(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向けて供給し、当該２種類の反応ガスの反応生成物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含む回転テーブル；
前記容器内の第１の領域に配置され、前記回転テーブルの回転方向と交わる方向に延び、前記回転テーブルへ向けて第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、前記回転テーブルへ向けて第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の領域に対して設けられる第１の排気口；
前記第２の領域に対して設けられる第２の排気口；
前記第１の領域および前記第２の領域の間に配置され、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、
前記分離ガス供給部の前記回転方向に沿った両側において、前記分離ガスが流れる空間を前記回転テーブルとの間に形成する天井面であって、前記第１の領域および前記第２の領域における圧力よりも前記空間の圧力を高く維持して前記第１の領域および前記第２の領域を分離可能に設けられる当該天井面と、
を含む分離領域；並びに
前記分離領域において、前記回転テーブルと前記容器の内側面との間に設けられるブロック部材であって、前記分離領域の前記回転方向上流側においては前記回転テーブルと前記容器の内側面との間に空間が形成されるように配置される当該ブロック部材と
を備え、
前記分離領域における前記天井面の前記回転方向上流側の側辺は、前記第１の排気口又は前記第２の排気口よりも前記回転方向下流側に配置された
成膜装置。
【請求項２】
前記天井面が前記容器の内側面まで延在し、前記ブロック部材が前記天井面に取り付けられている、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記ブロック部材が前記天井面に取り付けられ、前記天井面が当該ブロック部材の側面まで延在している、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記ブロック部材が前記容器の底面に載置される、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記回転テーブルの下方に配置されるプレート部材を更に備え、
前記ブロック部材が前記プレート部材上に載置される、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記第１の排気口が、前記第１の領域において前記回転方向の下流側に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記第２の排気口が、前記第２の領域において前記回転方向の下流側に配置される、請求項１から６のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記第１の反応ガス供給部が、前記第１の排気口よりも前記回転方向に沿った上流側に配置され、
前記第２の反応ガス供給部が、前記第２の排気口よりも前記回転方向に沿った上流側に配置される、請求項１から７のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項９】
第２の前記分離領域を更に備え、
第１の反応ガス供給部、前記第１の排気口、前記分離領域、前記第２の反応ガス供給部、前記第２の排気口、および前記第２の分離領域が、この順に前記回転方向に沿って配置される、請求項１から７のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の成膜装置において行われる成膜方法であって、
前記回転テーブルの前記基板載置領域に基板を載置するステップと、
前記分離ガス供給部から分離ガスを供給するステップと、
前記第１の反応ガス供給部から前記第１の反応ガスを供給し、前記第２の反応ガス供給部から前記第２の反応ガスを供給するステップと、
前記分離領域の前記回転方向上流側において前記回転テーブルと前記容器の内側面との間に形成される空間を通して前記分離ガスを流すステップと
を含む、成膜方法。
【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および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路（ＩＣ）の製造プロセスの一つに、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）と呼ばれる成膜方法がある。この成膜方法は、いわゆる回転テーブル式のＡＬＤ装置で行われることが多い。そのようなＡＬＤ装置の一例が、本出願の出願人により提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１のＡＬＤ装置では、たとえば５枚の基板が載置される回転テーブルが真空容器内に回転可能に配置されており、回転テーブルの上方には、回転テーブル上の基板に対して第１の反応ガスを供給する第１の反応ガス供給部と、第２の反応ガスを供給する第２の反応ガス供給部とが、回転テーブルの回転方向に沿って離間して設けられている。また、真空容器内には、第１の反応ガス供給部から第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と、第２の反応ガス供給部から第２の反応ガスが供給される第２の処理領域とを分離するための分離領域が設けられている。分離領域には、分離ガスを供給する分離ガス供給部と、分離ガス供給部からの分離ガスによって、第１の処理領域や第２の処理領域よりも分離領域を高い圧力に維持するために、回転テーブルに対して狭い空間を提供する天井面とが設けられている。
