成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
【課題】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にあたり、面内均一性高く成膜処理を行える成膜装置及び成膜方法を提供する。
【解決手段】夫々複数の反応ガスが供給される複数の処理領域９１、９２と、これらの処理領域９１、９２の間に設けられ、分離ガスが供給される分離領域Ｄと、を基板が順番に位置するように、夫々複数の反応ガスを供給するための複数の反応ガス供給手段３１、３２及び分離ガスを供給するための分離ガス供給手段４１、４２と、基板を載置する回転テーブルと、を鉛直軸回りに相対的に回転させて基板上に反応生成物の層を積層した後、回転テーブル上の基板を鉛直軸回りに自転させ、次いで再び基板が各領域９１、９２、Ｄを順番に位置させることによって反応生成物の層からなる薄膜を形成する。
【解決手段】夫々複数の反応ガスが供給される複数の処理領域９１、９２と、これらの処理領域９１、９２の間に設けられ、分離ガスが供給される分離領域Ｄと、を基板が順番に位置するように、夫々複数の反応ガスを供給するための複数の反応ガス供給手段３１、３２及び分離ガスを供給するための分離ガス供給手段４１、４２と、基板を載置する回転テーブルと、を鉛直軸回りに相対的に回転させて基板上に反応生成物の層を積層した後、回転テーブル上の基板を鉛直軸回りに自転させ、次いで再び基板が各領域９１、９２、Ｄを順番に位置させることによって反応生成物の層からなる薄膜を形成する。
【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成膜装置、成膜方法及びこの成膜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）等の表面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、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】
このような成膜方法が好適である例としては、例えばゲート酸化膜に用いられる高誘電体膜の成膜が挙げられる。一例を挙げると、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）を成膜する場合には、第１の反応ガス（原料ガス）として例えばビスターシャルブチルアミノシラン（以下「ＢＴＢＡＳ」という）ガス等が用いられ、第２の反応ガス（酸化ガス）としてオゾンガス等が用いられる。
この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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
一方、例えば半導体装置の配線の微細化や多層化に伴って、このような成膜装置において例えば膜厚の面内均一性を更に高める技術が必要になると考えられる。膜厚の面内均一性を高める手法としては、例えば真空容器内における反応ガスの流れを均一化する手法が挙げられるが、この装置の真空容器内には、例えばウェハを保持するための凹部が載置台に設けられていたり、あるいはガス供給部や真空容器の内壁にウェハ搬送口などの凹凸が形成されていたりする場合がある。そのため、真空容器内において例えば反応ガスの流れがこれらの凹部やガス供給部などによって乱されやすいので、反応ガスの流れを均一化するのは困難である。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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系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にあたり、面内均一性高く成膜処理を行うことのできる成膜装置、成膜方法及びこの成膜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】
【００１０】
本発明の成膜装置は、
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜装置において、
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、
前記基板載置領域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、
前記真空容器内を真空排気する真空排気手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記の成膜装置の具体的な態様としては、以下の構成としても良い。
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制御部を備えている構成。
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、
前記自転機構は、前記テーブルの下方側に設けられ、当該テーブル上の基板を下方側から突き上げて回転させ、基板の向きを変更する構成。
前記自転機構は、前記テーブルと外部の搬送機構との間で基板の受け渡しを行う役割を更に有している構成。
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、
前記自転機構は、前記テーブルの上方側に設けられ、当該テーブル上の基板を側方側から挟みこんで回転させ、基板の向きを変更する構成。
前記テーブルは上から見たときの平面形状が円形であり、
前記複数の反応ガス供給手段は、夫々前記テーブルの半径方向に亘ってライン状に反応ガスを供給する手段である構成。
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構成。
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構成。
【００１２】
本発明の成膜方法は、
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜方法において、
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、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、を含むことを特徴とする。
【００１３】
上記の成膜方法の具体的な工程としては、以下のようにしても良い。
前記向きを変更する工程は、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、次いで前記自転機構により基板の向きを変える工程。
前記反応ガスの侵入を阻止する工程は、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おいて真空容器の天井面と前記テーブルとの間に狭隘な空間を形成して、前記分離領域からこの狭隘な空間を介して処理領域側に分離ガスを流す工程。
前記反応ガスの侵入を阻止する工程は、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する中心部領域から、前記テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出して、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反応ガスを排気する工程。
【００１４】
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成膜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、上記に記載の成膜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】
【００１５】
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成膜装置であって、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、ガス供給系とテーブルとを鉛直軸回りに相対的に回転させる成膜装置において、プロセスの途中で基板を鉛直軸回りに自転させてその向きを変更しているため、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を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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２】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３】上記の成膜装置の横断平面図である。
【図４】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５】上記の成膜装置の横断面の拡大図である。
【図６】上記の成膜装置の横断面の拡大図である。
【図７】上記の成膜装置の一部を示す斜視図である。
【図８】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９】上記の成膜装置の一部破断斜視図である。
【図１０】上記の成膜装置において基板を自転させる機構を示す横断面図である。
【図１１】上記の成膜装置における処理の流れを示す模式図である。
【図１２】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１３】上記の成膜装置において基板を自転させる様子を示す模式図である。
【図１４】上記の成膜装置において基板が自転していく様子を示す概略図である。
【図１５】上記の成膜装置の他の実施の形態を示す模式図である。
【図１６】上記の成膜装置の他の例を示す横断面図である。
【図１７】上記の他の成膜装置を示す斜視図である。
【図１８】上記の他の成膜装置を示す平面図である。
【図１９】上記の他の成膜装置の縦断面を示す斜視図である。
【図２０】上記の他の成膜装置を示す横断面図である。
【図２１】上記の成膜装置を示す説明図である。
【図２２】上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図２３】上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図２４】上記の成膜装置が適用される基板処理装置の一例を示す平面図である。
【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に設けられた自転機構の一例を示す斜視図である。
【図２７】上記の自転機構の他の例を示す概略図である。
【図２８】本発明の実施例にて得られた特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態である成膜装置は、図１〜図３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。
【００１８】
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。
【００１９】
回転テーブル２の表面部には、図２及び図３に示すように回転方向（周方向）に沿って複数枚例えば５枚の基板である半導体ウェハ（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３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４は、回転テーブル２を同心円に沿って切断しかつ横に展開して示す展開図であり、凹部２４は、図４（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、後述するように、ウェハＷの中央部付近を下面側から支持して昇降させるための昇降板２００が回転テーブル２に保持されている。尚、図４ではこの昇降板２００の描画を省略している。
【００２０】
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。
【００２１】
図２、図３及び図５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、第２の反応ガスノズル３２、分離ガスノズル４１、第１の反応ガスノズル３１及び分離ガスノズル４２がこの順に時計回りに配列されている。これら反応ガスノズル３１、３２及び分離ガスノズル４１、４２は、例えば真空容器１の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、４１ａ、４２ａは当該外周壁を貫通している。これら反応ガスノズル３１、３２及び分離ガスノズル４１、４２は、夫々反応ガス供給手段及び分離ガス供給手段をなし、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、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。
【００２２】
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）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。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。
【００２３】
