成膜装置
【課題】 基板であるウエハに対して面内均一性の高い成膜処理を行うこと。
【解決手段】真空容器１内において、ＢＴＢＡＳガスが供給される処理領域Ｐ１とＯ３ガスが供給される処理領域Ｐ２を、水平面に沿って回転する回転テーブル２の周方向に沿って配置する。前記処理領域Ｐ１のＢＴＢＡＳガスを分離ガスと共に排気するために、回転テーブル２の外側に設けられた排気口６１を設けると共に、この排気口６１を覆い、基板載置領域２４の外縁から内縁に亘って伸びる中空体よりなる排気ダクト７を設ける。この排気ダクト７には、基板載置領域２４の少なくとも内縁側の位置に第２の排気用開口部が設けられており、第１の処理ガスノズル３１から吐出されたＢＴＢＡＳガスは、この第２の排気用開口部に向けて流れるので、ウエハＷの径方向に高い均一性を持ってＢＴＢＡＳガスが供給され、面内均一性の高い成膜処理を行うことができる。
【解決手段】真空容器１内において、ＢＴＢＡＳガスが供給される処理領域Ｐ１とＯ３ガスが供給される処理領域Ｐ２を、水平面に沿って回転する回転テーブル２の周方向に沿って配置する。前記処理領域Ｐ１のＢＴＢＡＳガスを分離ガスと共に排気するために、回転テーブル２の外側に設けられた排気口６１を設けると共に、この排気口６１を覆い、基板載置領域２４の外縁から内縁に亘って伸びる中空体よりなる排気ダクト７を設ける。この排気ダクト７には、基板載置領域２４の少なくとも内縁側の位置に第２の排気用開口部が設けられており、第１の処理ガスノズル３１から吐出されたＢＴＢＡＳガスは、この第２の排気用開口部に向けて流れるので、ウエハＷの径方向に高い均一性を持ってＢＴＢＡＳガスが供給され、面内均一性の高い成膜処理を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内にて複数種類の処理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関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）等の基板に対して例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）などの薄膜の成膜を行う手法の一つとして、例えば反応する複数種類の処理ガス（反応ガス）を基板の表面に順番に供給して反応生成物を積層するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が挙げられる。このＡＬＤ法を用いて成膜処理を行う成膜装置としては、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されているように、真空容器内に設けられた回転テーブル上に複数枚の基板を周方向に並べると共に、回転テーブルを回転させることにより、第１の反応ガスノズル及び第２の反応ガスノズルから、前記基板に対して各処理ガスを順番に供給する装置が知られている。第１及び第２の反応ガスノズルの下方側は夫々第１の処理領域及び第２の処理領域に相当し、これら第１及び第２の処理領域の間には、これら処理領域側に分離ガスを流すために分離領域が形成されている。さらに、第１の処理領域及び第２の処理領域には、回転テーブルの周縁側に真空容器内を排気する排気口が設けられている。
【０００３】
前記第１の処理領域及び第２の処理領域では、第１の反応ガス及び第２の反応ガスが、分離ガスと共に排気口に向けて流れていく。このため、第１の反応ガスと第２の反応ガスとの混合が抑えられ、良好なＡＬＤ法による成膜処理を行うことができる。しかしながら、本発明者らは、より面内均一性の高い成膜処理を行うことができる構成について検討している。
【０００４】
ここで、特許文献３には、回転自在に構成された水平な基板ウエハ載置用基台に複数のウエハを周方向に載置する装置において、ガス導入管の周囲にガス排出管を設け、キャリアガスと余剰の反応ガスをガス排出管により排気する構成が記載されている。しかしながら、この構成では分離領域が確保されていないので、ＡＬＤ法による成膜処理を実行しようとすると、複数の処理ガスが混合してしまう懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３９１０２号公報
【特許文献２】特開２０１１−４０５７４号公報
【特許文献３】特開平１−２４９６９４号公報（第７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に基づいて行われたものであり、その目的は、複数種類の処理ガスを順番に基板に供給して薄膜を形成するにあたり、面内均一性の高い成膜処理を行うことが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】
【０００７】
本発明の成膜装置は、真空容器内にて複数種類の処理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、
前記真空容器内に設けられ、周方向に沿って基板を載置する基板載置領域をその上面に備えると共に、この基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
前記回転テーブルの周方向に沿って配置され、互いに異なる種類のガスにより基板を処理するための複数の処理領域と、
前記処理領域毎に、基板載置領域の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられ、処理ガスを吐出するガス吐出口がその長さ方向に形成された処理ガスノズルと、
分離ガス供給部から分離ガスが供給されると共に、前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために各処理領域の間に配置された分離領域と、
処理領域毎に処理ガスノズルに対して回転テーブルの回転方向の下流側にて、前記回転テーブルの周縁よりも外側位置に開口し、前記処理ガス及び分離ガスを排気するための排気口と、
前記複数の処理領域の少なくとも一つにおいて、前記排気口を覆い、処理ガスノズルとこの処理ガスノズルの下流側の分離領域との間にて、基板載置領域の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられた中空体よりなる排気部材と、を備え、
この排気部材には、回転テーブルの周縁よりも外方側の位置に第１の排気用開口部が設けられると共に、基板載置領域の少なくとも内縁側の位置に第２の排気用開口部が設けられることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の発明は、真空容器内にて複数種類の処理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、
前記真空容器内に設けられ、周方向に沿って基板を載置する基板載置領域をその上面に備えると共に、この基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
前記回転テーブルの周方向に沿って配置され、互いに異なる種類のガスにより基板を処理するための複数の処理領域と、
前記処理領域毎に、基板載置領域の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられ、処理ガスを供給するガス吐出口がその長さ方向に形成された処理ガスノズルと、
分離ガス供給部から分離ガスが供給されると共に、前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために各処理領域の間に配置された分離領域と、
処理領域毎に処理ガスノズルに対して回転テーブルの回転方向の下流側にて、前記回転テーブルの周縁よりも外側位置に開口し、前記処理ガス及び分離ガスを排気するための排気口と、
前記複数の処理領域の少なくとも一つにおいて、処理ガスノズルと排気口の間にて、排気口の側方から基板載置領域の内縁に亘って伸び、かつ回転テーブルの上面から浮上して立設する板状の規制部材と、を備え、
前記規制部材は、処理ガスノズルから供給される処理ガスが当該規制部材の下方側を通過して排気口に向うように、処理ガスの流れを規制することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転テーブルを回転させることにより、複数の処理ガスを順番に供給して反応生成物を基板上に形成するにあたり、複数の処理領域の少なくとも一つにおいて、当該処理領域に対応する処理ガスノズルから供給される処理ガスが、回転テーブルの径方向に高い均一性を持って供給される。このため、面内均一性の高い成膜処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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’線断面図である。
【図２】上記の成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】上記の成膜装置の横断平面図である。
【図４】上記の成膜装置における処理領域及び分離領域を示す縦断面図である。
【図５】上記の成膜装置の縦断面を示す図３のＨ−Ｈ’線断面図である。
【図６】上記の成膜装置の一部縦断面図である。
【図７】上記の成膜装置に設けられた排気ダクトを示す斜視図である。
【図８】処理ガス及び分離ガスの流れる様子を示す平面図である。
【図９】処理ガス及び分離ガスの流れる様子を示す平面図である。
【図１０】上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図１１】上記の成膜装置のさらに他の例を示す平面図である。
【図１２】上記の排気ダクトの他の例を示す斜視図である。
【図１３】処理ガス及び分離ガスの流れる様子を示す平面図である。
【図１４】上記の排気ダクトのさらに他の例を示す斜視図である。
【図１５】上記の成膜装置のさらに他の例を示す平面図である。
【図１６】上記の成膜装置のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１７】図１６に示す成膜装置の一部を示す縦断面図である。
【図１８】処理ガス及び分離ガスの流れる様子を示す平面図である。
【図１９】上記の成膜装置のさらに他の例を示す平面図である。
【図２０】図１９に示す成膜装置に設けられるノズルカバーと処理ガスノズルを示す斜視図である。
【図２１】図１９に示す成膜装置の作用を説明する縦断面図である。
【図２２】本発明の効果を確認するために行った実施例１と比較例１の結果を示す特性図である。
【図２３】本発明の効果を確認するために行った実施例１と比較例１の結果を示す特性図である。
【図２４】実施例１の圧力分布を示す特性図である。
【図２５】比較例１の圧力分布を示す特性図である。
【図２６】実施例１のガスの拡散状態を示す特性図である。
【図２７】比較例１のガスの拡散状態を示す特性図である。
【図２８】実施例１のガス流跡を示す特性図である。
【図２９】比較例１のガス流跡を示す特性図である。
【図３０】実施例２の圧力分布を示す特性図である。
【図３１】実施例２のガスの拡散状態を示す特性図である。
【図３２】実施例３の圧力分布を示す特性図である。
【図３３】実施例３のガスの拡散状態を示す特性図である。
【図３４】実施例４の圧力分布を示す特性図である。
【図３５】実施例４のガスの拡散状態を示す特性図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の成膜装置の一実施の形態について、図１〜図７を参照しながら説明する。前記成膜装置は、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し、水平面に沿って回転する回転テーブル２と、を備えている。真空容器１は天板１１が容器本体１２に対して着脱できるように構成されている。天板１１の上面側における中央部には、真空容器１内の中心部領域Ｃにおいて互いに異なる処理ガス同士が混ざり合うことを抑制するための分離ガスを供給する分離ガス供給管３０ａが接続されている。図１中１３は、容器本体１２の上面の周縁部にリング状に設けられたシール部材例えばＯリングである。
【００１２】
回転テーブル２は、中心部にて概略円筒形状のコア部２１に固定されており、このコア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２によって、鉛直軸回り、この例では時計回りに回転自在に構成されている。図１中２３は、回転軸２２を鉛直軸回りに回転させる駆動部であり、２０は回転軸２２及び駆動部２３を収納するケース体である。このケース体２０は、上面側の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いる。また、このケース体２０には、回転テーブル２の下方領域にＮ２ガスをパージガスとして供給するためのパージガス供給管３０ｂが接続されている。真空容器１の底面１４におけるコア部２１の外周側は、回転テーブル２に下方側から近接するようにリング状に形成されて突出部１２ａを成している。
【００１３】
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枚の基板であるウエハＷを載置するための円形状の凹２４が基板載置領域として設けられている。この凹部２４は、例えばウエハＷを当該凹部２４に落とし込む（収納する）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）とが揃うように、直径寸法及び深さ寸法が夫々設定されている。凹部２４の底面には、ウエハＷを下方側から突き上げて昇降させるため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。
【００１４】
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４本のガスノズル３１，３２，４１，４２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。これらガスノズル３１，３２，４１，４２は、例えば真空容器１の外周壁から中心部領域Ｃに向って基板載置領域２４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。この例では、後述の搬送口１５から見て時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、分離ガスノズル４１、第１の処理ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び第２の処理ガスノズル３２がこの順番で配列されている。分離ガスノズル４１，４２は、各々分離ガス供給部を成している。