【０００４】
このような構成によれば、高い圧力に維持される分離領域によって第１の処理領域と第２の処理領域とが分離されるため、第１の反応ガスと第２の反応ガスとが十分に分離することが可能となる。しかも、回転テーブルを高速に回転した場合であっても、反応ガス同士を分離でき、製造スループットを向上することができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５６４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＡＬＤにおけるスループットを更に向上するためには、回転テーブルの回転速度を高くすることが有用だが、回転テーブルの回転速度を高くすると、回転テーブルの回転によって反応ガス同士が混合し易くなってしまう。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑み、反応ガス同士をより確実に分離することが可能な原子層（分子層）成膜装置および成膜方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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向けて供給し、当該２種類の反応ガスの反応生成物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、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含む回転テーブル；前記容器内の第１の領域に配置され、前記回転テーブルの回転方向と交わる方向に延び、前記回転テーブルへ向けて第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、前記回転テーブルへ向けて第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の領域に対して設けられる第１の排気口；前記第２の領域に対して設けられる第２の排気口；前記第１の領域および前記第２の領域の間に配置され、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、前記分離ガス供給部の前記回転方向に沿った両側において、前記分離ガスが流れる空間を前記回転テーブルとの間に形成する天井面であって、前記第１の領域および前記第２の領域における圧力よりも前記空間の圧力を高く維持して前記第１の領域および前記第２の領域を分離し得る当該天井面と、を含む分離領域；並びに、前記分離領域において、前記回転テーブルと前記容器の内側面との間に設けられるブロック部材であって、前記分離領域の前記回転方向上流側においては前記回転テーブルと前記容器の内側面との間に空間が形成されるように配置される当該ブロック部材とを備え、前記分離領域における前記天井面の前記回転方向上流側の側辺は、前記第１の排気口又は前記第２の排気口よりも前記回転方向下流側に配置されている。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様の成膜装置において行われる成膜方法であって、前記回転テーブルの前記基板載置領域に基板を載置するステップと、前記分離ガス供給部から分離ガスを供給するステップと、前記第１の反応ガス供給部から前記第１の反応ガスを供給し、前記第２の反応ガス供給部から前記第２の反応ガスを供給するステップと、前記分離領域の前記回転方向上流側において前記回転テーブルと前記容器の内側面との間に形成される空間を通して前記分離ガスを流すステップとを含む成膜方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、反応ガス同士をより確実に分離することが可能な原子層（分子層）成膜装置および成膜方法が提供される。
【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を模式的に示す上面図である。
【図２】本発明の実施形態による成膜装置を模式的に示す断面図である。
【図３】図１の補助線ＡＬに沿った一部断面図である。
【図４】本発明の実施形態による成膜装置を模式的に示す他の断面図である。
【図５】本発明の実施形態による成膜装置により発揮される効果を説明する説明図である。
【図６】上記の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示す図である。
【図７】本発明の実施形態による成膜装置における分離領域の変形例を示す図である。
