００ｓｃｃｍ、１００００ｓｃｃｍでＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスを供給すると共に、補助ノズル２００から真空容器１内にエタノールガスを所定の流量例えば１００ｓｃｃｍで供給する。また、分離ガスノズル４１、４２から例えば夫々１００００ｓｃｃｍ、１００００ｓｃｃｍで真空容器１内にＮ2ガスを供給すると共に、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２からも所定の流量でＮ2ガスを中心部領域Ｃ及び既述の狭い空間内に供給する。
【００５１】
そして、ウェハＷは回転テーブル２の回転により、第１の処理領域９１、補助領域９０及び第２の処理領域９２をこの順番で通過していく。ウェハＷが第１の処理領域９１を通過すると、このウェハＷの表面には分子層が１層あるいは複数層のＢＴＢＡＳガスが吸着する。図１５は、逆テーパー状の凹部２３０にシリコン酸化膜が埋め込まれていく様子を示しており、図１５（ａ）はＢＴＢＡＳガスの分子層２４１の厚さを便宜上誇張して描画してある。次いで、このウェハＷが補助領域９０を通過すると、ウェハＷの表面に吸着した分子層２４１は、以下の反応式（１）に従って反応し（シラノール化され）、ｔ−ブチルアミン（ＣＨ3Ｃ−ＮＨ2）と中間生成物であるシロキサン重合体（−（Ｓｉ−Ｏ）ｎ−）とを生成する。
ＢＴＢＡＳ＋Ｃ2Ｈ5ＯＨ →（−（Ｓｉ−Ｏ）ｎ−）＋ＣＨ3Ｃ−ＮＨ2↑ （１）
このシロキサン重合体は、クラスター状であり、ウェハＷに強く吸着していないため、ウェハＷの表面（パターンの内部）にて粘性の高い状態となっていて流動しやすくなっている。そのため、図１５（ｂ）に示すように、このシロキサン重合体は重力の作用によって下方側が厚くなるように積層部分が流動するので、例えば逆テーパー状の凹部２３０においては、側面が垂直に近づくように、つまり末広がりの程度が緩和される。また、このシロキサン重合体と共に生成した有機物は、例えば気化してウェハＷの上方に向かって排気されていく。
【００５２】
続いて、このウェハＷが第２の処理領域９２を通過すると、ウェハＷの表面では上記のシロキサン重合体が酸化されて、シリコンと酸素とを含む反応生成物である例えば膜厚が０．１ｎｍ程度のシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）２４２が形成される。また、シリコン酸化膜２４２と共に生成した有機物などの不純物は、例えば気化してウェハＷの上方に排気されていく。この時、反応前のシロキサン重合体が流動性を持っていることから、このサイクルで形成したシリコン酸化膜２４２の積層部分についても同様に流動性することになる。こうして回転テーブル２の回転（各領域９１、９０、９２における反応）が所定の回数例えば２０回行われることにより、ウェハＷの表面には膜厚が目標膜厚Ｔの１／Ｎ（Ｎ≧２）この例では１／８（Ｎ＝８、８０／８＝１０ｎｍ）のシリコン酸化膜２４２が積層される（ステップＳ３）。
【００５３】
この時、第１の処理領域９１と第２の処理領域９２及び補助領域９０との間においてＮ2ガスを供給し、また中心部領域Ｃにおいても分離ガスであるＮ2ガスを供給しているので、図１６に示すようにＢＴＢＡＳガスとＯ3ガス及びエタノールガスとが混合しないように各ガスが排気されることとなる。また、分離領域Ｄにおいては、屈曲部４６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るので、ＢＴＢＡＳガスとＯ3ガス及びエタノールガスとは、回転テーブル２の外側を介しても混合しない。従って、第１の処理領域９１の雰囲気と第２の処理領域９２の雰囲気及び補助領域９０の雰囲気とが完全に分離され、ＢＴＢＡＳガスは排気口６１に、またＯ3ガス及びエタノールガスは排気口６２に夫々排気される。この結果、ＢＴＢＡＳガスとＯ3ガス及びエタノールガスとが雰囲気中においてもウェハＷ上においても混じり合うことがない。
【００５４】
また、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欠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４４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４５の下方側の空間の圧力の方が低くなる。
なお、回転テーブル２の下方側をＮ2ガスによりパージしているため、排気領域Ｅに流入したガスが回転テーブル２の下方側を潜り抜けて、例えばＢＴＢＡＳガスがＯ3ガスやエタノールガスの供給領域に流れ込むといったおそれは全くない。
【００５５】
続いて、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止して、あるいはこのＢＴＢＡＳガスと共に各ガス（Ｏ3ガス、エタノールガス及び分離ガス）の供給を停止して、凹部２４が既述の昇降ピン１６の上方位置となるように回転テーブル２の回転を停止する。この時、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止すると、真空容器１内のＢＴＢＡＳガスが速やかに排気されていくので、回転テーブル２の回転を停止しても、各ウェハＷはＢＴＢＡＳガスの影響を受けない。ＢＴＢＡＳガスの供給を停止した後、例えば真空容器１内の真空度が既述の真空搬送室１０３内の真空度と同程度となるようにバルブ６５の開度を調整すると共に、ゲートバルブＧを開放して真空搬送アーム１０４を真空容器１内に進入させて昇降ピン１６との協働作用によりウェハＷを真空搬送アーム１０４に受け渡す。
【００５６】
次に、図１７（ａ）に示すように、真空搬送アーム１０４上のウェハＷを自転機構１３２の上方位置に移動させると共に、下方側から昇降軸１３０を上方に突き上げてウェハＷを持ち上げる。続いて、図１７（ｂ）に示すように、駆動部１３１により昇降軸１３０を鉛直軸回りに回転させて、ウェハＷを例えば時計回りに３６０°／Ｎこの例では３６０／８＝４５°回転（自転）させてその向きを変更する（ステップＳ４）。そして、昇降軸１３０を下降させて真空搬送アーム１０４にウェハＷを受け渡すと共に、このウェハＷを熱処理装置１０２内に搬入し、載置台１１２上に載置して静電吸着する。続いて、この処理容器１１１内の真空度が所定の値となるように排気管１２４に介設された図示しないバタフライバルブなどの圧力調整手段の開度を調整すると共に、処理容器１１１内に所定の流量のＮ2ガスを供給する。また、載置台１１２上のウェハＷが１００℃〜４５０℃好ましくは３５０℃の設定温度となるように加熱手段１１３に通電されているので、載置台１１２上に載置されたウェハＷはこの設定温度に加熱される（ステップＳ５）。
【００５７】
ウェハＷ上に成膜されたシリコン酸化膜２４２が上記の設定温度に加熱されると、シリコン酸化膜２４２は、膜中のＳｉ−Ｏ結合が多く形成されてＳｉＯＨ結合が少なくなっていくと共に、いわば焼き締められて結合が強固になって緻密化していき、上記のように末広がりの程度が緩和された状態で固化することになる。
また、加熱手段１１３によりウェハＷが加熱されるので、シリコン酸化膜２４２内に有機物などの不純物が残っていたとしても、気化して当該シリコン酸化膜２４２から離脱して排出されて行く。この時、不純物がシリコン酸化膜２４２の膜中に入り込んでいる場合でも、このシリコン酸化膜２４２が上記のように極めて薄いので、この不純物は速やかに排出されることになる。
【００５８】
次に、真空搬送アーム１０４により熱処理装置１０２からウェハＷを取り出して目標膜厚Ｔとなっているかどうか（成膜処理が回数Ｎに達したかどうか）を確認し（ステップＳ６）、目標膜厚Ｔに達していない場合には、再度真空容器１内にウェハＷを搬入して元の凹部２４内に収納する。
【００５９】
そして、回転テーブル２を間欠的に回転させて、回転テーブル２上の残りの４枚のウェハＷに対して同様に向きの変更と加熱処理とを行い、各ウェハＷについても目標膜厚Ｔに達していない場合には元の凹部２４内に収納する。この時、回転テーブル２上には周方向にウェハＷが載置されているので、例えば表面の分子層２４１に対してまだ既述のエタノールガスによるシラノール化処理及び酸化処理の行われていないウェハＷについては、搬送口１５から取り出す前にゲートバルブＧを閉じて各ガス（ＢＴＢＡＳガス、エタノールガス、Ｏ3ガス及びＮ2ガス）の供給を再開して各領域９０、９２をこの順番で通過させてシリコン酸化膜２４２を生成させておき、ウェハＷを取り出すときにはＢＴＢＡＳガスあるいは各ガスの供給を停止する。尚、上記のステップＳ６における目標膜厚Ｔとなっているかどうかの確認は、例えば始めに取り出すウェハＷに対して行い、続く残りの４枚のウェハＷに対しては当該始めに取り出したウェハＷと同じ処理を行うようにしても良い。
【００６０】
その後これらのウェハＷを真空容器１内に収納した後、回転テーブル２を回転させると共に真空容器１内の雰囲気が所定の真空度となるようにバルブ６５の開度を調整してＢＴＢＡＳガス及び各ガスの供給を開始し、ステップＳ３の成膜処理と同様に膜厚が１０ｎｍ（膜厚Ｔ／Ｎ＝８０／８）のシリコン酸化膜２４２の成膜を行う。この時、上記のように各ウェハＷを時計回りに４５°回転させていることから、ウェハＷは先の成膜処理を行った時の水平姿勢に対して、時計回りに４５°ずれた水平姿勢にてノズル３１、２００、３２の下方位置である領域９１、９０、９２を通過することになり、ウェハＷ上には合計２０ｎｍ（膜厚Ｔ／Ｎ×２＝８０／８×２）のシリコン酸化膜２４２が成膜される。
【００６１】
そして、各ウェハＷ上に目標膜厚Ｔのシリコン酸化膜２４２が成膜されるまで、上記の各ステップを繰り返すと、ウェハＷは１０ｎｍのシリコン酸化膜２４２が成膜される度に、いわば成膜処理の途中で時計回りに４５°ずつその向きが変更されていくことになる。従って、成膜前（真空容器１に搬入された時）のウェハＷから見ると、成膜後のウェハＷは、時計回りに３１５°自転し、８０ｎｍのシリコン酸化膜２４２からなる薄膜が成膜される。以上の成膜処理におけるウェハＷの自転した角度と膜厚とを概略的に図１８に示す。尚、この図１８中のウェハＷ上に描画した矢印は、ウェハＷが自転していく様子を模式的に表すために、例えば１回目の成膜処理を行う前の位置からのウェハＷの自転角度を示したものであり、また図１８中の横軸には、各ステップの合計数を示している。
【００６２】
ここで、上記のように成膜処理を行う度にシラノール化処理を行ってシリコン酸化膜２４２を流動させていることから、凹部２３０内ではシラノール化処理を行う度に図１５（ｃ）に示すように段階的に逆テーパー状が緩和されていくので、図１５（ｄ）及び図１９に示すように、空隙のない状態で埋め込みが終了する。
尚、上記のように各領域９１、９０、９２をウェハＷが順番に通過するにあたって、ウェハＷが回転テーブル２の回転方向に沿って５箇所の凹部２４に配置されていることから、ウェハＷは分子層２４１が形成される前にエタノールガスやＯ3ガスが供給される場合もあるが、特に成膜には悪影響を及ぼさない。
【００６３】
こうして成膜処理が終了すると、基板処理装置からウェハＷを搬入時と逆の動作によって順次搬送アーム１０により搬出する（ステップＳ７）。尚、既述のように、ウェハＷが搬入前（成膜前）に比べて時計回りに３１５°自転していることから、基板処理装置から搬出する前に、ウェハＷを自転機構１３２により時計回りに４５°自転させて搬入時と同じ向きに戻すようにしても良い。
ここで処理パラメータの一例について記載しておくと、回転テーブル２の回転数は、３００ｍｍ径のウェハＷを被処理基板とする場合は例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、真空容器１の中心部の分離ガス供給管５１からのＮ2ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。
【００６４】
上述の実施の形態によれば、ウェハＷの表面に反応ガス（ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガス）を順番に供給して薄膜を形成するにあたり、夫々処理領域９１、９０、９２と、これらの処理領域９１（９０）、９２の間の分離領域Ｄと、の間をウェハＷが順番に通過するように、回転テーブル２を鉛直軸回りに回転させてウェハＷ上にシリコン酸化膜２４２を積層した後、ウェハＷを真空容器１から取り出して自転機構１３２において鉛直軸回りに自転させ、次いで再び反応生成物の層を積層して薄膜を形成している。そのため、例えば回転テーブル２の各凹部２４において膜厚が厚くなる傾向の領域や膜厚が薄くなる傾向の領域が偏在していたとしても、つまり例えば１回目の成膜処理において成膜されたシリコン酸化膜２４２の膜厚が不均一だったとしても、続く成膜処理では鉛直軸回りに自転させた状態で成膜処理を行っており、上記の各偏在領域がウェハＷの周方向にずれるように（膜厚の偏りが大きくならないように）次のシリコン酸化膜２４２が成膜されるので、面内に亘って膜厚の均一性高く成膜処理を行うことができる。従って、例えば真空容器１のノズル３１、３２の長さ方向（回転テーブル２の半径方向）あるいは回転テーブル２の周方向（回転方向）において、ガスの濃度分布やガス流が不均一になっていたとしても、その不均一さが緩和されるので、面内に亘って膜や膜質が均一となるように成膜処理を行うことができる。
【００６５】
この時、目標の成膜量Ｔに対して成膜処理を複数回例えば８回に分けてウェハＷを４５°ずつ時計回りに自転させているので、各成膜処理における膜厚のばらつきを面内に亘って均すことができ、後述のシミュレーション結果から分かるように、面内における均一性を１％以下まで向上させることができる。
また、ウェハＷを自転させるにあたり、基板処理装置の内部で行っていることから、例えば基板処理装置の外部の大気雰囲気の環境で自転させる場合よりも自転に要する時間を短くすることができ、そのためスループットの低下を抑えて面内均一性を向上させることができる。
【００６６】
更に、ウェハＷ上にＢＴＢＡＳガスを吸着させた後、Ｏ3ガスを供給する前にエタノールガスを供給することによって、分子層２４１に対して流動性の高い状態（シロキサン重合体）が得られるようにしている。そのため、このシロキサン重合体が流動し、また続くＯ3ガスによる酸化処理により生成したシリコン酸化膜２４２についても流動するので、シリコン酸化膜２４２が凹部２３０の内部へと入り込むため、凹部２３０が例えば逆テーパー状に形成されている場合であっても、凹部２３０内に空洞（ボイド）などが介在しない状態でシリコン酸化膜２４２を埋め込むことができる。従って、良好に埋め込みが行われた（良好な膜質の）シリコン酸化膜２４２を得ることができる。そのため、例えばＳＴＩ構造のデバイスを製造する場合には、良好な絶縁特性を得ることができる。
【００６７】
また、シリコン酸化膜２４２を流動（シラノール化）させるにあたり、薄膜の成膜が完了した後ではなく、各成膜処理を行う度に行うようにしているので、各シラノール化処理では順次積層されていくシロキサン重合体の層を順番に流動させれば良いことになる。そのため、各シラノール化処理においてシロキサン重合体を流動させる量は僅かであり、従って速やかにシリコン酸化膜２４２を流動させることができる。そしてＡＬＤを行うために回転テーブル２を回転させている各サイクルの中でシラノール化（流動）を行っているので、シラノール化を行うことによる時間的なロスがないため、高いスループットを維持できる。更に、シリコン酸化膜２４２を流動させた後に熱処理装置１０２において加熱処理を行うことにより、シリコン酸化膜２４２中に不純物が含まれていたとしても低減することができるので、またシリコン酸化膜２４２を緻密化することができるので、より一層良好な膜質の薄膜を得ることができる。
【００６８】
更にまた、上記のように回転テーブル２の回転方向に複数のウェハＷを配置し、回転テーブル２を回転させて各処理領域９１、９０、９２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。そして、前記回転方向において第１の処理領域９１及び補助領域９０と第２の処理領域９２との間に低い天井面を備えた分離領域Ｄを設けると共に、回転テーブル２の回転中心部と真空容器１とにより区画した中心部領域Ｃから回転テーブル２の周縁に向けて分離ガスを吐出し、前記分離領域Ｄの両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域Ｃから吐出する分離ガスと共に前記反応ガスが回転テーブル２の周縁と真空容器の内周壁との隙間を介して排気されるようにしているため、両反応ガスの混合を防止することができ、この結果良好な成膜処理を行うことができるし、回転テーブル２上において反応生成物が生じることが全くないか極力抑えられ、パーティクルの発生が抑えられる。尚、本発明は、回転テーブル２に１個のウェハＷを載置する場合にも適用できる。
【００６９】
上記の基板処理装置によれば、例えば５枚処理用の成膜装置を設けることにより、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。また、真空搬送室１０３に上記の成膜装置１０１を２基気密に接続し、これらの成膜装置１０１、１０１において並行して成膜処理を行っても良い。その場合には、更に上記のＡＬＤ（ＭＬＤ）を高いスループットで行うことができる。
【００７０】
また、上記の例においては、各成膜処理において回転テーブル２を２０回回転させてその後ウェハＷを自転させると共に加熱処理を行ったが、回転テーブル２を１回回転させる度にウェハＷを真空容器１内から取り出してウェハＷを自転させて加熱しても良い。
【００７１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図２０を参照して説明する。この実施の形態では、シリコン酸化膜２４２が更に速やかに流動（リフロー）するように、シリコン酸化膜２４２中にホウ素（Ｂ）及びリン（Ｐ）の少なくとも一方が混入するようにしている。具体的な成膜装置について説明すると、この成膜装置にはこれらのホウ素及びリンの一方例えばリンを含む化合物例えばＰＨ4（フォスフィン）ガスを第３の反応ガスとして供給するための第３の反応ガス供給手段である例えば石英製の第３のガスノズル２８０が設けられており、このノズル２８０は、回転テーブル２の回転方向において、例えば第２の反応ガスノズル３２と搬送口１５との間に設けられている。
【００７２】
このノズル２８０は、既述の各ノズル３１、３２、２００、４１、４２と同様に構成されており、真空容器１の外周壁から回転テーブル２の回転中心に向かってウェハＷに対向して水平に伸びるよう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２８１は当該外周壁を貫通している。このノズル２８０には、図示しないバルブや流量調整部が介設されたガス供給管２８２により上記の第３の反応ガスが供給されるように構成されており、このノズル２８０の下方側には、この反応ガスを下方側のウェハＷに向けて吐出するための例えば口径が０．５ｍｍのガス吐出孔（図示せず）が真下を向いてノズルの長さ方向に亘って例えば１０ｍｍの間隔を置いて等間隔に配列されている。このノズル２８０のガス吐出孔とウェハＷとの間の距離は例えば１〜４ｍｍ好ましくは２ｍｍである。この例では、熱処理装置１０２におけるウェハＷの加熱温度は、例えば７００℃〜８００℃程度に設定される。
【００７３】
このノズル２８０を備えた成膜装置における作用について以下に説明する。既述のように、回転テーブル２上に例えば５枚のウェハＷを載置して、この回転テーブル２を回転させると共に、各ノズル３１、３２、２００、２８０、４１、４２から各反応ガス及び分離ガスを供給し、中心部領域Ｃ及び回転テーブル２の下方領域にパージガスを供給する。そして、第２の処理領域９２を通過して表面にシリコン酸化膜２４２が形成されたウェハＷに対して上記の第３の反応ガスが供給されると、この反応ガスが当該シリコン酸化膜２４２中に取り込まれる。次いで、ウェハＷを自転させた後、熱処理装置１０２において第３の反応ガスが取り込まれたシリコン酸化膜２４２を上記のように７００℃〜８００℃程度に加熱すると、例えば第３の反応ガス中に含まれていた有機物が気化してこの膜から上方に向けて排気されていくと共に、このシリコン酸化膜２４２中に例えばリンが取り込まれることになる。この時、シリコン酸化膜２４２はこのリンによりガラス転移しやすくなるので、シリコン酸化膜２４２がリフロー（流動）して、更に逆テーパー状の凹部２３０の末広がりの程度が緩和されることになる。その後、既述の例と同様に多層のシリコン酸化膜２４２が積層されていく。
【００７４】
