(57)【要約】【課題】基板の表面に互いに反応する複数の反応ガスを順番に供給して反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成するにあたり、高スループットが得られ、基板上にて複数の反応ガスが混合されることを防止して良好な処理を行うことができる成膜装置を提供する。【解決手段】第１の反応ガス供給手段３１より反応ガスが供給される第１の処理領域Ｐ１と、第２の反応ガス供給手段３２より反応ガスが供給される第２の処理領域Ｐ２とを設け、処理領域Ｐ１、Ｐ２の雰囲気を分離するために分離領域Ｄを設ける。分離領域Ｄは、分離ガスを供給する分離ガス供給手段４１、４２と、分離ガス供給手段４１、４２両側から処理領域Ｐ１、Ｐ２に向けて分離ガスを流すための狭隘な空間を形成する対向面部４とを備え、ガス供給手段３１、３２、４１、４２及び対向面部４は真空容器１内にて鉛直軸回りに回転する回転体２５に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置において、
前記真空容器内にて鉛直軸の回りに回転する回転体と、
この回転体を回転させるための回転機構と、
前記真空容器内に設けられ、前記回転体の回転軸を中心とする円に沿って複数の基板載置領域が形成された載置台と、
前記円の周方向に互いに離れて前記回転体に設けられ、前記載置台に夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスを夫々供給するための第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段と、
前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するために、前記円の周方向においてこれら処理領域の間に位置するように前記回転体に設けられた分離領域と、
前記真空容器内の雰囲気を真空排気するための排気口と、を備え、
前記分離領域は、分離ガスを供給するための分離ガス供給手段と、この分離ガス供給手段の前記円の周方向両側に位置し、当該分離領域から処理領域側に分離ガスが流れるための狭隘な空間を前記載置台との間に形成するための対向面部と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記排気口は、前記回転体に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記排気口は前記分離領域の前記回転方向両側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
反応ガス及び分離ガスの少なくとも一方について、外部から回転体に設けられた流路にガスを供給する機構は、前記回転体側に周方向に沿って形成され、外面側が全周に亘って開口している環状流路と、この回転体の外側に前記環状流路の外面に対向して設けられたガス供給口とを備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記載置台を前記回転体の回転方向とは反対の方向に回転させる第２の回転機構を備えた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】
前記分離領域における真空容器の内周面側である外縁部と当該真空容器の内周面との間は、反応ガスの通り抜けを抑えるように狭隘な空間として形成されてい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】
処理領域よりも分離領域の方が圧力が高いことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項８】
前記分離ガス供給手段のガス吐出孔は、前記載置台の中心部及び周縁部の一方側から他方側に向かって配列されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項９】
前記載置台を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記分離ガス供給手段の両側に各々位置する狭隘な空間を形成する対向面部は、基板の中心が通過する部位において前記円の周方向に沿った幅寸法が５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記分離領域の対向面部において、前記分離ガス供給手段に対して前記回転体の回転方向の下流側部位は、外縁に位置する部位ほど前記回転方向の幅が大きいことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記分離領域の対向面部において、前記分離ガス供給手段に対して回転方向の下流側部位は、扇型に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを多数回実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおける成膜手法として、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）などの表面に真空雰囲気下で第１の反応ガスを吸着させた後、供給するガスを第２の反応ガスに切り替えて、両ガスの反応により１層あるいは複数層の原子層や分子層を形成し、このサイクルを多数回行うことにより、これらの層を積層して、基板上への成膜を行うプロセスが知られている。このプロセスは、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）などと呼ばれており、サイクル数に応じて膜厚を高精度にコントロールすることができると共に、膜質の面内均一性も良好であり、半導体デバイスの薄膜化に対応できる有効な手法である。
【０００３】
このような成膜方法が好適である例としては、例えばゲート酸化膜に用いられる高誘電体膜の成膜が挙げられる。一例を挙げると、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を成膜する場合には、第１の反応ガス（原料ガス）として、例えばビスターシャルブチルアミノシラン（以下「ＢＴＢＡＳ」という）ガスなどが用いられ、第２の反応ガス（酸化ガス）としてオゾンガスなどが用いられる。
【０００４】
このような成膜方法を実施する装置としては、真空容器の上部中央にガスシャワーヘッドを備えた枚葉の成膜装置を用いて、基板の中央部上方側から反応ガスを供給し、未反応の反応ガス及び反応副生成物を処理容器の底部から排気する方法が検討されている。ところで上記の成膜方法は、パージガスによるガス置換に長い時間がかかり、またサイクル数も例えば数百回にもなることから、処理時間が長いという問題があり、高スループットで処理できる装置、手法が要望されている。
【０００５】
このような背景から、複数枚の基板を真空容器内の回転テーブルに回転方向に配置して成膜処理を行う装置が以下のように既に知られている。  
特許文献１には、扁平な円筒状の真空容器を左右に分離し、左側領域及び右側領域に半円の輪郭に沿って形成された排気口が上向きに排気するように設けられると共に、左側半円の輪郭と右側半円の輪郭の間、つまり真空容器の直径領域には分離ガスの吐出口が形成されている。右側半円領域及び左側半円領域には互いに異なる原料ガスの供給領域が形成され、真空容器内の回転テーブルが回転することでワークピースが右側半円領域、分離領域Ｄ及び左側半円領域を通過すると共に、両原料ガスは排気口から排気される。そして分離ガスが供給される分離領域Ｄの天井は原料ガスの供給領域よりも低くなっている。
【０００６】
しかしながらこの装置は、分離ガスの吐出口と反応ガスの供給領域との間に上向きの排気口を設け、反応ガスをこの排気口から分離ガスと共に排気する手法を採用しているため、ワークピースに吐出された反応ガスが上向き流となって排気口から吸い込まれるため、パーティクルの巻上げを伴い、ウエハへのパーティクル汚染を引き起こしやすいという欠点がある。
【０００７】
特許文献２には、ウエハ支持部材（回転テーブル）の上に回転方向に沿って４枚のウエハを等距離に配置する一方、ウエハ支持部材と対向するように第１の反応ガス吐出ノズル及び第２の反応ガス吐出ノズルを回転方向に沿って等距離に配置しかつこれらノズルの間にパージノズルを配置し、ウエハ支持部材を水平回転させる構成が記載されている。各ウエハはウエハ支持部材により支持され、ウエハの表面はウエハ支持部材の上面からウエハの厚さだけ上方に位置している。また各ノズルはウエハ支持部材の径方向に伸びるように設けられ、ウエハとノズルとの距離は０．１ｍｍ以上であることが記載されている。真空排気はウエハ支持部材の外縁と処理容器の内壁との間から行われる。このような装置によれば、パージガス供給ノズルの下方がいわばエアーカーテンの役割を果たすことで第１の反応ガスと第２の反応ガスとの混合を防止している。  
