(57)【要約】【課題】高いスループットが得られると共に、１台の装置において、反応ガスの種類や、反応ガスの吸着時間が異なる多数のプロセスを実施することができて、プロセスの変更に対応する自由度が高い装置を提供すること。【解決手段】ウエハが配置された回転テーブルの回転方向において反応ノズル３１，３２との間に、分離ガスノズル４１，４２を設け、この分離ガスノズル４１，４２の前記回転方向両側にて低い天井面を形成するための天井部材４を設ける。この構成では、回転テーブルを回転させてウエハを移動させた状態で反応ガスを供給しているので、スループットが高くなる。また反応ガスノズル３１，３２や分離ガスノズル４１，４２を、真空容器１の周方向に沿って着脱自在に設ける共に、天井部材４を天板１１に着脱自在に設けているので、処理領域の大きさや反応ガスの吸着時間を調整でき、プロセスの変更に対応する自由度が高くなる。【選択図】  図３
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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、
真空容器内に、鉛直軸まわりに回転自在に設けられ、前記回転方向に沿って基板を載置する複数の基板載置領域を備えた回転テーブルと、
前記回転テーブルにおける基板の載置領域側の面に互いに異なる反応ガスを供給するために、前記回転テーブルの回転方向に互いに離れて前記真空容器に対して設けられる２つ以上の反応ガス供給手段と、
前記反応ガスが供給される第1の処理領域の雰囲気と、この反応ガスとは異なる反応ガスが供給される第２の処理領域の雰囲気との間における前記基板の通過領域に、前記第1の処理領域と第２の処理領域との雰囲気を分離する分離ガスを供給して分離領域を形成するために、前記真空容器に設けられた分離ガス供給手段と、
前記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回転テーブルとの間に形成するために、前記真空容器の天板と回転テーブルとの間に着脱自在に設けられ、互いに異なる形状の中からプロセスの種別に応じて選択された天井部材と、
前記第1の処理領域と第２の処理領域との雰囲気を分離するために真空容器内の中心部に位置し、前記回転テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出する吐出孔が形成された中心部領域と、
前記分離領域の両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域から吐出する分離ガスと共に前記反応ガスを排気するための排気口と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記天井部材を前記真空容器の天板の下面に着脱自在に取り付けるために、前記天板に天井部材用取り付け部を設けたことを特徴とする請求項1記載の成膜装置。
【請求項３】
前記天板と回転テーブルとの間に、前記回転テーブルを覆いかつ回転テーブルに対向するように前記真空容器に着脱自在に設けられると共に、互いに異なる形状の中からプロセスの種別に応じて選択されたカバー部材を備え、
このカバー部材の下面に前記天井部材を設けることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項４】
前記天井部材は前記カバー部材の一部を成していることを特徴とする請求項３記載の成膜装置。
【請求項５】
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おいて、
真空容器内に、鉛直軸まわりに回転自在に設けられ、前記回転方向に沿って基板を載置する複数の基板載置領域を備えた回転テーブルと、
前記回転テーブルにおける基板の載置領域側の面に互いに異なる反応ガスを供給するために、前記真空容器に対して着脱自在に設けられる２本以上の反応ガスノズルと、
前記反応ガスノズルを前記真空容器に着脱自在に取り付けるために、この真空容器に周方向に設けられると共に、プロセスの種別に応じて選択される複数の反応ガスノズル用取り付け部と、
前記反応ガスが供給される第1の処理領域の雰囲気と、この反応ガスとは異なる反応ガスが供給される第２の処理領域の雰囲気との間における前記基板の通過領域に、前記第1の処理領域と第２の処理領域との雰囲気を分離する分離ガスを供給して分離領域を形成するために、前記真空容器に設けられた分離ガス供給手段と、
前記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回転テーブルとの間に形成するために、前記分離ガス供給手段の前記回転方向両側にて前記回転テーブルに対向するように設けられた天井部材と、
前記異なる雰囲気の処理領域を分離するために真空容器内の中心部に位置し、前記回転テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出する吐出孔が形成された中心部領域と、
前記分離領域の両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域から吐出する分離ガスと共に前記反応ガスを排気するための排気口と、を備え、
前記反応ガスノズルは、前記回転テーブルの回転方向の上流側及び下流側に夫々分離ガス供給手段が隣接して設けられるように、前記選択された前記反応ガスノズル用取り付け部を介して真空容器に装着されることを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
前記中心部領域は、回転テーブルの回転中心部と真空容器の上面側とにより区画され、分離ガスがパージされる領域であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記中心部領域は、真空容器の中心部にて上面及び底面の間に設けた支柱と、この支柱を囲み、鉛直軸回りに回転自在な回転スリーブと、を含み、
前記回転スリーブは、回転テーブルの回転軸をなしていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記反応ガスノズル用取り付け部は、前記基板の通過領域に対して、前記真空容器の径方向の内側又は外側に設けられることを特徴とする請求項５記載の成膜装置。
【請求項９】
前記反応ガスノズル用取り付け部は、真空容器の側周壁に周方向に沿って互いに間隔を空けて形成された取り付け孔であることを特徴とする請求項５又は８記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記天井部材は互いに異なる形状の中からプロセスの種別に応じて選択され、
この天井部材を真空容器に着脱自在に設けることを特徴とする請求項５、８又は９のいずれか一に記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記分離ガス供給手段は、前記真空容器に対して着脱自在に設けられる分離ガスノズルであり、
この分離ガスノズルを前記真空容器に着脱自在に取り付けるために、この真空容器に周方向に沿って設けられた複数の分離ガスノズル用取り付け部と、
前記天井部材の下面に形成された分離ガスノズルの収納部と、を備え、
前記分離ガスノズルをプロセスの種別に応じて選択される前記分離ガスノズル用取り付け部を介して真空容器に装着すると共に、前記天井部材を前記分離ガスノズルが前記収納部に収納されるように真空容器に着脱自在に設けることを特徴とする請求項５、８又は９のいずれか一に記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記天板に形成された天井部材用取り付け部は、この天板の下面に形成されたネジ孔であることを特徴とする請求項２載の成膜装置。
【請求項１３】
前記ネジ孔は、前記天井部材の取り付け位置を選択できるように前記天板の下面に周方向に沿って複数形成されていることを特徴とする請求項１２記載の成膜装置。
【請求項１４】
前記分離ガスノズル用取り付け部は、真空容器の側周壁に周方向に沿って互いに間隔を空けて形成された取り付け孔であることを特徴とする請求項１１記載の成膜装置。
【請求項１５】
前記分離ガスノズル用の前記取り付け孔は、前記反応ガスノズル用の取り付け孔と共通であることを特徴とする請求項１４記載の成膜装置。
【請求項１６】
前記回転テーブルの底面及び側面を囲むように設けられると共に、上面が開口する区画部材を備え、
前記カバー部材は、この区画部材の上面を塞ぐように設けられていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一に記載の成膜装置。
【請求項１７】
前記カバー部材は石英により形成されていることを特徴とする請求項２ないし４又は１６のいずれか一に記載の成膜装置。
【請求項１８】
前記区画部材は石英により形成されていることを特徴とする請求項１６記載の成膜装置。
【請求項１９】
前記処理領域においては、当該処理領域における前記回転テーブルの回転方向の下流側に前記排気口が位置し、前記回転テーブルの回転方向の上流側に前記反応ガスノズルが位置するように、複数の排気口から使用する排気口を選択すると共に、前記反応ガスノズルを選択された反応ガスノズル用取り付け部を介して真空容器に取り付けることを特徴とする請求項５、８又は９のいずれか一に記載の成膜装置。
【請求項２０】
前記天井部材は、外縁に位置する部位ほど前記回転テーブルの回転方向の幅が大きい扇型に形成されていることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか一に記載の成膜装置。
【請求項２１】
内部に基板搬送手段が配置された真空搬送室と、この真空搬送室に気密に接続された請求項１ないし請求項２０のいずれか一つに記載の成膜装置と、前記真空搬送室に気密に接続され、真空雰囲気と大気雰囲気との間で雰囲気の切り替え可能な予備真空室と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【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及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおける成膜手法として、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）等の表面に真空雰囲気下で第１の反応ガスを吸着させた後、供給するガスを第２の反応ガスに切り替えて、両ガスの反応により１層あるいは複数層の原子層や分子層を形成し、このサイクルを多数回行なうことにより、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）ガスが用いられ、第２の反応ガス（酸化ガス）としてオゾンガス等が用いられる。
【０００４】