このノズル２８０の配置位置としては、回転テーブル２の回転方向において第１の反応ガスノズル３１と搬送口１５との間であれば良く、例えば第１の反応ガスノズル３１のガス供給管３１ｂにガス供給管２８２を介設して、この第３の反応ガスと既述のＢＴＢＡＳガスとの混合ガスを供給しても良い。また、この第３の反応ガスとしては、上記のガスに代えて、あるいはこのガスと共にホウ素を含む化合物例えばＴＭＢ（トリメチルボロン）ガスを供給し、シリコン酸化膜２４２中にリン及びホウ素の少なくとも一方を混入させるようにしても良い。
【００７５】
上記の各例においては、補助ノズル２００から供給する補助ガスとしてはエタノールガスを用いたが、他のアルコール例えばメタノール（ＣＨ3ＯＨ）などでも良いし、あるいは純水（Ｈ2Ｏ）や過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）などでも良く、つまり水酸基（ＯＨ）基を持つ化合物のガスであれば良い。この補助ガスとして純水を用いた場合には、この純水のガスとウェハＷの表面に吸着したＢＴＢＡＳガスとは、例えば以下の（２）式に従って反応してシラノール化する。
ＢＴＢＡＳ＋Ｈ2Ｏ →（−ＳｉＯ−）ｎ ＋ＣＨ3Ｃ−ＮＨ2↑ （２）
この反応において生成する中間生成物である（−ＳｉＯ−）ｎは、既述のシロキサン重合体と同様に流動性を示し、またこの（−ＳｉＯ−）ｎとＯ3ガスとが反応して生成するシリコン酸化膜２４２は、同様に流動性を示すので流動して良好に凹部２３０が埋め込まれることになる。
【００７６】
［第３の実施の形態］
上記の各実施の形態では、パターン２３２の形成されたウェハＷに対してシリコン酸化膜２４２の成膜処理を行うにあたり、補助ノズル２００からエタノールガスを供給してシリコン酸化膜２４２に対して流動性を持たせるようにしたが、パターン２３２の形成されていないウェハＷに対してもエタノールガスを供給しても良いし、あるいはパターン２３２の形成されていないウェハＷに対してはエタノールガスを供給しなくとも良い。その場合には、例えば図２１に示すように、補助ノズル２００が設けられていない成膜装置１０１にて成膜処理が行われる。
【００７７】
そして、既述の第１の実施の形態と同様に各ウェハＷに対して成膜処理と、ウェハＷの自転と、熱処理と、がこの順番で複数回繰り返されて、多層のシリコン酸化膜２４２からなる薄膜が形成される。この実施の形態では、各成膜処理毎に熱処理を行うことにより、例えばシリコン酸化膜２４２中に取り込まれた炭素成分などの不純物が気化して排出されやすくなるので、またシリコン酸化膜２４２がいわば焼きしめられて緻密になるので、不純物の含有量が少なく、また良好な硬度の薄膜を得ることができる。この時、不純物が気化して排出されるためには、例えばシリコン酸化膜２４２の膜厚方向に不純物が移動する必要があるので、薄膜の成膜が完了した後に熱処理を行う場合には、膜中から不純物が排出されるためには長時間の加熱処理が必要になるが、この実施の形態では成膜処理を行う度に、つまりシリコン酸化膜２４２の膜厚が薄い状態で加熱処理を行っているので、成膜の完了後に加熱処理を行う場合に比べてシリコン酸化膜２４２からの不純物の排出を速やかに行うことができ、従って良好な膜質の薄膜を得ることができる。
【００７８】
この第３の実施の形態の発明は、例えば高誘電体（ｈｉｇｈ−ｋ）膜例えばＳＴＯ膜などを成膜する場合に好適に適用でき、その場合には各ノズル３１、３２から供給する各反応ガスとしては例えば夫々Ｔｉ（ＭＰＤ）（ＴＨＤ）2ガス及びＳｒ（ＴＨＤ）2ガスなどが用いられる。この場合には、熱処理装置１０２におけるウェハＷの加熱温度は、例えば３００℃〜４００℃に設定される。
【００７９】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について、図２２〜図２４を参照して説明する。この実施の形態は、既述の第１の実施の形態における成膜装置１０１を例に説明すると、図２２に示すように、回転テーブル２の回転方向において、既述の第２の反応ガスノズル３２と搬送口１５との間にプラズマ供給手段であるプラズマインジェクター２５０が設けられている。
【００８０】
プラズマインジェクター２５０は、筐体からなるインジェクター本体２５１を備えている。図２３、図２４に示すように当該インジェクター本体２５１内には、隔壁２５２によって長さ方向に区画された幅の異なる２つの空間が形成されていて、一方側はプラズマ発生用のガスをプラズマ化するためのガス活性化用流路であるガス活性化室２５３、他方側はこのガス活性化室２５３へプラズマ発生用のガスを供給するためのガス導入用流路であるガス導入室２５４となっている。 この図２２〜図２４において、２５５はガス導入ノズル、２５６はガス孔、２５７はガス導入ポート、２５８は継手部、２５９はガス供給ポートであり、ガス導入ノズル２５５からプラズマ発生用のガスがガス孔２５６から吐出してガス導入室２５４内に供給され、このガス導入室２５４から隔壁２５２の上部に形成された切り欠き部２７１を介してガス活性化室２５３にガスが通流するように構成されている。
【００８１】
ガス活性化室２５３内には、２本の誘電体からなる例えばセラミックス製のシース管２７２、２７２が当該ガス活性化室２５３の基端側から先端側へ向けて隔壁２５２に沿って伸び出しており、これらのシース管２７２、２７２の管内には、棒状の電極２７３、２７３が貫挿されている。これらの電極２７３、２７３の基端側はインジェクター本体２５１の外部に引き出され、真空容器１の外部にて整合器２７４を介して高周波電源２７５と接続されている。インジェクター本体２５１の底面には、当該電極２７３、２７３の間の領域であるプラズマ発生部２９０にてプラズマ化して活性化されたプラズマを下方側に吐出するためのガス吐出孔２９１がインジェクター本体２５１の長さ方向に配列されている。このインジェクター本体２５１は、その先端側を回転テーブル２の中心部へ向けて伸び出した状態となるように配設されている。図２２中２６２〜２６４はバルブ、２６５〜２６７流量調整部、２６８〜２７０は夫々プラズマ発生用のガス例えば酸素（Ｏ2）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス及び窒素（Ｎ2）ガスが貯留されたガス源である。
【００８２】
この実施の形態の作用について以下に説明する。この実施の形態においても、同様に回転テーブル２上にウェハＷを５枚載置して、この回転テーブル２を回転させて、各ガスノズル３１、３２、２００、４１、４２からＢＴＢＡＳガス、Ｏ3ガス、エタノールガス及び窒素ガスをウェハＷに向けて夫々供給すると共に、既述のようにパージガスを中心部領域Ｃや回転テーブル２の下方の領域に供給する。そして、ヒータユニット７に既述のように通電し、プラズマインジェクター２５０に対してプラズマ発生用のガス例えばＡｒガスを供給すると共に、高周波電源２７５からプラズマ発生部２９０（電極２７３、２７３）に例えば１３．５６ＭＨｚ、例えば１０Ｗ〜２００Ｗの範囲の例えば１００Ｗの高周波電力を供給する。
【００８３】
真空容器１内は真空雰囲気となっているので、ガス活性化室２５３の上方部へ流入したプラズマ発生用のガスは上記の高周波電力によりプラズマ化（活性化）された状態となってガス吐出孔２９１を介してウェハＷに向けて供給される。
このプラズマが第２の処理領域９２を通過して既述のシリコン酸化膜２４２が成膜されたウェハＷに到達すると、当該シリコン酸化膜２４２内に残っていた炭素成分や水分が気化して排出されたり、あるいはシリコンと酸素との間の結合が強められたりすることになる。こうして１回の成膜処理が終了するまで、回転テーブル２が回転する度にプラズマの供給が行われる。その後、このウェハＷは真空容器１から取り出されてその向きが変更された後、熱処理装置１０２において既述のように熱処理が行われる。
このようにプラズマインジェクター２５０を設けることにより、既述の第１の実施の形態よりも更に不純物が少なく、また結合強度の強いシリコン酸化膜２４２を成膜することができる。
【００８４】
この例においては、上記のようにプラズマ発生用のガスとしてＡｒガスを用いたが、このガスに代えて、あるいはこのガスと共にＯ2ガスやＮ2ガスを用いても良い。このＡｒガスを用いた場合には、膜中のＳｉ−Ｏ結合を作り、ＳｉＯＨ結合をなくすという効果が得られて、またＯ2ガスを用いた場合には、未反応部分の酸化を促進し、膜中のＣ（炭素）成分を減少させ、電気特性を改善するという効果が得られる。
また、このプラズマインジェクター２５０を、既述の第２の実施の形態や第３の実施の形態の成膜装置１０１に適用しても良い。
【００８５】
［第５の実施の形態］
上記の各例においては、熱処理装置１０２として１枚ずつ熱処理を行う装置を用いたが、複数枚例えば５枚のウェハＷに対して同時に加熱処理を行っても良い。具体的には、この実施の形態における基板処理装置は、図２５に示すように、熱処理装置１０９を備えており、この熱処理装置１０９は既述の真空搬送室１０３に気密に接続されている。この熱処理装置１０９は、既述の成膜装置１０１とほぼ同じ構成であり、例えば各ノズル３１、３２、２００に代えて、不活性ガス例えばＮ2ガスを供給するノズルが設けられていると共に、ヒータユニット７は既述の熱処理装置１０２における加熱手段１１３と同様の加熱温度に回転テーブル２上のウェハＷを加熱できるように構成されている。
【００８６】
そして、この実施の形態における基板処理装置において成膜処理を行う場合には、成膜装置１０１において成膜処理を行ったウェハＷを真空搬送室１０３に取り出して自転させた後、このウェハＷを熱処理装置１０９の回転テーブル２上に載置する。次いで、成膜装置１０１内のウェハＷを順番に取り出して自転させると共に、熱処理装置１０９内の回転テーブル２を間欠的に回転させて各ウェハＷを当該回転テーブル２上に載置する。続いて、この熱処理装置１０９において回転テーブル２を回転させながら真空容器１内に不活性ガスを供給すると共に所定の真空度に調整して、ウェハＷを既述の加熱温度に加熱する。この熱処理により、各ウェハＷに対して同時に既述のシリコン酸化膜２４２の緻密化が行われることになる。その後、各ウェハＷを順番に取り出して成膜装置１０１に戻して、続く成膜処理などの各ステップが行われる。この実施の形態では、上記の各実施の形態の効果が得られ、また各ウェハＷに対する熱処理を１度に行っていることからスループットを向上させることができる。
【００８７】
このような基板処理装置において、真空搬送室１０３に既述の熱処理装置１０２を気密に接続し、この熱処理装置１０２においても熱処理処理を行うようにしても良い。また、この実施の形態における成膜装置１０１としては、既述の各実施の形態における装置のいずれを適用しても良い。
上記の各例では、ウェハＷを自転させる工程を成膜処理と熱処理との間で行うようにしたが、熱処理の後で行うようにしても良く、つまり先の成膜処理とその後に行われる成膜処理との間においてウェハＷの向きを変更すれば良い。
【００８８】
また、上記の自転機構１３２としては、熱処理装置１０２（１０９）内に設けても良い。その場合においても、例えば真空搬送アーム１０４が自転機構１３２の上方位置に移動して、同様にウェハＷの自転が行われる。更に、熱処理装置１０２における昇降装置１２１に、昇降ピン１１９を昇降させる機構に加えて当該昇降ピン１１９を鉛直軸回りに回転させる機構を付け加えて、この熱処理装置１０２内において熱処理の前後あるいは熱処理を行いながらウェハＷを自転させても良い。また、このような自転機構１３２を大気搬送室１０７に設けて、この大気搬送室１０７においてウェハＷを自転させても良い。
【００８９】
更に、ウェハＷを自転させるにあたって、真空搬送室１０３内に自転機構１３２を設けたが、真空搬送アーム１０４にこの自転機構１３２を組み合わせて設けても良い。このような真空搬送アーム１０４としては、具体的には図２６に示すように、支持板１４１上に形成されたレール１４２に沿って進退するスライドアームとしても良い。そして、既述の自転機構１３２は、各々の搬送アーム１０４、１０４に設けられると共に、各支持板１４１内に埋設されて、搬送アーム１０４が後退した時にこの搬送アーム１０４上に保持されたウェハＷに対して昇降自在及び鉛直軸回りに回転自在に構成される。この搬送アーム１０４においても、上記の例と同様にウェハＷの自転が行われて同様の効果が得られる。また、既述の大気搬送アーム１０６に代えてこの真空搬送アーム１０４を既述の大気搬送室１０７に設けて、この大気搬送室１０７においてウェハＷを自転させても良い。更に、ウェハＷを自転させる機構としては、上記の各例ではウェハＷを裏面側から突き上げて回転させる機構としたが、例えばウェハＷを上方側から直径方向を把持して（クランプして）持ち上げて回転させる機構であっても良い。
【００９０】
本発明で適用される処理ガス（第１の反応ガス）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。
【００９１】
［好ましい例］
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４４は、図２７（ａ）、（ｂ）に前記分離ガスノズル４１を代表して示すように例えば３００ｍｍ径のウェハＷを被処理基板とする場合、ウェハ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。凸状部４の両側から当該凸状部４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４４と回転テーブル２との間の距離ｈも小さくする必要がある。更に第１の天井面４４と回転テーブル２との間の距離ｈ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、ウェハ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４４と回転テーブル２との距離ｈ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あるいはウェハＷと天井面４４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４の上流側から当該凸状部４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。即ち、前記幅寸法Ｌがウェハ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。
【００９２】
また本発明では分離ガス供給手段における回転方向両側に低い天井面４４が位置することが好ましいが、分離ガスノズル４１、４２の両側に凸状部４を設けずに、分離ガスノズル４１、４２から下方に向けてＮ2ガスを吹き出してエアカーテンを形成し、このエアカーテンにより処理領域９１、９２を分離するようにしても良い。
成膜装置１０１においてウェハＷを加熱するための加熱手段としては抵抗発熱体を用いたヒータに限られずランプ加熱装置であってもよく、回転テーブル２の下方側に設ける代わりに回転テーブル２の上方側に設けてもよいし、上下両方に設けてもよい。また、上記の反応ガスによる反応が低温例えば常温において起こる場合には、このような加熱手段を設けなくとも良い。
【００９３】
ここで処理領域９１、９２及び分離領域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。分離領域Ｄは、扇型の凸状部４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いことを既に述べたが、図２８は、既述の第１の実施の形態の成膜装置を例に挙げて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４と分離ガスノズル４１（４２）との距離や扇型の凸状部４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９１、補助領域９０及び第２の処理領域９２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９１、補助領域９０及び第２の処理領域９２の少なくとも１つは、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４５）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４４と同じ高さの天井面を備えている構成としてもよい。
【００９４】
また、反応ガスノズル３１（３２、２００）の両側にも低い天井面を設けて、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４を設ける構成としても良い。
また、各ノズル３１、３２、２００、４１、４２（３１０）の取り付け位置を変更しても良く、各々の反応ガスが混じり合わないように排気されながら、ウェハＷの表面にＢＴＢＡＳが吸着し、その後エタノールガスにより中間生成物が生成し、続いてＯ3ガスにより中間生成物が酸化されるサイクルまたはこの中間生成物を介さずにシリコン酸化膜２４２が形成されるサイクルが多数回繰り返されるように構成しても良い。
【００９５】
［他の例］
また、上記の各実施の形態の成膜装置としては、ガス供給系（ノズル３１、３２、２００、２８０、４１、４２）に対して回転テーブル２を鉛直軸回りに回転させる構成としたが、ガス供給系が回転テーブル２に対して鉛直軸回りに回転する構成としても良い。このような具体的な装置構成について、既述の第３の実施の形態（ノズル２００、２８０等が設けられていない）の成膜装置１０１に適用した例を図２９〜図３２を参照して説明する。尚、既述の成膜装置１０１と同じ部位については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００９６】
真空容器１内には、既述の回転テーブル２に代えて、テーブルであるサセプタ３００が配置されている。このサセプタ３００の底面中央には、回転軸２２の上端側が接続されており、ウェハＷの搬入出を行うときにはサセプタ３００を回転できるように構成されている。このサセプタ３００上には、既述の凹部２４が周方向に亘って複数箇所例えば５箇所に形成されている。
【００９７】
図２９〜図３１に示すように、既述のノズル３１、３２、４１、４２は、サセプタ３００の中央部の直上に設けられた扁平な円盤状のコア部３０１に取り付けられており、基端部が当該コア部３０１の側壁を貫通している。コア部３０１は後述するように例えば鉛直軸回りに反時計方向に回転するように構成されており、当該コア部３０１を回転させることによって各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２をサセプタ３００の上方位置において回転させることができるようになっている。尚、図３０は、真空容器１（天板１１及び容器本体１２）並びに天板１１の上面に固定された後述のスリーブ３０４を取り去った状態を示している。
【００９８】
既述の凸状部４は、上記のコア部３０１の側壁部に固定されており、各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２と共にサセプタ３００上を回転できるように構成されている。コア部３０１の側壁部には、図３０、図３１に示すように、各反応ガス供給ノズル３１、３２の回転方向上流側であって、当該上流側に設けられている凸状部４とコア部３０１との接合部の手前の位置に、２つの排気口６１、６２が設けられている。これら排気口６１、６２は各々後述の排気管３０２に接続されていて、反応ガス及び分離ガスを各処理領域９１、９２から排気する役割を果たす。排気口６１、６２は、既述の例と同様に、分離領域Ｄの前記回転方向両側に設けられ、各反応ガス（ＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガス）の排気を専用に行うようにしている。
【００９９】
図２９に示すように、コア部３０１の上面中央部には円筒状の回転筒３０３の下端部が接続されており、真空容器１の天板１１上に固定されたスリーブ３０４内にて当該回転筒３０３を回転させることにより、真空容器１内でコア部３０１と共にノズル３１、３２、４１、４２及び凸状部４を回転させる構成となっている。コア部３０１内は下面側が開放された空間となっていて、コア部３０１の側壁を貫通した反応ガス供給ノズル３１、３２、分離ガス供給ノズル４１、４２は、当該空間において各々ＢＴＢＡＳガスを供給する第１の反応ガス供給管３０５、Ｏ３ガスを供給する第２の反応ガス供給管３０６、分離ガスであるＮ２ガスを供給する分離ガス供給管３０７、３０８と接続されている（便宜上、図２９には、分離ガス供給管３０７、３０８のみを図示してある）。
【０１００】
各供給管３０５〜３０８は、コア部３０１の回転中心近傍、詳細には後述の排気管３０２の周囲にてＬ字に屈曲されて上方に向けて伸び、コア部３０１の天井面を貫通して、垂直上方へ向けて円筒状の回転筒３０３内を延伸されている。
