(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内にて、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給する供給サイクルを複数回実行することにより、反応生成物の複数の層を積層して薄膜を形成する成膜装置であって、
前記容器内に回転可能に設けられ、基板が載置される基板載置領域を第１の面に含む回転テーブル；
前記容器内の第１の供給領域に配置され、前記回転テーブルの回転方向と交わる方向に延び、前記回転テーブルの前記第１の面へ第１の反応ガスを供給する第１の反応ガス供給部；
前記第１の供給領域から前記回転テーブルの前記回転方向に沿って離間する第２の供給領域に配置され、前記回転方向と交わる方向に延び、前記回転テーブルの前記第１の面へ第２の反応ガスを供給する第２の反応ガス供給部；
前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを分離する分離ガスを吐出する分離ガス供給部と、該分離ガス供給部からの前記分離ガスを前記第１の供給領域及び前記第２の供給領域へ向けて供給する、前記第１の面との間に所定の高さを有する分離空間を形成する天井面とを含み、前記第１の供給領域と前記第２の供給領域との間に配置される分離領域であって、当該分離領域を形成する空間の高さは、前記第１の供給領域及び前記第２の供給領域の各々を形成する空間の高さよりも低い、分離領域；
前記第１の供給領域に対して設けられる第１の排気口；及び
前記第２の供給領域に対して設けられる第２の排気口；
を備え、
前記第１の排気口及び前記第２の排気口の少なくとも一方の排気口が、当該排気口に対応する供給領域へ向かって前記分離領域から供給される前記分離ガスを、当該供給領域の反応ガス供給部が延びる第１の方向に沿う方向に導くように配置される成膜装置。
【請求項２】
前記少なくとも一方の排気口が、当該排気口に対応する供給領域の反応ガス供給部の前記第１の方向上の位置から、当該反応ガス供給部に対して前記回転方向上流側の前記分離領域までの間に配置される、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記第１の反応ガス供給部及び前記第２の反応ガス供給部の少なくとも一方の反応ガス供給部に取り付けられる流路画成部材であって、当該反応ガス供給部と前記第１の面との間に前記分離ガスが流れ込むのを抑制する板部材を含む当該流路画成部材を更に備える、請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記第１の反応ガス供給部及び前記第２の反応ガス供給部の少なくとも一方の反応ガス供給部が、
当該反応ガス供給部から前記第１の面へ向かう方向からずれた方向に開口し、対応する反応ガスを吐出する吐出孔と、
前記吐出孔から吐出された当該反応ガスを前記第１の面へ案内する案内板と
を含む、請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記所定の高さが、前記分離空間の圧力を記第１の供給領域及び前記第２の供給領域の圧力よりも高く維持し得るように設定される、請求項１から４のいずれか一項に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内にて、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給する供給サイクルを複数回実行することにより、反応生成物の複数の層を積層して薄膜を形成する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体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、ウエハ表面での両ガスの反応により１層又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、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（以下、ＡＬＤと呼ぶ）、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な点で、半導体デバイスの薄膜化に対応できる有効な手法として期待されている。
【０００３】
このような成膜方法として、例えば特許文献１には、ウエハ支持部材（又は回転テーブル）の上に回転方向に沿って４枚のウエハを等角度間隔に配置し、ウエハ支持部材と対向するように第１の反応ガスを吐出する第１の反応ガスノズルと、第２の反応ガスを吐出する第２の反応ガスノズルとを回転方向に沿って等角度間隔に配置し、かつこれらの反応ガスノズルの間に分離ガスノズルを配置して、ウエハ支持部材を水平回転させて成膜処理を行う装置が提案されている。このような回転テーブル式のＡＬＤ装置においては、分離ガスノズルからの分離ガスにより、第１の反応ガスと第２の反応ガスとの混合を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５４１８１号公報
【特許文献２】特表２００８−５１６４２８号公報（又は、米国特許出願公開第２００６／００７３２７６号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、分離ガスを用いる場合には、分離ガスによって反応ガスが希釈されてしまい、十分な成膜速度を維持するためには、反応ガスを大量に供給しなければならない事態ともなる。
【０００６】
上記の特許文献２は、回転基板ホルダ（回転テーブル）の上方に画成される比較的平坦なギャップ領域に前駆物質（反応ガス）を導入し、この領域における前駆物質の流動を抑制するとともに、この領域の両側に設けられた吸気ゾーンから上向きに前駆物質を排気することで、分離ガス（パージガス）による前駆物質の希釈を防止することができる成膜装置を開示している。
【０００７】
しかし、そのような領域に前駆物質を閉じ込めるようにすると、前駆物質によっては、熱分解が生じ、反応生成物がその領域に堆積してしまうことが懸念される。反応生成物の堆積は、パーティクル源となるため、歩留まりの低下といった問題が生じ得る。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされ、第１の反応ガスと第２の反応ガスとの混合を抑制するために使用される分離ガスによって第１の反応ガス及び第２の反応ガスが希釈されるのを低減することができる成膜装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、容器内にて、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給する供給サイクルを複数回実行することにより、反応生成物の複数の層を積層して薄膜を形成する成膜装置が提供される。この成膜装置は、容器内に回転可能に設けられ、基板が載置される基板載置領域を第１の面に含む回転テーブル；容器内の第１の供給領域に配置され、回転テーブルの回転方向と交わる方向に延び、回転テーブルの第１の面へ第１の反応ガスを供給する第１の反応ガス供給部；第１の供給領域から回転テーブルの回転方向に沿って離間する第２の供給領域に配置され、回転方向と交わる方向に延び、回転テーブルの第１の面へ第２の反応ガスを供給する第２の反応ガス供給部；第１の反応ガスと第２の反応ガスとを分離する分離ガスを吐出する分離ガス供給部と、分離ガス供給部からの分離ガスを第１の供給領域及び第２の供給領域へ向けて供給する、第１の面との間に所定の高さを有する分離空間を形成する天井面とを含み、第１の供給領域と第２の供給領域との間に配置される分離領域であって、当該分離領域を形成する空間の高さは、前記第１の供給領域及び前記第２の供給領域の各々を形成する空間の高さよりも低い、分離領域；第１の供給領域に対して設けられる第１の排気口；及び第２の供給領域に対して設けられる第２の排気口；を備える。第１の排気口及び第２の排気口の少なくとも一方の排気口が、排気口に対応する供給領域へ向かって分離領域から供給される分離ガスを、供給領域の反応ガス供給部が延びる第１の方向に沿う方向に導くように配置される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、第１の反応ガスと第２の反応ガスとの混合を抑制するために使用される分離ガスによって第１の反応ガス及び第２の反応ガスが希釈されるのを低減することができる成膜装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による成膜装置の断面図である。