このような成膜方法を実施する装置としては、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、本発明者らは、スループットの向上を図るために、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、前記回転テーブルを回転させながら成膜処理を行う装置について検討しているが、このような装置については以下のような構成が既に提案されている。
【０００６】
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分離ガスの吐出口が形成された構成が記載されている。この構成では、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ようになっている。
【０００７】
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、パーティクルの巻き上げを伴い、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。
【０００８】
また特許文献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の反応ガスノズル及び第２の反応ガス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ガスノズルを配置し、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。この構成では、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、パージガスノズルの下方側がいわばエアーカーテンの役割を果たし、これにより第１の反応ガスと第２の反応ガスとの混合を防止するようになっている。
【０００９】
しかしながらこの構成では、ウエハ支持部材が回転していることもあって、前記エアーカーテン作用だけでは、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。また第１の反応ガスノズルからの第１の反応ガスは、ウエハ支持部材の中心部を介して容易に第２の反応ガスノズルからの第２の反応ガス拡散領域に到達してしまい、結果として第１の反応ガスと第２の反応ガスとがウエハ上で混合してしまうという欠点がある。
【００１０】
さらに特許文献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、この載置台上にウエハを複数枚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。
【００１１】
さらにまた特許文献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。さら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問題もある。
【００１２】
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、このインジェクタユニットを水平回転させて、前記インジェクタを前記４つの載置領域に順番に位置させ、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。
【００１３】
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。
【００１４】
ところで、既述のように複数枚の基板を回転テーブルに配置して、この回転テーブルを回転させながら成膜処理を行う構成では、スループットの向上は確保できるものの、回転テーブルの回転速度は一定であるため、原料ガスの吸着時間や、酸化ガスの酸化時間の調整が難しいという問題もある。しかしながら原料ガスの種類によってはウエハ表面に吸着しやすいガス種や、吸着しにくいガス種があり、ガス種によって最適な吸着時間が異なると共に、酸化ガスによる酸化時間の最適値も異なっている。また同じ原料ガスを用いる場合であっても、他のプロセス条件の変化によって、前記最適な吸着時間や酸化時間が異なる場合もある。さらにＡＬＤプロセスやＭＬＤプロセスの中では、２種類の反応ガスを用いたプロセスのみならず、３種類の反応ガスを用いたプロセスも実施されている。
【００１５】
従って、ユーザーの観点からは、１台の装置において供給する反応ガス種の数や、ウエハと反応ガスとを接触させる吸着時間を自在に設定できると便利であり、このように１台の装置において種々のプロセスに対応できる自由度の高い装置構成の開発が要請されている。しかしながら上述の特許文献１〜５に記載された装置においては、装置内に供給する反応ガスの数を変えたり、反応ガスによる吸着時間を自在に設定できず、結果として１台の装置にて行うことができるプロセスが限られてしまい、プロセスの変更に対応できる自由度が小さい。
【００１６】
【特許文献１】米国特許公報７，１５３，５４２号：図６（ａ），（ｂ）
【特許文献２】特開２００１−２５４１８１号公報：図１及び図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： 図３〜図５
【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】
【００１７】
本発明はこのような事情のもとになされたものであり、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ると共に、１台の装置において、反応ガスの種類や、反応ガスの吸着時間が異なる多数のプロセスを実施することができて、プロセスの変更に対応する自由度が高い成膜装置及び基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このため本発明の成膜装置は、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、
真空容器内に、鉛直軸まわりに回転自在に設けられ、前記回転方向に沿って基板を載置する複数の基板載置領域を備えた回転テーブルと、
前記回転テーブルにおける基板の載置領域側の面に互いに異なる反応ガスを供給するために、前記回転テーブルの回転方向に互いに離れて前記真空容器に対して設けられる２つ以上の反応ガス供給手段と、
前記反応ガスが供給される第1の処理領域の雰囲気と、この反応ガスとは異なる反応ガスが供給される第２の処理領域の雰囲気との間における前記基板の通過領域に、前記第1の処理領域と第２の処理領域との雰囲気を分離する分離ガスを供給して分離領域を形成するために、前記真空容器に設けられた分離ガス供給手段と、
前記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回転テーブルとの間に形成するために、前記真空容器の天板と回転テーブルとの間に着脱自在に設けられ、互いに異なる形状の中からプロセスの種別に応じて選択された天井部材と、
前記第1の処理領域と第２の処理領域との雰囲気を分離するために真空容器内の中心部に位置し、前記回転テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出する吐出孔が形成された中心部領域と、
前記分離領域の両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域から吐出する分離ガスと共に前記反応ガスを排気するための排気口と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
この際、前記天井部材を前記真空容器の天板の下面に着脱自在に取り付けるために、前記天板に天井部材用取り付け部を設けるようにしてもよいし、前記天板と回転テーブルとの間に、前記回転テーブルを覆いかつ回転テーブルに対向するように前記真空容器に着脱自在に設けられると共に、互いに異なる形状の中からプロセスの種別に応じて選択されたカバー部材を備え、このカバー部材の下面に前記天井部材を設けるようにしてもよく、前記天井部材は前記カバー部材の一部を成すように構成されてもよい。
【００２０】
また本発明の成膜装置は、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おいて、
真空容器内に、鉛直軸まわりに回転自在に設けられ、前記回転方向に沿って基板を載置する複数の基板載置領域を備えた回転テーブルと、
前記回転テーブルにおける基板の載置領域側の面に互いに異なる反応ガスを供給するために、前記真空容器に対して着脱自在に設けられる２本以上の反応ガスノズルと、
前記反応ガスノズルを前記真空容器に着脱自在に取り付けるために、この真空容器に周方向に設けられると共に、プロセスの種別に応じて選択される複数の反応ガスノズル用取り付け部と、
前記反応ガスが供給される第1の処理領域の雰囲気と、この反応ガスとは異なる反応ガスが供給される第２の処理領域の雰囲気との間における前記基板の通過領域に、前記第1の処理領域と第２の処理領域との雰囲気を分離する分離ガスを供給して分離領域を形成するために、前記真空容器に設けられた分離ガス供給手段と、
前記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回転テーブルとの間に形成するために、前記分離ガス供給手段の前記回転方向両側にて前記回転テーブルに対向するように設けられた天井部材と、
前記異なる雰囲気の処理領域を分離するために真空容器内の中心部に位置し、前記回転テーブルの基板載置面側に分離ガスを吐出する吐出孔が形成された中心部領域と、
前記分離領域の両側に拡散する分離ガス及び前記中心部領域から吐出する分離ガスと共に前記反応ガスを排気するための排気口と、を備え、
前記反応ガスノズルは、前記回転テーブルの回転方向の上流側及び下流側に夫々分離ガス供給手段が隣接して設けられるように、前記選択された前記反応ガスノズル用取り付け部を介して真空容器に装着されることを特徴とする。
【００２１】
ここで前記中心部領域は、回転テーブルの回転中心部と真空容器の上面側とにより区画され、分離ガスがパージされる領域であってもよい。また前記中心部領域は、真空容器の中心部にて上面及び底面の間に設けた支柱と、この支柱を囲み、鉛直軸回りに回転自在な回転スリーブと、を含み、前記回転スリーブは、回転テーブルの回転軸をなすものであってもよい。
【００２２】
また前記反応ガスノズル用取り付け部は、前記基板の通過領域に対して、前記真空容器の径方向の内側又は外側に設けるようにしてもよいし、真空容器の側周壁に周方向に沿って互いに間隔を空けて形成された取り付け孔として構成してもよい。さらに前記天井部材は互いに異なる形状の中からプロセスの種別に応じて選択され、この天井部材を前記天板に着脱自在に取り付けるようにしてもよい。さらに前記分離ガス供給手段は、前記真空容器に対して着脱自在に設けられる分離ガスノズルであり、この分離ガスノズルを前記真空容器に着脱自在に取り付けるために、この真空容器に周方向に沿って設けられた複数の分離ガスノズル用取り付け部と、前記天井部材の下面に形成された分離ガスノズルの収納部と、を備え、前記分離ガスノズルをプロセスの種別に応じて選択される前記分離ガスノズル用取り付け部を介して真空容器に装着すると共に、前記天井部材を前記分離ガスノズルが前記収納部に収納されるように真空容器に着脱自在に設けるように構成してもよい。