図２９、図３０、図３１に示すように、回転筒３０３は外径の異なる２つの円筒を上下２段に積み重ねた外観形状に構成されており、外径の大きな上段側の円筒の底面をスリーブ３０４の上端面にて係止させることにより、当該回転筒３０３を上面側から見て周方向に回転可能な状態でスリーブ３０４内に挿入する一方、回転筒３０３の下端側は天板１１を貫通してコア部３０１の上面と接続されている。
【０１０１】
天板１１の上方位置における回転筒３０３の外周面側には、当該外周面の周方向の全面に亘って形成された環状流路であるガス拡散路が上下方向に間隔をおいて配置されている。本例においては上段位置に分離ガス（Ｎ２ガス）を拡散させるための分離ガス拡散路３０９が配置され、中段位置にＢＴＢＡＳガスを拡散させるための第１の反応ガス拡散路３１０、下段位置にＯ３ガスを拡散させるための第２の反応ガス拡散路３１１が配置されている。図中、３１２は回転筒３０３の蓋部であり、３１３は当該蓋部３１２と回転筒３０３とを密着させるＯリングである。
【０１０２】
各ガス拡散路３０９〜３１１には、回転筒３０３の全周に亘り、当該回転筒３０３の外面へ向けて開口するスリット３２０、３２１、３２２が設けられており、夫々のガス拡散路３０９〜３１１には、これらのスリット３２０、３２１、３２２を介して各種のガスが供給されるようになっている。一方、回転筒３０３を覆うスリーブ３０４には、各スリット３２０、３２１、３２２に対応する高さ位置に、ガス供給口であるガス供給ポート３２３、３２４、３２５が設けられており、不図示のガス供給源よりこれらのガス供給ポート３２３、３２４、３２５へと供給されたガスは、当該各ポート３２３、３２４、３２５に向けて開口するスリット３２０、３２１、３２２を介して各ガス拡散路３０９、３１０、３１１内に供給されることとなる。
【０１０３】
ここでスリーブ３０４内に挿入された回転筒３０３の外径は、当該回転筒３０３が回転可能な範囲で、可能な限りスリーブ３０４の内径と近い大きさに形成されており、前記各ポート３２３、３２４、３２５の開口部以外の領域においては、各スリット３２０、３２１、３２２はスリーブ３０４の内周面によって塞がれた状態となっている。この結果、各ガス拡散路３０９、３１０、３１１に導入されたガスは、当該ガス拡散路３０９、３１０、３１１内のみを拡散して、例えば他のガス拡散路３０９、３１０、３１１や真空容器１内、成膜装置の外部などに漏れ出さないようになっている。図２９中、３２６は回転筒３０３とスリーブ３０４との隙間からのガス漏れを防止するための磁気シールであり、これら磁気シール３２６は各ガス拡散路３０９、３１０、３１１の上下にも設けられていて、各種ガスをガス拡散路３０９、３１０、３１１内に確実に封止する構成となっているが同図では便宜上省略してある。また、図３２においても磁気シール３２６の記載は省略してある。
【０１０４】
図３２に示すように、回転筒３０３の内周面側において、ガス拡散路３０９にはガス供給管３０７、３０８が接続され、各ガス拡散路３１０、３１１には既述の各ガス供給管３０５、３０６が夫々接続されている。これによりガス供給ポート３２３から供給された分離ガスは、ガス拡散路３０９内を拡散してガス供給管３０７、３０８を介してノズル４１、４２へと流れ、また各ガス供給ポート３２４、３２５から供給された各種反応ガスは、夫々ガス拡散路３１０、３１１内を拡散し、ガス供給管３０５、３０６を介して各ノズル３１、３２へと流れ、真空容器１内に供給されるようになっている。なお、図３２においては図示の便宜上、後述の排気管３０２の記載は省略してある。
【０１０５】
ここで図３２に示すように、分離ガス拡散路３０９にはさらにパージガス供給管３３０が接続されており、当該パージガス供給管３３０は回転筒３０３内を下方側に延伸されて図３１に示すようにコア部３０１内の空間に開口しており、当該空間内にＮ２ガスを供給することができる。ここで例えば図２９に示すようにコア部３０１は、サセプタ３００の表面から例えば既述の高さｈの隙間を空けて浮いた状態となるように回転筒３０３に支持されており、サセプタ３００に対してコア部３０１が固定されていないことにより自由に回転させることができる。しかしながらこのようにサセプタ３００とコア部３０１との間に隙間が開いていると、例えば既述の処理領域９１、９２の一方からコア部３０１の下方を介して他方にＢＴＢＡＳガスあるいはＯ３ガスが回り込むおそれがある。
【０１０６】
そこでコア部３０１の内側を空洞とし、当該空洞の下面側をサセプタ３００に向けて開放すると共に、当該空洞内にパージガス供給管３３０からパージガス（Ｎ２ガス）を供給して、前記隙間を介して各処理領域９１、９２へ向けてパージガスを吹き出させることにより、前述の反応ガスの回り込みを防止することができる。即ち、この成膜装置は、処理領域９１、９２の雰囲気を分離するためにサセプタ３００の中心部と真空容器１とにより区画され、当該サセプタ３００の表面にパージガスを吐出する吐出口がコア部３０１の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。この場合にパージガスは、コア部３０１の下方を介して他方にＢＴＢＡＳガスあるいはＯ３ガスが回り込むことを防止するための分離ガスの役割を果たしている。なおここでいう吐出口はコア部３０１の側壁とサセプタ３００との間の隙間に相当する。
【０１０７】
図２９に示すように、回転筒３０３の上段側の外径の大きな円筒部の側周面には、駆動ベルト３３５が巻き掛けられており、この駆動ベルト３３５は、真空容器１の上方に配置された回転機構である駆動部３３６により、この駆動ベルト３３５を介して当該駆動部３３６の駆動力をコア部３０１に伝達し、これによりスリーブ３０４内の回転筒３０３を回転させることができる。尚、図２９中３３７は、真空容器１の上方位置において駆動部３３６を保持するための保持部である。
【０１０８】
回転筒３０３内には、その回転中心に沿って排気管３０２が配設されている。排気管３０２の下端部は、コア部３０１の上面を貫通してコア部３０１内の空間に伸びだしていて、その下端面は封止されている。一方、当該コア部３０１内に伸びだした排気管３０２の側周面には、例えば図３１に示すように、各排気口６１、６２と接続された排気引込管３４１、３４２が設けられていて、パージガスで満たされたコア部３０１内の雰囲気とは隔離して各処理領域９１、９２からの排ガスを排気管３０２内へと引き込むことができるようになっている。なお、既述のように図３２においては排気管３０２の記載は省略してあるが、当該図３２に記載された各ガス供給管３０５、３０６、３０７、３０８並びにパージガス供給管３３０は、この排気管３０２の周囲に配置されている。
【０１０９】
図２９に示すように排気管３０２の上端部は回転筒３０３の蓋部３１２を貫通し、真空排気手段である例えば真空ポンプ３４３に接続されている。なお図２９中、３４４は下流側の配管に対して排気管３０２を回転可能に接続するロータリージョイントである。
【０１１０】
この装置を用いた成膜処理の流れについて、既述の実施の形態の作用と異なる点について、以下に簡単に説明する。先ず、真空容器１内にウェハＷを搬入する時には、サセプタ３００を間欠的に回転させて、搬送アーム１０と昇降ピン１６との協働作業により５つの凹部２４にウェハＷを各々載置する。
【０１１１】
そして、ウェハＷを成膜装置１０１において加熱する時には、回転筒３０３を反時計回りに回転させる。すると、図３２に示すように回転筒３０３に設けられた各ガス拡散路３０９〜３１２は回転筒３０３の回転に伴って回転するが、これらのガス拡散路３０９〜３１１に設けられたスリット３２０〜３２２の一部が各々対応するガス供給ポート３２３〜３２５の開口部へ向けて常時開口していることにより、ガス拡散路３０９〜３１２には各種のガスが連続的に供給される。
【０１１２】
ガス拡散路３０９〜３１２に供給された各種のガスは、各々のガス拡散路３０９〜３１２に接続されたガス供給管３０５〜３０８を介して反応ガス供給ノズル３１、３２、分離ガス供給ノズル４１、４２より各処理領域９１、９２、分離領域Ｄへと供給される。これらのガス供給管３０５〜３０８は回転筒３０３に固定され、また、反応ガス供給ノズル３１、３２及び分離ガス供給ノズル４１、４２についてはコア部３０１を介して回転筒３０３に固定されていることから、回転筒３０３の回転に伴ってこれらのガス供給管３０５〜３０８及び各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２も回転しながら各種のガスを真空容器１内に供給している。
【０１１３】
このとき、回転筒３０３と一体となって回転しているパージガス供給管３３０からも分離ガスであるＮ２ガスを供給し、これにより中心部領域Ｃから即ちコア部３０１の側壁部とサセプタ３００の中心部との間からサセプタ３００の表面に沿ってＮ２ガスが吐出する。またこの例では反応ガス供給ノズル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コア部３０１の側壁部に排気口６１、６２が位置しているので、第１の天井面４４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４５の下方側の空間の圧力の方が低くなっている。そのため、ＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとは、既述の成膜装置と同様に互いに混じり合うことなしに独立して排気されていくことになる。
【０１１４】
従って、サセプタ３００上で停止している各々のウェハＷから見ると、各処理領域９１、９２が分離領域Ｄを介して順番に通過することになり、既述のように成膜処理が行われる。そして、所定の膜厚のシリコン酸化膜２４２が成膜されると、所定のタイミングで既述の例と同様に、ウェハＷが真空容器１から取り出されて自転することになる。
【０１１５】
この実施の形態においても、同様に面内において均一性の高い成膜処理が行われて、同様の効果が得られる。また、このような成膜装置１０１においても、補助ノズル２００や第３の反応ガスノズル２８０を設けても良く、その場合にはこれらのノズル２００、２８０には、この実施の形態における各ガスノズル３１、３２、４１、４２と同様に回転筒３０３内に収納されたガス供給管が接続され、スリーブ３０４に形成されたスリットを介して各ガスが供給されることになる。更に、この成膜装置１０１に既述のプラズマインジェクター２５０を設けても良い。
【実施例】
【０１１６】
次に、上記の成膜方法を実施した場合に面内の均一性がどの程度改善されるか評価するために行ったシミュレーションについて説明する。シミュレーションは、以下の条件において行った。
【０１１７】
（シミュレーション条件）
回転テーブル２の回転数：１２０ｒｐｍ、２４０ｒｐｍ
目標膜厚Ｔ：約１５５ｎｍ
ウェハの自転回数：なし（比較対象）、１回（自転角度：１８０°）、８回（自転角度：４５°）、４回（自転角度：９０°）
尚、ウェハＷを自転させる場合には、夫々の条件において同じ角度ずつ自転させることとした。また、膜厚の測定（計算）は各々のウェハＷにおいて周方向に４９点ずつ行った。また、ウェハＷの自転回数が８回及び４回のシミュレーションについては、ウェハＷの半径方向において夫々８箇所ずつ及び４箇所ずつ膜厚を測定し、その平均値を用いた。
【０１１８】
（結果）
その結果、図３３に示すように、ウェハＷを１回自転させただけでも面内均一性が改善し、更に自転回数を増やす程均一性が向上していくことが分かった。そして、ウェハＷを８回自転させると、回転テーブル２の回転数が２４０ｒｐｍの条件では均一性が１％以下に大きく改善されることが分かった。
【符号の説明】
【０１１９】
１ 真空容器
２ 回転テーブル
Ｄ 分離領域
Ｗ ウェハ
３１ 第１のガスノズル
３２ 第２のガスノズル
４１、４２ 分離ガスノズル
９０ 補助領域
９１ 第１の処理領域
９２ 第２の処理領域
１０１ 成膜装置
１０２ 熱処理装置
１０３ 真空搬送室
１０４ 真空搬送アーム
１１３ 加熱手段
２００ 補助ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内において、互いに反応する複数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積層して薄膜を形成する基板処理装置、基板処理方法及びこの基板処理方法が記憶された記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
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ェハ（以下「ウェハ」という）に対して真空雰囲気下で少なくとも２種類の反応ガスを順番に供給することにより薄膜を形成する手法が知られている。具体的には、この手法は例えばウェハの表面に第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、ウェハ表面での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、このサイクルを複数回例えば数百回行うことによって、これらの層を積層してウェハ上へ薄膜を成膜するプロセスである。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、従来から用いられているＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法と比較してサイクル数に応じて膜厚を高精度にコントロールできると共に、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。
【０００３】
この成膜方法を実施するにあたっては、例えば特許文献１〜８に記載の装置が知られている。これらの装置について概略的に説明すると、この装置の真空容器内には、複数枚のウェハを周方向（回転方向）に並べて載置するための載置台と、この載置台に対向するように真空容器の上部に設けられ、処理ガス（反応ガス）をウェハに供給する複数のガス供給部と、が設けられている。
そして、ウェハを載置台に載置して真空容器内を所定の処理圧力となるように減圧し、ウェハを加熱すると共に載置台と上記のガス供給部とを鉛直軸回りに相対的に回転させる。また、複数のガス供給部からウェハの表面に例えば夫々既述の第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給すると共に、反応ガスを供給するガス供給部同士の間に物理的な隔壁を設けたり、あるいは不活性ガスをエアカーテンとして吹き出したりすることによって、真空容器内において第１の反応ガスにより形成される処理領域と第２の反応ガスにより形成される処理領域とを区画する。
【０００４】
このように、共通の真空容器内に複数種類の反応ガスを同時に供給しているが、これらの反応ガスがウェハ上において混合しないように夫々の処理領域を区画しているので、載置台上のウェハから見ると、例えば第１の反応ガス及び第２の反応ガスが上記の隔壁やエアカーテンを介して順番に供給されることになる。そのため、例えば真空容器内に供給する反応ガスの種類を切り替える度に真空容器内の雰囲気を置換する必要がないので、またウェハに供給する反応ガスを高速で切り替えることができるので、上記の手法による成膜処理を速やかに行うことができる。
【０００５】
ところで、上述の成膜装置は、テーブル及びガス供給部が相対的に回転することにより形成されるガス流と、ガス供給部及び排気口の位置関係で決まるガス流と、が組み合わされてウェハ表面上にガスが流れ、しかもテーブルの径方向の位置により前記相対的回転における周速度が変わってくることなどから、ウェハの面内におけるガス流れは、通常の枚葉式の真空処理装置に比べて均一性が低い。このため、本来面内均一性の高い成膜処理を行うことのできるＡＬＤ法でありながら、上述の成膜装置は、その利点を十分に発揮できないおそれがある。
【０００６】
更にまた、半導体デバイスのパターンの微細化に伴い、パターンである凹部の埋め込みに対して良好な特性が要求されている。このため凹部のアスペクト比が高い場合などに対しては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により薄膜を形成して埋め込んだ後、内部に形成された空洞を塞ぐために例えばアニール処理により薄膜を流動させる手法が知られている。しかしながらこの手法は成膜を行って凹部を埋め込んだ後にアニール処理を行っていることから、凹部内に形成された空洞を塞ぐためには、高い加熱温度と長い処理時間が必要になる。このためスループットの低下の一因となり、また既に形成されているデバイス構造に対して大きな熱履歴を与える懸念もある。
【０００７】
上述のＡＬＤ法は埋め込み特性は非常に優れているが、膜が緻密であるため、アニールしたときに流動性が得られない。そしてＡＬＤ法は凹部が高いアスペクト比であったり逆テーパ形状である場合には、埋め込み部分において空洞が生じることがあるが、この場合にはアニールによる流動化が困難であり、結果として埋め込みが良好に行われないおそれがある。また、このようなＡＬＤ法において、例えば薄膜中に含まれる有機物などの不純物を効率的に低減させる技術も必要である。
【０００８】
特許文献９には、ウェハの表面にソース領域やドレイン領域を形成するために、ディスク上に複数枚のウェハを周方向に配置して、このディスクを支持する回転アームを軸回りに回転させると共に、このディスク上のウェハにイオンビームを注入する技術が記載されている。そして、イオンビームの全注入量の１／４を注入してウェハを９０度周方向に回転（自転）させ、次いで再び１／４を注入して更にウェハを９０度回転させ、こうしてウェハを１周させる間に全注入量を注入することにより、ディスクの往復直線運動に対して様々な方向を向いているトランジスタに対して均一にイオンを注入している。しかし、ＡＬＤを行う装置における上述の課題及び解決手段については何ら示唆されていない。
特許文献１０には、ＡＬＤ法によりＳｉＯ2絶縁膜を成膜するにあたり、Ｓｉ原料ガスを供給した後、オゾンガスを供給し、次いで水蒸気を供給する技術が記載されているが、このような課題については何ら検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許公報６，６３４，３１４号
【特許文献２】特開２００１−２５４１８１号公報：図１及び図２
【特許文献３】特許３１４４６６４号公報：図１、図２、請求項１
【特許文献４】特開平４−２８７９１２号公報
【特許文献５】米国特許公報７，１５３，５４２号：図８（ａ）、（ｂ）
【特許文献６】特開２００７−２４７０６６号公報：段落００２３〜００２５、００５８、図１２及び図１８
【特許文献７】米国特許公開公報２００７−２１８７０１号
【特許文献８】米国特許公開公報２００７−２１８７０２号
【特許文献９】特開平５−１５２２３８：段落００１６〜００１９、図３、図４
【特許文献１０】特開２００６−２６９６２１：段落００１８、図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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、テーブル上の基板をガス供給部に対して相対的に公転させて、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て成膜処理を行うにあたり、面内均一性が高くかつ良好な膜質（凹部への良好な埋め込み特性や不純物の少ない膜）を得ることができる基板処理装置、基板処理方法及びこの基板処理方法が記憶された記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の基板処理装置は、
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積層して薄膜を形成する基板処理装置において、
基板に対して成膜処理を行う成膜装置と、
この成膜装置に気密に接続された真空搬送室と、
この真空搬送室内に設けられ、前記成膜装置とこの真空搬送室との間において基板を搬送する搬送手段と、
前記真空搬送室に気密に接続され、その内部に基板載置台が設けられた処理容器と、この処理容器内に設けられ、前記基板載置台上の基板に対して熱処理を行うための手段と、を有する熱処理装置と、
前記真空搬送室内または前記熱処理装置内に設けられ、前記搬送手段上に載置された基板を鉛直軸回りに自転させるための自転機構と、
基板に対して薄膜形成処理を行うように制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記成膜装置は、
前記真空容器内に設けられたテーブルと、
前記テーブルの上面に対向するようにかつ当該テーブルの周方向に互いに離間するように設けられ、基板の表面に複数の反応ガスを夫々供給するための複数の反応ガス供給手段と、
