成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
【課題】分離領域による処理領域同士の雰囲気の分離機能を確保しながら、当該分離領域に供給される分離ガスの消費量を抑えること。
【解決手段】真空容器１内において分離領域Ｄを介して処理領域Ｐ１、Ｐ２をウエハＷが順番に通過するように回転テーブル２を回転させるにあたり、回転テーブル２の中央側よりも周縁側の分離ガスの供給量が多くなるように、当該中央側では周縁側よりも分離ガスノズル４１、４２のガス吐出孔３３の配列間隔ｕを広く設定すると共に、分離領域Ｄから処理領域Ｐ１、Ｐ２側に吐出される分離ガスの流速について、各領域Ａ１、Ａ２における回転テーブル２の最大周速度よりも夫々僅かに速くなるように設定する。
【解決手段】真空容器１内において分離領域Ｄを介して処理領域Ｐ１、Ｐ２をウエハＷが順番に通過するように回転テーブル２を回転させるにあたり、回転テーブル２の中央側よりも周縁側の分離ガスの供給量が多くなるように、当該中央側では周縁側よりも分離ガスノズル４１、４２のガス吐出孔３３の配列間隔ｕを広く設定すると共に、分離領域Ｄから処理領域Ｐ１、Ｐ２側に吐出される分離ガスの流速について、各領域Ａ１、Ａ２における回転テーブル２の最大周速度よりも夫々僅かに速くなるように設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空雰囲気にて複数種類の反応ガスを基板の表面に順番に供給して薄膜を形成する成膜装置、成膜方法及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハなどの基板（以下「ウエハ」と言う）の表面に例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜などの薄膜を成膜するにあたり、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）などと呼ばれる成膜方法を用いる場合がある。この成膜方法を実施する装置としては、例えば特許文献１、２に記載されているように、互いに反応する複数種類の反応ガスが夫々供給される複数の処理領域と、これら処理領域間において分離ガス（パージガス）が供給される分離領域と、を真空容器の周方向に配置して、ウエハが分離領域を介してこれら処理領域を順番に通過するように、例えばサセプタを鉛直軸周りに回転させる構成が知られている。
【０００３】
このような装置では、反応ガス同士が雰囲気中において互いに混じり合うことを防止するために、分離ガスの流量は、反応ガスの供給量よりも大流量に設定されると考えられる。しかしながら、分離ガスを大流量で供給すると、以下の問題が起こりやすくなるため、分離ガスの供給量をできるだけ少なくする必要がある。即ち、真空度やサセプタの回転数などのプロセス条件によっては、例えばサセプタの回転に引き連れられて分離ガスが処理領域に侵入し、反応ガスが希釈されてしまう場合がある。その場合には、例えば反応ガスとウエハとが接触する時間やウエハが接触する反応ガスの濃度が設定よりも短く（薄く）なり、求める成膜レートが得られなくなる（成膜レートが小さくなる）おそれがある。
【０００４】
また、大流量の分離ガスを供給すると、この大流量の分離ガスを真空容器内から排気する必要があるので、真空ポンプに対して大きな負荷がかかってしまう。一方、真空ポンプの負荷をなるべく小さくするために、例えば真空ポンプに大きな排気能力を持たせようとすると、高価な真空ポンプが必要になるので装置のコストが嵩んでしまう。更に、分離ガスの消費量が多くなると、当該分離ガスのコストも嵩んでしまう。
【０００５】
従って、このような構成の装置では、成膜レートを稼ごうとする程、即ちサセプタの回転数を速くしたり、あるいは真空容器内の圧力を高く（真空度を低く）したりする程、分離ガスの供給量が多くなるので、成膜レートの低下や装置のコストアップが顕著になってしまう。
既述の特許文献１、２では、このような課題については検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２４７０６６号公報
【特許文献２】特開平４−１８７９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の処理領域及びこれら処理領域同士の間に配置された分離領域に対して、基板を載置したテーブルを相対的に回転させ、反応生成物の層を積層して薄膜を成膜するにあたって、分離領域による処理領域同士の雰囲気の分離機能を確保しながら、当該分離領域に供給される分離ガスの消費量を抑えることのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の成膜装置は、
真空雰囲気にて複数種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返して薄膜を形成する成膜装置において、
真空容器内に設けられ、基板を載置するための基板載置領域を備えた載置台と、
前記基板載置領域に載置された基板に対して前記複数種類の反応ガスを夫々供給するために、前記真空容器の周方向に互いに離間して設けられた複数の反応ガス供給部と、
これら反応ガスが夫々供給される処理領域同士の雰囲気を分離するために、各々の処理領域同士の間に設けられた分離領域と、
この分離領域に対して前記基板載置領域における真空容器の中央側及び周縁側に各々分離ガスを供給すると共に、前記中央側よりも前記周縁側における分離ガスの供給量が多くなるように設けられた分離ガス供給部と、
前記分離領域において前記中央側と前記周縁側との間に亘って当該分離領域から処理領域側に向かって分離ガスが流れるように、狭隘な空間を前記載置台との間に形成するための天井面と、
前記真空容器内を真空排気するための真空排気機構と、
前記複数の反応ガス供給部及び分離領域に対して前記載置台を相対的に回転させるための回転機構と、を備えたことを特徴とする。
前記分離ガス供給部は、基板載置領域に対向するように設けられ、前記中央側と前記周縁側との間に亘って伸びるガスノズルを備え、
このガスノズルには、基板載置領域に向かって分離ガスを吐出するための複数のガス吐出孔が当該ガスノズルの長さ方向に沿って互いに間隔をおいて配置され、
前記ガス吐出孔は、前記中央側よりも前記周縁側の分離ガスの供給量が多くなるように、前記ガス吐出孔間の間隔寸法、前記ガス吐出孔の開口径及び前記ガス吐出孔の配置密度の少なくとも１つが設定されていても良い。
【０００９】
本発明の成膜方法は、
真空雰囲気にて複数種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返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載置台の基板載置領域に基板を載置する工程と、
前記真空容器内を真空排気する工程と、
次いで、前記基板載置領域に対して、前記真空容器の周方向に互いに離間して設けられた複数の反応ガス供給部から、前記複数種類の反応ガスを夫々供給する工程と、
これら反応ガスが夫々供給される処理領域同士の間に設けられた分離領域に対して、分離ガス供給部から、前記基板載置領域における真空容器の中央側よりも周縁側における供給量が多くなるように分離ガスを供給する工程と、
前記分離領域において天井面と前記載置台との間に形成された狭隘な空間を介して、前記中央側と前記周縁側との間に亘って当該分離領域から処理領域側に向かって分離ガスを吐出させて、処理領域同士の雰囲気を分離する工程と、
前記複数の反応ガス供給部及び分離領域に対して前記載置台を相対的に回転させ、前記分離領域を介して前記複数の処理領域に基板を順番に位置させる工程と、を含むことを特徴とする。
前記真空容器内の圧力は１３３Ｐａ以上であり、
前記順番に位置させる工程において、前記複数の反応ガス供給部及び分離領域に対して前記載置台を相対的に回転させる回転数は、２０ｒｐｍ以上であっても良い。
【００１０】
本発明の記憶媒体は、
真空容器内にて複数種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返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、前記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】
【００１１】
本発明は、真空容器内において分離領域を介して複数の処理領域に基板が順番に位置するように複数の反応ガス供給部及び分離領域に対して載置台を相対的に回転させるにあたり、基板載置領域における真空容器の中央側よりも周縁側のガス流量が多くなるように分離ガスを供給している。そのため、前記中央側において分離ガスの過剰な供給を抑えることができるので、分離領域による分離機能を確保しながら、分離ガスの消費量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断面を示す図３のＩ−Ｉ’線縦断面図である。
【図２】前記成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】前記成膜装置の横断平面図である。
【図４】前記成膜装置の内部を回転テーブルの円周方向に沿って展開して模式的に示した縦断面図である。
【図５】前記成膜装置の内部の一部を拡大して示す横断平面図である。
【図６】前記成膜装置の内部の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図７】前記成膜装置の一部を拡大して模式的に示す斜視図である。
【図８】前記成膜装置の内部を拡大して示す縦断面図である。
【図９】前記成膜装置の内部を拡大して示す縦断面図である。
【図１０】前記成膜装置におけるガスの流れを模式的に示す横断平面図である。
【図１１】前記成膜装置の分離領域に供給される分離ガスの供給量を模式的に示す特性図である。
【図１２】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１３】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１４】前記成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図１５】前記成膜装置の他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態の一例である成膜装置について、図１〜図９を参照して説明する。この成膜装置は、図１（図３のＩ−Ｉ’線に沿った断面図）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載置台である回転テーブル２と、を備えている。真空容器１は天板１１が容器本体１２から着脱できるように構成されている。天板１１は、真空容器１内が減圧されることにより、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側に引きつけられて気密状態を維持しているが、容器本体１２から分離するときには図示しない駆動機構により上方に持ち上げられる。
【００１４】
回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、このコア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は真空容器１の底面部１４を貫通し、その下端が当該回転軸２２を鉛直軸周りにこの例では時計方向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。
【００１５】
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エハ（以下「ウエハ」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、平面で見た時の回転テーブル２の回転中心と当該回転中心側の凹部２４の端部との間の距離及び回転テーブル２の外縁部と当該外縁部側の凹部２４の端部との間の距離は、夫々例えば１６０ｍｍ及び３０ｍｍとなっている。このウエハＷは、直径寸法が例えば３００ｍｍとなっている。尚、図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを描いてある。
【００１６】