【図２】図１の成膜装置の内部の概略構成に示す斜視図である。
【図３】図１の成膜装置の平面図である。
【図４】図１の成膜装置における供給領域及び分離領域の一例を示す断面図である。
【図５】分離領域のサイズを説明するための図である。
【図６】図１の成膜装置の他の断面図である。
【図７】図１の成膜装置のまた別の断面図である。
【図８】図１の成膜装置の一部破断斜視図である。
【図９】図１の成膜装置の真空容器内のガスフローパターンを示す説明図である。
【図１０】図１の成膜装置の真空容器内のガスフローパターンを示す他の説明図である。
【図１１】図１の成膜装置の供給領域の変形例を示す平面図である。
【図１２】図１の成膜装置における反応ガスノズル及びノズルカバーの構成図である。
【図１３】図１２のノズルカバーが取り付けられた反応ガスノズルを説明する図である。
【図１４】ノズルカバーの変形例を説明する図である。
【図１５】図１の成膜装置で使用される反応ガスインジェクタを説明する図である。
【図１６】図１の成膜装置で使用される反応ガスインジェクタを説明する他の図である。
【図１７】反応ガス濃度についてのシミュレーションの結果を示す図である。
【図１８】反応ガス濃度についてのシミュレーションの結果を示す他の図である。
【図１９】反応ガス濃度についてのシミュレーションの結果を示すまた別の図である。
【図２０】反応ガスノズルの変形例を示す図である。
【図２１】本発明の他の実施形態による成膜装置の断面図である。
【図２２】本発明の実施形態による成膜装置を含む基板処理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な厚さや寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。
【００１３】
本発明の実施形態による成膜装置は、図１（図３のＡ−Ａ線に沿った断面図）及び図２に示すように、概ね円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備える。真空容器１は、容器本体１２と、これから分離可能な天板１１とから構成されている。天板１１は、例えばＯリングなどの封止部材１３を介して容器本体１２に取り付けられ、これにより真空容器１が気密に密閉される。天板１１及び容器本体１２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）で作製することができる。
【００１４】
図１を参照すると、回転テーブル２は、中央に円形の開口部を有しており、開口部の周りで円筒形状のコア部２１により上下から挟まれて保持されている。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は容器本体１２の底面部１４を貫通し、その下端が当該回転軸２２を鉛直軸回りに回転させる駆動部２３に取り付けられている。この構成により、回転テーブル２はその中心軸を回転中心として回転することができる。なお、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を介して真空容器１の底面部１４の下面に気密に取り付けられており、これにより、ケース体２０の内部雰囲気が外部雰囲気から隔離されている。
【００１５】
図２及び図３に示すように、回転テーブル２の上面に、それぞれウエハＷが載置される複数（図示の例では５つ）の円形凹部状の載置部２４が等角度間隔で形成されている。ただし、図３ではウエハＷを１枚のみを示している。
【００１６】
図４（ａ）を参照すると、載置部２４と載置部２４に載置されたウエハＷとの断面が示されている。図示のとおり、載置部２４は、ウエハＷの直径よりも僅かに（例えば４ｍｍ）大きい直径と、ウエハＷの厚さに等しい深さとを有している。載置部２４の深さとウエハＷの厚さがほぼ等しいため、ウエハＷが載置部２４に載置されたとき、ウエハＷの表面は、回転テーブル２の載置部２４を除く領域の表面とほぼ同じ高さになる。仮に、ウエハＷとその領域との間に比較的大きい段差があると、その段差によりガスの流れに乱流が生じ、ウエハＷ上での膜厚均一性が影響を受ける。この影響を低減するため、２つの表面がほぼ同じ高さにある。「ほぼ同じ高さ」は、高さの差が約５ｍｍ以下であって良いが、加工精度が許す範囲でできるだけゼロに近いと好ましい。
【００１７】
図２から図４を参照すると、回転テーブル２の回転方向（例えば図３の矢印ＲＤ）に沿って互いに離間した２つの凸状部４が設けられている。図２及び図３では天板１１を省略しているが、凸状部４は、図４に示すように天板１１の下面に取り付けられている。また、図３から分かるように、凸状部４は、ほぼ扇形の上面形状を有しており、その頂部は真空容器１のほぼ中心に位置し、円弧は容器本体１２の内周壁に沿って位置している。さらに、図４（ａ）に示すように、凸状部４は、その下面４４が回転テーブル２から高さｈ１に位置するように配置される。
【００１８】
また、図３及び図４を参照すると、凸状部４は、凸状部４が二分割されるように半径方向に延びる溝部４３を有し、溝部４３には分離ガスノズル４１（４２）が収容されている。溝部４３は、本実施形態では、凸状部４を二等分するように形成されるが、他の実施形態においては、例えば、凸状部４における回転テーブル２の回転方向上流側が広くなるように溝部４３を形成しても良い。分離ガスノズル４１（４２）は、図３に示すように、容器本体１２の周壁部から真空容器１内へ導入され、その基端部であるガス導入ポート４１ａ（４２ａ）を容器本体１２の外周壁に取り付けることにより支持されている。
【００１９】
分離ガスノズル４１（４２）は、分離ガスのガス供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスはチッ素（Ｎ２）ガスや不活性ガスであって良く、また、成膜に影響を与えないガスであれば、分離ガスの種類は特に限定されない。本実施形態においては、分離ガスとしてＮ２ガスが利用される。また、分離ガスノズル４１（４２）は、回転テーブル２の表面に向けてＮ２ガスを吐出するための吐出孔４０（図４）を有している。吐出孔４０は、長さ方向に所定の間隔で配置されている。本実施形態においては、吐出孔４０は、約０．５ｍｍの口径を有し、分離ガスノズル４１（４２）の長さ方向に沿って約１０ｍｍの間隔で配列されている。
【００２０】
以上の構成により、分離ガスノズル４１とこれに対応する凸状部４とにより、分離空間Ｈを画成する分離領域Ｄ１が提供される。同様に、分離ガスノズル４２とこれに対応する凸状部４とにより、分離空間Ｈを画成する分離領域Ｄ２が提供される。また、分離領域Ｄ１に対して回転テーブル２の回転方向下流側には、分離領域Ｄ１，Ｄ２と、回転テーブル２と、天板１１の下面４５（以下、天井面４５）と、容器本体１２の内周壁とで概ね囲まれる第１の領域４８Ａ（第１の供給領域）が形成されている。さらに、分離領域Ｄ１に対して回転テーブル２の回転方向上流側には、分離領域Ｄ１，Ｄ２と、回転テーブル２と、天井面４５と、容器本体１２の内周壁とで概ね囲まれる第２の領域４８Ｂ（第２の供給領域）が形成されている。分離領域Ｄ１，Ｄ２において、分離ガスノズル４１，４２からＮ２ガスが吐出されると、分離空間Ｈは比較的高い圧力となり、Ｎ２ガスは分離空間Ｈから第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂへ向かって流れる。言い換えると、分離領域Ｄ１，Ｄ２における凸状部４は、分離ガスノズル４１，４２からのＮ２ガスを第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂへ案内する。
【００２１】