これら複数の反応ガス供給手段から夫々反応ガスが供給される複数の処理領域同士の雰囲気を区画するために、前記テーブルの周方向においてこれらの処理領域の間に設けられ、分離ガス供給手段から分離ガスを供給するための分離領域と、
前記反応ガス供給手段及び分離ガス供給手段と、前記テーブルと、を鉛直軸回りに相対的に回転させる回転機構と、
前記回転機構の回転により前記複数の処理領域及び前記分離領域を基板が順番に位置するように、当該回転機構の回転方向に沿うように前記テーブルに形成された基板載置領域と、
前記真空容器内を真空排気する真空排気手段と、を備え、
前記制御部は、薄膜形成処理の途中で前記回転機構による相対的回転を止め、前記真空容器から前記搬送手段により基板を取り出して、前記自転機構により基板の向きを変えるように制御信号を出力することを特徴とする。
【００１２】
上記の基板処理装置の具体的な態様としては、以下のように構成しても良い。
前記テーブルの回転により前記複数の処理領域及び分離領域を基板が順番に通過するように構成され、
前記複数の反応ガス供給手段は、前記基板に第１の反応ガスを供給してこの第１の反応ガスを吸着させる第１の反応ガス供給手段と、基板上に吸着した前記第１の反応ガスと反応して流動性を持つ中間生成物を生成する補助ガスを前記基板に供給する補助ガス供給手段と、この中間生成物と反応して反応生成物を生成する第２の反応ガスを基板に供給する第２の反応ガス供給手段と、により構成され、
前記第１の反応ガス供給手段、前記補助ガス供給手段及び前記第２の反応ガス供給手段は、前記成膜装置と前記真空搬送室との間に基板を受け渡すために形成された搬送口から見て前記テーブルの回転方向下流側にこの順番で設けられ、
前記熱処理装置は、前記基板に対して熱処理を行うことにより前記反応生成物を緻密化するように構成されている態様。
【００１３】
前記テーブルの回転方向における前記第２の反応ガス供給手段と前記搬送口との間には、テーブル上の基板に対してプラズマを供給するためのプラズマ供給手段が設けられている態様。
前記第１の反応ガス供給手段と前記搬送口との間には、前記反応生成物内にホウ素及びリンの少なくとも一方を混入させるために、前記テーブル上の基板に対向するように、前記基板の表面に第３の反応ガスを供給して当該基板の表面に第３の反応ガスを吸着させるための第３の反応ガス供給手段が設けられていることを特徴とする態様。
【００１４】
前記分離領域は、前記分離ガス供給手段における前記回転機構の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前記テーブルとの間に形成するための天井面を備えている態様。
前記複数の処理領域の雰囲気を分離するために前記真空容器内の中心部に位置し、前記テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出する吐出孔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真空排気手段により排気される態様。
【００１５】
本発明の基板処理方法は、
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積層して薄膜を形成する基板処理方法において、
成膜装置の真空容器内に設けられたテーブル上の基板載置領域に基板を載置する工程と、
前記テーブルの上面に対向するようにかつ前記テーブルの周方向に互いに離間するように設けられた複数の反応ガス供給手段から、前記テーブル上の基板の載置領域側の面に夫々反応ガスを供給する工程と、
前記複数の反応ガス供給手段から夫々反応ガスが供給される複数の処理領域同士の雰囲気を区画するために、前記テーブルの周方向においてこれらの処理領域の間に設けられた分離領域に対して分離ガス供給手段から分離ガスを供給し、この分離領域への前記反応ガスの侵入を阻止する工程と、
次いで、前記反応ガス供給手段及び前記分離ガス供給手段と、前記テーブルと、を回転機構により鉛直軸回りに相対的に回転させて、前記複数の処理領域及び前記分離領域に基板を順番に位置させて反応生成物の層を積層して薄膜を成膜する工程と、
前記薄膜を成膜する工程の途中で、前記回転機構による相対的回転を止め、前記成膜装置に気密に接続された真空搬送室から、この真空搬送室内に設けられた搬送手段により成膜装置から前記基板を取り出して、この真空搬送室内またはこの真空搬送室に気密に接続された熱処理装置内に設けられた自転機構により前記基板を鉛直軸回りに自転させてその向きを変更する工程と、
前記基板の向きを変更するために前記成膜装置から取り出した基板を、前記熱処理装置内に搬入し、この基板に対して熱処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
前記薄膜を成膜する工程は、
前記テーブルを回転させる工程と、
前記成膜装置と前記真空搬送室との間に基板を受け渡すために形成された搬送口から見て、前記テーブルの回転方向下流側に設けられた第１の反応ガス供給手段から、前記基板の表面に第１の反応ガスを供給して、この第１の反応ガスを基板の表面に吸着させる工程と、
次いで、前記テーブルの回転方向において前記第１の反応ガス供給手段と前記搬送口との間に設けられた補助ガス供給手段からこの基板上に補助ガスを供給して、前記基板の表面に吸着した前記第１の反応ガスとこの補助ガスとを反応させて流動性を持つ中間生成物を生成する工程と、
続いて、前記テーブルの回転方向において前記補助ガス供給手段と前記搬送口との間に設けられた第２の反応ガス供給手段からこの基板上に第２の反応ガスを供給して、前記基板の表面の中間生成物と第２の反応ガスとを反応させて反応生成物を生成する工程と、を含み、
前記基板に対して熱処理を行う工程は、前記基板に対して熱処理を行うことにより、前記反応生成物を緻密化する工程であっても良い。
【００１７】
本発明の記憶媒体は、
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積層して薄膜を形成する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、上記の基板処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
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するサイクルにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成するために、夫々複数の反応ガスが供給される複数の処理領域と、これらの処理領域の間において分離ガスが供給される分離領域と、を基板が順番に位置するようにガス供給部とテーブルとを鉛直軸回りに相対的に回転させて、ガス供給部に対してテーブル上の基板を相対的に公転させる成膜装置を備えた基板処理装置において、成膜装置内において基板に対してプロセスを行っている途中で、この成膜装置に気密に接続された真空搬送室に基板を取り出して鉛直軸回りに自転させてその向きを変更すると共に、この基板に対して熱処理を行っている。そのため、成膜装置内における基板の面内におけるガスの流れの不均一さが緩和され、その結果面内に亘って膜や膜質の均一性が高い成膜処理が行われるように基板処理を行うことができるし、またプロセスの途中でシラノール化処理や熱処理を行っていることから、例えば凹部への埋め込み特性や薄膜の不純物の濃度が低い良好な膜質の薄膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の一例を示す平面図である。
【図２】上記の基板処理装置を一部拡大して示す斜視図である。
【図３】上記の基板処理装置に接続される熱処理装置の一例を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断面図である。
【図５】上記の成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。
【図６】上記の成膜装置の横断平面図である。
【図７】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。
【図８】上記の成膜装置の横断面の拡大図である。
【図９】上記の成膜装置を拡大して示す斜視図である。
【図１０】上記の成膜装置の横断面の拡大図である。
【図１１】上記の成膜装置の一部を示す斜視図である。
【図１２】上記の成膜装置におけるパージガスの流れを示す模式図である。
【図１３】上記の基板処理装置において成膜処理が行われる基板の表面構造の一例を示す模式図である。
【図１４】上記の基板処理装置において行われる成膜処理の流れを示すフロー図である。
【図１５】上記の成膜装置において基板に対して成膜処理が行われていく様子を示す模式図である。
【図１６】上記の成膜装置におけるガスの流れを示す模式図である。
【図１７】上記の基板処理装置において基板を自転させるときの様子を示す模式図である。
【図１８】上記の基板処理装置において基板に対して成膜処理が行われて行くときの基板の向きと成膜量とを模式的に示す模式図である。
【図１９】上記の基板処理装置において成膜処理が行われた基板を模式的に示す模式図である。
【図２０】上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図２１】上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図２２】上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図２３】上記の他の例におけるプラズマインジェクターの一例を示す斜視図である。
【図２４】上記のプラズマインジェクターを示す縦断面図である。
【図２５】上記の基板処理装置の他の例を示す平面図である。
【図２６】上記の基板処理装置の他の例における基板を自転させる機構の一例を示す模式図である。
【図２７】上記の成膜装置の好ましい例を示す概略図である。
【図２８】上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図２９】上記の成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図３０】上記の他の例における成膜装置を示す斜視図である。
【図３１】上記の他の例における成膜装置を示す平面図である。
【図３２】上記の他の例における成膜装置を示す斜視図図である。
【図３３】本発明の実施例において得られたシミュレーション結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態である基板処理装置について、図１を参照して説明する。この基板処理装置は、基板例えば半導体ウェハ（以下単に「ウェハ」という）Ｗに対してシリコン酸化膜からなる薄膜の成膜処理を行うための成膜装置１０１と、ウェハＷに対してアニール処理（熱処理）を行うための熱処理装置１０２と、これらの成膜装置１０１と熱処理装置１０２との間に気密に接続された真空搬送室１０３と、を備えている。成膜装置１０１と熱処理装置１０２との間の壁面には、後述するように、ウェハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。この真空搬送室１０３内は、例えばバタフライバルブからなる圧力調整部が介設された排気路を介して、真空ポンプ（いずれも図示せず）により所定の真空度に維持されるように構成されている。
【００２１】
この真空搬送室１０３内には、ウェハＷの受け渡しを行うための搬送手段である２基の真空搬送アーム１０４が設けられており、これらの真空搬送アーム１０４、１０４は、各々鉛直軸回りに回転自在に構成されると共に、ウェハＷを水平に保持して成膜装置１０１、熱処理装置１０２及び後述のロードロック室１０５に対して進退自在に構成されている。また、真空搬送室１０３内において、２基の真空搬送アーム１０４、１０４が各々アクセスできる位置例えば２基の真空搬送アーム１０４、１０４の中間位置における成膜装置１０１に近接する位置には、図２にも示すように、真空搬送アーム１０４上に保持されたウェハＷを裏面側から突き上げて鉛直軸回りに回転させるための昇降軸１３０と、この昇降軸１３０を下側から鉛直軸回りに回転自在及び昇降自在に保持する駆動部１３１と、からなる自転機構１３２が設けられている。この自転機構１３２は、後述するように成膜装置１０１にて成膜途中のウェハＷに対してその向きを変更し、成膜を続行するためのものである。尚、図１では真空搬送アーム１０４を簡略化して描画しており、また図２では１基の搬送アーム１０４のみを描画している。
【００２２】
また、真空搬送室１０３の側壁には、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２つのロードロック室（予備真空室）１０５を介して、内部に大気搬送アーム１０６が配置された大気搬送室１０７が接続されている。この大気搬送アーム１０６は、鉛直軸回りに回転自在、昇降自在、進退自在及び２つのロードロック室１０５、１０５の並びに沿って水平移動自在に構成されている。この図１中１０８は例えば２５枚のウェハＷが収納されたフープと呼ばれる密閉型の搬送容器であり、ウェハＷはこの搬送容器１０８から大気搬送アーム１０６により大気搬送室１０７へと取り出されて、ロードロック室１０５及び真空搬送室１０３を介して真空搬送アーム１０４により成膜装置１０１や熱処理装置１０２に搬送されることになる。尚、図１中Ｇはゲートバルブである。
【００２３】
上記の熱処理装置１０２について説明すると、この熱処理装置１０２は、図３に示すように、処理容器１１１と、この処理容器１１１内に設けられた基板載置台１１２と、を備えている。この載置台１１２は、ウェハＷを１００℃〜４５０℃好ましくは３５０℃に加熱するための加熱手段１１３例えばヒーターが埋設された支持台１１４と、この支持台１１４上に設けられた静電チャック１１５と、を備えている。載置台１１２の内部には、ウェハＷを裏面側から突き上げて昇降させるための受け渡し手段例えば３本の昇降ピン１１９が設けられており、この昇降ピン１１９には下方側から当該昇降ピン１１９を昇降自在に支持する昇降装置１２１が接続されている。この載置台１１２の内部には、昇降ピン１１９が昇降するための貫通孔１２０が形成されており、昇降ピン１１９が昇降装置１２１により昇降することによって、既述の真空搬送アーム１０４と昇降ピン１１９との間においてウェハＷの受け渡しを行うように構成されている。この図３中１２８は、昇降ピン１１９と処理容器１１１の底面との間を気密に接続するベローズである。
【００２４】
載置台１１２の周囲における床面には、排気口１２３が形成されており、この排気口１２３から伸びる排気管１２４には、図示しない圧力調整手段をなす例えばバタフライバルブを介して真空ポンプなどの真空排気手段１２５が接続されている。また、処理容器１１１の側壁には、この処理容器１１１内に不活性ガス例えばＮ2（窒素）ガスを供給するためのガス供給路１２７が接続されており、後述するように、ウェハＷに対して熱処理を行うときには不活性ガスを供給できるように構成されている。尚、この図１中１２２は搬送口である。
【００２５】
次に、上記の成膜装置１０１について詳述する。この成膜装置１０１は、図４〜図６に示すように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、この回転テーブル２を収納する概略カップ型の容器本体１２と、この容器本体１２の上面の開口部を気密に塞ぐように円板状に形成された天板１１と、を備えている。この天板１１は、容器本体１２の上面の周縁部にリング状に設けられたシール部材例えばＯリング１３を介して容器本体１２側に気密に接続されており、図示しない開閉機構により昇降して開閉されるように構成されている。
【００２６】
回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定されており、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。この回転軸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回りに回転させる回転機構である駆動部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。
【００２７】
回転テーブル２の表面部には、図５及び図６に示すように回転方向（周方向）に沿って複数枚例えば５枚の基板である半導体ウェハ（以下「ウェハ」という）Ｗを載置するための円形状の凹部２４が設けられており、この凹部２４は回転テーブル２の回転により当該回転テーブル２の回転中心を中心として鉛直軸回りに公転するように構成されている。なお図６には便宜上１個の凹部２４だけにウェハＷを描いてある。ここで図７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り、凹部２４は、図７（ａ）に示すようにその直径がウェハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きく、またその深さはウェハＷの厚みと同等の大きさに設定されている。従ってウェハＷを凹部２４に落とし込むと、ウェハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウェハＷが載置されない領域）とが揃うことになる。ウェハＷの表面と回転テーブル２の表面との間の高さの差が大きいとその段差部分で圧力変動が生じることから、ウェハＷの表面と回転テーブル２の表面との高さを揃えることが、膜厚の面内均一性を揃える観点から好ましい。ウェハＷの表面と回転テーブル２の表面との高さを揃えるとは、同じ高さであるかあるいは両面の差が５ｍｍ以内であることをいうが、加工精度などに応じてできるだけ両面の高さの差をゼロに近づけることが好ましい。凹部２４の底面には、ウェハＷの裏面を支えて当該ウェハＷを昇降させるための例えば後述する３本の昇降ピン１６（図９参照）が貫通する貫通孔（図示せず）が形成されている。
【００２８】
凹部２４はウェハＷを位置決めして回転テーブル２の回転に伴なう遠心力により飛び出さないようにするためのものであり、本発明の基板載置領域に相当する部位であるが、この基板載置領域（ウェハ載置領域）は、凹部に限らず例えば回転テーブル２の表面にウェハＷの周縁をガイドするガイド部材をウェハＷの周方向に沿って複数並べた構成であってもよく、あるいは回転テーブル２側に静電チャックなどのチャック機構を持たせてウェハＷを吸着する場合には、その吸着によりウェハＷが載置される領域が基板載置領域となる。
【００２９】
図５、図６及び図８に示すように、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上位置には、各々例えば石英からなる第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、補助ノズル２００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配置されている。この例では、後述の搬送口１５から見て時計回り（回転テーブル２の回転方向）に分離ガスノズル４１、第１の反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２、補助ノズル２００及び第２の反応ガスノズル３２がこの順番で配列されており、これらのノズル４１、３１、４２、２００、３２は真空容器１の側壁において、この搬送口１５に概略対向する位置から当該搬送口１５の前記回転方向上流側に近接する位置まで順番に取り付けられている。これら反応ガスノズル３１、３２、補助ノズル２００及び分離ガスノズル４１、４２は、例えば真空容器１の外周壁から回転テーブル２の回転中心に向かってウェハＷに対向して水平に伸びるようにライン状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、２００ａ、４１ａ、４２ａは当該外周壁を貫通している。
【００３０】
これら反応ガスノズル３１、３２、補助ノズル２００は、夫々第１の反応ガス供給手段、第２の反応ガス供給手段及び補助ガス供給手段をなし、分離ガスノズル４１、４２は、分離ガス供給手段をなしている。これらのノズル３１、３２、２００、４１、４２は、真空容器１の側壁の複数箇所に形成された貫通孔１００に取り付けられている。尚、ノズル３１、３２、２００、４１、４２が取り付けられていない貫通孔１００は、図示しない覆い部材により気密に密閉されている。
【００３１】