【００１５】
各ガスノズル３１，３２，４１，４２は、流量調整バルブを介して、以下の各供給源（図示せず）に夫々接続されている。即ち、第１の処理ガスノズル３１は、Ｓｉ（シリコン）を含む第１の処理ガス例えばＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）、ＳｉＨ２（ＮＨ−Ｃ（ＣＨ３）３）２）等の供給源に接続されている。第２の処理ガスノズル３２は、第２の処理ガス例えばＯ３（オゾン）ガスの供給源に接続されている。分離ガスノズル４１，４２は、分離ガスであるＮ２（窒素）ガスのガス供給源に各々接続されている。
【００１６】
ガスノズル３１，３２，４１，４２の下面側には、その長さ方向に沿って複数箇所に、ガス吐出口３３（図４参照）が例えば等間隔に形成されている。これらガスノズル３１，３２，４１，４２は、当該ガスノズル３１，３２，４１，４２の下端縁と回転テーブル２の上面との離間距離が例えば１ｍｍ〜５ｍｍになるように配置されている。
【００１７】
第１の処理ガスノズル３１及び第２の処理ガスノズル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。分離ガスノズル４１，４２は、各々第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る。この分離領域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、概略扇形の凸状部４が設けられており、分離ガスノズル４１，４２は、図４に示すように、前記凸状部４に形成された溝部４３内に収められている。
【００１８】
従って、分離ガスノズル４１，４２における回転テーブル２の周方向両側には、各処理ガス同士の混合を阻止するために、前記凸状部４の下面である低い天井面４４が配置され、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が配置されている。前記低い天井面４４の下面と回転テーブル２の上面との離間距離は例えば１ｍｍ〜４ｍｍになるように設定されている。図５（（図３のＨ−Ｈ’線に沿った断面図）に示すように、凸状部４の周縁部４６（真空容器１の外縁側の部位）は、各処理ガス同士の混合を阻止するために、回転テーブル２の外端面に対向すると共に容器本体１２に対して僅かに離間するように、Ｌ字型に屈曲している。
【００１９】
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に示すように、加熱機構であるヒータユニット５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を例えば３００℃に加熱するようになっている。図１中５１はヒータユニット５の側方側に設けられたカバー部材、５２はこのヒータユニット７の上方側を覆う覆い部材である。また、真空容器１の底面部１４には、ヒータユニット５の下方側において、ヒータユニット５の配置空間をパージするためのパージガス供給管５３が周方向に亘って、複数箇所に設けられている。
【００２０】
回転テーブル２の外周側には、真空容器１の内壁との間に、凹部状の気流通路６が、周方向に亘ってリング状に形成されている。この気流通路６には、互いに周方向に離間するように２箇所に排気口６１，６２が形成されている。これら２つの排気口６１，６２のうち、一方及び他方を夫々第１の排気口６１及び第２の排気口６２と呼ぶと、第１の排気口６１は、第１の処理ガスノズル３１と、当該第１の処理ガスノズル３１よりも回転テーブル２の回転方向下流側における分離領域Ｄとの間において、当該分離領域Ｄ側に寄った位置に形成されている。また、第２の排気口６２は、第２の処理ガスノズル３２と、当該第２の処理ガスノズル３２よりも回転テーブル２の回転方向下流側における分離領域Ｄとの間において、当該分離領域Ｄ側に寄った位置に形成されている。第１の排気口６１は、第１の処理ガス及び分離ガスを排気するためのものであり、第２の排気口６２は、第２の処理ガス及び分離ガスを排気するためのものである。これら第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、図１に示すように、各々バタフライバルブ等の圧力調整部６４が介設された排気管６３により、真空排気機構である例えば真空ポンプ６５に接続されている。
【００２１】
この例では、カバー部材５１に形成された開口部及び、真空容器１の下面１４に形成された開口部を介して真空容器１内が排気されるが、カバー部材５１に形成された開口部を第１の排気口６１及び第２の排気口６２としている。この第１の排気口６１には、排気ダクト７が例えば着脱自在に設けられている。この排気ダクト７は、排気口６１を覆い、第１の処理ガスノズル３１とこの処理ガスノズル３１の下流側の分離領域Ｄとの間にて、基板載置領域２４の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられた中空体よりなる排気部材に相当するものである。
【００２２】
この排気ダクト７の基端側は、図６及び図７に示すように、第１の排気口６１の周囲を囲むように上下方向に伸びる略円筒状のカバー体７１を成しており、その下端は例えば外側に屈曲するフランジ部７１ａとして構成されている。また、このカバー体７１には、回転テーブル２の上方側に略水平に伸びるように中空部材７２が、互いの内部領域（排気領域）が連通するように接続されている。この中空体７１は、例えば断面が四角形状の管状体により構成され、前記基板載置領域２４域の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられている。例えば中空部材７２の長さ方向の大きさは、基板載置領域２４に載置されたウエハの直径よりも大きく設定され、回転テーブル２の表面部と当該中空部材７２の下面との距離Ｈ（図６参照）は、例えば１〜４ｍｍ程度に設定されている。
【００２３】
このような、カバー体７１及び中空部材７２は、例えば石英やセラミックス、アルミニウム、ステンレス等により構成され、前記フランジ部７１ａをカバー部材５１の第１の排気口６１の周囲に当接するように設けることにより、排気ダクト７が第１の排気口６１を覆うように、着脱自在に設けられる。なお、フランジ部７１ａを前記排気口６１の周囲にネジ止めにより固定するようにしてもよい。こうして、排気口６１に排気ダクト７を設けることにより、排気口６１から見ると、当該排気口６１から上方側に伸び、次いで回転テーブル２の中央側に向けて水平に伸びる排気領域が形成されることになる。
【００２４】
この例では、前記カバー体７１の両側面には、例えば中空部材７２側に寄った位置に、夫々上下方向に伸びるスリット７３（７３ａ，７３ｂ）が、その周方向に沿って複数個形成されている。これらスリット７３は、回転テーブル２の周縁よりも外方側の位置に設けられる第１の排気用開口部に相当する。また、前記中空部材７２の底面には、カバー体７１側に寄った位置に、中空部材７２の幅方向（図７中Ｙ方向）に伸びるスリット７４が中空部材７２の長さ方向（図７中Ｘ方向）に沿って複数個形成されている。さらに、中空部材７２の底面における、スリット７４よりも中空部材７２の先端側に向う領域には開口部７５が形成されている。さらにまた、中空部材７２の両側面には、例えばカバー体７１側に寄った位置に、夫々上下方向に伸びるスリット７６（７６ａ，７６ｂ）が、その長さ方向に沿って複数個形成されている。これらスリット７４，７６及び開口部７５は、第２の排気用開口部に相当するものである。
【００２５】
真空容器１内の説明に戻ると、天板１１の下面における中央部には、図１に示すように、中心部領域Ｃの外側に、周方向に亘って概略リング状に形成されると共に、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た突出部４７が設けられている。この突出部４７よりも回転テーブル２の回転中心側におけるコア部２１の上方側には、中心部領域Ｃにおいて第１の処理ガスと第２の処理ガスとが互いに混ざり合うことを抑制するためのラビリンス構造４８が配置されている。
【００２６】
真空容器１の側壁には、図２及び図３に示すように、図示しない外部の搬送アームと回転テーブル２との間において、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はゲートバルブＧにより気密に開閉自在に構成されている。また、回転テーブル２の凹部２４は、この搬送口１５に臨む位置にて搬送アームとの間でウエハ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位置には、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。
【００２７】
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、後述の装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、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等の記憶媒体から制御部内にインストールされる。
【００２８】
次に、上述実施の形態の作用について説明する。先ず、ゲートバルブＧを開き、回転テーブル２を間欠的に回転させながら、図示しない搬送アームにより搬送口１５を介して、回転テーブル２上に例えば５枚のウエハＷを載置する。このウエハＷには、ドライエッチング処理やＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いた配線埋め込み工程が既に施されており、当該ウエハＷの内部には電気配線構造が形成されている。次いで、ゲートバルブＧを閉じ、真空ポンプ６５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１２０ｒｐｍで時計回りに回転させながらヒータユニット５によりウエハＷを例えば３００℃に加熱する。
【００２９】
続いて、処理ガスノズル３１，３２から夫々Ｓｉ含有ガス及びＯ３ガスを所定の流量で吐出すると共に、分離ガスノズル４１，４２から分離ガスを所定の流量で吐出する。そして、圧力調整部６４により、真空容器１内を予め設定した処理圧力例えば５００Ｐａに調整する。
【００３０】
ウエハＷは回転テーブル２の回転により、第１の反応ガスノズル３１が設けられる第１の処理領域Ｐ１と第２の反応ガスノズル３２が設けられる第２の処理領域Ｐ２とを交互に通過するため、Ｓｉ含有ガスが吸着し、次いでＯ３ガスが吸着して酸化シリコンの原子層が１層あるいは複数層形成され、こうして酸化シリコンの原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。
【００３１】
このとき分離ガス供給管３０ａからも分離ガスであるＮ２ガスを供給し、これにより中心部領域Ｃから回転テーブル２の表面に沿ってＮ２ガスが吐出する。前記第２の反応ガスノズル３２から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面に沿って回転方向下流側に向かうＯ３ガスは、図８に示すように、中心部領域Ｃから吐出されるＮ２ガスの流れと第２の排気口６２の吸引作用により当該排気口６２に向かおうとする。この際、その一部は下流側に隣接する分離領域Ｄに向かうが、凸状部４は天井面４４の下方側へのガスの侵入を防止するために、回転テーブル２との間に狭隘な空間を形成するように構成されると共に、分離領域ＤからはＮ２ガスが処理領域Ｐ２側へ流れてくるため、Ｏ３ガスは扇型の凸状部４の下方側にほとんど流入できない。こうして、Ｏ３ガスは中心部領域Ｃから吐出されているＮ２ガス及び分離領域ＤからのＮ２ガスと共に、回転テーブル２の周縁と真空容器１の内周壁との隙間から排気領域６を介して第２の排気口６２に排気される。
【００３２】
また、第１の反応ガスノズル３１から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面に沿って回転方向上流側及び下流側に夫々向かうＢＴＢＡＳガスは、その回転方向上流側及び下流側に隣接する扇型の凸状部４の下方側に全く侵入できないかあるいは侵入したとしても第２の処理領域Ｐ２側に押し戻される。こうして、中心部領域Ｃから吐出されているＮ２ガス及び分離領域からのＮ２ガスと共に、第１の排気口６１に排気される。
【００３３】
この際、第１の排気口６１には排気ダクト７が設けられており、第１の処理領域Ｐ１の雰囲気は、排気口６１を覆うカバー体７１に設けられたスリット７７を介して回転テーブル２の周縁よりも外側から吸引されると共に、回転テーブル２の径方向に伸びる中空部材７２に設けられたスリット７４，７６及び開口部７５を介して回転テーブル２の中央側からも吸引される。ここで、第１の処理ガスノズル３１の回転方向の下流側には当該処理ガスノズル３１と並ぶように、中空部材７２が設けられているので、第１のガスノズル３１から吐出されたＢＴＢＡＳガスの大部分は、図６に示すように、当該中空部材７２に向って流れていく。そして、中空部材７２の側壁７２ａに衝突し、スリット７４，７６や開口部７５を介して中空部材７２内に入り込む。また、ＢＴＢＡＳガスの一部は、スリット７３を介してカバー体７１に入り込み、排気口６１から排気されて行く。
【００３４】
中空部材７２にはその長さ方向に沿ってスリットや開口部が形成され、第１の処理ガスノズル３１にはその長さ方向に沿ってガス吐出口が形成されているので、処理ガスノズル３１から吐出したＢＴＢＡＳガスは、図８に示すように、回転テーブル２の回転方向に流れて、中空部材７２に吸引される。このため、第１の処理ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスは、回転テーブル２上のウエハＷに対して、その径方向に高い均一性を持って供給されることになる。
【００３５】
ここで、各分離領域Ｄにおいては、雰囲気中を流れる反応ガスであるＳｉ含有ガスあるいはＯ３ガスの侵入を阻止するが、ウエハＷに吸着されているガス分子はそのまま分離領域つまり扇型の凸状部４による低い天井面４４の下方を通過し、成膜に寄与することになる。また、中心部領域Ｃからは分離ガスが回転テーブル２の周縁に向けて吐出されているので、この中心部領域Ｃを通って、ＢＴＢＡＳガスが第２の処理領域Ｐ２に流入することや、Ｏ３ガスが第１の処理領域Ｐ１に流入することが阻止される。