凹部２４は、直径がウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きく、またその深さはウエハＷの厚みと同程度に設定されている。従ってウエハＷを凹部２４に落とし込むと、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが揃うことになる。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えて当該ウエハＷを昇降させるための例えば後述する３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（図示せず）が形成されている。凹部２４は、ウエハＷを位置決めして回転テーブル２の回転に伴う遠心力により飛び出さないようにするためのものであり、本発明の基板載置領域に相当する部位である。
【００１７】
図２及び図３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放射状に配置されている。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がこの順番で配列されており、これらのノズル３１、３２、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エハＷに対向して水平に伸びるように各々取り付けられている。各ノズル３１、３２、４１、４２の基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａは、真空容器１の外周壁を貫通している。これら反応ガスノズル３１、３２は、夫々第１の反応ガス供給部、第２の反応ガス供給部をなし、分離ガスノズル４１、４２は、各々分離ガス供給部をなしている。
【００１８】
第１の反応ガスノズル３１は、流量調整バルブなどを介して、Ｓｉ（シリコン）を含む第１の反応ガス例えばジイソプロピルアミノシランガスまたはＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン、ＳｉＨ2（ＮＨ−Ｃ（ＣＨ3）3）2）ガスのガス供給源（いずれも図示せず）に接続されている。第２の反応ガスノズル３２は、同様に流量調整バルブなどを介して、第２の反応ガス例えばＯ3（オゾン）ガスとＯ2（酸素）ガスとの混合ガスのガス供給源（いずれも図示せず）に接続されている。これら第１の反応ガス及び第２の反応ガスの流量は、夫々例えば１０〜１０００ｓｃｃｍ、１〜１０ｓｌｍ程度に設定される。これら第１の反応ガス及び第２の反応ガスとしては、上で挙げたガス以外にも、以下の表に示すガスを用いて、この表の右側の欄に示す薄膜を成膜しても良いし、これら反応ガスを組み合わせて前記薄膜の混合物や積層体を形成しても良い。更に、第２の反応ガスとしてＯ3ガスを用いる場合には、このＯ3ガスに代えて、あるいはＯ3ガスと共に、酸素（Ｏ）プラズマを用いても良い。
（表）
【００１９】
分離ガスノズル４１、４２は、夫々流量調整バルブなどを介して、分離ガスであるＮ2（窒素）ガスのガス供給源（いずれも図示せず）に接続されている。これら分離ガスノズル４１、４２から吐出される分離ガスの流量は、各々例えば１〜２０ｓｌｍ程度に設定される。尚、以下においては、便宜上第２の反応ガスをＯ3ガスとして説明する。
【００２０】
反応ガスノズル３１、３２には、ガス吐出孔３３が真下を向いてノズルの長さ方向に亘って例えば１０ｍｍの間隔をおいて等間隔に配列されている。反応ガスノズル３１、３２の下方領域は、夫々Ｓｉ含有ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及びウエハＷに吸着したＳｉ含有ガスとＯ3ガスとを反応させるための第２の処理領域Ｐ２となる。反応ガスノズル３１、３２は、処理領域Ｐ１、Ｐ２における天井面４５から離間してウエハＷの近傍に夫々設けられている。
【００２１】
分離ガスノズル４１、４２は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離する分離領域Ｄを形成するためのものであり、当該分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に沿うように、例えば開口径がφ０．３やφ０．５ｍｍのガス吐出孔３３が下面側に複数箇所に形成されている。このガス吐出孔３３については後で詳述するが、回転テーブル２の中心側では、外縁側よりもガス吐出孔３３、３３間の離間寸法（ピッチ）を広くしている。これら各ノズル３１、３２、４１、４２は、回転テーブル２の中心側における凹部２４の外縁よりも、先端部が例えば２０ｍｍや４０ｍｍ程度当該中心側に突き出るように配置されている。
【００２２】
分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には図２及び図３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。回転テーブル２の回転中心と、この凸状部４を上側から見た時の前記回転中心から伸びる当該凸状部４の２つの外縁とのなす角度θは、図５に示すように例えば６０°となっている。また、凸状部４の下面と回転テーブル２上のウエハＷとの間の距離ｔは、図６に示すように例えば４ｍｍとなっている。尚、図５では凸状部４を一点鎖線で模式的に示している。
【００２３】
分離ガスノズル４１、４２における前記周方向両側には、前記凸状部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の前記周方向両側には、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、図４に示すように、当該凸状部４と回転テーブル２との間に狭隘な領域である分離空間を形成して、この領域から処理領域Ｐ１、Ｐ２側に分離ガスを吐出させ、当該分離ガスの流れによって第１の反応ガス及び第２の反応ガスの分離領域Ｄへの侵入を阻止することにある。
【００２４】
即ち、回転テーブル２を回転させると、この回転テーブル２の回転に連れられて、回転方向上流側の雰囲気（反応ガス）が下流側の分離領域Ｄに引き込まれようとする。また、分離ガスと反応ガスとが互いに接触していると、当該分離ガスの雰囲気を介して反応ガスが拡散してこようとし、更に両ガスの間で圧力差に応じたガス流が形成されようとする。そこで、この実施の形態では、分離領域Ｄにおける分離ガスの流速について、（１）回転テーブル２の回転により引き込まれる雰囲気の流速に打ち勝つように、また（２）反応ガスが分離領域Ｄ中に多少拡散しても、実質侵入できない状態で分離領域Ｄから処理領域Ｐ１、Ｐ２に分離ガスのガス流が形成されるように設定している。ここで、以下に説明するプロセス条件では、種々行った実験などにより、分離領域Ｄによる分離機能を確保するためには、後述の図１１にも示すように、（１）の項目が支配的になる（影響が大きい）ことが分かった。従って、各々の分離領域Ｄにおいて、回転テーブル２の回転によって引き込まれる雰囲気の流速に対して、各々の分離領域Ｄから前記狭隘な空間を介して処理領域Ｐ１、Ｐ２に吐出される分離ガスの流速の方が大きくなるようにしている。
【００２５】
具体的には、回転テーブル２の回転に連れられて下流側に引き込まれてくる雰囲気の流速は、回転テーブル２の回転速度（周速度）と同程度か、あるいは周速度よりも遅くなると考えられる。そのため、既述の狭隘な空間から処理領域Ｐ１、Ｐ２に吐出される分離ガスの流速について、分離領域Ｄの分離機能が確保されるように、前記周速度よりも速い速度に設定している。この時、既述のように、第１の反応ガス及び第２の反応ガスの流量が分離ガスの流量に比べて極めて少なく、また回転テーブル２の回転数が２４０ｒｐｍ程度と速い。そのため、反応ガスノズル３１、３２から真空容器１内に吐出された反応ガスは、回転テーブル２上において公転しているある一つのウエハＷからは、いわばほとんど静止しているように見えると考えられる。従って、反応ガスノズル３１、３２から吐出するこれら反応ガスの流速についてはゼロと近似している。また、回転テーブル２の回転により分離領域Ｄに引き込まれようとする雰囲気は、真空容器１内の部材や後述の排気口６１（６２）に向かう排気流などにより抵抗を受けるので、実際には回転テーブル２の周速度よりも遅い流速となるが、ここでは計算を簡略化するため、更には雰囲気の流速に対して分離領域Ｄから処理領域Ｐ１、Ｐ２側に吹き出す分離ガスの流速にマージンを設けるため、既述のように回転テーブル２の周速度と同程度の流速で通流するものして計算している。
【００２６】
ここで、回転テーブル２の周速度は、回転テーブル２の中心側よりも外縁側の方が速く、直径寸法が３００ｍｍのウエハＷを半径方向に載置する回転テーブル２では、中心側の周速度に対して外縁側の周速度が３倍程度となる。そのため、分離領域Ｄから処理領域Ｐ１、Ｐ２に吐出される分離ガスの流速について、回転テーブル２の中心側から外縁側に亘って同じ値に設定すると、即ち周速度の最も速い回転テーブル２の最外周において分離領域Ｄの分離機能が確保されるように分離ガスの流速を揃えると、回転テーブル２の中心側では分離ガスが過剰に供給されることになる。従って、この発明では、分離領域Ｄから処理領域Ｐ１、Ｐ２に吐出する分離ガスの流速について、当該分離領域Ｄによる分離機能を確保しながら分離ガスの消費量をできるだけ抑えるために、回転テーブル２の周縁側よりも中心側において遅くなるように（中心側では周縁側よりも分離ガスの供給量が少なくなるように）設定している。このような流速となるように分離ガスの流量を具体的に設定する手法について、回転テーブル２の中心側から外縁側に向かって分離領域Ｄを２つの領域Ａ１、Ａ２に模式的に区画して、領域Ａ１において領域Ａ２よりも分離ガスの流量を少なく設定する方法を例に挙げて以下に説明する。
【００２７】
先ず、図５に示すように、例えば回転テーブル２上の５つのウエハＷの各々の中心位置を結ぶ円状のラインに符号「Ｌ１」を付す。また、ラインＬ１よりも回転テーブル２の中心側の空間を領域Ａ１（Ａ１：ラインＬ１を通る鉛直面、後述の突出部５の外周面、回転テーブル２上のウエハＷ及び凸状部４で囲まれる領域）、当該ラインＬ１よりも周縁側の空間を領域Ａ２（Ａ２：ラインＬ１を通る鉛直面、回転テーブル２の外縁を通る鉛直面、回転テーブル２上のウエハＷ及び凸状部４で囲まれる領域）と呼ぶことにする。そして、図７に示すように、これら各領域Ａ１、Ａ２において、上流側及び下流側の処理領域Ｐ１、Ｐ２に夫々連通する側面Ｓ１、Ｓ２の面積を求める。また、例えば回転テーブル２の回転数を２４０ｒｐｍに設定した場合において、各領域Ａ１、Ａ２を回転テーブル２が通過する最大周速度即ちラインＬ１における周速度（領域Ａ１の最大周速度）及び回転テーブル２の外周縁における周速度（領域Ａ２の最大周速度）を計算する。尚、図７では、各領域Ａ１、Ａ２の両側面のうち回転テーブル２の回転方向上流側について示しており、また凸状部４については省略している。
【００２８】
次いで、各々の分離領域Ｄに供給する分離ガスの流量を設定し、例えば処理圧力が１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）及び処理温度が３５０℃の処理条件において、この分離ガスが真空容器１内で占める体積を求める。そして、この分離ガスのうち一部が領域Ａ１の側面Ｓ１、Ｓ１から処理領域Ｐ１、Ｐ２に向かって吐出され、残りの分離ガスが領域Ａ２の側面Ｓ２、Ｓ２から処理領域Ｐ１、Ｐ２に吐出されるものとして、各領域Ａ１、Ａ２に振り分ける分離ガスの流量の比率を設定する。続いて、前記処理条件において、各々の領域Ａ１、Ａ２における回転テーブル２の最大周速度よりも、これら領域Ａ１、Ａ２の側面Ｓ１、Ｓ２から吐出する分離ガスの流速の方が夫々僅かに大きくなるように、分離領域Ｄに供給する分離ガスの流量と前記比率とを種々変えて計算を行う。
【００２９】
こうして計算を行った結果、各領域Ａ１、Ａ２における回転テーブル２の最大周速度は夫々約７．８ｍ／ｓ及び約１２ｍ／ｓとなった。また、各々の分離領域Ｄに供給する分離ガスの流量は例えば１０ｓｌｍとなり、各領域Ａ１、Ａ２に振り分ける分離ガスの流量比は１：２となった。尚、領域Ａ２については、前記側面Ｓ２以外にも、回転テーブル２の外周縁よりも外周側の領域（当該回転テーブル２と屈曲部４６との間の領域）を介して、分離ガスが分離領域Ｄから僅かに吐出されると考えられる。そのため、当該外周側の領域を介して分離ガスが吐出する流量として、領域Ａ２に供給されるガス流量のうち例えば少量を差し引いて前記計算を行った。また、分離領域Ｄに対して上流側から引き込まれようとする雰囲気の流速よりも当該分離領域Ｄから吐出する分離ガスの流速の方が速くなるように分離ガスの供給流量を設定しているので、分離領域Ｄの下流側からの分離領域Ｄへの雰囲気の侵入は当然に阻止される。
【００３０】
