(57)【要約】【課題】プロセス所要時間を短縮することが可能な成膜装置と、この成膜装置を用いた成膜方法とを提供する。【解決手段】開示する成膜装置は、減圧に排気され得る反応容器２０と、反応容器２０内に回転可能に設けられ、基板を保持する基板保持部２３と、基板保持部２３の外縁部から中央部へ向けて第１の反応ガスを流す第１の原料供給部２６と、基板保持部の外縁部から中央部へ向けて第２の反応ガスを流す第２の原料供給部２６と、第１及び第２の原料供給部２６の間に設けられ、基板保持部の外縁から中央へ向けてパージガスを流すパージガス供給部２６と、基板保持部２３の中央部に設けられ、第１の反応ガス、第２の反応ガス、及びパージガスを排気する排気部２７とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧に排気され得る反応容器と、
前記反応容器内に回転可能に設けられ、基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部の外縁部から中央部へ向けて第１の反応ガスを流す第１の原料供給部と、
前記基板保持部の外縁部から中央部へ向けて第２の反応ガスを流す第２の原料供給部と、
前記第１及び前記第２の原料供給部の間に設けられ、前記基板保持部の外縁部から中央部へ向けて分離ガスを流す分離ガス供給部と、
前記基板保持部の中央部に設けられ、前記第１の反応ガス、前記第２の反応ガス、及び前記分離ガスを排気する排気部と
を備える成膜装置。
【請求項２】
前記基板保持部が、前記基板が載置される基板載置部を有する基板保持ディスクを含む、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記基板保持部が、所定の間隔をおいて重ねられる複数の前記基板保持ディスクを含む、請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記基板保持ディスクが、前記基板保持部の回転方向に沿って配置される複数の前記基板載置部を含む、請求項２又は３の成膜装置。
【請求項５】
前記基板保持ディスク上に、前記複数のウエハ載置部のうちの隣り合う２つのウエハ載置部の間に仕切り板が配置される、請求項２から４のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記基板保持ディスクが中央部に開口を有し、
前記排気部が、前記基板保持ディスク上を流れるガスを流通させる開口が形成される、前記開口に挿入可能な円筒部を含む、請求項２から５のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記基板保持ディスクの前記開口に挿入される前記排気部の前記円筒部に、
前記第１の原料ガス供給部に向いた一の前記開口と、
前記第２の原料ガス供給部に向いた他の前記開口と
を有する、請求項６に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記排気部が、前記円筒部の内部を、前記一の開口と連通する一の空間と前記他の開口と連通する他の空間とに分割する板状部材を更に含む、請求項７に記載の成膜装置。
【請求項９】
減圧に排気され得る反応容器に回転可能に設けられる基板保持部に基板を収納する工程と、
前記基板が収納された前記基板保持部を回転する工程と、
前記基板保持部の外縁部から中央部へ向けて第１の反応ガスを流す工程と、
前記基板保持部の外縁部から中央部へ向けて第２の反応ガスを流す工程と、
前記第１及び前記第２の原料供給部の間において、前記基板保持部の外縁部から中央部へ向けてパージガスを流す工程と、
前記基板保持部の中央部から前記第１の反応ガス、前記第２の反応ガス、及び前記パージガスを排気する工程と
を含む成膜方法。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載の成膜装置に請求項９に記載の成膜方法を実行させるプログラムを格納するコンピュータ可読記憶媒体。
【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、且つ、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、成膜方法及びこの方法を実施するプログラムを格納したコンピュータ可読記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの回路パターンの更なる微細化に伴い、半導体デバイスを構成する種々の膜についても、更なる薄膜化及び均一化が要求されている。このような要求に応える成膜方法として、膜厚を高い精度で制御することができ、優れた均一性を実現することができる、いわゆる分子層成膜法（原子層成膜法とも言う）が知られている。
【０００３】
この成膜方法においては、基板が収容された反応容器内に第１の原料ガスを供給して基板表面に第１の原料ガスの分子を吸着させ、第１の原料ガスを反応容器からパージした後に、反応容器に第２の原料ガスを供給して基板表面に第２の原料ガスの分子を吸着させることにより、基板表面で両原料ガス分子が反応して反応生成物の一分子層が形成される。この後、第２の原料ガスを反応容器からパージし、これまでの工程を繰り返すことにより、所定の膜厚を有する膜が堆積される。第１の原料ガスと第２の原料ガスとの交互供給により、基板表面に吸着した分子が反応して一分子層ごとに膜が形成されるため、分子層レベルでの膜厚制御及び膜厚均一性を実現することが可能となる。