【００２３】
また前記天板に形成された天井部材用取り付け部は、この天板の下面に形成されたネジ孔とすることができる。さらにこのネジ孔は、天井部材の取り付け位置を選択できるように天板の下面に周方向に沿って複数形成されるように構成してもよい。前記分離ガスノズル用取り付け部は、真空容器の側周壁に周方向に沿って互いに間隔を空けて形成された取り付け孔とすることができる。前記分離ガスノズル用の前記取り付け孔は、前記反応ガスノズル用の取り付け孔と共通のものを用いてもよい。
【００２４】
前記回転テーブルの底面及び側面を囲むように設けられると共に、上面が開口する区画部材を備え、前記カバー部材は、この区画部材の上面を塞ぐように設けられている構成であってもよい。前記カバー部材は石英により形成されてことが好ましい。また前記区画部材は石英により形成されていることが好ましい。前記処理領域においては、当該処理領域における前記回転テーブルの回転方向の下流側に前記排気口が位置し、前記回転テーブルの回転方向の上流側に前記反応ガスノズルが位置するように、複数の排気口から使用する排気口を選択すると共に、前記反応ガスノズルを選択された反応ガスノズル用取り付け部を介して真空容器に取り付けることが好ましい。前記天井部材は、外縁に位置する部位ほど前記回転テーブルの回転方向の幅が大きい扇型に形成されていることが好ましい。
【００２５】
さらに本発明の基板処理装置は、内部に基板搬送手段が配置された真空搬送室と、この真空搬送室に気密に接続された既述の成膜装置と、前記真空搬送室に気密に接続され、真空雰囲気と大気雰囲気との間で雰囲気の切り替え可能な予備真空室と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
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、回転テーブルの回転方向に複数の基板を配置し、第１の反応ガス及び第２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。
【００２７】
また天井部材や反応ガスノズルを真空容器に対して着脱自在に設けることにより、プロセスの種別に応じて形状が異なる天井部材を付け替えたり、プロセスの種別に応じて反応ガスノズルを最適な位置に取り付けることができる。これにより反応ガスにより基板が処理される処理領域の形状や反応ガスによる吸着時間を調整できる。さらに反応ガスノズル、分離ガスノズル、天井部材を真空容器に対して着脱自在に設けることにより、反応ガスの種類の増減に自在に対応することができる。このように１台の装置にて、反応ガスの種類や、供給する反応ガスの数が異なる等といったプロセス条件の異なる種々のプロセスを実施することができて、プロセスの変更に対応する装置の自由度が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の実施の形態である成膜装置は、図１（図３のI−I´線に沿った断面図）〜図３に示すように平面形状が概ね円形である扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、当該真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２とを備えている。真空容器１は、天板１１が容器本体１２から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。例えば天板１１及び容器本体１２はアルミニウムにより構成されている。
【００２９】
回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、このコア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は、真空容器１の底面部１４を貫通し、その下端が当該回転軸２２を鉛直軸回りに、この例では時計方向に回転させる駆動部２３に取り付けられている。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底面部１４の下面に気密に取り付けられている。
【００３０】
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を載置するための円形状の凹部２４が設けられている。なお図３には便宜上１個の凹部２４だけにウエハＷを描いてある。ここで図４は、回転テーブル２を同心円に沿って切断しかつ横に展開して示す展開部であり、凹部２４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２４に落とし込むと、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが揃うことになる。ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面との高さを揃えるとは、同じ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２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えて当該ウエハＷを昇降させるための例えば後述する３本の昇降ピン１６（図８参照）が貫通する貫通孔（図示せず）が形成されている。
【００３１】
凹部２４はウエハＷを位置決めして、回転テーブル２の回転に伴う遠心力により当該ウエハＷが飛び出さないようにするためのものであり、本発明の基板載置領域に相当する部位であるが、基板載置領域（ウエハ載置領域）は、凹部に限らず、例えば回転テーブル２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、あるいは回転テーブル２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。
【００３２】
図２及び図３に示すように、真空容器１には、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、反応ガス供給手段をなす第１の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２と、分離ガス供給手段をなす第１の分離ガスノズル４１及び第２の分離ガスノズル４２とが真空容器１の周方向(回転テーブル２の回転方向)に互いに間隔をおいて中心部から放射状に伸びている。これら反応ガスノズル３１，３２及び分離ガスノズル４１，４２は例えば真空容器１の側周壁１２ａに着脱自在に設けられている。つまり真空容器１の側周壁１２ａには、例えば図２、図３及び図５に示すように、前記反応ガスノズル３１，３２や分離ガスノズル４１，４２が挿入される反応ガスノズル取り付け部や分離ガスノズル取り付け部をなす多数例えば１２個の取り付け孔Ｐ１〜Ｐ１２が周方向に沿って互いに所定間隔を空けて形成されている。ここでは反応ガスノズル取り付け部をなす取り付け孔と、分離ガスノズル取り付け部をなす取り付け孔としては共通の取り付け孔を用いている。
【００３３】
前記反応ガスノズル３１，３２や分離ガスノズル４１，４２は、プロセスに応じて、所定の取り付け孔Ｐ１〜Ｐ１２を選択して、その先端部が真空容器１の中央側に位置し、基端部であるガス導入ポート３１ａ，３２ａ，４１ａ，４２ａが当該側周壁１２ａの外側に位置するように、前記側周壁１２ａを貫通するように挿入され、このガス導入ポート３１ａ，３２ａ，４１ａ，４２ａに外部配管が接続されるようになっている。この例では、第１の反応ガスノズル３１は取り付け孔Ｐ８、第２の反応ガスノズル３２は取り付け孔Ｐ２を介して夫々真空容器１に取り付けられ、第１の分離ガスノズル４１は取り付け孔Ｐ６，第２の分離ガスノズル４２は取り付け孔Ｐ１０を介して夫々真空容器１に取り付けられている。そして各取り付け孔Ｐ２，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ１０に夫々反応ガスノズル３１，３２及び分離ガスノズル４１，４２が挿入されたときに、当該取り付け孔Ｐ２，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ１０については真空容器１内の気密が維持されるようになっている。一方使用されない取り付け孔Ｐ１，Ｐ３〜Ｐ５，Ｐ７，Ｐ９，Ｐ１１，Ｐ１２に対しては、その開口部が夫々バルブＶ１，Ｖ３〜Ｖ５，Ｖ７，Ｖ９，Ｖ１１，Ｖ１２により塞がれるようになっている。
【００３４】
反応ガスノズル３１，３２は、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）ガスのガス供給源及び第２の反応ガスであるＯ３（オゾン）ガスのガス供給源（いずれも図示せず）に夫々接続されており、分離ガスノズル４１，４２はいずれも分離ガスであるＮ２ガス（窒素ガス）のガス供給源（図示せず）に接続されている。この例では、第２の反応ガスノズル３２、第１の分離ガスノズル４１、第１の反応ガスノズル３１及び第２の分離ガスノズル４２がこの順に時計方向に配列されている。
【００３５】
反応ガスノズル３１，３２には、図４に示すように、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おいて配列されている。また分離ガスノズル４１，４２には、図４に示すように、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おいて穿設されている。反応ガスノズル３１，３２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Ｓ１及びＯ３ガスをウエハＷに吸着させるための第２の処理領域Ｓ２となる。
【００３６】
分離ガスノズル４１，４２は、前記第１の処理領域Ｓ１と第２の処理領域Ｓ２とを分離するための分離領域Ｄ（Ｄ１，Ｄ２）を形成するためのものであり、この分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には、当該天板１１に下方に突出する凸状部を形成するために、図２〜図４に示すように天井部材４が着脱自在に取り付けられている。つまり第１の分離ガスノズル４１により形成される分離領域Ｄ１には第１の天井部材４Ａが設けられ、第２の分離ガスノズル４２により形成される分離領域Ｄ２には第２の天井部材４Ｂが設けられている。この天井部材４（４Ａ,４Ｂ）の形状や大きさ、天井部材４の下面（第１の天井面４４）と回転テーブル２の表面との高さｈ（図４参照）については、目的とするプロセスの種別に応じて、実験などに基づいて設定される。ここで「プロセスの種別」とは、使用する反応ガスの種類や、分離ガスの種類、反応ガスの流量、分離ガスの流量、処理温度、処理圧力、回転テーブル２の回転速度等のプロセス条件が異なる場合をいう。