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。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、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。
【００２４】
分離ガスノズル４１、４２は、前記第１の処理領域９１と第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２〜図４に示すように、回転テーブル２の回転中心を中心としかつ真空容器１の内周壁の近傍に沿って描かれる円を周方向に分割してなる、平面形状が扇型で下方に突出した凸状部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。
【００２５】
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Ｏ3ガス及びＢＴＢＡＳガスが凸状部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。
【００２６】
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４（ａ）に示すように、当該外側部位において分離ガスノズル４１（４２）の両脇から夫々左右に位置する凸状部４の周方向の長さＬでみれば、長さＬは２４６ｍｍである。
また図４（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。
【００２７】
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２及び図３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１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６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２及び図６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。
【００２８】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図６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１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１及び図３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１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。
【００２９】
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が形成されており、夫々各反応ガス（ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガス）の排気を専用に行うようにしている。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３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３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。
【００３０】
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、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。
【００３１】
前記回転テーブル２と真空容器１の底面部１４との間の空間には、図１及び図７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。
【００３２】
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。
【００３３】
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８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。
【００３４】
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ガスあるいはＯ3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と第２の処理領域９２との雰囲気を分離するために回転テーブル２の回転中心部と真空容器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。
【００３５】
更に真空容器１の側壁には図２、図３及び図９に示すように外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間でウェハ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、各々の凹部２４の底面には、この搬送アーム１０との間でウェハＷの受け渡しを行うために、ウェハＷの中央部付近を下面側から支持して昇降させるための昇降板２００が設けられており、上記の搬送アーム１０は、昇降板２００に干渉せずにウェハＷを受け取ることができるように、先端側がＵ字型に分かれている。図１０に示すように、凹部２４の概略中央は一段低くなって円形状の窪み部２０１が形成されており、この窪み部２０１の底部は内側に突出するように環状に形成されていてその中央側のエリアは開口部２０２となっている。そして、この開口部２０２を塞ぐように上記の昇降板２００が設けられており、この昇降板２００は、上面の高さ位置が例えば凹部２４内のウェハＷの下面位置と同じかあるいは僅かに低くなるように形成されている。
【００３６】
この回転テーブル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、搬送アーム１０との受け渡し位置に対応する部位には、図１０に示すように、昇降板２００を裏面側から支持して昇降させるための昇降機構例えば昇降ピン１６が設けられている。この昇降ピン１６は、ヒータユニット７及び真空容器１の底面部１４を貫通するように上下に伸びる昇降軸１７を介して、当該昇降ピン１６及び昇降軸１７を昇降及び鉛直軸回りに時計回りに回転（自転）させるための自転機構を兼用する昇降機構１８に接続されている。従って、この昇降ピン１６は、真空容器１内に対してウェハＷの搬入出動作を行うために昇降動作を行う働きに加えて、後述するように、ウェハＷを上昇させて自転させることができるように構成されている。昇降軸１７と真空容器１の底面部１４との間には、軸受け部１９ａ及び磁気シール１９ｂが介在している。この図１０中Ｇはゲートバルブである。
【００３７】
また、この成膜装置は、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、４１、４２から供給されるＢＴＢＡＳガス、Ｏ3ガス及びＮ2ガスの流量、処理圧力、あるいはウェハＷに対して成膜する薄膜の目標の膜厚Ｔ及び後述の成膜ステップの回数Ｎ、ローテーションステップにおいてウェハ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、上記のメモリに書き込まれたレシピを読み出し、このレシピに合わせて成膜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。
【００３８】
次に上述の第１の実施の形態の作用について、図１１〜図１４を参照して説明する。以下の例では、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、ゲートバルブＧを開き、成膜装置の外部から搬送アーム１０により搬送口１５を介してウェハＷを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す（ステップＳ１）。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を昇降板２００の上方位置に搬入し、次いで搬送アーム１０のＵ字型に分岐した先端部の内側領域を介して、下面側から昇降板２００がウェハＷを支持するように昇降軸１７を受け渡し位置に上昇させて行われる。そして、搬送アーム１０が真空容器１の外部に退避すると共に、昇降板２００を載置位置に下降させて凹部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（ステップＳ２）。詳しくは、回転テーブル２はヒータユニット７により予め例えば３５０℃に加熱されており、この回転テーブル２に載置されることで、上記のようにウェハＷが設定温度に加熱されることになる。
【００３９】
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。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（ステップＳ３）。
【００４０】
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と第２の処理領域９２とを交互に通過するため、ＢＴＢＡＳガスが吸着し、次いでＯ3ガスが吸着してＢＴＢＡＳ分子が酸化されて反応生成物である酸化シリコン（ＳｉＯ2）の分子層が１層あるいは複数層形成されていく。こうして回転テーブル２の回転（各処理領域９１、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）のシリコン酸化膜が積層されて、成膜ステップが行われる（ステップＳ４）。
【００４１】
この時、第１の処理領域９１及び第２の処理領域９２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１２に示すようにＢＴＢＡＳガスとＯ3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の雰囲気とが完全に分離され、ＢＴＢＡＳガスは排気口６１に、またＯ3ガスは排気口６２に夫々排気される。この結果、ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガス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。
【００４２】
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ガスの供給領域に流れ込むといったおそれは全くない。
【００４３】
続いて、中間ステップとして、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止すると共に、図１３（ａ）に示すように、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（ステップＳ５）。ＢＴＢＡＳガスの供給を停止すると、真空容器１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。そして、同図（ｂ）に示すように、ローテーションステップとして、昇降ピン１６により昇降板２００及びウェハＷを上昇させて、ウェハＷを鉛直軸回りに例えば時計回りに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。そして、ウェハＷを下降させて凹部２４内に収納する（ステップＳ６）。また、回転テーブル２を間欠的に回転（公転）させて、このようなウェハＷの回転（自転）を回転テーブル２上に載置された５枚のウェハＷに対して行う。尚、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止する時には、このＢＴＢＡＳガスと共にＯ3ガスの供給を停止しても良い。
【００４４】
次に、回転テーブル２を回転させると共にＢＴＢＡＳガスの供給を開始して、ステップＳ４の成膜ステップと同様に膜厚が１０ｎｍ（膜厚Ｔ／Ｎ＝８０／８）のシリコン酸化膜の成膜を行う（ステップＳ７）。この時、上記のようにウェハＷを時計回りに４５°回転させていることから、ウェハＷは先程の成膜ステップ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、３２の下方位置である処理領域９１、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）のシリコン酸化膜が成膜される。
【００４５】
そして、ウェハＷが時計回りに自転して１回転する間に膜厚Ｔｎｍの薄膜が成膜されるように、上記の中間ステップ、ローテーションステップ及び成膜ステップを（Ｎ−２）回この例では６回繰り返す（ステップＳ８）。つまり、ＢＴＢＡＳガスの供給と回転テーブル２の回転とを停止して（中間ステップ）、ウェハＷを時計回りに４５°自転させ（ローテーションステップ）、次いで１０ｎｍのシリコン酸化膜の成膜（成膜ステップ）を行う各ステップをこの順番で６回繰り返して、いわば成膜処理の途中でウェハＷを少しずつ自転させていく。すると、ウェハＷは時計回りに４５°自転する度に１０ｎｍのシリコン酸化膜が成膜されていき、合計４５°×６＝２７０°時計回りに自転し、また合計１０×６＝６０ｎｍのシリコン酸化膜の成膜が行われることになる。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°（４５＋２７０）自転し、８０ｎｍ（６０＋２０）のシリコン酸化膜からなる薄膜が成膜されることになる。