【００３６】
また、分離領域Ｄにおいては、扇型の凸状部４の周縁部が下方に屈曲され、ガスの通過を実質阻止しているので、第１の処理領域Ｐ１のＢＴＢＡＳガス（第２の処理領域Ｐ２のＯ３ガス）は、回転テーブル２の外側を介して第２の処理領域Ｐ２（第１の処理領域Ｐ１）に流入することも阻止される。従って２つの分離領域Ｄによって第１の処理領域Ｐ１の雰囲気と第２の処理領域Ｐ２の雰囲気とが完全に分離され、ＢＴＢＡＳガスは排気口６１に、またＯ３ガスは排気口６２に夫々排気される。
【００３７】
こうして成膜処理が終了すると、各ウエハは搬入動作と逆の動作により順次搬出される。こうして、ウエハＷの搬出を回転テーブル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内から夫々ウエハＷを搬出する。
【００３８】
ここで処理パラメータの一例について記載しておくと、回転テーブル２の回転数は、３００ｍｍ径のウエハＷを被処理基板とする場合例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍこの例では１２０ｒｐｍ、プロセス圧力は例えば１３３Ｐａ〜１３３３Ｐａこの例では５００Ｐａ、ウエハＷの加熱温度は例えば３００℃、ＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガスの流量は例えば夫々１００ｓｃｃｍ及び１００００ｓｃｃｍ、分離ガスノズル４１、４２からのＮ２ガスの流量は例えば２００００ｓｃｃｍ、真空容器１の中心部の分離ガス供給管５１からのＮ２ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。また１枚のウエハに対する反応ガス供給のサイクル数、即ちウエハが処理領域Ｐ１、Ｐ２の各々を通過する回数は目標膜厚に応じて変わるが、多数回例えば６００回である。
【００３９】
上述の実施の形態によれば、回転テーブル２の回転方向に複数のウエハＷを配置し、回転テーブル２を回転させて第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを順番に通過させていわゆるＡＬＤ（あるいはＭＬＤ）を行うようにしているため、高いスループットで成膜処理を行うことができる。そして、前記回転方向において第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間に分離領域Ｄを設けると共に、中心部領域Ｃから回転テーブル２の周縁に向けて分離ガスを吐出し、分離ガス及びと処理ガスを回転テーブル２の周縁の外方側からに設けられた排気口６１，６２を介して排気しているため、両反応ガスの混合を防止することができ、この結果良好な成膜処理を行うことができる。
【００４０】
また、第１の排気口６１に排気ダクト７を設けたので、既述のように、第１の処理ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスが、ウエハＷの径方向に対して高い均一性を持って供給される。このため、ウエハＷに対して面内均一性が高い状態でＢＴＢＡＳガスを吸着させることができ、後述の実施例より明らかなように、面内均一性の高い成膜処理を行うことができる。
【００４１】
さらに、既述のように、回転テーブル２の回転方向に向かうＢＴＢＡＳガスのガス流れが形成されることから、ウエハＷ全体にＢＴＢＡＳガスが十分に行き渡り、ＢＴＢＡＳガスの吸着効率が高くなる。このため、後述の実施例より明らかなように、サイクルレート（回転テーブル２の１回転あたりの成膜量）が大きい成膜処理を行うことができる。従って、アスペクト比の高い凹部を備えたパターンに対して成膜処理を行う場合であっても、高いカバレッジで薄膜を形成することができる。さらに、排気ダクト７は着脱自在に設けられているので、成膜処理に応じて、排気ダクト７を取り付けたり、外したりすることができて、１台の成膜装置にて実施できる成膜処理の自由度が大きくなる。
【００４２】
また、排気ダクト７は、第１の処理領域Ｐ１の回転方向下流側に位置する分離領域Ｄの近傍に、中空部材７２が基板載置領域２４の内縁から外縁に亘るように設けられている。このため、分離領域Ｄから当該第１の処理領域Ｐ１に流れるＮ２ガスが速やかに排気ダクト７を介して排気される。これにより、処理領域Ｐ１内に流れ込むＮ２ガスの量が低減するので、Ｎ２ガスによるＢＴＢＡＳガスの希釈の程度が小さくなる。この点からも、ＢＴＢＡＳガスの高い吸着効率を確保することができる。
【００４３】
一方、排気ダクト７を設けない構成では、図９に示すように、第１のガスノズル３１から第１の処理領域Ｐ１に供給されたＢＴＢＡＳガスは、回転テーブル２の周縁に設けられた第１の排気口６１に向って速やかに流れて行く。従って、ウエハＷの径方向に高い均一性を持ってＢＴＢＡＳガスを供給することが難しい。また、回転方向下流側から処理領域Ｐ１内にＮ２ガスが流れ込んでくるため、Ｎ２ガスによってＢＴＢＡＳガスが希釈され、ＢＴＢＡＳガスの吸着効率が低下するおそれもある。
【００４４】
さらに、排気ダクト７のカバー体７１にはスリット７３（第１の排気用開口部）が設けられ、回転テーブル２の周縁よりも外側からも排気が行われる。このため、回転テーブル２の中央側から第１の排気用開口部を介してＢＴＢＡＳガスを排気ダクト７内に引き込むことによって、ＢＴＢＡＳガスの流れ方を調整し、回転テーブル２の周縁近傍領域では、処理領域Ｐ１のＢＴＢＡＳガス及び、回転方向下流側の分離領域からの分離ガスを確実に排気している。このため、回転テーブル２の外側に設けられた第１の排気用開口部と、回転テーブル２の中央側に設けられた第２の排気用開口部からの排気とを組み合わせることによって、十分な排気力を確保しながら、処理領域におけるＢＴＢＡＳガスの流れ方を調整することができる。
【００４５】
また、排気ダクト７を設けることにより、回転テーブル２上のウエハが排気ダクト７の下方側を通過する際、ウエハ上の雰囲気が排気ダクト７の排気用開口部に吸引される。この際、排気ダクト７は、ウエハＷの直径よりも長く構成され、排気ダクト７の下面に形成された排気用開口部は、ウエハＷの直上に位置するため、ウエハＷ全面の上部雰囲気が排気ダクト７によって確実に吸引される。
【００４６】
続いて、本発明の成膜装置の他の実施の形態について図１０により説明する。この例が上述の第１の実施の形態の成膜装置と異なる点は、第１の処理ガスノズル３１と排気ダクト７Ａを互いに平行に配置したことである。排気ダクト７Ａは、例えば中空部材７２の第１のガスノズル３１側の側面７２０が第１のガスノズル３１のガス吐出孔３３と略平行になるように配置されている。その他の構成は、上述の第１の実施の形態と同様であり、排気ダクト７Ａの側面及び下面には第１の排気用開口部及び第２の排気用開口部（スリットや開口部）が夫々形成されている。このため、第１の処理ガスノズル３１の吐出孔３３と排気ダクト７Ａの排気用開口部との距離は、前記処理ガスノズル３１の長さ方向に沿って、ほぼ揃えられていることになる。
【００４７】
このような構成では、排気口６１を介して排気ダクト７Ａを排気すると、処理ガスノズル３１近傍の雰囲気は、ガスノズル３１の長さ方向に排気量が揃えられた状態で排気ダクト７Ａに排気される。これにより、ＢＴＢＡＳガスが、第１の処理ガスノズル３１の長さ方向に高い均一性を持って供給されることになり、回転テーブル２上のウエハＷに対して、面内均一性が高い成膜処理を実施することができる。
【００４８】
続いて、本発明の成膜装置のさらに他の実施の形態について図１１により説明する。この例が上述の第１の実施の形態の成膜装置と異なる点は、第１のガスノズル３１と排気ダクト７Ｂを互いに平行に配置すると共に、排気ダクト７Ｂの排気用開口部の開口領域を、その基端側よりも先端側（回転テーブル２の中央側）が大きくなるように構成したことである。第１のガスノズル３１は、基板載置領域２４の内縁から外縁に亘って伸びるように設けられており、排気ダクト７Ｂは、例えば中空部材７２の第１のガスノズル３１側の側面７２１が第１のガスノズル３１のガス吐出孔３３と略平行になるように配置されている。
【００４９】
また、この例の中空部材７２Ｂは、その平面形状が、前記先端側に向けて徐々に大きくなる台形状に構成されている。そして、中空部材７２Ｂの形状に合わせて、裏面側に形成された開口部７５Ｂ（排気用開口部）も、前記先端側に向けて徐々に大きくなる台形状に構成されている。その他の構成は、上述の第１の実施の形態と同様である。このような構成では、図１０の構成と同様に、第１のガスノズル３１が排気ダクト７Ｂと略平行に配置されているので、回転テーブル２上のウエハＷに対して、径方向の均一性が高い状態でＢＴＢＡＳガスが供給され、より面内均一性の高い成膜処理を行うことができる。また、排気ダクト７Ｂは、真空ポンプ６５から最も遠い先端側に向うに連れて徐々に排気量が小さくなるが、この例の中空部材７２Ｂは、排気用開口部が先端側に向けて徐々に大きくなるように構成されている。このため、排気量が小さい領域では開口領域を大きくとることでＢＴＢＡＳガスを取り込みやすくして、排気ダクト７Ｂの長さ方向に沿って、ガスの排気量を揃えている。
【００５０】
さらに、排気ダクト７は、成膜処理の種別に応じて、第１の排気用開口部及び第２の排気用開口部を、その長さ方向の異なる位置に形成するようにしてもよい。このように第１の排気用開口部及び第２の排気用開口部の形成部位や開口面積を変えると、カバー体７１や中空体７２の排気能力を調整することができ、ガス通流空間のコンダクタンスを調整することができる。また、本発明の排気ダクト７では、回転テーブル２の周縁よりも外側に第１の排気用開口部を形成すると共に、回転テーブル２の中央側に第２の排気用開口部を形成していることから、排気口６１に近い第１の排気用開口部の開口面積を調整することにより、中空体７２の排気能力が変化の程度が大きくなる。
【００５１】
図１２に示す排気ダクト７Ｃは、その先端側（基板載置領域２４の内縁側）に第２の排気用開口部をなすスリット７６Ｃ及び開口部７５Ｃを形成した例である。このように、第２の排気用開口部を先端側に設けると、図１３に示すように、排気ダクト７の先端側からＢＴＢＡＳガスが吸引されるため、第１の処理ガスノズル３１から吐出されたＢＴＢＡＳガスは、排気ダクト７Ｃの先端側に向うように流れ、先端側のスリット７６ｃから排気ダクト７Ｃ内に取り込まれる。このため、第１の処理領域Ｐ１では、回転テーブル２の中央側に向う流れが形成される。
【００５２】
このように、排気ダクト７の長さ方向の排気用開口部の形成部位に応じて、処理領域Ｐ１内の処理ガスの流れ方が変化するので、排気ダクト７を着脱自在に設け、成膜処理の種別に応じて最適な位置に排気用開口部が形成された排気ダクトを複数個用意しておき、処理によって適宜排気ダクトに交換すれば、１台の成膜装置において、複数の種別の成膜処理を最適な処理条件で行うことができて、有益である。なお、成膜処理の種別が異なる場合には、薄膜の種類が異なる場合や、同じ種類の薄膜であっても目標とする膜厚が異なる場合、同じ種類の薄膜であっても、回転テーブル２の回転速度や処理圧力、処理ガスの供給量等の処理条件が異なる場合も含まれる。
【００５３】
また、図１４に示すように、例えば排気ダクト７Ｄの長さ方向に沿って、複数個のスリット（開口部）７７を配列して形成すると共に、このスリット７７の一部分を塞ぐように例えば石英により構成され、排気部材７Ｄに対して着脱自在に設けられた蓋部材７８を用意する。そして、成膜処理の種別に応じて、排気ダクト７Ｄの長さ方向において最適な位置に第２の排気用開口部が形成されるように、蓋部材７８によりスリット７７の開閉を行うようにしてもよい。また、スリット７７ではなく、大きな排気ダクト７の長さ方向に伸びる開口部を形成しておき、当該開口部を蓋部材７８にて部分的に塞いで、排気用開口部の開口領域の大きさを調整するようにしてもよい。
【００５４】
この際、中空体７２Ｄの上面や下面、先端の端面７０にも第２の排気用開口部を形成し、これら排気用開口部の一部又は全部を蓋部材７８により塞ぐようにしてもよい。また、側面に形成されたスリット７７に対しては、その上下方向の長さを短くするように、蓋部材７８により塞ぐようにしてもよい。さらに、蓋部材７８により、カバー体７１に設けられた第１の排気用開口部の一部又は全部を塞ぐようにしてもよい。
【００５５】
また、成膜処理の面内均一性は、吸着ガスの吸着状態に依存するため、排気ダクト７は、少なくとも吸着反応を発生させる処理ガスが供給される処理領域に配設されることが好ましい。但し、図１５に示すように、排気ダクトを、第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２を臨むように、夫々設けるようにしてもよい。この場合、排気ダクト７００は、第２の処理領域Ｐ２とその下流側の分離領域Ｄとの間に、当該分離領域Ｄ１側に寄った位置に設けられる。
【００５６】
このような構成では、図１５に点線にて模式的に示すように、第２の処理ガスノズル３２からのＯ３ガスは、回転テーブル２の回転方向に通流していく。このため、排気ダクト７を設けずに、直接排気口６２に向けて通流する場合に比べて、当該処理領域Ｐ２に満遍なくＯ３ガスが供給されるため、結果的にＯ３ガスとウエハＷとの接触時間が長くなり、十分に酸化反応を進行させることができる。
【００５７】
さらに、図１６及び図１７に示すように、処理領域の少なくとも一つにおいて、第１の処理ガスノズル３１と排気口６１の間にて、排気口６１の側方から基板載置領域２４の内縁に亘って伸び、かつ回転テーブル２の上面から浮上して立設する板状の規制部材９を設けるようにしてもよい。この規制部材９は、処理ガスノズル３１から供給される処理ガスが当該規制部材９の下方側を通過して排気口６１に向うように、処理ガスの流れを規制するものである。この規制部材９の基端側９１は、回転テーブル２の外方において下方側に伸び、例えばその下端縁はカバー部材５１と当接するように設けられている。さらに、規制部材９は、排気口６１の側方から基板載置領域２４の内縁に亘って伸びるように設けられ、例えばその上端縁は蓋体１１の下面に接続されている。そして、規制部材９の下端縁は、回転テーブル２の上面との間に、例えばその長さ方向に沿って隙間９０が形成されるように設けられる。この隙間９０は、例えばガス通流空間におけるコンダクタンスが既述の排気ダクト７と同程度になるように、その形状や大きさが設定される。
【００５８】