【００３７】
この例の天井部材４は、回転テーブル２の回転中心を中心とし、かつ真空容器１の内周壁の近傍に沿って描かれる円を周方向に分割してなる、平面形状が扇型に形成されている。そして前記分離ガスノズル４１，４２は、この天井部材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収納部をなす溝部４３内に収められている。
【００３８】
従って分離ガスノズル４１，４２における前記周方向両側には、前記天井部材４の下面である例えば平坦な低い天井面４４（第１の天井面）が存在し、この天井面４４の前記周方向両側には、当該天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）が存在することになる。この天井部材４Ａ，４Ｂの役割は、回転テーブル２との間に第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形成することにある。
【００３９】
即ち、第１の分離ガスノズル４１を例にとると、回転テーブル２の回転方向上流側からＯ３ガスが侵入することを阻止し、また回転方向下流側から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、分離ガスノズル４１から吐出した分離ガスであるＮ２ガスが第１の天井面４４と回転テーブル２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、隣接空間から天井部材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ガスが天井部材４の下方側空間内で交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Ｓ１の雰囲気と第２の処理領域Ｓ２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（天井部材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天井部材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。
【００４０】
一方天板１１の下面には、回転テーブル２におけるコア部２１よりも外周側の部位と対向するように、かつ当該コア部２１の外周に沿って突出部５が設けられている。この突出部５は、天井部材４における前記回転中心側の部位と僅かな隙間を空けるように形成されており、例えばその下面が天井部材４の下面（天井面４４）と同じ高さに形成されている。図２及び図３は、前記天井面４５よりも低くかつ分離ガスノズル４１，４２よりも高い位置にて天板１１を水平に切断して示している。
【００４１】
真空容器１の天板１１の下面、つまり回転テーブル２のウエハ載置領域（凹部２４）から見た天井面は既述のように第１の天井面４４とこの天井面よりも高い第２の天井面４５とが周方向に存在するが、図１では高い天井面４５が設けられている領域についての縦断面を示しており、図７では低い天井面４４が設けられている領域についての縦断面を示している。扇型の天井部材４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は、図２、図６及び図７に示されているように回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲して屈曲部４６を形成している。この天井部材４は天板１１側に取り付けられ、容器本体１２から取り外せるようになっていることから、前記屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。この屈曲部４６も天井部材４と同様に両側から反応ガスが侵入することを防止して、両反応ガスの混合を防止する目的で設けられており、屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えば回転テーブル２の表面に対する天井面４４の高さｈと同様の寸法に設定されている。
【００４２】
前記天井部材４は、前記扇型形状部分と屈曲部４６とを一体にして例えばアルミニウム（Ａｌ）により形成されており、例えば図４及び図６に示すように、天板１１の下面に、ボルト４７などにより着脱自在に設けられている。そして天井部材４における扇型形状部分には、ボルト孔４８が天井部材４を上下に貫通するように複数個所形成されている一方、天板１１の下面には所定個所に前記天井部材４のボルト孔４８に対応するボルト溝１１ａが形成されている。このボルト溝１１ａはネジ孔に相当するものである。
【００４３】
この例では、プロセスに応じて真空容器１の側周壁１２ａにおける分離ガスノズル４１，４２の取り付け位置が異なるため、天井部材４はこれら分離ガスノズル４１，４２の取り付け位置に対応する位置に取り付けられる。従って天板１１の下面には周方向に沿って、分離ガスノズル４１，４２の取り付け位置が変わったときに対応できるように、予め天井部材４の取り付けが想定される領域に前記ボルト溝１１ａが形成されている。
【００４４】
また真空容器１の底部には例えば図１及び図３に示すように、３つの排気口６１，６２，６３が、例えば周方向に３等分する位置に設けられている。ここでこの排気口６１〜６３が設けられている領域を排気領域６と呼ぶことにすると、この排気領域６における容器本体１２の内周壁は、図１に示すように例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底面部１４に亘って縦断面形状が矩形に切り欠かれて外方側に窪んだ構造になっている。この排気領域６の他の領域においては、容器本体１２の内周壁は、図1及び図７に示すように前記屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されている。図３においては一点鎖線により排気領域６とその他の領域の前記容器本体１２の内周壁について示している。
【００４５】
前記排気口６１，６２，６３は、各々バルブＶ１〜Ｖ３（Ｖ２，Ｖ３は図示せず）にて開閉される排気管６４を介して真空排気手段である例えば共通の真空ポンプ６５に接続されている。なお図１中、６６は圧力調整手段であり、排気口６１,６２，６３毎に設けても良いし、共通化されていてもよい。また排気口の設置数は３個に限られるものではなく、４個以上であってもよい。
【００４６】
この例ではさらに排気口６１，６２,６３は回転テーブル２よりも低い位置に設けることで、真空容器１の内周壁と回転テーブル２の周縁との間の隙間から排気するようにしているが、真空容器１の底面部１４に設けることに限られず、真空容器１の側周壁１２ａに設けてもよい。また排気口６１〜６３は、真空容器１の側周壁１２ａに設ける場合には、回転テーブル２よりも高い位置に設けるようにしてもよい。このように排気口６１〜６３を設けることにより回転テーブル２上のガスは、回転テーブル２の外側に向けて流れるため、回転テーブル２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。
【００４７】
前記回転テーブル２と真空容器１の底面部１４との間の空間には、図１及び図８に示すように、加熱手段であるヒータユニット７が設けられ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷをプロセスレシピで決められた温度に加熱するようになっている。前記回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の上方空間から排気領域６に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画するために、ヒータユニット７を全周に亘って囲むようにカバー部材７１が設けられている。このカバー部材７１は上縁が外側に屈曲されてフランジ形状に形成され、その屈曲面と回転テーブル２の下面との間の隙間を小さくして、カバー部材７１内に外方からガスが侵入することを抑えている。
【００４８】
ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心寄りの部位における底面部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近やコア部２１に接近してその間は狭い空間になっており、また当該底面部１４を貫通する回転軸２２の貫通孔についてもその内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっていて、これら狭い空間は前記ケース体２０内に連通している。そして前記ケース体２０にはパージガスであるＮ２ガスを前記狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。また真空容器１の底面部１４には、ヒータユニット７の下方側位置にて周方向の複数部位に、ヒータユニット７の配置空間をパージするためのパージガス供給管７３が設けられている。
【００４９】
また真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されていて、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ２ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、前記突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出されることになる。この突出部５で囲まれる空間には分離ガスが満たされているので、第１の処理領域Ｓ１と第２の処理領域Ｓ２との間で回転テーブル２の中心部を介して反応ガス（ＢＴＢＡＳガスあるいはＯ３ガス）が混合することが防止される。即ち、この成膜装置は、第１の処理領域Ｓ１と第２の処理領域Ｓ２との雰囲気を分離するために、回転テーブル２の回転中心部と真空容器１１とにより区画され、分離ガスがパージされると共に当該回転テーブル２の表面に分離ガスを吐出する吐出口が前記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。なおここでいう吐出口は前記突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０に相当する。
【００５０】
更に真空容器１の側周壁には、図２、図３及び図８に示すように外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板であるウエハの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されており、この搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉されるようになっている。また回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４はこの搬送口１５に臨む位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われることから、回転テーブル２の下方側において当該受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン１６の昇降機構（図示せず）が設けられる。