【００４６】
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１４に示すと、ウェハＷは合計８回（Ｎ回）の成膜ステップと、４５°ずつ時計回りに自転する合計７回（Ｎ−１）回のローテーションステップと、が交互に行われることにより、８０ｎｍの薄膜が成膜される間に例えば時計回りにほぼ１周（より詳しくは３１５°）自転することになる。尚、この図１４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回目の成膜ステップ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る。また、この図１４中の横軸には、成膜ステップとローテーションステップとの合計のステップ数を示している。
【００４７】
こうして成膜処理が終了すると、ガスの供給を停止して真空容器１内を真空排気し、その後回転テーブル２の回転を停止して各ウェハ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。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、真空容器１から搬出する前に、昇降ピン１６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。
【００４８】
上述の実施の形態によれば、ウェハＷの表面に２種類の反応ガス（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、９２と、これらの処理領域９１、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上に反応生成物の層を積層した後、回転テーブル２上のウェハＷを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回目の成膜ステップにおいて成膜されたシリコン酸化膜の膜厚が不均一だったとしても、続く成膜ステップでは鉛直軸回りに自転させた状態で成膜ステップを行っており、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。
【００４９】
この時、目標の成膜量Ｔに対して成膜ステップを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、各成膜ステップ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、真空容器１の内部で行っていることから、例えば真空容器１の外部にて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。
【００５０】
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を回転させて第１の処理領域９１と第２の処理領域９２とを順番に通過させていわゆるＡＬＤ（あるいはＭＬＤ）を行うようにしているため、高いスループットで成膜処理を行うことができる。そして、前記回転方向において第１の処理領域９１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。
【００５１】
上記の成膜ステップの回数Ｎは、後述のシミュレーション結果からも、２回（ウェハＷの自転回数が１回、自転角度が１８０°）以上であれば良く、多くなる程膜厚の均一性が向上していくと考えられるが、ウェハＷの自転に要する時間が長くなってスループットが低下するおそれのあることから、２回〜８回例えば４回程度であることが好ましい。また、成膜ステップをＮ回に分けて薄膜を成膜するにあたり、各成膜ステップにおいて同じ膜厚のシリコン酸化膜を成膜したが、各々異なる膜厚としても良い。具体的には、例えば目標の成膜量Ｔが８０ｎｍの場合において、例えば１回目の成膜ステップで６０ｎｍのシリコン酸化膜を成膜した後、ウェハＷを１８０°自転させ、次いで２０ｎｍのシリコン酸化膜を成膜しても良い。この場合においても、ウェハＷを自転させない場合よりも膜厚の均一性を向上させることができる。また、成膜ステップをＮ回に分けて薄膜を成膜するにあたり、各々のローテーションステップにおいてウェハＷを等間隔に３６０°／Ｎずつ自転させるようにしたが、成膜後の薄膜の膜厚が目標の成膜量Ｔとなるのであれば、各々のローテーションステップにおけるウェハＷの自転角度θは以下のようにしても良い。具体的には、例えば目標の成膜量Ｔが８０ｎｍの場合において、ウェハＷを７回自転させると共に成膜ステップを８回に分けて１０ｎｍずつシリコン酸化膜を成膜する時に、例えば７回のローテーションステップの各々において３０°ずつウェハＷを自転させても良いし、あるいは１回目のローテーションステップにおいてウェハＷを４５°自転させ、その後の６回のローテーションステップの各々では３０°ずつウェハＷを自転させても良い。更に、例えば目標の成膜量Ｔが８０ｎｍの場合において、１回目の成膜ステップで例えば６０ｎｍのシリコン酸化膜を成膜した後、ウェハＷを例えば９０°回転させて、次いで２０ｎｍのシリコン酸化膜を成膜するようにしても良い。つまり、２回目以降のいずれかの成膜ステップにおいて、ウェハＷの自転角度θが所定の角度（θ≠０、３６０）だけずれた状態で成膜すれば良い。このような場合においても、ウェハＷを自転させずに成膜する場合よりも膜厚の均一性を高めることができる。
【００５２】
［第２の実施の形態］
上記の例では、ウェハＷを自転させるにあたって、昇降機構１８に自転機構を兼用させたが、第２の実施の形態として、この自転機構を別途設けるようにしても良い。具体的には、例えば図１５（ａ）に示すように、昇降ピン１６の上方位置における天板１１に貫通孔２１０を形成し、この貫通孔２１０を介して天板１１の上方位置から真空容器１内に垂直に伸びる昇降軸２１１を配置する。そして、例えば天板１１上に、この昇降軸２１１を昇降自在及び鉛直軸回りに回転自在に保持する自転機構２１２を配置する。また、この昇降軸２１１の下面に昇降板２１３を接続すると共に、この昇降板２１３の下面側に、ウェハＷを側方側から挟み込んで裏面にて支持するための内側が矩形に窪む保持機構２１４、２１４を、ウェハＷの直径方向に離間させて相対向するように水平移動自在に配置する。尚、この図１５中、既述の例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。また、同図（ｂ）は、この昇降板２１３をウェハＷ側（下側）から見たときの平面図である。
【００５３】
そして、この昇降板２１３（保持機構２１４）は、ウェハＷを自転させない時（ウェハＷの搬入出時や成膜時）には回転テーブル２の回転動作に干渉しない上位置に退避して、ウェハＷを自転させる時には保持機構２１４、２１４をウェハＷの直径寸法よりも大きく離間させた状態で下位置に下降することとなる。そして、この自転機構２１２によりウェハＷを自転させる時は、上記の例と同様にウェハＷが昇降ピン１６の上方位置となるように回転テーブル２を停止させると共に、昇降板２１３を下位置に下降させる。次いで、昇降ピン１６によりウェハＷを裏面側から突き上げて保持機構２１４、２１４の内側領域にウェハＷを上昇させて、保持機構２１４、２１４を内側（ウェハＷ側）に各々移動させることによってウェハＷを両側から挟み込むと共に、昇降ピン１６を下降させて保持機構２１４、２１４にウェハＷを引き渡す。次いで、自転機構２１２によりウェハＷを所定の角度だけ自転させると共に、再度昇降ピン１６を上昇させて、ウェハＷの受け渡し動作と逆の順序で凹部２４内にウェハＷが載置されることになる。このような自転機構２１２においても、上記の例と同様に成膜ステップやローテーションステップが行われて、同様の効果が得られる。
【００５４】
［第３の実施の形態］
また、上記の各実施の形態の成膜装置としては、ノズル３１、３２、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、ノズル３１、３２、４１、４２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、本発明の第３の実施の形態として、図１６〜図２０を参照して説明する。尚、既述の成膜装置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。
【００５５】
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箇所に形成されており、この凹部２４内には既述の昇降板２００が設けられている。
【００５６】
図１６〜図１８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１７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。
【００５７】
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１７、図１８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。
【００５８】
図１６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１６には、分離ガス供給管３０７、３０８のみを図示してある）。
【００５９】
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。
【００６０】
図１６、図１７、図１９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。
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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１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１９においても磁気シール３２６の記載は省略してある。
【００６３】
図１９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１９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。
【００６４】
ここで図１９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１８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１６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。
【００６５】
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。
【００６６】
図１６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１６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。
【００６７】
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１８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１９においては排気管３０２の記載は省略してあるが、当該図１９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。
図１６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１６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。
【００６８】
図２０に示すように、サセプタ３００の下方位置には、既述の昇降ピン１６が設けられており、この例では昇降ピン１６は、図１８に概略的に示すように、各々の凹部２４の下方位置毎に設けられている。つまり、この実施の形態では成膜処理はサセプタ３００を回転させずに、ノズル３１、３２、４１、４２（回転筒３０３）を回転させて行うため、各々のウェハＷ毎に個別に独立して自転できるように、昇降ピン１６、昇降軸１７、昇降機構１８、軸受け部１９ａ及び磁気シール１９ｂが各々設けられている。また、真空容器１に対してウェハＷの搬入出を行うときには、各々の凹部２４が搬送口１５に臨む位置となるようにサセプタ３００を回転させることから、各々の昇降ピン１６は、サセプタ３００を回転させるときには当該サセプタ３００に干渉しないように下降し、ウェハＷを自転させるときには上昇するように構成されている。
【００６９】
この装置を用いた成膜処理の流れについて、既述の図１１に示した各ステップＳ１〜Ｓ８と異なる点について、以下に簡単に説明する。先ず、ステップＳ１において、サセプタ３００の回転動作に干渉しないように昇降ピン１６を下降させ、既述のようにこのサセプタ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。
【００７０】
