成膜装置及び基板処理装置
【課題】排気口の位置を変更することなく、複数の処理領域の雰囲気を互いに混合させずに夫々対応する排気口へ排気させること。
【解決手段】回転テーブルの回転方向に、互いに離れて設けられ、反応ガス供給手段を備える複数の処理領域と、複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置し、分離ガスを供給する分離ガス供給手段が設けられた分離領域と、前記複数の処理領域の雰囲気を夫々排気するために処理容器に設けられた複数の排気口と、前記複数の処理領域に各々開口する開口部と、各開口部から対応する排気口に処理領域の雰囲気を案内する排気路とを、排気される各処理領域の雰囲気同士が混合しないように処理領域毎に独立して形成する排気路形成部材と、を備え、前記回転方向における前記開口部の位置が、排気路形成部材により変更できるように構成する。
【解決手段】回転テーブルの回転方向に、互いに離れて設けられ、反応ガス供給手段を備える複数の処理領域と、複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置し、分離ガスを供給する分離ガス供給手段が設けられた分離領域と、前記複数の処理領域の雰囲気を夫々排気するために処理容器に設けられた複数の排気口と、前記複数の処理領域に各々開口する開口部と、各開口部から対応する排気口に処理領域の雰囲気を案内する排気路とを、排気される各処理領域の雰囲気同士が混合しないように処理領域毎に独立して形成する排気路形成部材と、を備え、前記回転方向における前記開口部の位置が、排気路形成部材により変更できるように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転テーブル上の基板に複数種類の反応ガスを順番に供給し、反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜装置及び複数種類の反応ガスを順番に供給して基板に処理を行う基板処理装置に関する。
【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エハ（以下「ウエハ」という）等の表面に真空雰囲気下で第１の反応ガスを吸着させた後、供給するガスを第２の反応ガスに切り替えて、両ガスの反応により１層あるいは複数層の原子層や分子層を形成し、このサイクルを多数回行うことにより、これらの層を積層して、基板上への成膜を行うプロセスが知られている。このプロセスは、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）などと呼ばれている。例えば特許文献１〜４にこのような処理を行う装置が記載されている。
【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。
【０００４】
このような成膜方法を実施する装置としては、複数枚の基板を真空容器内の回転テーブルに回転方向に配置して成膜処理を行う装置を用いることが検討されている。より具体的に、このような成膜装置では、例えば前記真空容器内の回転テーブルの回転方向に互いに離れた位置に夫々異なる反応ガスが供給されて成膜処理が行われる処理領域が複数形成され、また、前記回転方向において処理領域と処理領域との間の領域は、これら処理領域の雰囲気を分離するための分離ガスが供給される分離ガス供給手段を備えた分離領域として構成される。
【０００５】
成膜処理時には、前記分離ガス供給手段から分離ガスが供給され、その分離ガスが回転テーブル上を回転方向両側に広がり、分離領域にて各反応ガス同士の混合を阻止するための分離空間が形成される。そして、処理領域に供給された反応ガスは例えばその回転方向両側に広がった分離ガスと共に真空容器内に設けられた排気口から排気される。このように処理領域にて処理ガスを、分離領域にて分離ガスを夫々供給する一方で、前記回転テーブルを回転させてそのテーブルに載置されたウエハを一の処理領域から他の処理領域へ、他の処理領域から一の処理領域へと交互に繰り返し移動させ、ＡＬＤまたはＭＬＤ処理を行う。
【０００６】
ところで、分離領域の適切な大きさは、使用するガスの種類などの処理条件によって様々である。例えば処理ガス中の分子の吸着に長い時間を要する処理の場合には、前記吸着に要する時間が短い場合に比べて分離領域の大きさを抑えることが有効である。また、酸化に比較的長い時間を要する処理の場合には、回転方向において酸化用のガスを供給する領域から分離領域に至るまでの長さを大きく設定することが有効である。また、３つ以上のガスをウエハ上で互いに反応させるように処理領域を設け、各処理領域間に分離領域を配置することも考えられる。このように適切な処理領域の及び分離領域の配置は処理によって異なる。
【０００７】
ところで、このような成膜装置では、異なる処理領域に供給される反応ガス同士が混ざって反応するとパーティクルが発生するため、このような混合を防ぐために排気流の形成方向を制御する必要がある。そこで、上記のように処理領域の数、分離領域の配置が変われば、これらの各領域の配置に従って真空容器内の排気流を変更する必要がある。しかし、処理が変更されるたびに真空容器に排気口を形成することは手間である。上記の特許文献の成膜装置においてはこのような問題は記載されておらず、当該問題を解決できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許公報７，１５３，５４２号：図６（ａ）、（ｂ）
【特許文献２】特許３１４４６６４号公報：図１、図２、請求項１
【特許文献３】米国特許公報６，８６９，６４１号：図１
【特許文献４】特開２００７−２４７０６６号
【発明の開示】
【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の下になされたものであり、その目的は排気口の位置を変更することなく、複数の処理領域の雰囲気を互いに混合させずに夫々対応する排気口へ排気させることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の成膜装置は、処理容器内にて回転テーブルを回転させることにより、当該回転テーブル上の基板に複数種類の反応ガスを順番に供給し、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、
前記回転テーブルの回転方向に、互いに離れて設けられた複数の処理領域と、
これら複数の処理領域に互いに異なる種類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、
前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置し、分離ガスを供給する分離ガス供給手段が設けられた分離領域と、
前記複数の処理領域の雰囲気を夫々排気するために処理容器に設けられた複数の排気口と、
前記複数の処理領域に各々開口する開口部と、各開口部から対応する排気口に処理領域の雰囲気を案内する排気路とを、排気される各処理領域の雰囲気同士が混合しないように処理領域毎に独立して形成する排気路形成部材と、
を備え、
前記回転方向における前記開口部の位置が、排気路形成部材により変更できることを特徴とする。
【００１１】
本発明の具体的な態様としては例えば下記の通りである。
（１）前記排気路形成部材の一の開口部に接続される一の排気路と、他の開口部に接続される他の排気路とは互いに並行して、回転テーブルの回転方向に沿って形成される。
（２）排気路形成部材は、前記開口部の位置を変更するために処理容器に対して着脱自在に構成される。
（３）排気路形成部材は、各排気路を形成するための本体部と、各開口部を構成するための開口部形成部材とにより構成され、前記本体部に対する開口部形成部材の前記回転方向の位置が変更自在に構成されることを特徴とする。
本発明の基板処理装置は、処理容器内にて回転テーブルを回転させることにより、当該回転テーブル上の基板に複数種類の反応ガスを順番に供給し、ガス処理を行う基板処理装置において、
前記回転テーブルの回転方向に、互いに離れて設けられた複数の処理領域と、
これら複数の処理領域に互いに異なる種類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、
前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置し、分離ガスを供給する分離ガス供給手段が設けられた分離領域と、
前記複数の処理領域の雰囲気を夫々排気するために処理容器に設けられた複数の排気口と、