【００５１】
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、フラッシュメモリ、メモリカード、フレキシブルディスクなどの規則媒体から制御部１００内にインストールされる。
【００５２】
ここで既述の装置の構成例について示すと、第１及び第２の反応ガスノズル３１，３２は夫々取り付け孔Ｐ８，Ｐ２を介して、第１及び第２の分離ガスノズル４１，４２は夫々取り付け孔Ｐ６，Ｐ１０を介して真空容器１に装着される。また第１の分離ガスノズル４１の上に設けられる天井部材４Ａと、第２の分離ガスノズル４２の上に設けられる天井部材４Ｂとは共に同じ形状に設定されている。この例では直径３００ｍｍのウエハＷを被処理基板としており、この場合天井部材４Ａ，４Ｂは、回転中心から１４０ｍｍ離れた突出部５との境界部位においては、周方向の長さ（回転テーブル２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２４）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ノズル４１（４２）の両脇から夫々左右に位置する天井部材４の周方向の長さＬでみれば、長さＬは２４６ｍｍである。
【００５３】
また図４（ａ）に示すように天井部材４Ａ，４Ｂの下面即ち天井面４４における回転テーブル２の表面からの高さｈは、例えば０．５ｍｍ〜１０ｍｍであってもよく、約４ｍｍであると好適である。この場合、回転テーブル２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、回転テーブル２の回転数の使用範囲などに応じて、天井部材４Ａ，４Ｂの大きさや天井部材４Ａ，４Ｂの下面（第１の天井面４４）と回転テーブル２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。
【００５４】
また排気口６１，６２が使用され、当該排気口６１，６２のバルブＶ１，Ｖ２が開かれる一方、排気口６３についてはバルブＶ３により閉じられる。分離ガスノズル４１（４２）は、真下に向いた例えば口径が０．５ｍｍの吐出孔４０がノズルの長さ方向に沿って１０ｍｍの間隔をおいて配列されている。さらに反応ガスノズル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３３がノズル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。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。
【００５５】
次に上述実施の形態の作用について説明する。先ず目的とするプロセスに応じて、既述のように第１及び第２の反応ガスノズル３１，３２、第１及び第２の分離ガスノズル４１，４２を予めプロセスの種別に応じて選択された所定の取り付け孔Ｐ２，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ１０を介して真空容器１に取り付けると共に、第１の分離ガスノズル４１に対応する第１の天井部材４Ａと、第２の分離ガスノズルに対応する第２の天井部材４Ｂとを、天板１１の所定の位置に夫々取り付ける。この際前記天井部材４（４Ａ，４Ｂ）は、プロセスに応じて最適な形状が異なり、目的とするプロセスの種別毎に予め形状の異なる天井部材４が用意されているため、プロセスに応じてその形状が選択された天井部材４（４Ａ，４Ｂ）が、プロセスに応じて選択された位置に夫々取り付けられる。ここで「天井部材４の形状が異なる」とは、扇型形状の大きさが異なる場合の他、天井部材４の平面形状が三角形状や四角形状などのように扇型ではない場合も含まれる。また３つの排気口６１〜６３から使用する排気口６１，６２を選択し、当該排気口６１，６２に対しては開閉バルブＶ１，Ｖ２を開き、排気口６３に対しては開閉バルブＶ３を閉じる。
【００５６】
ここで使用する反応ガスノズル３１，３２の取り付け孔Ｐ１〜Ｐ１２及び排気口６１〜６３は、同じ処理領域において、回転テーブル２の回転方向の上流側に反応ガスノズル３１，３２が位置し、前記回転方向の下流側に排気口６１〜６３が位置するように各々選択される。この例では第１の処理領域Ｓ１では、第１の反応ガスノズル３１を取り付け孔Ｐ８に装着するので、前記回転方向の下流側の排気口６２が選択される。また第２の処理領域Ｓ２では、第２の反応ガスノズル３２を取り付け孔Ｐ２に装着するので、前記回転方向の下流側の排気口６１が選択される。
【００５７】
そして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を介してウエハを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す。この受け渡しは、凹部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに図８に示すように凹部２４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１６が昇降することにより行われる。このようなウエハＷの受け渡しを回転テーブル２を間欠的に回転させて行い、回転テーブル２の５つの凹部２４内に夫々ウエハＷを載置する。続いて真空ポンプ６５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、回転テーブル２を時計回りに回転させながら、ヒータユニット７によりウエハＷを加熱する。詳しくは、回転テーブル２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がこの回転テーブル２に載置されることで加熱される。そしてウエハ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の反応ガスノズル３１及び第２の反応ガスノズル３２から夫々ＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガスを吐出させると共に、第１及び第２の分離ガスノズル４１，４２から分離ガスであるＮ２ガスを吐出する。
【００５８】
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Ｓ１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Ｓ２とを交互に通過するため、先ずＢＴＢＡＳガスが吸着し、次いでＯ３ガスが吸着してＢＴＢＡＳ分子が酸化されて酸化ジルコニウムの分子層が１層あるいは複数層形成され、こうして酸化ジルコニウム層の分子層が順次積層されて所定の膜厚に成膜される。
【００５９】
このとき分離ガス供給管５１からも分離ガスであるＮ２ガスを供給し、中心領域Ｃから、即ち突出部５と回転テーブル２の中心部との間から回転テーブル２の表面に沿ってＮ２ガスを吐出する。この例では排気領域６における容器本体１２の内周壁においては、既述のように内周壁が切りかかれて広くなっており、この広い空間の下方に排気口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の各圧力よりも排気口６１、６２が設けられた第２の天井面４５の下方側の空間の圧力の方が低くなる。
【００６０】
こうして第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（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上流側に向かうＯ３ガスは、その上流側から流れてきたＮ２ガスに押し戻されながら回転テーブル２の周縁と真空容器１の内周壁との間の排気領域６に流れ込み、排気口６１により排気される。
【００６１】
また第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の表面に当たってその表面に沿って回転方向下流側に向かう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６１の吸引作用により当該排気口６１に向かおうとするが、一部は下流側に隣接する分離領域Ｄ１に向かい、扇型の天井部材４Ａの下流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ノズル４１付近までには到達できずに、分離ガスノズル４１から吐出したＮ２ガスにより回転方向上流側、つまり処理領域Ｓ２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、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を介して排気口６１に排気される。
【００６２】
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天井部材４Ｂ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Ｓ１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、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を介して排気口６２に排気される。即ち、各分離領域Ｄ１，Ｄ２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型の天井部材４Ａ，４Ｂ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。
【００６３】
さらにまた第１の処理領域Ｓ１のＢＴＢＡＳガス（第２の処理領域Ｓ２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Ｓ２（第１の処理領域Ｓ１）に流入することが阻止される。
【００６４】
そして分離領域Ｄにおいては、扇型の天井部材４の周縁部が下方に屈曲され、屈曲部４６と回転テーブル２の外端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Ｓ１のＢＴＢＡＳガス（第２の処理領域Ｓ２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Ｓ２（第１の処理領域Ｓ１）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Ｓ１の雰囲気と第２の処理領域Ｓ２の雰囲気とが完全に分離され、ＢＴＢＡＳガスは排気口６２に、またＯ３ガスは排気口６１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上においても交じり合うことがない。なおこの例では、回転テーブル２の下方側をＮ２ガスによりパージしているため、排気領域６に流入したガスが回転テーブル２の下方側をもぐり抜けて、例えばＢＴＢＡＳガスがＯ３ガスの供給領域に流れ込むといったおそれは全くない。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送アーム１０により搬出される。