しかしながらウエハ支持部材が回転していることもあって、パージガス供給ノズルからのエアーカーテン作用だけではその両側の反応ガスが通過してしまい、特に回転方向上流側から前記エアーカーテン中を拡散してしまうことは避けられない。更にまた第１の反応ガス吐出ノズルから吐出した第１の反応ガスは回転テーブルに相当するウエハ支持部材の中心部を介して容易に第２の反応ガス吐出ノズルからの第２の反応ガス拡散領域に到達してしまう。このように第１の反応ガスと第２の反応ガスとがウエハ上で混合されてしまうと、ウエハ表面に反応生成物が付着し、良好なＡＬＤ（あるいはＭＬＤ）処理ができなくなる。
【０００８】
特許文献３には、真空容器内を隔壁により周方向に複数の処理室に分割すると共に、隔壁の下端に対して細隙を介して回転可能な円形の載置台を設けて、この載置台上にウエハを複数配置する構成が記載されている。この装置は、隔壁と載置台あるいはウエハとの間の隙間からプロセスガスが隣の処理室に拡散し、また複数の処理室の間に排気室を設けているので、ウエハがこの排気室を通るときに上流側及び下流側の処理室からのガスが当該排気室にて混合される。このためいわゆるＡＬＤ方式の成膜手法には適用できない。
【０００９】
特許文献４には、円形のガス供給板を周方向に８つに区切り、ＡｓＨ３ガスの供給口、Ｈ２ガスの供給口、ＴＭＧガスの供給口及びＨ２ガスの供給口を９０度ずつずらして配置し、さらにこれらガス供給口の間に排気口を設け、このガス供給板と対向させてウエハを支持したサセプタを回転させる手法が記載されている。しかしながら、この手法は、２つの反応ガスの分離に対して現実的な手段が何ら開示されておらず、サセプタの中心付近においては勿論のこと、実際には中心付近以外においてもＨ２ガスの供給口の配列領域を介して２つの反応ガスが混合されてしまう。更にまたウエハの通過領域と対向する面に排気口を設けると、サセプタ表面からのパーティクルの巻上げなどによりウエハのパーティクル汚染が起こりやすいという致命的な問題もある。
【００１０】
また特許文献５には、回転テーブルの上方領域を十字に４つの垂直壁で仕切り、こうして仕切られた４つの載置領域にウエハを載置すると共に、ソースガスインジェクタ、反応ガスインジェクタ、パージガスインジェクタを回転方向に交互に配置して十字のインジェクタユニットを構成し、これらインジェクタを前記４つの載置領域に順番に位置させるようにインジェクタユニットを水平回転させかつ回転テーブルの周辺から真空排気する構成が記載されている。しかしながらこのような構成においては、各載置領域にソースガスあるいは反応ガスを供給した後、パージガス供給ノズルにより当該載置領域の雰囲気をパージガスで置換するために長い時間がかかるし、また一の載置領域から垂直壁を越えて隣接する載置領域にソースガスあるいは反応ガスが拡散して、両ガスが載置領域にて反応するおそれが大きい。
【００１１】
更にまた特許文献６（特許文献７、８）には、ターゲット(ウエハに相当する)に複数のガスを交互に吸着させる原子層ＣＶＤ方法を実施するにあたり、ウエハを載置するサセプタを回転させ、サセプタの上方からソースガスとパージガスとを供給する装置が記載されている。段落００２３から００２５には、チャンバの中心から放射状に隔壁が延びており、隔壁の下に反応ガスまたはパージガスをサセプタに供給するガス流出孔が設けられていること、隔壁からのガス流出孔から不活性ガスを流出させることでガスカーテンを形成することが記載されている。排気に関しては段落００５８に初めて記載され、この記載によると、ソースガスとパージガスとを夫々排気チャンネル３０ａ、３０ｂから別々に排気するようになっている。このような構成では、パージガスコンパートメントにおいて両側のソースガスコンパートメンにおけるソースガスの混じり合いを避けられず、反応生成物が発生してウエハへのパーティクル汚染が生じる。この特許文献６は、解読が困難であり、上述以外の構成については把握が困難である。
【特許文献１】米国特許公報７，１５３，５４２号：図６（ａ）、図６（ｂ）
【特許文献２】特開２００１−２５４１８１号公報：図１、図２
【特許文献３】特許３１４４６６４号公報：図１、図２、請求項１
【特許文献４】特開平４−２８７９１２号公報
【特許文献５】米国特許公報６，６３４，３１４号
【特許文献６】特開２００７−２４７０６６号公報：段落００２３〜００２５、００５８、図１２及び図１８
【特許文献７】米国特許公開公報２００７−２１８７０１号
【特許文献８】米国特許公開公報２００７−２１８７０２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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、基板の表面に互いに反応する複数の反応ガスを順番に供給して反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成するにあたり、高いスループットが得られ、基板上にて複数の反応ガスが混合されることを防止して良好な処理を行うことができる成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る成膜装置は、真空容器内にて互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置において、
前記真空容器内にて鉛直軸の回りに回転する回転体と、
この回転体を回転させるための回転機構と、
前記真空容器内に設けられ、前記回転体の回転軸を中心とする円に沿って複数の基板載置領域が形成された載置台と、
前記円の周方向に互いに離れて前記回転体に設けられ、前記載置台に夫々第１の反応ガス及び第２の反応ガスを夫々供給するための第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段と、
前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との雰囲気を分離するために、前記円の周方向においてこれら処理領域の間に位置するように前記回転体に設けられた分離領域と、
前記真空容器内の雰囲気を真空排気するための排気口と、を備え、
前記分離領域は、分離ガスを供給するための分離ガス供給手段と、この分離ガス供給手段の前記円の周方向両側に位置し、当該分離領域から処理領域側に分離ガスが流れるための狭隘な空間を前記載置台との間に形成するための対向面部と、を備えたことを特徴とする。  
ここで前記排気口は、前記回転体に設けられていることが好ましく、さらに当該排気口は前記分離領域の前記回転方向両側に設けられているとよい。
【００１４】
そして反応ガス及び分離ガスの少なくとも一方について、外部から回転体に設けられた流路にガスを供給する機構は、前記回転体側に周方向に沿って形成され、外面側が全周に亘って開口している環状流路と、この回転体の外側に前記環状流路の外面に対向して設けられたガス供給口とを備えた構成となっていることが好適である。またさらに、前記載置台を前記回転体の回転方向とは反対の方向に回転させる第２の回転機構を備えていてもよい。
【００１５】
また前記分離領域における真空容器の内周面側である外縁部と当該真空容器の内周面との間は、反応ガスの通り抜けを抑えるように狭隘な空間として形成されており、さらに処理領域よりも分離領域の方が圧力が高くなっているとよい。このほか前記分離ガス供給手段のガス吐出孔は、前記載置台の中心部及び周縁部の一方側から他方側に向かって配列されていることが好ましく、前記載置台を加熱する加熱手段を備えていることも望ましい。
【００１６】
ここで前記分離ガス供給手段の両側に各々位置する狭隘な空間を形成する対向面部は、基板の中心が通過する部位において前記円の周方向に沿った幅寸法を５０ｍｍ以上とする場合が好適であり、前記分離領域の対向面部において、前記分離ガス供給手段に対して回転方向の下流側部位は、外縁に位置する部位ほど前記回転方向の幅が大きい方がよい。そして前記分離領域の対向面部において、前記分離ガス供給手段に対して前記回転体の回転方向の下流側部位は、扇型に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、基板の表面に、互いに反応する複数の反応ガスを順番に供給しかつこの供給サイクルを多数回実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成するにあたって、サセプタ上に基板を配置し、真空容器内にて鉛直軸の回りに回転する回転体に、第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給するガス供給ノズルを設けている。そしてこの回転体を回転させながらこれらの反応ガスを順番に供給して前記供給サイクル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。
【００１８】