前記複数の処理領域に各々開口する開口部と、各開口部から対応する排気口に処理領域の雰囲気を案内する排気路とを、排気される各処理領域の雰囲気同士が混合しないように処理領域毎に独立して形成する排気路形成部材と、
を備え、
前記回転方向における前記開口部の位置が、排気路形成部材により変更できることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、処理容器に設けられる排気路形成部材が、複数の処理領域に各々開口する開口部と、各開口部から対応する排気口に処理領域の雰囲気を互いに独立して案内する排気路とを備え、回転テーブルの回転方向における前記開口部の位置が、排気路形成部材により変更できるように構成されている。それによって任意の位置から排気を行い、各処理領域に供給される反応ガスを互いに混合させずに排気口へ排気させることができる。従って、処理領域または分離領域の位置変更を行ったときに排気口の位置変更を行う必要が無いので装置の構成の変更に要する手間を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の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】前記成膜装置の平面図である。
【図４】前記成膜装置に設けられる気流形成部材の正面側斜視図である。
【図５】前記気流形成部材の背面側斜視図である。
【図６】前記気流形成部材のＡ−Ａ矢視縦断斜視図である。
【図７】前記気流形成部材のＢ−Ｂ矢視縦断斜視図である。
【図８】前記気流形成部材のＣ−Ｃ矢視縦断斜視図である。
【図９】前記成膜装置に形成される気流の説明図である。
【図１０】成膜装置の他の構成を示す平面図である。
【図１１】他の気流形成部材を示す横断平面図である。
【図１２】前記気流形成部材のＤ−Ｄ矢視縦断側面図である。
【図１３】前記気流形成部材のＥ−Ｅ矢視縦断斜視図である。
【図１４】前記気流形成部材のＦ−Ｆ矢視縦断斜視図である。
【図１５】更に他の気流形成部材を示す斜視図である。
【図１６】前記気流形成部材を示す斜視図である。
【図１７】更に他の気流形成部材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の例）
本発明の実施形態である成膜装置１について説明する。成膜装置１は、基板である半導体ウエハ（以下ウエハと記載する）ＷにＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）及びＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）を行う。図１、図２、図３は夫々成膜装置１の縦断側面図、概略斜視図、横断平面図である。成膜装置１は、概ね円形状の扁平な真空容器（処理容器）１１と、真空容器１１内に水平に設けられた円板状の回転テーブル１２と、を備えている。真空容器１１は大気雰囲気に設けられ、天板１３と、真空容器１１の側壁及び底部をなす容器本体１４とにより構成されている。図１中１１ａは、真空容器１１内を気密に保つためのシール部材であり、１４ａは容器本体１４の中央部を塞ぐカバーである。図中１２ａは回転駆動機構であり、回転テーブル１２を周方向に回転させる。
【００１５】
回転テーブル１２の表面には、当該回転テーブル１２の回転方向に沿って５つの凹部１６が形成されている。図中１７は搬送口である。図３中１８は搬送口１７を開閉自在なシャッタである（図２では省略している）。搬送口１７から搬送機構２ＡがウエハＷを保持した状態で真空容器１１内に進入すると、搬送口１７に臨む位置における凹部１６の孔１６ａから回転テーブル１２上に不図示の昇降ピンが突出してウエハＷを突き上げ、凹部１６と搬送機構２Ａとの間でウエハＷが受け渡される。真空容器１１からウエハＷが搬出される時には、昇降ピンが凹部１６内のウエハＷを突き上げ、前記搬送機構２Ａが突き上げられたウエハＷを受け取り、真空容器１１の外に搬出する。
【００１６】
回転テーブル１２上には、夫々回転テーブル１２の外周から中心へ向かって伸びる棒状の第１の反応ガスノズル２１、分離ガスノズル２２、第２の反応ガスノズル２３及び分離ガスノズル２４が、この順で周方向に配設されている。これらのガスノズル２１〜２４は下方に開口部を備え、回転テーブル１２の径に沿って夫々ガスを供給する。第１の反応ガスノズル２１はＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスを、第２の反応ガスノズル２３はＯ3（オゾン）ガスを夫々吐出する。分離ガスノズル２２、２４はＮ2（窒素）ガスを吐出する。
【００１７】
真空容器１１の天板１３は、下方に突出する扇状の２つの突状部２５を備え、突状部２５は周方向に間隔をおいて形成されている。前記分離ガスノズル２２、２４は、夫々突状部２５にめり込むと共に、当該突状部２５を周方向に分割するように設けられている。前記第１の反応ガスノズル２１及び第２の反応ガスノズル２３は、各突状部２５から離れて設けられている。
【００１８】
第１の反応ガスノズル２１の下方のガス供給領域を第１の処理領域Ｐ１、第２の反応ガスノズル２３の下方のガス供給領域を第２の処理領域Ｐ２とする。突状部２５、２５の下方は分離領域Ｄ、Ｄとして構成されている。成膜処理時に分離ガスノズル２２、２４から前記分離領域Ｄに供給されたＮ2ガスが、当該分離領域Ｄを周方向に広がり、回転テーブル１２上でＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとが混合されることを防ぎ、余剰のＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスを、後述の気流形成部材４の開口部へと押し流す。
【００１９】
また、この成膜処理時には、回転テーブル１２の中心部領域２８にＮ2ガスが供給される。天板１３において、リング状に下方に突出した突出部２９の下方を介して、このＮ2ガスが回転テーブル１２の径方向外側に供給され、前記中心部領域でのＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとの混合が防がれる。また、図示は省略しているが、カバー１４ａ内及び回転テーブル１２の裏面側にもＮ2ガスが供給され、反応ガスがパージされるようになっている。真空容器１１の底部にはヒータ１９が設けられ、回転テーブル１２を介してウエハＷを所定の温度に加熱する。図中１９Ａはヒータ１９に対する成膜を防ぐためのシールドである。
【００２０】
真空容器１１の側壁には互いに異なる高さに第１の排気口３１及び第２の排気口３２が開口している。この例では回転テーブル１２は平面視時計回りに回転し、排気口３１、３２は、前記回転方向において処理領域Ｐ２と、その下流側に隣り合う分離領域Ｄとの間の領域の径方向外側に設けられている。ただし、後述の気流形成部材により任意の位置より排気を行うことができるので、排気口３１、３２の位置としてはこの例に限られるものではない。
【００２１】
真空容器１１の外側には接続部３３、３４が設けられ、これら接続部３３、３４を介して排気口３１、３２に排気管３５が各々接続されている。真空容器１１の底面の周縁部にはリング状の凹部４０が設けられている。そして、回転テーブル１２と真空容器１１の側壁の内周面１１Ａとの間にはリングを略半分に分割した形状の排気路形成部材４が設けられており、排気路形成部材４の下方側は前記凹部４０に埋め込まれるように配置されている。この例では排気路形成部材４は、第２の処理領域Ｐ２の下流側から回転テーブル１２の回転方向に沿って第１の処理領域Ｐ１の下流側へ向かって延びている。
【００２２】
図４、図５は排気路形成部材４の正面側（回転テーブル１２に向かう側）、背面側（真空容器１１の内周面１１Ａに向かう側）を夫々示している。また、図６、図７、図８は、図３のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃの矢視断面を夫々示している。これらの図を参照しながら排気路形成部材４について説明する。排気路形成部材４は回転テーブル１２に向かう内周板４１と、内周板４１上に設けられる上板４２と、前記回転方向の両端部を構成する立て板４３、４３とを備え、これら各板により囲まれる空間が設けられている。つまり、排気路形成部材４は背面側及び底面側が開放された箱体として構成されている。
【００２３】
そして、前記各板により囲まれる空間を２つに仕切るように仕切り板４４が設けられている。この仕切り板４４は、内周板４１の上端よりも下方の高さから回転テーブル１２の径方向外側へ向かって伸びた後、下方に向かって９０°屈曲され、さらにその先端は回転テーブル１２の径方向外側へ向かって９０°屈曲されている。
【００２４】
