成膜装置
【課題】付帯設備や専有面積の過剰な増大を防止しつつスループットを増加し得る成膜装置を提供する。
【解決手段】開示の成膜装置は、直径３００ｍｍの基板が夫々載置される１０個以上の載置領域を含む回転テーブルと、容器内の第１領域に配置され、回転テーブルへ第１反応ガスを供給する第１反応ガス供給部と、第１領域から回転テーブルの回転方向に離れた第２領域に配置され、回転テーブルへ第２反応ガスを供給する第２反応ガス供給部と、第１及び第２領域に対応する第１及び第２の排気口と、第１及び第２領域の間に配置され、第１及び第２反応ガスを分離する分離ガスを吐出する分離ガス供給部と、分離ガス供給部から供給される分離ガスが流れる空間を回転テーブルとの間に画成する天井面であって、その空間の圧力が第１及び第の領域における圧力よりも高く維持され得る高さを有する天井面とを含む分離領域とを備える。
【解決手段】開示の成膜装置は、直径３００ｍｍの基板が夫々載置される１０個以上の載置領域を含む回転テーブルと、容器内の第１領域に配置され、回転テーブルへ第１反応ガスを供給する第１反応ガス供給部と、第１領域から回転テーブルの回転方向に離れた第２領域に配置され、回転テーブルへ第２反応ガスを供給する第２反応ガス供給部と、第１及び第２領域に対応する第１及び第２の排気口と、第１及び第２領域の間に配置され、第１及び第２反応ガスを分離する分離ガスを吐出する分離ガス供給部と、分離ガス供給部から供給される分離ガスが流れる空間を回転テーブルとの間に画成する天井面であって、その空間の圧力が第１及び第の領域における圧力よりも高く維持され得る高さを有する天井面とを含む分離領域とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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に供給する供給サイクルを複数回実行することにより、反応生成物の複数の層を積層して薄膜を形成する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路（ＩＣ）の製造プロセスの一つに、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）と呼ばれる成膜方法がある。この成膜方法は、いわゆる回転テーブル式のＡＬＤ装置で行われることが多い。そのようなＡＬＤ装置の一例が、本出願の出願人により提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１のＡＬＤ装置では、たとえば５枚の基板が載置される回転テーブルが真空容器内に回転可能に配置されており、回転テーブルの上方には、回転テーブル上の基板に対して第１の反応ガスを供給する第１の反応ガス供給部と、第２の反応ガスを供給する第２の反応ガス供給部とが、回転テーブルの回転方向に沿って離間して設けられている。また、真空容器内には、第１の反応ガス供給部から第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と、第２の反応ガス供給部から第２の反応ガスが供給される第２の処理領域とを分離するための分離領域が設けられている。分離領域には、分離ガスを供給する分離ガス供給部と、分離ガス供給部からの分離ガスによって、第１の処理領域や第２の処理領域よりも分離領域を高い圧力に維持するために、回転テーブルに対して狭い空間を提供する天井面とが設けられている。
【０００４】
このような構成によれば、高い圧力に維持される分離領域によって第１の処理領域と第２の処理領域とが分離されるため、第１の反応ガスと第２の反応ガスとが十分に分離することが可能となる。しかも、回転テーブルを高速に回転した場合であっても、反応ガス同士を分離でき、製造スループットを向上することができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５６４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＡＬＤにおけるスループットを更に向上することが望まれている。このような要請に応えるため、ＡＬＤ装置に複数の真空容器を設けることによりＡＬＤ装置の実質的な大型化が検討されている。また、使用する基板を大口径化することによって、スループットの向上と、ＩＣ製造コストの低減とを図ろうという動きもある。
【０００７】
しかし、ＡＬＤ装置を実質的に大型化すると、反応ガスを供給する設備や、排気システムなども増強する必要が生じ、ＡＬＤ装置の製造コストの増大やフットプリントの増大などを招きかねない。
【０００８】
そこで、本発明は、付帯設備やフットプリントの過剰な増大を防止しつつスループットの増加を可能とする成膜装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、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に向けて供給し、当該２種類の反応ガスの反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜装置が提供される。この成膜装置は、前記容器内に回転可能に設けられ、直径３００ｍｍの基板がそれぞれ載置される１０個以上の基板載置領域を含む第１の回転テーブルと、前記容器内の第１の領域に配置され、前記第１の回転テーブルの回転方向と交わる方向に延び、前記第１の回転テーブルへ向けて第１の反応ガスを供給する第１の反応ガス供給部と、前記第１の領域から前記第１の回転テーブルの前記回転方向に沿って離間する第２の領域に配置され、前記回転方向と交わる方向に延び、前記第１の回転テーブルへ向けて第２の反応ガスを供給する第２の反応ガス供給部と、前記第１の領域に対して設けられる第１の排気口と、前記第２の領域に対して設けられる第２の排気口と、前記第１の領域と前記第２の領域との間に配置され、前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを分離する分離ガスを吐出する分離ガス供給部と、該分離ガス供給部から供給される前記分離ガスが流れる空間を前記第１の回転テーブルとの間に画成する天井面であって、前記分離ガスが流れる当該空間の圧力が前記第１の領域および前記第２の領域における圧力よりも高く維持され得る高さを有する当該天井面とを含む分離領域とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、付帯設備やフットプリントの過剰な増大を防止しつつスループットの増加を可能とする成膜装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態による成膜装置を模式的に示す上面図である。
【図２】図１の成膜装置を模式的に示す断面図である。
【図３】図１の成膜装置の回転テーブルと、回転テーブルを固定するコア部とを説明する説明図である。
【図４】図１の補助線Ｓに沿った一部断面図である。
【図５】図１の成膜装置の回転テーブルの基板載置部を説明する説明図である。
【図６Ａ】図１の成膜装置の利点を説明する説明図である。
【図６Ｂ】図１の成膜装置の利点を説明する他の説明図である。
【図７】図１の成膜装置の回転テーブルの変形例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による成膜装置を模式的に示す上面図である。
【図９】図８の成膜装置に備わるガスインジェクタを示す斜視図である。
【図１０】図８の成膜装置に備わるガスインジェクタを示す断面図である。
【図１１】図８の成膜装置に備わるガスインジェクタを示す、破断面を有する一部拡大斜視図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態による成膜装置を模式的に示す上面図である。
【図１３】本発明の実施形態による成膜装置の利点を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な厚さや寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１から図６Ｂまでを参照しながら、本発明の第１の実施形態による成膜装置を説明する。図１および図２に示すように、本実施形態による成膜装置１０は、概ね円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、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。
【００１４】
真空容器１は、図２（図１のＩ−Ｉ線の沿った断面図）に示すように、概ね扁平な有底円筒形状を有する容器本体１２と、たとえばＯ−リングなどの封止部材１３を介して容器本体１２の上面に気密に載置される天板１１とを有している。天板１１および容器本体１２は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）などの金属により作製されている。
【００１５】
図１を参照すると、回転テーブル２には、ウエハが載置される複数の載置部２４が形成されている。具体的には、本実施形態においては、回転テーブル２の外周縁に沿うように外側に１１個の載置部２４と、その内側に５個の載置部２４が設けられている。各載置部２４は、本実施形態では凹部として構成され、３００ｍｍの直径を有するウエハが載置されるように、その直径よりも例えば４ｍｍ程度大きい内径を有し、そのウエハの厚さとほぼ等しい深さを有している。載置部２４はこのように構成されるため、載置部２４にウエハを載置したときには、ウエハの表面と回転テーブル２の表面（載置部２４が形成されていない領域）とが同じ高さになる。すなわち、ウエハの厚さによる段差が生じないため、回転テーブル２上におけるガスの流れに乱れが生じるのを低減することができる。また、ウエハが載置部２４に収まることとなるため、回転テーブル２が回転しても、載置部２４に載置されるウエハは、回転テーブル２の外方へ飛び出すことなく、載置部２４に留まることができる。ただし、載置部２４にウエハを確実に留めておくため、後述するウエハガイドリングを用いても良い。
【００１６】
なお、３００ｍｍの直径を有するウエハ（直径３００ｍｍのウエハ）とは、直径が厳密に３００ｍｍであることを意味するのではなく、直径３００ｍｍのウエハまたは直径１２インチのウエハとして市販されているウエハを意味する。後述する４５０ｍｍの直径を有するウエハ（直径４５０ｍｍのウエハ）についても同様である。
【００１７】
また、図２に示すように、回転テーブル２は、中央に円形の開口部を有しており、開口部の周りで円筒形状のコア部２１により上下から挟まれ保持されている。具体的には、図３に示すように、コア部２１は上ハブ２１ａと下ハブ２１ｂとからなる。上ハブ２１ａには、コア部２１の中心からずれた位置に貫通孔１２７が形成され、下ハブ２１ｂには、貫通孔１２７と対応する位置にねじ穴１２８が形成されている。ボルト１２３がワッシャ１２４を介して貫通孔１２７に挿入され、ねじ穴１２８にねじ込まれることにより、上ハブ２１ａと下ハブ２１ｂが回転テーブル２を上下から押さえつけ、これにより、回転テーブル２が固定される。たとえば回転テーブル２の交換は、ボルト１２３を取り外すことにより容易に行うことができる。なお、図３には１つのボルト１２３を示したが、複数の貫通孔１２７と対応するねじ穴１２８を設け、複数のボルト１２３により、コア部２１を回転テーブル２に固定してもよい。
【００１８】
コア部２１の下ハブ２１ｂは、回転軸２２１に固定されており、図２に示すとおり、回転軸２２１は回転シャフト２２２を介して駆動部２３に接続されている。コア部２１、回転軸２２１、および回転シャフト２２２は、互いに共通の回転軸を有し、よって、駆動部２３の回転により、回転シャフト２２２、回転軸２２１、およびコア部２１、ひいては回転テーブル２が回転することができる。
【００１９】
なお、回転軸２２１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２０ａを介して真空容器１の底部裏面に気密に取り付けられており、これにより、ケース体２０の内部雰囲気が外部雰囲気から隔離されている。
【００２０】
図１を再び参照すると、真空容器１には、回転テーブル２の上方に互いに離間した２個の凸状部４Ａおよび４Ｂが設けられている。図示のとおり、凸状部４Ａおよび４Ｂはほぼ扇形の上面形状を有している。扇形の凸状部４Ａおよび４Ｂは、その頂部が、コア部２１を取り囲むように天板１１に取り付けられた突出部５の外周に近接し、その円弧が容器本体１２の内周壁に沿うように配置されている。図１では説明の便宜上、天板１１を省略しているが、凸状部４Ａおよび４Ｂは、天板１１の下面に取り付けられている（凸状部４Ａついては図２に示されている）。凸状部４Ａ，４Ｂは、たとえばアルミニウムなどの金属により形成することができる。
【００２１】
なお、図示は省略するが、凸状部４Ｂも凸状部４Ａと同様に配置されている。凸状部４Ｂは凸状部４Ａとほぼ同一の構成を有しているため、凸状部４Ｂについて説明することとし、凸状部４Ａについての重複する説明を省略する。
【００２２】
図４を参照すると、凸状部４Ｂは、凸状部４Ｂが二分割されるように半径方向に延びる溝部４３を有し、溝部４３には分離ガスノズル４２が収容されている。分離ガスノズル４２は、図１に示すように、容器本体１２の周壁部から真空容器１内へ導入されて真空容器１の半径方向に延びている。また、分離ガスノズル４２は、その基端部が容器本体１２の外周壁に取り付けられ、これにより、回転テーブル２の表面とほぼ平行に支持されている。なお、凸状部４Ａには、同様にして分離ガスノズル４１が配置されている。
【００２３】
分離ガスノズル４１（４２）は、分離ガスのガス供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスはチッ素（Ｎ２）ガスや不活性ガスであって良く、また、成膜に影響を与えないガスであれば、分離ガスの種類は特に限定されない。本実施形態においては、分離ガスとしてＮ２ガスが利用される。また、分離ガスノズル４１（４２）は、回転テーブル２の表面に向けてＮ２ガスを吐出するための吐出孔４１ｈを有している（図４）。吐出孔４１ｈは、約０．５ｍｍの口径を有し、分離ガスノズル４１（４２）の長さ方向に沿って約１０ｍｍの間隔で配列されている。また、分離ガスノズル４１（４２）の下端から回転テーブル２の表面までの間隔は０．５ｍｍ〜４ｍｍであって良い。
【００２４】