そして回転体の回転軸を中心とする円の周方向において第１の反応ガス供給手段と第２の反応ガス供給手段との間に分離ガス供給手段を設けて、この分離ガス供給手段の両側に処理領域側へと分離ガスが流れるための狭隘な空間を前記載置台との間に形成するための対向面部を備えた分離領域を設けることにより、分離領域に前記反応ガスが侵入することが阻止される。前記分離領域の両側に拡散する分離ガスと共に前記反応ガスが排気されるため、互いに異なる反応ガス同士が混じり合うことを防止でき、良好な成膜処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態である成膜装置は、図１（図２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内に設けられた載置台であるサセプタ５と、を備えている。真空容器１は天板１１が容器本体１２から分離できるように構成されている。天板１１は、内部の減圧状態により封止部材例えばＯリング１３を介して容器本体１２側に押し付けられていて気密状態を維持しているが、天板１１を容器本体１２から分離するときには図示しない駆動機構により上方に持ち上げられる。
【００２０】
サセプタ５は、平面形状が概ね円形の扁平な部材であって、その底面側の中心部は鉛直下方に伸びる回転軸７１上に固定されており、後述の搬送口１５を介して真空容器１内にウエハＷを搬入する際にサセプタ５を回動させて、予め決められた載置領域にウエハＷを載置できるようになっている。図中、７２は回転軸７１の駆動部、７０は円筒状のケース体であり、ケース体７０の内部雰囲気は外部雰囲気に対して気密状態が維持されている。
【００２１】
サセプタ５の表面部には、図２及び図３に示すように周方向に沿って（後述のコア部２５の回転軸を中心とする円に沿って）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部５１が設けられている。なお図３や後述の図７には便宜上１個の凹部５１だけにウエハＷを描いてある。また図２は、本実施の形態に係る成膜装置の真空容器１（天板１１及び容器本体１２）並びに天板１１の上面に固定された後述のスリーブ２１を取り去った状態を示している。また図４は、サセプタ５を同心円に沿って周方向に切断しかつ横に展開して示す展開図であり、凹部５１は、図４（ａ）に示すようにその直径がウエハＷの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きく、またその深さはウエハＷの厚みと同等の大きさに設定されている。従ってウエハＷを凹部５１に落とし込むと、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが揃うことになる。ウエハＷの表面と凹部５１の表面との間の高さの差が大きいとその段差部分で圧力変動が生じることから、ウエハＷの表面とサセプタ５の表面との高さを揃えることが、膜厚の面内均一性を揃える観点から好ましい。ウエハＷの表面とサセプタ５の表面との高さを揃えるとは、同じ高さであるかあるいは両面の差が５ｍｍ以内であることをいうが、加工精度などに応じてできるだけ両面の高さの差をゼロに近づけることが好ましい。凹部５１の底面には、ウエハＷの裏面を支えて当該ウエハＷを昇降させるための例えば後述する３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。
【００２２】
凹部５１はウエハＷを位置決めするためのものであり、本発明の基板載置領域に相当する部位であるが、基板載置領域（ウエハ載置領域）は、凹部に限らず例えばサセプタ５の表面にウエハＷの周縁をガイドするガイド部材をウエハＷの周方向に沿って複数並べた構成であってもよく、あるいはサセプタ５側に静電チャックなどのチャック機構を持たせてウエハＷを吸着する場合には、その吸着によりウエハＷが載置される領域が基板載置領域となる。
【００２３】
図２及び図３に示すように真空容器１には、上面側から見たとき第１の反応ガス供給ノズル３１及び第２の反応ガス供給ノズル３２と２本の分離ガス供給ノズル４１、４２とが真空容器１の周方向に互いに間隔をおいて中心部から放射状に伸びている。これら反応ガス供給ノズル３１、３２及び分離ガス供給ノズル４１、４２は、サセプタ５の中央部の直上に設けられた扁平な円盤状のコア部２５に取り付けられており、これらの基端部は当該コア部２５の側壁を貫通している。コア部２５は後述するように例えば反時計方向に回転する回転体の一部として構成されており、当該コア部２５を真空容器１内にて鉛直軸の回りに回転させることによって上述の各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２をサセプタ５上で回転させることができるようになっている。この例では、第２の反応ガス供給ノズル３２、分離ガス供給ノズル４１、第１の反応ガス供給ノズル３１及び分離ガス供給ノズル４２がこの順に時計方向に配列されている。
【００２４】
反応ガス供給ノズル３１、３２には、下方側に反応ガスを吐出するための吐出孔３３がノズルの長さ方向に間隔を置いて配列されている。また分離ガス供給ノズル４１、４２には、下方側に分離ガスを吐出するための吐出孔４０が長さ方向に間隔を置いて配列されている。反応ガス供給ノズル３１、３２は夫々第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給手段に相当し、その下方領域は夫々ＢＴＢＡＳガスをウエハに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１及びＯ３ガス（オゾンガス）をウエハに吸着させるための第２の処理領域Ｐ２となる。また分離ガス供給ノズル４１、４２は分離ガス供給手段に相当している。
【００２５】
分離ガス供給ノズル４１、４２は、前記第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離するための分離領域Ｄを形成するためのものであり、この分離領域Ｄは図２、図３、図４などに示すように、サセプタ５と中心を同じくし、かつ真空容器１の内周壁の近傍に沿って描かれる円を周方向に分割してなる、平面形状が扇型であって、サセプタ５との間で後述の狭隘な空間を形成するための対向面部を備えた扇状部４からなる。扇状部４は既述のコア部２５の側壁部に固定されており、各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２と共にサセプタ５上を回転できるように構成されている。
【００２６】
分離ガス供給ノズル４１、４２は、この扇状部４における前記円の周方向中央にて当該円の半径方向に伸びるように形成された溝部４３内に収められている。即ち分離ガス供給ノズル４１、（４２）の中心軸から扇状部４の扇型の両縁（回転方向上流側の縁及び下流側の縁）までの距離は同じ長さに設定されている。  
なお、溝部４３は、本実施の形態では扇状部４を二等分するように形成されているが、他の実施形態においては、例えば溝部４３から見て扇状部４における扇状部４の回転方向下流側が前記回転方向上流側よりも広くなるように溝部４３を形成してもよい。
【００２７】
従って分離ガス供給ノズル４１、４２における前記周方向両側には、図４に示すように対向面部である前記扇状部４の下面には例えば平坦な低い天井面（第１の天井面４４）が存在し、この第１の天井面４４の前記周方向両側には、当該第１の天井面４４よりも高い天井面（第２の天井面４５）が存在することになる。この扇状部４の役割は、第１の反応ガス及び第２の反応ガスの侵入を阻止してこれら反応ガスの混合を阻止するための狭隘な空間である分離空間を対向面部とサセプタ５との間に形成することにある。
【００２８】
即ち、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように分離ガス供給ノズル４１を例にとると、扇状部４はその回転方向下流側からＯ３ガスが侵入することを阻止し、また回転方向上流側からＢＴＢＡＳガスが侵入することを阻止する。「ガスの侵入を阻止する」とは、分離ガス供給ノズル４１から吐出した分離ガスであるＮ２ガス（窒素ガス）が第１の天井面４４とサセプタ５の表面との間に拡散して、この例では当該第１の天井面４４に隣接する第２の天井面４５の下方側空間に吹き出し、これにより当該隣接空間からのガスが侵入できなくなることを意味する。そして「ガスが侵入できなくなる」とは、隣接空間から扇状部４の下方側空間に全く入り込むことができない場合のみを意味するのではなく、多少侵入はするが、両側から夫々侵入したＯ３ガス及びＢＴＢＡＳガスが扇状部４の下方の空間で混じり合わない状態が確保される場合も意味し、このような作用が得られる限り、分離領域Ｄの役割である第１の処理領域Ｐ１の雰囲気と第２の処理領域Ｐ２の雰囲気との分離作用が発揮できる。従って狭隘な空間における狭隘の程度は、狭隘な空間（扇状部４の下方空間）と当該空間に隣接した領域（この例では第２の天井面４５の下方空間）との圧力差が「ガスが侵入できなくなる」作用を確保できる程度の大きさになるように設定され、その具体的な寸法は扇状部４の面積などにより異なるといえる。またウエハに吸着したガスについては当然に分離領域Ｄ内を通過することができ、ガスの侵入阻止は、気相中のガスを意味している。
【００２９】
この例では分離ガス供給ノズル４１（４２）は、真下に向いた例えば口径が０．５ｍｍの吐出孔がノズル４２、４２の長さ方向に沿って例えば１０ｍｍの間隔をおいて配列されている。また反応ガス供給ノズル３１、３２についても、真下に向いた例えば口径が０．５ｍｍの吐出孔がノズル３１、３２の長さ方向に沿って例えば１０ｍｍの間隔をおいて配列されている。
【００３０】