【０００４】
このような成膜方法が、バッチ式のホットウォール化学気相堆積（ＣＶＤ）装置により実施された例が知られている（特許文献１、２）。
【特許文献１】特開２００６−３２６１０号公報
【特許文献２】特開２０００−２９４５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バッチ式のＣＶＤ装置においては、数十枚から百枚程度のウエハが収容されるためプロセスチューブが大きく、第１の原料ガスから第２の原料ガスへ、又は第２の原料ガスから第１の原料ガスへ切り替える際に、プロセスチューブ内のパージに長い時間がかかる。しかも、サイクル数が例えば数百回にも達することから、一ラン当たりのプロセスに非常に長い時間を必要とし、所要時間（ターンアラウンドタイム：ＴＡＴ）が長くなるという不都合がある。また、プロセス時間が長いため、大量のガスを消費することになり、製造コストの増大に繋がる。さらに、ガスの切り替えが多いため、ガスバルブの交換頻度が高くなり、メンテナンスコストが増大し、製造コストもまた増大する。
【０００６】
本発明は、上記の不都合を解消するために為され、プロセス所要時間を短縮することが可能な成膜装置、これを用いた成膜方法、及びこの成膜方法を成膜装置に実施させるプログラムを格納するコンピュータ可読記憶媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の第１の態様は、減圧に排気され得る反応容器と、この反応容器内に回転可能に設けられ、基板を保持する基板保持部と、基板保持部の外縁部から中央部へ向けて第１の反応ガスを流す第１の原料供給部と、基板保持部の外縁部から中央部へ向けて第２の反応ガスを流す第２の原料供給部と、第１及び第２の原料供給部の間に設けられ、基板保持部の外縁部から中央部へ向けて分離ガスを流す分離ガス供給部と、基板保持部の中央部に設けられ、第１の反応ガス、第２の反応ガス、及び分離ガスを排気する排気部とを備える成膜装置を提供する。
【０００８】
本発明の第２の態様は、基板保持部が、基板が載置される基板載置部を有する基板保持ディスクを含む、第１の態様の成膜装置を提供する。
【０００９】
本発明の第３の態様は、基板保持部が、所定の間隔をおいて重ねられる複数の基板保持ディスクを含む、第２の態様の成膜装置を提供する。
【００１０】
本発明の第４の態様は、第２又は第３の態様の成膜装置であって、基板保持ディスクが、基板保持部の回転方向に沿って配置される複数の基板載置部を含む成膜装置を提供する。
【００１１】
本発明の第５の態様は、第２から第４のいずれかの態様の成膜装置であって、基板保持ディスク上に、複数のウエハ載置部のうちの隣り合う２つのウエハ載置部の間に仕切り板が配置される成膜装置を提供する。
【００１２】
本発明の第６の態様は、第２から第５のいずれかの態様の成膜装置であって、基板保持ディスクが中央部に開口を有し、排気部が、基板保持ディスク上を流れるガスを流通させる開口が形成される、開口に挿入可能な円筒部を含む成膜装置を提供する。
【００１３】
本発明の第７の態様は、第６の態様の成膜装置であって、基板保持ディスクの開口に挿入された排気部の円筒部に、第１の原料ガス供給部に向いた一の開口と、第２の原料ガス供給部に向いた他の開口とを有する成膜装置を提供する。
【００１４】
本発明の第８の態様は、第７の態様の成膜装置であって、排気部が、円筒部の内部を、一の開口と連通する一の空間と他の開口と連通する他の空間とに分割する板状部材を更に含む成膜装置を提供する。
【００１５】
本発明の第９の態様は、減圧に排気され得る反応容器に回転可能に設けられる基板保持部に基板を収納する工程と、基板が収納された基板保持部を回転する工程と、基板保持部の外縁部から中央部へ向けて第１の反応ガスを流す工程と、基板保持部の外縁部から中央部へ向けて第２の反応ガスを流す工程と、第１及び第２の原料供給部の間において、基板保持部の外縁部から中央部へ向けて分離ガスを流す工程と、基板保持部の中央部から第１の反応ガス、第２の反応ガス、及び分離ガスを排気する工程とを含む成膜方法を提供する。
【００１６】
本発明の第１０の態様は、第１から第８のいずれかの態様の成膜装置に第９の態様の成膜方法を実行させるプログラムを格納するコンピュータ可読記憶媒体を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の実施形態によれば、プロセス所要時間を短縮することが可能な成膜装置、この成膜装置を用いた成膜方法、及びこの成膜方法を成膜装置に実施させるプログラムを格納するコンピュータ可読記憶媒体が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材又は部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。さらに、以下の説明では、本発明の実施形態による成膜装置及び成膜方法を、酸化シリコン膜を成膜する例をとって説明するが、本発明の実施形態による成膜装置及び成膜方法は酸化シリコン膜の成膜に限定されず、後述のとおり、種々の膜の堆積に利用できる。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態による成膜装置を示す概略図である。本実施形態による成膜装置は、例えば縦型バッチ式の成膜装置として構成されている。図示のとおり、成膜装置１０は、反応容器２０と、後述するウエハボートを反応容器２０内へロード／アンロードすると共に、回転することができる駆動機構３０と、反応容器２０内を減圧に排気する排気システム４０と、反応容器２０内へ導入するガスの供給源であるガス供給システム５０と、成膜装置１０の各構成要素を制御し、成膜動作を制御する制御器１４と、を有する。