次に、ステップＳ２において、各々の昇降ピン１６の上方位置に各々の凹部２４が位置するようにサセプタ３００を停止させる。そして、回転筒３０３を反時計回りに回転させる。すると、図１９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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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、既述のように成膜ステップが行われる。そして、所定の膜厚のシリコン酸化膜が成膜されると、ローテーションステップとして所定のタイミングで既述の例と同様に、ウェハＷが各々個別に独立して自転することになる。このようにウェハＷを自転させるにあたり、既述の例と同様にＢＴＢＡＳガスの供給を停止して行うようにしても良いし、回転筒３０３の回転を停止しても良い。また、ＢＴＢＡＳガスと共にＯ3ガスの供給も停止しても良い。更に、回転筒３０３の回転やＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスの供給を停止せずにウェハＷを自転させても良く、その場合には例えばウェハＷが自転している間にＢＴＢＡＳガスに接触しないように、当該ウェハＷが第２の処理領域９２あるいは分離領域Ｄを通過しているときに自転させても良い。
【００７４】
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、この例においても、ノズル３１、３２、４１、４２、凸状部４及び回転筒３０３と共に回転するように既述の第２の実施の形態における保持機構２１４、２１４を設けてウェハＷを自転させるようにしても良い。この場合には、ウェハＷの自転は回転筒３０３の回転を停止して行われる。
【００７５】
本発明で適用される処理ガス（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。
【００７６】
［好ましい例、他の実施の形態］
例えば第１の実施の形態の成膜装置では、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、例えば第１の実施の形態の成膜装置を例に挙げて説明すると、図２１（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。
【００７７】
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。
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。
【００７８】
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２２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及び第２の処理領域９２の少なくとも一方は、分離領域Ｄと同様に反応ガス供給手段の前記回転方向両側にて前記回転テーブル２に対向して設けられ、当該回転テーブル２との間にガスの侵入を阻止するための空間を形成するようにかつ前記分離領域Ｄの前記回転方向両側の天井面（第２の天井面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。
【００７９】
また、反応ガスノズル３１（３２）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、同様に第１の実施の形態の成膜装置を例として図２３に示すように、各ノズル３１、３２、４１、４２の取り付け位置を変更しても良く、例えばこの成膜装置では搬送口１５よりも回転テーブル２の回転方向上流側の貫通孔１００にノズル３２を取り付けている。この成膜装置においても、同様に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Ｏ3ガスによりＢＴＢＡＳガスが酸化されるサイクルが多数回繰り返されて薄膜が形成される。
【００８０】
本発明は、２種類の反応ガスを用いることに限られず、３種類以上の反応ガスを順番に基板上に供給する場合にも適用することができる。その場合には、例えば第１の反応ガスノズル、分離ガスノズル、第２の反応ガスノズル、分離ガスノズル、第３の反応ガスノズル及び分離ガスノズルの順番で真空容器１の周方向に各ガスノズルを配置し、各分離ガスノズルを含む分離領域を既述の実施の形態のように構成すればよい。
【００８１】
［基板処理装置］
次に、上記の成膜装置を備えた基板処理装置の全体構成について図２４に示しておく。図２４中、１１１は例えば２５枚のウェハＷを収納するフープと呼ばれる密閉型の搬送容器、１１２は搬送アーム１１３が配置された大気搬送室、１１４、１１５は大気雰囲気と真空雰囲気との間で雰囲気が切り替え可能なロードロック室（予備真空室）、１１６は２基の搬送アーム１１７、１１７（既述の搬送アーム１０）が配置された真空搬送室、１１８、１１９は本発明の成膜装置である。
【００８２】
続いて、この基板処理装置における処理の流れについて説明する。搬送容器１１１は図示しない載置台を備えた搬入搬出ポートに外部から搬送され、大気搬送室１１２に接続された後、図示しない開閉機構により蓋が開けられて搬送アーム１１３により当該搬送容器１１１内からウェハＷが取り出される。次いで、ウェハＷはロードロック室１１４（１１５）内に搬入されて、当該室内が大気雰囲気から真空雰囲気に切り替えられた後、搬送アーム１１７により成膜装置１１８、１１９の一方に搬入され、既述の成膜処理（成膜ステップ）が行われる。
【００８３】
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複数個例えば２個備えることにより、いわゆるＡＬＤ（ＭＬＤ）を高いスループットで実施することができる。
【００８４】
［基板処理装置の他の例］
上記の例では、ウェハＷを成膜装置内にて自転させるようにしたが、成膜装置の外部で自転させても良い。そのような例について、図２５を参照して説明する。上記の基板処理装置の真空搬送室１１６内において、２基の真空搬送アーム１１７、１１７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１１７、１１７の中間位置における成膜装置１１８、１１９に近接する位置には、図２６にも示すように、真空搬送アーム１１７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、成膜装置１１８、１１９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２６では１基の搬送アーム１１７のみを描画している。
【００８５】
この基板処理装置では、ウェハＷを自転させる時には、例えば真空容器１内の真空度が既述の真空搬送室１１６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１１７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１１７に受け渡す。次いで、真空搬送アーム１１７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、駆動部１３１により昇降軸１３０を鉛直軸回りに回転させて、既述の例と同様にウェハＷの向きを変更する。そして、昇降軸１３０を下降させて真空搬送アーム１１７にウェハＷを受け渡すと共に、このウェハＷを真空容器１内に搬入する。こうして回転テーブル２を間欠的に回転させて残りの４枚のウェハＷについても自転機構１３２において自転させた後、既述の例と同様に引き続き成膜処理を行う。この例においても、既述の例と同様に面内における膜厚の均一化が図られて、同様の効果が得られる。
【００８６】
また、ウェハＷを自転させるにあたって、真空搬送室１１６内に自転機構１３２を設けたが、真空搬送アーム１１７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１１７としては、具体的には図２７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１１７、１１７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１１７が後退した時にこの搬送アーム１１７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１１７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１１３に代えてこの真空搬送アーム１１７を既述の大気搬送室１１２に設けて、この大気搬送室１１２においてウェハＷを自転させても良い。
【実施例】
【００８７】
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。
【００８８】
（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。
【００８９】
（結果）
その結果、図２８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】
【００９０】
１ 真空容器
２ 回転テーブル
４ 凸状部
Ｃ 中心部領域
Ｄ 分離領域
Ｅ 排気領域
Ｗ ウェハ
１６ 昇降ピン
３１、３２ ノズル
４１、４２ 分離ガスノズル
６１、６２ 排気口
９１、９２ 処理領域
２００ 昇降板
【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成膜装置、成膜方法及びこの成膜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）等の表面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、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】
このような成膜方法が好適である例としては、例えばゲート酸化膜に用いられる高誘電体膜の成膜が挙げられる。一例を挙げると、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）を成膜する場合には、第１の反応ガス（原料ガス）として例えばビスターシャルブチルアミノシラン（以下「ＢＴＢＡＳ」という）ガス等が用いられ、第２の反応ガス（酸化ガス）としてオゾンガス等が用いられる。
この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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
一方、例えば半導体装置の配線の微細化や多層化に伴って、このような成膜装置において例えば膜厚の面内均一性を更に高める技術が必要になると考えられる。膜厚の面内均一性を高める手法としては、例えば真空容器内における反応ガスの流れを均一化する手法が挙げられるが、この装置の真空容器内には、例えばウェハを保持するための凹部が載置台に設けられていたり、あるいはガス供給部や真空容器の内壁にウェハ搬送口などの凹凸が形成されていたりする場合がある。そのため、真空容器内において例えば反応ガスの流れがこれらの凹部やガス供給部などによって乱されやすいので、反応ガスの流れを均一化するのは困難である。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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系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にあたり、面内均一性高く成膜処理を行うことのできる成膜装置、成膜方法及びこの成膜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】
【００１０】
本発明の成膜装置は、
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜装置において、
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、
前記基板載置領域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、
前記真空容器内を真空排気する真空排気手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記の成膜装置の具体的な態様としては、以下の構成としても良い。
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制御部を備えている構成。
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、
前記自転機構は、前記テーブルの下方側に設けられ、当該テーブル上の基板を下方側から突き上げて回転させ、基板の向きを変更する構成。
前記自転機構は、前記テーブルと外部の搬送機構との間で基板の受け渡しを行う役割を更に有している構成。
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、
前記自転機構は、前記テーブルの上方側に設けられ、当該テーブル上の基板を側方側から挟みこんで回転させ、基板の向きを変更する構成。
前記テーブルは上から見たときの平面形状が円形であり、
前記複数の反応ガス供給手段は、夫々前記テーブルの半径方向に亘ってライン状に反応ガスを供給する手段である構成。
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構成。
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構成。
【００１２】
本発明の成膜方法は、
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜方法において、