このような構成では、第１の処理ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスは、排気口６１に向おうとするが、当該ガスノズル３１の下流側に立設された規制部材９に衝突し、規制部材９の下部の隙間９０を通過して、排気口６１に排気される。こうして、図１８に示すように、第１の処理ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスは、回転テーブル２の回転方向に流れ、回転テーブル２上のウエハＷに対して、その径方向に高い均一性を持って供給されるため、面内均一性の高い成膜処理を行うことができる。この例においては、規制部材９の上端は天井部材１１の下面に接続されるようにしたが、規制部材９の上端と天井部材１１の下面との間に隙間を形成するようにしてもよい。
【００５９】
以上において、本発明は、図１９〜図２１に示すように、第１の処理ガスノズル３１に、ノズルカバー３４を設けるようにしてもよい。このノズルカバー３４は、ガスノズル３１，３２の長さ方向に沿って伸長し、その縦断面がコ字型をなす基部３５を備えており、この基部３５によりガスノズル３１，３２の上方及び側方が被覆される。そして基部３５の下端の左右から水平方向に、つまり回転テーブル２の回転方向の上流側、下流側に整流板３６Ａ，整流板３６Ｂが突出している。これら整流板３６Ａ，３６Ｂの下面は、例えば処理ガスノズル３１の吐出口３３の下端とほぼ同じ高さ位置に形成されている。
【００６０】
このような構成では、図２１に処理ガスの流れを示すように、処理ガスノズル３１から吐出されたＢＴＢＡＳガスは、整流板３６Ａ，３６Ｂにより、整流板３６Ａ，３６Ｂの下方から上方への舞い上がりが規制されている。これにより、ＢＴＢＡＳガスがウエハＷの直上を流れていきやすく、ウエハとの接触機会が増える。このため、第１の処理領域Ｐ１において、さらに確実にＢＴＢＡＳガスをウエハに吸着させることができ、ウエハＷに面内均一性が高い状態で成膜処理を行うことができる。
【００６１】
以上において、排気ダクト７の第１の排気用開口部は、回転テーブル２の周縁よりも外方側に設けられればよく、上述のスリット７３には限られない。また、排気ダクト７の第２の排気用開口部は、基板載置領域２４の少なくとも内縁側の位置に、その側面又は下面の少なくとも一方に設けられればよい。基板載置領域２４の少なくとも内縁側に第２の排気用開口部を形成すれば、第１の処理ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスを回転テーブル２の中央側に向けて流すことができるので、結果として、ウエハＷの径方向に高い均一性を持ってＢＴＢＡＳガスを供給することができるからである。
【００６２】
また、本発明は２種類の反応ガスを用いることに限られず、３種類以上の反応ガスを順番に基板上に供給する場合にも適用することができる。その場合には、例えば第１の反応ガスノズル、分離ガスノズル、第２の反応ガスノズル、分離ガスノズル、第３の反応ガスノズル及び分離ガスノズルの順番で真空容器１の周方向に各ガスノズルを配置し、少なくとも一つの処理領域に、本発明の排気ダクト又は規制部材を配置すればよい。さらに、本発明では、一つの処理領域に排気ダクトと規制部材を組み合わせて設けるようにしてもよいし、一方の処理領域に排気ダクトを設けるようにし、他方の処理領域に規制部材を設けるようにしてもよい。
【００６３】
本発明で適用される反応ガスとしては、上述の例の他に、ＤＣＳ[ジクロロシラン]、ＨＣＤ[ヘキサクロロジシラン]、ＴＭＡ[トリメチルアルミニウム]、３ＤＭＡＳ[トリスジメチルアミノシラン]、ＴＥＭＡＺ[テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム]、ＴＥＭＡＨ[テトラキスエチルメチルアミノハフニウム]、Ｓｒ(ＴＨＤ)２[ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト]、Ｔｉ(ＭＰＤ)(ＴＨＤ)[チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト]、モノアミノシランなどを挙げることができる。
【実施例】
【００６４】
以下に、既述の成膜装置を用いて行った実験例について説明する。
（実験例１）
図１に示す成膜装置を用い、上記のプロセス条件の下、回転テーブル２の回転数を変えて、成膜サイクルを２分間実施して、ウエハＷ上に薄膜を形成した。次いで、得られた薄膜の膜厚、膜厚の面内均一性及びサイクルレートについて測定した（実施例１）。また、比較例１として、図１の成膜装置において排気ダクト７を設けない構成についても、同様の実験を行った。
【００６５】
前記膜厚の面内均一性についての測定結果を図２２に示す。図２２中、横軸は回転テーブル２の回転数（ｒｐｍ）、縦軸は膜厚の面内均一性（％）を夫々示し、実施例１のデータについては■、比較例１のデータについては▲で夫々プロットした。また、薄膜の膜厚及びサイクルレートについての測定結果を図２３に夫々示す。図２３中、横軸は回転テーブル２の回転数（ｒｐｍ）、左縦軸は膜厚（ｎｍ）、横縦軸はサイクルレート（ｎｍ／１サイクル）を夫々示す。また、膜厚のデータについては棒グラフ、サイクルレートのデータについてはプロットにて夫々示している。この際、棒グラフについては左側が比較例１の結果、右側が実施例１の結果を夫々示し、サイクルレートについては実施例１は■、比較例１は▲で夫々プロットした。
【００６６】
図２２では面内均一性の数値が小さいほど、薄膜の膜厚の面内均一性が良好であることを示しているが、この結果より、排気ダクト７を設けた実施例１の構成の方が、薄膜の膜厚の面内均一性の数値が小さく、前記面内均一性が良好であることが確認された。また、回転テーブル２の回転数が大きくなるほど、排気ダクト７の有無による面内均一性の差異が大きくなることが認められた。これらのことより、排気ダクト７を設けることによって、処理ガスが回転テーブル２上のウエハＷに対して面内均一性が良好な状態で供給されることが理解される。また、本発明の排気ダクト７を設けることにより、回転テーブル２の回転数が例えば２００ｒｐｍ以上と高いプロセスにおいても、面内均一性の低下を抑えて、良好な成膜処理を行うことができることが認められた。
【００６７】
また、図２３に示す結果より、回転数が１８０ｒｐｍよりも小さい場合には、実施例１の方が膜厚が大きくなることが認められた。この理由として、排気ダクト７を設けることによって、処理ガスが広範囲に拡散し、処理ガスの吸着効率が向上したためと推察される。また、分離ガスが処理領域に流れ込みにくくなるため、当該分離ガスによる処理ガスの希釈が弱まり、この点からも処理ガスの吸着効率が向上するためと推察される。
【００６８】
（シミュレーション１）
図１に示す成膜装置の処理領域Ｐ１について、圧力分布と、第１の処理ガスの拡散状態と、第１の処理ガスの流跡について、シミュレーション解析を行った。解析条件は、ウエハ温度が４００℃、プロセス圧が２６６Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）、処理ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガス流量が０．９ｓｌｍ、分離ガスノズル４１、４２からのＮ２ガス流量が夫々０．３３ｓｌｍ、０．０６７ｓｌｍ、分離ガス供給管３０ａからのＮ２ガス流量が２．５ｓｌｍ、パージガス供給管３０ｂからのＮ２ガス流量が０．０６７ｓｌｍ、回転テーブルの回転数を６０ｒｐｍとした。このとき、排気ダクト７を設けた場合（実施例１）と、排気ダクト７を設けない場合（比較例１）について、夫々評価を行った。前記圧力分布についてのシミュレーション結果について、実施例１は図２４に、比較例１は図２５に夫々示す。また、第１の処理ガスの拡散状態について、実施例１は図２６に、比較例１は図２７に夫々示す。さらに、第１の処理ガスの流跡について、実施例１は図２８に、比較例１は図２９に夫々示す。
【００６９】
この結果、実施例１では比較例１に比べて圧力が高い領域が多く、処理ガスの拡散領域が広く、さらに処理ガスが回転テーブル２の回転方向に流れることが認められた。排気ダクト７を設けることによって、処理ガスが回転方向に流れ、処理ガスが広範囲に拡散しながら排気されていくことから、圧力が高い領域に多くなるものと推察される。
【００７０】
（シミュレーション２）
図１に示す成膜装置の処理領域Ｐ１について、シミュレーション１の評価条件（回転テーブル２の回転数は２４０ｒｐｍとした）にて、圧力分布と、第１の処理ガスの拡散状態について、シミュレーション解析を行った。このとき、排気ダクト７の全てのスリットを開放した場合（実施例２）と、中空部材７２の分離領域Ｄ側の側面のスリット７６ｂを閉じた場合（実施例３）と、中空部材７２の分離領域Ｄ側の側面のスリット７６ｂと中空部材７２の下面に形成されたスリット７５を閉じた場合（実施例４）について、夫々評価を行った。実施例２のシミュレーション結果について、圧力分布は図３０に、ガスの拡散状態は図３１に夫々示す。また、前記実施例３のシミュレーション結果について、圧力分布は図３２に、ガスの拡散状態は図３３に夫々示す。さらに、前記実施例４のシミュレーション結果について、圧力分布は図３４に、ガスの拡散状態は図３５に夫々示す。
【００７１】
これらの結果、スリットを開閉して、第２の排気用開口部の形成部位を変えることにより、真空容器１内の圧力分布及びガスの拡散状態が変化することが認められた。これにより、排気ダクト７の長さ方向の第２の排気用開口部の形成部位を変えることにより、排気力が変わって処理ガスの流れ方が変化し、圧力分布や拡散状態が変化することが理解される。また、排気口６１に近いスリットを最も多く閉じた実施例４では、実施例２及び実施例３に比べて、処理ガスがより広く拡散していることが認められた。これにより、排気ダクト７の先端側に近い領域から処理ガスを取り込むように、排気用開口部の形成部位を調整すると、処理ガスがより広く拡散することが理解される。
【符号の説明】
【００７２】
１ 真空容器
Ｗ ウエハ
２ 回転テーブル
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
５ ヒータユニット
６１ 第１の排気口
６２ 第２の排気口
７ 排気ダクト
７１ カバー体
７３ 中空部材
７３，７４，７６，７７ スリット
７５ 開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内にて複数種類の処理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関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）等の基板に対して例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）などの薄膜の成膜を行う手法の一つとして、例えば反応する複数種類の処理ガス（反応ガス）を基板の表面に順番に供給して反応生成物を積層するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が挙げられる。このＡＬＤ法を用いて成膜処理を行う成膜装置としては、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されているように、真空容器内に設けられた回転テーブル上に複数枚の基板を周方向に並べると共に、回転テーブルを回転させることにより、第１の反応ガスノズル及び第２の反応ガスノズルから、前記基板に対して各処理ガスを順番に供給する装置が知られている。第１及び第２の反応ガスノズルの下方側は夫々第１の処理領域及び第２の処理領域に相当し、これら第１及び第２の処理領域の間には、これら処理領域側に分離ガスを流すために分離領域が形成されている。さらに、第１の処理領域及び第２の処理領域には、回転テーブルの周縁側に真空容器内を排気する排気口が設けられている。
【０００３】
前記第１の処理領域及び第２の処理領域では、第１の反応ガス及び第２の反応ガスが、分離ガスと共に排気口に向けて流れていく。このため、第１の反応ガスと第２の反応ガスとの混合が抑えられ、良好なＡＬＤ法による成膜処理を行うことができる。しかしながら、本発明者らは、より面内均一性の高い成膜処理を行うことができる構成について検討している。
【０００４】
ここで、特許文献３には、回転自在に構成された水平な基板ウエハ載置用基台に複数のウエハを周方向に載置する装置において、ガス導入管の周囲にガス排出管を設け、キャリアガスと余剰の反応ガスをガス排出管により排気する構成が記載されている。しかしながら、この構成では分離領域が確保されていないので、ＡＬＤ法による成膜処理を実行しようとすると、複数の処理ガスが混合してしまう懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３９１０２号公報
【特許文献２】特開２０１１−４０５７４号公報
【特許文献３】特開平１−２４９６９４号公報（第７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に基づいて行われたものであり、その目的は、複数種類の処理ガスを順番に基板に供給して薄膜を形成するにあたり、面内均一性の高い成膜処理を行うことが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】
【０００７】
本発明の成膜装置は、真空容器内にて複数種類の処理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、
前記真空容器内に設けられ、周方向に沿って基板を載置する基板載置領域をその上面に備えると共に、この基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
前記回転テーブルの周方向に沿って配置され、互いに異なる種類のガスにより基板を処理するための複数の処理領域と、
前記処理領域毎に、基板載置領域の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられ、処理ガスを吐出するガス吐出口がその長さ方向に形成された処理ガスノズルと、
分離ガス供給部から分離ガスが供給されると共に、前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために各処理領域の間に配置された分離領域と、
処理領域毎に処理ガスノズルに対して回転テーブルの回転方向の下流側にて、前記回転テーブルの周縁よりも外側位置に開口し、前記処理ガス及び分離ガスを排気するための排気口と、