ここで、分離ガス供給管５１から中心部領域Ｃに対してＮ2ガスを供給しているが、このＮ2ガスは当該中心部領域Ｃを介してガスの混合が行われることを防止するためのものである。中心部領域Ｃに供給されるＮ2ガスの流量は、例えば１ｓｌｍであり、分離ガスノズル４１、４２から供給されるＮ2ガスの流量の１／１〜１／１０程度となる。そのため、この中心部領域Ｃから各々の分離領域Ｄに向かう分離ガスは、分離ガスノズル４１（４２）から供給される各々のガス流量と比べて１／６以下の極めて少ない流量となる。即ち、中心部領域Ｃに供給される分離ガスは、当該中心部領域Ｃから周方向に亘って外側に向かって通流するので、各々の分離領域Ｄには１／６（θ＝６０°／３６０°）の分離ガスが進入しようとする。しかし、分離領域Ｄでは回転テーブル２の表面に近接して低い天井面４４が形成され、一方処理領域Ｐ１、Ｐ２側では当該天井面４４よりも高い天井面４５が形成されているので、当該分離領域Ｄには中心部領域Ｃからの分離ガスが入り込みにくくなっている。従って、分離ガス供給管５１から真空容器１内に供給されるＮ2ガスの流量を考慮しても、回転テーブル２上においてウエハＷの中心部側よりも外縁側の方がＮ2ガスの流量が多くなる。
【００３１】
以上において説明したＮ2ガス流量となるように、即ち各領域Ａ１、Ａ２に供給される分離ガスの流量比が１：２となるように、分離ガスノズル４１、４２には既述のガス吐出孔３３が各々配置されている。具体的には、図８に示すように、領域Ａ１では例えばガス吐出孔３３の配列間隔（ピッチ）ｕが２０ｍｍとなるように配置され、領域Ａ２では配列間隔ｕが１０ｍｍとなっている。
【００３２】
ここで、ガス吐出孔３３の配列間隔ｕを分離ガスノズル４１、４２の長さ方向において同じ間隔となるように設定した場合（ｕ：１０ｍｍ）、即ち各領域Ａ１、Ａ２に供給される分離ガスの流量比が１：１の場合、同様に各々の領域Ａ１、Ａ２において側面Ｓ１、Ｓ２から夫々吐出する分離ガスの流速の方が前記最大周速度よりも夫々僅かに大きくなるように既述の処理条件において計算したところ、分離ガスの流量は１２．５ｓｌｍとなった。従って、各領域Ａ１、Ａ２に対して分離ガスの流量を既述のように振り分けることにより、２つの分離領域Ｄを合計すると５ｓｌｍもの分離ガスを節約できることが分かった。
【００３３】
続いて、真空容器１の説明に戻ると、天板１１の下面には、図９に示すように回転テーブル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における前記回転中心側の部位と連続して形成されており、その下面が凸状部４の下面（天井面４４）と同じ高さに形成されている。このコア部２１の外周面と各ノズル３１、３２、４１、４２の先端部との間の距離は、例えば５０ｍｍとなっている。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。
【００３４】
真空容器１の天板１１の下面、つまり回転テーブル２のウエハ載置領域（凹部２４）から見た天井面は既述のように第１の天井面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９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９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、例えば回転テーブル２の表面に対する天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
【００３５】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図９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。この窪んだ部分における既述の第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２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、図１に示すように各々排気管６３を介して真空排気機構である例えば真空ポンプ６４に接続されている。なお図１中、６５は圧力調整手段である。
【００３６】
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９に示すように加熱手段であるヒータユニット７が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷをプロセス条件で決められた温度に加熱するようになっている。前記回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の上方空間から排気領域Ｅ１、Ｅ２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して回転テーブル２の下方領域へのガスの侵入を抑えるために、ヒータユニット７を全周に亘って囲むようにリング状のカバー部材７１が設けられている。このカバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び当該外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材７１ａと、この内側部材７１ａと真空容器１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。この外側部材７１ｂは、既述の排気口６１、６２の上方側においてはこれら排気口６１、６２と回転テーブル２の上方領域とを連通させるために例えば円弧状に切りかかれて排気領域Ｅ１、Ｅ２をなし、屈曲部４６の下方側においては上端面が当該屈曲部４６に近接するように配置されている。
【００３７】
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におけるコア部２１に接近するように上方側に突出して突出部１２ａをなしている。この突出部１２ａとコア部２１と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。このヒータユニット７と回転テーブル２との間には、当該ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、既述の外側部材７１ｂの内周壁から突出部１２ａの上端部との間を周方向に亘って接続する例えば石英からなる覆い部材７ａが設けられている。
【００３８】
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との狭い隙間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出されることになる。この突出部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Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間で回転テーブル２の中心部を介して反応ガス（Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガス）が混合することを防止している。
【００３９】
更に真空容器１の側壁には図２、図３に示すように外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板であるウエハ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は図示しないゲートバルブにより開閉されるようになっている。また回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４はこの搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われることから、回転テーブル２の下方側において当該受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。
【００４０】
また、この成膜装置には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられており、この制御部１００のメモリ内には後述の成膜処理を行うためのプログラムが格納されている。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１０１から制御部１００内にインストールされる。
【００４１】
次に、上述実施の形態の作用について説明する。先ず、図示しないゲートバルブを開き、外部から搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハＷを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す。この受け渡しは、凹部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器の底部側から不図示の昇降ピンが昇降することにより行われる。このようなウエハＷの受け渡しを回転テーブル２を間欠的に回転させて行い、回転テーブル２の５つの凹部２４内に夫々ウエハＷを載置する。続いてゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４により真空容器１内を引き切りの状態にすると共に、回転テーブル２を例えば２４０ｒｐｍで時計回りに回転させながらヒータユニット７によりウエハＷを例えば３５０℃に加熱する。次いで、反応ガスノズル３１、３２から夫々Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガスを例えば夫々１００ｓｃｃｍ、１０ｓｌｍで吐出すると共に、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＮ2ガスを例えば１０ｓｌｍで吐出し、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２からもＮ2ガスを例えば夫々１〜３ｓｌｍ、１０ｓｌｍで吐出する。そして、圧力調整手段６５により真空容器１内を予め設定した処理圧力例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）に調整する。
【００４２】
回転テーブル２の回転により、ウエハＷの表面には第１の処理領域Ｐ１においてＳｉ含有ガスが吸着し、次いで第２の処理領域Ｐ２においてウエハＷ上に吸着したＳｉ含有ガスが酸化され、薄膜成分である酸化シリコン膜の分子層が１層あるいは複数層形成されて反応生成物の成膜が行われる。そして、この反応生成物が積層されることによって、薄膜が形成される。この時、回転テーブル２の回転に連れられて、これら反応ガスが分離領域Ｄに侵入しようとする。しかし、既述のように各々の分離ガスノズル４１、４２のガス吐出孔３３及び分離ガスの供給流量を設定していることから、これら反応ガスの分離領域Ｄへの侵入が阻止される。
【００４３】
また、分離領域Ｄへの反応ガスの侵入を阻止するにあたって、既述のように分離ガスの供給量ができるだけ少なくなるように（回転テーブル２の中心側の供給量を外縁側よりも少なく）しているので、処理領域Ｐ１ではＳｉ含有ガスの希釈が抑えられる。そのため、この処理領域Ｐ１では、ウエハＷとＳｉ含有ガスとの接触時間あるいはウエハＷが接触するＳｉ含有ガスの濃度が十分に長く（高く）保たれるので、ウエハＷの表面に吸着するＳｉ含有ガスの量がほぼ設定通りになる。また、同様に処理領域Ｐ２では分離ガスによるＯ3ガスの希釈が抑えられるので、ウエハＷ上に吸着したＳｉ含有ガスが良好に酸化され、例えば膜中への不純物の残留が抑えられる。
【００４４】
そして、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１０に示すように、Ｓｉ含有ガスとＯ3ガス及び処理ガスとが互いに混合しないように各ガスが排気されることとなる。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Ｓｉ含有ガスが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。
【００４５】