【００２０】
まず、反応容器２０について図２から図６を参照しながら説明する。図２に示すとおり、反応容器２０は、上部が封止された略円筒状（ベルジャー形状）のアウタチューブ２１と、アウタチューブ２１の内側に配置され、上部が封止された円筒状のインナチューブ２２と、インナチューブ２２の内側に配置され、複数のウエハディスク２３ｂを保持するディスクボート２３と、インナチューブ２２の内側で、且つディスクボート２３の下方に配置され、ディスクボート２３を下方から加熱する内部ヒータ２４と、インナチューブ２２の内壁に沿って延びて横方向にガスを吐出する複数のガス供給管２６と、アウタチューブ２１内を排気システム４０により減圧に排気するのに使用する排気ポート２５と、アウタチューブ２１の外側面を取り囲むと共に、アウタチューブ２１の上部を覆う外部ヒータ１２と、外部ヒータ１２を覆うヒートシールド１３とを有している。
【００２１】
アウタチューブ２１は、例えば石英で作製することができ、下部において例えばＯ−リングなどのシール部材（図示せず）により、円環状のフランジ２１ａに対し気密に取り付けられている。フランジ２１ａは、扁平な筒状のスカート部材２１ｂに載置されている。フランジ２１ａとスカート部材２１ｂとの間には、例えばＯ−リングなどのシール部材（図示せず）が挿入され、これにより、フランジ２１ａとスカート部材２１ｂとの間の気密性が保たれる。また、スカート部材２１ｂは、例えばステンレス鋼により作製することができ、側面に貫通孔が形成されて、この貫通孔に上述の排気ポート２５が接続されている。
【００２２】
インナチューブ２２は、例えば石英やシリコンカーバイトから作製することができ、円板状の天井部２２ａ及び円筒部２２ｂから構成されている。天井部２２ａの中央部には開口が設けられ、この開口に対して、インナチューブ２２の内部と外部とを連通する内部排気ポート２７（後述）が挿入されている。また、インナチューブ２２の円筒部２２ｂは、下部において環状のフランジ２２ｃにシール部材（図示せず）を介して取り付けられている。フランジ２２ｃは、上述のスカート部材２１ｂの内径と略等しいか、僅かに小さい外径を有し、スカート部材２１ｂの内側に固定される。
【００２３】
ディスクボート２３は、円板状の上板２３ａと、円板状の下板２３ｃと、これらの間に配置された複数のウエハディスク２３ｂと、を有している。上板２３ａとウエハディスク２３ｂには中央部に開口（後述）が形成されており、図２に示すように、これらを通して内部排気ポート２７を挿入することができる。下板２３ｃの裏面中央部には支柱２３ｄが取り付けらており、支柱２３ｄは、下部プレート２３ｅの中央部に設けられた例えば磁気シール式の回転導入機構２３ｆにより支持されるとともに、下部プレート２３ｅから下方に伸びている。そして、支柱２３ｄの下端部には、図１に示す回転モータ３０ａが接続され、これにより、支柱２３ｄと、支柱２３ｄに取り付けられたディスクボート２３とを回転することができる。
【００２４】
図３を参照しながら、ディスクボート２３の構成を詳しく説明する。図３では、説明の便宜上、上板２３ａと下板２３ｃをウエハディスク２３ｂから離して示している。図示のとおり、ディスクボート２３は、上下に所定の間隔を空けて重ねられた５枚のウエハディスク２３ｂを含んでいる。ウエハディスク２３ｂには、例えば６枚のウエハＷ（図中では１枚のウエハのみを示す）を載置する６つ載置部Ｒが設けられている。載置部Ｒは、ウエハＷの直径よりも僅かに大きく、ウエハの厚さと略同一の深さを有する凹部であって良い。また、載置部Ｒはウエハディスク２３ｂにおいて略６０°の角度間隔で形成されている。図示の例では、一枚のウエハディスク２３ｂに６枚のウエハＷが載置可能である。これによれば、ディスクボート２３は、５枚のウエハディスク２３ｂを有しているため、合計３０枚のウエハＷを保持することができる。なお、ウエハディスク２３ｂの間隔は、反応容器２０の高さ、収容するウエハＷの枚数、或いは使用するガスに応じて決定することができ、例えば約５ｍｍから７０ｍｍ程度の範囲であって良く、約２５ｍｍから約５０ｍｍの範囲であると好ましい。
【００２５】
また、ウエハディスク２３ｂ上において、６つの載置部Ｒのうち、隣接する何れの２つの載置部Ｒの間にも、ウエハディスク２３ｂの半径方向に沿って延びる仕切り板２３ｐが配置されている。仕切り板２３ｐは、上下に隣接する２つのウエハディスク２３ｂ間の間隔（最上のウエハディスク２３ｂとその上の上板２３ａの間隔）と略等しい高さを有している。このため、ウエハボート２３においては、ウエハディスク２３ｂの上面（載置部Ｒが設けられる面）と、そのウエハディスク２３ｂの上のウエハディスク２３ｂ（又は上板２３ａ）の下面と、仕切り板２３ｐとにより、コンパートメントが形成されている。各コンパートメントには、１つの載置部Ｒが配置され、これに１枚のウエハＷが収容される。
【００２６】