この排気路形成部材４は、前記凹部４０の底面１１Ｂ及び真空容器１１の内周面１１Ａと共に、仕切り板４４により互いに区画された２つの排気路を形成する。仕切り板４４の上方側の排気路を第１の排気路４５、下方側の排気路を第２の排気路４６とする。内周板４１には、第１の排気路４５に接続される第１の開口部４７と、第２の排気路４６に接続される第２の開口部４８とが設けられている。この例では第１の開口部４７は、第１の処理領域Ｐ１の回転方向下流側に位置している。第２の開口部４８は第１の処理領域Ｐ１の回転方向上流側の分離領域Ｄよりもさらに上流側位置に開口している。排気路形成部材４の開口部４７、４８の位置は、排気路形成部材により変更できるようになっている。
【００２５】
ここで、開口部の位置を排気路形成部材により変更するとは、排気口に対する開口部の回転方向における開口位置が互いに異なる排気路形成部材同士で交換を行うことにより開口部の位置を変更するために排気路形成部材を真空容器（処理容器）に対して着脱自在に構成することと、排気路形成部材を複数の分割片により構成し、一の分割片の位置を他の分割片の位置に対して変更することにより開口部の位置を変更することと、開口位置が互いに異なる一の分割片同士で他の分割片に対して交換を行うことにより開口部の位置を変更するために、他の分割片に対して一の分割片を着脱自在に構成することと、が含まれる。この例における排気路形成部材４は、真空容器１１に対して着脱自在に構成されている。
【００２６】
仕切り板４４及び内周板４１にはガスノズル２１、２４を貫通させるための貫通孔４９Ａ、４９Ｂが形成されている。図６及び図７に示すように第１の排気路４５は前記第１の排気口３１に接続され、図８に示すように第２の排気路４６は前記第２の排気口３２に接続されるように前記仕切り板４４は各排気路４５、４６を仕切っている。つまり、第１の処理領域Ｐ１の雰囲気は第１の開口部４７及び第１の排気路４５を介して第１の排気口３１より排気され、第２の処理領域Ｐ２の雰囲気は第２の開口部４８及び第２の排気路４６を介して第２の排気口３４より排気される。
【００２７】
続いて、この成膜装置１の作用について説明する。外部から搬送機構２Ａにより搬送口１７を介して、ウエハＷを順次回転テーブル２の凹部１６に受け渡す。各凹部１６にウエハＷが載置されると、第１の排気口３１及び第２の排気口３２に夫々接続された真空ポンプにより排気が行われ、排気路形成部材４を介してこれら第１の排気口３１及び第２の排気口３２に接続される第１の開口部４７及び第２の開口部４８から真空容器１１内が排気され、真空容器１１内が真空雰囲気になる。そして、回転テーブル１２が回転すると共にヒータ１９により回転テーブル１２を介してウエハＷが例えば３５０℃に加熱される。
【００２８】
続いて、各ガスノズル２１〜２４からガスが供給され、ウエハＷは第１の反応ガスノズル２１の下方の第１の処理領域Ｐ１と第２の反応ガスノズル２３の下方の第２の処理領域Ｐ２とを交互に通過し、ウエハＷにＢＴＢＡＳガスが吸着し、次いでＯ３ガスが吸着してＢＴＢＡＳ分子が酸化されて酸化シリコンの分子層が１層あるいは複数層形成される。こうして酸化シリコンの分子層が順次積層されて所定の膜厚のシリコン酸化膜が成膜される。
【００２９】
図９では矢印で真空容器１１内のガスの流れを示しており、第１の開口部４７により排気されるガスの流れを実線の矢印で、第２の開口部４８により排気されるガスの流れを点線の矢印で夫々示している。図中３０の矢印は回転テーブル１２の回転方向を示している。この図９も参照しながら説明を続けると、上記の成膜処理時に分離ガスノズル２２、２４から前記分離領域Ｄに供給されたＮ2ガスが、当該分離領域Ｄを周方向に広がり、回転テーブル１２上でＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとが混合されることを防ぐ。また、この成膜処理時には、回転テーブル１２の中心部領域２８上の空間にＮ2ガスが供給される。天板１３において、リング状に下方に突出した突出部２９の下方を介して、このＮ2ガスが回転テーブル１２の径方向外側に供給され、前記中心部領域２８でのＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとの混合が防がれる。また、図示は省略しているが、カバー１４ａ内及び回転テーブル１２の裏面側にもＮ2ガスが供給され、反応ガスがパージされるようになっている。
【００３０】
第１の処理領域Ｐ１に開口した第１の開口部４７により排気されているため、第１の処理領域Ｐ１に供給された余剰のＢＴＢＡＳガスと、中心部領域２８から第１の処理領域Ｐ１に向けて吐出されたＮ2ガスと、分離領域Ｄから第１の処理領域Ｐ１に向けて広がったＮ2ガスとは、この第１の開口部４７に流入する。また、第２の処理領域Ｐ２に開口した第２の開口部４８により排気されているため、第２の処理領域Ｐ２に供給された余剰のＯ3ガスと、中心部領域２８から第２の処理領域Ｐ１に向けて吐出されたＮ2ガスと、分離領域Ｄから第２の処理領域Ｐ２に向けて広がったＮ2ガスとは、この第２の開口部４８に流入する。
【００３１】
第１の開口部４７に流入したガスは、排気路形成部材４の第１の排気路４５を介して第１の排気口３１から排気され、第２の開口部４８に流入したガスは、排気路形成部材４の第２の排気路４６を介して第２の排気口３２から排気される。このように互いに区画された排気路４５、４６を通ってＢＴＢＡＳガス、Ｏ3ガスが夫々排気されるので、これらのガスが混合されることによりパーティクルの発生が防がれる。所定の回数、回転テーブル１２が回転して所定の膜厚のシリコン酸化膜が形成されると、各ガスの供給が停止し、ヒータ１９の温度が低下する。そして、搬送機構２ＡによりウエハＷは真空容器１１の外側へ搬出される。
【００３２】
この成膜装置１によれば、排気路形成部材４の第１の開口部４７により処理領域Ｐ１の雰囲気を、処理領域Ｐ２の雰囲気を排気するための第２の排気路４６から区画されると共に回転テーブル１２の回転方向に沿って設けられた第１の排気路４５を介して、第１の開口部４７とは回転テーブル１２の回転方向にずれた位置にある第１の排気口３１へと排気している。このように排気路形成部材４を備えることで、排気口３１、排気口３２の位置によらず回転テーブル１２上の雰囲気を排気する位置を制御することができる。この例では第１の排気口３１が第１の処理領域Ｐ１に開口していないが、この第１の排気口３１をそのように処理領域Ｐ１に開口させる必要が無いため、装置の製造に要する手間を抑えることができる。
【００３３】
（第２の例）
図１０には、成膜装置１の他の構成例を示している。この例では回転テーブル１２上に時計回りに第１の反応ガスノズル２１、分離ガスノズル２２、第２の反応ガスノズル２３、分離ガスノズル２４、第１の反応ガスノズル２１、分離ガスノズル２２、第２の反応ガスノズル２３、分離ガスノズル２４、をこの順に配置しており、回転テーブル１２の一回の回転でＢＴＢＡＳガスの分子の吸着及び前記分子の酸化が２回行えるように構成されている。そして、各反応ガスノズル間には突状部２５による分離領域Ｄが形成されており、回転テーブル１２上での反応ガスの混合が防がれるようになっている。なお、図１０では回転テーブル１２上のウエハＷの記載は省略している。
【００３４】
この成膜装置１に設けられる排気路形成部材５は、回転テーブル１２を囲むようにリング状に構成され、第１の排気路４５及び第２の排気路４６についてもリング状に形成されている。そして各処理領域Ｐ１の雰囲気を吸引できるように第１の開口部４７が２つ、各処理領域Ｐ２の雰囲気を吸引できるように第２の開口部４８が２つ設けられている。このような差異点を除いて排気路形成部材５は排気路形成部材４と同様に構成されており、第１の開口部４７は第１の排気路４５に、第２の開口部４８は第２の排気路４６に夫々開口している。そして、第１の例と同様に矢印で示すようにＢＴＢＡＳガス及びＮ2ガスが第１の開口部４７から、Ｏ3ガス及びＮ2ガスが第２の開口部４８から夫々吸引され、第１の排気路４５、第２の排気路４６を流れて互いに混ざり合うことなく排気口３１、３２から排気される。
【００３５】
排気口３１、３２による真空容器１１内の排気位置は、排気路形成部材の開口部４７、４８の位置により特定される。従って、このように第１の例と第２の例との間で分離領域Ｄ及び処理領域Ｐの数及び配置を変更する場合に、排気路形成部材４、５を互いに取り替えることにより、開口部４７、４８の回転方向における位置及び数を変更すればよく、排気口３１、３２の配置を変更する必要が無い。従って、このような処理の変更によって装置構成の変更にかかる手間を抑えることができる。
【００３６】
（第３の例）