【００６５】
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は例えば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、分離ガスノズル４１，４２からのＮ２ガスの流量は例えば２００００ｓｃｃｍ、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Ｓ１，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。
【００６６】
上述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を配置し、回転テーブル２を回転させて、第１の処理領域Ｓ１と第２の処理領域Ｓ２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Ｓ１と第２の処理領域Ｓ２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、回転テーブル２の回転中心部と真空容器１とにより区画した中心部領域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、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回転テーブル２の周縁と真空容器の内周経供給との隙間を介して排気されるため、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し、回転テーブル２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るし、パーティクルの発生が抑えられる。なお本発明は、回転テーブル２に1個のウエハＷを載置する場合にも適用できる。
【００６７】
この際、天井部材４を天板１１に対して取り付け自在に構成し、プロセスに合わせて最適な形状の天井部材４を取り付けるようにすることにより、分離領域Ｄの形状が変わるので、その結果処理領域Ｓ（Ｓ１，Ｓ２）の大きさを調整することができる。例えば第１の処理領域Ｓ１を例にして、図９（ａ）を参照して説明すると、この第１の処理領域Ｓ１とは、回転テーブル２の回転方向の上流側に隣接する第１の天井部材４Ａと、前記回転方向の下流側に隣接する第２の天井部材４Ｂとの間の領域であり、この領域では図９（ａ）に示すように、第１の反応ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスは当該ガスノズル３１の下流側に広がって、第１及び第２の天井部材４Ａ、４Ｂに到達するまで拡散し、次いで排気孔６２を介して排気されていく。このため、この第１の処理領域Ｓ１では、ウエハが第１の天井部材４Ａにより形成される分離領域Ｄ１を出発してから、第２の天井部材４Ｂにより形成される分離領域Ｄ２に入り込むまで、ウエハＷは第１の反応ガスであるＢＴＢＡＳガスと接触し、当該ＢＴＢＡＳガスがウエハに吸着される。
【００６８】
従って反応ガスノズル３１，３２や分離ガスノズル４１，４２の取り付け位置が同じであっても、天井部材４Ａ、４Ｂを大きくすると、第１及び第２の処理領域Ｓ１，Ｓ２が相対的に小さくなり、天井部材４Ａ、４Ｂを小さくすると、第１及び第２の処理領域Ｓ１，Ｓ２が相対的に大きくなる。ここで反応ガスの種類によってウエハ表面への吸着力が異なり、これにより最適な吸着時間が異なるため、回転テーブルの回転速度や反応ガスの供給量、処理温度や処理圧力等のプロセス条件を考慮し、最適な接触時間（吸着時間）を得るための処理領域Ｓ１，Ｓ２の大きさを決定しておき、これに基づいて天井部材４の形状を設定しておくことにより、各処理領域Ｓ１，Ｓ２において、最適な接触時間を確保することができる。
【００６９】
また反応ガスノズル３１，３２を着脱自在に設け、プロセスに応じて選択された適切な取り付け位置に装着することによっても、反応ガスとウエハＷの時間を調整することができる。つまり天井部材４の取り付け位置や形状が同じ（分離ガスノズル４１，４２の取り付け位置が同じ）であっても、処理領域のどこに反応ガスノズル３１，３２を設けるかによって、反応ガスの接触時間が変化する。例えば処理領域において回転テーブルの回転方向の最上流側に反応ガスノズルを設ければ、当該処理領域に入り込んだ直後のウエハに対して反応ガスを供給でき、ウエハは反応ガスが接触した状態で移動していくので、接触時間が長くなる。一方処理領域において前記回転方向の下流側近傍に反応ガスノズルを設けた場合には、反応ガスは処理領域全体に拡散しているものの、当該処理領域に入り込んだ直後のウエハに対しては、例えば酸化のために十分な量の反応ガスが供給されず、反応ガス供給管の下方を通過したときにウエハに対して十分な量の反応ガスが供給されることになるため、結果として接触時間が短くなってしまう。
【００７０】
従って反応ガスの種類によって最適な吸着時間や酸化時間が異なるため、回転テーブルの回転速度や反応ガスの供給量、処理温度や処理圧力等のプロセス条件を考慮し、最適な接触時間（吸着時間）を得るために、反応ガス供給管の取り付け位置を求めておくことにより、各処理領域Ｓ１，Ｓ２において、十分に吸着処理や酸化処理を行うことができる。
【００７１】
さらに分離ガスノズル４１，４２を着脱自在に設け、プロセスに応じて選択された適切な取り付け位置に装着すると共に、これに合わせて天井部材４Ａ，４Ｂの取り付け位置を変化させることによって、天井部材４Ａ，４Ｂの形状が同じであっても、これら天井部材４Ａ，４Ｂの間に形成される処理領域（分離領域）の大きさを調整することができる。例えば分離ガスノズル４１，４２を互いに対向する位置に設ければ、２つの処理領域Ｓ１，Ｓ２の大きさが同じになり、例えば分離ガスノズル４１，４２を互いに対向する位置より互いに近付いた位置に設ければ、一方の処理領域Ｓ１を大きくし、他方の処理領域Ｓ２を小さくすることができる。
【００７２】
従って反応ガスの種類によって最適な吸着時間（酸化時間）を得るために必要な各処理領域Ｓ１，Ｓ２を決定し、これに基づいて分離ガスノズル４１，４２を最適な取り付け位置に取り付けることにより十分に吸着処理や酸化処理を行うことができる。
【００７３】
さらにまた反応ガスノズル及び分離ガスノズルを着脱自在に設け、プロセスに応じて選択された適切な取り付け位置に装着すると共に、これに合わせて天井部材の取り付け位置を変化させ、さらに天井部材の形状を調整することにより、供給する反応ガスの数が３種類以上になった場合にも、プロセスに合わせて自在に処理領域と分離領域とを形成することができ、プロセスの変化に対応する自由度の高い装置となる。
【００７４】
さらに処理領域における回転テーブル２の回転方向の上流側に反応ガス供給管が位置し、前記処理領域における前記回転方向の下流側に排気口が位置するように、反応ガス供給管の取り付け位置や、使用する排気口を選択することにより、当該処理領域に満遍なく反応ガスを行き渡せることができる。
【００７５】
ここで他の配置例について説明する。図９(ｂ)は第２の反応ガスとの吸着時間を長くする例であり、図１０は３種類の反応ガスを用いる例である。先ず図９（ｂ）に示す例においては、第１及び第２の反応ガスノズル３１，３２は夫々取り付け孔Ｐ８，Ｐ１１を介して、第１及び第２の分離ガスノズル４１，４２は夫々取り付け孔Ｐ６，Ｐ１０を介して真空容器１に装着される。また第１の分離ガスノズル４１の上に設けられる天井部材４Ａと、第２の分離ガスノズル４２の上に設けられる天井部材４Ｂとは、共に上述の実施の形態の天井部材４Ａ，４Ｂと同じ形状に設定されている。排気口としては、排気口６１，６２が選択され、これらの排気口６１，６２のバルブＶ１，Ｖ２が開かれる一方、排気口６３のバルブＶ３は閉じられている。そして第１の反応ガス供給管３１から処理領域Ｓ１に第１の反応ガスとしてＢＴＢＡＳガスが供給され、第２の反応ガス供給管３２から処理領域Ｓ２に第２の反応ガスとしてＯ３ガスが供給され、第１及び第２の分離ガス供給管４１，４２から分離ガスとしてＮ２ガスが供給される。
【００７６】
このような構成では、上述の図９（ａ）に示す構成例と、第１の反応ガス供給管３１と、第１及び第２の分離ガス供給管４１，４２の取り付け位置、そして第１及び第２の天井部材４Ａ，４Ｂの形状や大きさは同じであるが、第２の天井部材４４Ｂにおける回転テーブル２の回転方向の直ぐ下流側に隣接するように、第２の反応ガス供給管３２の取り付け位置が選択され、第１の天井部材４Ａにおける前記回転方向の直ぐ上流側に隣接するように、使用する排気口６１が選択されている。このため第２の処理領域Ｓ２では、前記回転方向の最も上流側にＯ３ガスが供給され、前記回転方向の最も下流側に排気口６１が設けられるので、この広い第２の処理領域Ｓ２の全体にＯ３ガスが行き渡る。これにより処理領域Ｓ２をウエハＷが通過していく際に、ウエハＷは十分にＯ３ガスと接触して酸化されるため、上述の図９（ａ）に比べてＯ３ガスによる酸化時間（吸着時間）を長くすることができる。
【００７７】
また図１０に示す例においては、３本の反応ガスノズル３１〜３３と３本の分離ガスノズル４１〜４３を備えており、第１〜第３の反応ガスノズル３１，３２，３３は夫々取り付け孔Ｐ８，Ｐ１２，Ｐ４を介して、第１〜第３の分離ガスノズル４１，４２，４３は夫々取り付け孔Ｐ６，Ｐ１０，Ｐ２を介して真空容器１に装着される。また第１〜第３の分離ガスノズル４１〜４３の上には、夫々天井部材４Ａ〜４Ｃが設けられている。これら天井部材４Ａ〜４Ｃは、夫々例えば上述の図  の構成と同様の大きさに設定されている。そして使用する排気口としては、全ての排気口６１，６２，６３が選択され、これらの排気口６１〜６３のバルブＶ１〜Ｖ３が開かれる。
【００７８】
この構成では、第１の反応ガス供給管３１から第１の処理領域Ｓ１に第１の反応ガスとしてＢＴＢＡＳガスが供給され、第２の反応ガス供給管３２から第２の処理領域Ｓ２に第２の反応ガスとしてＣ２Ｈ５ＯＨ（エタノール）ガスが供給され、第３の反応ガス供給管３３から第３の処理領域Ｓ３に第３の反応ガスとしてＯ３（オゾン）ガスが供給され、例えばウエハＷの表面にＳｉＯ２膜が形成される。この際、第１〜第３の分離ガス供給管４１〜４３から分離ガスとしてＮ２ガスが供給され、る。そして第１の処理領域Ｓ１では、排気口６２に向けて第１の反応ガスが流れていき、第２の処理領域Ｓ２では、排気口６３に向けて第２の反応ガスが流れていき、第３の処理領域Ｓ３では、排気口６１に向けて第３の反応ガスが流れていく。
【００７９】