反応ガスノズル３１、３２には、夫々図示しないバルブや流量調整部が介設されたガス供給管３１ｂ、３２ｂにより、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、ＳｉＨ2（ＮＨ−Ｃ（ＣＨ3）3）2）ガス及び第２の反応ガスであるＯ3（オゾン）ガスが供給されるように構成されている。補助ノズル２００には、図示しないバルブや流量調整部が介設されたガス供給管２００ｂにより、水酸基（ＯＨ基）を持つシラノール化用の補助ガス例えばアルコール（Ｒ−ＯＨ、Ｒ：アルキル基）又は純水（Ｈ2Ｏ）あるいは過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）この例ではエタノール（Ｃ2Ｈ5ＯＨ）ガスが供給されるように構成されている。また、分離ガスノズル４１、４１は、図示しないバルブや流量調整部が介設されたガス供給管により、分離ガスであるＮ2ガス（窒素ガス）が供給されるように構成されている。
【００３２】
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例えば口径が０．５ｍｍのガス吐出孔３３が真下を向いてノズルの長さ方向（回転テーブル２の半径方向）に亘って例えば１０ｍｍの間隔を置いて等間隔に配列されている。また、補助ノズル２００には、下方側に反応ガスを吐出するための例えば口径が０．５ｍｍのガス吐出孔２０１が真下を向いてノズルの長さ方向（回転テーブル２の半径方向）に亘って例えば１０ｍｍの間隔を置いて等間隔に配列されている。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口径が０．５ｍｍのガス吐出孔４０が真下を向いて長さ方向に例えば１０ｍｍ程度の間隔を置いて等間隔に穿設されている。
【００３３】
反応ガスノズル３１、３２のガス吐出孔３３とウェハＷとの間の距離は例えば１〜４ｍｍ好ましくは２ｍｍであり、補助ノズル２００のガス吐出孔２０１とウェハＷとの間の距離は例えば１〜４ｍｍ好ましくは２ｍｍである。また、分離ガスノズル４１、４２のガス吐出孔４０とウェハＷとの間の距離は例えば１〜４ｍｍ好ましくは３ｍｍである。反応ガスノズル３１、３２の下方領域は、夫々ＢＴＢＡＳガスをウェハＷに吸着させるための第１の処理領域９１及びＯ3ガスをウェハＷに吸着させるための第２の処理領域９２となる。また、補助ノズル２００の下方領域は、エタノールガスとウェハＷ上に吸着したＢＴＢＡＳガスとを反応させて中間生成物を生成させるための補助領域９０となる。
【００３４】
分離ガスノズル４１、４２は、前記第１の処理領域９１と補助領域９０及び第２の処理領域９２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５〜図７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４が設けられている。分離ガスノズル４１、４２は、この凸状部４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４３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４である扇型の両縁（回転テーブル２の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。
尚、溝部４３は、本実施形態では凸状部４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４３から見て凸状部４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４３を形成してもよい。
【００３５】
従って分離ガスノズル４１、４２における前記回転方向両側には、前記凸状部４の下面である例えば平坦な低い天井面４４（第１の天井面）が存在し、この天井面４４の前記回転方向両側には、当該天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）が存在することになる。この凸状部４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エタノールガス及びＯ3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Ｎ2ガスが第１の天井面４４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４４に隣接する第２の天井面４５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４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エタノールガス及びＯ3ガスとＢＴＢＡＳガスとが凸状部４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の役割である補助領域９０の雰囲気及び第１の処理領域９１の雰囲気と第２の処理領域９２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４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４５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４の面積などにより異なるといえる。またウェハＷ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。ここで、エタノールガスとＯ3ガスとの間には分離領域Ｄが設けられていないので、これらの両ガスは後述の排気口６２に至るまでに互いに混じり合うが、ウェハＷに悪影響を及ぼさない。
【００３６】
この例では直径３００ｍｍのウェハＷを被処理基板としており、この場合凸状部４は、回転テーブル２の回転中心から１４０ｍｍ外周側に離れた部位（後述の突出部５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、ウェハＷ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７（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４の周方向の長さＬでみれば、長さＬは２４６ｍｍである。
また図７（ａ）に示すように凸状部４の下面即ち天井面４４における回転テーブル２の表面までの高さ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。そのため分離領域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４の大きさや凸状部４の下面（第１の天井面４４）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。なお分離ガスとしては、窒素（Ｎ2）ガスに限られずアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスなどを用いることができるが、このようなガスに限らず水素（Ｈ2）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。
【００３７】
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５が設けられている。この突出部５は凸状部４における回転テーブル２の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４の下面（天井面４４）と同じ高さに形成されている。図５及び図６は、前記天井面４５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５と凸状部４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。
真空容器１の天板１１の下面、つまり回転テーブル２のウェハ載置領域（凹部２４）から見た天井面は既述のように第１の天井面４４とこの天井面４４よりも高い第２の天井面４５とが周方向に存在するが、図４では、高い天井面４５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１０では、低い天井面４４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４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は図５及び図１０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４６を形成している。扇型の凸状部４は天板１１側に設けられていて、容器本体１２から取り外せるようになっていることから、前記屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。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４４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。
【００３８】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図１０に示すように前記屈曲部４６の外周面と接近して垂直面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４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。この窪んだ部位における既述の第１の処理領域９１及び第２の処理領域９２に連通する領域を夫々第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２と呼ぶことにすると、これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、図４及び図６に示すように、夫々第１の排気口６１及び第２の排気口６２が形成されている。第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、既述の図４に示すように、バルブ６５が介設された排気路６３を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４に接続されている。
【００３９】
これらの排気口６１、６２は、分離領域Ｄの分離作用が確実に働くように、平面で見たときに前記分離領域Ｄの前記回転方向両側に設けられている。詳しく言えば、回転テーブル２の回転中心から見て第１の処理領域９１とこの第１の処理領域９１に対して例えば回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に第１の排気口６１が形成され、回転テーブル２の回転中心から見て第２の処理領域９２とこの第２の処理領域９２に対して例えば回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間に第２の排気口６２が形成されている。この排気口６１はＢＴＢＡＳガスの排気を専用に行うように、また排気口６２はエタノールガスとＯ3ガスとの排気を専用に行うようにその位置が設定されている。この例では一方の排気口６１は、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の第１の反応ガスノズル３１側の縁の延長線との間に設けられ、また他方の排気口６２は、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の第２の反応ガスノズル３２側の縁の延長線との間に設けられている。即ち、第１の排気口６１は、図６中に一点鎖線で示した回転テーブル２の中心と第１の処理領域９１とを通る直線Ｌ１と、回転テーブル２の中心と前記第１の処理領域９１の下流側に隣接する分離領域Ｄの上流側の縁を通る直線Ｌ２との間に設けられ、第２の排気口６２は、この図６に二点鎖線で示した回転テーブル２の中心と第２の処理領域９２とを通る直線Ｌ３と、回転テーブル２の中心と前記第２の処理領域９２の下流側に隣接する分離領域Ｄの上流側の縁を通る直線Ｌ４との間に位置している。
【００４０】
尚、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、この場合にはノズル２００、３２の間の領域に排気口を設けても良い。更に、ノズル２００、３２の間の領域に分離領域Ｄを形成して、エタノールガスとＯ3ガスとを夫々専用に排気するようにしても良い。また、排気口の設置数は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。
【００４１】
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４及び図１１に示すように加熱手段であるヒータユニット７が設けられており、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウェハＷをプロセスレシピで決められた温度に加熱するように構成されている。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の上方空間から排気領域Ｅ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。このカバー部材７１は上縁が外側に屈曲されてフランジ形状に形成され、その屈曲面と回転テーブル２の下面との間の隙間を小さくして、カバー部材７１内に外方からガスが侵入することを抑えている。
【００４２】
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Ｎ2ガスを前記狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。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の配置空間をパージするためのパージガス供給管７３が設けられている。
【００４３】
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１２にパージ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Ｎ2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Ｅ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９１と第２の処理領域９２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Ｏ3ガス（エタノールガス）の回り込みが防止されるため、このパージガスは分離ガスの役割も果たしている。
【００４４】
また真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ2ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、前記突出部５と回転テーブル２との間の狭い隙間５０を介して回転テーブル２のウェ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５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９１と第２の処理領域９２との間で回転テーブル２の中心部を介して反応ガス（ＢＴＢＡＳガスとＯ3ガス（エタノールガス））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９１の雰囲気と第２の処理領域９２の雰囲気及び補助領域９０の雰囲気と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１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５と回転テーブル２との狭い隙間５０に相当する。
【００４５】
更に真空容器１の側壁には図５、図６及び図９に示すように外部の搬送アーム１０（既述の真空搬送アーム１０４）と回転テーブル２との間でウェハＷ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はゲートバルブＧ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におけるウェ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との間でウェハ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を貫通してウェハＷ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。
【００４６】
また、この基板処理装置は、既述の図１に示すように、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８０を備えている。この制御部８０は、ＣＰＵ、メモリ及び処理プログラムを備えている。このメモリには、ノズル３１、３２、２００、４１、４２から供給されるＢＴＢＡＳガス、Ｏ3ガス、エタノールガス及びＮ2ガスの流量、真空容器１内の処理圧力、ヒータユニット７及び加熱手段１１３に供給される電力値（ウェハＷの加熱温度）、更にウェハＷに対して成膜する薄膜の目標の膜厚Ｔ及び後述するシリコン酸化膜の成膜処理を行う回数Ｎ、自転機構１３２においてウェハＷを自転させる自転角度θなどの処理条件が書き込まれる領域がレシピ毎に設けられている。上記の処理プログラムは、このメモリに書き込まれたレシピを読み出し、レシピに合わせて基板処理装置の各部に制御信号を送り、後述の各ステップを進行させることでウェハＷの処理を行うように命令が組み込まれている。このプログラムは、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である記憶部８５から制御部８０内にインストールされる。
【００４７】
次に上述の第１の実施の形態の作用について、図１３〜図１９を参照して説明する。先ず、この基板処理装置にて薄膜を成膜するウェハＷについて説明すると、このウェハＷの表面には、例えば溝状の凹部２３０が複数本平行に形成されており、図１３では凹部２３０の形成されたウェハＷの表面部の一部を断面で示してある。この凹部２３０のアスペクト比は、例えば３〜５０程度である。この凹部（パターン）２３０は、例えばＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造を形成するためのものであり、実際には例えば窒化シリコン化合物からなる導電膜に形成されている。また、このパターンは例えばこのウェハＷの上層に積層されたマスク層を用いて例えばフォトリソグラフィ工程などにより形成されているので、この凹部２３０には、フォトリソグラフィ工程における処理の誤差などにより、下端側の開口寸法よりも上端側の開口寸法が広くなるテーパー部２３３や、下端側の開口寸法よりも上端側の開口寸法が狭くなる逆テーパー部２３４が形成されている場合がある。図１３では、このような凹部２３０の形状のばらつきについては誇張して示してある。
【００４８】
次に、このウェハＷに対する成膜処理について、以下に説明する。この例では、ウェハＷの表面に目標とする成膜量（膜厚）がＴｎｍ例えば８０ｎｍのシリコン酸化膜からなる薄膜を成膜する例について説明する。先ず、既述の図１に示す基板処理装置において、搬送容器（ＦＯＵＰ）１０８を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し、大気搬送室１０７に接続する。そして、図示しない開閉機構によりこの搬送容器１０８の蓋を開けると共に、大気搬送アーム１０６により当該搬送容器１０８内からウェハＷを取り出す（ステップＳ１）。次いで、大気搬送アーム１０６によりロードロック室１０５内にウェハＷを搬入して、当該ロードロック室１０５内の雰囲気を大気雰囲気から真空雰囲気に切り替える。続いて、ゲートバルブＧを開放して真空搬送アーム１０４（搬送アーム１０）により真空搬送室１０３にウェハＷを取り出し、搬送口１５を介して成膜装置１０１にウェハＷを搬入して回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す（ステップＳ２）。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、搬送アーム１０によりウェハＷを昇降ピン１６の上方位置に搬入し、次いで昇降ピン１６が上昇してこのウェハＷを受け取ることにより行われる。
【００４９】