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、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、を含むことを特徴とする。
【００１３】
上記の成膜方法の具体的な工程としては、以下のようにしても良い。
前記向きを変更する工程は、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、次いで前記自転機構により基板の向きを変える工程。
前記反応ガスの侵入を阻止する工程は、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おいて真空容器の天井面と前記テーブルとの間に狭隘な空間を形成して、前記分離領域からこの狭隘な空間を介して処理領域側に分離ガスを流す工程。
前記反応ガスの侵入を阻止する工程は、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する中心部領域から、前記テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出して、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反応ガスを排気する工程。
【００１４】
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成膜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、上記に記載の成膜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】
【００１５】
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成膜装置であって、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、ガス供給系とテーブルとを鉛直軸回りに相対的に回転させる成膜装置において、プロセスの途中で基板を鉛直軸回りに自転させてその向きを変更しているため、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を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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２】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３】上記の成膜装置の横断平面図である。
【図４】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５】上記の成膜装置の横断面の拡大図である。
【図６】上記の成膜装置の横断面の拡大図である。
【図７】上記の成膜装置の一部を示す斜視図である。
【図８】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９】上記の成膜装置の一部破断斜視図である。
【図１０】上記の成膜装置において基板を自転させる機構を示す横断面図である。
【図１１】上記の成膜装置における処理の流れを示す模式図である。
【図１２】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１３】上記の成膜装置において基板を自転させる様子を示す模式図である。
【図１４】上記の成膜装置において基板が自転していく様子を示す概略図である。
【図１５】上記の成膜装置の他の実施の形態を示す模式図である。
【図１６】上記の成膜装置の他の例を示す横断面図である。
【図１７】上記の他の成膜装置を示す斜視図である。
【図１８】上記の他の成膜装置を示す平面図である。
【図１９】上記の他の成膜装置の縦断面を示す斜視図である。
【図２０】上記の他の成膜装置を示す横断面図である。
【図２１】上記の成膜装置を示す説明図である。
【図２２】上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図２３】上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図２４】上記の成膜装置が適用される基板処理装置の一例を示す平面図である。
【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に設けられた自転機構の一例を示す斜視図である。
【図２７】上記の自転機構の他の例を示す概略図である。
【図２８】本発明の実施例にて得られた特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態である成膜装置は、図１〜図３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。
【００１８】
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。
【００１９】
回転テーブル２の表面部には、図２及び図３に示すように回転方向（周方向）に沿って複数枚例えば５枚の基板である半導体ウェハ（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３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４は、回転テーブル２を同心円に沿って切断しかつ横に展開して示す展開図であり、凹部２４は、図４（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、後述するように、ウェハＷの中央部付近を下面側から支持して昇降させるための昇降板２００が回転テーブル２に保持されている。尚、図４ではこの昇降板２００の描画を省略している。
【００２０】
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。
【００２１】
図２、図３及び図５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、第２の反応ガスノズル３２、分離ガスノズル４１、第１の反応ガスノズル３１及び分離ガスノズル４２がこの順に時計回りに配列されている。これら反応ガスノズル３１、３２及び分離ガスノズル４１、４２は、例えば真空容器１の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、４１ａ、４２ａは当該外周壁を貫通している。これら反応ガスノズル３１、３２及び分離ガスノズル４１、４２は、夫々反応ガス供給手段及び分離ガス供給手段をなし、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、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。
【００２２】
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）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。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。
【００２３】
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。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、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。
【００２４】
分離ガスノズル４１、４２は、前記第１の処理領域９１と第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２〜図４に示すように、回転テーブル２の回転中心を中心としかつ真空容器１の内周壁の近傍に沿って描かれる円を周方向に分割してなる、平面形状が扇型で下方に突出した凸状部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。
【００２５】
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Ｏ3ガス及びＢＴＢＡＳガスが凸状部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。
【００２６】
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４（ａ）に示すように、当該外側部位において分離ガスノズル４１（４２）の両脇から夫々左右に位置する凸状部４の周方向の長さＬでみれば、長さＬは２４６ｍｍである。
また図４（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。
【００２７】
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２及び図３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１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６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２及び図６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。
【００２８】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図６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１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１及び図３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１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。
【００２９】
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が形成されており、夫々各反応ガス（ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガス）の排気を専用に行うようにしている。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３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３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。
【００３０】
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、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。
【００３１】
前記回転テーブル２と真空容器１の底面部１４との間の空間には、図１及び図７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。
【００３２】
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。
【００３３】
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８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。
【００３４】
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ガスあるいはＯ3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と第２の処理領域９２との雰囲気を分離するために回転テーブル２の回転中心部と真空容器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。
【００３５】
更に真空容器１の側壁には図２、図３及び図９に示すように外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間でウェハ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、各々の凹部２４の底面には、この搬送アーム１０との間でウェハＷの受け渡しを行うために、ウェハＷの中央部付近を下面側から支持して昇降させるための昇降板２００が設けられており、上記の搬送アーム１０は、昇降板２００に干渉せずにウェハＷを受け取ることができるように、先端側がＵ字型に分かれている。図１０に示すように、凹部２４の概略中央は一段低くなって円形状の窪み部２０１が形成されており、この窪み部２０１の底部は内側に突出するように環状に形成されていてその中央側のエリアは開口部２０２となっている。そして、この開口部２０２を塞ぐように上記の昇降板２００が設けられており、この昇降板２００は、上面の高さ位置が例えば凹部２４内のウェハＷの下面位置と同じかあるいは僅かに低くなるように形成されている。
【００３６】