以上において、天井部材４Ａ，４Ｂは、天井部材４Ａ，４Ｂをなす１枚の扇型プレートの中央に溝部４３を形成してこの溝部４３内に分離ガスノズル４１（４２）を配置する構造に限らず、２枚の扇型プレートを用い、分離ガスノズル４１（４２）の両側位置にて天板１１本体の下面にボルト締めなどにより固定する構成などであってもよい。また天井部材４の下面に形成される分離ガスノズルを収納するための溝部４３は、必ずしも天井部材４の中央に設ける必要はなく、例えば溝部４３から見て天井部材４における回転テーブル２の回転方向上流側が前記回転方向下流側よりも広くなるように溝部４３を形成するようにしてもよい。
【００８０】
また前記天井部材４は、前記分離ガスノズル４１，４２に対して回転テーブル２の回転方向の上流側部位は、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。その理由は回転テーブル２の回転によって上流側から分離領域Ｄに向かうガスの流れが外縁によるほど速いためである。この観点からすれば、上述のように天井部材４を扇型に構成することは得策であるが、その形状は扇型には限られない。
【００８１】
さらに本発明では、分離ガスノズル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、分離ガスノズル４１，４２の両側に天井部材４が配置されている上述の構成に限らず、図１１に示すように天井部材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ガス吐出孔４０が穿設される構成を採用してもよい。この場合には、真空容器１の取り付け孔を介して分離ガス供給管を取り付け、この供給管から前記通流室４９に分離ガスが供給される。この例では前記通流室とガス吐出孔が分離ガス供給路に相当する。
【００８２】
さらに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１２（ａ）、（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回転テーブル２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。天井部材４Ａの両側から当該天井部材４Ａ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と回転テーブル２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と回転テーブル２との間の距離をある寸法に設定したとすると、回転テーブル２の回転中心から離れる程、回転テーブル２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と回転テーブル２との距離をかなり小さくする必要があるため、回転テーブル２を回転したときに回転テーブル２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、回転テーブル２の振れを極力抑える工夫が要求される。更にまた回転テーブル２の回転数が高い程、天井部材４Ａの上流側から当該天井部材４Ａ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、回転テーブル２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。
【００８３】
続いて本発明の第２の実施の形態について、図１３〜図１６に基づいて説明する。図１３〜図１６中、上述の第１の実施の形態と同じ部材については同じ符号を付している。この例では、真空容器１の内部に、例えば石英製の扁平な円筒形状の処理室８が設けられている。この処理室８は、回転テーブル２の側面及び底面を囲むように設けられ、上面が開口する区画部材８１と、この区画部材８１の上面開口部を塞ぐカバー部材８２とを備えており、前記区画部材８１におけるウエハＷの搬入口１５に対応する部位は開口している。前記カバー体８２は、回転テーブル２の表面と対向し、かつ当該表面を覆うように設けられている。前記区画部材８１の底面部８３は、例えば容器本体１２の底面部１４の中央側において上側に突出する部位１２ｂにて支えられるように設けられており、前記底面部８３における中央側は開口し、その内端側は例えばコア部２１の側周壁に近接している。
【００８４】
前記区画部材８１の側壁部８０には、反応ガス供給管３１，３２や分離ガス供給管４１，４２が挿入される取り付け孔Ｑ１〜Ｑ１２が、真空容器１の側周壁に形成された取り付け孔Ｐ１〜Ｐ１２に対応する位置に形成されており、反応ガス供給管３１，３２や分離ガス供給管４１，４２は、選択された真空容器１の取り付け孔Ｐ１〜Ｐ１２及び処理室８の取り付け孔Ｑ１〜Ｑ１２を貫通するように、真空容器１の外部から処理室８内に挿入される。さらに区画部材８１の底面部８３には、例えば図１３及び図１６に示すように、容器本体１２の底面部１４に設けられた排気口６１〜６３に対応する位置に排気口８４ａ，８４ｂ，８４ｃが形成されている。なお図１４では取り付け孔Ｐ１〜Ｐ１２のバルブＶ１〜Ｖ１２、図１６では取り付け孔Ｐ１〜Ｐ１２、Ｑ１〜Ｑ１２を夫々省略して描いている。
【００８５】
またカバー部材８２の中央部には、分離ガスを処理室８内に供給するために、分離ガス供給管５１が接続されており、カバー部材８２の下面には、図１３〜図１５に示すように、上述の実施の形態と同様に構成された天井部材４や突出部５が一体に形成されている。そしてカバー部材８２の下面の周縁側が区画部材８１の側壁部８０の上端に載置されることによって、回転テーブル２の周りに、ヒータユニット７等から当該回転テーブル２を区画するように、石英製の処理室８が形成されることになる。この例ではカバー部材８２は区画部材８１に載置されているが、この場合もカバー部材８２が真空容器１に対して着脱自在に設けられる場合に含むものとする。この例においては、真空容器１は例えばアルミニウムにより構成されており、真空容器１内の気密性は、容器本体１２と蓋体１１とをＯリング１３を介して接続することにより維持されている。その他の構成については、上述の実施の形態と同様である。
【００８６】
この例では、天井部材４はカバー部材８２と一体に構成されているので、プロセスの種別毎に天井部材４の形状や配置位置が異なる複数のカバー部材８２を予め用意しておき、目的のプロセスを行なう際に、対応するカバー部材８２を区画部材８１に載置する。
【００８７】
このような構成では、分離ガス供給管５１により処理室８内に供給されたパージガスは、中心部領域Ｃから回転テーブル２の基板載置面側を介して回転テーブル２の周縁側に向けて流れていき、排気口８４ａ〜８４ｃ、真空容器１内の雰囲気を介して、使用される排気口６１〜６３から装置外部へと流れていく。またケース体２０に供給されたパージガスは、容器本体１２と回転軸２２との間の隙間、コア部２１の下面と容器本体１２との隙間を介して処理室８内における回転テーブル２の下面側に向けて流れていき、結果として、回転テーブル２の周縁側に向けて流れ、排気口８４ａ〜８４ｃ、使用される排気口６１〜６３を介して装置外部へと流れていく。また反応ガス供給管３１，３２や分離ガス供給管４１，４２の装着方法や、排気口６１〜６３の位置や使用する排気口６１〜６３の選択の仕方については、上述の実施の形態と同様であるので、反応ガスや分離ガスの流れは、上述の真空容器１内におけるガスの流れと同様に行われる。
【００８８】
従ってこの実施の形態では、回転テーブル２の周囲が処理室８により囲まれ、この区画された空間に対して、反応ガス供給管３１，３２から反応ガス、分離ガス供給管４１，４２，５１から分離ガス、パージガス供給管７２，７３からパージガスが夫々供給されるが、区画部材８１の排気口８４ａ，８４ｂ，８４ｃは、真空容器１の排気口に対応する位置に形成されているので、処理室８内のガスが真空容器１内に拡散するおそれは小さく、前記ガスは速やかに排気口８４ａ〜８４ｃ、６１〜６３を介して装置外部へと排気される。
【００８９】
この際、コア部２１の上方側から分離ガスが供給されると共に、ケース体２０の内部にパージガスが供給される一方、排気口８４ａ〜８４ｃ、６１〜６３は真空容器１の周縁側近傍に形成されているので、ガスの流れはコア部２１から回転テーブル２の周縁側に向かうように形成される。これによりコア部２１やケース体２０の内部への反応ガスの進入が阻止される。またヒータユニット７近傍においても、パージガス供給管７３よりも周縁側に排気口６１〜６３が設けられているので、そのままが周縁側へ流れていく。
【００９０】
このようなガス流れが形成されることにより、処理室８内部には反応ガスが残留して、堆積することはあっても、処理室８外部の領域に対しては、反応ガスが残留するおそれは小さく、ヒータユニット７や真空容器１の内壁への反応ガスの堆積物の付着を抑えることができる。
【００９１】
一方処理室８には反応ガスの堆積物が付着することがあるため、定期的にクリーニングを行う必要があるが、処理室８を石英により構成することにより、塩素やフッ素等を含む腐食性のクリーニングガスを導入して処理室８内の付着物を除去する場合であっても、処理室８内については腐食されにくく、耐久性が大きい。
【００９２】
なお処理室８のクリーニングを行う際には、前記クリーニングガスが排気孔８４ａ〜８４ｃ、６１〜６３を介して装置外部へ排気される際、真空容器１内を通過するが、既述のように真空容器１の内部においては、ガスが拡散しにくい構造となっているので、真空容器１の内壁やヒータユニット７とクリーニングガスがし、真空容器１等がクリーニングガスにより腐食されるおそれは小さい。
【００９３】
またこの例では、区画部材８１にカバー部材８２を載置する代わりに、例えば図１７に示すように、容器本体１２の側壁部に段部１２ｂを形成し、この段部１２ｂに前記カバー部材８２の周縁部を載置するようにしてもよい。
【００９４】
上述の実施の形態ではカバー部材を石英により構成したが、カバー部材は例えばアルミニウム等により構成するようにしてもよい。またこの際、天井部材は必ずしもカバー部材の一部を成すように構成する必要はなく、天井部材をカバー部材の下面に着脱自在に取り付けるようにしてもよい。
【００９５】
以上において、前記反応ガスノズル用取り付け部や分離ガスノズル用取り付け部は、前記ウエハＷの通過領域に対して、前記真空容器１の径方向の内側に設けるようにしてもよい。例えば図１８に示すように、予め多数の反応ガスノズル３１や分離ガスノズル４２や通流室４７を、回転テーブル２の上方側において、回転テーブル２の中央側から外縁側に向けて放射状に伸びるように設けると共に、その一端側を真空容器１の天板１１に接続しておく（図１８は天板１１における突出部５に接続する例である）。
【００９６】
一方前記天板１１の内部には反応ガスや分離ガスを前記反応ガスノズル３１や分離ガスノズル３２に供給するために、その他端側が前記反応ガスノズル３１等に接続される供給路９０を形成しておくと共に、この供給路の一端側の開口９１に各々連通する多数のガスノズル用取り付け部９２を設け、この取り付け部９２に外部から反応ガス供給管や分離ガス供給管を取り付けて、前記反応ガスノズル３１等に反応ガス等を供給するようにしてもよい。