また、既に説明したように、上板２３ａとウエハディスク２３ｂの中央部には開口Ｈが設けられ、開口Ｈには内部排気ポート２７（図２）が挿入される。以下、図４を参照しながら、内部排気ポート２７を説明する。
【００２７】
図４に示すとおり、内部排気ポート２７は、円形プレート２７ａと、支柱２７ｂによって円形プレート２７ａと所定の間隔で結合される環状プレート２７ｃと、環状プレート２７ｃの内周に嵌め込まれる円筒管２７ｄと、円筒管２７ｄの内周に取り付けられ円筒管２７ｄの内部を２つの半円筒空間Ｓ１，Ｓ２に分割する平板プレート２７ｅとから構成される。円筒管２７ｄには、円筒管２７の中心軸を中心にして互いに向き合い、長手方向に伸びる２つのスリット２７ｆ１，２７ｆ２が形成されている。２つのスリット２７ｆ１，２７ｆ２は、２つの半円筒空間Ｓ１，Ｓ２に対応して設けられている。図２に示すように、内部排気ポート２７は、環状プレート２７ｃがインナチューブ２２の天井部２２ａに載置されるように配置されるため、インナチューブ２２の内部と外部は、スリット２７ｆ１と半円筒空間Ｓ１を通して、また、スリット２７ｆ２と半円筒空間Ｓ２を通して、互いに連通する。
【００２８】
図２を参照すると、ガス供給管２６は、スカート部材２１ｂを外部から貫通し、インナチューブ２２の内周面とディスクボート２３との間においてインナチューブ２２（円筒部２２ｂ）の内周面に沿って上方に延びている。また、ガス供給管２６は、上端が封止されており、上端から下の所定の範囲に亘って複数のガス吐出孔２６ｈ（図５参照）が形成され、この吐出孔２６ｈからディスクボート２３に向けてガスが吐出される（図２の実線の矢印を参照）。吐出孔２６ｈは、例えば、ウエハディスク２３ｂの間隔と等しい間隔を空けて形成され、上下に隣接する２つのウエハディスク２３ｂの間（最上のウエハディスク２３ｂと上板２３ａとの間）に所定のガスを供給することができる。
【００２９】
次に、ガス供給管２６、ディスクボート２３、及び内部排気ポート２７の位置関係と、ディスクボート２３上のガスの流れについて、図５を参照しながら説明する。図５は、アウタチューブ２１の内部の構成を模式的に示す上面図である。図示の通り、インナチューブ２２とディスクボート２３との間において等角度間隔（約６０°）で６本のガス供給管２６ａ〜２６ｆが配置されている。ガス供給管２６ａ〜２６ｆには、上述のように、ディスクボート２３の中央を向いた複数の吐出孔２６ｈが設けられている。図示の例では、ガス供給管２６ａから例えばシリコンを含む原料ガスを供給することができ、また、内部排気ポート２７を中心としてガス供給管２６ａと対称な位置にあるガス供給管２６ｄから酸素を含む酸化ガスを供給することができる。ここで、原料ガスを供給するガス供給管２６ａの吐出孔２６ｈと、内部排気ポート２７のスリット２７ｆ１とは互いに向かい合っている。したがって、ガス供給管２６ａの吐出孔２６ｈからの原料ガスは、全てのウエハディスク２３ｂの上で、概ね、図５中の実線の矢印で示すように、ウエハディスク２３ｂ表面に沿って流れて、内部排気ポート２７へ流入する。また、酸化ガスを供給するガス供給管２６ｄの吐出孔２６ｈと、内部排気ポート２７のスリット２７ｆ２とが向かい合っている。したがって、ガス供給管２６ｄの吐出孔２６ｈからの酸化ガスは、全てのウエハディスク２３ｂの上で、概ね、図５中の点線の矢印で示すように、ウエハディスク２３ｂ表面に沿って流れて、内部排気ポート２７へ流入する。なお、ディスクボート２３（ウエハディスク２３ｂ）は、図中の矢印Ａのように回転することができるが、内部排気ポート２７は上述のとおりインナチューブ２２の天井部２２ａに載置されているため回転することはなく、したがって、ディスクボート２３が回転しても、内部排気ポート２７のスリット２７ｆ１（２７ｆ２）とガス供給管２６ａ（２６ｄ）との位置関係が変わることはない。
【００３０】
一方、ガス供給管２６ｂ，２６ｃ，２６ｅ，２６ｆからは、分離ガスとしての不活性ガス又は窒素（Ｎ２）ガスを供給することができる。図５から明らかなように、内部排気ポート２７には、これらのガス供給管２６ｂ，２６ｃ，２６ｅ，２６ｆの吐出孔２６ｈと向かい合うようなスリットは設けられていない。したがって、ガス供給管２６ｂ，２６ｃ，２６ｅ，２６ｆの吐出孔２６ｈから例えばＮ２ガスが吐出されると、図中の一点鎖線の矢印で示すように、Ｎ２ガスは内部排気ポート２７へ向かって流れ、内部排気ポート２７の円筒管２７ｄ（図４）の外周面に至り、この外周面に沿って流れる。そして、Ｎ２ガスは、内部排気ポート２７と仕切り板２３ｐの間を通ってスリット２７ｆ１又は２７ｆ２へ流れ込む。
【００３１】
以上のように、ガス供給管２６ａから内部排気ポート２７のスリット２７ｆ１へ向かうシリコン原料ガスの流れと、ガス供給管２６ｂ及び２６ｃから内部排気ポート２７へ向かうＮ２ガスの流れと、ガス供給管２６ｄから内部排気ポート２７のスリット２７ｆ２へ向かう酸化ガスの流れと、ガス供給管２６ｅ及び２６ｆから内部排気ポート２７へ向かうＮ２ガスの流れとが、この順に時計回りに各ウエハディスク２３ｂの上で形成されることになる。
【００３２】