また、排気路形成部材の形状としてはこの例に限られず、例えば真空容器１１の内周面１１Ａと真空容器１１の凹部２０の底面１１Ｂによらずに第１の排気路、第２の排気路を構成するものであってもよく、図１１はそのような排気路形成部材６を示している。排気路形成部材４との差異点を中心に説明すると、この排気路形成部材６は内周板４１、上板４２、立て板４３、４３、底板６１及び前記真空容器１１の内周面１１Ａ側に設けられた外周板６２に囲まれる箱状に形成されており、この箱内の空間が上下に伸びる仕切り板４４により外周側、内周側に仕切られて第１の排気路４５、第２の排気路４６が形成されている。図１１中のＤ−Ｄ、Ｅ−Ｅ、Ｆ−Ｆの矢視断面を夫々図１２、図１３、図１４に示している。
【００３７】
図１２に示すように仕切り板４４において第１の開口部４７に重なるように開口部６３が設けられており、さらにこれら開口部４７、６３を接続する筒状体６４が設けられている。そのように構成されることで、第１の開口部４７から流入したガスが第２の排気路４６に漏れることなく第１の排気路４５に導入される。また、図１３に示すように外周板６２は、第１の排気口３１と重なる位置に開口部６５を備えており、これによって第１の排気路４５を排気できるようになっている。また、図１４に示すように仕切り板４４及び外周板６２には第２の排気口３２と重なる位置に開口部６６、６７が設けられており、これら開口部６６、６７を互いに接続する筒状体６８が設けられている。そのように構成されることで、第２の開口部４８から第２の排気路４６に流入したガスが第１の排気路４５に漏れることなく排気される。
【００３８】
（第４の例）
さらに排気路形成部材としては図１５に示すように構成してもよい。この例で示す排気路形成部材７は、排気路４５、４６を形成するための本体部７１と、開口部を形成するためのカバー（開口部形成部材）７２とにより分割されるように構成されている。本体部７１は、第３の例として示した排気路形成部材６と略同様に構成されており、差異点としては排気路形成部材５と同様にリング状に形成され、内周板４１には、横長のスリット７３、７４が設けられている。これらのスリット７３、７４は、夫々第１の排気路４５、第２の排気路４６に接続されている。即ち、スリット７３、７４は排気路形成部材６の第１の開口部４７、第２の開口部４８を夫々横に広く形成したものに相当する。
【００３９】
カバー７２はリング状の立て板として構成されており、本体部７１に対して着脱自在且つ回転テーブル１２の回転方向において本体部７１に対する取り付け位置が変更自在に構成されている。カバー７２には第１の開口部４７、第２の開口部４８が設けられている。図１６に示すようにスリット７３と第１の開口部４７との重なる領域、スリット７４と第２の開口部４８との重なる領域から夫々排気が行われる。つまり、カバー７２の開口部４７、４８の位置により排気する位置が決定される。カバー７２を本体部７１に対して前記回転方向にずらして取り付けることで、前記開口部４７、４８をずらすことができるので、所望の位置から排気を行うことができる。また、回転方向に夫々異なる位置に開口部４７、４８が設けられたカバー７２を複数用意し、分離領域Ｄ及び処理領域Ｐの配置に応じてこれらカバー７２を選択して取り付けることで、開口部４７、４８の位置を変更してもよい。
【００４０】
この第４の例においても他の各例と同様に、処理位置に応じて排気口の位置をずらす必要が無いため、排気流の変更に要する手間を抑えることができる。他の各例にもこのようなカバー７２を設けて排気の位置を制御してもよい。また、図１７は、カバー７５と本体部７１とからなる排気路形成部材７０の例を示している。カバー７５は本体部７１の内周板４１の任意の位置に着脱自在に構成される。このカバー７５により、スリット７３、７４の一部を塞ぎ、カバー７３により覆われていない領域を第１の開口部４７、第２の開口部４８として構成することができる。
【００４１】
各例で説明したように排気路形成部材の開口部から各処理領域の雰囲気を排気することができるので、各排気口の位置としては既述の例に限られず、処理領域の径方向外側位置に設けてもよいし、分離領域の径方向外側位置に設けてもよいし、真空容器１１の底面に設けてもよい。また、成膜用のガスとしては上記のように各ガスノズルから下方へ吐出する代わりに、回転テーブル１２の回転中心側から当該回転テーブル１２の外側へ向かって吐出してもよい。また、上記の例では第１及び第２の処理領域で夫々成膜用のガスを供給する成膜装置に排気路形成部材を適用しているが、一方の処理領域では反応ガスをウエハＷに供給してウエハＷに成膜を行い、他方の処理領域では不活性ガスを供給して、ウエハＷに形成された膜のアニール処理を行ってもよい。また、一方の処理領域でそのように成膜を行い、他方の処理領域では酸化用ガスを供給すると共にその酸化用ガスをプラズマ化して膜の酸化を行ってもよい。プラズマ処理としては酸化処理に限られず、窒化処理を行ってもよい。また、各処理領域で、ウエハＷに互いに異なるガスを供給することにより、ウエハＷに形成された膜のエッチング処理を行ってもよい。さらに、異なるガスにより処理を行う処理領域は装置に３箇所以上設け、これら各処理領域間を分離領域Ｄにより区画してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
Ｗ ウエハ
Ｄ 分離領域
Ｐ１、Ｐ２ 処理領域
１ 成膜装置
１２ 回転テーブル
１４ 容器本体
２１、２３ 反応ガスノズル
２２、２４ 分離ガスノズル
３１ 第１の排気口
３２ 第２の排気口
４５ 第１の排気路
４６ 第２の排気路
４７ 第１の開口部
４８ 第２の開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転テーブル上の基板に複数種類の反応ガスを順番に供給し、反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜装置及び複数種類の反応ガスを順番に供給して基板に処理を行う基板処理装置に関する。
【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エハ（以下「ウエハ」という）等の表面に真空雰囲気下で第１の反応ガスを吸着させた後、供給するガスを第２の反応ガスに切り替えて、両ガスの反応により１層あるいは複数層の原子層や分子層を形成し、このサイクルを多数回行うことにより、これらの層を積層して、基板上への成膜を行うプロセスが知られている。このプロセスは、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）などと呼ばれている。例えば特許文献１〜４にこのような処理を行う装置が記載されている。
【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。
【０００４】
このような成膜方法を実施する装置としては、複数枚の基板を真空容器内の回転テーブルに回転方向に配置して成膜処理を行う装置を用いることが検討されている。より具体的に、このような成膜装置では、例えば前記真空容器内の回転テーブルの回転方向に互いに離れた位置に夫々異なる反応ガスが供給されて成膜処理が行われる処理領域が複数形成され、また、前記回転方向において処理領域と処理領域との間の領域は、これら処理領域の雰囲気を分離するための分離ガスが供給される分離ガス供給手段を備えた分離領域として構成される。
【０００５】
成膜処理時には、前記分離ガス供給手段から分離ガスが供給され、その分離ガスが回転テーブル上を回転方向両側に広がり、分離領域にて各反応ガス同士の混合を阻止するための分離空間が形成される。そして、処理領域に供給された反応ガスは例えばその回転方向両側に広がった分離ガスと共に真空容器内に設けられた排気口から排気される。このように処理領域にて処理ガスを、分離領域にて分離ガスを夫々供給する一方で、前記回転テーブルを回転させてそのテーブルに載置されたウエハを一の処理領域から他の処理領域へ、他の処理領域から一の処理領域へと交互に繰り返し移動させ、ＡＬＤまたはＭＬＤ処理を行う。
【０００６】
ところで、分離領域の適切な大きさは、使用するガスの種類などの処理条件によって様々である。例えば処理ガス中の分子の吸着に長い時間を要する処理の場合には、前記吸着に要する時間が短い場合に比べて分離領域の大きさを抑えることが有効である。また、酸化に比較的長い時間を要する処理の場合には、回転方向において酸化用のガスを供給する領域から分離領域に至るまでの長さを大きく設定することが有効である。また、３つ以上のガスをウエハ上で互いに反応させるように処理領域を設け、各処理領域間に分離領域を配置することも考えられる。このように適切な処理領域の及び分離領域の配置は処理によって異なる。
【０００７】