図４（図１の補助線Ｓに沿った断面図）に示すように、回転テーブル２と凸状部４Ｂとにより、高さｈ１（凸状部４Ｂの下面４４の回転テーブル２の表面からの高さ）を有する分離空間Ｈが形成される。高さｈ１は、例えば０．５ｍｍから１０ｍｍであると好ましく、できる限り小さくすると更に好ましい。ただし、回転テーブル２の回転ぶれによって回転テーブル２が天井面４４に衝突するのを避けるため、高さｈ１は３．５ｍｍから６．５ｍｍ程度であると好ましい。一方、凸状部４Ｂの両側の領域には、回転テーブル２の表面と天板１１の下面とで画成される第１の領域４８１と第２の領域４８２とが形成されている。第１および第２の領域４８１，４８２の高さ（回転テーブル２から天板１１までの高さ）は、たとえば１５ｍｍ〜１５０ｍｍである。第１の領域４８１には反応ガスノズル３１が設けられ、第２の領域４８２には反応ガスノズル３２が設けられている。これらの反応ガスノズル３１，３２は、図１に示すように、容器本体１２の外周壁から真空容器１内へ導入され、真空容器１の半径方向に延びている。反応ガスノズル３１，３２には、これらの長さ方向に約１０ｍｍの間隔で配列され、約０．５ｍｍの口径を有し、下向きに開口する複数の吐出孔３３が形成されている（図４）。反応ガスノズル３１からは第１の反応ガスが供給され、反応ガスノズル３２からは第２の反応ガスが供給される。本実施形態では、反応ガスノズル３１には、酸化シリコン膜のシリコン原料であるビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）の供給源が接続され、反応ガスノズル３２には、ＢＴＢＡＳを酸化して酸化シリコンを生成する酸化ガスとしてのオゾンガス（Ｏ３）の供給源が接続されている。
【００２５】
分離ガスノズル４１から窒素（Ｎ２）ガスを供給すると、このＮ２ガスは分離空間Ｈから第１の領域４８１と第２の領域４８２とに向かって流れる。分離空間Ｈの高さが上記のように第１および第２の領域４８１，４８２に比べて低いため、分離空間Ｈにおける圧力を第１および第２の領域４８１，４８２における圧力よりも容易に高く維持することができる。換言すると、第１および第２の領域４８１，４８２における圧力よりも分離空間Ｈにおける圧力を高く維持することができるように、凸状部４Ｂの高さおよび幅、並びに分離ガスノズル４１からのＮ２ガスの供給量を決定すると好ましい。この決定のため、第１および第２の反応ガスや回転テーブル２の回転速度等を考慮すると更に好ましい。このようにすれば、分離空間Ｈは、第１および第２の領域４８１，４９２に対して圧力障壁を提供することができ、これにより、第１および第２の領域４８１，４８２を確実に分離することができる。
【００２６】
すなわち、図４において、反応ガスノズル３１から第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）が第１の領域４８１へ供給され、回転テーブル２の回転により凸状部４Ｂに向かって流れても、分離空間Ｈに形成される圧力障壁により、分離空間Ｈを通り抜けて第２の領域４８２へ到達することはできない。反応ガスノズル３２から第２の領域４８２に供給される第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）もまた凸状部４Ａ（図１）の下方の分離空間Ｈに形成される圧力障壁により、分離空間Ｈを通り抜けて第１の領域４８１へ到達することはできない。すなわち、第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）と第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）が分離空間Ｈを通して混合するのを効果的に抑制することができる。本発明の発明者らの検討によれば、以上の構成により、回転テーブル２が例えば約２４０ｒｐｍの回転速度で回転した場合であっても、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとをより確実に分離することができることが分かっている。
【００２７】
再び図２を参照すると、天板１１の下面に、回転テーブル２を固定するコア部２１を取り囲むように取り付けられた突出部５は、回転テーブル２の表面に近接している。図示の例では、突出部５の下面は、凸状部４Ａ（４Ｂ）の下面４４とほぼ同じ高さにあり、したがって、突出部５の下面の回転テーブル２からの高さは、下面４４の高さｈ１と同一である。また、コア部２１と天板１１との間隔と、コア部２１の外周と突出部５の内周との間隔も、高さｈ１とほぼ同等に設定されている。一方、天板１１の上部中央には分離ガス供給管５１が接続されており、これにより、Ｎ２ガスが供給される。分離ガス供給管５１から供給されるＮ２ガスにより、コア部２１と天板１１との間の空間、コア部２１の外周と突出部５の内周との間の空間、および突出部５と回転テーブル２との間の空間（以下、説明の便宜上、これらの空間を中央空間と呼ぶ場合がある）は、第１および第２の領域４８１，４８２に比べて、高い圧力を有することができる。すなわち、中央空間は、第１および第２の領域４８１，４９２に対して圧力障壁を提供することができ、これにより、第１および第２の領域４８１，４８２を確実に分離することができる。すなわち、第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）と第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）が中央空間を通して混合するのを効果的に抑制することができる。
【００２８】
図２に示すように、回転テーブル２と容器本体１２の底部との間の空間には、加熱部としての環状のヒータユニット７が設けられ、これにより、回転テーブル２上のウエハＷが、回転テーブル２を介して所定の温度に加熱される。また、ブロック部材７１ａが、回転テーブル２の下方及び外周の近くに、ヒータユニット７を取り囲むように設けられている。このため、ヒータユニット７が置かれている空間がヒータユニット７の外側の領域から区画されている。ブロック部材７１ａより内側にガスが流入することを防止するため、ブロック部材７１ａの上面と回転テーブル２の下面との間に僅かな間隙が維持されるように配置される。ヒータユニット７が収容される領域には、この領域をパージするため、複数のパージガス供給管７３が、容器本体１２の底部を貫通するように所定の間隔をおいて接続されている。なお、ヒータユニット７の上方には、ヒータユニット７を保護する保護プレート７ａが、ブロック部材７１ａと、後述する隆起部Ｒとにより支持されており、これにより、ヒータユニット７が設けられる空間にＢＴＢＡＳガスやＯ３ガスが仮に流入したとしても、ヒータユニット７を保護することができる。保護プレート７ａは、例えば石英から作製すると好ましい。
【００２９】
なお、ヒータユニット７は、たとえば同心円状に配置される複数のランプヒータにより構成して良い。これによれば、各ランプヒータを独立に制御することにより、回転テーブル２の温度を均一化することができる。
【００３０】
図２を更に参照すると、容器本体１２の底部には、環状のヒータユニット７の内側に隆起部Ｒを有している。隆起部Ｒの上面は、回転テーブル２及びコア部２１に接近しており、隆起部Ｒの上面と回転テーブル２の裏面との間、及び隆起部Ｒの上面とコア部２１の裏面との間に僅かな隙間を残している。また、容器本体１２の底部は、回転軸２２が通り抜ける中心孔を有している。この中心孔の内径は、回転軸２２の直径よりも僅かに大きく、フランジ部２０ａを通してケース体２０と連通する隙間を残している。パージガス供給管７２がフランジ部２０ａの上部に接続されている。
【００３１】
このような構成により、図２に示すように、回転軸２２と容器本体１２の底部の中心孔との間の隙間、コア部２１と回転テーブル２の底部の隆起部Ｒとの間の隙間、及び隆起部Ｒと回転テーブル２の裏面との間の隙間を通して、パージガス供給管７２からヒータユニット７の下の空間へＮ２ガスが流れる。また、パージガス供給管７３からヒータユニット７の下の空間へＮ２ガスが流れる。そして、これらのＮ２ガスは、ブロック部材７１ａと回転テーブル２の裏面との間の隙間を通して排気口６１へ流れ込む。このように流れるＮ２ガスは、ＢＴＢＡＳガス（Ｏ３ガス）の反応ガスが回転テーブル２の下方の空間を回流してＯ３ガス（ＢＴＢＡＳガス）と混合するのを抑制する分離ガスとして働く。
【００３２】
また、図１を参照すると、容器本体１２の内周面と回転テーブル２の外周縁との間の空間であって、かつ、凸状部４Ａの下部に当たる位置に屈曲部４６Ａが設けられ、凸状部４Ｂの下部に当たる位置に屈曲部４６Ｂが設けられている。屈曲部４６Ａと４６Ｂは同様に構成されているため、図２を参照しながら、屈曲部４６Ａについて説明する。図示のとおり、屈曲部４６Ａは、本実施形態においては、凸状部４Ａと一体に形成されている。屈曲部４６Ａは、回転テーブル２と容器本体１２との間の空間を概ね埋めており、反応ガスノズル３１からの第１の反応ガス（ＢＴＢＡＳガス）この空間を通して混合するのを阻止する。屈曲部４６と容器本体１２との間の隙間、及び屈曲部４６と回転テーブル２との間の隙間は、例えば、回転テーブル２から凸状部４の天井面４４までの高さｈ１とほぼ同一であって良い。また、屈曲部４６Ａがあるため、分離ガスノズル４１（図１）からのＮ２ガスは、回転テーブル２の外側に向かって流れ難い。よって、分離空間Ｈ（凸状部４Ａの下面４４と回転テーブル２との間の空間）の圧力を高く維持するのに資する。なお、屈曲部４６の下方にブロック部材７１ｂを設ければ、分離ガスが回転テーブル２の下方まで流れるのを更に抑制することができるため、更に好ましい。
【００３３】
なお、屈曲部４６Ａ，４６Ｂと回転テーブル２との間の隙間は、回転テーブル２の熱膨張を考慮し、回転テーブル２が後述のヒータユニットにより加熱された場合に、上記の間隔（ｈ１程度）となるように設定することが好ましい。
【００３４】
また、図１に示すように、第１の領域４８１において、容器本体１２の一部が外方に広がっており、その下方に排気口６１が形成され、第２の領域４８２においても、容器本体１２の一部が外方に広がっており、その下方に排気口６２が形成されている。排気口６１，６２は、たとえば圧力調整器およびターボ分子ポンプ等を含む排気システムに別途に又は共通に接続され、これにより、真空容器１内の圧力が調整される。排気口６１および６２は、それぞれ第１の領域４８１および第２の領域４８２に対して形成されているため、主に第１の領域４８１および第２の領域４８２が排気され、したがって、上述の通り、第１の領域４８１及び第２の領域４８２の圧力が分離空間Ｈの圧力よりも低くなる。また、排気口６１は、反応ガスノズル３１と、この反応ガスノズル３１に対して回転テーブル２の回転方向Ａに沿った下流側に位置する凸状部４Ｂとの間に設けられている。排気口６２は、反応ガスノズル３２と、この反応ガスノズル３２に対して回転テーブル２の回転方向Ａに沿った下流側に位置する凸状部４Ａとの間において、凸状部４Ａに近接して設けられている。これにより、反応ガスノズル３１から供給される第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）はもっぱら排気口６１から排気され、反応ガスノズル３２から供給される第２の反応ガス（Ｏ３ガス）はもっぱら排気口６２から排気される。すなわち、このような排気口６１，６２の配置は、両反応ガスの分離に寄与する。
【００３５】
図１を参照すると、容器本体１２の周壁部には搬送口１５が形成されている。ウエハＷは、搬送口１５を通して搬送アーム１０により真空容器１の中へ、又は真空容器１から外へと搬送される。この搬送口１５にはゲートバルブ１５ａが設けられ、これにより搬送口１５が開閉される。
【００３６】
次に、図５を参照しながら、搬送アーム１０と協働してウエハを回転テーブル２へ載置し、または回転テーブル２から搬出するリフトピンと、ウエハガイドリングとについて説明する。図５（ａ）は、回転テーブル２の一部を示す斜視図である。図示のとおり、回転テーブル２の載置部２４には３つの貫通孔が形成され、これらの貫通孔のそれぞれを通して上下動可能なリフトピン１６ａが設けられている。３つのリフトピン１６ａはプッシャＰを支持し、プッシャＰを上下動することができる。また、載置部２４には、プッシャＰを収容可能な、プッシャＰの形状に対応した形状を有する座繰り部２４ｂが形成されている。リフトピン１６ａが降下してプッシャＰを座繰り部２４ｂに収容すると、プッシャＰの上面と載置部２４の底面とは同じ高さに位置する。また、図５（ｂ）に示すように、載置部２４の外周にウエハ支持部２４ａが形成されている。ウエハ支持部２４ａは、載置部２４の外周に沿って複数個（たとえば８個）形成されており、載置部２４へ載置されるウエハＷは、ウエハ支持部２４ａにより支持されることとなる。これにより、ウエハＷと載置部２４の底面との間には一定の間隔が維持され、ウエハＷの裏面が載置部２４の底面に直接触れることがない。このため、載置部２４の底面との間の空間を介して回転テーブル２によりウエハが加熱されるため、よって、ウエハＷは均一に加熱されることとなる。
【００３７】
再び図５（ａ）を参照すると、載置部２４の周囲には円形のガイド溝１８ｇが形成されており、ここにウエハガイドリング１８が嵌合する。図５（ｃ）は、ガイド溝１８ｇに嵌合したウエハガイドリング１８を示している。図示のとおり、ウエハガイドリング１８は、ウエハＷの外径よりも僅かに大きい内径を有しており、ウエハガイドリング１８がガイド溝１８ｇに嵌合したときに、ウエハＷはウエハガイドリング１８の内側に配置される。また、ウエハガイドリング１８の上面には爪部１８ａが設けられている。爪部１８ａは、ウエハＷに接することなく、ウエハガイドリング１８の内方に向かってウエハＷの外縁から僅か内側にまで延びている。たとえば真空容器１内で何らかの原因により急激な圧力変動があった場合には、その圧力変動により、ウエハＷが載置部２４から飛び出る可能性がある。しかし、ウエハガイドリング１８に設けられた爪部１８ａによってウエハＷは押さえられるため、載置部２４に維持され得る。
【００３８】
また、ガイド溝１８ｇの外側には、ウエハガイドリング１８を昇降するための４つの昇降ピン１６ｂが設けられている。昇降ピン１６ｂがウエハガイドリング１８を持ち上げている間に、回転テーブル２とウエハガイドリング１８との間に搬送アーム１０（図１）によりウエハＷが搬入される。リフトピン１６ａによりプッシャＰが持ち上げられ、プッシャＰが搬送アーム１０からウエハＷを受け取ると、搬送アーム１０が退出し、リフトピン１６ａが降下してプッシャＰを載置部２４の座繰り部２４ｂに収容する。これにより、ウエハＷは、ウエハ支持部２４ａで支持されることにより載置部２４に載置される。続いて、昇降ピン１６ｂが降下してウエハガイドリング１８をガイド溝１８ｇに収容すると、ウエハＷは、ウエハガイドリング１８により確実に載置部２４に収容されることとなる。
【００３９】
また、この実施形態による成膜装置１０には、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制御部１００が設けられている。この制御部１００は、例えばコンピュータで構成されるプロセスコントローラ１００ａと、ユーザインタフェース部１００ｂと、メモリ装置１００ｃとを有する。ユーザインタフェース部１００ｂは、成膜装置の動作状況を表示するディスプレイや、成膜装置の操作者がプロセスレシピを選択したり、プロセス管理者がプロセスレシピのパラメータを変更したりするためのキーボードやタッチパネル（図示せず）などを有する。
【００４０】