また、図１に示すように、ガス供給管２６にはガス供給システム５０が接続されている。ガス供給システム５０は、ガス供給源５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、・・・と、これらとガス供給管２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、・・・とをそれぞれ繋ぐ配管５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、・・・に設けられたガス制御器５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、・・・とを有している。ガス制御器５４ｂは、開閉バルブ５２ｂと質量流量制御器（ＭＦＣ）５３ｂとを有している。また、ガス制御器５４ａ及び５４ｂは、参照符号を省略するが、ガス制御器５４ｃと同様の構成を有している。
【００３３】
ガス供給源５０ａは、これに限定されないが例えば、シリコンを含む原料ガスとしてのビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）が充填されたＢＴＢＡＳ供給器であって良い。ガス供給源５０ａに接続される配管５１ａは、例えばガス供給管２６ａに接続され、これにより、ガス供給管２６ａへＢＴＢＡＳガスを供給することができる。また、ガス供給源５０ｄは、酸素（Ｏ２）ガスが充填されたガスシリンダであって良く、ガス供給源５０ｄに接続される配管５１ａにはオゾン生成器５１ｄが設けられている。配管５１ｄは、例えばガス供給管２６ｄに接続され、これにより、ガス供給管２６ｄへ、オゾン生成器５１ｄによってＯ２ガスから生成された酸化ガスとしてのオゾン（Ｏ３）ガスを供給することができる。
【００３４】
また、ガス供給源５０ａ及び５０ｄを除くガス供給源５０ｂ、５０ｃ・・・は、例えば不活性ガス又はＮ２ガスのガスシリンダであって良く、これにより、配管５０ｂ、５０ｃ・・・を介して、ガス供給管２６ｂ、２６ｃ・・・へ不活性ガス又はＮ２ガスを供給することができる。
【００３５】
さらに、図２に示すように、反応容器２０には第１パージガス供給管２６Ｐ１が設けられている。第１パージガス供給管２６Ｐ１は、スカート部材２１ｂを外部から貫通し、アウタチューブ２１とインナチューブ２２との間において、アウタチューブ２１の内周面に沿って上方に延び、インナチューブ２２の天井部２２ａの上方にて屈曲し、アウタチューブ２１のドーム状の上部の内面に沿って延びて、内部排気ポート２７の中央上方にまで達している。そして、内部排気ポート２７の中央上方において、内部排気ポート２７に向けて屈曲している。また、第１パージガス供給管２６Ｐ１には、反応容器２０の外部において図示しないガス供給源が接続され、このガス供給源から不活性ガス又はＮ２ガスが供給される。このような構成により、第１パージガス供給管２６Ｐ１から不活性ガス又はＮ２ガスが内部排気ポート２７の中央に向けて下向きに吐出される。このため、内部排気ポート２７を通してインナチューブ２２の内側から外側へ流出したガスが不活性ガス又はＮ２ガスで希釈されると共に、排気システム４０へ向けたガスの排気が促進される。
【００３６】
また、図２に示すように、反応容器２０には第２パージガス供給管２６Ｐ２が設けられている。第２パージガス供給管２６Ｐ２は、スカート部材２１ｂを外部から貫通し、内部ヒータ２４とインナチューブ２２との間において、インナチューブ２２の内周面に沿って上方に延び、ディスクボート２３の下板２３ｃの下方にまで達している。第２パージガス供給管２６Ｐ２の上端は封止され、側面には、インナチューブ２２の中央を向いた吐出孔（図示せず）が形成されている。また、第２パージガス供給管２６Ｐ２には、反応容器２０の外部において図示しないガス供給源が接続され、このガス供給源から不活性ガス又はＮ２ガスが供給され、不活性ガス又はＮ２ガスがインナチューブ２２内の中央に向けて吐出される。このような構成により、内部ヒータ２４とディスクボート２３との間の空間に不活性ガス又はＮ２ガスが供給され、この空間への原料ガスや酸化ガスの流入が防止される。
【００３７】
内部排気ポート２７のスリット２７ｆ１，２７ｆ２へ流れ込んだガスは、図２中に一点鎖線の矢印で示すように、内部排気ポート２７の円筒管２７ｄを上向きに通り抜けてインナチューブ２２の外部へ至り、インナチューブ２２とアウタチューブ２１との間を流れ、排気ポート２５を通して排気システム４０により排気される。圧力調整システム４０は、図１に示すように、一の排気ポート２５に接続される排気管４２と、排気管４２と他の排気ポート２５と接続する分岐管４２ａと、排気管４２の途中に設けられる圧力調整バルブ４４と、排気管４２に接続される例えばドライポンプなどの真空ポンプ４６と、を有している。また、インナチューブ２２内に気密に圧力ゲージ（図示せず）が挿入されており、これにより、インナチューブ２２内の圧力が測定され、測定された圧力に基づいて、圧力調整バルブ４４によってインナチューブ２２内の圧力が制御される。
【００３８】
なお、ディスクボート２３に収納されるウエハＷ（図３）は、アウタチューブ２１の外周とドーム状の天井部とを取り囲むように配置された外部ヒータ１２と、インナチューブ２２内においてディスクボート２３の下方に配置された内部ヒータ２４とにより、加熱される。外部ヒータ１２は、例えば電熱線を用いたヒータにより構成することができ、内部ヒータ２４は、同心円状に配置される例えば７本の環状ヒータ２４ａにより構成することができる。外部ヒータ１２と内部ヒータ２４は、これらのヒータ１２，２４へ電力を供給し、供給電力を調整してウエハＷの温度を制御する温度制御部１５に電気的に接続されている。また、ウエハＷの温度は、ディスクボート２３の近傍に配置される温度センサ（図示せず）によりモニタされ、モニタの結果に基づいて温度制御部１５によりウエハＷの温度が制御される。