また、図２及び図３を参照すると、第１の領域４８Ａにおいて容器本体１２の周壁部から回転テーブル２の半径方向に反応ガスノズル３１が導入され、第２の領域４８Ｂにおいて容器本体１２の周壁部から回転テーブルの半径方向に反応ガスノズル３２が導入されている。これらの反応ガスノズル３１，３２は、分離ガスノズル４１，４２と同様に、基端部であるガス導入ポート３１ａ，３２ａを容器本体１２の外周壁に取り付けることにより支持されている。なお、反応ガスノズル３１，３２は、半径方向に対して所定の角度をなすように導入されてもよい。
【００２２】
また、反応ガスノズル３１，３２は、回転テーブル２の上面（ウエハの載置部２４がある面）に向けて反応ガスを吐出するための複数の吐出孔３３を有している（図４参照）。本実施形態においては、吐出孔３３は約０．５ｍｍの口径を有し、反応ガスノズル３１，３２の長さ方向に沿って約１０ｍｍの間隔で配列されている。
【００２３】
図示を省略するが、反応ガスノズル３１は、第１の反応ガスのガス供給源に接続され、反応ガスノズル３２は、第２の反応ガスのガス供給源に接続されている。第１の反応ガス及び第２の反応ガスとしては後に述べる組み合わせを始めとして種々のガスを使用できるが、本実施形態においては、第１の反応ガスとしてビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）ガスが利用され、第２の反応ガスとしてオゾン（Ｏ３）ガスが利用される。また、以下の説明において、反応ガスノズル３１の下方の領域を、ＢＴＢＡＳガスをウエハに吸着させるための処理領域Ｐ１といい、反応ガスノズル３２の下方の領域を、Ｏ３ガスをウエハに吸着したＢＴＢＡＳガスと反応（酸化）させるための処理領域Ｐ２という場合がある。
【００２４】
再び図４を参照すると、分離領域Ｄ１には平坦な低い天井面４４があり（図示していないが分離領域Ｄ２においても同様）、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂには、天井面４４よりも高い天井面４５がある。このため、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂの容積は、分離領域Ｄ１，Ｄ２における分離空間Ｈの容積よりも大きい。また、後述するように、本実施形態による真空容器１には、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂをそれぞれ排気するための排気口６１，６２が設けられている。これらにより、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂを、分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈに比べて低い圧力に維持することができる。この場合、第１の領域４８Ａにおいて反応ガスノズル３１から吐出されるＢＴＢＡＳガスは、分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈの圧力が高いため、分離空間Ｈを通り抜けて第２の領域４８Ｂへ到達することができない。また、第２の領域４８Ｂにおいて反応ガスノズル３２から吐出されるＯ３ガスは、分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈの圧力が高いため、分離空間Ｈを通り抜けて第１の領域４８Ａへ到達することができない。したがって、両反応ガスは、分離領域Ｄ１，Ｄ２により分離され、真空容器１内の気相中で混合されることは殆ど無い。
【００２５】
なお、低い天井面４４の回転テーブル２の上面から測った高さｈ１（図４（ａ））は、分離ガスノズル４１（４２）からのＮ２ガスの供給量にもよるが、分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈの圧力を第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂの圧力よりも高くできるように設定される。高さｈ１は例えば０．５ｍｍから１０ｍｍであると好ましく、できる限り小さくすると更に好ましい。ただし、回転テーブル２の回転ぶれによって回転テーブル２が天井面４４に衝突するのを避けるため、高さｈ１は３．５ｍｍから６．５ｍｍ程度であって良い。また、凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４２（４１）の下端から回転テーブル２の表面までの高さｈ２（図４（ａ））も同様に０．５ｍｍ〜４ｍｍであって良い。
【００２６】
また、凸状部４は、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、例えば、ウエハ中心ＷＯが通る経路に対応する円弧の長さＬがウエハＷの直径の約１／１０〜約１／１、好ましくは約１／６以上であると好ましい。これにより、分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈを確実に高い圧力に維持することが可能となる。
【００２７】
以上の構成を有する分離領域Ｄ１，Ｄ２によれば、回転テーブル２が例えば約２４０ｒｐｍの回転速度で回転した場合であっても、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとをより確実に分離することができる。
【００２８】
図１、図２、及び図３を再び参照すると、コア部２１を取り囲むように天板１１の下面に取り付けられた環状の突出部５が設けられている。突出部５は、コア部２１よりも外側の領域において回転テーブル２と対向している。本実施形態においては、図７に明瞭に示すように、空間５０の下面の回転テーブル２からの高さｈ１５は、空間Ｈの高さｈ１よりも僅かに低い。これは、回転テーブル２の中心部近傍での回転ぶれが小さいためである。具体的には、高さｈ１５は１．０ｍｍから２．０ｍｍ程度であって良い。なお、他の実施形態においては、高さｈ１５とｈ１は等しくても良く、また、突出部５と凸状部４は一体に形成されても、別体として形成されて結合されても良い。なお、図２及び図３は、凸状部４を真空容器１内に残したまま天板１１を取り外した真空容器１の内部を示している。
【００２９】
図１の約半分の拡大図である図６を参照すると、真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されており、これにより、天板１１とコア部２１との間の空間５２にＮ２ガスが供給される。この空間５２に供給されたＮ２ガスにより、突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０は、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂに比べて高い圧力に維持され得る。このため、第１の領域４８Ａにおいて反応ガスノズル３１から吐出されるＢＴＢＡＳガスは、圧力の高い隙間５０を通り抜けて第２の領域４８Ｂへ到達することができない。また、第２の領域４８Ｂにおいて反応ガスノズル３２から吐出されるＯ３ガスは、圧力の高い隙間５０を通り抜けて第１の領域４８Ａへ到達することができない。したがって、両反応ガスは、隙間５０により分離され、真空容器１内の気相中で混合されることは殆ど無い。すなわち、本実施形態の成膜装置においては、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスと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１とにより画成され、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂよりも高い圧力に維持される中心領域Ｃが設けられている。
【００３０】