上述の実施の形態によれば、真空容器１内において分離領域Ｄを介して処理領域Ｐ１、Ｐ２をウエハＷが順番に通過するように回転テーブル２を回転させるにあたり、回転テーブル２の中央側よりも周縁側の分離ガスの供給量が多くなるように分離ガスノズル４１、４２のガス吐出孔３３を配置すると共に、分離領域Ｄから処理領域Ｐ１、Ｐ２側に吐出される分離ガスの流速について、各領域Ａ１、Ａ２における回転テーブル２の最大周速度よりも夫々僅かに速くなるように設定している。そのため、前記中央側において分離ガスの過剰な供給を抑えることができるので、分離領域Ｄによる分離機能を確保しながら、分離ガスの消費量を抑えることができる。従って、各反応ガスの希釈を抑えることができるので、ほぼ設定通りの成膜レートで薄膜を成膜できる。そのため、回転テーブル２の回転数を例えば２４０ｒｐｍ程度に高速で回転させたり、あるいは処理圧力を例えば２６６６Ｐａ（２０Ｔｏｒｒ）程度に高く設定したりした場合であっても、ほぼ設定通りの高い成膜レートが得られるので、本発明の手法は、成膜レートの設定可能範囲を広げることによって、プロセスマージンを拡大させることができると言える。
【００４６】
また、分離ガスの消費量を抑えることにより、この分離ガスを排気する真空ポンプ６４の負荷を抑えることができるので、高価な部材（真空ポンプ６４）が不要になり、従って装置のコストを低減できる。更に、分離ガスの消費量を抑えることによって真空ポンプ６４の排気能力に余裕が出てくる場合には、例えば１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）程度に真空容器１内を高真空に設定して成膜処理を行うこともできる。更にまた、分離ガスの使用量が抑えられるので、当該分離ガスのコストも低減できる。
【００４７】
更に、分離領域Ｄへ引き込まれようとする雰囲気の流速として、既述のように回転テーブル２の周速度を便宜的に用いているので、分離ガスの流量を簡単に計算できる。更にまた、分離ガスノズル４１、４２の各々の両側に狭隘な空間を形成しているので、分離領域Ｄに供給された分離ガスがいわば層流の状態で処理領域Ｐ１、Ｐ２に向かって通流していくため、既述のように流速の計算を簡単に行うことができる。
【００４８】
ここで、図１１は、分離領域Ｄへの外部の雰囲気（反応ガス）の侵入を阻止するために必要な分離ガスの流量について、回転テーブル２の回転数と、真空容器１内の圧力と、に応じて模式的に示したグラフである。回転テーブル２の回転数が速くなる程、当該回転テーブル２の回転に連れられて分離領域Ｄに侵入しようとする雰囲気の流速が速くなるので、当該雰囲気の分離領域Ｄへの侵入を阻止するために必要な分離ガスの流量についても多くなる。また、真空容器１内の圧力が高くなる程、当該真空容器１内に供給された分離ガスが膨張しなくなるので、同様に分離領域Ｄへの雰囲気の侵入を阻止するために必要な分離ガスの流量が多くなる。そのため、本発明のように中央部側の分離ガスの流量を周縁部側よりも少なくして分離ガスの消費量を抑える効果は、回転テーブル２の回転数が速い程、また真空容器１内の圧力が高い程、即ち高い成膜レートが得られる条件になる程、顕著になると言える。本発明が適用される好ましい処理条件は、回転テーブル２の回転数が１２０ｒｐｍ以上、真空容器１内の圧力が１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以上である。尚、図１１に一点鎖線で示すように、回転テーブル２の回転数が遅く、更に真空容器１内の圧力が低い条件では、ガス流速よりもガス拡散の方が支配的になる。即ち、分離領域Ｄに侵入しようとする雰囲気の流速よりも速い流速で当該分離領域Ｄから分離ガスを吐出させても、この分離ガスが分散している領域を介して前記雰囲気が拡散しようとする。そのため、本発明は既述の処理条件の場合に適用することが好ましい。
【００４９】
既述の例では、回転テーブル２の外縁側よりも中心側における分離ガスの供給量を少なくするにあたり、２つの領域Ａ１、Ａ２を設けたが、３つ以上であっても良い。図１２は、回転テーブル２の中心側から外縁側に向かって３つの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３を設けた例を示している。これら領域Ａ１、Ａ２間の境界であるラインＬ２及び領域Ａ２、Ａ３間の境界であるラインＬ３は、例えば回転テーブル２の中央側から外縁側に向かってウエハＷの端部から１／３の位置及び２／３の位置に夫々設けられる。そして、各領域Ａ１、Ａ２、Ａ３において、分離ガスノズル４１、４２のガス吐出孔３３における既述の配列間隔ｕは、夫々３０ｍｍ、２０ｍｍ、１０ｍｍに設定される。この場合には、３つの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３における回転テーブル２の最大周速度に合わせてガス流量を割り振ることができるので、分離ガスの消費量を更に低減できる。
【００５０】
また、図１３に示すように、分離ガスノズル４１、４２のガス吐出孔３３の配列間隔ｕについて、回転テーブル２の中心側から外縁側に向かうにつれて徐々に狭くなるように、いわばグラデーションを形成したように配列しても良い。即ち、回転テーブル２の中心側では配列間隔ｕを２５ｍｍに設定し、回転テーブル２の外周部では配列間隔ｕを５ｍｍに設定する。そして、回転テーブル２の中心側から外縁側に向かうにつれて例えば１ｍｍずつ配列間隔ｕが狭くなるようにガス吐出孔３３が配置される。この場合には、回転テーブル２の半径方向における周速度に合わせてガス流量をきめ細かに割り振ることができるので、分離ガスの消費量を更に一層低減できる。
【００５１】
以上の例では、分離ガスの供給量を割り振るにあたって、ガス吐出孔３３の配列間隔ｕを調整したが、例えば図１４に示すように、ガス吐出孔３３の開口径を調整しても良い。図１４は、分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に亘って配列間隔ｕを等間隔に例えば１０ｍｍでガス吐出孔３３を配置すると共に、回転テーブル２の中心側におけるガス吐出孔３３の開口径を例えばφ０．１９ｍｍ、外縁側におけるガス吐出孔３３の開口径をφ０．２７ｍｍに設定した例を示している。即ち、回転テーブル２の中心側のガス吐出孔３３の開口径と、回転テーブル２の外縁側のガス吐出孔３３の開口径と、の比率を１：２にしている。尚、図１４は、分離ガスノズル４１、４２を下方側から見た様子を模式的に示している。以下の図１５も同様である。
【００５２】
更に、図１５に示すように、分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に亘って配列間隔ｕを等間隔に例えば１０ｍｍでガス吐出孔３３を配置すると共に、ガス吐出孔３３の開口径についても分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に亘って揃えて、ガス吐出孔３３の配置密度を回転テーブル２の中心側と外縁側とで変えても良い。図１５では、回転テーブル２の中心側ではガス吐出孔３３を一列に配置すると共に、外縁側ではガス吐出孔３３を分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に直交する方向に２列に配置した例を示している。また、回転テーブル２の中心側において外縁側よりも分離ガスの供給量を少なくするにあたり、ガス吐出孔３３の配列間隔ｕ、開口径及び配置密度を組み合わせて供給量を調整しても良い。
【００５３】
また、分離ガスを供給するにあたって回転テーブル２の外縁側から中心側に向かって伸びるノズル４１、４２を設けたが、前記外縁側及び中心側において夫々分離ガスを供給する分離ガス供給部（ガス吐出孔あるいは概略円板状のガスシャワーヘッド）を例えば真空容器１の天井面に各々配置し、これら分離ガス供給部から供給される分離ガスの流量を互いに独立して調整しても良い。この場合には、これら分離ガス供給部から分離領域Ｄに供給された分離ガスは、処理領域Ｐ１、Ｐ２側に向かうにつれて、既述の狭隘な空間により上方側へのガス流れが規制されると共に回転テーブル２の半径方向に拡散し、当該半径方向に亘って処理領域Ｐ１、Ｐ２に吐出することになる。即ち、本発明は、真空容器１の天井面に例えばウエハWに対向するように設けられたガス供給部から供給される分離ガスについて、回転テーブル２の外縁側よりも内側の流量が少なくなるように設定しており、例えば既述の分離ガス供給管５１から真空容器１の中心部に供給される分離ガスについては、前記「内側」に供給される分離ガスとは別のガスとしてみなしている。
【００５４】
また、既述の例ではノズル３１、３２、４１、４２に対して回転テーブル２を回転させたが、回転テーブル２を静止させ、当該回転テーブル２に対してノズル３１、３２、４１、４２を回転させても良い。更に、反応ガスノズル３１、３２について、上面側、回転テーブル２の回転方向における両側面側及び中心部領域Ｃ側から各々の反応ガスノズル３１、３２を覆うように、即ち反応ガスノズル３１、３２の下面側が開口する概略箱型のカバーを各々設けて、処理領域Ｐ１、Ｐ２への分離ガスの拡散を抑えるようにしても良い。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ても良い。
【符号の説明】
【００５５】
Ｗ ウエハ
１ 真空容器
２ 回転テーブル
４ 凸状部
Ｄ 分離領域
２４ 凹部
３１ 第１の反応ガスノズル
３２ 第２の反応ガスノズル
４１、４２ 分離ガスノズル
３３ 吐出孔
Ｐ１ 処理領域
Ｐ２ 処理領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空雰囲気にて複数種類の反応ガスを基板の表面に順番に供給して薄膜を形成する成膜装置、成膜方法及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハなどの基板（以下「ウエハ」と言う）の表面に例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜などの薄膜を成膜するにあたり、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）などと呼ばれる成膜方法を用いる場合がある。この成膜方法を実施する装置としては、例えば特許文献１、２に記載されているように、互いに反応する複数種類の反応ガスが夫々供給される複数の処理領域と、これら処理領域間において分離ガス（パージガス）が供給される分離領域と、を真空容器の周方向に配置して、ウエハが分離領域を介してこれら処理領域を順番に通過するように、例えばサセプタを鉛直軸周りに回転させる構成が知られている。
【０００３】
このような装置では、反応ガス同士が雰囲気中において互いに混じり合うことを防止するために、分離ガスの流量は、反応ガスの供給量よりも大流量に設定されると考えられる。しかしながら、分離ガスを大流量で供給すると、以下の問題が起こりやすくなるため、分離ガスの供給量をできるだけ少なくする必要がある。即ち、真空度やサセプタの回転数などのプロセス条件によっては、例えばサセプタの回転に引き連れられて分離ガスが処理領域に侵入し、反応ガスが希釈されてしまう場合がある。その場合には、例えば反応ガスとウエハとが接触する時間やウエハが接触する反応ガスの濃度が設定よりも短く（薄く）なり、求める成膜レートが得られなくなる（成膜レートが小さくなる）おそれがある。
【０００４】
また、大流量の分離ガスを供給すると、この大流量の分離ガスを真空容器内から排気する必要があるので、真空ポンプに対して大きな負荷がかかってしまう。一方、真空ポンプの負荷をなるべく小さくするために、例えば真空ポンプに大きな排気能力を持たせようとすると、高価な真空ポンプが必要になるので装置のコストが嵩んでしまう。更に、分離ガスの消費量が多くなると、当該分離ガスのコストも嵩んでしまう。
【０００５】
従って、このような構成の装置では、成膜レートを稼ごうとする程、即ちサセプタの回転数を速くしたり、あるいは真空容器内の圧力を高く（真空度を低く）したりする程、分離ガスの供給量が多くなるので、成膜レートの低下や装置のコストアップが顕著になってしまう。
既述の特許文献１、２では、このような課題については検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２４７０６６号公報
【特許文献２】特開平４−１８７９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の処理領域及びこれら処理領域同士の間に配置された分離領域に対して、基板を載置したテーブルを相対的に回転させ、反応生成物の層を積層して薄膜を成膜するにあたって、分離領域による処理領域同士の雰囲気の分離機能を確保しながら、当該分離領域に供給される分離ガスの消費量を抑えることのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の成膜装置は、
真空雰囲気にて複数種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返して薄膜を形成する成膜装置において、
真空容器内に設けられ、基板を載置するための基板載置領域を備えた載置台と、