メモリ装置１００ｃは、プロセスコントローラ１００ａに種々のプロセスを実施させる制御プログラム、プロセスレシピ、及び各種プロセスにおけるパラメータなどを記憶している。また、これらのプログラムには、例えば後述する成膜方法を行わせるためのステップ群を有しているものがある。これらの制御プログラムやプロセスレシピは、ユーザインタフェース部１００ｂからの指示に従って、プロセスコントローラ１００ａにより読み出されて実行される。また、これらのプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体１００ｄに格納され、これらに対応した入出力装置（図示せず）を通してメモリ装置１００ｃにインストールしてよい。コンピュータ可読記憶媒体１００ｄは、ハードディスク、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、フレキシブルディスク、半導体メモリなどであってよい。また、プログラムは通信回線を通してメモリ装置１００ｃへダウンロードしてもよい。
【００４１】
次に、これまでに参照した図面を適宜参照しながら、本実施形態の成膜装置１０の動作（成膜方法）について説明する。まず、回転テーブル２を回転し、その内側の５個の載置部２４の一つを搬送口１５に整列させ、ゲートバルブ１５ａを開ける。次に、昇降ピン１６ｂによりウエハガイドリング１８が持ち上げられると、搬送アーム１０により搬送口１５を通して真空容器１内へウエハＷが搬入され、回転テーブル２とウエハガイドリング１８との間に保持される。ウエハＷは、リフトピン１６ａにより持ち上げられるプッシャＰにより受け取られ、搬送アーム１０が容器１から退出した後に、リフトピン１６ａおよびプッシャＰによって載置部２４に載置される。次いで、昇降ピン１６ｂによりウエハガイドリング１８がガイド溝１８ｇに嵌合される。上記一連の動作が５回繰り返されて、回転テーブル２の内側の５個の載置部２４にそれぞれウエハＷが載置される。続けて、同様にして、回転テーブル２の外側の１１個の載置部２４にもそれぞれウエハＷが載置されて、ウエハＷの搬送が終了する。
【００４２】
次に、真空容器１内が図示しない排気システムにより排気されると共に、分離ガスノズル４１，４２、分離ガス供給管５１、パージガス供給管７２，７３からＮ２ガスが供給され、図示しない圧力調整器によって真空容器１内の圧力が予め設定した圧力に維持される。次いで、回転テーブル２が上から見て時計回りに回転を開始する。回転テーブル２は、ヒータユニット７により前もって所定の温度（例えば３００℃）に加熱されており、ウエハＷが回転テーブル２に載置されることで加熱される。ウエハＷが加熱され、所定の温度に維持された後、ＢＴＢＡＳガスが反応ガスノズル３１を通して第１の領域４８１へ供給され、Ｏ３ガスが反応ガスノズル３２を通して第２の領域４８２へ供給される。
【００４３】
ウエハＷが反応ガスノズル３１の下方を通過するときに、ウエハＷの表面にＢＴＢＡＳ分子が吸着し、反応ガスノズル３２の下方を通過するときに、ウエハＷの表面にＯ３分子が吸着され、Ｏ３によりＢＴＢＡＳ分子が酸化される。したがって、回転テーブル２の回転によってウエハＷが第１の領域４８１および第２の領域４８２の両方を一回通過すると、ウエハＷの表面に酸化シリコンの一分子層（又は２以上の分子層）が形成される。これが繰り返され、所定の膜厚を有する酸化シリコン膜がウエハＷの表面に堆積される。所定の膜厚を有する酸化シリコン膜が堆積された後、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスの供給を停止し、回転テーブル２の回転を停止する。そして、ウエハＷは搬入動作と逆の動作により、搬送アーム１０により真空容器１から搬出され、成膜プロセスが終了する。
【００４４】
本実施形態の成膜装置１０によれば、回転テーブル２には、３００ｍｍの直径を有する１１枚のウエハを載置することができるため、回転テーブルにたとえば５枚のウエハを載置する場合に比べ、スループットを２．２倍に高くすることができる。
【００４５】
また、たとえば５枚の３００ｍｍウエハを載置可能な回転テーブル２を備える真空容器を２個有する成膜システムと比較すると、本実施形態による成膜装置１０には以下の利点がある。図６Ａ（ａ）は、比較対象の成膜システムであって、２個の真空容器１０ｃと、これらが接続される真空搬送室１０６と、真空搬送室１０６とロードロック室１０５ａ〜１０５ｃを介して接続する大気搬送室１０２と、大気搬送室１０２に結合されるＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）などウエハキャリアが載置されるステージＦとを備えている。図示のとおり、真空容器１０ｃ内には、３００ｍｍウエハを載置可能な５個の載置部２４０を有する回転テーブル２００が設けられている。一方、図６Ａ（ｂ）に示す成膜システムは、本発明の実施形態による成膜装置１０と、真空搬送室１０６と、真空搬送室１０６に対しロードロック室１０５ａ〜１０５ｃを介して接続する大気搬送室１０２と、大気搬送室１０２に結合されるウエハキャリアが載置されるステージＦとを備えている。図６Ｂ（ａ）は、図６Ａ（ａ）の成膜システムに対応して、たとえばクリーンルームの階下のスペースに配置される付帯設備を示す図である。図示のとおり、２個の真空容器１０ｃに対応して、２個のトランスＦＳ、２個のオゾン生成器ＯＧ、２個のチラーＣＨ、４個の排気装置ＥＳ、および２個の除害設備ＴＴが設けられている。また、これらの設備の周囲には、これらの設備を保守点検するためのスペースＭＳが設けられている。これらを合計すると、約５．４ｍ×約４ｍから約２１．６ｍ２ものスペースが必要となる。一方、図６Ｂ（ｂ）に示すように、本発明の実施形態による成膜装置１０を有する成膜システム（図５Ａ（ｂ））によれば、各設備が僅かに大型化されるものの、それぞれ１個ずつで済むため、約５．４ｍ×約３ｍから約１６．２ｍ２程度のスペースで足りる。すなわち、約２５％（（２１．６−１６．２）／１６．２＝０．２５）の省スペース化が可能となる。
【００４６】
なお、図６Ａ（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示す成膜システム同士のフットプリントの差は、真空搬送室１０６等がほぼ同一であるため、２個の真空容器１０ｃと、１個の真空容器１０との差に相当する。比較の真空容器１０ｃの外径は約１．６ｍであるため、（１．６／２）２×３．１４×２から、２個の真空容器１０ｃの専有面積は４．０２ｍ２となる。一方、真空容器１０の外径は約２．４ｍであるため、（２．４／２）２×３．１４から、真空容器１０の専有面積は４．５２ｍｍ２となる。したがって、図６Ａ（ｂ）に示す成膜システムの方がフットプリントは大きくなる。しかし、たとえば真空搬送室１０６および真空容器１０（１０ｃ）等、外部環境から隔離される装置は、クリーンルームのメンテナンスゾーンなどのクリーン度の低い環境に配置することも可能である。そうすると、クリーンルーム内の専有面積の増大に対する影響は殆ど無い。
【００４７】
また、本実施形態の成膜装置１０によれば、凸状部４Ａ，４Ｂと回転テーブル２との間の分離空間Ｈ（図４参照）の高さｈ１は、第１の領域４８１および第２の領域４８２の高さに比べて低くため、分離ガスノズル４１，４２からのＮ２ガスの供給により、第１の領域４８１および第２の領域４８２における圧力よりも高い圧力に維持することができる。したがって、第１の領域４８１と第２の領域４８２とを容易に分離することが可能となる。換言すると、第１の反応ガスと第２の反応ガスが真空容器１内の気相中で混合されることは殆ど無い。なお、分離空間Ｈから第１の領域４８１および第２の領域４８２へ流出したＮ２ガスは、反応ガスノズル３１，３２が回転テーブル２の上面に近接し、天板１１から離間しているため、反応ガスノズル３１，３２と天板１１との間の空間を流れ易い。したがって、反応ガスノズル３１，３２から夫々供給される第１の反応ガスおよび第２の反応ガスがＮ２ガスによって大幅に希釈されることはない。
【００４８】
なお、本実施形態においては、回転テーブル２は図１に示す１１個の載置部２４を有するものに限らず、種々に変形可能である。たとえば図７（ａ）に示すように、直径３００ｍｍを有するウエハを載置可能な載置部２４を回転テーブル２の内側に５個、その外側に１０個設けても良い。また、図７（ｂ）に示すように、外側にのみ１１個の載置部２４を設けても良いし、１０個の載置部２４を設けても良い。外側にのみ載置部２４を設けた場合であっても、５個の場合に比べスループットを増大できる。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、図８から１１までを参照しながら、本発明の第２の実施形態による成膜装置１００を説明する。なお、以下では、第１の実施形態による成膜装置１０との相違点を中心に説明し、実質的に同一な構成についての説明を省略する。
【００５０】
図８に示すとおり、成膜装置１００の回転テーブル２ａには、直径４５０ｍｍを有するウエハを載置可能な載置部２４が５個設けられている。回転テーブル２ａにおいても、図５を参照しながら説明したウエハ支持部２４ａ、リフトピン１６ａ、ウエハガイドリング１８、爪部１８ａ、および昇降ピン１６ｂ等を設けることができる。
【００５１】
また、第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）を供給する３本の反応ガスノズル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが設けられている。これらは、容器本体１２の側周壁を貫通して真空容器１内へ導入され、回転テーブル２ａの半径方法に沿って回転テーブル２ａの上面とほぼ平行に支持されている。反応ガスノズル３１Ａ〜３１Ｃの下端と回転テーブル２ａの上面との間隔は、たとえば０．５ｍｍ〜４ｍｍであって良い。図示のとおり、反応ガスノズル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃはそれぞれ長さが異なり、反応ガスノズル３１Ａ、反応ガスノズル３１Ｂ、および反応ガスノズル３１Ｃの順に短くなっている。また、これらの反応ガスノズル３１Ａ〜３１Ｃには、それぞれの長さ方向に沿って所定の間隔で配列され、回転テーブル２ａに向かって開口する複数の吐出孔（図示省略）が設けられている。吐出孔の直径は約０．５ｍｍであって良い。
【００５２】
また、各反応ガスノズル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは、マスフローコントローラなどの流量制御器がそれぞれ設けられた配管（図示せず）によって、第１の反応ガスを供給する反応ガス供給源に接続されている。これにより、各反応ガスノズル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃから供給される第１の反応ガスの流量を独立に制御することが可能となる。
【００５３】
反応ガスノズル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃによれば、反応ガスノズル３１Ａから回転テーブル２ａの半径方向に沿って均一に第１の反応ガスを供給しつつ、たとえば反応ガスノズル３１Ｂおよび３１Ｃからも第１の反応ガスを供給することにより、回転テーブル２ａの外縁に近い領域での第１の反応ガスの実質的な濃度の低下を抑制することが可能となる。回転テーブル２ａの外縁に近い領域では、線速度が大きく、ガス流速が速いため、第１の反応ガスがウエハに吸着し難い事態ともなる。しかし、反応ガスノズル３１Ｂや３１Ｃからも第１の反応ガスを供給することにより、回転テーブル２ａの外縁に近い領域における第１のガスの吸着を促進することができる。
【００５４】
また、成膜装置１００には、ガスインジェクタ３２０が設けられている。以下、図９から１１までを参照しながらガスインジェクタ３２０を説明する。ガスインジェクタ３２０は、所定のガスをプラズマにより活性化してウエハへ供給する機能を有している。
【００５５】
ガスインジェクタ３２０は、図９に示すように扁平で細長い直方体形状のガスインジェクタ本体３２１を備えており、図９および図１０に示すように当該ガスインジェクタ本体３２１の内部は空洞となっている。ガスインジェクタ３２０は、たとえば例えばプラズマエッチング耐性に優れた石英で作製されている。内部の空洞には、長さ方向に延びる隔壁３２４によって区画された幅の異なる２つの空間が形成されており、一方は所定のガスをプラズマ化するためのガス活性化室３２３、他方側はこのガス活性化室３２３へ均一に所定のガスを供給するためのガス導入室３２２である。図１１に示すように、ガス活性化室３２３の幅に対するガス導入室３２２の幅の比は例えばおよそ２：３となっていて、ガス導入室３２２の容積の方が大きくなっている。
【００５６】
図１０および図１１に示すように、ガス導入室３２２内には、ガスインジェクタ本体３２１の側壁に沿って、すなわち隔壁３２４に沿って基端側から先端側へ向けて延びるように管状のガス導入ノズル３４が配設されている。このガス導入ノズル３４の隔壁３２４に対向する側周壁には、ガス孔３４１がノズル３４の長さ方向に間隔をおいて穿設されており、ガス導入室３２２内へ向けて所定のガスを吐出することができる。一方、ガス導入ノズル３４の基端側は、ガスインジェクタ本体３２１の側壁部にてガス導入ポート３９（図９）と接続され、このガス導入ポート３９は、不図示のガス供給源に接続されている。このガス供給源からガス導入ポート３９を通してノズル３４へ所定のガスが提供される。
【００５７】
ガス導入ノズル３４のガス孔３４１に対向する隔壁３２４の上部には、ガスインジェクタ本体３２１の天井面との接続部に相当する高さ位置に、長さ方向に細長い矩形状の連通孔である切欠部３２５が、ガス導入室３２２の長さ方向に沿って（後述する電極３６ａ３６ｂの長さ方向に沿って）間隔をおいて設けられており、ガス導入室３２２内に供給された所定のガスをガス活性化室３２３の上方部へと供給することができる。ここで例えばガス導入ノズル３４のガス孔３４１から隔壁３２４までの距離「Ｌ１」は、例えば隣り合うガス孔３４１から吐出されたガスが、ガス導入室３２２内を長さ方向に拡散・混合して、当該長さ方向に均一な濃度となって各切欠部３２５へと流れ込むことができる距離に設定されている。
【００５８】
ガス活性化室３２３内には、２本の誘電体からなる例えばセラミックス製のシース管３５ａ、３５ｂが当該空間３２３の基端側から先端側へ向けて隔壁３２４に沿って延びており、これらのシース管３５ａ、３５ｂは間隔をおいて水平方向に互いに並行に配置されている。各シース管３５ａ、３５ｂの管内には、基端部から先端部へかけて例えば耐熱性に優れたニッケル合金製の例えば直径５ｍｍ程度の電極３６ａ、３６ｂが貫挿されている（図１０）。これにより一対の電極３６ａ、３６ｂはシース管３５ａ、３５ｂの材料であるセラミックスにより覆われた状態にて、例えば２ｍｍ〜１０ｍｍの間の例えば４ｍｍの間隔をおいて互いに並行に伸びるように配置されている。各電極３６ａ、３６ｂの基端側はガスインジェクタ本体３２１の外部に引き出され、真空容器１の外部にて整合器を介して高周波電源（いずれも不図示）と接続されている。これらの電極３６ａ、３６ｂに対して、例えば１３．５６ＭＨｚ、例えば１０Ｗ〜２００Ｗの範囲の例えば１００Ｗの高周波電力を供給することにより、２本のシース管３５ａ、３５ｂの間のプラズマ発生部３５１を流れる所定のガスは、容量結合型プラズマ方式によりプラズマ化（活性化）される。なお、２本のシース管３５ａ、３５ｂはガスインジェクタ本体３２１の基端部側の側壁を貫通して外部に伸びだしており、これらのシース管３５ａ、３５ｂはガスインジェクタ本体３２１の側壁部に固定された、例えばセラミックス製の保護管３７によって覆われている。