図７は、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図の約半分を示し、ここには凸状部４と、凸状部４と一体に形成された突出部５が図示されている。図示のとおり、凸状部４は、その外縁においてＬ字状に屈曲する屈曲部４６を有している。屈曲部４６は、回転テーブル２と容器本体１２との間の空間を概ね埋めており、反応ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスと反応ガスノズル３２からのＯ３ガスとがこの隙間を通して混合するのを阻止する。屈曲部４６と容器本体１２との間の隙間、及び屈曲部４６と回転テーブル２との間の隙間は、例えば、回転テーブル２から凸状部４の天井面４４までの高さｈ１とほぼ同一であって良い。また、屈曲部４６があるため、分離ガスノズル４１，４２（図３）からのＮ２ガスは、回転テーブル２の外側に向かっては流れ難い。よって、分離領域Ｄ１，Ｄ２から第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８ＢへのＮ２ガスの流れが促進される。なお、屈曲部４６の下方にブロック部材７１ｂを設ければ、分離ガスが回転テーブル２の下方まで流れるのを更に抑制することができるため、更に好ましい。
【００３１】
なお、屈曲部４６と回転テーブル２との間の隙間は、回転テーブル２の熱膨張を考慮し、回転テーブル２が後述のヒータユニットにより加熱された場合に、上記の間隔（ｈ１程度）となるように設定することが好ましい。
【００３２】
一方、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂにおいて、容器本体１２の内周壁は、図３に示すように外方側に窪み、排気領域６が形成されている。この排気領域６の底部には、図３及び図６に示すように、例えば排気口６１，６２が設けられている。これら排気口６１，６２は各々排気管６３を介して真空排気装置である例えば共通の真空ポンプ６４に接続されている。これにより、主に第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂが排気され、したがって、上述の通り、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂの圧力が分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈの圧力よりも低くすることができる。
【００３３】
また、図３を参照すると、第１の領域４８Ａに対応する排気口６１は、回転テーブル２の外側（排気領域６）において反応ガスノズル３１の下方に位置している。これにより、反応ガスノズル３１の吐出孔３３（図４）から吐出されるＢＴＢＡＳガスは、回転テーブル２の上面に沿って、反応ガスノズル３１の長手方向に排気口６１へ向かって流れることができる。このような配置による利点については、後述する。
【００３４】
再び図１を参照すると、排気管６３には圧力調整器６５が設けられ、これにより真空容器１内の圧力が調整される。複数の圧力調整器６５を、対応する排気口６１，６２に対して設けてもよい。また、排気口６１，６２は、排気領域６の底部（真空容器１の底部１４）に限らず、真空容器の容器本体１２の周壁部に設けても良い。また、排気口６１，６２は、排気領域６における天板１１に設けても良い。ただし、天板１１に排気口６１，６２を設ける場合、真空容器１内のガスが上方へ流れるため、真空容器１内のパーティクルが巻き上げられて、ウエハＷが汚染されるおそれがある。このため、排気口６１，６２は、図示のように底部に設けるか、容器本体１２の周壁部に設けると好ましい。また、排気口６１，６２を底部に設ければ、排気管６３、圧力調整器６５、及び真空ポンプ６４を真空容器１の下方に設置することができるため、成膜装置のフットプリントを縮小する点で有利である。
【００３５】
図１、及び図６から８に示すように、回転テーブル２と容器本体１２の底部１４との間の空間には、加熱部としての環状のヒータユニット７が設けられ、これにより、回転テーブル２上のウエハＷが、回転テーブル２を介して所定の温度に加熱される。また、ブロック部材７１ａが、回転テーブル２の下方及び外周の近くに、ヒータユニット７を取り囲むように設けられるため、ヒータユニット７が置かれている空間がヒータユニット７の外側の領域から区画されている。ブロック部材７１ａより内側にガスが流入することを防止するため、ブロック部材７１ａの上面と回転テーブル２の下面との間に僅かな間隙が維持されるように配置される。ヒータユニット７が収容される領域には、この領域をパージするため、複数のパージガス供給管７３が、容器本体１２の底部を貫通するように所定の角度間隔をおいて接続されている。なお、ヒータユニット７の上方において、ヒータユニット７を保護する保護プレート７ａが、ブロック部材７１ａと、後述する隆起部Ｒとにより支持されており、これにより、ヒータユニット７が設けられる空間にＢＴＢＡＳガスやＯ３ガスが仮に流入したとしても、ヒータユニット７を保護することができる。保護プレート７ａは、例えば石英から作製すると好ましい。
【００３６】
図６を参照すると、底部１４は、環状のヒータユニット７の内側に隆起部Ｒを有している。隆起部Ｒの上面は、回転テーブル２及びコア部２１に接近しており、隆起部の上面Ｒと回転テーブル２の裏面との間、及び隆起部の上面とコア部２１の裏面との間に僅かな隙間を残している。また、底部１４は、回転軸２２が通り抜ける中心孔を有している。この中心孔の内径は、回転軸２２の直径よりも僅かに大きく、フランジ部２０ａを通してケース体２０と連通する隙間を残している。パージガス供給管７２がフランジ部２０ａの上部に接続されている。
【００３７】
このような構成により、図６に示すように、回転軸２２と底部１４の中心孔との間の隙間、コア部２１と底部１４の隆起部Ｒとの間の隙間、及び底部１４の隆起部Ｒと回転テーブル２の裏面との間の隙間を通して、パージガス供給管７２からヒータユニット７の下の空間へＮ２ガスが流れる。また、パージガス供給管７３からヒータユニット７の下の空間へＮ２ガスが流れる。そして、これらのＮ２ガスは、ブロック部材７１ａと回転テーブル２の裏面との間の隙間を通して排気口６１へ流れ込む。このように流れるＮ２ガスは、ＢＴＢＡＳガス（Ｏ３ガス）の反応ガスが回転テーブル２の下方の空間を回流してＯ３ガス（ＢＴＢＡＳガス）と混合するのを防止する分離ガスとして働く。
【００３８】
図２、図３及び図８を参照すると、容器本体１２の周壁部には搬送口１５が形成されている。ウエハＷは、搬送口１５を通して搬送アーム１０により真空容器１の中へ、又は真空容器１から外へと搬送される。この搬送口１５にはゲートバルブ（図示せず）が設けられ、これにより搬送口１５が開閉される。また、凹部２４の底面には３つの貫通孔（図示せず）が形成されており、これらの貫通孔を通して３本の昇降ピン１６（図８）が上下動することができる。昇降ピン１６は、ウエハＷの裏面を支えて当該ウエハＷを昇降させ、ウエハＷの搬送アーム１０との間で受け渡しを行う。
【００３９】
また、この実施形態による成膜装置には、図３に示すように、装置全体の動作のコントロールを行うための制御部１００が設けられている。この制御部１００は、例えばコンピュータで構成されるプロセスコントローラ１００ａと、ユーザインタフェース部１００ｂと、メモリ装置１００ｃとを有する。ユーザインタフェース部１００ｂは、成膜装置の動作状況を表示するディスプレイや、成膜装置の操作者がプロセスレシピを選択したり、プロセス管理者がプロセスレシピのパラメータを変更したりするためのキーボードやタッチパネル（図示せず）などを有する。
【００４０】
メモリ装置１００ｃは、プロセスコントローラ１００ａに種々のプロセスを実施させる制御プログラム、プロセスレシピ、及び各種プロセスにおけるパラメータなどを記憶している。また、これらのプログラムには、例えば後述するクリーニング方法を行わせるためのステップ群を有しているものがある。これらの制御プログラムやプロセスレシピは、ユーザインタフェース部１００ｂからの指示に従って、プロセスコントローラ１００ａにより読み出されて実行される。また、これらのプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体１００ｄに格納され、これらに対応した入出力装置（図示せず）を通してメモリ装置１００ｃにインストールしてよい。コンピュータ可読記憶媒体１００ｄは、ハードディスク、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、フレキシブルディスク、半導体メモリなどであってよい。また、プログラムは通信回線を通してメモリ装置１００ｃへダウンロードしてもよい。