この例では直径３００ｍｍのウエハＷを被処理基板としており、この場合扇状部４は、回転中心から１４０ｍｍ離れたコア部２５との接合部位においては、周方向の長さ（サセプタ５と同心円の円弧の長さ）が例えば１４６ｍｍであり、ウエハの載置領域（凹部５１）の最も外側部位においては、周方向の長さが例えば５０２ｍｍである。なお図４（ａ）に示すように、当該外側部位において分離ガス供給ノズル４１（４２）の両脇から夫々左右に位置する扇状部４の周方向の長さＬでみれば、長さＬは２４６ｍｍである。
【００３１】
また図４（ａ）に示すように扇状部４の下面即ち第１の天井面４４におけるサセプタ５の表面からの高さｈは、例えば０．５ｍｍから１０ｍｍであってもよく、約４ｍｍであると好適である。この場合、扇状部４や各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２の回転数は例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍに設定されている。分離領域Ｄの分離機能を確保するためには、扇状部４などの回転数の使用範囲などに応じて、扇状部４の大きさや扇状部４の下面（第１の天井面４４）とサセプタ５の表面との高さｈを例えば実験などに基づいて設定することになる。なお分離ガスとしては、Ｎ２ガスに限られずＡｒガスなどの不活性ガスを用いることができるが、不活性ガスに限らず水素ガスなどであってもよく、成膜処理に影響を与えないガスであれば、ガスの種類に関しては特に限定されるものではない。
【００３２】
さらにまた、真空容器１（容器本体１２）の内周面に対向している扇状部４の外縁部と、当該真空容器１の内周面との間の隙間、並びに扇状部４の上面と真空容器１（天板１１）の天井面との間の隙間についても、反応ガスの混合を阻止するための狭隘な空間が形成されるようにこれらの隙間は前述のｈと同様もしくはこれ未満の距離となっている。これに加えて、前記溝部４３を扇状部４の上面側まで貫通させ、各分離ガス供給ノズル４１、４２の上方側にも吐出孔４０を設けて、分離ガスを真空容器１の天井面側へ向けても吐出する構成としてもよい。
【００３３】
ここで再度サセプタ５の構成の説明に戻ると、図１に示すようにサセプタ５の外端部には、真空容器１（容器本体１２）の内周面に対向するようにＬ字型に屈曲して屈曲部５０１が形成されている。既述のようにサセプタ５はウエハＷの搬入出時に真空容器１内で回転させる必要があることから、サセプタ５の外周面と真空容器１の内周面との間には僅かに隙間がある。そこで屈曲部５０１は当該隙間を介して各処理領域Ｐ１、Ｐ２の両側から反応ガスが侵入し、両反応ガスが混合することを防止する目的、即ち、凸状部４と同様の目的で設けられている。屈曲部５０１の外周面と容器本体１２の内周面との隙間は、サセプタ５の表面に対する第１の天井面４４の高さｈと同様の寸法に設定されている。
【００３４】
コア部２５の側壁部には、図２、図３に示すように各反応ガス供給ノズル３１、３２の回転方向上流側であって、当該上流側に設けられている扇状部４とコア部２５との接合部の手前の位置に、２つの排気口６１、６２が設けられている。これら排気口６１、６２は各々後述の排気管６３に接続されていて、反応ガス及び分離ガスを各処理領域Ｐ１、Ｐ２から排気する役割を果たす。排気口６１、６２は、分離領域Ｄの分離作用が確実に働くように、平面で見たときに（図３参照）前記分離領域Ｄの前記回転方向両側に設けられ、各反応ガス（ＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガス）の排気を専用に行うようにしている。この例では一方の排気口６１は第１の反応ガス供給ノズル３１とこの反応ガス供給ノズル３１に対して前記回転方向上流側に隣接する分離領域Ｄとの間に設けられ、また他方の排気口６２は、第２の反応ガス供給ノズル３２とこの反応ガス供給ノズル３２に対して前記回転方向上流側に隣接する分離領域Ｄとの間に設けられている。
【００３５】
排気口の設置数は２個に限られるものではなく、例えば分離ガス供給ノズル４２を含む分離領域Ｄと当該分離領域Ｄに対して前記回転方向上流側に隣接する第２の反応ガス供給ノズル３２との間に更に排気口を設置して３個としてもよいし、４個以上であってもよい。このように排気口６１、６２を設けることによりサセプタ５上のガスは、サセプタ５の内側に向けて流れるため、サセプタ５に対向する天井面から排気する場合に比べてパーティクルの巻上げが抑えられるという観点において有利である。
【００３６】
サセプタ５と容器本体１２の底面部１４との間の空間には、図１に示すように例えばカーボンワイヤヒータなどにより構成された加熱手段であるヒータユニット７が設けられ、サセプタ５を介して当該サセプタ５上に載置されたウエハＷをプロセスレシピで決められた温度に加熱するようになっている。また真空容器１の底面部１４には、ヒータユニット７の下方側位置にて周方向の複数部位に、ヒータユニット７の配置空間をパージするためのパージガス供給管７３が設けられている。これによって既述の第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との一方からサセプタ５の下方を介して他方にＢＴＢＡＳガスあるいはＯ３ガスが回り込むことが防止されるため、このパージガスは分離ガスの役割も果たしている。
【００３７】
更に真空容器１の側壁には図３に示すように外部の搬送アーム１０とサセプタ５との間で基板であるウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されており、この搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉されるようになっている。既述の駆動部７２によってサセプタ５を回転させることにより、ウエハＷの載置領域である凹部５１をこの搬送口１５に臨む位置に停止させて、搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われる。サセプタ５の凹部５１が停止する位置の下方側には、凹部５１を貫通してウエハ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。
【００３８】
以上の構成を備えた成膜装置において、各反応ガス供給ノズル３１、３２及び分離ガス供給ノズル４１、４２並びに扇状部４は、コア部２５を中心として回転しながらサセプタ５上に載置されたウエハＷの表面に反応ガスを順番に供給する機構を備えている。以下、当該機構の詳細について説明する。
【００３９】
例えば図１に示すように本実施の形態は、前記コア部２５の上面中央部を、円筒状の回転筒２の下端部と接続し、真空容器１の天板１１上に固定されたスリーブ２１内にて当該回転筒２を回転させることにより、真空容器１内でコア部２５を回転させる構成となっている。本実施の形態においては、コア部２５及び回転筒２が回転体に相当する。コア部２５内は下面側が開放された空間となっていて、コア部２５の側壁を貫通した反応ガス供給ノズル３１、３２、分離ガス供給ノズル４１、４２は、各々第１の反応ガスであるＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスを供給する第１の反応ガス供給管３１１、第２の反応ガスであるＯ３ガスを供給する第２の反応ガス供給管３２１、並びに分離ガスであるＮ２ガスを供給する分離ガス供給管４１１、４２１と接続されている（便宜上、図１には、分離ガス供給管４１１、４２１のみを図示してある）。
【００４０】
各供給管３１１、３２１、４１１、４２１は、コア部２５の回転中心近傍、詳細には後述の排気管６３の周囲にてＬ字に屈曲されて上方に向けて伸び、コア部２５の天井面を貫通して、垂直上方へ向けて円筒状の回転筒２内を延伸されている。
【００４１】
図１、図２、図５に示すように、回転筒２は外径の異なる２つの円筒を上下２段に積み重ねた外観形状に構成されており、外径の大きな上段側の円筒の底面をスリーブ２１の上端面にて係止させることにより、当該回転筒２を上面側から見て周方向に回転可能な状態でスリーブ２１内に挿入する一方、回転筒２の下端側は天板１１を貫通してコア部２５の上面と接続されている。回転筒２の外周面側には、当該外周面の周方向の全面に亘って形成された環状流路であるガス拡散路が上下方向に間隔をおいて配置されている。本例においては上段位置に分離ガス（Ｎ２ガス）を拡散させるための分離ガス拡散路２２が配置され、中段位置に第１の反応ガス（ＢＴＢＡＳガス）を拡散させるための第１の反応ガス拡散路２３、下段位置に第２の反応ガス（Ｏ３ガス）を拡散させるための第２の反応ガス拡散路２４が配置されている。図中、２０１は回転筒２の蓋部であり、２０３は当該蓋部２０１と回転筒２とを密着させるＯリングである。
【００４２】
各ガス拡散路２２〜２４には、回転筒２の全周に亘り、当該回転筒２の外面へ向けて開口するスリット２２１、２３１、２４１が設けられており、夫々のガス拡散路２２〜２４にはこのスリット２２１、２３１、２４１を介して各種のガスが供給されるようになっている。一方、回転筒２を覆うスリーブ２１には、各スリット２２１、２３１、２４１に対応する高さ位置に、ガス供給口であるガス供給ポート２２２、２３２、２４２が設けられており、不図示のガス供給源よりこれらのガス供給ポート２２２、２３２、２４２へと供給されたガスは、当該各ポート２２２、２３２、２４２に向けて開口するスリット２２１、２３１、２４１を介して各ガス拡散路２２、２３、２４内に供給されることとなる。