【００５９】
そしてこのプラズマ発生部３５１の下方のガスインジェクタ本体３２１底面には、当該プラズマ発生部３５１にてプラズマ化して後の活性化された所定のガスを下方に吐出するためのガス吐出孔３３がガスインジェクタ本体３２１の長さ方向に、即ち電極３６ａ、３６ｂの長さ方向に間隔をおいて配列されている。また図１０に示すようにシース管３５ｂの頂部からガス活性化室３５１の天井面までの距離「ｈ２」と、シース管３５ｂの側壁面から対向する隔壁３２４までの距離「ｗ」との関係は、例えば「ｈ２≧ｗ」となっているため、ガス導入室３２２よりガス活性化室３２３へ流入した所定のガスは、隔壁３２４とシース管３５ｂとの間よりも、主として、２つのシース管３５ａ、３５ｂとの間を通ってガス吐出孔３３へと流れる。
【００６０】
以上に説明した構成を備えたガスインジェクタ本体３２１は、たとえば既述の導入ポート３９や保護管３７を容器本体１２の側周壁に固定することにより基端側を片持ち支持され、その先端側を回転テーブル２の中心部へ向けて伸びだした状態となるように配設されている。またガスインジェクタ本体３２１の底面は、ガス活性化室３２３のガス吐出孔３３から回転テーブル２の凹部２４に載置されるウエハＷ表面までの距離が例えば１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の例えば１０ｍｍとなる高さ位置に調節されている。ここでガスインジェクタ本体３２１は容器本体１２から着脱自在に構成されており、保護管３７と容器本体１２との接続部には例えば不図示のＯリングを用いて真空容器１内の気密状態を維持している。
【００６１】
ガスインジェクタ３２０のガスノズル３４へ供給される所定のガスとしては、たとえばＯ２ガスであって良い。この場合、活性化されたＯ２ガスをウエハＷへ供給することができるため、ウエハに吸着したＢＴＢＡＳ分子がＯ３ガスにより酸化されて生じた酸化シリコン膜を緻密化したり、酸化シリコン膜中の有機物等の不純物を除去したりすることができる。また、所定のガスは、アンモニア（ＮＨ３）ガスであっても良い。これによれば、ＢＴＢＡＳとＯ３とから生成された一分子（または複数分子）層の酸化シリコン膜に対して活性化されたＮＨ３分子、または窒素ラジカル等が吸着し、よって、酸窒化シリコン膜を堆積させることが可能となる。
【００６２】
第２の実施形態による成膜装置１００によれば、回転テーブル２ａには、直径４５０ｍｍのウエハを５枚載置することができるため、たとえば直径３００ｍｍのウエハを５枚載置する場合に比べ、実質的なスループットを高くすることができる。
【００６３】
また、成膜装置１００には、第１の反応ガスを供給する３本の反応ガスノズル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが設けられているため、回転テーブル２ａの半径方向に沿って均一に第１の反応ガスを吸着させることが可能となり、よって、ウエハ上の膜厚や膜質を均一化することができる。
【００６４】
さらに、成膜装置１００にはガスインジェクタ３２０が設けられているため、ガスを活性化して供給でき、反応ガスノズル３１，３２からそれぞれ供給される第１および第２の反応ガスにより生成される膜を改質できるという利点が提供される。
【００６５】
（第３の実施形態）
次に、図１２を参照しながら、本発明の第３の実施形態による成膜装置ついて説明する。図示のとおり、本実施形態による成膜装置１０１においては、回転テーブルとして図７（ｂ）に図示されるものが使用されている。この回転テーブル２には、その外周縁に沿って１１個の載置部２４が形成されており、内側には載置部２４はない。本実施形態においては、回転テーブル２の載置部の無い内側に対応するように、突出部５の外径が大きくなっている。さらに、これに伴って凸状部４Ａ，４Ｂの内円弧の長さも大きくなっている。これらの点で、本実施形態の成膜装置１０１は第１の実施形態による成膜装置１０と相違し、他の構成の点では実質的に同一である。
【００６６】
このような構成によれば、突出部５と回転テーブル２との間の空間が広くなるため、突出部５とコア部２１の周辺の領域とを通して、反応ガスノズル３１からの第１の反応ガスと反応ガスノズル３２からの第２の反応ガスが混合するのを確実に抑制することが可能となる。また、凸状部４Ａ，４Ｂの内円弧が長くなるため、突出部５と凸状部４Ａ，４Ｂとの境界領域を通して、反応ガスノズル３１からの第１の反応ガスと反応ガスノズル３２からの第２の反応ガスが混合するのを確実に抑制することが可能となる。真空容器１内の圧力が低い場合（たとえば１Ｔｏｒｒ）には、凸状部４Ａ，４Ｂと回転テーブル２との間の分離空間Ｈ（図４）の圧力と、第１および第２の領域４８１，４８２の圧力との差を小さくなり、分離効果が低下する可能性があるが、本実施形態によれば、分離空間Ｈの回転テーブル２の回転方向に沿った長さを長くすることができるため、十分な分離効果が得られる。
また、回転テーブル２上には１１枚の直径３００ｍｍのウエハを載置できるので、たとえば５枚の場合に比べ、スループットを高めることができる。
【００６７】
以上、幾つかの実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変更及び変形をすることができる。
【００６８】
たとえば、第２の実施形態による成膜装置１００の回転テーブル２ａを第１の実施形態による成膜装置１０に設けても良いし、第１の実施形態に成膜装置１０の回転テーブル２を第２の実施形態による成膜装置１００に設けても良い。また、図７に示す回転テーブル２を第２の実施形態による成膜装置１００に設けても良い。すなわち、本発明の実施形態による成膜装置においては、３００ｍｍの直径を有するウエハを載置可能な回転テーブルと、４５０ｍｍの直径を有するウエハを載置可能な回転テーブルとを交換することにより、３００ｍの直径を有するウエハに膜を堆積することもできるし、４５０ｍｍの直径を有するウエハに膜を堆積することもできる。すなわち、本発明の実施形態による成膜装置によれば、直径３００ｍｍのウエハから直径４５０ｍｍのウエハへ移行した場合であっても、直径４５０ｍｍのウエハ用の成膜装置を導入したり、大がかりなレトロフィットを行ったりすることなく、直径４５０ｍｍのウエハに対応できるという利点が提供される。
なお、回転テーブルの交換は、図３を参照しながら説明したコア部２１の取り外しにより容易に行うことができる。
【００６９】
また、回転テーブルに形成される載置部２４の数は例示のものに限ることなく、適宜変更してよい。たとえば載置部２４の数を増やすと、ウエハ１枚当たりに要するＮ２ガスを低減することができ、製造コストの低減が図れる。図１３は、凸状部４Ａ，４Ｂと回転テーブル２（２ａ）との間の分離空間Ｈにより第１の反応ガスと第２の反応ガスとを分離するのに必要な、分離ガスノズル４１，４２から供給すべきＮ２ガスの流量をコンピュータシミュレーションにより求めた結果を示す。具体的には、ある枚数のウエハを載置可能な回転テーブルの直径、その回転テーブルを収容可能な真空容器の大きさ、およびその真空容器における凸状部４Ａ，４Ｂの大きさ等を考慮し、ウエハ枚数を関数として示している。図示のとおり、回転テーブルの直径を大きくするに従って、回転テーブルに載置できるウエハ（直径３００ｍｍ）の数もまた増加する。そうすると、真空容器も大きくなるため、供給すべきＮ２ガスの流量も増加すると考えられる。しかし、ウエハ枚数が増加する（真空容器も大きくなる）にもかかわらず、ウエハ１枚当たりに換算するとＮ２ガスの流量はむしろ減少している。
【００７０】
また、溝部４３は、上述の実施形態では、凸状部４を二等分するように形成されるが、他の実施形態においては、例えば、凸状部４における回転テーブル２の回転方向上流側が広くなるように溝部４３を形成しても良い。
【００７１】
また、成膜装置１０，１００，１０１において、反応ガスノズル３１，３２を容器本体１２の周壁部から導入するのではなく、真空容器１の中心側から導入しても良い。さらに、反応ガスノズル３１，３２は、半径方向に対して所定の角度をなすように導入されてもよい。
【００７２】
また、第２の実施形態においては、第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）に対して３本の反応ガスノズル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが使用されたが、これに代わり又はこれに加えて、第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）に対して、互いに長さが異なる複数本のガスノズルを用いても良い。また、このような複数本のノズルを第１の実施形態による成膜装置１０や第３の実施形態による成膜装置１０１に設けても良い。さらに、第２の実施形態におけるガスインジェクタ３２０を第１の実施形態による成膜装置１０や第３の実施形態による成膜装置１０１に設けても良い。
【００７３】
なお、凸状部４Ａ，４Ｂの回転テーブル２の回転方向に沿った長さは、たとえば、回転テーブル２の内側の載置部２４に載置されるウエハの中心が通る経路に対応する円弧の長さで、ウエハＷの直径の約１／１０〜約１／１、好ましくは約１／６以上であると好ましい。これにより、分離空間Ｈを高い圧力に維持するのが容易になる。
【００７４】
本発明の実施形態による成膜装置は、酸化シリコン膜の成膜に限らず、窒化シリコンの分子層成膜にも適用することができる。また、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とＯ３ガスを用いた酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の分子層成膜、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺｒ）とＯ３ガスを用いた酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）の分子層成膜、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム（ＴＥＭＡＨｆ）とＯ３ガスを用いた酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）の分子層成膜、ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト（Ｓｒ（ＴＨＤ）２）とＯ３ガスを用いた酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）の分子層成膜、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（Ｔｉ（ＭＰＤ）（ＴＨＤ））とＯ３ガスを用いた酸化チタン（ＴｉＯ２）の分子層成膜などを行うことができる。また、Ｏ３ガスではなく、酸素プラズマを利用することも可能である。これらのガスの組み合わせを用いても、上述の効果が奏されることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７５】
Ｗ・・・ウエハ、１・・・真空容器、２・・・回転テーブル、２１・・・コア部、２４・・・載置部、３１，３２・・・反応ガスノズル、４８１・・・第１の領域、４８２・・・第２の領域、Ｈ・・・分離空間、４１，４２・・・分離ガスノズル、３２０・・・ガスインジェクタ、４・・・凸状部、５１・・・分離ガス供給管、６１，６２・・・排気口、７・・・ヒータユニット、７２，７３・・・パージガス供給管。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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に供給する供給サイクルを複数回実行することにより、反応生成物の複数の層を積層して薄膜を形成する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路（ＩＣ）の製造プロセスの一つに、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）と呼ばれる成膜方法がある。この成膜方法は、いわゆる回転テーブル式のＡＬＤ装置で行われることが多い。そのようなＡＬＤ装置の一例が、本出願の出願人により提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１のＡＬＤ装置では、たとえば５枚の基板が載置される回転テーブルが真空容器内に回転可能に配置されており、回転テーブルの上方には、回転テーブル上の基板に対して第１の反応ガスを供給する第１の反応ガス供給部と、第２の反応ガスを供給する第２の反応ガス供給部とが、回転テーブルの回転方向に沿って離間して設けられている。また、真空容器内には、第１の反応ガス供給部から第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と、第２の反応ガス供給部から第２の反応ガスが供給される第２の処理領域とを分離するための分離領域が設けられている。分離領域には、分離ガスを供給する分離ガス供給部と、分離ガス供給部からの分離ガスによって、第１の処理領域や第２の処理領域よりも分離領域を高い圧力に維持するために、回転テーブルに対して狭い空間を提供する天井面とが設けられている。
【０００４】
このような構成によれば、高い圧力に維持される分離領域によって第１の処理領域と第２の処理領域とが分離されるため、第１の反応ガスと第２の反応ガスとが十分に分離することが可能となる。しかも、回転テーブルを高速に回転した場合であっても、反応ガス同士を分離でき、製造スループットを向上することができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５６４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＡＬＤにおけるスループットを更に向上することが望まれている。このような要請に応えるため、ＡＬＤ装置に複数の真空容器を設けることによりＡＬＤ装置の実質的な大型化が検討されている。また、使用する基板を大口径化することによって、スループットの向上と、ＩＣ製造コストの低減とを図ろうという動きもある。
【０００７】
しかし、ＡＬＤ装置を実質的に大型化すると、反応ガスを供給する設備や、排気システムなども増強する必要が生じ、ＡＬＤ装置の製造コストの増大やフットプリントの増大などを招きかねない。
【０００８】