ところで、このような成膜装置では、異なる処理領域に供給される反応ガス同士が混ざって反応するとパーティクルが発生するため、このような混合を防ぐために排気流の形成方向を制御する必要がある。そこで、上記のように処理領域の数、分離領域の配置が変われば、これらの各領域の配置に従って真空容器内の排気流を変更する必要がある。しかし、処理が変更されるたびに真空容器に排気口を形成することは手間である。上記の特許文献の成膜装置においてはこのような問題は記載されておらず、当該問題を解決できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許公報７，１５３，５４２号：図６（ａ）、（ｂ）
【特許文献２】特許３１４４６６４号公報：図１、図２、請求項１
【特許文献３】米国特許公報６，８６９，６４１号：図１
【特許文献４】特開２００７−２４７０６６号
【発明の開示】
【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の下になされたものであり、その目的は排気口の位置を変更することなく、複数の処理領域の雰囲気を互いに混合させずに夫々対応する排気口へ排気させることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の成膜装置は、処理容器内にて回転テーブルを回転させることにより、当該回転テーブル上の基板に複数種類の反応ガスを順番に供給し、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、
前記回転テーブルの回転方向に、互いに離れて設けられた複数の処理領域と、
これら複数の処理領域に互いに異なる種類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、
前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置し、分離ガスを供給する分離ガス供給手段が設けられた分離領域と、
前記複数の処理領域の雰囲気を夫々排気するために処理容器に設けられた複数の排気口と、
前記複数の処理領域に各々開口する開口部と、各開口部から対応する排気口に処理領域の雰囲気を案内する排気路とを、排気される各処理領域の雰囲気同士が混合しないように処理領域毎に独立して形成する排気路形成部材と、
を備え、
前記回転方向における前記開口部の位置が、排気路形成部材により変更できることを特徴とする。
【００１１】
本発明の具体的な態様としては例えば下記の通りである。
（１）前記排気路形成部材の一の開口部に接続される一の排気路と、他の開口部に接続される他の排気路とは互いに並行して、回転テーブルの回転方向に沿って形成される。
（２）排気路形成部材は、前記開口部の位置を変更するために処理容器に対して着脱自在に構成される。
（３）排気路形成部材は、各排気路を形成するための本体部と、各開口部を構成するための開口部形成部材とにより構成され、前記本体部に対する開口部形成部材の前記回転方向の位置が変更自在に構成されることを特徴とする。
本発明の基板処理装置は、処理容器内にて回転テーブルを回転させることにより、当該回転テーブル上の基板に複数種類の反応ガスを順番に供給し、ガス処理を行う基板処理装置において、
前記回転テーブルの回転方向に、互いに離れて設けられた複数の処理領域と、
これら複数の処理領域に互いに異なる種類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、
前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置し、分離ガスを供給する分離ガス供給手段が設けられた分離領域と、
前記複数の処理領域の雰囲気を夫々排気するために処理容器に設けられた複数の排気口と、
前記複数の処理領域に各々開口する開口部と、各開口部から対応する排気口に処理領域の雰囲気を案内する排気路とを、排気される各処理領域の雰囲気同士が混合しないように処理領域毎に独立して形成する排気路形成部材と、
を備え、
前記回転方向における前記開口部の位置が、排気路形成部材により変更できることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、処理容器に設けられる排気路形成部材が、複数の処理領域に各々開口する開口部と、各開口部から対応する排気口に処理領域の雰囲気を互いに独立して案内する排気路とを備え、回転テーブルの回転方向における前記開口部の位置が、排気路形成部材により変更できるように構成されている。それによって任意の位置から排気を行い、各処理領域に供給される反応ガスを互いに混合させずに排気口へ排気させることができる。従って、処理領域または分離領域の位置変更を行ったときに排気口の位置変更を行う必要が無いので装置の構成の変更に要する手間を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の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】前記成膜装置の平面図である。
【図４】前記成膜装置に設けられる気流形成部材の正面側斜視図である。
【図５】前記気流形成部材の背面側斜視図である。
【図６】前記気流形成部材のＡ−Ａ矢視縦断斜視図である。
【図７】前記気流形成部材のＢ−Ｂ矢視縦断斜視図である。
【図８】前記気流形成部材のＣ−Ｃ矢視縦断斜視図である。
【図９】前記成膜装置に形成される気流の説明図である。
【図１０】成膜装置の他の構成を示す平面図である。
【図１１】他の気流形成部材を示す横断平面図である。
【図１２】前記気流形成部材のＤ−Ｄ矢視縦断側面図である。
【図１３】前記気流形成部材のＥ−Ｅ矢視縦断斜視図である。
【図１４】前記気流形成部材のＦ−Ｆ矢視縦断斜視図である。
【図１５】更に他の気流形成部材を示す斜視図である。
【図１６】前記気流形成部材を示す斜視図である。
【図１７】更に他の気流形成部材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の例）
本発明の実施形態である成膜装置１について説明する。成膜装置１は、基板である半導体ウエハ（以下ウエハと記載する）ＷにＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）及びＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）を行う。図１、図２、図３は夫々成膜装置１の縦断側面図、概略斜視図、横断平面図である。成膜装置１は、概ね円形状の扁平な真空容器（処理容器）１１と、真空容器１１内に水平に設けられた円板状の回転テーブル１２と、を備えている。真空容器１１は大気雰囲気に設けられ、天板１３と、真空容器１１の側壁及び底部をなす容器本体１４とにより構成されている。図１中１１ａは、真空容器１１内を気密に保つためのシール部材であり、１４ａは容器本体１４の中央部を塞ぐカバーである。図中１２ａは回転駆動機構であり、回転テーブル１２を周方向に回転させる。
【００１５】
回転テーブル１２の表面には、当該回転テーブル１２の回転方向に沿って５つの凹部１６が形成されている。図中１７は搬送口である。図３中１８は搬送口１７を開閉自在なシャッタである（図２では省略している）。搬送口１７から搬送機構２ＡがウエハＷを保持した状態で真空容器１１内に進入すると、搬送口１７に臨む位置における凹部１６の孔１６ａから回転テーブル１２上に不図示の昇降ピンが突出してウエハＷを突き上げ、凹部１６と搬送機構２Ａとの間でウエハＷが受け渡される。真空容器１１からウエハＷが搬出される時には、昇降ピンが凹部１６内のウエハＷを突き上げ、前記搬送機構２Ａが突き上げられたウエハＷを受け取り、真空容器１１の外に搬出する。
【００１６】
回転テーブル１２上には、夫々回転テーブル１２の外周から中心へ向かって伸びる棒状の第１の反応ガスノズル２１、分離ガスノズル２２、第２の反応ガスノズル２３及び分離ガスノズル２４が、この順で周方向に配設されている。これらのガスノズル２１〜２４は下方に開口部を備え、回転テーブル１２の径に沿って夫々ガスを供給する。第１の反応ガスノズル２１はＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスを、第２の反応ガスノズル２３はＯ3（オゾン）ガスを夫々吐出する。分離ガスノズル２２、２４はＮ2（窒素）ガスを吐出する。
【００１７】
真空容器１１の天板１３は、下方に突出する扇状の２つの突状部２５を備え、突状部２５は周方向に間隔をおいて形成されている。前記分離ガスノズル２２、２４は、夫々突状部２５にめり込むと共に、当該突状部２５を周方向に分割するように設けられている。前記第１の反応ガスノズル２１及び第２の反応ガスノズル２３は、各突状部２５から離れて設けられている。