【００４３】
ここでスリーブ２１内に挿入された回転筒２の外径は、当該回転筒２が回転可能な範囲で、可能な限りスリーブ２１の内径と近い大きさに形成されており、前記各ポート２２２、２３２、２４２の開口部以外の領域においては、各スリット２２１、２３１、２４１はスリーブ２１の内周面によって塞がれた状態となっている。この結果、各ガス拡散路２２、２３、２４に導入されたガスは、当該ガス拡散路２２、２３、２４内のみを拡散して、例えば他のガス拡散路２２、２３、２４や真空容器１内、成膜装置の外部などに漏れ出さないようになっている。図１中、２０２は回転筒２とスリーブ２１との隙間からのガス漏れを防止するための磁気シールであり、これら磁気シール２０２は各ガス拡散路２２、２３、２４の上下にも設けられていて、各種ガスをガス拡散路２２、２３、２４内に確実に封止する構成となっているが同図では便宜上省略してある。また、図５においても磁気シール２０２の記載は省略してある。
【００４４】
図５に示すように、各ガス拡散路２２、２３、２４には回転筒２の内周面側にて既述の各ガス供給管３１１、３２１、４１１、４２１が接続されている。これにより各ガス供給ポート２２２、２３２、２４２から供給された各種反応ガス及び分離ガスは、ガス拡散路２２、２３、２４内を拡散し、ガス供給管３１１、３２１、４１１、４２１を介して各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２へと流れ、真空容器１内に供給されるようになっている。なお、図５においては図示の便宜上、後述の排気管６３の記載は省略してある。
【００４５】
ここで図５に示すように分離ガス拡散路２２にはさらにパージガス供給管７６が接続されており、当該パージガス供給管７６は回転筒２内を下方側に延伸されて図３に示すようにコア部２５内の空間に開口しており、当該空間内にＮ２ガスを供給することができる。ここで例えば図１に示すようにコア部２５は、サセプタ５の表面から例えば既述の高さｈの隙間を空けて浮いた状態となるように回転筒２に支持されており、サセプタ５に対してコア部２５が固定されていないことにより自由に回転させることができる。しかしながらこのようにサセプタ５とコア部２５との間に隙間が開いていると、例えば既述の第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との一方からコア部２５の下方を介して他方にＢＴＢＡＳガスあるいはＯ３ガスが回り込むおそれがある。
【００４６】
そこで本実施の形態に係るコア部２５の内側を空洞とし、当該空洞の下面側をサセプタ５に向けて開放すると共に、当該空洞内にパージガス（Ｎ２ガス）を供給して、前記隙間を介して各処理領域Ｐ１、Ｐ２へ向けてパージガスを吹き出させることにより、前述の反応ガスの回り込みを防止することができる。即ち、この成膜装置は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２との雰囲気を分離するためにサセプタ５の中心部と真空容器１とにより区画され、当該サセプタ５の表面にパージガスを吐出する吐出口がコア部２５の回転方向に沿って形成された中心部領域Ｃを備えているということができる。この場合にパージガスは、コア部２５の下方を介して他方にＢＴＢＡＳガスあるいはＯ３ガスが回り込むことを防止するための分離ガスの役割を果たしている。なおここでいう吐出口はコア部２５の側壁とサセプタ５との間の隙間に相当する。
【００４７】
回転筒２の説明に戻ると、図１、図６に示すようにスリーブ２１に係止された回転筒２の上段側の外径の大きな円筒部の側周面には駆動ベルト７５が巻き掛けられている。ここで真空容器１の上方には例えば図６に示すように駆動部７４が配置されていて、既述の駆動ベルト７５を介して当該駆動部７４の駆動力をコア部２５に伝達し、これによりスリーブ２１内の回転筒２を回転させることができる。本例において駆動ベルト７５、駆動部７４は、回転筒２及びコア部２５の回転機構を形成している。
【００４８】
次に排気系の説明をすると、図１に示すように回転筒２内には、その回転中心に沿って排気管６３が配設されている。排気管６３の下端部は、コア部２５の上面を貫通してコア部２５内の空間に伸びだしていて、その下端面は封止されている。一方、当該コア部２５内に伸びだした排気管６３の側周面には、例えば図３に示すように、各排気口６１、６２と接続された排気引込管６３１、６３２が設けられていて、パージガスで満たされたコア部２５内の雰囲気とは隔離して各処理領域Ｐ１、Ｐ２からの排ガスを排気管６３内へと引き込むことができるようになっている。なお、既述のように図５においては排気管６３の記載は省略してあるが、当該図５に記載された各ガス供給管３１１、３２１、４１１、４２１並びにパージガス供給管７６は、この排気管６３の周囲に配置されている。
【００４９】
図１に示すように排気管６３の上端部は回転筒２の蓋部２０１を貫通し、真空排気手段である例えば真空ポンプ６６に接続されている。なお図１中、６５は圧力調整手段であり、６４は下流側の配管に対して排気管６３を回転可能に接続するロータリージョイントである。
【００５０】
またこの実施の形態の成膜装置は、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、この制御部１００のメモリ内には装置を運転する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などの記憶媒体から制御部１００内にインストールされる。
【００５１】
次に上述実施の形態の作用について説明する。先ず図示しないゲートバルブを開き、外部から搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハＷをサセプタ５の凹部５１内に受け渡す。この受け渡しは、サセプタ５を回転させて各凹部５１が搬送口１５に臨む位置に停止したときに、凹部５１の底面の貫通孔を介して真空容器１の底部側から昇降ピンが昇降することにより行われる。このようなウエハＷの受け渡しはサセプタ５を間欠的に回転させて行い、サセプタ５の５つの凹部５１内に夫々ウエハＷを載置する。続いて真空ポンプ６６により真空容器１内を予め設定した圧力に真空引きすると共に、回転筒２を反時計回りに回転させ、さらにヒータユニット７によりウエハＷを加熱する。詳しくは、サセプタ５はヒータユニット７により予め例えば３００℃に加熱されており、ウエハＷがこのサセプタ５に載置されることで加熱される。ウエハＷの温度が図示しない温度センサにより設定温度になったことを確認した後、第１の反応ガス供給ノズル３１及び第２の反応ガス供給ノズル３２から夫々ＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガスを吐出させると共に、分離ガス供給ノズル４１、４２から分離ガスであるＮ２ガスを吐出する。
【００５２】
回転筒２を回転させながら各種のガスを供給する動作について詳細に説明すると、図５に示すように回転筒２に設けられた各ガス拡散路２２〜２４は回転筒２の回転に伴って回転するが、これらのガス拡散路２２〜２４に設けられたスリット２２１、２３１、２４１の一部が各々対応するガス供給ポート２２２、２３２、２４２の開口部へ向けて常時開口していることにより、ガス拡散路２２〜２４には各種のガスが連続的に供給されている。
【００５３】
ガス拡散路２２〜２４に供給された各種のガスは、各々のガス拡散路２２〜２４に接続されたガス供給管３１１、３２１、４１１、４２１を介して反応ガス供給ノズル３１、３２、分離ガス供給ノズル４１、４２より各処理領域Ｐ１、Ｐ２、分離領域Ｄへと供給される。これらのガス供給管３１１、３２１、４１１、４２１、は回転筒２に固定され、また、反応ガス供給ノズル３１、３２及び分離ガス供給ノズル４１、４２についてはコア部２５を介して回転筒２に固定されていることから、回転筒２の回転に伴ってこれらのガス供給管３１１、３２１、４１１、４２１及び各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２も回転しながら各種のガスを真空容器１内に供給している。
【００５４】
このように各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２が真空容器１内で回転することにより、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、第１の反応ガス供給ノズル３１よりＢＴＢＡＳガスが供給される第１の処理領域Ｐ１と第２の反応ガス供給ノズル３２よりＯ３ガスが供給される第２の処理領域Ｐ２とはサセプタ５に載置された各ウエハＷ表面を交互に通過することになる。この結果、各ウエハＷにはＢＴＢＡＳガスが吸着し、次いでＯ３ガスが吸着してＢＴＢＡＳ分子を酸化し、酸化シリコンの分子層を１層あるいは複数層形成する。こうして酸化シリコンの分子層が順次積層されて所定の膜厚のシリコン酸化膜を成膜することができる。
【００５５】