前記基板載置領域に載置された基板に対して前記複数種類の反応ガスを夫々供給するために、前記真空容器の周方向に互いに離間して設けられた複数の反応ガス供給部と、
これら反応ガスが夫々供給される処理領域同士の雰囲気を分離するために、各々の処理領域同士の間に設けられた分離領域と、
この分離領域に対して前記基板載置領域における真空容器の中央側及び周縁側に各々分離ガスを供給すると共に、前記中央側よりも前記周縁側における分離ガスの供給量が多くなるように設けられた分離ガス供給部と、
前記分離領域において前記中央側と前記周縁側との間に亘って当該分離領域から処理領域側に向かって分離ガスが流れるように、狭隘な空間を前記載置台との間に形成するための天井面と、
前記真空容器内を真空排気するための真空排気機構と、
前記複数の反応ガス供給部及び分離領域に対して前記載置台を相対的に回転させるための回転機構と、を備えたことを特徴とする。
前記分離ガス供給部は、基板載置領域に対向するように設けられ、前記中央側と前記周縁側との間に亘って伸びるガスノズルを備え、
このガスノズルには、基板載置領域に向かって分離ガスを吐出するための複数のガス吐出孔が当該ガスノズルの長さ方向に沿って互いに間隔をおいて配置され、
前記ガス吐出孔は、前記中央側よりも前記周縁側の分離ガスの供給量が多くなるように、前記ガス吐出孔間の間隔寸法、前記ガス吐出孔の開口径及び前記ガス吐出孔の配置密度の少なくとも１つが設定されていても良い。
【０００９】
本発明の成膜方法は、
真空雰囲気にて複数種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返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載置台の基板載置領域に基板を載置する工程と、
前記真空容器内を真空排気する工程と、
次いで、前記基板載置領域に対して、前記真空容器の周方向に互いに離間して設けられた複数の反応ガス供給部から、前記複数種類の反応ガスを夫々供給する工程と、
これら反応ガスが夫々供給される処理領域同士の間に設けられた分離領域に対して、分離ガス供給部から、前記基板載置領域における真空容器の中央側よりも周縁側における供給量が多くなるように分離ガスを供給する工程と、
前記分離領域において天井面と前記載置台との間に形成された狭隘な空間を介して、前記中央側と前記周縁側との間に亘って当該分離領域から処理領域側に向かって分離ガスを吐出させて、処理領域同士の雰囲気を分離する工程と、
前記複数の反応ガス供給部及び分離領域に対して前記載置台を相対的に回転させ、前記分離領域を介して前記複数の処理領域に基板を順番に位置させる工程と、を含むことを特徴とする。
前記真空容器内の圧力は１３３Ｐａ以上であり、
前記順番に位置させる工程において、前記複数の反応ガス供給部及び分離領域に対して前記載置台を相対的に回転させる回転数は、２０ｒｐｍ以上であっても良い。
【００１０】
本発明の記憶媒体は、
真空容器内にて複数種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返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、前記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】
【００１１】
本発明は、真空容器内において分離領域を介して複数の処理領域に基板が順番に位置するように複数の反応ガス供給部及び分離領域に対して載置台を相対的に回転させるにあたり、基板載置領域における真空容器の中央側よりも周縁側のガス流量が多くなるように分離ガスを供給している。そのため、前記中央側において分離ガスの過剰な供給を抑えることができるので、分離領域による分離機能を確保しながら、分離ガスの消費量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る成膜装置の縦断面を示す図３のＩ−Ｉ’線縦断面図である。
【図２】前記成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】前記成膜装置の横断平面図である。
【図４】前記成膜装置の内部を回転テーブルの円周方向に沿って展開して模式的に示した縦断面図である。
【図５】前記成膜装置の内部の一部を拡大して示す横断平面図である。
【図６】前記成膜装置の内部の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図７】前記成膜装置の一部を拡大して模式的に示す斜視図である。
【図８】前記成膜装置の内部を拡大して示す縦断面図である。
【図９】前記成膜装置の内部を拡大して示す縦断面図である。
【図１０】前記成膜装置におけるガスの流れを模式的に示す横断平面図である。
【図１１】前記成膜装置の分離領域に供給される分離ガスの供給量を模式的に示す特性図である。
【図１２】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１３】前記成膜装置の他の例を示す縦断面図である。
【図１４】前記成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図１５】前記成膜装置の他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態の一例である成膜装置について、図１〜図９を参照して説明する。この成膜装置は、図１（図３のＩ−Ｉ’線に沿った断面図）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載置台である回転テーブル２と、を備えている。真空容器１は天板１１が容器本体１２から着脱できるように構成されている。天板１１は、真空容器１内が減圧されることにより、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側に引きつけられて気密状態を維持しているが、容器本体１２から分離するときには図示しない駆動機構により上方に持ち上げられる。
【００１４】
回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、このコア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は真空容器１の底面部１４を貫通し、その下端が当該回転軸２２を鉛直軸周りにこの例では時計方向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。
【００１５】
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エハ（以下「ウエハ」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、平面で見た時の回転テーブル２の回転中心と当該回転中心側の凹部２４の端部との間の距離及び回転テーブル２の外縁部と当該外縁部側の凹部２４の端部との間の距離は、夫々例えば１６０ｍｍ及び３０ｍｍとなっている。このウエハＷは、直径寸法が例えば３００ｍｍとなっている。尚、図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを描いてある。
【００１６】
凹部２４は、直径がウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きく、またその深さはウエハＷの厚みと同程度に設定されている。従ってウエハＷを凹部２４に落とし込むと、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが揃うことになる。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えて当該ウエハＷを昇降させるための例えば後述する３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（図示せず）が形成されている。凹部２４は、ウエハＷを位置決めして回転テーブル２の回転に伴う遠心力により飛び出さないようにするためのものであり、本発明の基板載置領域に相当する部位である。
【００１７】
図２及び図３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放射状に配置されている。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がこの順番で配列されており、これらのノズル３１、３２、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エハＷに対向して水平に伸びるように各々取り付けられている。各ノズル３１、３２、４１、４２の基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａは、真空容器１の外周壁を貫通している。これら反応ガスノズル３１、３２は、夫々第１の反応ガス供給部、第２の反応ガス供給部をなし、分離ガスノズル４１、４２は、各々分離ガス供給部をなしている。
【００１８】
第１の反応ガスノズル３１は、流量調整バルブなどを介して、Ｓｉ（シリコン）を含む第１の反応ガス例えばジイソプロピルアミノシランガスまたはＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン、ＳｉＨ2（ＮＨ−Ｃ（ＣＨ3）3）2）ガスのガス供給源（いずれも図示せず）に接続されている。第２の反応ガスノズル３２は、同様に流量調整バルブなどを介して、第２の反応ガス例えばＯ3（オゾン）ガスとＯ2（酸素）ガスとの混合ガスのガス供給源（いずれも図示せず）に接続されている。これら第１の反応ガス及び第２の反応ガスの流量は、夫々例えば１０〜１０００ｓｃｃｍ、１〜１０ｓｌｍ程度に設定される。これら第１の反応ガス及び第２の反応ガスとしては、上で挙げたガス以外にも、以下の表に示すガスを用いて、この表の右側の欄に示す薄膜を成膜しても良いし、これら反応ガスを組み合わせて前記薄膜の混合物や積層体を形成しても良い。更に、第２の反応ガスとしてＯ3ガスを用いる場合には、このＯ3ガスに代えて、あるいはＯ3ガスと共に、酸素（Ｏ）プラズマを用いても良い。
（表）
【００１９】
分離ガスノズル４１、４２は、夫々流量調整バルブなどを介して、分離ガスであるＮ2（窒素）ガスのガス供給源（いずれも図示せず）に接続されている。これら分離ガスノズル４１、４２から吐出される分離ガスの流量は、各々例えば１〜２０ｓｌｍ程度に設定される。尚、以下においては、便宜上第２の反応ガスをＯ3ガスとして説明する。
【００２０】
反応ガスノズル３１、３２には、ガス吐出孔３３が真下を向いてノズルの長さ方向に亘って例えば１０ｍｍの間隔をおいて等間隔に配列されている。反応ガスノズル３１、３２の下方領域は、夫々Ｓｉ含有ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及びウエハＷに吸着したＳｉ含有ガスとＯ3ガスとを反応させるための第２の処理領域Ｐ２となる。反応ガスノズル３１、３２は、処理領域Ｐ１、Ｐ２における天井面４５から離間してウエハＷの近傍に夫々設けられている。
【００２１】
分離ガスノズル４１、４２は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離する分離領域Ｄを形成するためのものであり、当該分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に沿うように、例えば開口径がφ０．３やφ０．５ｍｍのガス吐出孔３３が下面側に複数箇所に形成されている。このガス吐出孔３３については後で詳述するが、回転テーブル２の中心側では、外縁側よりもガス吐出孔３３、３３間の離間寸法（ピッチ）を広くしている。これら各ノズル３１、３２、４１、４２は、回転テーブル２の中心側における凹部２４の外縁よりも、先端部が例えば２０ｍｍや４０ｍｍ程度当該中心側に突き出るように配置されている。
【００２２】
分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には図２及び図３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。回転テーブル２の回転中心と、この凸状部４を上側から見た時の前記回転中心から伸びる当該凸状部４の２つの外縁とのなす角度θは、図５に示すように例えば６０°となっている。また、凸状部４の下面と回転テーブル２上のウエハＷとの間の距離ｔは、図６に示すように例えば４ｍｍとなっている。尚、図５では凸状部４を一点鎖線で模式的に示している。
【００２３】