【００３９】
また、反応容器２３の下部プレート２３ｅに接続される昇降機構３０ｂは、図６に示すように、下部プレート２３ｅ上に配置される内部ヒータ２４と、下部プレート２３ｅに取り付けられた回転導入機構２３ｆを介して支持される支柱２３ｄと、支柱２３ｄにより支持されるディスクボート２３とを一体に昇降することができる。これにより、ディスクボート２３をインナチューブ２２内へロードし、インナチューブ２２内からアンロードすることができる。
【００４０】
また、ガス制御器５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ・・・によるガス供給制御、昇降機構３０ｂの上下動の制御、回転モータ３０ａによるディスクボート２３の回転制御、圧力調整バルブ４４によるアウタチューブ２１内の圧力の制御、外部ヒータ１２及び内部ヒータ２４によるウエハＷの温度制御などは、制御部１４（図１）により行われる。制御部１４は例えばコンピュータにより構成され、所定のプログラム（レシピ）に基づき、例えば後述するプロセスを成膜装置１０に実施させる。また、制御部１４には、レシピを表示したり、プロセス状況を表示したりする表示部１４ａと、プログラムやプロセスパラメータを記憶する記憶部１４ｂと、表示部１４ａとともに利用され、プログラムの編集やプロセスパラメータの変更に利用されるインターフェイス部１４ｃとが接続されている。さらに、記憶部１４ｂには、プログラムが格納されたコンピュータ可読媒体１４ｅとの間でプログラムの入出力を行う入出力装置１４ｄが接続されている。これにより、インターフェイス部１４ｃによる指示に応じて、コンピュータ可読媒体１４ｅから所定のプログラムやレシピが記憶部１４ｂへダウンロードされる。ダウンロードされたプログラムやレシピにより、後述する成膜方法が実施される。なお、コンピュータ可読記憶媒体１４ｅとしては、ハードディスク（可搬型ハードディスクを含む）、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、フレキシブルディスク、ＵＳＢメモリ、半導体メモリなどであってよい。また、プログラムは通信回線を通して記憶部１４ｂへダウンロードしてもよい。
【００４１】
次に、本発明の実施形態による成膜方法について、図７を参照しながら説明する。以下では、一例として、上述の成膜装置１０においてＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスを用いてウエハ上に酸化シリコン膜を分子層成膜する成膜プロセスを説明する。 
まず、昇降機構３０ｂにより、下部プレート２３ｅと、その上に配置される内部ヒータ２４及びディスクボート２３と、回転モータ３０ｂ等とを降下させ、図示しないウエハ搬送機構によりディスクボート２３にウエハを収納する（ステップＳ７０２）。ウエハは、所定のカセットに用意され、このカセットからウエハ搬送機構により取り出され、ディスクボート２３のウエハディスク２３ｂの一の載置部Ｒに載置され、続いて、回転モータ３０ｂによりディスクボート２３を約６０°回転させて、一の載置部Ｒの隣の載置部Ｒにウエハを載置する。以下、これらの動作を繰り返して一のウエハディスク２３ｂ上の全ての載置部Ｒにウエハを載置する。これ以降、昇降機構３０ｂによりディスクボート２３の高さを調整し、上記の動作を繰り返して全てのウエハディスク２３ｂの全ての載置部Ｒにウエハを載置する。
【００４２】
次に、昇降機構３０ｂにより、下部プレート２３ｅと、その上に配置される内部ヒータ２４及びディスクボート２３と、回転モータ３０ｂ等を上昇し、ディスクボート２３及び内部ヒータ２４をインナチューブ２２内にロードする（ステップＳ７０４）。この後、排気システム４０により、アウタチューブ２１内を、排気システム４０による到達真空度まで排気することにより、アウタチューブ２１内に残留する空気を排除すると共に、リークチェックを行う。
【００４３】
リークが無いことが確認された後、ガス供給システム５０からガス供給管２６ｂ、２６ｃ、２６ｅ、２６ｆを通してインナチューブ２２内へ、例えばＮ２ガスを供給する。これにより、Ｎ２ガスは、ディスクボート２３の外側から中心部へ向かって流れ、内部排気ポート２７を通してインナチューブ２２の外側で、且つアウタチューブ２１の内側の空間へと流れ、排気ポート２５を通して排気システム４０へと流れる。また、Ｎ２ガスの供給と共に、排気システム４０の圧力調整バルブ４４により、アウタチューブ２１内の圧力を所定の圧力に調整する（ステップＳ７０６）。
【００４４】
続いて、回転モータ３０ｂにより、ディスクボート２３を回転する（ステップＳ７０８）。回転数は、成膜速度や、ＢＴＢＡＳガスやＯ３ガスの流量などにより決定して良く、例えば１００ｒｐｍ以下であって良い。
【００４５】
次に、熱電対や放射温度計といった温度センサ（図示せず）により、ウエハの温度が所定の成膜温度で安定したことが確認された後、ガス供給システム５０からガス供給管２６ａ（図５）からＢＴＢＡＳガスを供給し、ガス供給管２６ｄ（図５）からＯ３ガスを供給する（ステップＳ７１０）。これにより、回転するウエハディスク２３ｂに載置された各ウエハは、ガス供給管２６ａから内部排気ポート２７のスリット２７ｆ１へ向かうＢＴＢＡＳガスの流れと、ガス供給管２６ｂ及び２６ｃから内部排気ポート２７へ向かうＮ２ガスの流れと、ガス供給管２６ｄから内部排気ポート２７のスリット２７ｆ２へ向かうＯ３ガスの流れと、ガス供給管２６ｅ及び２６ｆから内部排気ポート２７へ向かうＮ２ガスの流れと、を横切ることとなる。このように横切ることにより、ウエハにはＢＴＢＡＳ分子と、Ｏ３分子とが交互に吸着し、これにより、分子層成膜が実現される。