【００４１】
次に、本実施形態の成膜装置の動作（成膜方法）について説明する。まず、載置部２４が搬送口１５に整列するように回転テーブル２が回転して、ゲートバルブ（図示せず）を開く。次に、搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハＷを真空容器１内へ搬入される。ウエハＷは、昇降ピン１６により受け取られ、搬送アーム１０が容器１から引き抜かれた後に、昇降機構（図示せず）により駆動される昇降ピン１６によって載置部２４へと下げられる。上記一連の動作が５回繰り返されて、５枚のウエハＷが対応する凹部２４に載置される。
【００４２】
続いて、真空容器１内が、真空ポンプ６４及び圧力調整器６５により、予め設定した圧力に維持される。回転テーブル２が上から見て時計回りに回転を開始する。回転テーブル２は、ヒータユニット７により前もって所定の温度（例えば３００℃）に加熱されており、ウエハＷがこの回転テーブル２に載置されることで加熱される。ウエハＷが加熱され、所定の温度に維持されたことが温度センサ（図示せず）により確認された後、ＢＴＢＡＳガスが反応ガスノズル３１を通して第１の処理領域Ｐ１へ供給され、Ｏ３ガスが反応ガスノズル３２を通して第２の処理領域Ｐ２へ供給される。加えて、分離ガスノズル４１，４２からＮ２ガスが供給される。さらに、中心領域Ｃから、すなわち、突出部５と回転テーブル２との間から回転テーブル２の表面に沿ってＮ２ガスが吐出される。また、分離ガス供給管５１、パージガス供給管７２，７３からもＮ２ガスが供給される。
【００４３】
ウエハＷが反応ガスノズル３１の下方の第１の処理領域Ｐ１を通過するときに、ウエハＷの表面にＢＴＢＡＳ分子が吸着し、反応ガスノズル３２の下方の第２の処理領域Ｐ２と通過するときに、ウエハＷの表面にＯ３分子が吸着され、Ｏ３によりＢＴＢＡＳ分子が酸化される。したがって、回転テーブル２の回転により、ウエハＷが処理領域Ｐ１、Ｐ２の両方を一回通過すると、ウエハＷの表面に酸化シリコンの一分子層（又は２以上の分子層）が形成される。次いで、ウエハＷが領域Ｐ１、Ｐ２を交互に複数回通過し、所定の膜厚を有する酸化シリコン膜がウエハＷの表面に堆積される。所定の膜厚を有する酸化シリコン膜が堆積された後、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスの供給を停止し、回転テーブル２の回転を停止する。そして、ウエハＷは搬入動作と逆の動作により順次搬送アーム１０により容器１から搬出され、成膜プロセスが終了する。
【００４４】
次に、図９を参照しながら、真空容器１内のガスのフローパターンを説明する。分離領域Ｄ１の分離ガスノズル４１から吐出されるＮ２ガスは、回転テーブル２の半径方向とほぼ直交するように、凸状部４と回転テーブル２との間の分離空間Ｈ（図４（ａ）参照）から第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂへと流出する。分離領域Ｄ１から第１の領域４８Ａへ流れ出たＮ２ガスは、排気口６１により吸引されて、中心領域ＣからのＮ２ガスとともに、排気口６１へ流入する。このため、反応ガスノズル３１の近くでは、Ｎ２ガスは反応ガスノズル３１のほぼ長手方向に沿って流れることとなる。したがって、分離領域Ｄ１から第１の領域４８Ａへ流れ出たＮ２ガスが、反応ガスノズル３１の下方の第１の処理領域Ｐ１を横切ることは殆ど無い。故に、反応ガスノズル３１から回転テーブル２へ向けて吐出されたＢＴＢＡＳガスが、Ｎ２ガスにより希釈されるのが抑制され、高い濃度でウエハＷに吸着され得る。
【００４５】
また、分離領域Ｄ２の分離ガスノズル４２から吐出されて、分離領域Ｄ２の分離空間Ｈから第１の領域４８Ａへ流れ出るＮ２ガスもまた排気口６１に吸引されて、反応ガスノズル３１の長手方向に沿うようにして排気口６１へ流れ込む。よって、分離領域Ｄ２からのＮ２ガスもまた反応ガスノズル３１の下方の第１の処理領域Ｐ１を横切ることが殆ど無い。したがって、ＢＴＢＡＳガスのＮ２ガスによる希釈がより確実に抑制される。
【００４６】
一方、分離領域Ｄ２から第２の領域４８Ｂへ流れ出たＮ２ガスは、中心領域ＣからのＮ２ガスにより外側へ流されながらも、排気口６２に向かって流れ、これに流入する。また、第２の領域４８Ｂの反応ガスノズル３２から吐出されるＯ３ガスもまた同様に流れて排気口６２へ流入する。
【００４７】
この場合、Ｎ２ガスは第２の領域４８Ｂの反応ガスノズル３２の下方の処理領域Ｐ２を通過し得るため、反応ガスノズル３２から吐出されるＯ３ガスが希釈される可能性がある。しかし、本実施形態においては、第２の領域４８が第１の領域よりも広く、反応ガスノズル３２を排気口６２からできる限り離して配置しているため、Ｏ３ガスは、反応ガスノズル３２から吐出されて排気口６２に流入するまでの間に、ウエハＷ上に吸着したＢＴＢＡＳ分子と十分に反応（酸化）することができる。すなわち、本実施形態においては、Ｏ３ガスのＮ２ガスによる希釈の影響は限定的である。
【００４８】
なお、反応ガスノズル３２から吐出されたＯ３ガスの一部は、分離領域Ｄ２へ向かって流れ得るが、分離領域Ｄ２の分離空間Ｈは、上述のとおり、第２の領域４８Ｂに比べて圧力が高いため、そのＯ３ガスは分離領域Ｄ２へ侵入することができず、分離領域Ｄ２からのＮ２ガスとともに流れて排気口６２へ至る。また、反応ガスノズル３２から排気口６２へ向かって流れるＯ３ガスの一部が、分離領域Ｄ１へ向かって流れ得るが、上記と同様に、この分離領域Ｄ１へ侵入することができない。すなわち、Ｏ３ガスは、分離領域Ｄ１，Ｄ２を通り抜けて第１の領域４８Ａへ到達することができず、よって、両反応ガスの混合が抑制される。
【００４９】
また、本実施形態では、分離領域Ｄ１，Ｄ２から第１の領域４８Ａへ回転テーブル２の半径方向にほぼ直交する方向に流れ出るＮ２ガスの流れの方向を、反応ガスノズル３１の長手方向に沿う方向に変えることにより、Ｎ２ガスが反応ガスノズル３１の下方の第１の処理領域Ｐ１を横切らないようにすることができる限りにおいて、排気口６１は反応ガスノズル３１の直下ではなく、反応ガスノズル３１からずれて配置されても良い。この場合、排気口６１は、回転テーブル２の回転方向の上流側及び下流側のいずれにずれても良いが、回転テーブル２の回転方向を考慮すると、分離領域Ｄ１から第１の領域４８Ａへより大量のＮ２ガスが流れ出るから、このＮ２ガスが第１の処理領域Ｐ１を横切らないようにするためには上流側がより好ましい。また、排気口６１は、反応ガスノズル３１の下方と分離領域Ｄ１との間に配置されても良い。
【００５０】
また、排気口６１，６２（及び後述する排気口６３）は、図示の例では円形の開口を有しているが、楕円形又は矩形の開口を有しても良い。さらに、排気口６１（又は６３）は、反応ガスノズル３１（又は３２）の下方から回転テーブル２の回転方向上流側へ向かって、容器本体１２の内周壁の曲率に沿って延びる開口を有しても良い。さらにまた、排気領域６において、反応ガスノズル３１（又は３２）の下方に一の排気口を設け、この一の排気口に対して回転テーブル２の回転方向の上流側に一つ又は２以上の他の排気口を設けても良い。
【００５１】
なお、図１０に示すように、回転テーブル２の外側において反応ガスノズル３２の下方に排気口６３を設けても良い。これによれば、Ｏ３ガスについても、反応ガスノズル３２から吐出されるＯ３ガスのＮ２ガスによる希釈が抑制され、Ｏ３ガスが高い濃度でウエハＷに到達することができる。図９の配置と図１０の配置は、Ｏ３ガスに応じて、適宜選択して良い。また、反応ガスノズル３１と反応ガスノズル３２の両方の下方に排気口を設けても良い。
【００５２】
なお、反応ガスノズル３１，３２を容器本体１２の周壁部から導入するのではなく、真空容器１の中心側から導入する場合は、反応ガスノズル３１，３２は、回転テーブル２の外周端の上方で終端して良く、この場合、排気口は、そのような反応ガスノズルの長手方向の延長上に配置されて良い。これによっても、上述の効果が発揮される。
【００５３】