分離ガスノズル４１、４２における前記周方向両側には、前記凸状部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の前記周方向両側には、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、図４に示すように、当該凸状部４と回転テーブル２との間に狭隘な領域である分離空間を形成して、この領域から処理領域Ｐ１、Ｐ２側に分離ガスを吐出させ、当該分離ガスの流れによって第１の反応ガス及び第２の反応ガスの分離領域Ｄへの侵入を阻止することにある。
【００２４】
即ち、回転テーブル２を回転させると、この回転テーブル２の回転に連れられて、回転方向上流側の雰囲気（反応ガス）が下流側の分離領域Ｄに引き込まれようとする。また、分離ガスと反応ガスとが互いに接触していると、当該分離ガスの雰囲気を介して反応ガスが拡散してこようとし、更に両ガスの間で圧力差に応じたガス流が形成されようとする。そこで、この実施の形態では、分離領域Ｄにおける分離ガスの流速について、（１）回転テーブル２の回転により引き込まれる雰囲気の流速に打ち勝つように、また（２）反応ガスが分離領域Ｄ中に多少拡散しても、実質侵入できない状態で分離領域Ｄから処理領域Ｐ１、Ｐ２に分離ガスのガス流が形成されるように設定している。ここで、以下に説明するプロセス条件では、種々行った実験などにより、分離領域Ｄによる分離機能を確保するためには、後述の図１１にも示すように、（１）の項目が支配的になる（影響が大きい）ことが分かった。従って、各々の分離領域Ｄにおいて、回転テーブル２の回転によって引き込まれる雰囲気の流速に対して、各々の分離領域Ｄから前記狭隘な空間を介して処理領域Ｐ１、Ｐ２に吐出される分離ガスの流速の方が大きくなるようにしている。
【００２５】
具体的には、回転テーブル２の回転に連れられて下流側に引き込まれてくる雰囲気の流速は、回転テーブル２の回転速度（周速度）と同程度か、あるいは周速度よりも遅くなると考えられる。そのため、既述の狭隘な空間から処理領域Ｐ１、Ｐ２に吐出される分離ガスの流速について、分離領域Ｄの分離機能が確保されるように、前記周速度よりも速い速度に設定している。この時、既述のように、第１の反応ガス及び第２の反応ガスの流量が分離ガスの流量に比べて極めて少なく、また回転テーブル２の回転数が２４０ｒｐｍ程度と速い。そのため、反応ガスノズル３１、３２から真空容器１内に吐出された反応ガスは、回転テーブル２上において公転しているある一つのウエハＷからは、いわばほとんど静止しているように見えると考えられる。従って、反応ガスノズル３１、３２から吐出するこれら反応ガスの流速についてはゼロと近似している。また、回転テーブル２の回転により分離領域Ｄに引き込まれようとする雰囲気は、真空容器１内の部材や後述の排気口６１（６２）に向かう排気流などにより抵抗を受けるので、実際には回転テーブル２の周速度よりも遅い流速となるが、ここでは計算を簡略化するため、更には雰囲気の流速に対して分離領域Ｄから処理領域Ｐ１、Ｐ２側に吹き出す分離ガスの流速にマージンを設けるため、既述のように回転テーブル２の周速度と同程度の流速で通流するものして計算している。
【００２６】
ここで、回転テーブル２の周速度は、回転テーブル２の中心側よりも外縁側の方が速く、直径寸法が３００ｍｍのウエハＷを半径方向に載置する回転テーブル２では、中心側の周速度に対して外縁側の周速度が３倍程度となる。そのため、分離領域Ｄから処理領域Ｐ１、Ｐ２に吐出される分離ガスの流速について、回転テーブル２の中心側から外縁側に亘って同じ値に設定すると、即ち周速度の最も速い回転テーブル２の最外周において分離領域Ｄの分離機能が確保されるように分離ガスの流速を揃えると、回転テーブル２の中心側では分離ガスが過剰に供給されることになる。従って、この発明では、分離領域Ｄから処理領域Ｐ１、Ｐ２に吐出する分離ガスの流速について、当該分離領域Ｄによる分離機能を確保しながら分離ガスの消費量をできるだけ抑えるために、回転テーブル２の周縁側よりも中心側において遅くなるように（中心側では周縁側よりも分離ガスの供給量が少なくなるように）設定している。このような流速となるように分離ガスの流量を具体的に設定する手法について、回転テーブル２の中心側から外縁側に向かって分離領域Ｄを２つの領域Ａ１、Ａ２に模式的に区画して、領域Ａ１において領域Ａ２よりも分離ガスの流量を少なく設定する方法を例に挙げて以下に説明する。
【００２７】
先ず、図５に示すように、例えば回転テーブル２上の５つのウエハＷの各々の中心位置を結ぶ円状のラインに符号「Ｌ１」を付す。また、ラインＬ１よりも回転テーブル２の中心側の空間を領域Ａ１（Ａ１：ラインＬ１を通る鉛直面、後述の突出部５の外周面、回転テーブル２上のウエハＷ及び凸状部４で囲まれる領域）、当該ラインＬ１よりも周縁側の空間を領域Ａ２（Ａ２：ラインＬ１を通る鉛直面、回転テーブル２の外縁を通る鉛直面、回転テーブル２上のウエハＷ及び凸状部４で囲まれる領域）と呼ぶことにする。そして、図７に示すように、これら各領域Ａ１、Ａ２において、上流側及び下流側の処理領域Ｐ１、Ｐ２に夫々連通する側面Ｓ１、Ｓ２の面積を求める。また、例えば回転テーブル２の回転数を２４０ｒｐｍに設定した場合において、各領域Ａ１、Ａ２を回転テーブル２が通過する最大周速度即ちラインＬ１における周速度（領域Ａ１の最大周速度）及び回転テーブル２の外周縁における周速度（領域Ａ２の最大周速度）を計算する。尚、図７では、各領域Ａ１、Ａ２の両側面のうち回転テーブル２の回転方向上流側について示しており、また凸状部４については省略している。
【００２８】
次いで、各々の分離領域Ｄに供給する分離ガスの流量を設定し、例えば処理圧力が１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）及び処理温度が３５０℃の処理条件において、この分離ガスが真空容器１内で占める体積を求める。そして、この分離ガスのうち一部が領域Ａ１の側面Ｓ１、Ｓ１から処理領域Ｐ１、Ｐ２に向かって吐出され、残りの分離ガスが領域Ａ２の側面Ｓ２、Ｓ２から処理領域Ｐ１、Ｐ２に吐出されるものとして、各領域Ａ１、Ａ２に振り分ける分離ガスの流量の比率を設定する。続いて、前記処理条件において、各々の領域Ａ１、Ａ２における回転テーブル２の最大周速度よりも、これら領域Ａ１、Ａ２の側面Ｓ１、Ｓ２から吐出する分離ガスの流速の方が夫々僅かに大きくなるように、分離領域Ｄに供給する分離ガスの流量と前記比率とを種々変えて計算を行う。
【００２９】
こうして計算を行った結果、各領域Ａ１、Ａ２における回転テーブル２の最大周速度は夫々約７．８ｍ／ｓ及び約１２ｍ／ｓとなった。また、各々の分離領域Ｄに供給する分離ガスの流量は例えば１０ｓｌｍとなり、各領域Ａ１、Ａ２に振り分ける分離ガスの流量比は１：２となった。尚、領域Ａ２については、前記側面Ｓ２以外にも、回転テーブル２の外周縁よりも外周側の領域（当該回転テーブル２と屈曲部４６との間の領域）を介して、分離ガスが分離領域Ｄから僅かに吐出されると考えられる。そのため、当該外周側の領域を介して分離ガスが吐出する流量として、領域Ａ２に供給されるガス流量のうち例えば少量を差し引いて前記計算を行った。また、分離領域Ｄに対して上流側から引き込まれようとする雰囲気の流速よりも当該分離領域Ｄから吐出する分離ガスの流速の方が速くなるように分離ガスの供給流量を設定しているので、分離領域Ｄの下流側からの分離領域Ｄへの雰囲気の侵入は当然に阻止される。
【００３０】
ここで、分離ガス供給管５１から中心部領域Ｃに対してＮ2ガスを供給しているが、このＮ2ガスは当該中心部領域Ｃを介してガスの混合が行われることを防止するためのものである。中心部領域Ｃに供給されるＮ2ガスの流量は、例えば１ｓｌｍであり、分離ガスノズル４１、４２から供給されるＮ2ガスの流量の１／１〜１／１０程度となる。そのため、この中心部領域Ｃから各々の分離領域Ｄに向かう分離ガスは、分離ガスノズル４１（４２）から供給される各々のガス流量と比べて１／６以下の極めて少ない流量となる。即ち、中心部領域Ｃに供給される分離ガスは、当該中心部領域Ｃから周方向に亘って外側に向かって通流するので、各々の分離領域Ｄには１／６（θ＝６０°／３６０°）の分離ガスが進入しようとする。しかし、分離領域Ｄでは回転テーブル２の表面に近接して低い天井面４４が形成され、一方処理領域Ｐ１、Ｐ２側では当該天井面４４よりも高い天井面４５が形成されているので、当該分離領域Ｄには中心部領域Ｃからの分離ガスが入り込みにくくなっている。従って、分離ガス供給管５１から真空容器１内に供給されるＮ2ガスの流量を考慮しても、回転テーブル２上においてウエハＷの中心部側よりも外縁側の方がＮ2ガスの流量が多くなる。
【００３１】
以上において説明したＮ2ガス流量となるように、即ち各領域Ａ１、Ａ２に供給される分離ガスの流量比が１：２となるように、分離ガスノズル４１、４２には既述のガス吐出孔３３が各々配置されている。具体的には、図８に示すように、領域Ａ１では例えばガス吐出孔３３の配列間隔（ピッチ）ｕが２０ｍｍとなるように配置され、領域Ａ２では配列間隔ｕが１０ｍｍとなっている。
【００３２】
ここで、ガス吐出孔３３の配列間隔ｕを分離ガスノズル４１、４２の長さ方向において同じ間隔となるように設定した場合（ｕ：１０ｍｍ）、即ち各領域Ａ１、Ａ２に供給される分離ガスの流量比が１：１の場合、同様に各々の領域Ａ１、Ａ２において側面Ｓ１、Ｓ２から夫々吐出する分離ガスの流速の方が前記最大周速度よりも夫々僅かに大きくなるように既述の処理条件において計算したところ、分離ガスの流量は１２．５ｓｌｍとなった。従って、各領域Ａ１、Ａ２に対して分離ガスの流量を既述のように振り分けることにより、２つの分離領域Ｄを合計すると５ｓｌｍもの分離ガスを節約できることが分かった。
【００３３】
続いて、真空容器１の説明に戻ると、天板１１の下面には、図９に示すように回転テーブル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における前記回転中心側の部位と連続して形成されており、その下面が凸状部４の下面（天井面４４）と同じ高さに形成されている。このコア部２１の外周面と各ノズル３１、３２、４１、４２の先端部との間の距離は、例えば５０ｍｍとなっている。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。
【００３４】
真空容器１の天板１１の下面、つまり回転テーブル２のウエハ載置領域（凹部２４）から見た天井面は既述のように第１の天井面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９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９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、例えば回転テーブル２の表面に対する天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。
【００３５】
容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図９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。この窪んだ部分における既述の第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２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、図１に示すように各々排気管６３を介して真空排気機構である例えば真空ポンプ６４に接続されている。なお図１中、６５は圧力調整手段である。
【００３６】
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９に示すように加熱手段であるヒータユニット７が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷをプロセス条件で決められた温度に加熱するようになっている。前記回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の上方空間から排気領域Ｅ１、Ｅ２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して回転テーブル２の下方領域へのガスの侵入を抑えるために、ヒータユニット７を全周に亘って囲むようにリング状のカバー部材７１が設けられている。このカバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び当該外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材７１ａと、この内側部材７１ａと真空容器１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。この外側部材７１ｂは、既述の排気口６１、６２の上方側においてはこれら排気口６１、６２と回転テーブル２の上方領域とを連通させるために例えば円弧状に切りかかれて排気領域Ｅ１、Ｅ２をなし、屈曲部４６の下方側においては上端面が当該屈曲部４６に近接するように配置されている。