この回転テーブル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、搬送アーム１０との受け渡し位置に対応する部位には、図１０に示すように、昇降板２００を裏面側から支持して昇降させるための昇降機構例えば昇降ピン１６が設けられている。この昇降ピン１６は、ヒータユニット７及び真空容器１の底面部１４を貫通するように上下に伸びる昇降軸１７を介して、当該昇降ピン１６及び昇降軸１７を昇降及び鉛直軸回りに時計回りに回転（自転）させるための自転機構を兼用する昇降機構１８に接続されている。従って、この昇降ピン１６は、真空容器１内に対してウェハＷの搬入出動作を行うために昇降動作を行う働きに加えて、後述するように、ウェハＷを上昇させて自転させることができるように構成されている。昇降軸１７と真空容器１の底面部１４との間には、軸受け部１９ａ及び磁気シール１９ｂが介在している。この図１０中Ｇはゲートバルブである。
【００３７】
また、この成膜装置は、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、４１、４２から供給されるＢＴＢＡＳガス、Ｏ3ガス及びＮ2ガスの流量、処理圧力、あるいはウェハＷに対して成膜する薄膜の目標の膜厚Ｔ及び後述の成膜ステップの回数Ｎ、ローテーションステップにおいてウェハ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、上記のメモリに書き込まれたレシピを読み出し、このレシピに合わせて成膜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。
【００３８】
次に上述の第１の実施の形態の作用について、図１１〜図１４を参照して説明する。以下の例では、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、ゲートバルブＧを開き、成膜装置の外部から搬送アーム１０により搬送口１５を介してウェハＷを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す（ステップＳ１）。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を昇降板２００の上方位置に搬入し、次いで搬送アーム１０のＵ字型に分岐した先端部の内側領域を介して、下面側から昇降板２００がウェハＷを支持するように昇降軸１７を受け渡し位置に上昇させて行われる。そして、搬送アーム１０が真空容器１の外部に退避すると共に、昇降板２００を載置位置に下降させて凹部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（ステップＳ２）。詳しくは、回転テーブル２はヒータユニット７により予め例えば３５０℃に加熱されており、この回転テーブル２に載置されることで、上記のようにウェハＷが設定温度に加熱されることになる。
【００３９】
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。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（ステップＳ３）。
【００４０】
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と第２の処理領域９２とを交互に通過するため、ＢＴＢＡＳガスが吸着し、次いでＯ3ガスが吸着してＢＴＢＡＳ分子が酸化されて反応生成物である酸化シリコン（ＳｉＯ2）の分子層が１層あるいは複数層形成されていく。こうして回転テーブル２の回転（各処理領域９１、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）のシリコン酸化膜が積層されて、成膜ステップが行われる（ステップＳ４）。
【００４１】
この時、第１の処理領域９１及び第２の処理領域９２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１２に示すようにＢＴＢＡＳガスとＯ3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の雰囲気とが完全に分離され、ＢＴＢＡＳガスは排気口６１に、またＯ3ガスは排気口６２に夫々排気される。この結果、ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガス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。
【００４２】
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ガスの供給領域に流れ込むといったおそれは全くない。
【００４３】
続いて、中間ステップとして、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止すると共に、図１３（ａ）に示すように、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（ステップＳ５）。ＢＴＢＡＳガスの供給を停止すると、真空容器１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。そして、同図（ｂ）に示すように、ローテーションステップとして、昇降ピン１６により昇降板２００及びウェハＷを上昇させて、ウェハＷを鉛直軸回りに例えば時計回りに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。そして、ウェハＷを下降させて凹部２４内に収納する（ステップＳ６）。また、回転テーブル２を間欠的に回転（公転）させて、このようなウェハＷの回転（自転）を回転テーブル２上に載置された５枚のウェハＷに対して行う。尚、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止する時には、このＢＴＢＡＳガスと共にＯ3ガスの供給を停止しても良い。
【００４４】
次に、回転テーブル２を回転させると共にＢＴＢＡＳガスの供給を開始して、ステップＳ４の成膜ステップと同様に膜厚が１０ｎｍ（膜厚Ｔ／Ｎ＝８０／８）のシリコン酸化膜の成膜を行う（ステップＳ７）。この時、上記のようにウェハＷを時計回りに４５°回転させていることから、ウェハＷは先程の成膜ステップ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、３２の下方位置である処理領域９１、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）のシリコン酸化膜が成膜される。
【００４５】
そして、ウェハＷが時計回りに自転して１回転する間に膜厚Ｔｎｍの薄膜が成膜されるように、上記の中間ステップ、ローテーションステップ及び成膜ステップを（Ｎ−２）回この例では６回繰り返す（ステップＳ８）。つまり、ＢＴＢＡＳガスの供給と回転テーブル２の回転とを停止して（中間ステップ）、ウェハＷを時計回りに４５°自転させ（ローテーションステップ）、次いで１０ｎｍのシリコン酸化膜の成膜（成膜ステップ）を行う各ステップをこの順番で６回繰り返して、いわば成膜処理の途中でウェハＷを少しずつ自転させていく。すると、ウェハＷは時計回りに４５°自転する度に１０ｎｍのシリコン酸化膜が成膜されていき、合計４５°×６＝２７０°時計回りに自転し、また合計１０×６＝６０ｎｍのシリコン酸化膜の成膜が行われることになる。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°（４５＋２７０）自転し、８０ｎｍ（６０＋２０）のシリコン酸化膜からなる薄膜が成膜されることになる。
【００４６】
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１４に示すと、ウェハＷは合計８回（Ｎ回）の成膜ステップと、４５°ずつ時計回りに自転する合計７回（Ｎ−１）回のローテーションステップと、が交互に行われることにより、８０ｎｍの薄膜が成膜される間に例えば時計回りにほぼ１周（より詳しくは３１５°）自転することになる。尚、この図１４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回目の成膜ステップ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る。また、この図１４中の横軸には、成膜ステップとローテーションステップとの合計のステップ数を示している。
【００４７】
こうして成膜処理が終了すると、ガスの供給を停止して真空容器１内を真空排気し、その後回転テーブル２の回転を停止して各ウェハ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。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、真空容器１から搬出する前に、昇降ピン１６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。
【００４８】
上述の実施の形態によれば、ウェハＷの表面に２種類の反応ガス（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、９２と、これらの処理領域９１、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上に反応生成物の層を積層した後、回転テーブル２上のウェハＷを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回目の成膜ステップにおいて成膜されたシリコン酸化膜の膜厚が不均一だったとしても、続く成膜ステップでは鉛直軸回りに自転させた状態で成膜ステップを行っており、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。
【００４９】
この時、目標の成膜量Ｔに対して成膜ステップを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、各成膜ステップ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、真空容器１の内部で行っていることから、例えば真空容器１の外部にて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。
【００５０】
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を回転させて第１の処理領域９１と第２の処理領域９２とを順番に通過させていわゆるＡＬＤ（あるいはＭＬＤ）を行うようにしているため、高いスループットで成膜処理を行うことができる。そして、前記回転方向において第１の処理領域９１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。
【００５１】
上記の成膜ステップの回数Ｎは、後述のシミュレーション結果からも、２回（ウェハＷの自転回数が１回、自転角度が１８０°）以上であれば良く、多くなる程膜厚の均一性が向上していくと考えられるが、ウェハＷの自転に要する時間が長くなってスループットが低下するおそれのあることから、２回〜８回例えば４回程度であることが好ましい。また、成膜ステップをＮ回に分けて薄膜を成膜するにあたり、各成膜ステップにおいて同じ膜厚のシリコン酸化膜を成膜したが、各々異なる膜厚としても良い。具体的には、例えば目標の成膜量Ｔが８０ｎｍの場合において、例えば１回目の成膜ステップで６０ｎｍのシリコン酸化膜を成膜した後、ウェハＷを１８０°自転させ、次いで２０ｎｍのシリコン酸化膜を成膜しても良い。この場合においても、ウェハＷを自転させない場合よりも膜厚の均一性を向上させることができる。また、成膜ステップをＮ回に分けて薄膜を成膜するにあたり、各々のローテーションステップにおいてウェハＷを等間隔に３６０°／Ｎずつ自転させるようにしたが、成膜後の薄膜の膜厚が目標の成膜量Ｔとなるのであれば、各々のローテーションステップにおけるウェハＷの自転角度θは以下のようにしても良い。具体的には、例えば目標の成膜量Ｔが８０ｎｍの場合において、ウェハＷを７回自転させると共に成膜ステップを８回に分けて１０ｎｍずつシリコン酸化膜を成膜する時に、例えば７回のローテーションステップの各々において３０°ずつウェハＷを自転させても良いし、あるいは１回目のローテーションステップにおいてウェハＷを４５°自転させ、その後の６回のローテーションステップの各々では３０°ずつウェハＷを自転させても良い。更に、例えば目標の成膜量Ｔが８０ｎｍの場合において、１回目の成膜ステップで例えば６０ｎｍのシリコン酸化膜を成膜した後、ウェハＷを例えば９０°回転させて、次いで２０ｎｍのシリコン酸化膜を成膜するようにしても良い。つまり、２回目以降のいずれかの成膜ステップにおいて、ウェハＷの自転角度θが所定の角度（θ≠０、３６０）だけずれた状態で成膜すれば良い。このような場合においても、ウェハＷを自転させずに成膜する場合よりも膜厚の均一性を高めることができる。
【００５２】
［第２の実施の形態］
上記の例では、ウェハＷを自転させるにあたって、昇降機構１８に自転機構を兼用させたが、第２の実施の形態として、この自転機構を別途設けるようにしても良い。具体的には、例えば図１５（ａ）に示すように、昇降ピン１６の上方位置における天板１１に貫通孔２１０を形成し、この貫通孔２１０を介して天板１１の上方位置から真空容器１内に垂直に伸びる昇降軸２１１を配置する。そして、例えば天板１１上に、この昇降軸２１１を昇降自在及び鉛直軸回りに回転自在に保持する自転機構２１２を配置する。また、この昇降軸２１１の下面に昇降板２１３を接続すると共に、この昇降板２１３の下面側に、ウェハＷを側方側から挟み込んで裏面にて支持するための内側が矩形に窪む保持機構２１４、２１４を、ウェハＷの直径方向に離間させて相対向するように水平移動自在に配置する。尚、この図１５中、既述の例と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。また、同図（ｂ）は、この昇降板２１３をウェハＷ側（下側）から見たときの平面図である。