さらに、図１１（ａ）に示すように、反応ガスノズル３１を第１の領域４８Ａの中央に配置し、回転テーブル２の外側（排気領域６）において反応ガスノズル３１の下方に排気口６１を配置しても良い。さらに、第１の領域４８Ａの幅は、任意に設定することができ、例えば、図１１（ｂ）に示すように、他の図に示した第１の領域４８Ａよりも狭くしても良い。このようにすれば、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂに加えて、他の反応ガスに対応した他の領域を真空容器１内に画定し易くなり、多元化合物のＡＬＤ成膜も可能となる。
【００５４】
次に、図１２を参照しながら、反応ガスをより高い濃度でウエハＷ（回転テーブル２）に供給するための構成について説明する。図１２には、反応ガスノズル３１，３２に取り付けられるノズルカバー３４が図示されている。ノズルカバー３４は、反応ガスノズル３１，３２の長手方向に沿って延び、コ字型の断面形状を有する基部３５を有している。基部３５は、反応ガスノズル３１，３２を覆うように配置されている。基部３５における上記長手方向に延びる２つの開口端の一方には、整流板３６Ａが取り付けられ、他方には、整流板３６Ｂが取り付けられている。
【００５５】
図１２（ｂ）に明瞭に示されるように、本実施形態においては、整流板３６Ａ，３６Ｂは、反応ガスノズル３１，３２の中心軸に対して左右対称に形成されている。また、整流板３６Ａ，３６Ｂの回転テーブル２の回転方向に沿った長さは、回転テーブル２の外周部に向かうほど長くなっており、このため、ノズルカバー３４は、概ね扇形状の平面形状を有している。ここで、図１２（ｂ）に点線で示す扇の開き角度は、分離領域Ｄ１，Ｄ２の凸状部４のサイズをも考慮して決定されるが、例えば５°以上９０°未満であると好ましく、具体的には例えば８°以上１０°未満であると更に好ましい。
【００５６】
図１３は、真空容器１の内部を、反応ガスノズル３１の長手方向外側から見た図である。図示のとおり、上述のように構成されるノズルカバー３４は、整流板３６Ａ，３６Ｂが回転テーブル２の上面に対してほぼ平行に近接するように、反応ガスノズル３１，３２に取り付けられている。ここで、例えば高い天井面４５の回転テーブル２の上面からの高さ１５ｍｍ〜１５０ｍｍに対して、整流板３６Ａの回転テーブル２の上面からの高さｈ３は例えば０．５ｍｍ〜４ｍｍであって良く、ノズルカバー３４の基部３５と高い天井面４５との間隔ｈ４は例えば１０ｍｍ〜１００ｍｍであって良い。また、回転テーブル２の回転方向に対して反応ガスノズル３１，３２の上流側に整流板３６Ａが配置され、下流側に整流板３６Ｂが配置されている。このような構成により、凸状部４と回転テーブル２との間の分離空間Ｈから第１の領域４８Ａへ流れ出るＮ２ガスは、整流板３６Ａにより、反応ガスノズル３１の上方の空間へ流れ易く、下方の処理領域Ｐ１へ侵入し難くなるため、反応ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスのＮ２ガスによる希釈が更に抑制される。
【００５７】
なお、回転テーブル２の回転による遠心効果のため、Ｎ２ガスは回転テーブル２の外縁近傍において大きなガス流速を有し得るから、外縁近傍においては第１の空間へのＮ２ガスの侵入抑制効果が低下するとも思われる。しかし、図１２（ｂ）に示すように、整流板３６Ａは、回転テーブル２の外縁部に向かうに従って幅が広くなるため、Ｎ２ガスの侵入抑制効果の低下を相殺することができる。
【００５８】
また、図１３では、反応ガスノズル３１に取り付けられたノズルカバー３４を示しているが、ノズルカバー３４は、反応ガスノズル３２に取り付けられても良く、両方の反応ガスノズル３１，３２に取り付けられても良い。また、図９に示すように、反応ガスノズル３２の下方に排気口が設けられていない場合に、この反応ガスノズル３２にのみノズルカバー３４を取り付けても良い。
【００５９】
以下、ノズルカバー３４の変形例について図１４を参照しながら説明する。図１４（ａ）及び１４（ｂ）に示すように、基部３５（図１２）を用いずに、整流板３７Ａ，３７Ｂを反応ガスノズル３１，３２に対して直接に取り付けても良い。この場合であっても、整流板３７Ａ，３７Ｂは、回転テーブル２の上面から高さｈ３の位置に配置することができるため、上述のノズルカバー３４と同様の効果が得られる。この例においても、整流板３７Ａ，３７Ｂは、図１２に示した整流板３６Ａ，３６Ｂと同様に、上方から見てほぼ扇形状をなしていると好ましい。
【００６０】
また、整流板３６Ａ，３６Ｂ，３７Ａ，３７Ｂは、必ずしも回転テーブル２と平行でなくても良い。例えば、回転テーブル２（ウエハＷ）からの高さｈ３が維持されて、反応ガスノズル３１，３２の上方の第２の空間へＮ２ガスを流れ易くすることができる限り、図１４（ｃ）に示すように、整流板３７Ａ，３７Ｂは反応ガスノズル３１の上部から回転テーブル２へ向かうように傾斜していても良い。図示の整流板３７Ａは、Ｎ２ガスを第２の空間Ｒへガイドすることができる点でも好ましい。
【００６１】
続いて、ノズルカバーの更なる変形例について、図１５及び図１６を参照しながら説明する。これらの変形例は、ノズルカバーと一体化された反応ガスノズル、又はノズルカバーの機能を有する反応ガスノズルとも言うことができる。このため、以下の説明では反応ガスインジェクタと称呼する。
【００６２】
図１５（ａ）及び（ｂ）を参照すると、反応ガスインジェクタ３Ａは、反応ガスノズル３１，３２と同様に円筒形状を有する反応ガスノズル３２１を含み、反応ガスノズル３２１が真空容器１の容器本体（図１）の周壁部を貫通するように設けることができる。反応ガスノズル３２１は、反応ガスノズル３１，３２と同様に、約０．５ｍｍの内径を有し、例えば１０ｍｍの間隔で反応ガスノズル３２１の長手方向に配列される複数の吐出孔３２３を有している。ただし、反応ガスノズル３２１は、複数の吐出孔３２３が回転テーブル２の上面に対して所定の角度で開口している点で、反応ガスノズル３１，３２と異なる。また、反応ガスノズル３２１の上端部には案内板３２５が取り付けられている。案内板３２５は、反応ガスノズル３２１の円筒の曲率よりも大きい曲率を有しており、曲率の相違により、反応ガスノズル３２１と案内板３２５との間にはガス流路３１６が形成されている。図示しないガス供給源から反応ガスノズル３２１へ供給された反応ガスは、吐出孔３２３から吐出され、ガス流路３１６を通って回転テーブル２上に載置されるウエハＷ（図１３）に到達する。
【００６３】
また、案内板３２５の下端部には回転テーブル２の回転方向上流側に延びる整流板３７Ａが設けられ、反応ガスノズル３２１の下端部には回転テーブル２の回転方向下流側に延びる整流板３７Ｂが設けられている。
【００６４】
このように構成される反応ガスインジェクタ３Ａは、整流板３７Ａ，３７Ｂが回転テーブル２の上面に近接しているため、分離領域Ｄ１，Ｄ２からのＮ２ガスが、反応ガスノズル３２１の下方の処理領域へ侵入し難くなる。したがって、反応ガスノズル３２１からの反応ガスのＮ２ガスによる希釈がより確実に抑制される。
【００６５】
なお、反応ガスは、反応ガスノズル３２１から反応ガス流出孔３２３を通してガス流路３１６へ到達するときに、案内板３２５に吹き付けられるため、図１５（ｂ）の複数の矢印で示すように、反応ガスノズル３２１の長手方向に広がることとなる。このため、ガス流路３２６内において、ガス濃度が均一化される。すなわち、この変形例は、ウエハＷに堆積される膜の膜厚を均一化できる点で好ましい。
【００６６】
図１６（ａ）を参照すると、反応ガスインジェクタ３Ｂは、方形管により構成される反応ガスノズル３２１を有している。反応ガスノズル３２１は、図１６（ｂ）に示すように、例えば内径０．５ｍｍを有し、反応ガスノズル３２１の長手方向に沿って例えば５ｍｍ間隔で配置される複数の反応ガス流出孔３２３を一方の側壁に有している。また、反応ガス流出孔３２３が形成された側壁には、逆Ｌ字形状を有する案内板３２５が、当該側壁との間に所定の間隔（例えば０．３ｍｍ）をおいて取り付けられている。
【００６７】
また、図１６（ｂ）に示すように、反応ガスノズル３２１には、真空容器１の容器本体１２の周壁部（例えば図２を参照）から導入されたガス導入管３２７が接続されている。これにより、反応ガスノズル３２１が支持されるとともに、例えばＢＴＢＡＳガスはガス導入管３２７を通して反応ガスノズル３２１へ供給されて、複数の反応ガス流出孔３２３からガス流路３２６を通して、回転テーブル２に向けて供給される。また、この例の反応ガスノズル３２１は、ガス流路３２６が回転テーブル２の回転方向上流側に位置するように、配置されている。