【００４６】
成膜する酸化シリコン膜の厚さに応じた回数だけディスクボート２３（ウエハディスク２３ｂ）を回転した後、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスの供給を停止し、インナチューブ２２から所定の期間これらのガスをパージする。その後、インナチューブ２２内を到達真空度まで排気し、昇降機構３０ｂにより、下部プレート２３ｅと、その上に配置される内部ヒータ２４及びディスクボート２３と、回転モータ３０ｂ等を降下し、ウエハ搬送機構によりウエハを取り出し、カセット内に収容して成膜プロセスが終了する。
【００４７】
以上説明したように、本発明の実施形態による成膜装置１０及びこの装置を用いた成膜方法によれば、ウエハディスク２３ｂの外側から中央に向かって流れるとともに、Ｎ２ガスの流れによって分離される原料ガスの流れと酸化ガスの流れとを、ウエハディスク２３ｂの回転によりウエハが交互に横切ることによって、ウエハ上に原料ガスの分子と酸化ガスの分子とが交互に吸着するため、分子層成膜を実現することができる。しかも、従来のバッチ式のＣＶＤ装置において必要とされていた、原料ガス供給後と酸化ガス供給後の反応室内のパージを行う必要がない。したがって、パージに要していた時間の分、成膜時間を低減することができる。また、成膜時間の短縮により、全体としてガス使用量を低減することができるため、製造コストを低減することが可能となる。さらに、パージのために必要とされた、原料ガスと酸化ガスのバルブの開閉が不要であるため、バルブを長寿命化することができる。しかも、成膜装置１０のメンテナンスコストを低減でき、ひいては製造コストを更に低減することが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態による成膜装置１０においては、原料ガスが流れる領域と酸化ガスが流れる領域とが、Ｎ２ガスが流れる領域により分離されているため、原料ガスと酸化ガスの混合を防止され、分子層成膜が確実に実現される。
【００４９】
さらに、本実施形態による成膜装置１０においては、原料ガスが円形のディスクボート２３の外側から中央へ向かって流れるため、ガス流路の断面積がガスの流れの方向に沿って小さくなる。このため、ガスは、収束するように且つ流速を早めながら内部排気ポート２７に向かって流れて、内部排気ポート２７のスリット２７ｆ１，２７ｆ２から排気される。したがって、仕切り板２３ｐ及びウエハディスク２３ｂにより画成される各コンパートメントにおいてガスの滞留や環流が生じにくく、原料ガスや酸化ガスが効率良く排気される。また、内部排気ポート２７の近くで流速が早いため、例えば仕切り板２３ｐと内部排気ポート２７との間の空間を通して一のコンパートメントから他のコンパートメントへガスが流れ込むことがない。したがって、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスの混合を防止することができる。
【００５０】
また、内部排気ポート２７のスリット２７ｆ１が、ガス供給管２６ａから供給されるＢＴＢＡＳガスと、ＢＴＢＡＳガスが流れるコンパートメントの両側のコンパートメントを流れるＮ２ガスとを排気し、スリット２７ｆ２が、ガス供給管２６ｄから供給されるＯ３ガスと、Ｏ３ガスが流れるコンパートメントの両側のコンパートメントを流れるＮ２ガスとを排気するため、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとを確実に分離することができる。
【００５１】
さらに、内部排気ポート２７においても、平板プレート２７ｅによってＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとを分離することができるため、両ガスが反応することがなく、内部排気ポート２７内でのパーティクルの発生を低減することができる。よって、ウエハＷへのパーティクル汚染を低減することが可能となる。
【００５２】
また、本発明の実施形態による成膜装置１０においては、ウエハディスク２３ｂ上のウエハ載置部の数やウエハディスク２３ｂの数は、設計上、容易に増減することができるため、一ランでの処理枚数を予定されるスループットに合わせて変更し、成膜装置１０の利用効率を高めることも可能である。
【００５３】
また、本発明の実施形態による成膜装置１０は、大口径（例えば直径４５０ｍｍ）のウエハを用いる上に成膜する場合であっても、ウエハディスク２３ｂにウエハＷが載置されるため、ウエハの撓み（サギング）が問題とならないという利点を有している。
【００５４】
さらに、本発明の実施形態による成膜装置１０は、アウタチューブ２１の外側に外部ヒータ１２が設けられる、いわゆるホットウォール型の成膜装置であるため、ウエハの温度均一が良いという利点も有している。更に、ディスクボート２３の下方に内部ヒータ２４が設けられているため、ウエハの温度均一性を更に向上することが可能である。
【００５５】