前記複数の処理領域の少なくとも一つにおいて、前記排気口を覆い、処理ガスノズルとこの処理ガスノズルの下流側の分離領域との間にて、基板載置領域の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられた中空体よりなる排気部材と、を備え、
この排気部材には、回転テーブルの周縁よりも外方側の位置に第１の排気用開口部が設けられると共に、基板載置領域の少なくとも内縁側の位置に第２の排気用開口部が設けられることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の発明は、真空容器内にて複数種類の処理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、
前記真空容器内に設けられ、周方向に沿って基板を載置する基板載置領域をその上面に備えると共に、この基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
前記回転テーブルの周方向に沿って配置され、互いに異なる種類のガスにより基板を処理するための複数の処理領域と、
前記処理領域毎に、基板載置領域の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられ、処理ガスを供給するガス吐出口がその長さ方向に形成された処理ガスノズルと、
分離ガス供給部から分離ガスが供給されると共に、前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために各処理領域の間に配置された分離領域と、
処理領域毎に処理ガスノズルに対して回転テーブルの回転方向の下流側にて、前記回転テーブルの周縁よりも外側位置に開口し、前記処理ガス及び分離ガスを排気するための排気口と、
前記複数の処理領域の少なくとも一つにおいて、処理ガスノズルと排気口の間にて、排気口の側方から基板載置領域の内縁に亘って伸び、かつ回転テーブルの上面から浮上して立設する板状の規制部材と、を備え、
前記規制部材は、処理ガスノズルから供給される処理ガスが当該規制部材の下方側を通過して排気口に向うように、処理ガスの流れを規制することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転テーブルを回転させることにより、複数の処理ガスを順番に供給して反応生成物を基板上に形成するにあたり、複数の処理領域の少なくとも一つにおいて、当該処理領域に対応する処理ガスノズルから供給される処理ガスが、回転テーブルの径方向に高い均一性を持って供給される。このため、面内均一性の高い成膜処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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’線断面図である。
【図２】上記の成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】上記の成膜装置の横断平面図である。
【図４】上記の成膜装置における処理領域及び分離領域を示す縦断面図である。
【図５】上記の成膜装置の縦断面を示す図３のＨ−Ｈ’線断面図である。
【図６】上記の成膜装置の一部縦断面図である。
【図７】上記の成膜装置に設けられた排気ダクトを示す斜視図である。
【図８】処理ガス及び分離ガスの流れる様子を示す平面図である。
【図９】処理ガス及び分離ガスの流れる様子を示す平面図である。
【図１０】上記の成膜装置の他の例を示す平面図である。
【図１１】上記の成膜装置のさらに他の例を示す平面図である。
【図１２】上記の排気ダクトの他の例を示す斜視図である。
【図１３】処理ガス及び分離ガスの流れる様子を示す平面図である。
【図１４】上記の排気ダクトのさらに他の例を示す斜視図である。
【図１５】上記の成膜装置のさらに他の例を示す平面図である。
【図１６】上記の成膜装置のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１７】図１６に示す成膜装置の一部を示す縦断面図である。
【図１８】処理ガス及び分離ガスの流れる様子を示す平面図である。
【図１９】上記の成膜装置のさらに他の例を示す平面図である。
【図２０】図１９に示す成膜装置に設けられるノズルカバーと処理ガスノズルを示す斜視図である。
【図２１】図１９に示す成膜装置の作用を説明する縦断面図である。
【図２２】本発明の効果を確認するために行った実施例１と比較例１の結果を示す特性図である。
【図２３】本発明の効果を確認するために行った実施例１と比較例１の結果を示す特性図である。
【図２４】実施例１の圧力分布を示す特性図である。
【図２５】比較例１の圧力分布を示す特性図である。
【図２６】実施例１のガスの拡散状態を示す特性図である。
【図２７】比較例１のガスの拡散状態を示す特性図である。
【図２８】実施例１のガス流跡を示す特性図である。
【図２９】比較例１のガス流跡を示す特性図である。
【図３０】実施例２の圧力分布を示す特性図である。
【図３１】実施例２のガスの拡散状態を示す特性図である。
【図３２】実施例３の圧力分布を示す特性図である。
【図３３】実施例３のガスの拡散状態を示す特性図である。
【図３４】実施例４の圧力分布を示す特性図である。
【図３５】実施例４のガスの拡散状態を示す特性図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の成膜装置の一実施の形態について、図１〜図７を参照しながら説明する。前記成膜装置は、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し、水平面に沿って回転する回転テーブル２と、を備えている。真空容器１は天板１１が容器本体１２に対して着脱できるように構成されている。天板１１の上面側における中央部には、真空容器１内の中心部領域Ｃにおいて互いに異なる処理ガス同士が混ざり合うことを抑制するための分離ガスを供給する分離ガス供給管３０ａが接続されている。図１中１３は、容器本体１２の上面の周縁部にリング状に設けられたシール部材例えばＯリングである。
【００１２】
回転テーブル２は、中心部にて概略円筒形状のコア部２１に固定されており、このコア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２によって、鉛直軸回り、この例では時計回りに回転自在に構成されている。図１中２３は、回転軸２２を鉛直軸回りに回転させる駆動部であり、２０は回転軸２２及び駆動部２３を収納するケース体である。このケース体２０は、上面側の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いる。また、このケース体２０には、回転テーブル２の下方領域にＮ２ガスをパージガスとして供給するためのパージガス供給管３０ｂが接続されている。真空容器１の底面１４におけるコア部２１の外周側は、回転テーブル２に下方側から近接するようにリング状に形成されて突出部１２ａを成している。
【００１３】
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枚の基板であるウエハＷを載置するための円形状の凹２４が基板載置領域として設けられている。この凹部２４は、例えばウエハＷを当該凹部２４に落とし込む（収納する）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）とが揃うように、直径寸法及び深さ寸法が夫々設定されている。凹部２４の底面には、ウエハＷを下方側から突き上げて昇降させるため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。
【００１４】
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４本のガスノズル３１，３２，４１，４２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。これらガスノズル３１，３２，４１，４２は、例えば真空容器１の外周壁から中心部領域Ｃに向って基板載置領域２４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。この例では、後述の搬送口１５から見て時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、分離ガスノズル４１、第１の処理ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び第２の処理ガスノズル３２がこの順番で配列されている。分離ガスノズル４１，４２は、各々分離ガス供給部を成している。
【００１５】
各ガスノズル３１，３２，４１，４２は、流量調整バルブを介して、以下の各供給源（図示せず）に夫々接続されている。即ち、第１の処理ガスノズル３１は、Ｓｉ（シリコン）を含む第１の処理ガス例えばＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）、ＳｉＨ２（ＮＨ−Ｃ（ＣＨ３）３）２）等の供給源に接続されている。第２の処理ガスノズル３２は、第２の処理ガス例えばＯ３（オゾン）ガスの供給源に接続されている。分離ガスノズル４１，４２は、分離ガスであるＮ２（窒素）ガスのガス供給源に各々接続されている。
【００１６】
ガスノズル３１，３２，４１，４２の下面側には、その長さ方向に沿って複数箇所に、ガス吐出口３３（図４参照）が例えば等間隔に形成されている。これらガスノズル３１，３２，４１，４２は、当該ガスノズル３１，３２，４１，４２の下端縁と回転テーブル２の上面との離間距離が例えば１ｍｍ〜５ｍｍになるように配置されている。
【００１７】
第１の処理ガスノズル３１及び第２の処理ガスノズル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。分離ガスノズル４１，４２は、各々第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る。この分離領域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、概略扇形の凸状部４が設けられており、分離ガスノズル４１，４２は、図４に示すように、前記凸状部４に形成された溝部４３内に収められている。
【００１８】
従って、分離ガスノズル４１，４２における回転テーブル２の周方向両側には、各処理ガス同士の混合を阻止するために、前記凸状部４の下面である低い天井面４４が配置され、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が配置されている。前記低い天井面４４の下面と回転テーブル２の上面との離間距離は例えば１ｍｍ〜４ｍｍになるように設定されている。図５（（図３のＨ−Ｈ’線に沿った断面図）に示すように、凸状部４の周縁部４６（真空容器１の外縁側の部位）は、各処理ガス同士の混合を阻止するために、回転テーブル２の外端面に対向すると共に容器本体１２に対して僅かに離間するように、Ｌ字型に屈曲している。
【００１９】
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に示すように、加熱機構であるヒータユニット５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を例えば３００℃に加熱するようになっている。図１中５１はヒータユニット５の側方側に設けられたカバー部材、５２はこのヒータユニット７の上方側を覆う覆い部材である。また、真空容器１の底面部１４には、ヒータユニット５の下方側において、ヒータユニット５の配置空間をパージするためのパージガス供給管５３が周方向に亘って、複数箇所に設けられている。
【００２０】
回転テーブル２の外周側には、真空容器１の内壁との間に、凹部状の気流通路６が、周方向に亘ってリング状に形成されている。この気流通路６には、互いに周方向に離間するように２箇所に排気口６１，６２が形成されている。これら２つの排気口６１，６２のうち、一方及び他方を夫々第１の排気口６１及び第２の排気口６２と呼ぶと、第１の排気口６１は、第１の処理ガスノズル３１と、当該第１の処理ガスノズル３１よりも回転テーブル２の回転方向下流側における分離領域Ｄとの間において、当該分離領域Ｄ側に寄った位置に形成されている。また、第２の排気口６２は、第２の処理ガスノズル３２と、当該第２の処理ガスノズル３２よりも回転テーブル２の回転方向下流側における分離領域Ｄとの間において、当該分離領域Ｄ側に寄った位置に形成されている。第１の排気口６１は、第１の処理ガス及び分離ガスを排気するためのものであり、第２の排気口６２は、第２の処理ガス及び分離ガスを排気するためのものである。これら第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、図１に示すように、各々バタフライバルブ等の圧力調整部６４が介設された排気管６３により、真空排気機構である例えば真空ポンプ６５に接続されている。
【００２１】
この例では、カバー部材５１に形成された開口部及び、真空容器１の下面１４に形成された開口部を介して真空容器１内が排気されるが、カバー部材５１に形成された開口部を第１の排気口６１及び第２の排気口６２としている。この第１の排気口６１には、排気ダクト７が例えば着脱自在に設けられている。この排気ダクト７は、排気口６１を覆い、第１の処理ガスノズル３１とこの処理ガスノズル３１の下流側の分離領域Ｄとの間にて、基板載置領域２４の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられた中空体よりなる排気部材に相当するものである。
【００２２】
この排気ダクト７の基端側は、図６及び図７に示すように、第１の排気口６１の周囲を囲むように上下方向に伸びる略円筒状のカバー体７１を成しており、その下端は例えば外側に屈曲するフランジ部７１ａとして構成されている。また、このカバー体７１には、回転テーブル２の上方側に略水平に伸びるように中空部材７２が、互いの内部領域（排気領域）が連通するように接続されている。この中空体７１は、例えば断面が四角形状の管状体により構成され、前記基板載置領域２４域の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられている。例えば中空部材７２の長さ方向の大きさは、基板載置領域２４に載置されたウエハの直径よりも大きく設定され、回転テーブル２の表面部と当該中空部材７２の下面との距離Ｈ（図６参照）は、例えば１〜４ｍｍ程度に設定されている。