【００６８】
このように構成される反応ガスインジェクタ３Ｂは、反応ガスノズル３２１の下面が回転テーブル２の上面から高さｈ３の位置に配置され得るため、分離領域Ｄ１，Ｄ２からのＮ２ガスは、反応ガスインジェクタ３Ｂの上方へ流れ易く、下方の処理領域へ侵入し難くなる。また、反応ガスノズル３２１の下面が、ガス流路３２６に対して回転テーブル２の回転方向下流側に配置されているため、ガス流路３２６から供給されるＢＴＢＡＳガスを回転テーブル２と反応ガスノズル３２１との間に比較的長く滞留させることができるため、ウエハＷへのＢＴＢＡＳガスの吸着効率を向上することができる。また、反応ガス流出孔３２３から流出した反応ガスが案内板３２５に衝突し、図１６（ｂ）に矢印で示すように広がるため、ガス流路３２６の長手方向に沿って反応ガスの濃度が均一化される。  
なお、反応ガスノズル３２１は、ガス流路３２６が回転テーブル２の回転方向下流側に位置するように配置しても良い。この場合、反応ガスノズル３２１の下面が、ガス流路３２６に対して回転テーブル２の回転方向上流側に配置され、Ｎ２ガスの反応ガスノズル３２１の下方への侵入を妨げるのに寄与し得るため、反応ガスのＮ２ガスによる希釈がより確実に抑制される。  
なお、図１５及び図１６に示す反応ガスインジェクタ３Ａ，３Ｂは、例えばＯ３ガスを回転テーブル２の表面に向けて供給するために使用されて良い。
【００６９】
次に、図１７から図１９を参照しながら、回転テーブル２の上面近傍における反応ガスの濃度について行ったシミュレーションの結果を説明する。図１７（ａ）は、図中に示すように排気領域６における反応ガスノズル３１の下方に排気口６１が配置された場合に、反応ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスが回転テーブル２上でどのように広がるかを示している。一方、図１７（ｂ）は、排気口６１が反応ガスノズル３１の下方から、回転テーブル２の回転方向下流側に大きくずれて配置された場合に、反応ガスノズル３１からの反応ガスが回転テーブル２上でどのように広がるかを示している。このシミュレーションは、
・反応ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスの供給量：  １００ｓｃｃｍ
・分離ガスノズル４１，４２からのＮ２ガスの供給量：  １４，５００ｓｃｃｍ
・回転テーブル２の回転速度：  ２０ｒｐｍ
・反応ガスノズル３１と回転テーブル２との間の間隔：  ４ｍｍ
・反応ガスノズル３１の吐出孔３３の内径：  ０．５ｍｍ
・吐出孔３３の間隔（ピッチ）：  １０ｍｍ
という条件で行った。なお、反応ガスノズル３１にはノズルカバー３４（図１２、図１４）は取り付けられていない。
【００７０】
図１７（ａ）に示すように、反応ガスノズル３１の下方に排気口６１を配置する場合は、反応ガスノズル３１の長手方向の全体において狭い範囲で、反応ガス濃度が約１０％以上となっている。また、反応ガスは、回転テーブル２の回転方向下流側においても、あまり広い範囲に広がっていない。さらに、反応ガスノズル３１よりも回転テーブル２の回転方向上流側に僅かに広がっていることが分かる。これに対して、排気口６１が反応ガスノズル３１の下方から大きくずれる場合には、図１７（ｂ）に示すように、反応ガス濃度が１０％以上の範囲は無く、また、反応ガスが回転テーブル２の回転方向下流側に広がっていることが分かる。しかも、反応ガスは回転テーブル２の回転方向上流側に広がることがない。
【００７１】
これらの結果から、図１７（ｂ）の場合は、特に反応ガスノズル３１の上流側（図２等における分離領域Ｄ１）からのＮ２ガスにより、反応ガスノズル３１からの反応ガスが押し流されて、反応ガスが広い範囲に広がってガス濃度が低下する一方、図１７（ａ）の場合は、Ｎ２ガスによって反応ガスが押し流されることがないため、狭い範囲に高濃度で存在できることが分かる。すなわち、排気口６１が反応ガスノズル３１の下方に配置される場合は、Ｎ２ガスは、分離領域Ｄ１，Ｄ２から第１の領域４８Ａへ流れ出た後に、反応ガスノズル３１の長手方向に沿った方向に向きを変えて排気口６１へ流入するため、反応ガスノズル３１の下方の第１の処理領域Ｐ１を横切ることがなく、反応ガスを希釈することがない。また、反応ガスは、反応ガスノズル３１の長手方向に沿った方向に流れるＮ２ガスに挟まれるように、当該長手方向に流れて排気口６１へ流入していると考えられる。このような流れにより反応ガスは高濃度に保たれ、したがって、第１の処理領域を通過するウエハＷに確実に吸着されることとなる。
【００７２】
また、図１７（ａ）の場合、反応ガスが高濃度で狭い範囲に限定されて広がらないことから、反応ガスどうしの気相中での混合がより確実に抑制される。さらに、反応ガスを狭い範囲に限定できるから、分離領域Ｄ１（又はＤ２）の分離ガスノズル４１（又は４２）からのＮ２ガスの流量を大きくして分離空間Ｈの圧力を過剰に高くしなくても、両反応ガスを十分に分離することが可能となる。このため、Ｎ２ガスの流量及び排気装置の負荷を低減してランニングコストを低減できる点でも有利である。
【００７３】
次に、図１５に示す反応ガスインジェクタ３Ａを用いた場合のシミュレーションについて説明する。このシミュレーションは、反応ガスノズル３１の代わりに反応ガスインジェクタ３Ａを使用する以外は、図１７（ｂ）の場合と同一の条件で行った。すなわち、排気口６１は、反応ガスインジェクタ３Ｂの下方から大きくずれている。図１８（ａ）に、シミュレーション結果を示す。図１７（ｂ）の場合と顕著な差は認められないものの、反応ガス濃度が４．５〜６％の範囲は広くなっている。これは、整流板３７Ａ，３７Ｂ及び案内板３２５により、反応ガスインジェクタ３Ａの下方の第１の処理領域Ｐ１を横切るＮ２ガスが低減されたためと考えることができる。
【００７４】
また、図１８（ｂ）は、図１６に示す反応ガスインジェクタ３Ｂを用いた場合のシミュレーションの結果を示している。このシミュレーションは、反応ガスノズル３１の代わりに反応ガスインジェクタ３Ｂを使用する以外は、図１７（ｂ）の場合と同一の条件で行った。図示のとおり、反応ガスインジェクタ３Ｂからの反応ガスは、回転テーブル２の回転方向下流側に大きく広がっているものの、図１７（ｂ）に比べると、ガス濃度の高い範囲が広い。特に真空容器（図２）の中央に近い側で反応ガス濃度が高くなっている。これは、反応ガスインジェクタ３Ｂの反応ガスノズル３２１の下面が回転テーブル２の上面に近接し、第１の反応領域Ｐ１へ侵入するＮ２ガスを低減できるためと考えられる。図示の結果から、排気口６１を反応ガスインジェクタ３Ｂの下方に配置すれば、図１７（ａ）の場合よりも更に高いガス濃度が実現されると考えられる。
【００７５】
図１９は、図１７（ａ）から図１８（ｂ）までに対応した、反応ガス濃度の回転テーブル２の半径方向に沿った濃度分布を示している。図１８（ａ）に示した、排気口６１が反応ガスノズル３１の下方に配置される場合は、回転テーブル２の半径方向の中央付近で反応ガス濃度が３０％を超えており、他の場合よりも大幅に高い反応ガス濃度が実現されていることが分かる。なお、図１９の曲線Ａ，Ｂが周期的に増減しているのは、反応ガスノズル３１の吐出孔３３の分布によるものである。すなわち、吐出孔３３の直下でガス濃度が高くなっていることを示している。一方、曲線Ｃ，Ｄにおいては、このような増減は顕著ではない。これは、反応ガスインジェクタ３Ａ，３Ｂにおける反応ガスノズル３２１の吐出孔３２３から吐出した反応ガスが案内板３２５に衝突し、ガス流路３２６において反応ガスインジェクタ３Ａ，３Ｂの長手方向にガス濃度が均一化されるためである。
【００７６】
また、曲線Ａ（排気口６１が反応ガスノズル３１の下方に配置される場合）において、回転テーブル２の半径方向の中央付近で濃度が高くなるのは、反応ガスノズル３１の先端（真空容器１の中心に近い側）から基端部へ向かって反応ガスが流れるため、その流れの下流方向へ向かって反応ガス濃度が高くなる一方、その流れの下流側では排気口６１により排気されるため、その方向に沿って反応ガス濃度が低くなるためと考えることができる。
【００７７】