【００３７】
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におけるコア部２１に接近するように上方側に突出して突出部１２ａをなしている。この突出部１２ａとコア部２１と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。このヒータユニット７と回転テーブル２との間には、当該ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、既述の外側部材７１ｂの内周壁から突出部１２ａの上端部との間を周方向に亘って接続する例えば石英からなる覆い部材７ａが設けられている。
【００３８】
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との狭い隙間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出されることになる。この突出部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Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間で回転テーブル２の中心部を介して反応ガス（Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガス）が混合することを防止している。
【００３９】
更に真空容器１の側壁には図２、図３に示すように外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板であるウエハ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は図示しないゲートバルブにより開閉されるようになっている。また回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４はこの搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われることから、回転テーブル２の下方側において当該受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。
【００４０】
また、この成膜装置には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられており、この制御部１００のメモリ内には後述の成膜処理を行うためのプログラムが格納されている。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１０１から制御部１００内にインストールされる。
【００４１】
次に、上述実施の形態の作用について説明する。先ず、図示しないゲートバルブを開き、外部から搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハＷを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す。この受け渡しは、凹部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器の底部側から不図示の昇降ピンが昇降することにより行われる。このようなウエハＷの受け渡しを回転テーブル２を間欠的に回転させて行い、回転テーブル２の５つの凹部２４内に夫々ウエハＷを載置する。続いてゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４により真空容器１内を引き切りの状態にすると共に、回転テーブル２を例えば２４０ｒｐｍで時計回りに回転させながらヒータユニット７によりウエハＷを例えば３５０℃に加熱する。次いで、反応ガスノズル３１、３２から夫々Ｓｉ含有ガス及びＯ3ガスを例えば夫々１００ｓｃｃｍ、１０ｓｌｍで吐出すると共に、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＮ2ガスを例えば１０ｓｌｍで吐出し、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２からもＮ2ガスを例えば夫々１〜３ｓｌｍ、１０ｓｌｍで吐出する。そして、圧力調整手段６５により真空容器１内を予め設定した処理圧力例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）に調整する。
【００４２】
回転テーブル２の回転により、ウエハＷの表面には第１の処理領域Ｐ１においてＳｉ含有ガスが吸着し、次いで第２の処理領域Ｐ２においてウエハＷ上に吸着したＳｉ含有ガスが酸化され、薄膜成分である酸化シリコン膜の分子層が１層あるいは複数層形成されて反応生成物の成膜が行われる。そして、この反応生成物が積層されることによって、薄膜が形成される。この時、回転テーブル２の回転に連れられて、これら反応ガスが分離領域Ｄに侵入しようとする。しかし、既述のように各々の分離ガスノズル４１、４２のガス吐出孔３３及び分離ガスの供給流量を設定していることから、これら反応ガスの分離領域Ｄへの侵入が阻止される。
【００４３】
また、分離領域Ｄへの反応ガスの侵入を阻止するにあたって、既述のように分離ガスの供給量ができるだけ少なくなるように（回転テーブル２の中心側の供給量を外縁側よりも少なく）しているので、処理領域Ｐ１ではＳｉ含有ガスの希釈が抑えられる。そのため、この処理領域Ｐ１では、ウエハＷとＳｉ含有ガスとの接触時間あるいはウエハＷが接触するＳｉ含有ガスの濃度が十分に長く（高く）保たれるので、ウエハＷの表面に吸着するＳｉ含有ガスの量がほぼ設定通りになる。また、同様に処理領域Ｐ２では分離ガスによるＯ3ガスの希釈が抑えられるので、ウエハＷ上に吸着したＳｉ含有ガスが良好に酸化され、例えば膜中への不純物の残留が抑えられる。
【００４４】
そして、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１０に示すように、Ｓｉ含有ガスとＯ3ガス及び処理ガスとが互いに混合しないように各ガスが排気されることとなる。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Ｓｉ含有ガスが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。
【００４５】
上述の実施の形態によれば、真空容器１内において分離領域Ｄを介して処理領域Ｐ１、Ｐ２をウエハＷが順番に通過するように回転テーブル２を回転させるにあたり、回転テーブル２の中央側よりも周縁側の分離ガスの供給量が多くなるように分離ガスノズル４１、４２のガス吐出孔３３を配置すると共に、分離領域Ｄから処理領域Ｐ１、Ｐ２側に吐出される分離ガスの流速について、各領域Ａ１、Ａ２における回転テーブル２の最大周速度よりも夫々僅かに速くなるように設定している。そのため、前記中央側において分離ガスの過剰な供給を抑えることができるので、分離領域Ｄによる分離機能を確保しながら、分離ガスの消費量を抑えることができる。従って、各反応ガスの希釈を抑えることができるので、ほぼ設定通りの成膜レートで薄膜を成膜できる。そのため、回転テーブル２の回転数を例えば２４０ｒｐｍ程度に高速で回転させたり、あるいは処理圧力を例えば２６６６Ｐａ（２０Ｔｏｒｒ）程度に高く設定したりした場合であっても、ほぼ設定通りの高い成膜レートが得られるので、本発明の手法は、成膜レートの設定可能範囲を広げることによって、プロセスマージンを拡大させることができると言える。
【００４６】
また、分離ガスの消費量を抑えることにより、この分離ガスを排気する真空ポンプ６４の負荷を抑えることができるので、高価な部材（真空ポンプ６４）が不要になり、従って装置のコストを低減できる。更に、分離ガスの消費量を抑えることによって真空ポンプ６４の排気能力に余裕が出てくる場合には、例えば１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）程度に真空容器１内を高真空に設定して成膜処理を行うこともできる。更にまた、分離ガスの使用量が抑えられるので、当該分離ガスのコストも低減できる。
【００４７】
更に、分離領域Ｄへ引き込まれようとする雰囲気の流速として、既述のように回転テーブル２の周速度を便宜的に用いているので、分離ガスの流量を簡単に計算できる。更にまた、分離ガスノズル４１、４２の各々の両側に狭隘な空間を形成しているので、分離領域Ｄに供給された分離ガスがいわば層流の状態で処理領域Ｐ１、Ｐ２に向かって通流していくため、既述のように流速の計算を簡単に行うことができる。
【００４８】
ここで、図１１は、分離領域Ｄへの外部の雰囲気（反応ガス）の侵入を阻止するために必要な分離ガスの流量について、回転テーブル２の回転数と、真空容器１内の圧力と、に応じて模式的に示したグラフである。回転テーブル２の回転数が速くなる程、当該回転テーブル２の回転に連れられて分離領域Ｄに侵入しようとする雰囲気の流速が速くなるので、当該雰囲気の分離領域Ｄへの侵入を阻止するために必要な分離ガスの流量についても多くなる。また、真空容器１内の圧力が高くなる程、当該真空容器１内に供給された分離ガスが膨張しなくなるので、同様に分離領域Ｄへの雰囲気の侵入を阻止するために必要な分離ガスの流量が多くなる。そのため、本発明のように中央部側の分離ガスの流量を周縁部側よりも少なくして分離ガスの消費量を抑える効果は、回転テーブル２の回転数が速い程、また真空容器１内の圧力が高い程、即ち高い成膜レートが得られる条件になる程、顕著になると言える。本発明が適用される好ましい処理条件は、回転テーブル２の回転数が１２０ｒｐｍ以上、真空容器１内の圧力が１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以上である。尚、図１１に一点鎖線で示すように、回転テーブル２の回転数が遅く、更に真空容器１内の圧力が低い条件では、ガス流速よりもガス拡散の方が支配的になる。即ち、分離領域Ｄに侵入しようとする雰囲気の流速よりも速い流速で当該分離領域Ｄから分離ガスを吐出させても、この分離ガスが分散している領域を介して前記雰囲気が拡散しようとする。そのため、本発明は既述の処理条件の場合に適用することが好ましい。
【００４９】
既述の例では、回転テーブル２の外縁側よりも中心側における分離ガスの供給量を少なくするにあたり、２つの領域Ａ１、Ａ２を設けたが、３つ以上であっても良い。図１２は、回転テーブル２の中心側から外縁側に向かって３つの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３を設けた例を示している。これら領域Ａ１、Ａ２間の境界であるラインＬ２及び領域Ａ２、Ａ３間の境界であるラインＬ３は、例えば回転テーブル２の中央側から外縁側に向かってウエハＷの端部から１／３の位置及び２／３の位置に夫々設けられる。そして、各領域Ａ１、Ａ２、Ａ３において、分離ガスノズル４１、４２のガス吐出孔３３における既述の配列間隔ｕは、夫々３０ｍｍ、２０ｍｍ、１０ｍｍに設定される。この場合には、３つの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３における回転テーブル２の最大周速度に合わせてガス流量を割り振ることができるので、分離ガスの消費量を更に低減できる。
【００５０】
また、図１３に示すように、分離ガスノズル４１、４２のガス吐出孔３３の配列間隔ｕについて、回転テーブル２の中心側から外縁側に向かうにつれて徐々に狭くなるように、いわばグラデーションを形成したように配列しても良い。即ち、回転テーブル２の中心側では配列間隔ｕを２５ｍｍに設定し、回転テーブル２の外周部では配列間隔ｕを５ｍｍに設定する。そして、回転テーブル２の中心側から外縁側に向かうにつれて例えば１ｍｍずつ配列間隔ｕが狭くなるようにガス吐出孔３３が配置される。この場合には、回転テーブル２の半径方向における周速度に合わせてガス流量をきめ細かに割り振ることができるので、分離ガスの消費量を更に一層低減できる。
【００５１】