そして、搬送アーム１０を真空容器１の外部に退避させると共に、昇降ピン１６を下降させて凹部２４内にウェハＷを収納する。このようなウェハ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内に夫々ウェハＷを載置する。続いて、回転テーブル２を所定の回転数例えば２４０ｒｐｍで時計回りに回転させて、バルブ６５を全開にして真空容器１内を真空引きすると共に、ヒータユニット７によりウェハＷを設定温度例えば３５０℃に加熱する。
【００５０】
次いで、真空容器１内が所定の真空度となるようにバルブ６５の開度を調整して、第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２から真空容器１内に例えば夫々２００ｓｃｃｍ、１００００ｓｃｃｍでＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスを供給すると共に、補助ノズル２００から真空容器１内にエタノールガスを所定の流量例えば１００ｓｃｃｍで供給する。また、分離ガスノズル４１、４２から例えば夫々１００００ｓｃｃｍ、１００００ｓｃｃｍで真空容器１内にＮ2ガスを供給すると共に、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２からも所定の流量でＮ2ガスを中心部領域Ｃ及び既述の狭い空間内に供給する。
【００５１】
そして、ウェハＷは回転テーブル２の回転により、第１の処理領域９１、補助領域９０及び第２の処理領域９２をこの順番で通過していく。ウェハＷが第１の処理領域９１を通過すると、このウェハＷの表面には分子層が１層あるいは複数層のＢＴＢＡＳガスが吸着する。図１５は、逆テーパー状の凹部２３０にシリコン酸化膜が埋め込まれていく様子を示しており、図１５（ａ）はＢＴＢＡＳガスの分子層２４１の厚さを便宜上誇張して描画してある。次いで、このウェハＷが補助領域９０を通過すると、ウェハＷの表面に吸着した分子層２４１は、以下の反応式（１）に従って反応し（シラノール化され）、ｔ−ブチルアミン（ＣＨ3Ｃ−ＮＨ2）と中間生成物であるシロキサン重合体（−（Ｓｉ−Ｏ）ｎ−）とを生成する。
ＢＴＢＡＳ＋Ｃ2Ｈ5ＯＨ →（−（Ｓｉ−Ｏ）ｎ−）＋ＣＨ3Ｃ−ＮＨ2↑ （１）
このシロキサン重合体は、クラスター状であり、ウェハＷに強く吸着していないため、ウェハＷの表面（パターンの内部）にて粘性の高い状態となっていて流動しやすくなっている。そのため、図１５（ｂ）に示すように、このシロキサン重合体は重力の作用によって下方側が厚くなるように積層部分が流動するので、例えば逆テーパー状の凹部２３０においては、側面が垂直に近づくように、つまり末広がりの程度が緩和される。また、このシロキサン重合体と共に生成した有機物は、例えば気化してウェハＷの上方に向かって排気されていく。
【００５２】
続いて、このウェハＷが第２の処理領域９２を通過すると、ウェハＷの表面では上記のシロキサン重合体が酸化されて、シリコンと酸素とを含む反応生成物である例えば膜厚が０．１ｎｍ程度のシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）２４２が形成される。また、シリコン酸化膜２４２と共に生成した有機物などの不純物は、例えば気化してウェハＷの上方に排気されていく。この時、反応前のシロキサン重合体が流動性を持っていることから、このサイクルで形成したシリコン酸化膜２４２の積層部分についても同様に流動性することになる。こうして回転テーブル２の回転（各領域９１、９０、９２における反応）が所定の回数例えば２０回行われることにより、ウェハＷの表面には膜厚が目標膜厚Ｔの１／Ｎ（Ｎ≧２）この例では１／８（Ｎ＝８、８０／８＝１０ｎｍ）のシリコン酸化膜２４２が積層される（ステップＳ３）。
【００５３】
この時、第１の処理領域９１と第２の処理領域９２及び補助領域９０との間においてＮ2ガスを供給し、また中心部領域Ｃにおいても分離ガスであるＮ2ガスを供給しているので、図１６に示すようにＢＴＢＡＳガスとＯ3ガス及びエタノールガスとが混合しないように各ガスが排気されることとなる。また、分離領域Ｄにおいては、屈曲部４６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るので、ＢＴＢＡＳガスとＯ3ガス及びエタノールガスとは、回転テーブル２の外側を介しても混合しない。従って、第１の処理領域９１の雰囲気と第２の処理領域９２の雰囲気及び補助領域９０の雰囲気とが完全に分離され、ＢＴＢＡＳガスは排気口６１に、またＯ3ガス及びエタノールガスは排気口６２に夫々排気される。この結果、ＢＴＢＡＳガスとＯ3ガス及びエタノールガスとが雰囲気中においてもウェハＷ上においても混じり合うことがない。
【００５４】
また、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欠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４４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４５の下方側の空間の圧力の方が低くなる。
なお、回転テーブル２の下方側をＮ2ガスによりパージしているため、排気領域Ｅに流入したガスが回転テーブル２の下方側を潜り抜けて、例えばＢＴＢＡＳガスがＯ3ガスやエタノールガスの供給領域に流れ込むといったおそれは全くない。
【００５５】
続いて、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止して、あるいはこのＢＴＢＡＳガスと共に各ガス（Ｏ3ガス、エタノールガス及び分離ガス）の供給を停止して、凹部２４が既述の昇降ピン１６の上方位置となるように回転テーブル２の回転を停止する。この時、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止すると、真空容器１内のＢＴＢＡＳガスが速やかに排気されていくので、回転テーブル２の回転を停止しても、各ウェハＷはＢＴＢＡＳガスの影響を受けない。ＢＴＢＡＳガスの供給を停止した後、例えば真空容器１内の真空度が既述の真空搬送室１０３内の真空度と同程度となるようにバルブ６５の開度を調整すると共に、ゲートバルブＧを開放して真空搬送アーム１０４を真空容器１内に進入させて昇降ピン１６との協働作用によりウェハＷを真空搬送アーム１０４に受け渡す。
【００５６】
次に、図１７（ａ）に示すように、真空搬送アーム１０４上のウェハＷを自転機構１３２の上方位置に移動させると共に、下方側から昇降軸１３０を上方に突き上げてウェハＷを持ち上げる。続いて、図１７（ｂ）に示すように、駆動部１３１により昇降軸１３０を鉛直軸回りに回転させて、ウェハＷを例えば時計回りに３６０°／Ｎこの例では３６０／８＝４５°回転（自転）させてその向きを変更する（ステップＳ４）。そして、昇降軸１３０を下降させて真空搬送アーム１０４にウェハＷを受け渡すと共に、このウェハＷを熱処理装置１０２内に搬入し、載置台１１２上に載置して静電吸着する。続いて、この処理容器１１１内の真空度が所定の値となるように排気管１２４に介設された図示しないバタフライバルブなどの圧力調整手段の開度を調整すると共に、処理容器１１１内に所定の流量のＮ2ガスを供給する。また、載置台１１２上のウェハＷが１００℃〜４５０℃好ましくは３５０℃の設定温度となるように加熱手段１１３に通電されているので、載置台１１２上に載置されたウェハＷはこの設定温度に加熱される（ステップＳ５）。
【００５７】
ウェハＷ上に成膜されたシリコン酸化膜２４２が上記の設定温度に加熱されると、シリコン酸化膜２４２は、膜中のＳｉ−Ｏ結合が多く形成されてＳｉＯＨ結合が少なくなっていくと共に、いわば焼き締められて結合が強固になって緻密化していき、上記のように末広がりの程度が緩和された状態で固化することになる。
また、加熱手段１１３によりウェハＷが加熱されるので、シリコン酸化膜２４２内に有機物などの不純物が残っていたとしても、気化して当該シリコン酸化膜２４２から離脱して排出されて行く。この時、不純物がシリコン酸化膜２４２の膜中に入り込んでいる場合でも、このシリコン酸化膜２４２が上記のように極めて薄いので、この不純物は速やかに排出されることになる。
【００５８】
次に、真空搬送アーム１０４により熱処理装置１０２からウェハＷを取り出して目標膜厚Ｔとなっているかどうか（成膜処理が回数Ｎに達したかどうか）を確認し（ステップＳ６）、目標膜厚Ｔに達していない場合には、再度真空容器１内にウェハＷを搬入して元の凹部２４内に収納する。
【００５９】
そして、回転テーブル２を間欠的に回転させて、回転テーブル２上の残りの４枚のウェハＷに対して同様に向きの変更と加熱処理とを行い、各ウェハＷについても目標膜厚Ｔに達していない場合には元の凹部２４内に収納する。この時、回転テーブル２上には周方向にウェハＷが載置されているので、例えば表面の分子層２４１に対してまだ既述のエタノールガスによるシラノール化処理及び酸化処理の行われていないウェハＷについては、搬送口１５から取り出す前にゲートバルブＧを閉じて各ガス（ＢＴＢＡＳガス、エタノールガス、Ｏ3ガス及びＮ2ガス）の供給を再開して各領域９０、９２をこの順番で通過させてシリコン酸化膜２４２を生成させておき、ウェハＷを取り出すときにはＢＴＢＡＳガスあるいは各ガスの供給を停止する。尚、上記のステップＳ６における目標膜厚Ｔとなっているかどうかの確認は、例えば始めに取り出すウェハＷに対して行い、続く残りの４枚のウェハＷに対しては当該始めに取り出したウェハＷと同じ処理を行うようにしても良い。
【００６０】
その後これらのウェハＷを真空容器１内に収納した後、回転テーブル２を回転させると共に真空容器１内の雰囲気が所定の真空度となるようにバルブ６５の開度を調整してＢＴＢＡＳガス及び各ガスの供給を開始し、ステップＳ３の成膜処理と同様に膜厚が１０ｎｍ（膜厚Ｔ／Ｎ＝８０／８）のシリコン酸化膜２４２の成膜を行う。この時、上記のように各ウェハＷを時計回りに４５°回転させていることから、ウェハＷは先の成膜処理を行った時の水平姿勢に対して、時計回りに４５°ずれた水平姿勢にてノズル３１、２００、３２の下方位置である領域９１、９０、９２を通過することになり、ウェハＷ上には合計２０ｎｍ（膜厚Ｔ／Ｎ×２＝８０／８×２）のシリコン酸化膜２４２が成膜される。
【００６１】
そして、各ウェハＷ上に目標膜厚Ｔのシリコン酸化膜２４２が成膜されるまで、上記の各ステップを繰り返すと、ウェハＷは１０ｎｍのシリコン酸化膜２４２が成膜される度に、いわば成膜処理の途中で時計回りに４５°ずつその向きが変更されていくことになる。従って、成膜前（真空容器１に搬入された時）のウェハＷから見ると、成膜後のウェハＷは、時計回りに３１５°自転し、８０ｎｍのシリコン酸化膜２４２からなる薄膜が成膜される。以上の成膜処理におけるウェハＷの自転した角度と膜厚とを概略的に図１８に示す。尚、この図１８中のウェハＷ上に描画した矢印は、ウェハＷが自転していく様子を模式的に表すために、例えば１回目の成膜処理を行う前の位置からのウェハＷの自転角度を示したものであり、また図１８中の横軸には、各ステップの合計数を示している。
【００６２】
ここで、上記のように成膜処理を行う度にシラノール化処理を行ってシリコン酸化膜２４２を流動させていることから、凹部２３０内ではシラノール化処理を行う度に図１５（ｃ）に示すように段階的に逆テーパー状が緩和されていくので、図１５（ｄ）及び図１９に示すように、空隙のない状態で埋め込みが終了する。
尚、上記のように各領域９１、９０、９２をウェハＷが順番に通過するにあたって、ウェハＷが回転テーブル２の回転方向に沿って５箇所の凹部２４に配置されていることから、ウェハＷは分子層２４１が形成される前にエタノールガスやＯ3ガスが供給される場合もあるが、特に成膜には悪影響を及ぼさない。
【００６３】
こうして成膜処理が終了すると、基板処理装置からウェハＷを搬入時と逆の動作によって順次搬送アーム１０により搬出する（ステップＳ７）。尚、既述のように、ウェハＷが搬入前（成膜前）に比べて時計回りに３１５°自転していることから、基板処理装置から搬出する前に、ウェハＷを自転機構１３２により時計回りに４５°自転させて搬入時と同じ向きに戻すようにしても良い。
ここで処理パラメータの一例について記載しておくと、回転テーブル２の回転数は、３００ｍｍ径のウェハＷを被処理基板とする場合は例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、真空容器１の中心部の分離ガス供給管５１からのＮ2ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。
【００６４】
上述の実施の形態によれば、ウェハＷの表面に反応ガス（ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガス）を順番に供給して薄膜を形成するにあたり、夫々処理領域９１、９０、９２と、これらの処理領域９１（９０）、９２の間の分離領域Ｄと、の間をウェハＷが順番に通過するように、回転テーブル２を鉛直軸回りに回転させてウェハＷ上にシリコン酸化膜２４２を積層した後、ウェハＷを真空容器１から取り出して自転機構１３２において鉛直軸回りに自転させ、次いで再び反応生成物の層を積層して薄膜を形成している。そのため、例えば回転テーブル２の各凹部２４において膜厚が厚くなる傾向の領域や膜厚が薄くなる傾向の領域が偏在していたとしても、つまり例えば１回目の成膜処理において成膜されたシリコン酸化膜２４２の膜厚が不均一だったとしても、続く成膜処理では鉛直軸回りに自転させた状態で成膜処理を行っており、上記の各偏在領域がウェハＷの周方向にずれるように（膜厚の偏りが大きくならないように）次のシリコン酸化膜２４２が成膜されるので、面内に亘って膜厚の均一性高く成膜処理を行うことができる。従って、例えば真空容器１のノズル３１、３２の長さ方向（回転テーブル２の半径方向）あるいは回転テーブル２の周方向（回転方向）において、ガスの濃度分布やガス流が不均一になっていたとしても、その不均一さが緩和されるので、面内に亘って膜や膜質が均一となるように成膜処理を行うことができる。
【００６５】
この時、目標の成膜量Ｔに対して成膜処理を複数回例えば８回に分けてウェハＷを４５°ずつ時計回りに自転させているので、各成膜処理における膜厚のばらつきを面内に亘って均すことができ、後述のシミュレーション結果から分かるように、面内における均一性を１％以下まで向上させることができる。
また、ウェハＷを自転させるにあたり、基板処理装置の内部で行っていることから、例えば基板処理装置の外部の大気雰囲気の環境で自転させる場合よりも自転に要する時間を短くすることができ、そのためスループットの低下を抑えて面内均一性を向上させることができる。
【００６６】
更に、ウェハＷ上にＢＴＢＡＳガスを吸着させた後、Ｏ3ガスを供給する前にエタノールガスを供給することによって、分子層２４１に対して流動性の高い状態（シロキサン重合体）が得られるようにしている。そのため、このシロキサン重合体が流動し、また続くＯ3ガスによる酸化処理により生成したシリコン酸化膜２４２についても流動するので、シリコン酸化膜２４２が凹部２３０の内部へと入り込むため、凹部２３０が例えば逆テーパー状に形成されている場合であっても、凹部２３０内に空洞（ボイド）などが介在しない状態でシリコン酸化膜２４２を埋め込むことができる。従って、良好に埋め込みが行われた（良好な膜質の）シリコン酸化膜２４２を得ることができる。そのため、例えばＳＴＩ構造のデバイスを製造する場合には、良好な絶縁特性を得ることができる。
【００６７】
また、シリコン酸化膜２４２を流動（シラノール化）させるにあたり、薄膜の成膜が完了した後ではなく、各成膜処理を行う度に行うようにしているので、各シラノール化処理では順次積層されていくシロキサン重合体の層を順番に流動させれば良いことになる。そのため、各シラノール化処理においてシロキサン重合体を流動させる量は僅かであり、従って速やかにシリコン酸化膜２４２を流動させることができる。そしてＡＬＤを行うために回転テーブル２を回転させている各サイクルの中でシラノール化（流動）を行っているので、シラノール化を行うことによる時間的なロスがないため、高いスループットを維持できる。更に、シリコン酸化膜２４２を流動させた後に熱処理装置１０２において加熱処理を行うことにより、シリコン酸化膜２４２中に不純物が含まれていたとしても低減することができるので、またシリコン酸化膜２４２を緻密化することができるので、より一層良好な膜質の薄膜を得ることができる。
【００６８】
更にまた、上記のように回転テーブル２の回転方向に複数のウェハＷを配置し、回転テーブル２を回転させて各処理領域９１、９０、９２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。そして、前記回転方向において第１の処理領域９１及び補助領域９０と第２の処理領域９２との間に低い天井面を備えた分離領域Ｄを設けると共に、回転テーブル２の回転中心部と真空容器１とにより区画した中心部領域Ｃから回転テーブル２の周縁に向けて分離ガスを吐出し、前記分離領域Ｄの両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域Ｃから吐出する分離ガスと共に前記反応ガスが回転テーブル２の周縁と真空容器の内周壁との隙間を介して排気されるようにしているため、両反応ガスの混合を防止することができ、この結果良好な成膜処理を行うことができるし、回転テーブル２上において反応生成物が生じることが全くないか極力抑えられ、パーティクルの発生が抑えられる。尚、本発明は、回転テーブル２に１個のウェハＷを載置する場合にも適用できる。
【００６９】
上記の基板処理装置によれば、例えば５枚処理用の成膜装置を設けることにより、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。また、真空搬送室１０３に上記の成膜装置１０１を２基気密に接続し、これらの成膜装置１０１、１０１において並行して成膜処理を行っても良い。その場合には、更に上記のＡＬＤ（ＭＬＤ）を高いスループットで行うことができる。
【００７０】
また、上記の例においては、各成膜処理において回転テーブル２を２０回回転させてその後ウェハＷを自転させると共に加熱処理を行ったが、回転テーブル２を１回回転させる度にウェハＷを真空容器１内から取り出してウェハＷを自転させて加熱しても良い。
【００７１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図２０を参照して説明する。この実施の形態では、シリコン酸化膜２４２が更に速やかに流動（リフロー）するように、シリコン酸化膜２４２中にホウ素（Ｂ）及びリン（Ｐ）の少なくとも一方が混入するようにしている。具体的な成膜装置について説明すると、この成膜装置にはこれらのホウ素及びリンの一方例えばリンを含む化合物例えばＰＨ4（フォスフィン）ガスを第３の反応ガスとして供給するための第３の反応ガス供給手段である例えば石英製の第３のガスノズル２８０が設けられており、このノズル２８０は、回転テーブル２の回転方向において、例えば第２の反応ガスノズル３２と搬送口１５との間に設けられている。
【００７２】
このノズル２８０は、既述の各ノズル３１、３２、２００、４１、４２と同様に構成されており、真空容器１の外周壁から回転テーブル２の回転中心に向かってウェハＷに対向して水平に伸びるよう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２８１は当該外周壁を貫通している。このノズル２８０には、図示しないバルブや流量調整部が介設されたガス供給管２８２により上記の第３の反応ガスが供給されるように構成されており、このノズル２８０の下方側には、この反応ガスを下方側のウェハＷに向けて吐出するための例えば口径が０．５ｍｍのガス吐出孔（図示せず）が真下を向いてノズルの長さ方向に亘って例えば１０ｍｍの間隔を置いて等間隔に配列されている。このノズル２８０のガス吐出孔とウェハＷとの間の距離は例えば１〜４ｍｍ好ましくは２ｍｍである。この例では、熱処理装置１０２におけるウェハＷの加熱温度は、例えば７００℃〜８００℃程度に設定される。
【００７３】
このノズル２８０を備えた成膜装置における作用について以下に説明する。既述のように、回転テーブル２上に例えば５枚のウェハＷを載置して、この回転テーブル２を回転させると共に、各ノズル３１、３２、２００、２８０、４１、４２から各反応ガス及び分離ガスを供給し、中心部領域Ｃ及び回転テーブル２の下方領域にパージガスを供給する。そして、第２の処理領域９２を通過して表面にシリコン酸化膜２４２が形成されたウェハＷに対して上記の第３の反応ガスが供給されると、この反応ガスが当該シリコン酸化膜２４２中に取り込まれる。次いで、ウェハＷを自転させた後、熱処理装置１０２において第３の反応ガスが取り込まれたシリコン酸化膜２４２を上記のように７００℃〜８００℃程度に加熱すると、例えば第３の反応ガス中に含まれていた有機物が気化してこの膜から上方に向けて排気されていくと共に、このシリコン酸化膜２４２中に例えばリンが取り込まれることになる。この時、シリコン酸化膜２４２はこのリンによりガラス転移しやすくなるので、シリコン酸化膜２４２がリフロー（流動）して、更に逆テーパー状の凹部２３０の末広がりの程度が緩和されることになる。その後、既述の例と同様に多層のシリコン酸化膜２４２が積層されていく。