【００５３】
そして、この昇降板２１３（保持機構２１４）は、ウェハＷを自転させない時（ウェハＷの搬入出時や成膜時）には回転テーブル２の回転動作に干渉しない上位置に退避して、ウェハＷを自転させる時には保持機構２１４、２１４をウェハＷの直径寸法よりも大きく離間させた状態で下位置に下降することとなる。そして、この自転機構２１２によりウェハＷを自転させる時は、上記の例と同様にウェハＷが昇降ピン１６の上方位置となるように回転テーブル２を停止させると共に、昇降板２１３を下位置に下降させる。次いで、昇降ピン１６によりウェハＷを裏面側から突き上げて保持機構２１４、２１４の内側領域にウェハＷを上昇させて、保持機構２１４、２１４を内側（ウェハＷ側）に各々移動させることによってウェハＷを両側から挟み込むと共に、昇降ピン１６を下降させて保持機構２１４、２１４にウェハＷを引き渡す。次いで、自転機構２１２によりウェハＷを所定の角度だけ自転させると共に、再度昇降ピン１６を上昇させて、ウェハＷの受け渡し動作と逆の順序で凹部２４内にウェハＷが載置されることになる。このような自転機構２１２においても、上記の例と同様に成膜ステップやローテーションステップが行われて、同様の効果が得られる。
【００５４】
［第３の実施の形態］
また、上記の各実施の形態の成膜装置としては、ノズル３１、３２、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、ノズル３１、３２、４１、４２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、本発明の第３の実施の形態として、図１６〜図２０を参照して説明する。尚、既述の成膜装置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。
【００５５】
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箇所に形成されており、この凹部２４内には既述の昇降板２００が設けられている。
【００５６】
図１６〜図１８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１７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。
【００５７】
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１７、図１８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。
【００５８】
図１６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１６には、分離ガス供給管３０７、３０８のみを図示してある）。
【００５９】
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。
【００６０】
図１６、図１７、図１９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。
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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１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１９においても磁気シール３２６の記載は省略してある。
【００６３】
図１９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１９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。
【００６４】
ここで図１９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１８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１６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。
【００６５】
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。
【００６６】
図１６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１６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。
【００６７】
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１８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１９においては排気管３０２の記載は省略してあるが、当該図１９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。
図１６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１６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。
【００６８】
図２０に示すように、サセプタ３００の下方位置には、既述の昇降ピン１６が設けられており、この例では昇降ピン１６は、図１８に概略的に示すように、各々の凹部２４の下方位置毎に設けられている。つまり、この実施の形態では成膜処理はサセプタ３００を回転させずに、ノズル３１、３２、４１、４２（回転筒３０３）を回転させて行うため、各々のウェハＷ毎に個別に独立して自転できるように、昇降ピン１６、昇降軸１７、昇降機構１８、軸受け部１９ａ及び磁気シール１９ｂが各々設けられている。また、真空容器１に対してウェハＷの搬入出を行うときには、各々の凹部２４が搬送口１５に臨む位置となるようにサセプタ３００を回転させることから、各々の昇降ピン１６は、サセプタ３００を回転させるときには当該サセプタ３００に干渉しないように下降し、ウェハＷを自転させるときには上昇するように構成されている。
【００６９】
この装置を用いた成膜処理の流れについて、既述の図１１に示した各ステップＳ１〜Ｓ８と異なる点について、以下に簡単に説明する。先ず、ステップＳ１において、サセプタ３００の回転動作に干渉しないように昇降ピン１６を下降させ、既述のようにこのサセプタ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。
【００７０】
次に、ステップＳ２において、各々の昇降ピン１６の上方位置に各々の凹部２４が位置するようにサセプタ３００を停止させる。そして、回転筒３０３を反時計回りに回転させる。すると、図１９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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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、既述のように成膜ステップが行われる。そして、所定の膜厚のシリコン酸化膜が成膜されると、ローテーションステップとして所定のタイミングで既述の例と同様に、ウェハＷが各々個別に独立して自転することになる。このようにウェハＷを自転させるにあたり、既述の例と同様にＢＴＢＡＳガスの供給を停止して行うようにしても良いし、回転筒３０３の回転を停止しても良い。また、ＢＴＢＡＳガスと共にＯ3ガスの供給も停止しても良い。更に、回転筒３０３の回転やＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスの供給を停止せずにウェハＷを自転させても良く、その場合には例えばウェハＷが自転している間にＢＴＢＡＳガスに接触しないように、当該ウェハＷが第２の処理領域９２あるいは分離領域Ｄを通過しているときに自転させても良い。
【００７４】
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、この例においても、ノズル３１、３２、４１、４２、凸状部４及び回転筒３０３と共に回転するように既述の第２の実施の形態における保持機構２１４、２１４を設けてウェハＷを自転させるようにしても良い。この場合には、ウェハＷの自転は回転筒３０３の回転を停止して行われる。
【００７５】
本発明で適用される処理ガス（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。
【００７６】
［好ましい例、他の実施の形態］
例えば第１の実施の形態の成膜装置では、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、例えば第１の実施の形態の成膜装置を例に挙げて説明すると、図２１（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。
【００７７】
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。
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。
【００７８】
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２２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及び第２の処理領域９２の少なくとも一方は、分離領域Ｄと同様に反応ガス供給手段の前記回転方向両側にて前記回転テーブル２に対向して設けられ、当該回転テーブル２との間にガスの侵入を阻止するための空間を形成するようにかつ前記分離領域Ｄの前記回転方向両側の天井面（第２の天井面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。
【００７９】
また、反応ガスノズル３１（３２）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、同様に第１の実施の形態の成膜装置を例として図２３に示すように、各ノズル３１、３２、４１、４２の取り付け位置を変更しても良く、例えばこの成膜装置では搬送口１５よりも回転テーブル２の回転方向上流側の貫通孔１００にノズル３２を取り付けている。この成膜装置においても、同様に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Ｏ3ガスによりＢＴＢＡＳガスが酸化されるサイクルが多数回繰り返されて薄膜が形成される。
【００８０】
本発明は、２種類の反応ガスを用いることに限られず、３種類以上の反応ガスを順番に基板上に供給する場合にも適用することができる。その場合には、例えば第１の反応ガスノズル、分離ガスノズル、第２の反応ガスノズル、分離ガスノズル、第３の反応ガスノズル及び分離ガスノズルの順番で真空容器１の周方向に各ガスノズルを配置し、各分離ガスノズルを含む分離領域を既述の実施の形態のように構成すればよい。
【００８１】
［基板処理装置］
次に、上記の成膜装置を備えた基板処理装置の全体構成について図２４に示しておく。図２４中、１１１は例えば２５枚のウェハＷを収納するフープと呼ばれる密閉型の搬送容器、１１２は搬送アーム１１３が配置された大気搬送室、１１４、１１５は大気雰囲気と真空雰囲気との間で雰囲気が切り替え可能なロードロック室（予備真空室）、１１６は２基の搬送アーム１１７、１１７（既述の搬送アーム１０）が配置された真空搬送室、１１８、１１９は本発明の成膜装置である。
【００８２】
続いて、この基板処理装置における処理の流れについて説明する。搬送容器１１１は図示しない載置台を備えた搬入搬出ポートに外部から搬送され、大気搬送室１１２に接続された後、図示しない開閉機構により蓋が開けられて搬送アーム１１３により当該搬送容器１１１内からウェハＷが取り出される。次いで、ウェハＷはロードロック室１１４（１１５）内に搬入されて、当該室内が大気雰囲気から真空雰囲気に切り替えられた後、搬送アーム１１７により成膜装置１１８、１１９の一方に搬入され、既述の成膜処理（成膜ステップ）が行われる。
【００８３】
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複数個例えば２個備えることにより、いわゆるＡＬＤ（ＭＬＤ）を高いスループットで実施することができる。
【００８４】
［基板処理装置の他の例］
上記の例では、ウェハＷを成膜装置内にて自転させるようにしたが、成膜装置の外部で自転させても良い。そのような例について、図２５を参照して説明する。上記の基板処理装置の真空搬送室１１６内において、２基の真空搬送アーム１１７、１１７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１１７、１１７の中間位置における成膜装置１１８、１１９に近接する位置には、図２６にも示すように、真空搬送アーム１１７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、成膜装置１１８、１１９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２６では１基の搬送アーム１１７のみを描画している。