そこで、本発明は、付帯設備やフットプリントの過剰な増大を防止しつつスループットの増加を可能とする成膜装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、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に向けて供給し、当該２種類の反応ガスの反応生成物の層を積層して薄膜を形成する成膜装置が提供される。この成膜装置は、前記容器内に回転可能に設けられ、直径３００ｍｍの基板がそれぞれ載置される１０個以上の基板載置領域を含む第１の回転テーブルと、前記容器内の第１の領域に配置され、前記第１の回転テーブルの回転方向と交わる方向に延び、前記第１の回転テーブルへ向けて第１の反応ガスを供給する第１の反応ガス供給部と、前記第１の領域から前記第１の回転テーブルの前記回転方向に沿って離間する第２の領域に配置され、前記回転方向と交わる方向に延び、前記第１の回転テーブルへ向けて第２の反応ガスを供給する第２の反応ガス供給部と、前記第１の領域に対して設けられる第１の排気口と、前記第２の領域に対して設けられる第２の排気口と、前記第１の領域と前記第２の領域との間に配置され、前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを分離する分離ガスを吐出する分離ガス供給部と、該分離ガス供給部から供給される前記分離ガスが流れる空間を前記第１の回転テーブルとの間に画成する天井面であって、前記分離ガスが流れる当該空間の圧力が前記第１の領域および前記第２の領域における圧力よりも高く維持され得る高さを有する当該天井面とを含む分離領域とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、付帯設備やフットプリントの過剰な増大を防止しつつスループットの増加を可能とする成膜装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態による成膜装置を模式的に示す上面図である。
【図２】図１の成膜装置を模式的に示す断面図である。
【図３】図１の成膜装置の回転テーブルと、回転テーブルを固定するコア部とを説明する説明図である。
【図４】図１の補助線Ｓに沿った一部断面図である。
【図５】図１の成膜装置の回転テーブルの基板載置部を説明する説明図である。
【図６Ａ】図１の成膜装置の利点を説明する説明図である。
【図６Ｂ】図１の成膜装置の利点を説明する他の説明図である。
【図７】図１の成膜装置の回転テーブルの変形例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による成膜装置を模式的に示す上面図である。
【図９】図８の成膜装置に備わるガスインジェクタを示す斜視図である。
【図１０】図８の成膜装置に備わるガスインジェクタを示す断面図である。
【図１１】図８の成膜装置に備わるガスインジェクタを示す、破断面を有する一部拡大斜視図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態による成膜装置を模式的に示す上面図である。
【図１３】本発明の実施形態による成膜装置の利点を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な厚さや寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１から図６Ｂまでを参照しながら、本発明の第１の実施形態による成膜装置を説明する。図１および図２に示すように、本実施形態による成膜装置１０は、概ね円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、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。
【００１４】
真空容器１は、図２（図１のＩ−Ｉ線の沿った断面図）に示すように、概ね扁平な有底円筒形状を有する容器本体１２と、たとえばＯ−リングなどの封止部材１３を介して容器本体１２の上面に気密に載置される天板１１とを有している。天板１１および容器本体１２は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）などの金属により作製されている。
【００１５】
図１を参照すると、回転テーブル２には、ウエハが載置される複数の載置部２４が形成されている。具体的には、本実施形態においては、回転テーブル２の外周縁に沿うように外側に１１個の載置部２４と、その内側に５個の載置部２４が設けられている。各載置部２４は、本実施形態では凹部として構成され、３００ｍｍの直径を有するウエハが載置されるように、その直径よりも例えば４ｍｍ程度大きい内径を有し、そのウエハの厚さとほぼ等しい深さを有している。載置部２４はこのように構成されるため、載置部２４にウエハを載置したときには、ウエハの表面と回転テーブル２の表面（載置部２４が形成されていない領域）とが同じ高さになる。すなわち、ウエハの厚さによる段差が生じないため、回転テーブル２上におけるガスの流れに乱れが生じるのを低減することができる。また、ウエハが載置部２４に収まることとなるため、回転テーブル２が回転しても、載置部２４に載置されるウエハは、回転テーブル２の外方へ飛び出すことなく、載置部２４に留まることができる。ただし、載置部２４にウエハを確実に留めておくため、後述するウエハガイドリングを用いても良い。
【００１６】
なお、３００ｍｍの直径を有するウエハ（直径３００ｍｍのウエハ）とは、直径が厳密に３００ｍｍであることを意味するのではなく、直径３００ｍｍのウエハまたは直径１２インチのウエハとして市販されているウエハを意味する。後述する４５０ｍｍの直径を有するウエハ（直径４５０ｍｍのウエハ）についても同様である。
【００１７】
また、図２に示すように、回転テーブル２は、中央に円形の開口部を有しており、開口部の周りで円筒形状のコア部２１により上下から挟まれ保持されている。具体的には、図３に示すように、コア部２１は上ハブ２１ａと下ハブ２１ｂとからなる。上ハブ２１ａには、コア部２１の中心からずれた位置に貫通孔１２７が形成され、下ハブ２１ｂには、貫通孔１２７と対応する位置にねじ穴１２８が形成されている。ボルト１２３がワッシャ１２４を介して貫通孔１２７に挿入され、ねじ穴１２８にねじ込まれることにより、上ハブ２１ａと下ハブ２１ｂが回転テーブル２を上下から押さえつけ、これにより、回転テーブル２が固定される。たとえば回転テーブル２の交換は、ボルト１２３を取り外すことにより容易に行うことができる。なお、図３には１つのボルト１２３を示したが、複数の貫通孔１２７と対応するねじ穴１２８を設け、複数のボルト１２３により、コア部２１を回転テーブル２に固定してもよい。
【００１８】
コア部２１の下ハブ２１ｂは、回転軸２２１に固定されており、図２に示すとおり、回転軸２２１は回転シャフト２２２を介して駆動部２３に接続されている。コア部２１、回転軸２２１、および回転シャフト２２２は、互いに共通の回転軸を有し、よって、駆動部２３の回転により、回転シャフト２２２、回転軸２２１、およびコア部２１、ひいては回転テーブル２が回転することができる。
【００１９】
なお、回転軸２２１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２０ａを介して真空容器１の底部裏面に気密に取り付けられており、これにより、ケース体２０の内部雰囲気が外部雰囲気から隔離されている。
【００２０】
図１を再び参照すると、真空容器１には、回転テーブル２の上方に互いに離間した２個の凸状部４Ａおよび４Ｂが設けられている。図示のとおり、凸状部４Ａおよび４Ｂはほぼ扇形の上面形状を有している。扇形の凸状部４Ａおよび４Ｂは、その頂部が、コア部２１を取り囲むように天板１１に取り付けられた突出部５の外周に近接し、その円弧が容器本体１２の内周壁に沿うように配置されている。図１では説明の便宜上、天板１１を省略しているが、凸状部４Ａおよび４Ｂは、天板１１の下面に取り付けられている（凸状部４Ａついては図２に示されている）。凸状部４Ａ，４Ｂは、たとえばアルミニウムなどの金属により形成することができる。
【００２１】
なお、図示は省略するが、凸状部４Ｂも凸状部４Ａと同様に配置されている。凸状部４Ｂは凸状部４Ａとほぼ同一の構成を有しているため、凸状部４Ｂについて説明することとし、凸状部４Ａについての重複する説明を省略する。
【００２２】
図４を参照すると、凸状部４Ｂは、凸状部４Ｂが二分割されるように半径方向に延びる溝部４３を有し、溝部４３には分離ガスノズル４２が収容されている。分離ガスノズル４２は、図１に示すように、容器本体１２の周壁部から真空容器１内へ導入されて真空容器１の半径方向に延びている。また、分離ガスノズル４２は、その基端部が容器本体１２の外周壁に取り付けられ、これにより、回転テーブル２の表面とほぼ平行に支持されている。なお、凸状部４Ａには、同様にして分離ガスノズル４１が配置されている。
【００２３】
分離ガスノズル４１（４２）は、分離ガスのガス供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスはチッ素（Ｎ２）ガスや不活性ガスであって良く、また、成膜に影響を与えないガスであれば、分離ガスの種類は特に限定されない。本実施形態においては、分離ガスとしてＮ２ガスが利用される。また、分離ガスノズル４１（４２）は、回転テーブル２の表面に向けてＮ２ガスを吐出するための吐出孔４１ｈを有している（図４）。吐出孔４１ｈは、約０．５ｍｍの口径を有し、分離ガスノズル４１（４２）の長さ方向に沿って約１０ｍｍの間隔で配列されている。また、分離ガスノズル４１（４２）の下端から回転テーブル２の表面までの間隔は０．５ｍｍ〜４ｍｍであって良い。
【００２４】
図４（図１の補助線Ｓに沿った断面図）に示すように、回転テーブル２と凸状部４Ｂとにより、高さｈ１（凸状部４Ｂの下面４４の回転テーブル２の表面からの高さ）を有する分離空間Ｈが形成される。高さｈ１は、例えば０．５ｍｍから１０ｍｍであると好ましく、できる限り小さくすると更に好ましい。ただし、回転テーブル２の回転ぶれによって回転テーブル２が天井面４４に衝突するのを避けるため、高さｈ１は３．５ｍｍから６．５ｍｍ程度であると好ましい。一方、凸状部４Ｂの両側の領域には、回転テーブル２の表面と天板１１の下面とで画成される第１の領域４８１と第２の領域４８２とが形成されている。第１および第２の領域４８１，４８２の高さ（回転テーブル２から天板１１までの高さ）は、たとえば１５ｍｍ〜１５０ｍｍである。第１の領域４８１には反応ガスノズル３１が設けられ、第２の領域４８２には反応ガスノズル３２が設けられている。これらの反応ガスノズル３１，３２は、図１に示すように、容器本体１２の外周壁から真空容器１内へ導入され、真空容器１の半径方向に延びている。反応ガスノズル３１，３２には、これらの長さ方向に約１０ｍｍの間隔で配列され、約０．５ｍｍの口径を有し、下向きに開口する複数の吐出孔３３が形成されている（図４）。反応ガスノズル３１からは第１の反応ガスが供給され、反応ガスノズル３２からは第２の反応ガスが供給される。本実施形態では、反応ガスノズル３１には、酸化シリコン膜のシリコン原料であるビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）の供給源が接続され、反応ガスノズル３２には、ＢＴＢＡＳを酸化して酸化シリコンを生成する酸化ガスとしてのオゾンガス（Ｏ３）の供給源が接続されている。
【００２５】
分離ガスノズル４１から窒素（Ｎ２）ガスを供給すると、このＮ２ガスは分離空間Ｈから第１の領域４８１と第２の領域４８２とに向かって流れる。分離空間Ｈの高さが上記のように第１および第２の領域４８１，４８２に比べて低いため、分離空間Ｈにおける圧力を第１および第２の領域４８１，４８２における圧力よりも容易に高く維持することができる。換言すると、第１および第２の領域４８１，４８２における圧力よりも分離空間Ｈにおける圧力を高く維持することができるように、凸状部４Ｂの高さおよび幅、並びに分離ガスノズル４１からのＮ２ガスの供給量を決定すると好ましい。この決定のため、第１および第２の反応ガスや回転テーブル２の回転速度等を考慮すると更に好ましい。このようにすれば、分離空間Ｈは、第１および第２の領域４８１，４９２に対して圧力障壁を提供することができ、これにより、第１および第２の領域４８１，４８２を確実に分離することができる。
【００２６】
すなわち、図４において、反応ガスノズル３１から第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）が第１の領域４８１へ供給され、回転テーブル２の回転により凸状部４Ｂに向かって流れても、分離空間Ｈに形成される圧力障壁により、分離空間Ｈを通り抜けて第２の領域４８２へ到達することはできない。反応ガスノズル３２から第２の領域４８２に供給される第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）もまた凸状部４Ａ（図１）の下方の分離空間Ｈに形成される圧力障壁により、分離空間Ｈを通り抜けて第１の領域４８１へ到達することはできない。すなわち、第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）と第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）が分離空間Ｈを通して混合するのを効果的に抑制することができる。本発明の発明者らの検討によれば、以上の構成により、回転テーブル２が例えば約２４０ｒｐｍの回転速度で回転した場合であっても、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとをより確実に分離することができることが分かっている。
【００２７】
再び図２を参照すると、天板１１の下面に、回転テーブル２を固定するコア部２１を取り囲むように取り付けられた突出部５は、回転テーブル２の表面に近接している。図示の例では、突出部５の下面は、凸状部４Ａ（４Ｂ）の下面４４とほぼ同じ高さにあり、したがって、突出部５の下面の回転テーブル２からの高さは、下面４４の高さｈ１と同一である。また、コア部２１と天板１１との間隔と、コア部２１の外周と突出部５の内周との間隔も、高さｈ１とほぼ同等に設定されている。一方、天板１１の上部中央には分離ガス供給管５１が接続されており、これにより、Ｎ２ガスが供給される。分離ガス供給管５１から供給されるＮ２ガスにより、コア部２１と天板１１との間の空間、コア部２１の外周と突出部５の内周との間の空間、および突出部５と回転テーブル２との間の空間（以下、説明の便宜上、これらの空間を中央空間と呼ぶ場合がある）は、第１および第２の領域４８１，４８２に比べて、高い圧力を有することができる。すなわち、中央空間は、第１および第２の領域４８１，４９２に対して圧力障壁を提供することができ、これにより、第１および第２の領域４８１，４８２を確実に分離することができる。すなわち、第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）と第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）が中央空間を通して混合するのを効果的に抑制することができる。
【００２８】