このような反応ガス濃度分布は、図２０に示すように、反応ガスノズル３１の吐出孔３３の間隔を調整することにより、平坦化することが可能である。図２０（ａ）を参照すると、反応ガスノズル３１の先端側では吐出孔３３が高密度で形成され、基端部側では低密度で形成されている。また、用いる反応ガスによっては、図２０（ｂ）に示すように、反応ガスノズル３１の先端側にのみ吐出孔３３を形成しても良い。また、基端部側に吐出孔を高密度に形成しても良い。反応ガスが反応ガスノズル３１の長手方向に流れる場合、反応ガスがウエハＷの表面に吸着することにより、反応ガスの流れの方向に沿って反応ガス濃度が低下することとなるが、基端部側に高密度で吐出孔を形成すれば、この濃度低下を相殺することができる。
【００７８】
ここで、本発明の他の実施形態による成膜装置を説明する。図２１を参照すると、容器本体１２の底部１４は、中央開口を有し、ここには収容ケース８０が気密に取り付けられている。また、天板１１は、中央凹部８０ａを有している。支柱８１が収容ケース８０の底面に載置され、支柱８１の状端部は中央凹部８０ａの底面にまで到達している。支柱８１は、反応ガスノズル３１から吐出されるＢＴＢＡＳガスと反応ガスノズル３２から吐出されるＯ３ガスとが真空容器１の中央部を通して互いに混合するのを防止する。
【００７９】
また、回転スリーブ８２が、支柱８１を同軸状に囲むように設けられている。回転スリーブ８２は、支柱８１の外面に取り付けられた軸受け８６，８８と、収容ケース８０の内側面に取り付けられた軸受け８７とにより支持されている。さらに、回転スリーブ８２は、その外面にギヤ部８５が取り付けられている。また、環状の回転テーブル２の内周面が回転スリーブ８２の外面に取り付けられている。駆動部８３が収容ケース８０に収容されており、駆動部８３から延びるシャフトにギヤ８４が取り付けられている。ギヤ８４はギヤ部８５と噛み合う。このような構成により、回転スリーブ８２ひいては回転テーブル２が駆動部８３により回転される。
【００８０】
パージガス供給管７４が収容ケース８０の底に接続され、収容ケース８０へパージガスが供給される。これにより、反応ガスが収容ケース８０内へ流れ込むのを防止するために、収容ケース８０の内部空間を真空容器１の内部空間よりも高い圧力に維持することができる。したがって、収容ケース８０内での成膜が起こらず、メンテナンスの頻度を低減できる。また、パージガス供給管７５が、真空容器１の上外面から凹部８０ａの内壁まで至る導管７５ａにそれぞれ接続され、回転スリーブ８２の上端部に向けてパージガスが供給される。このパージガスのため、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスは、凹部８０ａの内壁と回転スリーブ８２の外面との間の空間を通して混合することができない。図２１には、２つのパージガス供給管７５と導管７５ａが図示されているが、供給管７５と導管７５ａの数は、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとの混合が凹部８０ａの内壁と回転スリーブ８２の外面との間の空間近傍において確実に防止されるように決定されて良い。
【００８１】
図２１に示す、本発明の他の実施形態による成膜装置では、凹部８０ａの側面と回転スリーブ８２の上端部との間の空間は、分離ガスとしてのＮ２ガスを吐出する吐出孔に相当し、そしてこの分離ガス吐出孔、回転スリーブ８２及び支柱８１により、真空容器１の中心部に位置する中心領域が構成される。
【００８２】
このような構成を有する、本発明の他の実施形態による成膜装置においても、反応ガスノズル３１，３２の少なくとも一方と、これに対応する排気口との位置関係は、上記の実施形態における位置関係と同様である。このため、この成膜装置においても上述の効果が発揮される。
【００８３】
また、本発明の実施形態による成膜装置（種々の部材の変形例を含む）は、基板処理装置に組み込むことができ、その一例が図２２に模式的に示されている。基板処理装置は、搬送アーム１０３が設けられた大気搬送室１０２と、雰囲気を真空と大気圧との間で切り替え可能なロードロック室（準備室）１０４，１０５と、２つの搬送アーム１０７ａ、１０７ｂが設けられた搬送室１０６と、本発明の実施形態にかかる成膜装置１０８，１０９とを含む。ロードロック室１０４，１０５及び成膜装置１０８，１０９と、搬送室１０６との間は、開閉可能なゲート弁Ｇにより結合され、ロードロック室１０４，１０５と大気搬送室１０２との間も開閉可能なゲート弁Ｇにより結合されている。また、この基板処理装置は、たとえばＦＯＵＰなどのウエハカセット１０１が載置されるカセットステージ（図示せず）を含んでいる。ウエハカセット１０１は、カセットステージの一つに運ばれ、カセットステージと大気搬送室１０２との間の搬入出ポートに接続される。次いで、開閉機構（図示せず）によりウエハカセット（ＦＯＵＰ）１０１の蓋が開けられて、搬送アーム１０３によりウエハカセット１０１からウエハが取り出される。次に、ウエハはロードロック室１０４（１０５）へ搬送される。ロードロック室１０４（１０５）が排気された後、ロードロック室１０４（１０５）内のウエハは、搬送アーム１０７ａ（１０７ｂ）により、真空搬送室１０６を通して成膜装置１０８，１０９へ搬送される。成膜装置１０８，１０９では、上述の方法でウエハ上に膜が堆積される。基板処理装置は、同時に５枚のウエハを収容可能な２つの成膜装置１０８，１０９を有しているため、高いスループットで分子層成膜を行うことができる。
【００８４】
本発明の実施形態による成膜装置は、酸化シリコン膜の成膜に限らず、窒化シリコンの分子層成膜にも適用することができる。また、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とＯ３ガスを用いた酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の分子層成膜、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺｒ）とＯ３ガスを用いた酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）の分子層成膜、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム（ＴＥＭＡＨｆ）とＯ３ガスを用いた酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）の分子層成膜、ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト（Ｓｒ（ＴＨＤ）２）とＯ３ガスを用いた酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）の分子層成膜、チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト（Ｔｉ（ＭＰＤ）（ＴＨＤ））とＯ３ガスを用いた酸化チタン（ＴｉＯ２）の分子層成膜などを行うことができる。また、Ｏ３ガスではなく、酸素プラズマを利用することも可能である。これらのガスの組み合わせを用いても、上述の効果が奏されることは言うまでもない。
【００８５】
以上、本発明を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８６】
Ｗ・・・ウエハ、１・・・真空容器、２・・・回転テーブル、２１・・・コア部、２４・・・凹部（基板載置領域）、３１，３２・・・反応ガスノズル、３４・・・ノズルカバー、３６Ａ，３６Ｂ，３７Ａ，３７Ｂ・・・整流板、Ｐ１・・・第１の処理領域、Ｐ２・・・第２の処理領域、Ｄ・・・分離領域、Ｃ・・・中心領域、４１，４２・・・分離ガスノズル、３Ａ，３Ｂ・・・反応ガスインジェクタ、４・・・凸状部、５１・・・分離ガス供給管、６１，６２，６３・・・排気口、６３・・・排気管、６５・・・圧力調整器、７・・・ヒータユニット、７２，７３・・・パージガス供給管、８１・・・分離ガス供給管。
【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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