【００７４】
このノズル２８０の配置位置としては、回転テーブル２の回転方向において第１の反応ガスノズル３１と搬送口１５との間であれば良く、例えば第１の反応ガスノズル３１のガス供給管３１ｂにガス供給管２８２を介設して、この第３の反応ガスと既述のＢＴＢＡＳガスとの混合ガスを供給しても良い。また、この第３の反応ガスとしては、上記のガスに代えて、あるいはこのガスと共にホウ素を含む化合物例えばＴＭＢ（トリメチルボロン）ガスを供給し、シリコン酸化膜２４２中にリン及びホウ素の少なくとも一方を混入させるようにしても良い。
【００７５】
上記の各例においては、補助ノズル２００から供給する補助ガスとしてはエタノールガスを用いたが、他のアルコール例えばメタノール（ＣＨ3ＯＨ）などでも良いし、あるいは純水（Ｈ2Ｏ）や過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）などでも良く、つまり水酸基（ＯＨ）基を持つ化合物のガスであれば良い。この補助ガスとして純水を用いた場合には、この純水のガスとウェハＷの表面に吸着したＢＴＢＡＳガスとは、例えば以下の（２）式に従って反応してシラノール化する。
ＢＴＢＡＳ＋Ｈ2Ｏ →（−ＳｉＯ−）ｎ ＋ＣＨ3Ｃ−ＮＨ2↑ （２）
この反応において生成する中間生成物である（−ＳｉＯ−）ｎは、既述のシロキサン重合体と同様に流動性を示し、またこの（−ＳｉＯ−）ｎとＯ3ガスとが反応して生成するシリコン酸化膜２４２は、同様に流動性を示すので流動して良好に凹部２３０が埋め込まれることになる。
【００７６】
［第３の実施の形態］
上記の各実施の形態では、パターン２３２の形成されたウェハＷに対してシリコン酸化膜２４２の成膜処理を行うにあたり、補助ノズル２００からエタノールガスを供給してシリコン酸化膜２４２に対して流動性を持たせるようにしたが、パターン２３２の形成されていないウェハＷに対してもエタノールガスを供給しても良いし、あるいはパターン２３２の形成されていないウェハＷに対してはエタノールガスを供給しなくとも良い。その場合には、例えば図２１に示すように、補助ノズル２００が設けられていない成膜装置１０１にて成膜処理が行われる。
【００７７】
そして、既述の第１の実施の形態と同様に各ウェハＷに対して成膜処理と、ウェハＷの自転と、熱処理と、がこの順番で複数回繰り返されて、多層のシリコン酸化膜２４２からなる薄膜が形成される。この実施の形態では、各成膜処理毎に熱処理を行うことにより、例えばシリコン酸化膜２４２中に取り込まれた炭素成分などの不純物が気化して排出されやすくなるので、またシリコン酸化膜２４２がいわば焼きしめられて緻密になるので、不純物の含有量が少なく、また良好な硬度の薄膜を得ることができる。この時、不純物が気化して排出されるためには、例えばシリコン酸化膜２４２の膜厚方向に不純物が移動する必要があるので、薄膜の成膜が完了した後に熱処理を行う場合には、膜中から不純物が排出されるためには長時間の加熱処理が必要になるが、この実施の形態では成膜処理を行う度に、つまりシリコン酸化膜２４２の膜厚が薄い状態で加熱処理を行っているので、成膜の完了後に加熱処理を行う場合に比べてシリコン酸化膜２４２からの不純物の排出を速やかに行うことができ、従って良好な膜質の薄膜を得ることができる。
【００７８】
この第３の実施の形態の発明は、例えば高誘電体（ｈｉｇｈ−ｋ）膜例えばＳＴＯ膜などを成膜する場合に好適に適用でき、その場合には各ノズル３１、３２から供給する各反応ガスとしては例えば夫々Ｔｉ（ＭＰＤ）（ＴＨＤ）2ガス及びＳｒ（ＴＨＤ）2ガスなどが用いられる。この場合には、熱処理装置１０２におけるウェハＷの加熱温度は、例えば３００℃〜４００℃に設定される。
【００７９】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について、図２２〜図２４を参照して説明する。この実施の形態は、既述の第１の実施の形態における成膜装置１０１を例に説明すると、図２２に示すように、回転テーブル２の回転方向において、既述の第２の反応ガスノズル３２と搬送口１５との間にプラズマ供給手段であるプラズマインジェクター２５０が設けられている。
【００８０】
プラズマインジェクター２５０は、筐体からなるインジェクター本体２５１を備えている。図２３、図２４に示すように当該インジェクター本体２５１内には、隔壁２５２によって長さ方向に区画された幅の異なる２つの空間が形成されていて、一方側はプラズマ発生用のガスをプラズマ化するためのガス活性化用流路であるガス活性化室２５３、他方側はこのガス活性化室２５３へプラズマ発生用のガスを供給するためのガス導入用流路であるガス導入室２５４となっている。 この図２２〜図２４において、２５５はガス導入ノズル、２５６はガス孔、２５７はガス導入ポート、２５８は継手部、２５９はガス供給ポートであり、ガス導入ノズル２５５からプラズマ発生用のガスがガス孔２５６から吐出してガス導入室２５４内に供給され、このガス導入室２５４から隔壁２５２の上部に形成された切り欠き部２７１を介してガス活性化室２５３にガスが通流するように構成されている。
【００８１】
ガス活性化室２５３内には、２本の誘電体からなる例えばセラミックス製のシース管２７２、２７２が当該ガス活性化室２５３の基端側から先端側へ向けて隔壁２５２に沿って伸び出しており、これらのシース管２７２、２７２の管内には、棒状の電極２７３、２７３が貫挿されている。これらの電極２７３、２７３の基端側はインジェクター本体２５１の外部に引き出され、真空容器１の外部にて整合器２７４を介して高周波電源２７５と接続されている。インジェクター本体２５１の底面には、当該電極２７３、２７３の間の領域であるプラズマ発生部２９０にてプラズマ化して活性化されたプラズマを下方側に吐出するためのガス吐出孔２９１がインジェクター本体２５１の長さ方向に配列されている。このインジェクター本体２５１は、その先端側を回転テーブル２の中心部へ向けて伸び出した状態となるように配設されている。図２２中２６２〜２６４はバルブ、２６５〜２６７流量調整部、２６８〜２７０は夫々プラズマ発生用のガス例えば酸素（Ｏ2）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス及び窒素（Ｎ2）ガスが貯留されたガス源である。
【００８２】
この実施の形態の作用について以下に説明する。この実施の形態においても、同様に回転テーブル２上にウェハＷを５枚載置して、この回転テーブル２を回転させて、各ガスノズル３１、３２、２００、４１、４２からＢＴＢＡＳガス、Ｏ3ガス、エタノールガス及び窒素ガスをウェハＷに向けて夫々供給すると共に、既述のようにパージガスを中心部領域Ｃや回転テーブル２の下方の領域に供給する。そして、ヒータユニット７に既述のように通電し、プラズマインジェクター２５０に対してプラズマ発生用のガス例えばＡｒガスを供給すると共に、高周波電源２７５からプラズマ発生部２９０（電極２７３、２７３）に例えば１３．５６ＭＨｚ、例えば１０Ｗ〜２００Ｗの範囲の例えば１００Ｗの高周波電力を供給する。
【００８３】
真空容器１内は真空雰囲気となっているので、ガス活性化室２５３の上方部へ流入したプラズマ発生用のガスは上記の高周波電力によりプラズマ化（活性化）された状態となってガス吐出孔２９１を介してウェハＷに向けて供給される。
このプラズマが第２の処理領域９２を通過して既述のシリコン酸化膜２４２が成膜されたウェハＷに到達すると、当該シリコン酸化膜２４２内に残っていた炭素成分や水分が気化して排出されたり、あるいはシリコンと酸素との間の結合が強められたりすることになる。こうして１回の成膜処理が終了するまで、回転テーブル２が回転する度にプラズマの供給が行われる。その後、このウェハＷは真空容器１から取り出されてその向きが変更された後、熱処理装置１０２において既述のように熱処理が行われる。
このようにプラズマインジェクター２５０を設けることにより、既述の第１の実施の形態よりも更に不純物が少なく、また結合強度の強いシリコン酸化膜２４２を成膜することができる。
【００８４】
この例においては、上記のようにプラズマ発生用のガスとしてＡｒガスを用いたが、このガスに代えて、あるいはこのガスと共にＯ2ガスやＮ2ガスを用いても良い。このＡｒガスを用いた場合には、膜中のＳｉ−Ｏ結合を作り、ＳｉＯＨ結合をなくすという効果が得られて、またＯ2ガスを用いた場合には、未反応部分の酸化を促進し、膜中のＣ（炭素）成分を減少させ、電気特性を改善するという効果が得られる。
また、このプラズマインジェクター２５０を、既述の第２の実施の形態や第３の実施の形態の成膜装置１０１に適用しても良い。
【００８５】
［第５の実施の形態］
上記の各例においては、熱処理装置１０２として１枚ずつ熱処理を行う装置を用いたが、複数枚例えば５枚のウェハＷに対して同時に加熱処理を行っても良い。具体的には、この実施の形態における基板処理装置は、図２５に示すように、熱処理装置１０９を備えており、この熱処理装置１０９は既述の真空搬送室１０３に気密に接続されている。この熱処理装置１０９は、既述の成膜装置１０１とほぼ同じ構成であり、例えば各ノズル３１、３２、２００に代えて、不活性ガス例えばＮ2ガスを供給するノズルが設けられていると共に、ヒータユニット７は既述の熱処理装置１０２における加熱手段１１３と同様の加熱温度に回転テーブル２上のウェハＷを加熱できるように構成されている。
【００８６】
そして、この実施の形態における基板処理装置において成膜処理を行う場合には、成膜装置１０１において成膜処理を行ったウェハＷを真空搬送室１０３に取り出して自転させた後、このウェハＷを熱処理装置１０９の回転テーブル２上に載置する。次いで、成膜装置１０１内のウェハＷを順番に取り出して自転させると共に、熱処理装置１０９内の回転テーブル２を間欠的に回転させて各ウェハＷを当該回転テーブル２上に載置する。続いて、この熱処理装置１０９において回転テーブル２を回転させながら真空容器１内に不活性ガスを供給すると共に所定の真空度に調整して、ウェハＷを既述の加熱温度に加熱する。この熱処理により、各ウェハＷに対して同時に既述のシリコン酸化膜２４２の緻密化が行われることになる。その後、各ウェハＷを順番に取り出して成膜装置１０１に戻して、続く成膜処理などの各ステップが行われる。この実施の形態では、上記の各実施の形態の効果が得られ、また各ウェハＷに対する熱処理を１度に行っていることからスループットを向上させることができる。
【００８７】
このような基板処理装置において、真空搬送室１０３に既述の熱処理装置１０２を気密に接続し、この熱処理装置１０２においても熱処理処理を行うようにしても良い。また、この実施の形態における成膜装置１０１としては、既述の各実施の形態における装置のいずれを適用しても良い。
上記の各例では、ウェハＷを自転させる工程を成膜処理と熱処理との間で行うようにしたが、熱処理の後で行うようにしても良く、つまり先の成膜処理とその後に行われる成膜処理との間においてウェハＷの向きを変更すれば良い。
【００８８】
また、上記の自転機構１３２としては、熱処理装置１０２（１０９）内に設けても良い。その場合においても、例えば真空搬送アーム１０４が自転機構１３２の上方位置に移動して、同様にウェハＷの自転が行われる。更に、熱処理装置１０２における昇降装置１２１に、昇降ピン１１９を昇降させる機構に加えて当該昇降ピン１１９を鉛直軸回りに回転させる機構を付け加えて、この熱処理装置１０２内において熱処理の前後あるいは熱処理を行いながらウェハＷを自転させても良い。また、このような自転機構１３２を大気搬送室１０７に設けて、この大気搬送室１０７においてウェハＷを自転させても良い。
【００８９】
更に、ウェハＷを自転させるにあたって、真空搬送室１０３内に自転機構１３２を設けたが、真空搬送アーム１０４にこの自転機構１３２を組み合わせて設けても良い。このような真空搬送アーム１０４としては、具体的には図２６に示すように、支持板１４１上に形成されたレール１４２に沿って進退するスライドアームとしても良い。そして、既述の自転機構１３２は、各々の搬送アーム１０４、１０４に設けられると共に、各支持板１４１内に埋設されて、搬送アーム１０４が後退した時にこの搬送アーム１０４上に保持されたウェハＷに対して昇降自在及び鉛直軸回りに回転自在に構成される。この搬送アーム１０４においても、上記の例と同様にウェハＷの自転が行われて同様の効果が得られる。また、既述の大気搬送アーム１０６に代えてこの真空搬送アーム１０４を既述の大気搬送室１０７に設けて、この大気搬送室１０７においてウェハＷを自転させても良い。更に、ウェハＷを自転させる機構としては、上記の各例ではウェハＷを裏面側から突き上げて回転させる機構としたが、例えばウェハＷを上方側から直径方向を把持して（クランプして）持ち上げて回転させる機構であっても良い。
【００９０】
本発明で適用される処理ガス（第１の反応ガス）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。
【００９１】
［好ましい例］
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４４は、図２７（ａ）、（ｂ）に前記分離ガスノズル４１を代表して示すように例えば３００ｍｍ径のウェハＷを被処理基板とする場合、ウェハ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。凸状部４の両側から当該凸状部４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４４と回転テーブル２との間の距離ｈも小さくする必要がある。更に第１の天井面４４と回転テーブル２との間の距離ｈ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、ウェハ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４４と回転テーブル２との距離ｈ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あるいはウェハＷと天井面４４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４の上流側から当該凸状部４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。即ち、前記幅寸法Ｌがウェハ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。
【００９２】
また本発明では分離ガス供給手段における回転方向両側に低い天井面４４が位置することが好ましいが、分離ガスノズル４１、４２の両側に凸状部４を設けずに、分離ガスノズル４１、４２から下方に向けてＮ2ガスを吹き出してエアカーテンを形成し、このエアカーテンにより処理領域９１、９２を分離するようにしても良い。
成膜装置１０１においてウェハＷを加熱するための加熱手段としては抵抗発熱体を用いたヒータに限られずランプ加熱装置であってもよく、回転テーブル２の下方側に設ける代わりに回転テーブル２の上方側に設けてもよいし、上下両方に設けてもよい。また、上記の反応ガスによる反応が低温例えば常温において起こる場合には、このような加熱手段を設けなくとも良い。
【００９３】
ここで処理領域９１、９２及び分離領域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。分離領域Ｄは、扇型の凸状部４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いことを既に述べたが、図２８は、既述の第１の実施の形態の成膜装置を例に挙げて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４と分離ガスノズル４１（４２）との距離や扇型の凸状部４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９１、補助領域９０及び第２の処理領域９２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９１、補助領域９０及び第２の処理領域９２の少なくとも１つは、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４５）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４４と同じ高さの天井面を備えている構成としてもよい。
【００９４】
また、反応ガスノズル３１（３２、２００）の両側にも低い天井面を設けて、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４を設ける構成としても良い。
また、各ノズル３１、３２、２００、４１、４２（３１０）の取り付け位置を変更しても良く、各々の反応ガスが混じり合わないように排気されながら、ウェハＷの表面にＢＴＢＡＳが吸着し、その後エタノールガスにより中間生成物が生成し、続いてＯ3ガスにより中間生成物が酸化されるサイクルまたはこの中間生成物を介さずにシリコン酸化膜２４２が形成されるサイクルが多数回繰り返されるように構成しても良い。
【００９５】
［他の例］
また、上記の各実施の形態の成膜装置としては、ガス供給系（ノズル３１、３２、２００、２８０、４１、４２）に対して回転テーブル２を鉛直軸回りに回転させる構成としたが、ガス供給系が回転テーブル２に対して鉛直軸回りに回転する構成としても良い。このような具体的な装置構成について、既述の第３の実施の形態（ノズル２００、２８０等が設けられていない）の成膜装置１０１に適用した例を図２９〜図３２を参照して説明する。尚、既述の成膜装置１０１と同じ部位については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００９６】
真空容器１内には、既述の回転テーブル２に代えて、テーブルであるサセプタ３００が配置されている。このサセプタ３００の底面中央には、回転軸２２の上端側が接続されており、ウェハＷの搬入出を行うときにはサセプタ３００を回転できるように構成されている。このサセプタ３００上には、既述の凹部２４が周方向に亘って複数箇所例えば５箇所に形成されている。
【００９７】
図２９〜図３１に示すように、既述のノズル３１、３２、４１、４２は、サセプタ３００の中央部の直上に設けられた扁平な円盤状のコア部３０１に取り付けられており、基端部が当該コア部３０１の側壁を貫通している。コア部３０１は後述するように例えば鉛直軸回りに反時計方向に回転するように構成されており、当該コア部３０１を回転させることによって各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２をサセプタ３００の上方位置において回転させることができるようになっている。尚、図３０は、真空容器１（天板１１及び容器本体１２）並びに天板１１の上面に固定された後述のスリーブ３０４を取り去った状態を示している。
【００９８】
既述の凸状部４は、上記のコア部３０１の側壁部に固定されており、各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２と共にサセプタ３００上を回転できるように構成されている。コア部３０１の側壁部には、図３０、図３１に示すように、各反応ガス供給ノズル３１、３２の回転方向上流側であって、当該上流側に設けられている凸状部４とコア部３０１との接合部の手前の位置に、２つの排気口６１、６２が設けられている。これら排気口６１、６２は各々後述の排気管３０２に接続されていて、反応ガス及び分離ガスを各処理領域９１、９２から排気する役割を果たす。排気口６１、６２は、既述の例と同様に、分離領域Ｄの前記回転方向両側に設けられ、各反応ガス（ＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガス）の排気を専用に行うようにしている。
【００９９】