図２に示すように、回転テーブル２と容器本体１２の底部との間の空間には、加熱部としての環状のヒータユニット７が設けられ、これにより、回転テーブル２上のウエハＷが、回転テーブル２を介して所定の温度に加熱される。また、ブロック部材７１ａが、回転テーブル２の下方及び外周の近くに、ヒータユニット７を取り囲むように設けられている。このため、ヒータユニット７が置かれている空間がヒータユニット７の外側の領域から区画されている。ブロック部材７１ａより内側にガスが流入することを防止するため、ブロック部材７１ａの上面と回転テーブル２の下面との間に僅かな間隙が維持されるように配置される。ヒータユニット７が収容される領域には、この領域をパージするため、複数のパージガス供給管７３が、容器本体１２の底部を貫通するように所定の間隔をおいて接続されている。なお、ヒータユニット７の上方には、ヒータユニット７を保護する保護プレート７ａが、ブロック部材７１ａと、後述する隆起部Ｒとにより支持されており、これにより、ヒータユニット７が設けられる空間にＢＴＢＡＳガスやＯ３ガスが仮に流入したとしても、ヒータユニット７を保護することができる。保護プレート７ａは、例えば石英から作製すると好ましい。
【００２９】
なお、ヒータユニット７は、たとえば同心円状に配置される複数のランプヒータにより構成して良い。これによれば、各ランプヒータを独立に制御することにより、回転テーブル２の温度を均一化することができる。
【００３０】
図２を更に参照すると、容器本体１２の底部には、環状のヒータユニット７の内側に隆起部Ｒを有している。隆起部Ｒの上面は、回転テーブル２及びコア部２１に接近しており、隆起部Ｒの上面と回転テーブル２の裏面との間、及び隆起部Ｒの上面とコア部２１の裏面との間に僅かな隙間を残している。また、容器本体１２の底部は、回転軸２２が通り抜ける中心孔を有している。この中心孔の内径は、回転軸２２の直径よりも僅かに大きく、フランジ部２０ａを通してケース体２０と連通する隙間を残している。パージガス供給管７２がフランジ部２０ａの上部に接続されている。
【００３１】
このような構成により、図２に示すように、回転軸２２と容器本体１２の底部の中心孔との間の隙間、コア部２１と回転テーブル２の底部の隆起部Ｒとの間の隙間、及び隆起部Ｒと回転テーブル２の裏面との間の隙間を通して、パージガス供給管７２からヒータユニット７の下の空間へＮ２ガスが流れる。また、パージガス供給管７３からヒータユニット７の下の空間へＮ２ガスが流れる。そして、これらのＮ２ガスは、ブロック部材７１ａと回転テーブル２の裏面との間の隙間を通して排気口６１へ流れ込む。このように流れるＮ２ガスは、ＢＴＢＡＳガス（Ｏ３ガス）の反応ガスが回転テーブル２の下方の空間を回流してＯ３ガス（ＢＴＢＡＳガス）と混合するのを抑制する分離ガスとして働く。
【００３２】
また、図１を参照すると、容器本体１２の内周面と回転テーブル２の外周縁との間の空間であって、かつ、凸状部４Ａの下部に当たる位置に屈曲部４６Ａが設けられ、凸状部４Ｂの下部に当たる位置に屈曲部４６Ｂが設けられている。屈曲部４６Ａと４６Ｂは同様に構成されているため、図２を参照しながら、屈曲部４６Ａについて説明する。図示のとおり、屈曲部４６Ａは、本実施形態においては、凸状部４Ａと一体に形成されている。屈曲部４６Ａは、回転テーブル２と容器本体１２との間の空間を概ね埋めており、反応ガスノズル３１からの第１の反応ガス（ＢＴＢＡＳガス）この空間を通して混合するのを阻止する。屈曲部４６と容器本体１２との間の隙間、及び屈曲部４６と回転テーブル２との間の隙間は、例えば、回転テーブル２から凸状部４の天井面４４までの高さｈ１とほぼ同一であって良い。また、屈曲部４６Ａがあるため、分離ガスノズル４１（図１）からのＮ２ガスは、回転テーブル２の外側に向かって流れ難い。よって、分離空間Ｈ（凸状部４Ａの下面４４と回転テーブル２との間の空間）の圧力を高く維持するのに資する。なお、屈曲部４６の下方にブロック部材７１ｂを設ければ、分離ガスが回転テーブル２の下方まで流れるのを更に抑制することができるため、更に好ましい。
【００３３】
なお、屈曲部４６Ａ，４６Ｂと回転テーブル２との間の隙間は、回転テーブル２の熱膨張を考慮し、回転テーブル２が後述のヒータユニットにより加熱された場合に、上記の間隔（ｈ１程度）となるように設定することが好ましい。
【００３４】
また、図１に示すように、第１の領域４８１において、容器本体１２の一部が外方に広がっており、その下方に排気口６１が形成され、第２の領域４８２においても、容器本体１２の一部が外方に広がっており、その下方に排気口６２が形成されている。排気口６１，６２は、たとえば圧力調整器およびターボ分子ポンプ等を含む排気システムに別途に又は共通に接続され、これにより、真空容器１内の圧力が調整される。排気口６１および６２は、それぞれ第１の領域４８１および第２の領域４８２に対して形成されているため、主に第１の領域４８１および第２の領域４８２が排気され、したがって、上述の通り、第１の領域４８１及び第２の領域４８２の圧力が分離空間Ｈの圧力よりも低くなる。また、排気口６１は、反応ガスノズル３１と、この反応ガスノズル３１に対して回転テーブル２の回転方向Ａに沿った下流側に位置する凸状部４Ｂとの間に設けられている。排気口６２は、反応ガスノズル３２と、この反応ガスノズル３２に対して回転テーブル２の回転方向Ａに沿った下流側に位置する凸状部４Ａとの間において、凸状部４Ａに近接して設けられている。これにより、反応ガスノズル３１から供給される第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）はもっぱら排気口６１から排気され、反応ガスノズル３２から供給される第２の反応ガス（Ｏ３ガス）はもっぱら排気口６２から排気される。すなわち、このような排気口６１，６２の配置は、両反応ガスの分離に寄与する。
【００３５】
図１を参照すると、容器本体１２の周壁部には搬送口１５が形成されている。ウエハＷは、搬送口１５を通して搬送アーム１０により真空容器１の中へ、又は真空容器１から外へと搬送される。この搬送口１５にはゲートバルブ１５ａが設けられ、これにより搬送口１５が開閉される。
【００３６】
次に、図５を参照しながら、搬送アーム１０と協働してウエハを回転テーブル２へ載置し、または回転テーブル２から搬出するリフトピンと、ウエハガイドリングとについて説明する。図５（ａ）は、回転テーブル２の一部を示す斜視図である。図示のとおり、回転テーブル２の載置部２４には３つの貫通孔が形成され、これらの貫通孔のそれぞれを通して上下動可能なリフトピン１６ａが設けられている。３つのリフトピン１６ａはプッシャＰを支持し、プッシャＰを上下動することができる。また、載置部２４には、プッシャＰを収容可能な、プッシャＰの形状に対応した形状を有する座繰り部２４ｂが形成されている。リフトピン１６ａが降下してプッシャＰを座繰り部２４ｂに収容すると、プッシャＰの上面と載置部２４の底面とは同じ高さに位置する。また、図５（ｂ）に示すように、載置部２４の外周にウエハ支持部２４ａが形成されている。ウエハ支持部２４ａは、載置部２４の外周に沿って複数個（たとえば８個）形成されており、載置部２４へ載置されるウエハＷは、ウエハ支持部２４ａにより支持されることとなる。これにより、ウエハＷと載置部２４の底面との間には一定の間隔が維持され、ウエハＷの裏面が載置部２４の底面に直接触れることがない。このため、載置部２４の底面との間の空間を介して回転テーブル２によりウエハが加熱されるため、よって、ウエハＷは均一に加熱されることとなる。
【００３７】
再び図５（ａ）を参照すると、載置部２４の周囲には円形のガイド溝１８ｇが形成されており、ここにウエハガイドリング１８が嵌合する。図５（ｃ）は、ガイド溝１８ｇに嵌合したウエハガイドリング１８を示している。図示のとおり、ウエハガイドリング１８は、ウエハＷの外径よりも僅かに大きい内径を有しており、ウエハガイドリング１８がガイド溝１８ｇに嵌合したときに、ウエハＷはウエハガイドリング１８の内側に配置される。また、ウエハガイドリング１８の上面には爪部１８ａが設けられている。爪部１８ａは、ウエハＷに接することなく、ウエハガイドリング１８の内方に向かってウエハＷの外縁から僅か内側にまで延びている。たとえば真空容器１内で何らかの原因により急激な圧力変動があった場合には、その圧力変動により、ウエハＷが載置部２４から飛び出る可能性がある。しかし、ウエハガイドリング１８に設けられた爪部１８ａによってウエハＷは押さえられるため、載置部２４に維持され得る。
【００３８】
また、ガイド溝１８ｇの外側には、ウエハガイドリング１８を昇降するための４つの昇降ピン１６ｂが設けられている。昇降ピン１６ｂがウエハガイドリング１８を持ち上げている間に、回転テーブル２とウエハガイドリング１８との間に搬送アーム１０（図１）によりウエハＷが搬入される。リフトピン１６ａによりプッシャＰが持ち上げられ、プッシャＰが搬送アーム１０からウエハＷを受け取ると、搬送アーム１０が退出し、リフトピン１６ａが降下してプッシャＰを載置部２４の座繰り部２４ｂに収容する。これにより、ウエハＷは、ウエハ支持部２４ａで支持されることにより載置部２４に載置される。続いて、昇降ピン１６ｂが降下してウエハガイドリング１８をガイド溝１８ｇに収容すると、ウエハＷは、ウエハガイドリング１８により確実に載置部２４に収容されることとなる。
【００３９】
また、この実施形態による成膜装置１０には、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制御部１００が設けられている。この制御部１００は、例えばコンピュータで構成されるプロセスコントローラ１００ａと、ユーザインタフェース部１００ｂと、メモリ装置１００ｃとを有する。ユーザインタフェース部１００ｂは、成膜装置の動作状況を表示するディスプレイや、成膜装置の操作者がプロセスレシピを選択したり、プロセス管理者がプロセスレシピのパラメータを変更したりするためのキーボードやタッチパネル（図示せず）などを有する。
【００４０】
メモリ装置１００ｃは、プロセスコントローラ１００ａに種々のプロセスを実施させる制御プログラム、プロセスレシピ、及び各種プロセスにおけるパラメータなどを記憶している。また、これらのプログラムには、例えば後述する成膜方法を行わせるためのステップ群を有しているものがある。これらの制御プログラムやプロセスレシピは、ユーザインタフェース部１００ｂからの指示に従って、プロセスコントローラ１００ａにより読み出されて実行される。また、これらのプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体１００ｄに格納され、これらに対応した入出力装置（図示せず）を通してメモリ装置１００ｃにインストールしてよい。コンピュータ可読記憶媒体１００ｄは、ハードディスク、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、フレキシブルディスク、半導体メモリなどであってよい。また、プログラムは通信回線を通してメモリ装置１００ｃへダウンロードしてもよい。
【００４１】
次に、これまでに参照した図面を適宜参照しながら、本実施形態の成膜装置１０の動作（成膜方法）について説明する。まず、回転テーブル２を回転し、その内側の５個の載置部２４の一つを搬送口１５に整列させ、ゲートバルブ１５ａを開ける。次に、昇降ピン１６ｂによりウエハガイドリング１８が持ち上げられると、搬送アーム１０により搬送口１５を通して真空容器１内へウエハＷが搬入され、回転テーブル２とウエハガイドリング１８との間に保持される。ウエハＷは、リフトピン１６ａにより持ち上げられるプッシャＰにより受け取られ、搬送アーム１０が容器１から退出した後に、リフトピン１６ａおよびプッシャＰによって載置部２４に載置される。次いで、昇降ピン１６ｂによりウエハガイドリング１８がガイド溝１８ｇに嵌合される。上記一連の動作が５回繰り返されて、回転テーブル２の内側の５個の載置部２４にそれぞれウエハＷが載置される。続けて、同様にして、回転テーブル２の外側の１１個の載置部２４にもそれぞれウエハＷが載置されて、ウエハＷの搬送が終了する。
【００４２】
次に、真空容器１内が図示しない排気システムにより排気されると共に、分離ガスノズル４１，４２、分離ガス供給管５１、パージガス供給管７２，７３からＮ２ガスが供給され、図示しない圧力調整器によって真空容器１内の圧力が予め設定した圧力に維持される。次いで、回転テーブル２が上から見て時計回りに回転を開始する。回転テーブル２は、ヒータユニット７により前もって所定の温度（例えば３００℃）に加熱されており、ウエハＷが回転テーブル２に載置されることで加熱される。ウエハＷが加熱され、所定の温度に維持された後、ＢＴＢＡＳガスが反応ガスノズル３１を通して第１の領域４８１へ供給され、Ｏ３ガスが反応ガスノズル３２を通して第２の領域４８２へ供給される。
【００４３】
ウエハＷが反応ガスノズル３１の下方を通過するときに、ウエハＷの表面にＢＴＢＡＳ分子が吸着し、反応ガスノズル３２の下方を通過するときに、ウエハＷの表面にＯ３分子が吸着され、Ｏ３によりＢＴＢＡＳ分子が酸化される。したがって、回転テーブル２の回転によってウエハＷが第１の領域４８１および第２の領域４８２の両方を一回通過すると、ウエハＷの表面に酸化シリコンの一分子層（又は２以上の分子層）が形成される。これが繰り返され、所定の膜厚を有する酸化シリコン膜がウエハＷの表面に堆積される。所定の膜厚を有する酸化シリコン膜が堆積された後、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスの供給を停止し、回転テーブル２の回転を停止する。そして、ウエハＷは搬入動作と逆の動作により、搬送アーム１０により真空容器１から搬出され、成膜プロセスが終了する。
【００４４】
本実施形態の成膜装置１０によれば、回転テーブル２には、３００ｍｍの直径を有する１１枚のウエハを載置することができるため、回転テーブルにたとえば５枚のウエハを載置する場合に比べ、スループットを２．２倍に高くすることができる。
【００４５】
また、たとえば５枚の３００ｍｍウエハを載置可能な回転テーブル２を備える真空容器を２個有する成膜システムと比較すると、本実施形態による成膜装置１０には以下の利点がある。図６Ａ（ａ）は、比較対象の成膜システムであって、２個の真空容器１０ｃと、これらが接続される真空搬送室１０６と、真空搬送室１０６とロードロック室１０５ａ〜１０５ｃを介して接続する大気搬送室１０２と、大気搬送室１０２に結合されるＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）などウエハキャリアが載置されるステージＦとを備えている。図示のとおり、真空容器１０ｃ内には、３００ｍｍウエハを載置可能な５個の載置部２４０を有する回転テーブル２００が設けられている。一方、図６Ａ（ｂ）に示す成膜システムは、本発明の実施形態による成膜装置１０と、真空搬送室１０６と、真空搬送室１０６に対しロードロック室１０５ａ〜１０５ｃを介して接続する大気搬送室１０２と、大気搬送室１０２に結合されるウエハキャリアが載置されるステージＦとを備えている。図６Ｂ（ａ）は、図６Ａ（ａ）の成膜システムに対応して、たとえばクリーンルームの階下のスペースに配置される付帯設備を示す図である。図示のとおり、２個の真空容器１０ｃに対応して、２個のトランスＦＳ、２個のオゾン生成器ＯＧ、２個のチラーＣＨ、４個の排気装置ＥＳ、および２個の除害設備ＴＴが設けられている。また、これらの設備の周囲には、これらの設備を保守点検するためのスペースＭＳが設けられている。これらを合計すると、約５．４ｍ×約４ｍから約２１．６ｍ２ものスペースが必要となる。一方、図６Ｂ（ｂ）に示すように、本発明の実施形態による成膜装置１０を有する成膜システム（図５Ａ（ｂ））によれば、各設備が僅かに大型化されるものの、それぞれ１個ずつで済むため、約５．４ｍ×約３ｍから約１６．２ｍ２程度のスペースで足りる。すなわち、約２５％（（２１．６−１６．２）／１６．２＝０．２５）の省スペース化が可能となる。