【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】
図１から図６までを参照しながら、本発明の実施形態による成膜装置を説明する。図１および図２に示すように、本実施形態による成膜装置は、概ね円形の平面形状を有する扁平な真空容器１０と、この真空容器１０内に設けられ、真空容器１０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。
【００１４】
真空容器１０は、図２（図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図）に示すように、概ね扁平な有底円筒形状を有する容器本体１２と、たとえばＯ−リングなどの封止部材１３を介して容器本体１２の上面に気密に載置される天板１１とを有している。天板１１および容器本体１２は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）などの金属により作製されている。
【００１５】
図１を参照すると、回転テーブル２には、ウエハが載置される複数の載置部２４が形成されている。本実施形態では、載置部２４は凹部として構成され、３００ｍｍの直径を有するウエハが載置されるように、その直径よりも例えば４ｍｍ程度大きい内径を有し、そのウエハの厚さとほぼ等しい深さを有している。載置部２４はこのように構成されるため、載置部２４にウエハを載置したときには、ウエハの表面と回転テーブル２の表面（載置部２４が形成されていない領域）とが同じ高さになる。すなわち、ウエハの厚さによる段差が生じないため、回転テーブル２上におけるガスの流れに乱れが生じるのを低減することができる。また、ウエハが載置部２４に収まることとなるため、回転テーブル２が回転しても、載置部２４に載置されるウエハは、回転テーブル２の外方へ飛び出すことなく、載置部２４に留まることができる。
【００１６】
また、図２および図３に示すように、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保持されている。コア部２１は、その下部において回転軸２２に固定されており、回転軸２２は駆動部２３に接続されている。コア部２１および回転軸２２は、互いに共通の回転軸を有し、駆動部２３の回転により、回転軸２１およびコア部２１、ひいてはサセプタ２が回転することができる。
【００１７】
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２０ａを介して真空容器１０の底部裏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。
【００１８】
図１を再び参照すると、真空容器１０には、回転テーブル２の上方に互いに離間した２個の凸状部４Ａおよび４Ｂが設けられている。図示のとおり、凸状部４Ａおよび４Ｂは、頂部が円弧状に切断された扇形の上面形状を有している。凸状部４Ａおよび４Ｂは、コア部２１を取り囲むように天板１１に取り付けられた突出部５の外周に内円弧が近接し、容器本体１２の内周面に沿うように外円弧が配置されている。図１では説明の便宜上、天板１１を省略しているが、凸状部４Ｂについて図２に示しているように、凸状部４Ａ，４Ｂは天板１１の下面に取り付けられている。また、凸状部４Ａ，４Ｂは、たとえばアルミニウムなどの金属により形成することができる。
【００１９】
なお、凸状部４Ｂは凸状部４Ａとほぼ同一の構成を有しているため、以下、主として凸状部４Ｂについて説明することとし、凸状部４Ａについての重複する説明を省略する。
【００２０】
図１の補助線ＡＬに沿った断面図である図３を参照すると、凸状部４Ｂは、凸状部４Ｂ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４２が収容されている。分離ガスノズル４２は、図１に示すように、容器本体１２の周壁部から真空容器１０内へ導入されて真空容器１０の半径方向に延びている。また、分離ガスノズル４２は、その基端部が容器本体１２の外周壁に取り付けられ、これにより、回転テーブル２の表面とほぼ平行に支持されている。なお、凸状部４Ａには、同様にして分離ガスノズル４１が配置されている。
【００２１】
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４１ｈを有している（図３）。吐出孔４１ｈは、本実施形態においては、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。また、分離ガスノズル４１（４２）の下端から回転テーブル２の表面までの間隔は０．５ｍｍ〜４ｍｍであって良い。
【００２２】