以上の例では、分離ガスの供給量を割り振るにあたって、ガス吐出孔３３の配列間隔ｕを調整したが、例えば図１４に示すように、ガス吐出孔３３の開口径を調整しても良い。図１４は、分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に亘って配列間隔ｕを等間隔に例えば１０ｍｍでガス吐出孔３３を配置すると共に、回転テーブル２の中心側におけるガス吐出孔３３の開口径を例えばφ０．１９ｍｍ、外縁側におけるガス吐出孔３３の開口径をφ０．２７ｍｍに設定した例を示している。即ち、回転テーブル２の中心側のガス吐出孔３３の開口径と、回転テーブル２の外縁側のガス吐出孔３３の開口径と、の比率を１：２にしている。尚、図１４は、分離ガスノズル４１、４２を下方側から見た様子を模式的に示している。以下の図１５も同様である。
【００５２】
更に、図１５に示すように、分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に亘って配列間隔ｕを等間隔に例えば１０ｍｍでガス吐出孔３３を配置すると共に、ガス吐出孔３３の開口径についても分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に亘って揃えて、ガス吐出孔３３の配置密度を回転テーブル２の中心側と外縁側とで変えても良い。図１５では、回転テーブル２の中心側ではガス吐出孔３３を一列に配置すると共に、外縁側ではガス吐出孔３３を分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に直交する方向に２列に配置した例を示している。また、回転テーブル２の中心側において外縁側よりも分離ガスの供給量を少なくするにあたり、ガス吐出孔３３の配列間隔ｕ、開口径及び配置密度を組み合わせて供給量を調整しても良い。
【００５３】
また、分離ガスを供給するにあたって回転テーブル２の外縁側から中心側に向かって伸びるノズル４１、４２を設けたが、前記外縁側及び中心側において夫々分離ガスを供給する分離ガス供給部（ガス吐出孔あるいは概略円板状のガスシャワーヘッド）を例えば真空容器１の天井面に各々配置し、これら分離ガス供給部から供給される分離ガスの流量を互いに独立して調整しても良い。この場合には、これら分離ガス供給部から分離領域Ｄに供給された分離ガスは、処理領域Ｐ１、Ｐ２側に向かうにつれて、既述の狭隘な空間により上方側へのガス流れが規制されると共に回転テーブル２の半径方向に拡散し、当該半径方向に亘って処理領域Ｐ１、Ｐ２に吐出することになる。即ち、本発明は、真空容器１の天井面に例えばウエハWに対向するように設けられたガス供給部から供給される分離ガスについて、回転テーブル２の外縁側よりも内側の流量が少なくなるように設定しており、例えば既述の分離ガス供給管５１から真空容器１の中心部に供給される分離ガスについては、前記「内側」に供給される分離ガスとは別のガスとしてみなしている。
【００５４】
また、既述の例ではノズル３１、３２、４１、４２に対して回転テーブル２を回転させたが、回転テーブル２を静止させ、当該回転テーブル２に対してノズル３１、３２、４１、４２を回転させても良い。更に、反応ガスノズル３１、３２について、上面側、回転テーブル２の回転方向における両側面側及び中心部領域Ｃ側から各々の反応ガスノズル３１、３２を覆うように、即ち反応ガスノズル３１、３２の下面側が開口する概略箱型のカバーを各々設けて、処理領域Ｐ１、Ｐ２への分離ガスの拡散を抑えるようにしても良い。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ても良い。
【符号の説明】
【００５５】
Ｗ ウエハ
１ 真空容器
２ 回転テーブル
４ 凸状部
Ｄ 分離領域
２４ 凹部
３１ 第１の反応ガスノズル
３２ 第２の反応ガスノズル
４１、４２ 分離ガスノズル
３３ 吐出孔
Ｐ１ 処理領域
Ｐ２ 処理領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空雰囲気にて複数種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返して薄膜を形成する成膜装置において、
真空容器内に設けられ、基板を載置するための基板載置領域を備えた載置台と、
前記基板載置領域に載置された基板に対して前記複数種類の反応ガスを夫々供給するために、前記真空容器の周方向に互いに離間して設けられた複数の反応ガス供給部と、
これら反応ガスが夫々供給される処理領域同士の雰囲気を分離するために、各々の処理領域同士の間に設けられた分離領域と、
この分離領域に対して前記基板載置領域における真空容器の中央側及び周縁側に各々分離ガスを供給すると共に、前記中央側よりも前記周縁側における分離ガスの供給量が多くなるように設けられた分離ガス供給部と、
前記分離領域において前記中央側と前記周縁側との間に亘って当該分離領域から処理領域側に向かって分離ガスが流れるように、狭隘な空間を前記載置台との間に形成するための天井面と、
前記真空容器内を真空排気するための真空排気機構と、
前記複数の反応ガス供給部及び分離領域に対して前記載置台を相対的に回転させるための回転機構と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記分離ガス供給部は、基板載置領域に対向するように設けられ、前記中央側と前記周縁側との間に亘って伸びるガスノズルを備え、
このガスノズルには、基板載置領域に向かって分離ガスを吐出するための複数のガス吐出孔が当該ガスノズルの長さ方向に沿って互いに間隔をおいて配置され、
前記ガス吐出孔は、前記中央側よりも前記周縁側の分離ガスの供給量が多くなるように、前記ガス吐出孔間の間隔寸法、前記ガス吐出孔の開口径及び前記ガス吐出孔の配置密度の少なくとも１つが設定され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】
真空雰囲気にて複数種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返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載置台の基板載置領域に基板を載置する工程と、
前記真空容器内を真空排気する工程と、
次いで、前記基板載置領域に対して、前記真空容器の周方向に互いに離間して設けられた複数の反応ガス供給部から、前記複数種類の反応ガスを夫々供給する工程と、
これら反応ガスが夫々供給される処理領域同士の間に設けられた分離領域に対して、分離ガス供給部から、前記基板載置領域における真空容器の中央側よりも周縁側における供給量が多くなるように分離ガスを供給する工程と、
前記分離領域において天井面と前記載置台との間に形成された狭隘な空間を介して、前記中央側と前記周縁側との間に亘って当該分離領域から処理領域側に向かって分離ガスを吐出させて、処理領域同士の雰囲気を分離する工程と、
前記複数の反応ガス供給部及び分離領域に対して前記載置台を相対的に回転させ、前記分離領域を介して前記複数の処理領域に基板を順番に位置させる工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項４】
前記真空容器内の圧力は１３３Ｐａ以上であり、
前記順番に位置させる工程において、前記複数の反応ガス供給部及び分離領域に対して前記載置台を相対的に回転させる回転数は、２０ｒｐｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載の成膜方法。
【請求項５】
真空容器内にて複数種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返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３または４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】
真空雰囲気にて複数種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返して薄膜を形成する成膜装置において、
真空容器内に設けられ、基板を載置するための基板載置領域を備えた載置台と、
前記基板載置領域に載置された基板に対して前記複数種類の反応ガスを夫々供給するために、前記真空容器の周方向に互いに離間して設けられた複数の反応ガス供給部と、
これら反応ガスが夫々供給される処理領域同士の雰囲気を分離するために、各々の処理領域同士の間に設けられた分離領域と、
この分離領域に対して前記基板載置領域における真空容器の中央側及び周縁側に各々分離ガスを供給すると共に、前記中央側よりも前記周縁側における分離ガスの供給量が多くなるように設けられた分離ガス供給部と、
前記分離領域において前記中央側と前記周縁側との間に亘って当該分離領域から処理領域側に向かって分離ガスが流れるように、狭隘な空間を前記載置台との間に形成するための天井面と、
前記真空容器内を真空排気するための真空排気機構と、
前記複数の反応ガス供給部及び分離領域に対して前記載置台を相対的に回転させるための回転機構と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記分離ガス供給部は、基板載置領域に対向するように設けられ、前記中央側と前記周縁側との間に亘って伸びるガスノズルを備え、
このガスノズルには、基板載置領域に向かって分離ガスを吐出するための複数のガス吐出孔が当該ガスノズルの長さ方向に沿って互いに間隔をおいて配置され、
前記ガス吐出孔は、前記中央側よりも前記周縁側の分離ガスの供給量が多くなるように、前記ガス吐出孔間の間隔寸法、前記ガス吐出孔の開口径及び前記ガス吐出孔の配置密度の少なくとも１つが設定され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】
真空雰囲気にて複数種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返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載置台の基板載置領域に基板を載置する工程と、
前記真空容器内を真空排気する工程と、
次いで、前記基板載置領域に対して、前記真空容器の周方向に互いに離間して設けられた複数の反応ガス供給部から、前記複数種類の反応ガスを夫々供給する工程と、
これら反応ガスが夫々供給される処理領域同士の間に設けられた分離領域に対して、分離ガス供給部から、前記基板載置領域における真空容器の中央側よりも周縁側における供給量が多くなるように分離ガスを供給する工程と、
前記分離領域において天井面と前記載置台との間に形成された狭隘な空間を介して、前記中央側と前記周縁側との間に亘って当該分離領域から処理領域側に向かって分離ガスを吐出させて、処理領域同士の雰囲気を分離する工程と、
前記複数の反応ガス供給部及び分離領域に対して前記載置台を相対的に回転させ、前記分離領域を介して前記複数の処理領域に基板を順番に位置させる工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項４】
前記真空容器内の圧力は１３３Ｐａ以上であり、
前記順番に位置させる工程において、前記複数の反応ガス供給部及び分離領域に対して前記載置台を相対的に回転させる回転数は、２０ｒｐｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載の成膜方法。
【請求項５】
真空容器内にて複数種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを複数回繰り返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３または４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】
【公開番号】特開２０１２−８４５９８（Ｐ２０１２−８４５９８Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２７６２４（Ｐ２０１０−２２７６２４）
【出願日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【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２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【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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