【００１８】
第１の反応ガスノズル２１の下方のガス供給領域を第１の処理領域Ｐ１、第２の反応ガスノズル２３の下方のガス供給領域を第２の処理領域Ｐ２とする。突状部２５、２５の下方は分離領域Ｄ、Ｄとして構成されている。成膜処理時に分離ガスノズル２２、２４から前記分離領域Ｄに供給されたＮ2ガスが、当該分離領域Ｄを周方向に広がり、回転テーブル１２上でＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとが混合されることを防ぎ、余剰のＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスを、後述の気流形成部材４の開口部へと押し流す。
【００１９】
また、この成膜処理時には、回転テーブル１２の中心部領域２８にＮ2ガスが供給される。天板１３において、リング状に下方に突出した突出部２９の下方を介して、このＮ2ガスが回転テーブル１２の径方向外側に供給され、前記中心部領域でのＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとの混合が防がれる。また、図示は省略しているが、カバー１４ａ内及び回転テーブル１２の裏面側にもＮ2ガスが供給され、反応ガスがパージされるようになっている。真空容器１１の底部にはヒータ１９が設けられ、回転テーブル１２を介してウエハＷを所定の温度に加熱する。図中１９Ａはヒータ１９に対する成膜を防ぐためのシールドである。
【００２０】
真空容器１１の側壁には互いに異なる高さに第１の排気口３１及び第２の排気口３２が開口している。この例では回転テーブル１２は平面視時計回りに回転し、排気口３１、３２は、前記回転方向において処理領域Ｐ２と、その下流側に隣り合う分離領域Ｄとの間の領域の径方向外側に設けられている。ただし、後述の気流形成部材により任意の位置より排気を行うことができるので、排気口３１、３２の位置としてはこの例に限られるものではない。
【００２１】
真空容器１１の外側には接続部３３、３４が設けられ、これら接続部３３、３４を介して排気口３１、３２に排気管３５が各々接続されている。真空容器１１の底面の周縁部にはリング状の凹部４０が設けられている。そして、回転テーブル１２と真空容器１１の側壁の内周面１１Ａとの間にはリングを略半分に分割した形状の排気路形成部材４が設けられており、排気路形成部材４の下方側は前記凹部４０に埋め込まれるように配置されている。この例では排気路形成部材４は、第２の処理領域Ｐ２の下流側から回転テーブル１２の回転方向に沿って第１の処理領域Ｐ１の下流側へ向かって延びている。
【００２２】
図４、図５は排気路形成部材４の正面側（回転テーブル１２に向かう側）、背面側（真空容器１１の内周面１１Ａに向かう側）を夫々示している。また、図６、図７、図８は、図３のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃの矢視断面を夫々示している。これらの図を参照しながら排気路形成部材４について説明する。排気路形成部材４は回転テーブル１２に向かう内周板４１と、内周板４１上に設けられる上板４２と、前記回転方向の両端部を構成する立て板４３、４３とを備え、これら各板により囲まれる空間が設けられている。つまり、排気路形成部材４は背面側及び底面側が開放された箱体として構成されている。
【００２３】
そして、前記各板により囲まれる空間を２つに仕切るように仕切り板４４が設けられている。この仕切り板４４は、内周板４１の上端よりも下方の高さから回転テーブル１２の径方向外側へ向かって伸びた後、下方に向かって９０°屈曲され、さらにその先端は回転テーブル１２の径方向外側へ向かって９０°屈曲されている。
【００２４】
この排気路形成部材４は、前記凹部４０の底面１１Ｂ及び真空容器１１の内周面１１Ａと共に、仕切り板４４により互いに区画された２つの排気路を形成する。仕切り板４４の上方側の排気路を第１の排気路４５、下方側の排気路を第２の排気路４６とする。内周板４１には、第１の排気路４５に接続される第１の開口部４７と、第２の排気路４６に接続される第２の開口部４８とが設けられている。この例では第１の開口部４７は、第１の処理領域Ｐ１の回転方向下流側に位置している。第２の開口部４８は第１の処理領域Ｐ１の回転方向上流側の分離領域Ｄよりもさらに上流側位置に開口している。排気路形成部材４の開口部４７、４８の位置は、排気路形成部材により変更できるようになっている。
【００２５】
ここで、開口部の位置を排気路形成部材により変更するとは、排気口に対する開口部の回転方向における開口位置が互いに異なる排気路形成部材同士で交換を行うことにより開口部の位置を変更するために排気路形成部材を真空容器（処理容器）に対して着脱自在に構成することと、排気路形成部材を複数の分割片により構成し、一の分割片の位置を他の分割片の位置に対して変更することにより開口部の位置を変更することと、開口位置が互いに異なる一の分割片同士で他の分割片に対して交換を行うことにより開口部の位置を変更するために、他の分割片に対して一の分割片を着脱自在に構成することと、が含まれる。この例における排気路形成部材４は、真空容器１１に対して着脱自在に構成されている。
【００２６】
仕切り板４４及び内周板４１にはガスノズル２１、２４を貫通させるための貫通孔４９Ａ、４９Ｂが形成されている。図６及び図７に示すように第１の排気路４５は前記第１の排気口３１に接続され、図８に示すように第２の排気路４６は前記第２の排気口３２に接続されるように前記仕切り板４４は各排気路４５、４６を仕切っている。つまり、第１の処理領域Ｐ１の雰囲気は第１の開口部４７及び第１の排気路４５を介して第１の排気口３１より排気され、第２の処理領域Ｐ２の雰囲気は第２の開口部４８及び第２の排気路４６を介して第２の排気口３４より排気される。
【００２７】
続いて、この成膜装置１の作用について説明する。外部から搬送機構２Ａにより搬送口１７を介して、ウエハＷを順次回転テーブル２の凹部１６に受け渡す。各凹部１６にウエハＷが載置されると、第１の排気口３１及び第２の排気口３２に夫々接続された真空ポンプにより排気が行われ、排気路形成部材４を介してこれら第１の排気口３１及び第２の排気口３２に接続される第１の開口部４７及び第２の開口部４８から真空容器１１内が排気され、真空容器１１内が真空雰囲気になる。そして、回転テーブル１２が回転すると共にヒータ１９により回転テーブル１２を介してウエハＷが例えば３５０℃に加熱される。
【００２８】
続いて、各ガスノズル２１〜２４からガスが供給され、ウエハＷは第１の反応ガスノズル２１の下方の第１の処理領域Ｐ１と第２の反応ガスノズル２３の下方の第２の処理領域Ｐ２とを交互に通過し、ウエハＷにＢＴＢＡＳガスが吸着し、次いでＯ３ガスが吸着してＢＴＢＡＳ分子が酸化されて酸化シリコンの分子層が１層あるいは複数層形成される。こうして酸化シリコンの分子層が順次積層されて所定の膜厚のシリコン酸化膜が成膜される。
【００２９】
図９では矢印で真空容器１１内のガスの流れを示しており、第１の開口部４７により排気されるガスの流れを実線の矢印で、第２の開口部４８により排気されるガスの流れを点線の矢印で夫々示している。図中３０の矢印は回転テーブル１２の回転方向を示している。この図９も参照しながら説明を続けると、上記の成膜処理時に分離ガスノズル２２、２４から前記分離領域Ｄに供給されたＮ2ガスが、当該分離領域Ｄを周方向に広がり、回転テーブル１２上でＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとが混合されることを防ぐ。また、この成膜処理時には、回転テーブル１２の中心部領域２８上の空間にＮ2ガスが供給される。天板１３において、リング状に下方に突出した突出部２９の下方を介して、このＮ2ガスが回転テーブル１２の径方向外側に供給され、前記中心部領域２８でのＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとの混合が防がれる。また、図示は省略しているが、カバー１４ａ内及び回転テーブル１２の裏面側にもＮ2ガスが供給され、反応ガスがパージされるようになっている。
【００３０】
第１の処理領域Ｐ１に開口した第１の開口部４７により排気されているため、第１の処理領域Ｐ１に供給された余剰のＢＴＢＡＳガスと、中心部領域２８から第１の処理領域Ｐ１に向けて吐出されたＮ2ガスと、分離領域Ｄから第１の処理領域Ｐ１に向けて広がったＮ2ガスとは、この第１の開口部４７に流入する。また、第２の処理領域Ｐ２に開口した第２の開口部４８により排気されているため、第２の処理領域Ｐ２に供給された余剰のＯ3ガスと、中心部領域２８から第２の処理領域Ｐ１に向けて吐出されたＮ2ガスと、分離領域Ｄから第２の処理領域Ｐ２に向けて広がったＮ2ガスとは、この第２の開口部４８に流入する。