この例では扇状部４は各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２と共に回転し、この結果、第１の反応ガス供給ノズル３１、３２上方の高い天井面（第２の天井面４５）の形成される位置も扇状部４の回転にともなって移動する。そしてこの第２の天井面４５の下方側の空間に沿ったコア部２５の側壁部においては、既述のように各反応ガス供給ノズル３１、３２の回転方向上流側の位置に排気口６１、６２が位置しており、これらの排気口６１、６２もコア部２５の回転に伴って移動している。即ち、本実施の形態に係る成膜装置においては、各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２や扇状部４、これらによって形成される処理領域Ｐ１、Ｐ２、分離領域や第１の天井面４４、第２の天井面４５並びに排気口６１、６２は互いの位置関係を変えることなく、サセプタ５上を回転していることになる。
【００５６】
このとき回転筒２と一体となって回転しているパージガス供給管７６からも分離ガスであるＮ２ガスを供給し、これにより中心部領域Ｃから即ちコア部２５の側壁部とサセプタ５の中心部との間からサセプタ５の表面に沿ってＮ２ガスが吐出する。またこの例では反応ガス供給ノズル３１、３２が配置されている第２の天井面４５の下方側の空間に沿ったコア部２５の側壁部に排気口６１、６２が位置しているので、第１の天井面４４の下方側の狭隘な空間及び前記中心部領域Ｃの各圧力よりも第２の天井面４５の下方側の空間の圧力の方が低くなっている。
【００５７】
このような圧力状態下において、各部からガスを吐出したときのガスの流れの状態を図７（ａ）〜図７（ｃ）に模式的に示す。例えば図７（ａ）に着目すると、第２の反応ガス供給ノズル３２から下方側に吐出され、サセプタ５の表面（ウエハＷの表面及びウエハＷの非載置領域の表面の両方）に当たってその表面に沿って回転方向下流側に向かおうとするＯ３ガスは、その下流側から流れてきたＮ２ガスに押し戻されながらサセプタ５上を流れ、排気口６２より排気される。排気口６２に排気されたこれらのガスは、排気引込管６３２を介して排気管６３に導入され、当該排気管６３は回転筒２に伴って回転しながら、これらのガスを真空ポンプ６６へ向けて排気する。
【００５８】
また第２の反応ガス供給ノズル３２から下方側に吐出され、サセプタ５の表面に当たってその表面に沿って回転方向上流側に向かうＯ３ガスは、中心部領域Ｃから吐出されるＮ２ガスの流れと排気口６２の吸引作用とにより当該排気口６２に向かおうとするが、一部は上流側に隣接する分離領域Ｄに向かい、扇状部４の下方側に流入しようとする。ところがこの扇状部４の天井面４４の高さ及び周方向の長さは、各ガスの流量などを含む運転時のプロセスパラメータにおいて当該天井面４４の下方側へのガスの侵入を防止できる寸法に設定されているため、図４（ｂ）にも示してあるようにＯ３ガスは扇状部４の下方側にほとんど流入できないかあるいは少し流入したとしても分離ガス供給ノズル４１付近までには到達できるものではなく、分離ガス供給ノズル４１から吐出したＮ２ガスにより回転方向下流側、つまり処理領域Ｐ２側に押し戻されてしまい、中心部領域Ｃから吐出されているＮ２ガスと共に排気口６２に排気される。
【００５９】
また第１の反応ガス供給ノズル３１から下方側に吐出され、サセプタ５の表面に沿って回転方向下流側及び上流側に夫々向かうＢＴＢＡＳガスは、その回転方向下流側及び上流側に隣接する扇状部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１の処理領域Ｐ１側に押し戻され、中心部領域Ｃから吐出されているＮ２ガスと共に排気口６１に排気される。この場合にも、排気口６１に排気された両ガスは、排気引込管６３１を介して排気管６３に導入され、当該排気管６３は回転筒２に伴って回転しながら、これらのガスを真空ポンプ６６へ向けて排気する。
【００６０】
このように各分離領域Ｄにおいては、雰囲気中を流れる反応ガスであるＢＴＢＡＳ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。
【００６１】
更にまた第１の処理領域Ｐ１のＢＴＢＡＳガス（第２の処理領域Ｐ２のＯ３ガス）は、中心部領域Ｃ内に侵入しようとするが、当該中心部領域Ｃからはサセプタ５の周縁に向けて分離ガスが吐出されているので、この分離ガスにより侵入が阻止され、あるいは多少侵入したとしても押し戻され、この中心部領域Ｃを通って第２の処理領域Ｐ２（第１の処理領域Ｐ１）に流入することが阻止される。
【００６２】
そしてサセプタ５は周縁部が下方に屈曲され、屈曲部５０１と真空容器１の内周面との間の隙間が既述のように狭くなっていて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、サセプタ５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。さらにこの例では、サセプタ５の下方側をＮ２ガスによりパージしているため、仮にガスが狭い隙間を通過したとしてもサセプタ５の下方側を潜り抜けて、例えばガＢＴＢＡＳスがＯ３ガスの供給領域に流れ込むといったおそれは全くない。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。この結果、両反応ガスこの例ではＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガスが雰囲気中においてもウエハＷ上においても混じり合うことがない。
【００６３】
以上、図７（ａ）を参照して説明した真空容器１のガスの流れの状態は、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示すように各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２や扇状部４などがサセプタ５上を回転しても、これら回転している機器から見た相対的な流れの状態を変えることなく図７（ａ）の場合と同様の作用が得られる。こうして成膜処理が終了すると、各ウエハＷは搬入動作と逆の動作により順次搬送アーム１０により搬出される。
【００６４】
ここで処理パラメータの一例について記載しておくと、回転筒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、プロセス圧力は例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）、ウエハＷの加熱温度は例えば３５０℃、ＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガスの流量は例えば夫々１００ｓｃｃｍ及び１００００ｓｃｃｍ、分離ガス供給ノズル４１、４２からのＮ２ガスの流量は例えば２００００ｓｃｃｍ、真空容器１の中心部のパージガス供給管７６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Ｗに対する反応ガス供給のサイクル数、即ちウエハＷ上を各々の処理領域Ｐ１、Ｐ２が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。
【００６５】
上述実施の形態によれば、複数のウエハＷを配置した平面形状が円形のサセプタ５の上方に、当該サセプタ５の中心から放射状に第１の反応ガス供給ノズル３１、第２の反応ガス供給ノズル３２、分離ガス供給ノズル４１、４２を配置して、これらのガス供給ノズルを回転させて各ウエハＷの上方を第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とが順番に通過する、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との間に低い天井面を備えた分離領域Ｄを設けると共にサセプタ５の中心部とコア部２５とにより区画した中心部領域Ｃからサセプタ５の周縁に向けて分離ガスを吐出し、前記分離領域Ｄの両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域Ｃから吐出する分離ガスと共に前記反応ガスがコア部２５の側壁部に設けられた排気口６１、６２を介して排気される。このため、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と共に、サセプタ５上において反応生成物が生じることが全くないか極力抑えられ、パーティクルの発生が抑えられる。なお本発明は、サセプタ５に１個のウエハＷを載置する場合にも適用できる。
【００６６】
ここで各処理領域Ｐ１、Ｐ２からの処理ガス及び分離ガスの排気は、図２、図３に示したようにコア部２５の側壁部に設けた排気口６１、６２により行う場合に限定されない。例えば図８に示すように上述の実施の形態において、排気口６１、６２が設けられていたコア部２５の側壁部より、サセプタ５の径方向に向けて伸びる排気ノズル６３３、６３４を設け、これらの排気ノズル６３３、６３４に設けた排気口を介して各処理領域Ｐ１、Ｐ２の反応ガス及び分離ガスを排気するように構成してもよい。
【００６７】