図２９に示すように、コア部３０１の上面中央部には円筒状の回転筒３０３の下端部が接続されており、真空容器１の天板１１上に固定されたスリーブ３０４内にて当該回転筒３０３を回転させることにより、真空容器１内でコア部３０１と共にノズル３１、３２、４１、４２及び凸状部４を回転させる構成となっている。コア部３０１内は下面側が開放された空間となっていて、コア部３０１の側壁を貫通した反応ガス供給ノズル３１、３２、分離ガス供給ノズル４１、４２は、当該空間において各々ＢＴＢＡＳガスを供給する第１の反応ガス供給管３０５、Ｏ３ガスを供給する第２の反応ガス供給管３０６、分離ガスであるＮ２ガスを供給する分離ガス供給管３０７、３０８と接続されている（便宜上、図２９には、分離ガス供給管３０７、３０８のみを図示してある）。
【０１００】
各供給管３０５〜３０８は、コア部３０１の回転中心近傍、詳細には後述の排気管３０２の周囲にてＬ字に屈曲されて上方に向けて伸び、コア部３０１の天井面を貫通して、垂直上方へ向けて円筒状の回転筒３０３内を延伸されている。
図２９、図３０、図３１に示すように、回転筒３０３は外径の異なる２つの円筒を上下２段に積み重ねた外観形状に構成されており、外径の大きな上段側の円筒の底面をスリーブ３０４の上端面にて係止させることにより、当該回転筒３０３を上面側から見て周方向に回転可能な状態でスリーブ３０４内に挿入する一方、回転筒３０３の下端側は天板１１を貫通してコア部３０１の上面と接続されている。
【０１０１】
天板１１の上方位置における回転筒３０３の外周面側には、当該外周面の周方向の全面に亘って形成された環状流路であるガス拡散路が上下方向に間隔をおいて配置されている。本例においては上段位置に分離ガス（Ｎ２ガス）を拡散させるための分離ガス拡散路３０９が配置され、中段位置にＢＴＢＡＳガスを拡散させるための第１の反応ガス拡散路３１０、下段位置にＯ３ガスを拡散させるための第２の反応ガス拡散路３１１が配置されている。図中、３１２は回転筒３０３の蓋部であり、３１３は当該蓋部３１２と回転筒３０３とを密着させるＯリングである。
【０１０２】
各ガス拡散路３０９〜３１１には、回転筒３０３の全周に亘り、当該回転筒３０３の外面へ向けて開口するスリット３２０、３２１、３２２が設けられており、夫々のガス拡散路３０９〜３１１には、これらのスリット３２０、３２１、３２２を介して各種のガスが供給されるようになっている。一方、回転筒３０３を覆うスリーブ３０４には、各スリット３２０、３２１、３２２に対応する高さ位置に、ガス供給口であるガス供給ポート３２３、３２４、３２５が設けられており、不図示のガス供給源よりこれらのガス供給ポート３２３、３２４、３２５へと供給されたガスは、当該各ポート３２３、３２４、３２５に向けて開口するスリット３２０、３２１、３２２を介して各ガス拡散路３０９、３１０、３１１内に供給されることとなる。
【０１０３】
ここでスリーブ３０４内に挿入された回転筒３０３の外径は、当該回転筒３０３が回転可能な範囲で、可能な限りスリーブ３０４の内径と近い大きさに形成されており、前記各ポート３２３、３２４、３２５の開口部以外の領域においては、各スリット３２０、３２１、３２２はスリーブ３０４の内周面によって塞がれた状態となっている。この結果、各ガス拡散路３０９、３１０、３１１に導入されたガスは、当該ガス拡散路３０９、３１０、３１１内のみを拡散して、例えば他のガス拡散路３０９、３１０、３１１や真空容器１内、成膜装置の外部などに漏れ出さないようになっている。図２９中、３２６は回転筒３０３とスリーブ３０４との隙間からのガス漏れを防止するための磁気シールであり、これら磁気シール３２６は各ガス拡散路３０９、３１０、３１１の上下にも設けられていて、各種ガスをガス拡散路３０９、３１０、３１１内に確実に封止する構成となっているが同図では便宜上省略してある。また、図３２においても磁気シール３２６の記載は省略してある。
【０１０４】
図３２に示すように、回転筒３０３の内周面側において、ガス拡散路３０９にはガス供給管３０７、３０８が接続され、各ガス拡散路３１０、３１１には既述の各ガス供給管３０５、３０６が夫々接続されている。これによりガス供給ポート３２３から供給された分離ガスは、ガス拡散路３０９内を拡散してガス供給管３０７、３０８を介してノズル４１、４２へと流れ、また各ガス供給ポート３２４、３２５から供給された各種反応ガスは、夫々ガス拡散路３１０、３１１内を拡散し、ガス供給管３０５、３０６を介して各ノズル３１、３２へと流れ、真空容器１内に供給されるようになっている。なお、図３２においては図示の便宜上、後述の排気管３０２の記載は省略してある。
【０１０５】
ここで図３２に示すように、分離ガス拡散路３０９にはさらにパージガス供給管３３０が接続されており、当該パージガス供給管３３０は回転筒３０３内を下方側に延伸されて図３１に示すようにコア部３０１内の空間に開口しており、当該空間内にＮ２ガスを供給することができる。ここで例えば図２９に示すようにコア部３０１は、サセプタ３００の表面から例えば既述の高さｈの隙間を空けて浮いた状態となるように回転筒３０３に支持されており、サセプタ３００に対してコア部３０１が固定されていないことにより自由に回転させることができる。しかしながらこのようにサセプタ３００とコア部３０１との間に隙間が開いていると、例えば既述の処理領域９１、９２の一方からコア部３０１の下方を介して他方にＢＴＢＡＳガスあるいはＯ３ガスが回り込むおそれがある。
【０１０６】
そこでコア部３０１の内側を空洞とし、当該空洞の下面側をサセプタ３００に向けて開放すると共に、当該空洞内にパージガス供給管３３０からパージガス（Ｎ２ガス）を供給して、前記隙間を介して各処理領域９１、９２へ向けてパージガスを吹き出させることにより、前述の反応ガスの回り込みを防止することができる。即ち、この成膜装置は、処理領域９１、９２の雰囲気を分離するためにサセプタ３００の中心部と真空容器１とにより区画され、当該サセプタ３００の表面にパージガスを吐出する吐出口がコア部３０１の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。この場合にパージガスは、コア部３０１の下方を介して他方にＢＴＢＡＳガスあるいはＯ３ガスが回り込むことを防止するための分離ガスの役割を果たしている。なおここでいう吐出口はコア部３０１の側壁とサセプタ３００との間の隙間に相当する。
【０１０７】
図２９に示すように、回転筒３０３の上段側の外径の大きな円筒部の側周面には、駆動ベルト３３５が巻き掛けられており、この駆動ベルト３３５は、真空容器１の上方に配置された回転機構である駆動部３３６により、この駆動ベルト３３５を介して当該駆動部３３６の駆動力をコア部３０１に伝達し、これによりスリーブ３０４内の回転筒３０３を回転させることができる。尚、図２９中３３７は、真空容器１の上方位置において駆動部３３６を保持するための保持部である。
【０１０８】
回転筒３０３内には、その回転中心に沿って排気管３０２が配設されている。排気管３０２の下端部は、コア部３０１の上面を貫通してコア部３０１内の空間に伸びだしていて、その下端面は封止されている。一方、当該コア部３０１内に伸びだした排気管３０２の側周面には、例えば図３１に示すように、各排気口６１、６２と接続された排気引込管３４１、３４２が設けられていて、パージガスで満たされたコア部３０１内の雰囲気とは隔離して各処理領域９１、９２からの排ガスを排気管３０２内へと引き込むことができるようになっている。なお、既述のように図３２においては排気管３０２の記載は省略してあるが、当該図３２に記載された各ガス供給管３０５、３０６、３０７、３０８並びにパージガス供給管３３０は、この排気管３０２の周囲に配置されている。
【０１０９】
図２９に示すように排気管３０２の上端部は回転筒３０３の蓋部３１２を貫通し、真空排気手段である例えば真空ポンプ３４３に接続されている。なお図２９中、３４４は下流側の配管に対して排気管３０２を回転可能に接続するロータリージョイントである。
【０１１０】
この装置を用いた成膜処理の流れについて、既述の実施の形態の作用と異なる点について、以下に簡単に説明する。先ず、真空容器１内にウェハＷを搬入する時には、サセプタ３００を間欠的に回転させて、搬送アーム１０と昇降ピン１６との協働作業により５つの凹部２４にウェハＷを各々載置する。
【０１１１】
そして、ウェハＷを成膜装置１０１において加熱する時には、回転筒３０３を反時計回りに回転させる。すると、図３２に示すように回転筒３０３に設けられた各ガス拡散路３０９〜３１２は回転筒３０３の回転に伴って回転するが、これらのガス拡散路３０９〜３１１に設けられたスリット３２０〜３２２の一部が各々対応するガス供給ポート３２３〜３２５の開口部へ向けて常時開口していることにより、ガス拡散路３０９〜３１２には各種のガスが連続的に供給される。
【０１１２】
ガス拡散路３０９〜３１２に供給された各種のガスは、各々のガス拡散路３０９〜３１２に接続されたガス供給管３０５〜３０８を介して反応ガス供給ノズル３１、３２、分離ガス供給ノズル４１、４２より各処理領域９１、９２、分離領域Ｄへと供給される。これらのガス供給管３０５〜３０８は回転筒３０３に固定され、また、反応ガス供給ノズル３１、３２及び分離ガス供給ノズル４１、４２についてはコア部３０１を介して回転筒３０３に固定されていることから、回転筒３０３の回転に伴ってこれらのガス供給管３０５〜３０８及び各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２も回転しながら各種のガスを真空容器１内に供給している。
【０１１３】
このとき、回転筒３０３と一体となって回転しているパージガス供給管３３０からも分離ガスであるＮ２ガスを供給し、これにより中心部領域Ｃから即ちコア部３０１の側壁部とサセプタ３００の中心部との間からサセプタ３００の表面に沿ってＮ２ガスが吐出する。またこの例では反応ガス供給ノズル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コア部３０１の側壁部に排気口６１、６２が位置しているので、第１の天井面４４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４５の下方側の空間の圧力の方が低くなっている。そのため、ＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとは、既述の成膜装置と同様に互いに混じり合うことなしに独立して排気されていくことになる。
【０１１４】
従って、サセプタ３００上で停止している各々のウェハＷから見ると、各処理領域９１、９２が分離領域Ｄを介して順番に通過することになり、既述のように成膜処理が行われる。そして、所定の膜厚のシリコン酸化膜２４２が成膜されると、所定のタイミングで既述の例と同様に、ウェハＷが真空容器１から取り出されて自転することになる。
【０１１５】
この実施の形態においても、同様に面内において均一性の高い成膜処理が行われて、同様の効果が得られる。また、このような成膜装置１０１においても、補助ノズル２００や第３の反応ガスノズル２８０を設けても良く、その場合にはこれらのノズル２００、２８０には、この実施の形態における各ガスノズル３１、３２、４１、４２と同様に回転筒３０３内に収納されたガス供給管が接続され、スリーブ３０４に形成されたスリットを介して各ガスが供給されることになる。更に、この成膜装置１０１に既述のプラズマインジェクター２５０を設けても良い。
【実施例】
【０１１６】
次に、上記の成膜方法を実施した場合に面内の均一性がどの程度改善されるか評価するために行ったシミュレーションについて説明する。シミュレーションは、以下の条件において行った。
【０１１７】
（シミュレーション条件）
回転テーブル２の回転数：１２０ｒｐｍ、２４０ｒｐｍ
目標膜厚Ｔ：約１５５ｎｍ
ウェハの自転回数：なし（比較対象）、１回（自転角度：１８０°）、８回（自転角度：４５°）、４回（自転角度：９０°）
尚、ウェハＷを自転させる場合には、夫々の条件において同じ角度ずつ自転させることとした。また、膜厚の測定（計算）は各々のウェハＷにおいて周方向に４９点ずつ行った。また、ウェハＷの自転回数が８回及び４回のシミュレーションについては、ウェハＷの半径方向において夫々８箇所ずつ及び４箇所ずつ膜厚を測定し、その平均値を用いた。
【０１１８】
（結果）
その結果、図３３に示すように、ウェハＷを１回自転させただけでも面内均一性が改善し、更に自転回数を増やす程均一性が向上していくことが分かった。そして、ウェハＷを８回自転させると、回転テーブル２の回転数が２４０ｒｐｍの条件では均一性が１％以下に大きく改善されることが分かった。
【符号の説明】
【０１１９】
１ 真空容器
２ 回転テーブル
Ｄ 分離領域
Ｗ ウェハ
３１ 第１のガスノズル
３２ 第２のガスノズル
４１、４２ 分離ガスノズル
９０ 補助領域
９１ 第１の処理領域
９２ 第２の処理領域
１０１ 成膜装置
１０２ 熱処理装置
１０３ 真空搬送室
１０４ 真空搬送アーム
１１３ 加熱手段
２００ 補助ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項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積層して薄膜を形成する基板処理装置において、
基板に対して成膜処理を行う成膜装置と、
この成膜装置に気密に接続された真空搬送室と、
この真空搬送室内に設けられ、前記成膜装置とこの真空搬送室との間において基板を搬送する搬送手段と、
前記真空搬送室に気密に接続され、その内部に基板載置台が設けられた処理容器と、この処理容器内に設けられ、前記基板載置台上の基板に対して熱処理を行うための手段と、を有する熱処理装置と、
基板に対して薄膜形成処理を行うように制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記成膜装置は、
前記真空容器内に設けられたテーブルと、
前記テーブルの上面に対向するようにかつ当該テーブルの周方向に互いに離間するように設けられ、基板の表面に複数の反応ガスを夫々供給するための複数の反応ガス供給手段と、
これら複数の反応ガス供給手段から夫々反応ガスが供給される複数の処理領域同士の雰囲気を区画するために、前記テーブルの周方向においてこれらの処理領域の間に設けられ、分離ガス供給手段から分離ガスを供給するための分離領域と、
前記反応ガス供給手段及び分離ガス供給手段と、前記テーブルと、を鉛直軸回りに相対的に回転させる回転機構と、
前記回転機構の回転により前記複数の処理領域及び前記分離領域を基板が順番に位置するように、当該回転機構の回転方向に沿うように前記テーブルに形成された基板載置領域と、
前記真空容器内を真空排気する真空排気手段と、を備えていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
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積層して薄膜を形成する基板処理方法において、
成膜装置の真空容器内に設けられたテーブル上の基板載置領域に基板を載置する工程と、
前記テーブルの上面に対向するようにかつ前記テーブルの周方向に互いに離間するように設けられた複数の反応ガス供給手段から、前記テーブル上の基板の載置領域側の面に夫々反応ガスを供給する工程と、
前記複数の反応ガス供給手段から夫々反応ガスが供給される複数の処理領域同士の雰囲気を区画するために、前記テーブルの周方向においてこれらの処理領域の間に設けられた分離領域に対して分離ガス供給手段から分離ガスを供給し、この分離領域への前記反応ガスの侵入を阻止する工程と、
次いで、前記反応ガス供給手段及び前記分離ガス供給手段と、前記テーブルと、を回転機構により鉛直軸回りに相対的に回転させて、前記複数の処理領域及び前記分離領域に基板を順番に位置させて反応生成物の層を積層して薄膜を成膜する工程と、
前記回転機構による相対的回転を止め、前記成膜装置に気密に接続された真空搬送室から、この真空搬送室内に設けられた搬送手段により成膜装置から前記基板を取り出して、この真空搬送室に気密に接続された熱処理装置内に搬入し、この基板に対して熱処理を行う工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項３】
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積層して薄膜を形成する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、請求項２に記載の基板処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【請求項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積層して薄膜を形成する基板処理装置において、
基板に対して成膜処理を行う成膜装置と、
この成膜装置に気密に接続された真空搬送室と、
この真空搬送室内に設けられ、前記成膜装置とこの真空搬送室との間において基板を搬送する搬送手段と、
前記真空搬送室に気密に接続され、その内部に基板載置台が設けられた処理容器と、この処理容器内に設けられ、前記基板載置台上の基板に対して熱処理を行うための手段と、を有する熱処理装置と、
基板に対して薄膜形成処理を行うように制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記成膜装置は、
前記真空容器内に設けられたテーブルと、
前記テーブルの上面に対向するようにかつ当該テーブルの周方向に互いに離間するように設けられ、基板の表面に複数の反応ガスを夫々供給するための複数の反応ガス供給手段と、
これら複数の反応ガス供給手段から夫々反応ガスが供給される複数の処理領域同士の雰囲気を区画するために、前記テーブルの周方向においてこれらの処理領域の間に設けられ、分離ガス供給手段から分離ガスを供給するための分離領域と、
前記反応ガス供給手段及び分離ガス供給手段と、前記テーブルと、を鉛直軸回りに相対的に回転させる回転機構と、
前記回転機構の回転により前記複数の処理領域及び前記分離領域を基板が順番に位置するように、当該回転機構の回転方向に沿うように前記テーブルに形成された基板載置領域と、
前記真空容器内を真空排気する真空排気手段と、を備えていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
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積層して薄膜を形成する基板処理方法において、
成膜装置の真空容器内に設けられたテーブル上の基板載置領域に基板を載置する工程と、
前記テーブルの上面に対向するようにかつ前記テーブルの周方向に互いに離間するように設けられた複数の反応ガス供給手段から、前記テーブル上の基板の載置領域側の面に夫々反応ガスを供給する工程と、
前記複数の反応ガス供給手段から夫々反応ガスが供給される複数の処理領域同士の雰囲気を区画するために、前記テーブルの周方向においてこれらの処理領域の間に設けられた分離領域に対して分離ガス供給手段から分離ガスを供給し、この分離領域への前記反応ガスの侵入を阻止する工程と、
次いで、前記反応ガス供給手段及び前記分離ガス供給手段と、前記テーブルと、を回転機構により鉛直軸回りに相対的に回転させて、前記複数の処理領域及び前記分離領域に基板を順番に位置させて反応生成物の層を積層して薄膜を成膜する工程と、
前記回転機構による相対的回転を止め、前記成膜装置に気密に接続された真空搬送室から、この真空搬送室内に設けられた搬送手段により成膜装置から前記基板を取り出して、この真空搬送室に気密に接続された熱処理装置内に搬入し、この基板に対して熱処理を行う工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項３】
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積層して薄膜を形成する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、請求項２に記載の基板処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２０１３−５５３５６（Ｐ２０１３−５５３５６Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２６１１７０（Ｐ２０１２−２６１１７０）
【出願日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【分割の表示】特願２００９−９５２１３（Ｐ２００９−９５２１３）の分割
【原出願日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【分割の表示】特願２００９−９５２１３（Ｐ２００９−９５２１３）の分割
【原出願日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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