【００３１】
第１の開口部４７に流入したガスは、排気路形成部材４の第１の排気路４５を介して第１の排気口３１から排気され、第２の開口部４８に流入したガスは、排気路形成部材４の第２の排気路４６を介して第２の排気口３２から排気される。このように互いに区画された排気路４５、４６を通ってＢＴＢＡＳガス、Ｏ3ガスが夫々排気されるので、これらのガスが混合されることによりパーティクルの発生が防がれる。所定の回数、回転テーブル１２が回転して所定の膜厚のシリコン酸化膜が形成されると、各ガスの供給が停止し、ヒータ１９の温度が低下する。そして、搬送機構２ＡによりウエハＷは真空容器１１の外側へ搬出される。
【００３２】
この成膜装置１によれば、排気路形成部材４の第１の開口部４７により処理領域Ｐ１の雰囲気を、処理領域Ｐ２の雰囲気を排気するための第２の排気路４６から区画されると共に回転テーブル１２の回転方向に沿って設けられた第１の排気路４５を介して、第１の開口部４７とは回転テーブル１２の回転方向にずれた位置にある第１の排気口３１へと排気している。このように排気路形成部材４を備えることで、排気口３１、排気口３２の位置によらず回転テーブル１２上の雰囲気を排気する位置を制御することができる。この例では第１の排気口３１が第１の処理領域Ｐ１に開口していないが、この第１の排気口３１をそのように処理領域Ｐ１に開口させる必要が無いため、装置の製造に要する手間を抑えることができる。
【００３３】
（第２の例）
図１０には、成膜装置１の他の構成例を示している。この例では回転テーブル１２上に時計回りに第１の反応ガスノズル２１、分離ガスノズル２２、第２の反応ガスノズル２３、分離ガスノズル２４、第１の反応ガスノズル２１、分離ガスノズル２２、第２の反応ガスノズル２３、分離ガスノズル２４、をこの順に配置しており、回転テーブル１２の一回の回転でＢＴＢＡＳガスの分子の吸着及び前記分子の酸化が２回行えるように構成されている。そして、各反応ガスノズル間には突状部２５による分離領域Ｄが形成されており、回転テーブル１２上での反応ガスの混合が防がれるようになっている。なお、図１０では回転テーブル１２上のウエハＷの記載は省略している。
【００３４】
この成膜装置１に設けられる排気路形成部材５は、回転テーブル１２を囲むようにリング状に構成され、第１の排気路４５及び第２の排気路４６についてもリング状に形成されている。そして各処理領域Ｐ１の雰囲気を吸引できるように第１の開口部４７が２つ、各処理領域Ｐ２の雰囲気を吸引できるように第２の開口部４８が２つ設けられている。このような差異点を除いて排気路形成部材５は排気路形成部材４と同様に構成されており、第１の開口部４７は第１の排気路４５に、第２の開口部４８は第２の排気路４６に夫々開口している。そして、第１の例と同様に矢印で示すようにＢＴＢＡＳガス及びＮ2ガスが第１の開口部４７から、Ｏ3ガス及びＮ2ガスが第２の開口部４８から夫々吸引され、第１の排気路４５、第２の排気路４６を流れて互いに混ざり合うことなく排気口３１、３２から排気される。
【００３５】
排気口３１、３２による真空容器１１内の排気位置は、排気路形成部材の開口部４７、４８の位置により特定される。従って、このように第１の例と第２の例との間で分離領域Ｄ及び処理領域Ｐの数及び配置を変更する場合に、排気路形成部材４、５を互いに取り替えることにより、開口部４７、４８の回転方向における位置及び数を変更すればよく、排気口３１、３２の配置を変更する必要が無い。従って、このような処理の変更によって装置構成の変更にかかる手間を抑えることができる。
【００３６】
（第３の例）
また、排気路形成部材の形状としてはこの例に限られず、例えば真空容器１１の内周面１１Ａと真空容器１１の凹部２０の底面１１Ｂによらずに第１の排気路、第２の排気路を構成するものであってもよく、図１１はそのような排気路形成部材６を示している。排気路形成部材４との差異点を中心に説明すると、この排気路形成部材６は内周板４１、上板４２、立て板４３、４３、底板６１及び前記真空容器１１の内周面１１Ａ側に設けられた外周板６２に囲まれる箱状に形成されており、この箱内の空間が上下に伸びる仕切り板４４により外周側、内周側に仕切られて第１の排気路４５、第２の排気路４６が形成されている。図１１中のＤ−Ｄ、Ｅ−Ｅ、Ｆ−Ｆの矢視断面を夫々図１２、図１３、図１４に示している。
【００３７】
図１２に示すように仕切り板４４において第１の開口部４７に重なるように開口部６３が設けられており、さらにこれら開口部４７、６３を接続する筒状体６４が設けられている。そのように構成されることで、第１の開口部４７から流入したガスが第２の排気路４６に漏れることなく第１の排気路４５に導入される。また、図１３に示すように外周板６２は、第１の排気口３１と重なる位置に開口部６５を備えており、これによって第１の排気路４５を排気できるようになっている。また、図１４に示すように仕切り板４４及び外周板６２には第２の排気口３２と重なる位置に開口部６６、６７が設けられており、これら開口部６６、６７を互いに接続する筒状体６８が設けられている。そのように構成されることで、第２の開口部４８から第２の排気路４６に流入したガスが第１の排気路４５に漏れることなく排気される。
【００３８】
（第４の例）
さらに排気路形成部材としては図１５に示すように構成してもよい。この例で示す排気路形成部材７は、排気路４５、４６を形成するための本体部７１と、開口部を形成するためのカバー（開口部形成部材）７２とにより分割されるように構成されている。本体部７１は、第３の例として示した排気路形成部材６と略同様に構成されており、差異点としては排気路形成部材５と同様にリング状に形成され、内周板４１には、横長のスリット７３、７４が設けられている。これらのスリット７３、７４は、夫々第１の排気路４５、第２の排気路４６に接続されている。即ち、スリット７３、７４は排気路形成部材６の第１の開口部４７、第２の開口部４８を夫々横に広く形成したものに相当する。
【００３９】
カバー７２はリング状の立て板として構成されており、本体部７１に対して着脱自在且つ回転テーブル１２の回転方向において本体部７１に対する取り付け位置が変更自在に構成されている。カバー７２には第１の開口部４７、第２の開口部４８が設けられている。図１６に示すようにスリット７３と第１の開口部４７との重なる領域、スリット７４と第２の開口部４８との重なる領域から夫々排気が行われる。つまり、カバー７２の開口部４７、４８の位置により排気する位置が決定される。カバー７２を本体部７１に対して前記回転方向にずらして取り付けることで、前記開口部４７、４８をずらすことができるので、所望の位置から排気を行うことができる。また、回転方向に夫々異なる位置に開口部４７、４８が設けられたカバー７２を複数用意し、分離領域Ｄ及び処理領域Ｐの配置に応じてこれらカバー７２を選択して取り付けることで、開口部４７、４８の位置を変更してもよい。
【００４０】
この第４の例においても他の各例と同様に、処理位置に応じて排気口の位置をずらす必要が無いため、排気流の変更に要する手間を抑えることができる。他の各例にもこのようなカバー７２を設けて排気の位置を制御してもよい。また、図１７は、カバー７５と本体部７１とからなる排気路形成部材７０の例を示している。カバー７５は本体部７１の内周板４１の任意の位置に着脱自在に構成される。このカバー７５により、スリット７３、７４の一部を塞ぎ、カバー７３により覆われていない領域を第１の開口部４７、第２の開口部４８として構成することができる。
【００４１】
各例で説明したように排気路形成部材の開口部から各処理領域の雰囲気を排気することができるので、各排気口の位置としては既述の例に限られず、処理領域の径方向外側位置に設けてもよいし、分離領域の径方向外側位置に設けてもよいし、真空容器１１の底面に設けてもよい。また、成膜用のガスとしては上記のように各ガスノズルから下方へ吐出する代わりに、回転テーブル１２の回転中心側から当該回転テーブル１２の外側へ向かって吐出してもよい。また、上記の例では第１及び第２の処理領域で夫々成膜用のガスを供給する成膜装置に排気路形成部材を適用しているが、一方の処理領域では反応ガスをウエハＷに供給してウエハＷに成膜を行い、他方の処理領域では不活性ガスを供給して、ウエハＷに形成された膜のアニール処理を行ってもよい。また、一方の処理領域でそのように成膜を行い、他方の処理領域では酸化用ガスを供給すると共にその酸化用ガスをプラズマ化して膜の酸化を行ってもよい。プラズマ処理としては酸化処理に限られず、窒化処理を行ってもよい。また、各処理領域で、ウエハＷに互いに異なるガスを供給することにより、ウエハＷに形成された膜のエッチング処理を行ってもよい。さらに、異なるガスにより処理を行う処理領域は装置に３箇所以上設け、これら各処理領域間を分離領域Ｄにより区画してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