【００４６】
なお、図６Ａ（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示す成膜システム同士のフットプリントの差は、真空搬送室１０６等がほぼ同一であるため、２個の真空容器１０ｃと、１個の真空容器１０との差に相当する。比較の真空容器１０ｃの外径は約１．６ｍであるため、（１．６／２）２×３．１４×２から、２個の真空容器１０ｃの専有面積は４．０２ｍ２となる。一方、真空容器１０の外径は約２．４ｍであるため、（２．４／２）２×３．１４から、真空容器１０の専有面積は４．５２ｍｍ２となる。したがって、図６Ａ（ｂ）に示す成膜システムの方がフットプリントは大きくなる。しかし、たとえば真空搬送室１０６および真空容器１０（１０ｃ）等、外部環境から隔離される装置は、クリーンルームのメンテナンスゾーンなどのクリーン度の低い環境に配置することも可能である。そうすると、クリーンルーム内の専有面積の増大に対する影響は殆ど無い。
【００４７】
また、本実施形態の成膜装置１０によれば、凸状部４Ａ，４Ｂと回転テーブル２との間の分離空間Ｈ（図４参照）の高さｈ１は、第１の領域４８１および第２の領域４８２の高さに比べて低くため、分離ガスノズル４１，４２からのＮ２ガスの供給により、第１の領域４８１および第２の領域４８２における圧力よりも高い圧力に維持することができる。したがって、第１の領域４８１と第２の領域４８２とを容易に分離することが可能となる。換言すると、第１の反応ガスと第２の反応ガスが真空容器１内の気相中で混合されることは殆ど無い。なお、分離空間Ｈから第１の領域４８１および第２の領域４８２へ流出したＮ２ガスは、反応ガスノズル３１，３２が回転テーブル２の上面に近接し、天板１１から離間しているため、反応ガスノズル３１，３２と天板１１との間の空間を流れ易い。したがって、反応ガスノズル３１，３２から夫々供給される第１の反応ガスおよび第２の反応ガスがＮ２ガスによって大幅に希釈されることはない。
【００４８】
なお、本実施形態においては、回転テーブル２は図１に示す１１個の載置部２４を有するものに限らず、種々に変形可能である。たとえば図７（ａ）に示すように、直径３００ｍｍを有するウエハを載置可能な載置部２４を回転テーブル２の内側に５個、その外側に１０個設けても良い。また、図７（ｂ）に示すように、外側にのみ１１個の載置部２４を設けても良いし、１０個の載置部２４を設けても良い。外側にのみ載置部２４を設けた場合であっても、５個の場合に比べスループットを増大できる。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、図８から１１までを参照しながら、本発明の第２の実施形態による成膜装置１００を説明する。なお、以下では、第１の実施形態による成膜装置１０との相違点を中心に説明し、実質的に同一な構成についての説明を省略する。
【００５０】
図８に示すとおり、成膜装置１００の回転テーブル２ａには、直径４５０ｍｍを有するウエハを載置可能な載置部２４が５個設けられている。回転テーブル２ａにおいても、図５を参照しながら説明したウエハ支持部２４ａ、リフトピン１６ａ、ウエハガイドリング１８、爪部１８ａ、および昇降ピン１６ｂ等を設けることができる。
【００５１】
また、第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）を供給する３本の反応ガスノズル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが設けられている。これらは、容器本体１２の側周壁を貫通して真空容器１内へ導入され、回転テーブル２ａの半径方法に沿って回転テーブル２ａの上面とほぼ平行に支持されている。反応ガスノズル３１Ａ〜３１Ｃの下端と回転テーブル２ａの上面との間隔は、たとえば０．５ｍｍ〜４ｍｍであって良い。図示のとおり、反応ガスノズル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃはそれぞれ長さが異なり、反応ガスノズル３１Ａ、反応ガスノズル３１Ｂ、および反応ガスノズル３１Ｃの順に短くなっている。また、これらの反応ガスノズル３１Ａ〜３１Ｃには、それぞれの長さ方向に沿って所定の間隔で配列され、回転テーブル２ａに向かって開口する複数の吐出孔（図示省略）が設けられている。吐出孔の直径は約０．５ｍｍであって良い。
【００５２】
また、各反応ガスノズル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは、マスフローコントローラなどの流量制御器がそれぞれ設けられた配管（図示せず）によって、第１の反応ガスを供給する反応ガス供給源に接続されている。これにより、各反応ガスノズル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃから供給される第１の反応ガスの流量を独立に制御することが可能となる。
【００５３】
反応ガスノズル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃによれば、反応ガスノズル３１Ａから回転テーブル２ａの半径方向に沿って均一に第１の反応ガスを供給しつつ、たとえば反応ガスノズル３１Ｂおよび３１Ｃからも第１の反応ガスを供給することにより、回転テーブル２ａの外縁に近い領域での第１の反応ガスの実質的な濃度の低下を抑制することが可能となる。回転テーブル２ａの外縁に近い領域では、線速度が大きく、ガス流速が速いため、第１の反応ガスがウエハに吸着し難い事態ともなる。しかし、反応ガスノズル３１Ｂや３１Ｃからも第１の反応ガスを供給することにより、回転テーブル２ａの外縁に近い領域における第１のガスの吸着を促進することができる。
【００５４】
また、成膜装置１００には、ガスインジェクタ３２０が設けられている。以下、図９から１１までを参照しながらガスインジェクタ３２０を説明する。ガスインジェクタ３２０は、所定のガスをプラズマにより活性化してウエハへ供給する機能を有している。
【００５５】
ガスインジェクタ３２０は、図９に示すように扁平で細長い直方体形状のガスインジェクタ本体３２１を備えており、図９および図１０に示すように当該ガスインジェクタ本体３２１の内部は空洞となっている。ガスインジェクタ３２０は、たとえば例えばプラズマエッチング耐性に優れた石英で作製されている。内部の空洞には、長さ方向に延びる隔壁３２４によって区画された幅の異なる２つの空間が形成されており、一方は所定のガスをプラズマ化するためのガス活性化室３２３、他方側はこのガス活性化室３２３へ均一に所定のガスを供給するためのガス導入室３２２である。図１１に示すように、ガス活性化室３２３の幅に対するガス導入室３２２の幅の比は例えばおよそ２：３となっていて、ガス導入室３２２の容積の方が大きくなっている。
【００５６】
図１０および図１１に示すように、ガス導入室３２２内には、ガスインジェクタ本体３２１の側壁に沿って、すなわち隔壁３２４に沿って基端側から先端側へ向けて延びるように管状のガス導入ノズル３４が配設されている。このガス導入ノズル３４の隔壁３２４に対向する側周壁には、ガス孔３４１がノズル３４の長さ方向に間隔をおいて穿設されており、ガス導入室３２２内へ向けて所定のガスを吐出することができる。一方、ガス導入ノズル３４の基端側は、ガスインジェクタ本体３２１の側壁部にてガス導入ポート３９（図９）と接続され、このガス導入ポート３９は、不図示のガス供給源に接続されている。このガス供給源からガス導入ポート３９を通してノズル３４へ所定のガスが提供される。
【００５７】
ガス導入ノズル３４のガス孔３４１に対向する隔壁３２４の上部には、ガスインジェクタ本体３２１の天井面との接続部に相当する高さ位置に、長さ方向に細長い矩形状の連通孔である切欠部３２５が、ガス導入室３２２の長さ方向に沿って（後述する電極３６ａ３６ｂの長さ方向に沿って）間隔をおいて設けられており、ガス導入室３２２内に供給された所定のガスをガス活性化室３２３の上方部へと供給することができる。ここで例えばガス導入ノズル３４のガス孔３４１から隔壁３２４までの距離「Ｌ１」は、例えば隣り合うガス孔３４１から吐出されたガスが、ガス導入室３２２内を長さ方向に拡散・混合して、当該長さ方向に均一な濃度となって各切欠部３２５へと流れ込むことができる距離に設定されている。
【００５８】
ガス活性化室３２３内には、２本の誘電体からなる例えばセラミックス製のシース管３５ａ、３５ｂが当該空間３２３の基端側から先端側へ向けて隔壁３２４に沿って延びており、これらのシース管３５ａ、３５ｂは間隔をおいて水平方向に互いに並行に配置されている。各シース管３５ａ、３５ｂの管内には、基端部から先端部へかけて例えば耐熱性に優れたニッケル合金製の例えば直径５ｍｍ程度の電極３６ａ、３６ｂが貫挿されている（図１０）。これにより一対の電極３６ａ、３６ｂはシース管３５ａ、３５ｂの材料であるセラミックスにより覆われた状態にて、例えば２ｍｍ〜１０ｍｍの間の例えば４ｍｍの間隔をおいて互いに並行に伸びるように配置されている。各電極３６ａ、３６ｂの基端側はガスインジェクタ本体３２１の外部に引き出され、真空容器１の外部にて整合器を介して高周波電源（いずれも不図示）と接続されている。これらの電極３６ａ、３６ｂに対して、例えば１３．５６ＭＨｚ、例えば１０Ｗ〜２００Ｗの範囲の例えば１００Ｗの高周波電力を供給することにより、２本のシース管３５ａ、３５ｂの間のプラズマ発生部３５１を流れる所定のガスは、容量結合型プラズマ方式によりプラズマ化（活性化）される。なお、２本のシース管３５ａ、３５ｂはガスインジェクタ本体３２１の基端部側の側壁を貫通して外部に伸びだしており、これらのシース管３５ａ、３５ｂはガスインジェクタ本体３２１の側壁部に固定された、例えばセラミックス製の保護管３７によって覆われている。
【００５９】
そしてこのプラズマ発生部３５１の下方のガスインジェクタ本体３２１底面には、当該プラズマ発生部３５１にてプラズマ化して後の活性化された所定のガスを下方に吐出するためのガス吐出孔３３がガスインジェクタ本体３２１の長さ方向に、即ち電極３６ａ、３６ｂの長さ方向に間隔をおいて配列されている。また図１０に示すようにシース管３５ｂの頂部からガス活性化室３５１の天井面までの距離「ｈ２」と、シース管３５ｂの側壁面から対向する隔壁３２４までの距離「ｗ」との関係は、例えば「ｈ２≧ｗ」となっているため、ガス導入室３２２よりガス活性化室３２３へ流入した所定のガスは、隔壁３２４とシース管３５ｂとの間よりも、主として、２つのシース管３５ａ、３５ｂとの間を通ってガス吐出孔３３へと流れる。
【００６０】
以上に説明した構成を備えたガスインジェクタ本体３２１は、たとえば既述の導入ポート３９や保護管３７を容器本体１２の側周壁に固定することにより基端側を片持ち支持され、その先端側を回転テーブル２の中心部へ向けて伸びだした状態となるように配設されている。またガスインジェクタ本体３２１の底面は、ガス活性化室３２３のガス吐出孔３３から回転テーブル２の凹部２４に載置されるウエハＷ表面までの距離が例えば１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の例えば１０ｍｍとなる高さ位置に調節されている。ここでガスインジェクタ本体３２１は容器本体１２から着脱自在に構成されており、保護管３７と容器本体１２との接続部には例えば不図示のＯリングを用いて真空容器１内の気密状態を維持している。
【００６１】
ガスインジェクタ３２０のガスノズル３４へ供給される所定のガスとしては、たとえばＯ２ガスであって良い。この場合、活性化されたＯ２ガスをウエハＷへ供給することができるため、ウエハに吸着したＢＴＢＡＳ分子がＯ３ガスにより酸化されて生じた酸化シリコン膜を緻密化したり、酸化シリコン膜中の有機物等の不純物を除去したりすることができる。また、所定のガスは、アンモニア（ＮＨ３）ガスであっても良い。これによれば、ＢＴＢＡＳとＯ３とから生成された一分子（または複数分子）層の酸化シリコン膜に対して活性化されたＮＨ３分子、または窒素ラジカル等が吸着し、よって、酸窒化シリコン膜を堆積させることが可能となる。
【００６２】
第２の実施形態による成膜装置１００によれば、回転テーブル２ａには、直径４５０ｍｍのウエハを５枚載置することができるため、たとえば直径３００ｍｍのウエハを５枚載置する場合に比べ、実質的なスループットを高くすることができる。
【００６３】
また、成膜装置１００には、第１の反応ガスを供給する３本の反応ガスノズル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが設けられているため、回転テーブル２ａの半径方向に沿って均一に第１の反応ガスを吸着させることが可能となり、よって、ウエハ上の膜厚や膜質を均一化することができる。
【００６４】
さらに、成膜装置１００にはガスインジェクタ３２０が設けられているため、ガスを活性化して供給でき、反応ガスノズル３１，３２からそれぞれ供給される第１および第２の反応ガスにより生成される膜を改質できるという利点が提供される。
【００６５】
（第３の実施形態）
次に、図１２を参照しながら、本発明の第３の実施形態による成膜装置ついて説明する。図示のとおり、本実施形態による成膜装置１０１においては、回転テーブルとして図７（ｂ）に図示されるものが使用されている。この回転テーブル２には、その外周縁に沿って１１個の載置部２４が形成されており、内側には載置部２４はない。本実施形態においては、回転テーブル２の載置部の無い内側に対応するように、突出部５の外径が大きくなっている。さらに、これに伴って凸状部４Ａ，４Ｂの内円弧の長さも大きくなっている。これらの点で、本実施形態の成膜装置１０１は第１の実施形態による成膜装置１０と相違し、他の構成の点では実質的に同一である。
【００６６】
このような構成によれば、突出部５と回転テーブル２との間の空間が広くなるため、突出部５とコア部２１の周辺の領域とを通して、反応ガスノズル３１からの第１の反応ガスと反応ガスノズル３２からの第２の反応ガスが混合するのを確実に抑制することが可能となる。また、凸状部４Ａ，４Ｂの内円弧が長くなるため、突出部５と凸状部４Ａ，４Ｂとの境界領域を通して、反応ガスノズル３１からの第１の反応ガスと反応ガスノズル３２からの第２の反応ガスが混合するのを確実に抑制することが可能となる。真空容器１内の圧力が低い場合（たとえば１Ｔｏｒｒ）には、凸状部４Ａ，４Ｂと回転テーブル２との間の分離空間Ｈ（図４）の圧力と、第１および第２の領域４８１，４８２の圧力との差を小さくなり、分離効果が低下する可能性があるが、本実施形態によれば、分離空間Ｈの回転テーブル２の回転方向に沿った長さを長くすることができるため、十分な分離効果が得られる。