以上、実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、種々に変更・修正が可能である。例えば、上述の実施形態においては、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスを用いた酸化シリコン膜の分子層成膜を説明したが、Ｏ３ガスに代わり、酸素プラズマを用いていても良い。酸素プラズマを供給するためには、オゾン生成器５１ｄ（図１）の代わりに酸素プラズマ生成器を設け、酸素プラズマ生成器内へ酸素ガスを供給すると共に、その内部に配置される所定の電極に対して例えば９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ又は８．３ＧＨｚといった周波数を有するマイクロ波又は高周波を印加することにより酸素プラズマを生成すれば良い。
【００５６】
さらに、酸化シリコン膜の分子層成膜に限定されず、成膜装置１０により、窒化シリコン膜の分子層成膜を行うこともできる。窒化シリコン膜の分子層成膜のための窒化ガスとしては、アンモニア（ＮＨ３）やヒドラジン（Ｎ２Ｈ２）などを利用することができる。
【００５７】
また、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜の分子層成膜のための原料ガスとしては、ＢＴＢＡＳに限らず、ジクロロシラン（ＤＣＳ）、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）、トリスジメチルアミノシラン（３ＤＭＡＳ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）などを利用することができる。
【００５８】
さらにまた、本発明の実施形態による成膜装置及び成膜方法においては、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜に限らず、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とＯ３又は酸素プラズマとを用いた酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の分子層成膜、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺ）とＯ３又は酸素プラズマとを用いた酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）の分子層成膜、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム（ＴＥＭＡＨＦ）とＯ３又は酸素プラズマとを用いた酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）の分子層成膜、ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト（Ｓｒ（ＴＨＤ）２）とＯ３又は酸素プラズマとを用いた酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）の分子層成膜、チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト（Ｔｉ（ＭＰＤ）（ＴＨＤ））とＯ３又は酸素プラズマとを用いた酸化チタニウム（ＴｉＯ）の分子層成膜などを行うことができる。
【００５９】
また、ウエハディスク２３ｂの載置部Ｒは、凹部でなく、ウエハを所定位置に維持するために設けられる所定の本数の位置決めピンにより構成されても良い。
【００６０】
また、上述の成膜装置１０は、複数のウエハディスク２３ｂを有するディスクボート２３を備えているが、これに限らず、ディスクボート２３は１つのウエハディスク２３ｂを有していても良い。また、ウエハディスク２３ｂと略同一のサセプタを有する成膜装置もまた本発明の実施形態として実施することができる。これらの場合、アウタチューブ２１やインナチューブ２２は、例えばステンレススチールにより構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態による成膜装置を示す概略図である。
【図２】図１の成膜装置の反応容器を示す概略図である。
【図３】図２の反応容器内のディスクボートを説明する図である。
【図４】図２の反応容器内の内部排気ポートを説明する図である。
【図５】図２の反応容器内のディスクボート、ガス供給管、及び内部排気ポートの位置関係と、ガスの流れのパターンとを説明する図である。
【図６】昇降機構により反応容器から降下されたディスクボートを示す図である。
【図７】本発明の実施形態による成膜方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１０・・・成膜装置、２０・・・反応容器、３０・・・駆動機構、４０・・・排気システム、５０・・・ガス供給システム、２１・・・アウタチューブ、２２・・・インナチューブ、２３・・・ディスクボート、２３ｂ・・・ウエハディスク、２３ｄ・・・支柱、２３ｆ・・・回転導入機構、２６・・・ガス供給管、３０ｂ・・・回転モータ。
【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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