【００８５】
この基板処理装置では、ウェハＷを自転させる時には、例えば真空容器１内の真空度が既述の真空搬送室１１６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１１７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１１７に受け渡す。次いで、真空搬送アーム１１７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、駆動部１３１により昇降軸１３０を鉛直軸回りに回転させて、既述の例と同様にウェハＷの向きを変更する。そして、昇降軸１３０を下降させて真空搬送アーム１１７にウェハＷを受け渡すと共に、このウェハＷを真空容器１内に搬入する。こうして回転テーブル２を間欠的に回転させて残りの４枚のウェハＷについても自転機構１３２において自転させた後、既述の例と同様に引き続き成膜処理を行う。この例においても、既述の例と同様に面内における膜厚の均一化が図られて、同様の効果が得られる。
【００８６】
また、ウェハＷを自転させるにあたって、真空搬送室１１６内に自転機構１３２を設けたが、真空搬送アーム１１７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１１７としては、具体的には図２７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１１７、１１７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１１７が後退した時にこの搬送アーム１１７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１１７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１１３に代えてこの真空搬送アーム１１７を既述の大気搬送室１１２に設けて、この大気搬送室１１２においてウェハＷを自転させても良い。
【実施例】
【００８７】
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。
【００８８】
（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。
【００８９】
（結果）
その結果、図２８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】
【００９０】
１ 真空容器
２ 回転テーブル
４ 凸状部
Ｃ 中心部領域
Ｄ 分離領域
Ｅ 排気領域
Ｗ ウェハ
１６ 昇降ピン
３１、３２ ノズル
４１、４２ 分離ガスノズル
６１、６２ 排気口
９１、９２ 処理領域
２００ 昇降板
【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成膜装置において、
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、
前記基板載置領域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、
前記真空容器内を真空排気する真空排気手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
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制御部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
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、
前記自転機構は、前記テーブルの下方側に設けられ、当該テーブル上の基板を下方側から突き上げて回転させ、基板の向きを変更するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記自転機構は、前記テーブルと外部の搬送機構との間で基板の受け渡しを行う役割を更に有していることを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
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、
前記自転機構は、前記テーブルの上方側に設けられ、当該テーブル上の基板を側方側から挟みこんで回転させ、基板の向きを変更するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記テーブルは上から見たときの平面形状が円形であり、
前記複数の反応ガス供給手段は、夫々前記テーブルの半径方向に亘ってライン状に反応ガスを供給する手段であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項７】
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ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項８】
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ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つの成膜装置。
【請求項９】
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜方法において、
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、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、を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項１０】
前記向きを変更する工程は、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、次いで前記自転機構により基板の向きを変える工程であることを特徴とする請求項９に記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記反応ガスの侵入を阻止する工程は、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おいて真空容器の天井面と前記テーブルとの間に狭隘な空間を形成して、前記分離領域からこの狭隘な空間を介して処理領域側に分離ガスを流す工程であることを特徴とする請求項９または１０に記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記反応ガスの侵入を阻止する工程は、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する中心部領域から、前記テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出して、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反応ガスを排気する工程である請求項９ないし１１のいずれか一つに記載の成膜方法。
【請求項１３】
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成膜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９ないし１２のいずれか一つに記載の成膜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成膜装置において、
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、
前記基板載置領域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、
前記真空容器内を真空排気する真空排気手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
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制御部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
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、
前記自転機構は、前記テーブルの下方側に設けられ、当該テーブル上の基板を下方側から突き上げて回転させ、基板の向きを変更するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記自転機構は、前記テーブルと外部の搬送機構との間で基板の受け渡しを行う役割を更に有していることを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
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、
前記自転機構は、前記テーブルの上方側に設けられ、当該テーブル上の基板を側方側から挟みこんで回転させ、基板の向きを変更するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記テーブルは上から見たときの平面形状が円形であり、
前記複数の反応ガス供給手段は、夫々前記テーブルの半径方向に亘ってライン状に反応ガスを供給する手段であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項７】
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ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項８】
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ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つの成膜装置。
【請求項９】
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜方法において、
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、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、を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項１０】
前記向きを変更する工程は、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、次いで前記自転機構により基板の向きを変える工程であることを特徴とする請求項９に記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記反応ガスの侵入を阻止する工程は、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おいて真空容器の天井面と前記テーブルとの間に狭隘な空間を形成して、前記分離領域からこの狭隘な空間を介して処理領域側に分離ガスを流す工程であることを特徴とする請求項９または１０に記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記反応ガスの侵入を阻止する工程は、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する中心部領域から、前記テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出して、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反応ガスを排気する工程である請求項９ないし１１のいずれか一つに記載の成膜方法。
【請求項１３】
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成膜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９ないし１２のいずれか一つに記載の成膜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】
【公開番号】特開２０１０−２１２６２７（Ｐ２０１０−２１２６２７Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５９９７１（Ｐ２００９−５９９７１）
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【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２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【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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