Ｗ ウエハ
Ｄ 分離領域
Ｐ１、Ｐ２ 処理領域
１ 成膜装置
１２ 回転テーブル
１４ 容器本体
２１、２３ 反応ガスノズル
２２、２４ 分離ガスノズル
３１ 第１の排気口
３２ 第２の排気口
４５ 第１の排気路
４６ 第２の排気路
４７ 第１の開口部
４８ 第２の開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内にて回転テーブルを回転させることにより、当該回転テーブル上の基板に複数種類の反応ガスを順番に供給し、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、
前記回転テーブルの回転方向に、互いに離れて設けられた複数の処理領域と、
これら複数の処理領域に互いに異なる種類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、
前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置し、分離ガスを供給する分離ガス供給手段が設けられた分離領域と、
前記複数の処理領域の雰囲気を夫々排気するために処理容器に設けられた複数の排気口と、
前記複数の処理領域に各々開口する開口部と、各開口部から対応する排気口に処理領域の雰囲気を案内する排気路とを、排気される各処理領域の雰囲気同士が混合しないように処理領域毎に独立して形成する排気路形成部材と、
を備え、
前記回転方向における前記開口部の位置が、排気路形成部材により変更できることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記排気路形成部材の一の開口部に接続される一の排気路と、他の開口部に接続される他の排気路とは互いに並行して、回転テーブルの回転方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
排気路形成部材は、前記開口部の前記回転方向における位置を変更するために処理容器に対して着脱自在に構成されることを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
【請求項４】
排気路形成部材は、各排気路を形成するための本体部と、各開口部を構成するための開口部形成部材とにより構成され、前記本体部に対する開口部形成部材の前記回転方向の位置が変更自在に構成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記排気口による真空容器内の排気位置は、排気路形成部材の前記開口部の位置により特定され、前記開口部の位置を変更することで前記排気位置の変更を行うことができることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項６】
処理容器内にて回転テーブルを回転させることにより、当該回転テーブル上の基板に複数種類の反応ガスを順番に供給し、ガス処理を行う基板処理装置において、
前記回転テーブルの回転方向に、互いに離れて設けられた複数の処理領域と、
これら複数の処理領域に互いに異なる種類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、
前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置し、分離ガスを供給する分離ガス供給手段が設けられた分離領域と、
前記複数の処理領域の雰囲気を夫々排気するために処理容器に設けられた複数の排気口と、
前記複数の処理領域に各々開口する開口部と、各開口部から対応する排気口に処理領域の雰囲気を案内する排気路とを、排気される各処理領域の雰囲気同士が混合しないように処理領域毎に独立して形成する排気路形成部材と、
を備え、
前記回転方向における前記開口部の位置が、排気路形成部材により変更できることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１】
処理容器内にて回転テーブルを回転させることにより、当該回転テーブル上の基板に複数種類の反応ガスを順番に供給し、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、
前記回転テーブルの回転方向に、互いに離れて設けられた複数の処理領域と、
これら複数の処理領域に互いに異なる種類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、
前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置し、分離ガスを供給する分離ガス供給手段が設けられた分離領域と、
前記複数の処理領域の雰囲気を夫々排気するために処理容器に設けられた複数の排気口と、
前記複数の処理領域に各々開口する開口部と、各開口部から対応する排気口に処理領域の雰囲気を案内する排気路とを、排気される各処理領域の雰囲気同士が混合しないように処理領域毎に独立して形成する排気路形成部材と、
を備え、
前記回転方向における前記開口部の位置が、排気路形成部材により変更できることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記排気路形成部材の一の開口部に接続される一の排気路と、他の開口部に接続される他の排気路とは互いに並行して、回転テーブルの回転方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
排気路形成部材は、前記開口部の前記回転方向における位置を変更するために処理容器に対して着脱自在に構成されることを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
【請求項４】
排気路形成部材は、各排気路を形成するための本体部と、各開口部を構成するための開口部形成部材とにより構成され、前記本体部に対する開口部形成部材の前記回転方向の位置が変更自在に構成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記排気口による真空容器内の排気位置は、排気路形成部材の前記開口部の位置により特定され、前記開口部の位置を変更することで前記排気位置の変更を行うことができることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項６】
処理容器内にて回転テーブルを回転させることにより、当該回転テーブル上の基板に複数種類の反応ガスを順番に供給し、ガス処理を行う基板処理装置において、
前記回転テーブルの回転方向に、互いに離れて設けられた複数の処理領域と、
これら複数の処理領域に互いに異なる種類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、
前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために前記回転方向においてこれら処理領域の間に位置し、分離ガスを供給する分離ガス供給手段が設けられた分離領域と、
前記複数の処理領域の雰囲気を夫々排気するために処理容器に設けられた複数の排気口と、
前記複数の処理領域に各々開口する開口部と、各開口部から対応する排気口に処理領域の雰囲気を案内する排気路とを、排気される各処理領域の雰囲気同士が混合しないように処理領域毎に独立して形成する排気路形成部材と、
を備え、
前記回転方向における前記開口部の位置が、排気路形成部材により変更できることを特徴とする基板処理装置。
【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】
【公開番号】特開２０１３−２６４６０（Ｐ２０１３−２６４６０Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６０２１１（Ｐ２０１１−１６０２１１）
【出願日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【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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