【００９７】
以上において本発明では、反応ガス供給管３１，３２及び分離ガス供給路４１，４２の取り付け位置や、天井部材４の形状や取り付け位置を全て変更するようにしてもよいが、反応ガスノズル３１，３２及び分離ガスノズル４１，４２の取り付け位置は変えずに、形状が異なる天井部材４をプロセスの種別毎に用意し、天井部材４自体を付け替えたり、天井部材４を備えたカバー体全体を取り替えたりしてもよい。
【００９８】
また分離ガスノズル４１，４２の取り付け位置や、天井部材４の形状や取り付け位置は変更せず、反応ガスノズル３１，３２の取り付け位置のみをプロセスの種別に応じて変えるようにしてもよい。さらに反応ガスノズル３１，３２と分離ガスノズル４１，４２の取り付け位置及び天井部材４の取り付け位置のみを変更してもよいし、分離ガスノズル４１，４２の取り付け位置は変えずに、反応ガスノズル３１，３２及び天井部材４の形状のみを変更してもよい。また天井部材４の天板１１への取り付け方法については、ボルトで固定する手法の他に、天井部材４を機械的に天板１１に押圧することにより取り付けるものであっても良い。さらにまた反応ガスノズル３１や分離ガスノズル３２の取り付け孔の数や位置は上述の例に限らない。
【００９９】
本発明は、分離ガスノズル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１９に示すように反応ガスノズル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、つまり分離ガスノズル４１（４２）及び反応ガスノズル３１（３２）が設けられる箇所以外は、回転テーブル２に対向する領域全面に天井部材４を設ける構成としても同様の効果が得られる。この場合上述の天井部材４を着脱自在に設ける構成では、反応ガスノズル３１（３２）や分離ガスノズル４１（４２）の取り付け位置に合わせて所定の形状の天井部材４を天板１１に着脱し、カバー部材８２を設ける構成では、反応ガスノズル３１（３２）や分離ガスノズル４１（４２）の取り付け位置に合わせた形状のカバー部材８２を用意しておき、このカバー部材８２を取り付ける。
【０１００】
この構成は別の見方をすれば、分離ガスノズル４１（４２）の両側の第１の天井面４４が反応ガスノズル３１（３２）にまで広がった例である。この場合には、分離ガスノズル４１（４２）の両側に分離ガスが拡散し、反応ガスノズル３１（３２）の両側に反応ガスが拡散し、両ガスが天井部材４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ノズル３１（３２）と反応ガスノズル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。
【０１０１】
以上の実施の形態では、回転テーブル２の回転軸２２が真空容器１の中心部に位置し、回転テーブル２の中心部と真空容器１の上面部との間の空間に分離ガスをパージしているが、本発明は図２０に示すように構成してもよい。図２０の成膜装置においては、真空容器１の中央領域の底面部１４が下方側に突出していて駆動部の収容空間１１０を形成していると共に、真空容器１の中央領域の上面に凹部１１１が形成され、真空容器１の中心部において収容空間１１０の底部と真空容器１の前記凹部１１１の上面との間に支柱１０１を介在させて、第１の反応ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスと第２の反応ガスノズル３２からのＯ３ガスとが前記中心部を介して混ざり合うことを防止している。
【０１０２】
回転テーブル２を回転させる機構については、支柱１０１を囲むように回転スリーブ１０２を設けてこの回転スリーブ１０２に沿ってリング状の回転テーブル２を設けている。そして前記収容空間１１０にモータ１０３により駆動される駆動ギヤ部１０４を設け、この駆動ギヤ部１０４により、回転スリーブ１０２の下部の外周に形成されたギヤ部１０５を介して当該回転スリーブ１０２を回転させるようにしている。１０６、１０７及び１０８は軸受け部である。また前記収容空間１１０の底部にパージガス供給管７４を接続すると共に、前記凹部１１１の側面と回転スリーブ１０２の上端部との間の空間にパージガスを供給するためのパージガス供給管７５を真空容器１の上部に接続している。図２０では、前記凹部１１０の側面と回転スリーブ１０２の上端部との間の空間にパージガスを供給するための開口部は左右２箇所に記載してあるが、回転スリーブ１０２の近傍領域を介してＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとが混じり合わないようにするために、開口部（パージガス供給口）の配列数を設計することが好ましい。
【０１０３】
図２０の実施の形態では、回転テーブル２側から見ると、前記凹部１１１の側面と回転スリーブ１０２の上端部との間の空間は分離ガス吐出孔に相当し、そしてこの分離ガス吐出孔、回転スリーブ１０２及び支柱１０１により、真空容器１の中心部に位置する中心部領域が構成される。
【０１０４】
以上において天井部材４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２１（ａ）に示すように天井部材４を角型例えば長方形に形成した構成。
Ｂ．  図２１（ｂ）に示すように天井部材４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２１（ｃ）に示すように天井部材４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２１（ｄ）に示すように、天井部材４を回転テーブル２の回転方向上流側（図２１では右側が回転方向上流側に相当する）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。
また本発明で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（テトラキスエチス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。
【０１０５】
以上述べた成膜装置を用いた基板処理装置について図２２に示しておく。図２２中、２０１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、２０２は搬送アーム２０３が配置された大気搬送室、２０４，２０５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）、２０６は２基の搬送アーム２０７が配置された真空搬送室、２０８，２０９は本発明の成膜装置である。
【０１０６】
搬送容器２０１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２０２に接続された後、図示しない開閉機構により蓋があけられて搬送アーム２０３により当該搬送容器２０１内からウエハＷが取り出される。次いでロードロック室２０４（２０５）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２０７によりウエハＷが取り出されて成膜装置２０８，２０９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】
【０１０７】
【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に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】上記の成膜装置の一部を示す平面図である。
【図６】上記の成膜装置の一部を示す斜視図である。
【図７】上記の成膜装置の一部を示す縦断面図である。
【図８】上記の成膜装置の一部を示す斜視図である。
【図９】反応ガス供給管の配置例と、反応ガス及び分離ガスのガス流れの様子を示す説明図である。
【図１０】反応ガス供給管及び分離ガス供給管の配置例を示す説明図である。
【図１１】天井部材の他の例を示す縦断面図である。
【図１２】分離領域に用いられる天井部材の寸法例を説明するための説明図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態を示す縦断面図である。
【図１４】本発明の他の実施の形態を示す横断平面図である。
【図１５】本発明の他の実施の形態の一部を示す縦断面図である。
【図１６】本発明の他の実施の形態の一部を示す斜視図である。
【図１７】本発明の他の実施の形態の一部を示す縦断面図である。
【図１８】本発明のさらに他の実施の形態を示す縦断面図と平面図である。
【図１９】本発明のさらに他の実施の形態を示す横断平面図である。
【図２０】本発明のさらに他の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２１】本発明の天井部材の変形例を示す底面図である。
【図２２】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】
【０１０８】
１          真空容器
１１        天板
１１ａ      ボルト溝
１２        容器本体
２          回転テーブル
２４        凹部（基板載置領域）
３１        第１の反応ガスノズル
３２        第２の反応ガスノズル
４１        第１の分離ガスノズル
４２        第２の分離ガスノズル
４Ａ        第１の天井部材
４Ｂ        第２の天井部材
４４        第１の天井面
４５        第２の天井面
４７        ボルト
４８        ボルト孔
８          処理室
８１        区画部材
８２        カバー部材
Ｓ１        第１の処理領域
Ｓ２        第２の処理領域
Ｄ          分離領域
Ｗ          半導体ウエハ
【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】
2010056477.tif 000012
【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】
2010056477.tif 000018
【図１７】
2010056477.tif 000019
【図１８】
2010056477.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2010056477.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年9月22日(2008.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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