【００２３】
このような、カバー体７１及び中空部材７２は、例えば石英やセラミックス、アルミニウム、ステンレス等により構成され、前記フランジ部７１ａをカバー部材５１の第１の排気口６１の周囲に当接するように設けることにより、排気ダクト７が第１の排気口６１を覆うように、着脱自在に設けられる。なお、フランジ部７１ａを前記排気口６１の周囲にネジ止めにより固定するようにしてもよい。こうして、排気口６１に排気ダクト７を設けることにより、排気口６１から見ると、当該排気口６１から上方側に伸び、次いで回転テーブル２の中央側に向けて水平に伸びる排気領域が形成されることになる。
【００２４】
この例では、前記カバー体７１の両側面には、例えば中空部材７２側に寄った位置に、夫々上下方向に伸びるスリット７３（７３ａ，７３ｂ）が、その周方向に沿って複数個形成されている。これらスリット７３は、回転テーブル２の周縁よりも外方側の位置に設けられる第１の排気用開口部に相当する。また、前記中空部材７２の底面には、カバー体７１側に寄った位置に、中空部材７２の幅方向（図７中Ｙ方向）に伸びるスリット７４が中空部材７２の長さ方向（図７中Ｘ方向）に沿って複数個形成されている。さらに、中空部材７２の底面における、スリット７４よりも中空部材７２の先端側に向う領域には開口部７５が形成されている。さらにまた、中空部材７２の両側面には、例えばカバー体７１側に寄った位置に、夫々上下方向に伸びるスリット７６（７６ａ，７６ｂ）が、その長さ方向に沿って複数個形成されている。これらスリット７４，７６及び開口部７５は、第２の排気用開口部に相当するものである。
【００２５】
真空容器１内の説明に戻ると、天板１１の下面における中央部には、図１に示すように、中心部領域Ｃの外側に、周方向に亘って概略リング状に形成されると共に、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た突出部４７が設けられている。この突出部４７よりも回転テーブル２の回転中心側におけるコア部２１の上方側には、中心部領域Ｃにおいて第１の処理ガスと第２の処理ガスとが互いに混ざり合うことを抑制するためのラビリンス構造４８が配置されている。
【００２６】
真空容器１の側壁には、図２及び図３に示すように、図示しない外部の搬送アームと回転テーブル２との間において、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はゲートバルブＧにより気密に開閉自在に構成されている。また、回転テーブル２の凹部２４は、この搬送口１５に臨む位置にて搬送アームとの間でウエハ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位置には、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。
【００２７】
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、後述の装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、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等の記憶媒体から制御部内にインストールされる。
【００２８】
次に、上述実施の形態の作用について説明する。先ず、ゲートバルブＧを開き、回転テーブル２を間欠的に回転させながら、図示しない搬送アームにより搬送口１５を介して、回転テーブル２上に例えば５枚のウエハＷを載置する。このウエハＷには、ドライエッチング処理やＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いた配線埋め込み工程が既に施されており、当該ウエハＷの内部には電気配線構造が形成されている。次いで、ゲートバルブＧを閉じ、真空ポンプ６５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１２０ｒｐｍで時計回りに回転させながらヒータユニット５によりウエハＷを例えば３００℃に加熱する。
【００２９】
続いて、処理ガスノズル３１，３２から夫々Ｓｉ含有ガス及びＯ３ガスを所定の流量で吐出すると共に、分離ガスノズル４１，４２から分離ガスを所定の流量で吐出する。そして、圧力調整部６４により、真空容器１内を予め設定した処理圧力例えば５００Ｐａに調整する。
【００３０】
ウエハＷは回転テーブル２の回転により、第１の反応ガスノズル３１が設けられる第１の処理領域Ｐ１と第２の反応ガスノズル３２が設けられる第２の処理領域Ｐ２とを交互に通過するため、Ｓｉ含有ガスが吸着し、次いでＯ３ガスが吸着して酸化シリコンの原子層が１層あるいは複数層形成され、こうして酸化シリコンの原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。
【００３１】
このとき分離ガス供給管３０ａからも分離ガスであるＮ２ガスを供給し、これにより中心部領域Ｃから回転テーブル２の表面に沿ってＮ２ガスが吐出する。前記第２の反応ガスノズル３２から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面に沿って回転方向下流側に向かうＯ３ガスは、図８に示すように、中心部領域Ｃから吐出されるＮ２ガスの流れと第２の排気口６２の吸引作用により当該排気口６２に向かおうとする。この際、その一部は下流側に隣接する分離領域Ｄに向かうが、凸状部４は天井面４４の下方側へのガスの侵入を防止するために、回転テーブル２との間に狭隘な空間を形成するように構成されると共に、分離領域ＤからはＮ２ガスが処理領域Ｐ２側へ流れてくるため、Ｏ３ガスは扇型の凸状部４の下方側にほとんど流入できない。こうして、Ｏ３ガスは中心部領域Ｃから吐出されているＮ２ガス及び分離領域ＤからのＮ２ガスと共に、回転テーブル２の周縁と真空容器１の内周壁との隙間から排気領域６を介して第２の排気口６２に排気される。
【００３２】
また、第１の反応ガスノズル３１から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面に沿って回転方向上流側及び下流側に夫々向かうＢＴＢＡＳガスは、その回転方向上流側及び下流側に隣接する扇型の凸状部４の下方側に全く侵入できないかあるいは侵入したとしても第２の処理領域Ｐ２側に押し戻される。こうして、中心部領域Ｃから吐出されているＮ２ガス及び分離領域からのＮ２ガスと共に、第１の排気口６１に排気される。
【００３３】
この際、第１の排気口６１には排気ダクト７が設けられており、第１の処理領域Ｐ１の雰囲気は、排気口６１を覆うカバー体７１に設けられたスリット７７を介して回転テーブル２の周縁よりも外側から吸引されると共に、回転テーブル２の径方向に伸びる中空部材７２に設けられたスリット７４，７６及び開口部７５を介して回転テーブル２の中央側からも吸引される。ここで、第１の処理ガスノズル３１の回転方向の下流側には当該処理ガスノズル３１と並ぶように、中空部材７２が設けられているので、第１のガスノズル３１から吐出されたＢＴＢＡＳガスの大部分は、図６に示すように、当該中空部材７２に向って流れていく。そして、中空部材７２の側壁７２ａに衝突し、スリット７４，７６や開口部７５を介して中空部材７２内に入り込む。また、ＢＴＢＡＳガスの一部は、スリット７３を介してカバー体７１に入り込み、排気口６１から排気されて行く。
【００３４】
中空部材７２にはその長さ方向に沿ってスリットや開口部が形成され、第１の処理ガスノズル３１にはその長さ方向に沿ってガス吐出口が形成されているので、処理ガスノズル３１から吐出したＢＴＢＡＳガスは、図８に示すように、回転テーブル２の回転方向に流れて、中空部材７２に吸引される。このため、第１の処理ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスは、回転テーブル２上のウエハＷに対して、その径方向に高い均一性を持って供給されることになる。
【００３５】
ここで、各分離領域Ｄにおいては、雰囲気中を流れる反応ガスであるＳｉ含有ガスあるいはＯ３ガスの侵入を阻止するが、ウエハＷに吸着されているガス分子はそのまま分離領域つまり扇型の凸状部４による低い天井面４４の下方を通過し、成膜に寄与することになる。また、中心部領域Ｃからは分離ガスが回転テーブル２の周縁に向けて吐出されているので、この中心部領域Ｃを通って、ＢＴＢＡＳガスが第２の処理領域Ｐ２に流入することや、Ｏ３ガスが第１の処理領域Ｐ１に流入することが阻止される。
【００３６】
また、分離領域Ｄにおいては、扇型の凸状部４の周縁部が下方に屈曲され、ガスの通過を実質阻止しているので、第１の処理領域Ｐ１のＢＴＢＡＳガス（第２の処理領域Ｐ２のＯ３ガス）は、回転テーブル２の外側を介して第２の処理領域Ｐ２（第１の処理領域Ｐ１）に流入することも阻止される。従って２つの分離領域Ｄによって第１の処理領域Ｐ１の雰囲気と第２の処理領域Ｐ２の雰囲気とが完全に分離され、ＢＴＢＡＳガスは排気口６１に、またＯ３ガスは排気口６２に夫々排気される。
【００３７】
こうして成膜処理が終了すると、各ウエハは搬入動作と逆の動作により順次搬出される。こうして、ウエハＷの搬出を回転テーブル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内から夫々ウエハＷを搬出する。
【００３８】
ここで処理パラメータの一例について記載しておくと、回転テーブル２の回転数は、３００ｍｍ径のウエハＷを被処理基板とする場合例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍこの例では１２０ｒｐｍ、プロセス圧力は例えば１３３Ｐａ〜１３３３Ｐａこの例では５００Ｐａ、ウエハＷの加熱温度は例えば３００℃、ＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガスの流量は例えば夫々１００ｓｃｃｍ及び１００００ｓｃｃｍ、分離ガスノズル４１、４２からのＮ２ガスの流量は例えば２００００ｓｃｃｍ、真空容器１の中心部の分離ガス供給管５１からのＮ２ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。また１枚のウエハに対する反応ガス供給のサイクル数、即ちウエハが処理領域Ｐ１、Ｐ２の各々を通過する回数は目標膜厚に応じて変わるが、多数回例えば６００回である。
【００３９】
上述の実施の形態によれば、回転テーブル２の回転方向に複数のウエハＷを配置し、回転テーブル２を回転させて第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを順番に通過させていわゆるＡＬＤ（あるいはＭＬＤ）を行うようにしているため、高いスループットで成膜処理を行うことができる。そして、前記回転方向において第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との間に分離領域Ｄを設けると共に、中心部領域Ｃから回転テーブル２の周縁に向けて分離ガスを吐出し、分離ガス及びと処理ガスを回転テーブル２の周縁の外方側からに設けられた排気口６１，６２を介して排気しているため、両反応ガスの混合を防止することができ、この結果良好な成膜処理を行うことができる。
【００４０】
また、第１の排気口６１に排気ダクト７を設けたので、既述のように、第１の処理ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスが、ウエハＷの径方向に対して高い均一性を持って供給される。このため、ウエハＷに対して面内均一性が高い状態でＢＴＢＡＳガスを吸着させることができ、後述の実施例より明らかなように、面内均一性の高い成膜処理を行うことができる。
【００４１】
さらに、既述のように、回転テーブル２の回転方向に向かうＢＴＢＡＳガスのガス流れが形成されることから、ウエハＷ全体にＢＴＢＡＳガスが十分に行き渡り、ＢＴＢＡＳガスの吸着効率が高くなる。このため、後述の実施例より明らかなように、サイクルレート（回転テーブル２の１回転あたりの成膜量）が大きい成膜処理を行うことができる。従って、アスペクト比の高い凹部を備えたパターンに対して成膜処理を行う場合であっても、高いカバレッジで薄膜を形成することができる。さらに、排気ダクト７は着脱自在に設けられているので、成膜処理に応じて、排気ダクト７を取り付けたり、外したりすることができて、１台の成膜装置にて実施できる成膜処理の自由度が大きくなる。
【００４２】
また、排気ダクト７は、第１の処理領域Ｐ１の回転方向下流側に位置する分離領域Ｄの近傍に、中空部材７２が基板載置領域２４の内縁から外縁に亘るように設けられている。このため、分離領域Ｄから当該第１の処理領域Ｐ１に流れるＮ２ガスが速やかに排気ダクト７を介して排気される。これにより、処理領域Ｐ１内に流れ込むＮ２ガスの量が低減するので、Ｎ２ガスによるＢＴＢＡＳガスの希釈の程度が小さくなる。この点からも、ＢＴＢＡＳガスの高い吸着効率を確保することができる。
【００４３】
一方、排気ダクト７を設けない構成では、図９に示すように、第１のガスノズル３１から第１の処理領域Ｐ１に供給されたＢＴＢＡＳガスは、回転テーブル２の周縁に設けられた第１の排気口６１に向って速やかに流れて行く。従って、ウエハＷの径方向に高い均一性を持ってＢＴＢＡＳガスを供給することが難しい。また、回転方向下流側から処理領域Ｐ１内にＮ２ガスが流れ込んでくるため、Ｎ２ガスによってＢＴＢＡＳガスが希釈され、ＢＴＢＡＳガスの吸着効率が低下するおそれもある。
【００４４】
さらに、排気ダクト７のカバー体７１にはスリット７３（第１の排気用開口部）が設けられ、回転テーブル２の周縁よりも外側からも排気が行われる。このため、回転テーブル２の中央側から第１の排気用開口部を介してＢＴＢＡＳガスを排気ダクト７内に引き込むことによって、ＢＴＢＡＳガスの流れ方を調整し、回転テーブル２の周縁近傍領域では、処理領域Ｐ１のＢＴＢＡＳガス及び、回転方向下流側の分離領域からの分離ガスを確実に排気している。このため、回転テーブル２の外側に設けられた第１の排気用開口部と、回転テーブル２の中央側に設けられた第２の排気用開口部からの排気とを組み合わせることによって、十分な排気力を確保しながら、処理領域におけるＢＴＢＡＳガスの流れ方を調整することができる。
【００４５】