また上述の実施の形態においては、サセプタ５の上方に第１、第２の反応ガス供給ノズル３１、３２や分離ガス供給ノズル４１、４２を配置し、これらのノズル３１、３２、４１、４２を回転させることにより、停止しているウエハＷの表面に反応ガスを順番に供給する成膜装置の例について説明したが、反応ガスの供給はサセプタ５を停止させた状態で行う場合に限定されるものではない。例えば上記ノズル３１、３２、４１、４２の回転方向とは反対の方向にサセプタ５を鉛直軸周りに回転させながら反応ガスを供給するようにしてもよい。ノズル３１、３２、４１、４２の回転速度が一定である場合には、サセプタ５側を反対方向へと回転させることによりウエハＷの上方を各ノズル３１、３２、４１、４２が通過する相対的な速度が上昇し、より短い時間で成膜処理を行うことが可能となる。例えばウエハＷの搬入出時にサセプタ５上の凹部５１を搬送口１５に臨む位置まで移動させるための既述の駆動部７２を、サセプタ５を回転させる手段（第２の回転機構）として兼用するとよい。
【００６８】
次いで、他の実施の形態に係る成膜装置について図９、図１０を参照しながら説明する。他の実施の形態に係る成膜装置は、各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２に対して各種のガスがサセプタ５の周縁側から供給される点が、同ガスをサセプタ５の中心側から供給する既述の実施の形態に係る成膜装置と異なっている。以下の説明において、図１〜図７を用いて説明した成膜装置と同様の役割を果たす構成要素については、これらと同じ符号を付した。
【００６９】
図９、図１０に示すように他の実施の形態に係る成膜装置は、回転筒２の内径がサセプタ５の外縁部に沿った大きさに形成され、真空容器１（容器本体１２）の側壁が当該回転筒２を覆うスリーブの役割を果たしている点が既述の実施の形態に係る成膜装置と異なっている。
【００７０】
図１０に示すようにこの回転筒２の外周面には、回転筒２の全周に亘って突縁部２７が形成されており、この突縁部２７は回転筒２の上下方向に多段に形成されている。一方、容器本体１２の側壁の内周面にも、当該側壁の全周に亘って突縁部１６が、当該内壁面の上下方向に多段に形成されている。そして例えば図９に示すように、回転筒２側に形成された上下に並ぶ２つの突縁部２７の間に、容器本体１２側に形成された２つの突縁部１６を嵌合させることにより、回転筒２の外周面、容器本体１２の内周面、並びに上下２枚の突縁部１６で囲まれた環状流路が、回転筒２の外周面の全周に亘って複数段形成される。本例では、これらの環状流路が分離ガス拡散路２２、第１の反応ガス拡散路２３、第２の反応ガス拡散路２４並びに排気管６３となっている。これら各ガス拡散路２３〜２４、排気管６３の上下にも不図示の磁気シールが設けられており、各種ガス及び排ガスを確実に封止する構成となっている。
【００７１】
図９に示すように、容器本体１２の側壁にはこれらガス拡散路２２〜２３に向けて開口するガス供給ポート２２２、２３２、２４２及び、排気引込管６３１へ向けて開口する排気管６３が設けられている。また、図１０に示すように、各ガス拡散路２２〜２４には、各種のガス供給管３１１、３２１、４１１、４２１が接続されており、これらのガス供給管３１１、３２１、４１１、４２１は回転筒２内を下方側へ向けて延伸され、当該回転筒２の下端部にて各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２と接続されている。
【００７２】
これらのガス供給ノズル３１、３２、４１、４２は、回転筒２の下端部、即ちサセプタ５の外縁部から中心部へ向けて放射状に配置されており、同じく回転筒２の下端部には、分離ガス供給ノズル４１、４２を収めるように扇状部４が固定されている。さらに回転筒２から見て扇状部４の先端部、即ちサセプタ５の中心部には下面が開放された空間を持つ、扁平な円盤状のコア部２５が設けられている。そして例えば分離ガス供給ノズル４１、４２の先端はコア部２５の側壁部に接続されていて、コア部２５の空間内にパージガス（分離ガス）を供給できるようになっている。
【００７３】
また、排気引込管６３１には、排気ノズル６３３、６３４が接続されており、これらの排気ノズル６３３、６３４についても回転筒２の下端部より、サセプタ５の中心側へ向けて放射状に伸びだし、反応ガス供給ノズル３１、３２の回転方向上流側であって当該上流側に位置する扇状部４の手前に配置されている。
【００７４】
以上の構成を備えることにより、本実施の形態に係る成膜装置の真空容器１内には、例えば図８に示した成膜装置とほぼ同様に、各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２、扇状部４及び排気ノズル６３３、６３４がサセプタ５上に周方向に配置された構成となっている。
【００７５】
当該他の実施の形態において、回転筒２は例えば磁気駆動伝達機構を利用して回転し、例えばコア部２５の上面には、第２の磁石２６が埋め込まれている。そして、本例において真空容器１の天板１１は例えば回転筒２の形状に合わせて中央部が窪んだ構造となっており、この中央部には前記第２の磁石２６を回転させるための第１の磁石７７が設けられている。第１の磁石７７は回転軸７８を介して駆動部７４に接続されており、この第１の磁石７７を回転させることにより、第２の磁石２６を回転させて、回転筒２並びにこの回転筒２に設けられた各ガス供給ノズル３１、３２、４１、４２や扇状部４などを回転させることができるようになっている。
【００７６】
以上に説明した他の実施の形態に係る成膜装置においても、真空容器１内に図７（ａ）〜図７（ｃ）を用いて説明した実施の形態とほぼ同様のガスの流れを形成することができる（但し、ガスの排気は図８に示す位置に配置された排気ノズル６３３、６３４により行われる点は、図７（ａ）〜図７（ｃ）とは異なっている）。この結果、高スループット且つ、各処理領域Ｐ１、Ｐ２における反応ガス同士の混合を防止してパーティクルの発生を抑えつつ成膜処理を行うことができる。  
また、本例においても例えばウエハＷ搬入出時に使用する駆動部７２を利用して、第１、第２の反応ガス供給ノズル３１、３２や分離ガス供給ノズル４１、４２とは反対の方向にサセプタ５を回転させながらウエハＷの表面に反応ガスを順番に供給してもよいことは勿論である。
【００７７】
以上に説明した第１、第２の実施の形態に係る成膜装置に適用される処理ガスとしては、上述の例の他に、ＤＣＳ[ジクロロシラン]、ＨＣＤ[ヘキサクロロジシラン]、ＴＭＡ[トリメチルアルミニウム]、３ＤＭＡＳ[トリスジメチルアミノシラン]、ＴＥＭＡＺ[テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム]、ＴＥＭＨＦ[テトラキスエチルメチルアミノハフニウム]、Ｓｒ(ＴＨＤ)２  [ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト]、Ｔｉ(ＭＰＤ)(ＴＨＤ)[チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト]、モノアミノシランなどを挙げることができる。
【００７８】
また前記分離領域Ｄの天井面４４において、前記分離ガス供給ノズル４１、４２の回転方向の下流側部位は、外縁に位置する部位ほど前記回転方向の幅が大きいことが好ましい。その理由は扇状部４の回転によって下流側から分離領域Ｄに向かうガスの流れが外縁に寄るほど速いためである。この観点からすれば、上述のように扇状部４を扇型に構成することは得策である。
【００７９】
そして前記分離ガス供給ノズル４１（４２）の両側に各々位置する狭隘な空間を形成する前記第１の天井面４４は、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に前記分離ガス供給ノズル４１を代表して示すように例えば３００ｍｍ径のウエハＷを被処理基板とする場合、ウエハＷの中心ＷＯが通過する部位において扇状部４の回転方向に沿った幅寸法Ｌが５０ｍｍ以上であることが好ましい。扇状部４の両側から当該扇状部４の下方（狭隘な空間）に反応ガスが侵入することを有効に阻止するためには、前記幅寸法Ｌが短い場合にはそれに応じて第１の天井面４４とサセプタ５との間の距離も小さくする必要がある。更に第１の天井面４４とサセプタ５との間の距離をある寸法に設定したとすると、扇状部４の回転中心から離れる程、扇状部４の速度が速くなってくるので、反応ガスの侵入阻止効果を得るために要求される幅寸法Ｌは回転中心から離れる程長くなってくる。このような観点から考察すると、ウエハＷの中心ＷＯが通過する部位における前記幅寸法Ｌが５０ｍｍよりも小さいと、第１の天井面４４とサセプタ５との距離をかなり小さくする必要があるため、扇状部４を回転したときにサセプタ５あるいはウエハＷと天井面４４との衝突を防止するために、扇状部４の振れを極力抑える工夫が要求される。更にまた扇状部４の回転数が高い程、扇状部４の下流側から当該扇状部４の下方側に反応ガスが侵入しやすくなるので、前記幅寸法Ｌを５０ｍｍよりも小さくすると、扇状部４の回転数を低くしなければならず、スループットの点で得策ではない。従って幅寸法Ｌが５０ｍｍ以上であることが好ましいが、５０ｍｍ以下であっても本発明の効果が得られないというものではない。即ち、前記幅寸法ＬがウエハＷの直径の１／１０〜１／１であることが好ましく、約１／６以上であることがより好ましい。