また、回転テーブル２上には１１枚の直径３００ｍｍのウエハを載置できるので、たとえば５枚の場合に比べ、スループットを高めることができる。
【００６７】
以上、幾つかの実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変更及び変形をすることができる。
【００６８】
たとえば、第２の実施形態による成膜装置１００の回転テーブル２ａを第１の実施形態による成膜装置１０に設けても良いし、第１の実施形態に成膜装置１０の回転テーブル２を第２の実施形態による成膜装置１００に設けても良い。また、図７に示す回転テーブル２を第２の実施形態による成膜装置１００に設けても良い。すなわち、本発明の実施形態による成膜装置においては、３００ｍｍの直径を有するウエハを載置可能な回転テーブルと、４５０ｍｍの直径を有するウエハを載置可能な回転テーブルとを交換することにより、３００ｍの直径を有するウエハに膜を堆積することもできるし、４５０ｍｍの直径を有するウエハに膜を堆積することもできる。すなわち、本発明の実施形態による成膜装置によれば、直径３００ｍｍのウエハから直径４５０ｍｍのウエハへ移行した場合であっても、直径４５０ｍｍのウエハ用の成膜装置を導入したり、大がかりなレトロフィットを行ったりすることなく、直径４５０ｍｍのウエハに対応できるという利点が提供される。
なお、回転テーブルの交換は、図３を参照しながら説明したコア部２１の取り外しにより容易に行うことができる。
【００６９】
また、回転テーブルに形成される載置部２４の数は例示のものに限ることなく、適宜変更してよい。たとえば載置部２４の数を増やすと、ウエハ１枚当たりに要するＮ２ガスを低減することができ、製造コストの低減が図れる。図１３は、凸状部４Ａ，４Ｂと回転テーブル２（２ａ）との間の分離空間Ｈにより第１の反応ガスと第２の反応ガスとを分離するのに必要な、分離ガスノズル４１，４２から供給すべきＮ２ガスの流量をコンピュータシミュレーションにより求めた結果を示す。具体的には、ある枚数のウエハを載置可能な回転テーブルの直径、その回転テーブルを収容可能な真空容器の大きさ、およびその真空容器における凸状部４Ａ，４Ｂの大きさ等を考慮し、ウエハ枚数を関数として示している。図示のとおり、回転テーブルの直径を大きくするに従って、回転テーブルに載置できるウエハ（直径３００ｍｍ）の数もまた増加する。そうすると、真空容器も大きくなるため、供給すべきＮ２ガスの流量も増加すると考えられる。しかし、ウエハ枚数が増加する（真空容器も大きくなる）にもかかわらず、ウエハ１枚当たりに換算するとＮ２ガスの流量はむしろ減少している。
【００７０】
また、溝部４３は、上述の実施形態では、凸状部４を二等分するように形成されるが、他の実施形態においては、例えば、凸状部４における回転テーブル２の回転方向上流側が広くなるように溝部４３を形成しても良い。
【００７１】
また、成膜装置１０，１００，１０１において、反応ガスノズル３１，３２を容器本体１２の周壁部から導入するのではなく、真空容器１の中心側から導入しても良い。さらに、反応ガスノズル３１，３２は、半径方向に対して所定の角度をなすように導入されてもよい。
【００７２】
また、第２の実施形態においては、第１の反応ガス（たとえばＢＴＢＡＳガス）に対して３本の反応ガスノズル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが使用されたが、これに代わり又はこれに加えて、第２の反応ガス（たとえばＯ３ガス）に対して、互いに長さが異なる複数本のガスノズルを用いても良い。また、このような複数本のノズルを第１の実施形態による成膜装置１０や第３の実施形態による成膜装置１０１に設けても良い。さらに、第２の実施形態におけるガスインジェクタ３２０を第１の実施形態による成膜装置１０や第３の実施形態による成膜装置１０１に設けても良い。
【００７３】
なお、凸状部４Ａ，４Ｂの回転テーブル２の回転方向に沿った長さは、たとえば、回転テーブル２の内側の載置部２４に載置されるウエハの中心が通る経路に対応する円弧の長さで、ウエハＷの直径の約１／１０〜約１／１、好ましくは約１／６以上であると好ましい。これにより、分離空間Ｈを高い圧力に維持するのが容易になる。
【００７４】
本発明の実施形態による成膜装置は、酸化シリコン膜の成膜に限らず、窒化シリコンの分子層成膜にも適用することができる。また、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とＯ３ガスを用いた酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の分子層成膜、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺｒ）とＯ３ガスを用いた酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）の分子層成膜、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム（ＴＥＭＡＨｆ）とＯ３ガスを用いた酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）の分子層成膜、ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト（Ｓｒ（ＴＨＤ）２）とＯ３ガスを用いた酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）の分子層成膜、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（Ｔｉ（ＭＰＤ）（ＴＨＤ））とＯ３ガスを用いた酸化チタン（ＴｉＯ２）の分子層成膜などを行うことができる。また、Ｏ３ガスではなく、酸素プラズマを利用することも可能である。これらのガスの組み合わせを用いても、上述の効果が奏されることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７５】
Ｗ・・・ウエハ、１・・・真空容器、２・・・回転テーブル、２１・・・コア部、２４・・・載置部、３１，３２・・・反応ガスノズル、４８１・・・第１の領域、４８２・・・第２の領域、Ｈ・・・分離空間、４１，４２・・・分離ガスノズル、３２０・・・ガスインジェクタ、４・・・凸状部、５１・・・分離ガス供給管、６１，６２・・・排気口、７・・・ヒータユニット、７２，７３・・・パージガス供給管。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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に向けて供給し、当該２種類の反応ガスの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、
前記容器内に回転可能に設けられ、直径３００ｍｍの基板がそれぞれ載置される１０個以上の基板載置領域を含む第１の回転テーブルと、
前記容器内の第１の領域に配置され、前記第１の回転テーブルの回転方向と交わる方向に延び、前記第１の回転テーブルへ向けて第１の反応ガスを供給する第１の反応ガス供給部と、
前記第１の領域から前記第１の回転テーブルの前記回転方向に沿って離間する第２の領域に配置され、前記回転方向と交わる方向に延び、前記第１の回転テーブルへ向けて第２の反応ガスを供給する第２の反応ガス供給部と、
前記第１の領域に対して設けられる第１の排気口と、
前記第２の領域に対して設けられる第２の排気口と、
前記第１の領域と前記第２の領域との間に配置され、前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを分離する分離ガスを吐出する分離ガス供給部と、該分離ガス供給部から供給される前記分離ガスが流れる空間を前記第１の回転テーブルとの間に画成する天井面であって、前記分離ガスが流れる当該空間の圧力が前記第１の領域および前記第２の領域における圧力よりも高く維持され得る高さを有する当該天井面とを含む分離領域と
を備える成膜装置。
【請求項２】
前記第１の回転テーブルを着脱可能に支持し回転する支持部を更に備え、
前記支持部により、前記第１の回転テーブルが、直径４５０ｍｍの基板がそれぞれ載置される５個以上の基板載置領域を含む第２の回転テーブルと交換可能である、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記第１および第２の反応ガス供給部のいずれか又は双方が、前記回転方向と交わる方向に延びる互いに長さが異なる複数のガスノズルを含む、請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
隔壁によりガス活性化室とガス導入室とに区画された流路形成部材と、
前記ガス導入室に処理ガスを導入するためのガス導入ポートと、
前記ガス活性化室内において前記隔壁に沿って互いに並行に延びるように設けられ、ガスを活性化させるための電力が印加される一対の電極と、
前記隔壁に電極の長さ方向に沿って設けられ、前記ガス導入室内のガスを前記ガス活性化室に供給するための連通孔と、
前記ガス活性化室にて活性化されたガスを吐出するために前記ガス活性室に前記電極の長さ方向に沿って設けられたガス吐出口と、
を含むガスインジェクタを更に備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記第１の回転テーブルが、
前記基板載置領域を取り囲む溝部と、
前記基板の直径よりも大きい内径を有し前記溝部に嵌合可能なウエハガイドリングと
を備え、
前記ウエハガイドリングが、前記ウエハガイドリングの内側に載置される前記基板の外縁よりも内側に延びる爪部を含む、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記第２の回転テーブルが、
前記基板載置領域を取り囲む溝部と、
前記基板の直径よりも大きい内径を有し前記溝部に嵌合可能なウエハガイドリングと
を備え、
前記ウエハガイドリングが、前記ウエハガイドリングの内側に載置される前記基板の外縁よりも内側に延びる爪部を含む、請求項２に記載の成膜装置。
【請求項１】
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に向けて供給し、当該２種類の反応ガスの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、
前記容器内に回転可能に設けられ、直径３００ｍｍの基板がそれぞれ載置される１０個以上の基板載置領域を含む第１の回転テーブルと、
前記容器内の第１の領域に配置され、前記第１の回転テーブルの回転方向と交わる方向に延び、前記第１の回転テーブルへ向けて第１の反応ガスを供給する第１の反応ガス供給部と、
前記第１の領域から前記第１の回転テーブルの前記回転方向に沿って離間する第２の領域に配置され、前記回転方向と交わる方向に延び、前記第１の回転テーブルへ向けて第２の反応ガスを供給する第２の反応ガス供給部と、
前記第１の領域に対して設けられる第１の排気口と、
前記第２の領域に対して設けられる第２の排気口と、
前記第１の領域と前記第２の領域との間に配置され、前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを分離する分離ガスを吐出する分離ガス供給部と、該分離ガス供給部から供給される前記分離ガスが流れる空間を前記第１の回転テーブルとの間に画成する天井面であって、前記分離ガスが流れる当該空間の圧力が前記第１の領域および前記第２の領域における圧力よりも高く維持され得る高さを有する当該天井面とを含む分離領域と
を備える成膜装置。
【請求項２】
前記第１の回転テーブルを着脱可能に支持し回転する支持部を更に備え、
前記支持部により、前記第１の回転テーブルが、直径４５０ｍｍの基板がそれぞれ載置される５個以上の基板載置領域を含む第２の回転テーブルと交換可能である、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記第１および第２の反応ガス供給部のいずれか又は双方が、前記回転方向と交わる方向に延びる互いに長さが異なる複数のガスノズルを含む、請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
隔壁によりガス活性化室とガス導入室とに区画された流路形成部材と、
前記ガス導入室に処理ガスを導入するためのガス導入ポートと、
前記ガス活性化室内において前記隔壁に沿って互いに並行に延びるように設けられ、ガスを活性化させるための電力が印加される一対の電極と、
前記隔壁に電極の長さ方向に沿って設けられ、前記ガス導入室内のガスを前記ガス活性化室に供給するための連通孔と、
前記ガス活性化室にて活性化されたガスを吐出するために前記ガス活性室に前記電極の長さ方向に沿って設けられたガス吐出口と、
を含むガスインジェクタを更に備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記第１の回転テーブルが、
前記基板載置領域を取り囲む溝部と、
前記基板の直径よりも大きい内径を有し前記溝部に嵌合可能なウエハガイドリングと
を備え、
前記ウエハガイドリングが、前記ウエハガイドリングの内側に載置される前記基板の外縁よりも内側に延びる爪部を含む、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記第２の回転テーブルが、
前記基板載置領域を取り囲む溝部と、
前記基板の直径よりも大きい内径を有し前記溝部に嵌合可能なウエハガイドリングと
を備え、
前記ウエハガイドリングが、前記ウエハガイドリングの内側に載置される前記基板の外縁よりも内側に延びる爪部を含む、請求項２に記載の成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−５４５０８（Ｐ２０１２−５４５０８Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９７９５３（Ｐ２０１０−１９７９５３）
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【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３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【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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