また、排気ダクト７を設けることにより、回転テーブル２上のウエハが排気ダクト７の下方側を通過する際、ウエハ上の雰囲気が排気ダクト７の排気用開口部に吸引される。この際、排気ダクト７は、ウエハＷの直径よりも長く構成され、排気ダクト７の下面に形成された排気用開口部は、ウエハＷの直上に位置するため、ウエハＷ全面の上部雰囲気が排気ダクト７によって確実に吸引される。
【００４６】
続いて、本発明の成膜装置の他の実施の形態について図１０により説明する。この例が上述の第１の実施の形態の成膜装置と異なる点は、第１の処理ガスノズル３１と排気ダクト７Ａを互いに平行に配置したことである。排気ダクト７Ａは、例えば中空部材７２の第１のガスノズル３１側の側面７２０が第１のガスノズル３１のガス吐出孔３３と略平行になるように配置されている。その他の構成は、上述の第１の実施の形態と同様であり、排気ダクト７Ａの側面及び下面には第１の排気用開口部及び第２の排気用開口部（スリットや開口部）が夫々形成されている。このため、第１の処理ガスノズル３１の吐出孔３３と排気ダクト７Ａの排気用開口部との距離は、前記処理ガスノズル３１の長さ方向に沿って、ほぼ揃えられていることになる。
【００４７】
このような構成では、排気口６１を介して排気ダクト７Ａを排気すると、処理ガスノズル３１近傍の雰囲気は、ガスノズル３１の長さ方向に排気量が揃えられた状態で排気ダクト７Ａに排気される。これにより、ＢＴＢＡＳガスが、第１の処理ガスノズル３１の長さ方向に高い均一性を持って供給されることになり、回転テーブル２上のウエハＷに対して、面内均一性が高い成膜処理を実施することができる。
【００４８】
続いて、本発明の成膜装置のさらに他の実施の形態について図１１により説明する。この例が上述の第１の実施の形態の成膜装置と異なる点は、第１のガスノズル３１と排気ダクト７Ｂを互いに平行に配置すると共に、排気ダクト７Ｂの排気用開口部の開口領域を、その基端側よりも先端側（回転テーブル２の中央側）が大きくなるように構成したことである。第１のガスノズル３１は、基板載置領域２４の内縁から外縁に亘って伸びるように設けられており、排気ダクト７Ｂは、例えば中空部材７２の第１のガスノズル３１側の側面７２１が第１のガスノズル３１のガス吐出孔３３と略平行になるように配置されている。
【００４９】
また、この例の中空部材７２Ｂは、その平面形状が、前記先端側に向けて徐々に大きくなる台形状に構成されている。そして、中空部材７２Ｂの形状に合わせて、裏面側に形成された開口部７５Ｂ（排気用開口部）も、前記先端側に向けて徐々に大きくなる台形状に構成されている。その他の構成は、上述の第１の実施の形態と同様である。このような構成では、図１０の構成と同様に、第１のガスノズル３１が排気ダクト７Ｂと略平行に配置されているので、回転テーブル２上のウエハＷに対して、径方向の均一性が高い状態でＢＴＢＡＳガスが供給され、より面内均一性の高い成膜処理を行うことができる。また、排気ダクト７Ｂは、真空ポンプ６５から最も遠い先端側に向うに連れて徐々に排気量が小さくなるが、この例の中空部材７２Ｂは、排気用開口部が先端側に向けて徐々に大きくなるように構成されている。このため、排気量が小さい領域では開口領域を大きくとることでＢＴＢＡＳガスを取り込みやすくして、排気ダクト７Ｂの長さ方向に沿って、ガスの排気量を揃えている。
【００５０】
さらに、排気ダクト７は、成膜処理の種別に応じて、第１の排気用開口部及び第２の排気用開口部を、その長さ方向の異なる位置に形成するようにしてもよい。このように第１の排気用開口部及び第２の排気用開口部の形成部位や開口面積を変えると、カバー体７１や中空体７２の排気能力を調整することができ、ガス通流空間のコンダクタンスを調整することができる。また、本発明の排気ダクト７では、回転テーブル２の周縁よりも外側に第１の排気用開口部を形成すると共に、回転テーブル２の中央側に第２の排気用開口部を形成していることから、排気口６１に近い第１の排気用開口部の開口面積を調整することにより、中空体７２の排気能力が変化の程度が大きくなる。
【００５１】
図１２に示す排気ダクト７Ｃは、その先端側（基板載置領域２４の内縁側）に第２の排気用開口部をなすスリット７６Ｃ及び開口部７５Ｃを形成した例である。このように、第２の排気用開口部を先端側に設けると、図１３に示すように、排気ダクト７の先端側からＢＴＢＡＳガスが吸引されるため、第１の処理ガスノズル３１から吐出されたＢＴＢＡＳガスは、排気ダクト７Ｃの先端側に向うように流れ、先端側のスリット７６ｃから排気ダクト７Ｃ内に取り込まれる。このため、第１の処理領域Ｐ１では、回転テーブル２の中央側に向う流れが形成される。
【００５２】
このように、排気ダクト７の長さ方向の排気用開口部の形成部位に応じて、処理領域Ｐ１内の処理ガスの流れ方が変化するので、排気ダクト７を着脱自在に設け、成膜処理の種別に応じて最適な位置に排気用開口部が形成された排気ダクトを複数個用意しておき、処理によって適宜排気ダクトに交換すれば、１台の成膜装置において、複数の種別の成膜処理を最適な処理条件で行うことができて、有益である。なお、成膜処理の種別が異なる場合には、薄膜の種類が異なる場合や、同じ種類の薄膜であっても目標とする膜厚が異なる場合、同じ種類の薄膜であっても、回転テーブル２の回転速度や処理圧力、処理ガスの供給量等の処理条件が異なる場合も含まれる。
【００５３】
また、図１４に示すように、例えば排気ダクト７Ｄの長さ方向に沿って、複数個のスリット（開口部）７７を配列して形成すると共に、このスリット７７の一部分を塞ぐように例えば石英により構成され、排気部材７Ｄに対して着脱自在に設けられた蓋部材７８を用意する。そして、成膜処理の種別に応じて、排気ダクト７Ｄの長さ方向において最適な位置に第２の排気用開口部が形成されるように、蓋部材７８によりスリット７７の開閉を行うようにしてもよい。また、スリット７７ではなく、大きな排気ダクト７の長さ方向に伸びる開口部を形成しておき、当該開口部を蓋部材７８にて部分的に塞いで、排気用開口部の開口領域の大きさを調整するようにしてもよい。
【００５４】
この際、中空体７２Ｄの上面や下面、先端の端面７０にも第２の排気用開口部を形成し、これら排気用開口部の一部又は全部を蓋部材７８により塞ぐようにしてもよい。また、側面に形成されたスリット７７に対しては、その上下方向の長さを短くするように、蓋部材７８により塞ぐようにしてもよい。さらに、蓋部材７８により、カバー体７１に設けられた第１の排気用開口部の一部又は全部を塞ぐようにしてもよい。
【００５５】
また、成膜処理の面内均一性は、吸着ガスの吸着状態に依存するため、排気ダクト７は、少なくとも吸着反応を発生させる処理ガスが供給される処理領域に配設されることが好ましい。但し、図１５に示すように、排気ダクトを、第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２を臨むように、夫々設けるようにしてもよい。この場合、排気ダクト７００は、第２の処理領域Ｐ２とその下流側の分離領域Ｄとの間に、当該分離領域Ｄ１側に寄った位置に設けられる。
【００５６】
このような構成では、図１５に点線にて模式的に示すように、第２の処理ガスノズル３２からのＯ３ガスは、回転テーブル２の回転方向に通流していく。このため、排気ダクト７を設けずに、直接排気口６２に向けて通流する場合に比べて、当該処理領域Ｐ２に満遍なくＯ３ガスが供給されるため、結果的にＯ３ガスとウエハＷとの接触時間が長くなり、十分に酸化反応を進行させることができる。
【００５７】
さらに、図１６及び図１７に示すように、処理領域の少なくとも一つにおいて、第１の処理ガスノズル３１と排気口６１の間にて、排気口６１の側方から基板載置領域２４の内縁に亘って伸び、かつ回転テーブル２の上面から浮上して立設する板状の規制部材９を設けるようにしてもよい。この規制部材９は、処理ガスノズル３１から供給される処理ガスが当該規制部材９の下方側を通過して排気口６１に向うように、処理ガスの流れを規制するものである。この規制部材９の基端側９１は、回転テーブル２の外方において下方側に伸び、例えばその下端縁はカバー部材５１と当接するように設けられている。さらに、規制部材９は、排気口６１の側方から基板載置領域２４の内縁に亘って伸びるように設けられ、例えばその上端縁は蓋体１１の下面に接続されている。そして、規制部材９の下端縁は、回転テーブル２の上面との間に、例えばその長さ方向に沿って隙間９０が形成されるように設けられる。この隙間９０は、例えばガス通流空間におけるコンダクタンスが既述の排気ダクト７と同程度になるように、その形状や大きさが設定される。
【００５８】
このような構成では、第１の処理ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスは、排気口６１に向おうとするが、当該ガスノズル３１の下流側に立設された規制部材９に衝突し、規制部材９の下部の隙間９０を通過して、排気口６１に排気される。こうして、図１８に示すように、第１の処理ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスは、回転テーブル２の回転方向に流れ、回転テーブル２上のウエハＷに対して、その径方向に高い均一性を持って供給されるため、面内均一性の高い成膜処理を行うことができる。この例においては、規制部材９の上端は天井部材１１の下面に接続されるようにしたが、規制部材９の上端と天井部材１１の下面との間に隙間を形成するようにしてもよい。
【００５９】
以上において、本発明は、図１９〜図２１に示すように、第１の処理ガスノズル３１に、ノズルカバー３４を設けるようにしてもよい。このノズルカバー３４は、ガスノズル３１，３２の長さ方向に沿って伸長し、その縦断面がコ字型をなす基部３５を備えており、この基部３５によりガスノズル３１，３２の上方及び側方が被覆される。そして基部３５の下端の左右から水平方向に、つまり回転テーブル２の回転方向の上流側、下流側に整流板３６Ａ，整流板３６Ｂが突出している。これら整流板３６Ａ，３６Ｂの下面は、例えば処理ガスノズル３１の吐出口３３の下端とほぼ同じ高さ位置に形成されている。
【００６０】
このような構成では、図２１に処理ガスの流れを示すように、処理ガスノズル３１から吐出されたＢＴＢＡＳガスは、整流板３６Ａ，３６Ｂにより、整流板３６Ａ，３６Ｂの下方から上方への舞い上がりが規制されている。これにより、ＢＴＢＡＳガスがウエハＷの直上を流れていきやすく、ウエハとの接触機会が増える。このため、第１の処理領域Ｐ１において、さらに確実にＢＴＢＡＳガスをウエハに吸着させることができ、ウエハＷに面内均一性が高い状態で成膜処理を行うことができる。
【００６１】
以上において、排気ダクト７の第１の排気用開口部は、回転テーブル２の周縁よりも外方側に設けられればよく、上述のスリット７３には限られない。また、排気ダクト７の第２の排気用開口部は、基板載置領域２４の少なくとも内縁側の位置に、その側面又は下面の少なくとも一方に設けられればよい。基板載置領域２４の少なくとも内縁側に第２の排気用開口部を形成すれば、第１の処理ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスを回転テーブル２の中央側に向けて流すことができるので、結果として、ウエハＷの径方向に高い均一性を持ってＢＴＢＡＳガスを供給することができるからである。
【００６２】
また、本発明は２種類の反応ガスを用いることに限られず、３種類以上の反応ガスを順番に基板上に供給する場合にも適用することができる。その場合には、例えば第１の反応ガスノズル、分離ガスノズル、第２の反応ガスノズル、分離ガスノズル、第３の反応ガスノズル及び分離ガスノズルの順番で真空容器１の周方向に各ガスノズルを配置し、少なくとも一つの処理領域に、本発明の排気ダクト又は規制部材を配置すればよい。さらに、本発明では、一つの処理領域に排気ダクトと規制部材を組み合わせて設けるようにしてもよいし、一方の処理領域に排気ダクトを設けるようにし、他方の処理領域に規制部材を設けるようにしてもよい。
【００６３】
本発明で適用される反応ガスとしては、上述の例の他に、ＤＣＳ[ジクロロシラン]、ＨＣＤ[ヘキサクロロジシラン]、ＴＭＡ[トリメチルアルミニウム]、３ＤＭＡＳ[トリスジメチルアミノシラン]、ＴＥＭＡＺ[テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム]、ＴＥＭＡＨ[テトラキスエチルメチルアミノハフニウム]、Ｓｒ(ＴＨＤ)２[ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト]、Ｔｉ(ＭＰＤ)(ＴＨＤ)[チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト]、モノアミノシランなどを挙げることができる。
【実施例】
【００６４】
以下に、既述の成膜装置を用いて行った実験例について説明する。
（実験例１）
図１に示す成膜装置を用い、上記のプロセス条件の下、回転テーブル２の回転数を変えて、成膜サイクルを２分間実施して、ウエハＷ上に薄膜を形成した。次いで、得られた薄膜の膜厚、膜厚の面内均一性及びサイクルレートについて測定した（実施例１）。また、比較例１として、図１の成膜装置において排気ダクト７を設けない構成についても、同様の実験を行った。
【００６５】
前記膜厚の面内均一性についての測定結果を図２２に示す。図２２中、横軸は回転テーブル２の回転数（ｒｐｍ）、縦軸は膜厚の面内均一性（％）を夫々示し、実施例１のデータについては■、比較例１のデータについては▲で夫々プロットした。また、薄膜の膜厚及びサイクルレートについての測定結果を図２３に夫々示す。図２３中、横軸は回転テーブル２の回転数（ｒｐｍ）、左縦軸は膜厚（ｎｍ）、横縦軸はサイクルレート（ｎｍ／１サイクル）を夫々示す。また、膜厚のデータについては棒グラフ、サイクルレートのデータについてはプロットにて夫々示している。この際、棒グラフについては左側が比較例１の結果、右側が実施例１の結果を夫々示し、サイクルレートについては実施例１は■、比較例１は▲で夫々プロットした。
【００６６】
図２２では面内均一性の数値が小さいほど、薄膜の膜厚の面内均一性が良好であることを示しているが、この結果より、排気ダクト７を設けた実施例１の構成の方が、薄膜の膜厚の面内均一性の数値が小さく、前記面内均一性が良好であることが確認された。また、回転テーブル２の回転数が大きくなるほど、排気ダクト７の有無による面内均一性の差異が大きくなることが認められた。これらのことより、排気ダクト７を設けることによって、処理ガスが回転テーブル２上のウエハＷに対して面内均一性が良好な状態で供給されることが理解される。また、本発明の排気ダクト７を設けることにより、回転テーブル２の回転数が例えば２００ｒｐｍ以上と高いプロセスにおいても、面内均一性の低下を抑えて、良好な成膜処理を行うことができることが認められた。