【００８０】
また本発明では分離ガス供給手段における回転方向両側に低い天井面４４が位置することが必要であるが、分離ガス供給ノズル４１、４２の両側に低い天井面４４が配置されている上述の構成に限らず、図１２に示すように扇状部４の内部に分離ガスの通流室４７を回転テーブル２の直径方向に伸びるように形成し、この通流室４７の底部に長さ方向に沿って多数の吐出孔４０が穿設される構成を採用してもよい。
【００８１】
また分離領域Ｄの天井面４４は平坦面に限られるものではなく、図１３（ａ）に示すよ凹面形状に構成してもよいし、図１３（ｂ）に示すように凸面形状にしてもよく、あるいはまた図１３（ｃ）に示すように波型状に構成してもよい。  
更にまた分離ガス供給ノズル４１（４２）のガス吐出孔４０については、次のような構成としてもよい。  
Ａ．  図１４（ａ）に示すようにサセプタ５の直径に対して斜めに向いた横長のスリットからなる多数の吐出孔４０を、互いに隣接するものの一部同士が前記直径方向に重なるようにして、当該直径方向に間隔をおいて配置した構成。  
Ｂ．  図１４（ｂ）に示すように多数の吐出孔４０を蛇行ライン状に配列した構成。  
Ｃ．  図１４（ｃ）に示すようにサセプタ５の周縁側に迫る多数の円弧状のスリットからなる吐出孔４０を前記直径方向に間隔をおいて配列した構成。
【００８２】
更にまた対向面部を備えた分離領域４ａ（以下、単純に対向面部４ａと記す）の平面形状については、次のような構成としてもよい。  
Ａ．  図１５（ａ）に示すように対向面部４ａを角型例えば長方形に形成した構成。  
Ｂ．  図１５（ｂ）に示すように対向面部４ａを真空容器１の周縁に向かってラッパ状に広がった形状に形成した構成。  
Ｃ．  図１５（ｃ）に示すように対向面部４ａを、台形の側縁を外側に膨らませた形状であって、長辺側が真空容器１の周縁側に位置している形状に形成した構成。  
Ｄ．  図１５（ｄ）に示すように、扇状部４をその回転方向下流側（図１５（ｄ）では右側が回転方向下流側に相当する）が真空容器１の周縁に向かって広がっている形状に形成した構成。
【００８３】
ウエハを加熱するための加熱手段としてはカーボンワイヤヒータなどの抵抗発熱体を用いたヒータに限られずランプ加熱装置であってもよく、サセプタ５の下方側に設ける代わりにサセプタ５の上方側に設けてもよいし、上下両方に設けてもよい。
【００８４】
ここで処理領域Ｐ１、Ｐ２及び分離領域Ｄの各レイアウトについて上記の実施の形態以外の他の例を挙げておく。分離領域Ｄは、扇状部４を周方向に２つに分割し、その間に扇状部４（４２）を設ける構成であってもよいことを既に述べたが、図１６は、このような構成の一例を示す平面図である。この場合、扇状部４と分離ガス供給ノズル４１（４２）との距離や扇状部４の大きさなどは、分離ガスの吐出流量や反応ガスの吐出流量などを考慮して分離領域Ｄが有効な分離作用が発揮できるように設定される。
【００８５】
上述の実施の形態では、前記第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２は、その天井面が前記分離領域Ｄの天井面よりも高い領域に相当するものであったが、本発明は、第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２の少なくとも一方は、分離領域Ｄと同様に反応ガス供給手段の前記回転方向両側にて前記サセプタ５に対向して設けられ、当該サセプタ５との間にガスの侵入を阻止するための空間を形成するようにかつ前記分離領域Ｄの前記回転方向両側の天井面（第２の天井面４５）よりも低い天井面例えば分離領域Ｄにおける第１の天井面４４と同じ高さの天井面を備えている構成としてもよい。図１７はこのような構成の一例を示すものであり、第２の処理領域（この例ではＯ３ガスの吸着領域）Ｐ２において扇状部３０の下方側に第２の反応ガス供給ノズル３２を配置している。なお第２の処理領域Ｐ２は、分離ガス供給ノズル４１（４２）の代わりに第２の反応ガス供給ノズル３２を設けた以外は、分離領域Ｄと全く同様である。
【００８６】
本発明は、分離ガス供給ノズル４１（４２）の両側に狭隘な空間を形成するために低い天井面（第１の天井面）４４を設けることが必要であるが、図１８に示すように反応ガス供給ノズル３１（３２）の両側にも同様の低い天井面を設け、これら天井面を連続させる構成、つまり分離ガス供給ノズル４１（４２）及び反応ガス供給ノズル３１（３２）が設けられる箇所以外は、サセプタ５に対向する領域全面に対向面部４ａを設ける構成としても同様の効果が得られる。この構成は別の見方をすれば、分離ガス供給ノズル４１（４２）の両側の第１の天井面４４が反応ガス供給ノズル３１（３２）にまで広がった例である。この場合には、分離ガス供給ノズル４１（４２）の両側に分離ガスが拡散し、反応ガス供給ノズル３１（３２）の両側に反応ガスが拡散し、両ガスが対向面部４ａの下方側（狭隘な空間）にて合流するが、これらのガスは分離ガス供給ノズル３１（３２）と反応ガス供給ノズル４２（４１）との間に位置する排気口６１（６２）から排気されることになる。
【００８７】
以上述べた成膜装置を用いた基板処理装置について図１９に示しておく。図１９中、１０１は例えば２５枚のウエハを収納するフープと呼ばれる密閉型の搬送容器、１０２は搬送アーム１０３が配置された大気搬送室、１０４、１０５は大気雰囲気と真空雰囲気との間で雰囲気が切り替え可能なロードロック室（予備真空室）、１０６は、２基の搬送アーム１０７が配置された真空搬送室、１０８、１０９は本発明の成膜装置である。搬送容器１０１は図示しない載置台を備えた搬入搬出ポートに外部から搬送され、大気搬送室１０２に接続された後、図示しない開閉機構により蓋が開けられて搬送アーム１０３により当該搬送容器１０１内からウエハが取り出される。次いでロードロック室１０４（１０５）内に搬入され当該室内を大気雰囲気から真空雰囲気に切り替え、その後搬送アーム１０７によりウエハが取り出されて成膜装置１０８、１０９の一方に搬入され、既述の成膜処理がされる。このように例えば５枚処理用の本発明の成膜装置を複数個例えば２個備えることにより、いわゆるＡＬＤ（ＭＬＤ）を高いスループットで実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【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２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】上記の成膜装置における回転機構を構成する回転筒内部の概略構造を示す斜視図である。
【図６】上記の成膜装置の外観構成を示す斜視図である。
【図７】上記の成膜装置の作用を示す説明図である。
【図８】上記の成膜装置の変形例を示す平面図である。
【図９】他の実施の形態に係る成膜装置の縦断面図である。
【図１０】上記他の実施の形態に係る成膜装置の内部の概略構成を示す斜視図である。
【図１１】分離領域に用いられる扇状部の寸法例を説明するための説明図である。
【図１２】扇状部の他の例を示す縦断面図である。
【図１３】扇状部のさらに他の例を示す縦断面図である。
【図１４】分離ガス供給手段の吐出孔の他の例を示す底面図である。
【図１５】分離領域の変形例を示す底面図である。
【図１６】本発明のさらに他の実施の形態に係る成膜装置を示す横断平面図である。
【図１７】本発明のさらにまた他の形態に係る成膜装置を示す横断平面図である。
【図１８】本発明の上記以外の他の実施の形態に係る成膜装置を示す横断平面図である。
【図１９】本発明の成膜装置を用いた基板処理システムの一例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００８９】
Ｃ          中心部領域
Ｄ          分離領域
Ｐ１        第１の処理領域
Ｐ２        第２の処理領域
Ｗ          ウエハ
１          真空容器
１１        天板
１２        容器本体
２          回転筒
２１        スリーブ
２２        分離ガス拡散路
２３        第１の反応ガス拡散路
２４        第２の反応ガス拡散路
２２１、２３１、２４１
スリット
２５        コア部
３１        第１の反応ガス供給ノズル
３１１      第１の反応ガス供給管
３２        第２の反応ガス供給ノズル
３２１      第２の反応ガス供給管
４          扇状部
４１、４２  分離ガス供給ノズル
４１１、４２１
分離ガス供給管
４４        第１の天井面
４５        第２の天井面
５          サセプタ
５１        凹部（基板載置領域）
６１、６２  排気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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