【００６７】
また、図２３に示す結果より、回転数が１８０ｒｐｍよりも小さい場合には、実施例１の方が膜厚が大きくなることが認められた。この理由として、排気ダクト７を設けることによって、処理ガスが広範囲に拡散し、処理ガスの吸着効率が向上したためと推察される。また、分離ガスが処理領域に流れ込みにくくなるため、当該分離ガスによる処理ガスの希釈が弱まり、この点からも処理ガスの吸着効率が向上するためと推察される。
【００６８】
（シミュレーション１）
図１に示す成膜装置の処理領域Ｐ１について、圧力分布と、第１の処理ガスの拡散状態と、第１の処理ガスの流跡について、シミュレーション解析を行った。解析条件は、ウエハ温度が４００℃、プロセス圧が２６６Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）、処理ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガス流量が０．９ｓｌｍ、分離ガスノズル４１、４２からのＮ２ガス流量が夫々０．３３ｓｌｍ、０．０６７ｓｌｍ、分離ガス供給管３０ａからのＮ２ガス流量が２．５ｓｌｍ、パージガス供給管３０ｂからのＮ２ガス流量が０．０６７ｓｌｍ、回転テーブルの回転数を６０ｒｐｍとした。このとき、排気ダクト７を設けた場合（実施例１）と、排気ダクト７を設けない場合（比較例１）について、夫々評価を行った。前記圧力分布についてのシミュレーション結果について、実施例１は図２４に、比較例１は図２５に夫々示す。また、第１の処理ガスの拡散状態について、実施例１は図２６に、比較例１は図２７に夫々示す。さらに、第１の処理ガスの流跡について、実施例１は図２８に、比較例１は図２９に夫々示す。
【００６９】
この結果、実施例１では比較例１に比べて圧力が高い領域が多く、処理ガスの拡散領域が広く、さらに処理ガスが回転テーブル２の回転方向に流れることが認められた。排気ダクト７を設けることによって、処理ガスが回転方向に流れ、処理ガスが広範囲に拡散しながら排気されていくことから、圧力が高い領域に多くなるものと推察される。
【００７０】
（シミュレーション２）
図１に示す成膜装置の処理領域Ｐ１について、シミュレーション１の評価条件（回転テーブル２の回転数は２４０ｒｐｍとした）にて、圧力分布と、第１の処理ガスの拡散状態について、シミュレーション解析を行った。このとき、排気ダクト７の全てのスリットを開放した場合（実施例２）と、中空部材７２の分離領域Ｄ側の側面のスリット７６ｂを閉じた場合（実施例３）と、中空部材７２の分離領域Ｄ側の側面のスリット７６ｂと中空部材７２の下面に形成されたスリット７５を閉じた場合（実施例４）について、夫々評価を行った。実施例２のシミュレーション結果について、圧力分布は図３０に、ガスの拡散状態は図３１に夫々示す。また、前記実施例３のシミュレーション結果について、圧力分布は図３２に、ガスの拡散状態は図３３に夫々示す。さらに、前記実施例４のシミュレーション結果について、圧力分布は図３４に、ガスの拡散状態は図３５に夫々示す。
【００７１】
これらの結果、スリットを開閉して、第２の排気用開口部の形成部位を変えることにより、真空容器１内の圧力分布及びガスの拡散状態が変化することが認められた。これにより、排気ダクト７の長さ方向の第２の排気用開口部の形成部位を変えることにより、排気力が変わって処理ガスの流れ方が変化し、圧力分布や拡散状態が変化することが理解される。また、排気口６１に近いスリットを最も多く閉じた実施例４では、実施例２及び実施例３に比べて、処理ガスがより広く拡散していることが認められた。これにより、排気ダクト７の先端側に近い領域から処理ガスを取り込むように、排気用開口部の形成部位を調整すると、処理ガスがより広く拡散することが理解される。
【符号の説明】
【００７２】
１ 真空容器
Ｗ ウエハ
２ 回転テーブル
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
５ ヒータユニット
６１ 第１の排気口
６２ 第２の排気口
７ 排気ダクト
７１ カバー体
７３ 中空部材
７３，７４，７６，７７ スリット
７５ 開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内にて複数種類の処理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、
前記真空容器内に設けられ、周方向に沿って基板を載置する基板載置領域をその上面に備えると共に、この基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
前記回転テーブルの周方向に沿って配置され、互いに異なる種類のガスにより基板を処理するための複数の処理領域と、
前記処理領域毎に、基板載置領域の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられ、処理ガスを吐出するガス吐出口がその長さ方向に形成された処理ガスノズルと、
分離ガス供給部から分離ガスが供給されると共に、前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために各処理領域の間に配置された分離領域と、
処理領域毎に処理ガスノズルに対して回転テーブルの回転方向の下流側にて、前記回転テーブルの周縁よりも外側位置に開口し、前記処理ガス及び分離ガスを排気するための排気口と、
前記複数の処理領域の少なくとも一つにおいて、前記排気口を覆い、処理ガスノズルとこの処理ガスノズルの下流側の分離領域との間にて、基板載置領域の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられた中空体よりなる排気部材と、を備え、
この排気部材には、回転テーブルの周縁よりも外方側の位置に第１の排気用開口部が設けられると共に、基板載置領域の少なくとも内縁側の位置に第２の排気用開口部が設けられることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記排気用開口部は、中空体の下面及び側面の少なくとも一方に設けら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】
前記排気部材は、前記真空容器に対して着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記排気用開口部は、前記排気部材の長手方向に沿って配列された複数のスリットを含む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】
前記排気部材は、処理ガスノズルと対向する側面が、ガス吐出口と略平行に設けられ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】
前記第２の排気用開口部は、基板載置領域の内縁側に向うにつれて、開口領域が大きくなるように形成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項７】
前記排気用開口部は排気部材の長さ方向に沿って形成され、
前記排気用開口部の一部を塞ぐための蓋部材を、前記排気部材に着脱自在に設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項８】
真空容器内にて複数種類の処理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、
前記真空容器内に設けられ、周方向に沿って基板を載置する基板載置領域をその上面に備えると共に、この基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
前記回転テーブルの周方向に沿って配置され、互いに異なる種類のガスにより基板を処理するための複数の処理領域と、
前記処理領域毎に、基板載置領域の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられ、処理ガスを供給するガス吐出口がその長さ方向に形成された処理ガスノズルと、
分離ガス供給部から分離ガスが供給されると共に、前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために各処理領域の間に配置された分離領域と、
処理領域毎に処理ガスノズルに対して回転テーブルの回転方向の下流側にて、前記回転テーブルの周縁よりも外側位置に開口し、前記処理ガス及び分離ガスを排気するための排気口と、
前記複数の処理領域の少なくとも一つにおいて、処理ガスノズルと排気口の間にて、排気口の側方から基板載置領域の内縁に亘って伸び、かつ回転テーブルの上面から浮上して立設する板状の規制部材と、を備え、
前記規制部材は、処理ガスノズルから供給される処理ガスが当該規制部材の下方側を通過して排気口に向うように、処理ガスの流れを規制することを特徴とする成膜装置。
【請求項１】
真空容器内にて複数種類の処理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、
前記真空容器内に設けられ、周方向に沿って基板を載置する基板載置領域をその上面に備えると共に、この基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
前記回転テーブルの周方向に沿って配置され、互いに異なる種類のガスにより基板を処理するための複数の処理領域と、
前記処理領域毎に、基板載置領域の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられ、処理ガスを吐出するガス吐出口がその長さ方向に形成された処理ガスノズルと、
分離ガス供給部から分離ガスが供給されると共に、前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために各処理領域の間に配置された分離領域と、
処理領域毎に処理ガスノズルに対して回転テーブルの回転方向の下流側にて、前記回転テーブルの周縁よりも外側位置に開口し、前記処理ガス及び分離ガスを排気するための排気口と、
前記複数の処理領域の少なくとも一つにおいて、前記排気口を覆い、処理ガスノズルとこの処理ガスノズルの下流側の分離領域との間にて、基板載置領域の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられた中空体よりなる排気部材と、を備え、
この排気部材には、回転テーブルの周縁よりも外方側の位置に第１の排気用開口部が設けられると共に、基板載置領域の少なくとも内縁側の位置に第２の排気用開口部が設けられることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記排気用開口部は、中空体の下面及び側面の少なくとも一方に設けら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】
前記排気部材は、前記真空容器に対して着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記排気用開口部は、前記排気部材の長手方向に沿って配列された複数のスリットを含む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】
前記排気部材は、処理ガスノズルと対向する側面が、ガス吐出口と略平行に設けられ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】
前記第２の排気用開口部は、基板載置領域の内縁側に向うにつれて、開口領域が大きくなるように形成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項７】
前記排気用開口部は排気部材の長さ方向に沿って形成され、
前記排気用開口部の一部を塞ぐための蓋部材を、前記排気部材に着脱自在に設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項８】
真空容器内にて複数種類の処理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、
前記真空容器内に設けられ、周方向に沿って基板を載置する基板載置領域をその上面に備えると共に、この基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
前記回転テーブルの周方向に沿って配置され、互いに異なる種類のガスにより基板を処理するための複数の処理領域と、
前記処理領域毎に、基板載置領域の外縁から内縁に亘って伸びるように設けられ、処理ガスを供給するガス吐出口がその長さ方向に形成された処理ガスノズルと、
分離ガス供給部から分離ガスが供給されると共に、前記複数の処理領域の雰囲気を互いに分離するために各処理領域の間に配置された分離領域と、
処理領域毎に処理ガスノズルに対して回転テーブルの回転方向の下流側にて、前記回転テーブルの周縁よりも外側位置に開口し、前記処理ガス及び分離ガスを排気するための排気口と、
前記複数の処理領域の少なくとも一つにおいて、処理ガスノズルと排気口の間にて、排気口の側方から基板載置領域の内縁に亘って伸び、かつ回転テーブルの上面から浮上して立設する板状の規制部材と、を備え、
前記規制部材は、処理ガスノズルから供給される処理ガスが当該規制部材の下方側を通過して排気口に向うように、処理ガスの流れを規制することを特徴とする成膜装置。
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【公開番号】特開２０１３−４２００８（Ｐ２０１３−４２００８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７８４２２（Ｐ２０１１−１７８４２２）
【出願日】平成２３年８月１７日（２０１１．８．１７）
【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２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１７日（２０１１．８．１７）
【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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