図３に示すように、回転テーブル２と凸状部４Ｂとにより、高さｈ１（凸状部４Ｂの下面４４の回転テーブル２の表面からの高さ）を有する分離空間Ｈが形成される。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程度であると好ましい。一方、凸状部４Ｂの両側には、回転テーブル２の表面と天板１１の下面とで画成される第１の領域４８１と第２の領域４８２とが形成されている。第１および第２の領域４８１，４８２の高さ（回転テーブル２から天板１１までの高さ）は、たとえば１５ｍｍ〜１５０ｍｍである。第１の領域４８１には反応ガスノズル３１が設けられ、第２の領域４８２には反応ガスノズル３２が設けられている。これらの反応ガスノズル３１，３２は、図１に示すように、容器本体１２の外周壁から真空容器１０内へ導入され、真空容器１０の半径方向に、回転テーブル２の上面とほぼ平行に延びている。また、反応ガスノズル３１，３２は、図３に示すように天板１１の下面から離れている。さらに、反応ガスノズル３１，３２には、これらの長さ方向に約１０ｍｍの間隔で配列され、約０．５ｍｍの口径を有し、下向きに開口する複数の吐出孔３３が形成されている（図３）。反応ガスノズル３１からは第１の反応ガスが供給され、反応ガスノズル３２からは第２の反応ガスが供給される。本実施形態では、反応ガスノズル３１には、酸化シリコン膜のシリコン原料であるビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）の供給源が接続され、反応ガスノズル３２には、ＢＴＢＡＳを酸化して酸化シリコンを生成する酸化ガスとしてのオゾンガス（Ｏ３）の供給源が接続されている。
【００２３】
分離ガスノズル４１から窒素（Ｎ２）ガスを供給すると、このＮ２ガスは分離空間Ｈから第１の領域４８１と第２の領域４８２とに向かって流れる。分離空間Ｈの高さが上記のように第１および第２の領域４８１，４８２に比べて低いため、分離空間Ｈにおける圧力を第１および第２の領域４８１，４８２における圧力よりも容易に高く維持することができる。換言すると、第１および第２の領域４８１，４８２における圧力よりも分離空間Ｈにおける圧力を高く維持することができるように、凸状部４Ｂの高さおよび幅、並びに分離ガスノズル４１からのＮ２ガスの供給量を決定すると好ましい。この決定のため、ＢＴＢＡＳガスおよびＯ３ガスの流量や回転テーブル２の回転速度等を考慮すると更に好ましい。このようにすれば、分離空間Ｈは、第１および第２の領域４８１，４８２に対して圧力障壁を提供することができ、これにより、第１領域４８１および第２の領域４８２を確実に分離することができる。
【００２４】
すなわち、図３において、反応ガスノズル３１からＢＴＢＡＳガスが第１の領域４８１へ供給され、回転テーブル２の回転により凸状部４Ｂに向かって流れても、分離空間Ｈに形成される圧力障壁により、分離空間Ｈを通り抜けて第２の領域４８２へ到達することはできない。反応ガスノズル３２から第２の領域４８２に供給されるＯ３ガスもまた凸状部４Ａ（図１）の下方の分離空間Ｈに形成される圧力障壁により、分離空間Ｈを通り抜けて第１の領域４８１へ到達することはできない。すなわち、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスが分離空間Ｈを通して混合するのを効果的に抑制することができる。このように、凸状部４Ｂの下面（低い天井面）４４と、凸状部４Ｂの溝部４３（図３）に収容され、Ｎ２ガスを供給する分離ガスノズル４１とにより、第１の領域４８１と第２の領域４８２とを分離する分離領域が形成されている。同様に、凸状部４Ａの下面４４と、分離ガスノズル４１とによっても分離領域が形成されている。本発明の発明者らの検討によれば、以上の構成により、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ことが分かっている。
【００２５】
再び図２を参照すると、天板１１の下面に、回転テーブル２を固定するコア部２１を取り囲むように取り付けられた突出部５は、回転テーブル２の表面に近接している。図示の例では、突出部５の下面は、凸状部４Ａ（４Ｂ）の下面４４とほぼ同じ高さにあり、したがって、突出部５の下面の回転テーブル２からの高さは、下面４４の高さｈ１と同一である。また、コア部２１と天板１１との間隔と、コア部２１の外周と突出部５の内周との間隔も、高さｈ１とほぼ同等に設定されている。一方、天板１１の上部中央には分離ガス供給管５１が接続されており、これにより、Ｎ２ガスが供給される。分離ガス供給管５１から供給されるＮ２ガスにより、コア部２１と天板１１との間の空間、コア部２１の外周と突出部５の内周との間の空間、および突出部５と回転テーブル２との間の空間（以下、説明の便宜上、これらの空間を中央空間と呼ぶ場合がある）は、第１および第２の領域４８１，４８２に比べて、高い圧力を有することができる。すなわち、中央空間は、第１および第２の領域４８１，４８２に対して圧力障壁を提供することができ、これにより、第１および第２の領域４８１，４８２を確実に分離することができる。すなわち、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスが中央空間を通して混合するのを効果的に抑制することができる。
【００２６】
また、図１に示すように、容器本体１２の側壁は、第１の領域４８１において外方に広がり、その下方に排気口６１が形成され、第２の領域４８２において外方に広がり、その下方に排気口６２が形成されている。排気口６１，６２は、たとえば圧力調整器６５およびターボ分子ポンプ等を含む排気装置６４に別個に又は共通に接続され、これにより、真空容器１０内の圧力が調整される。排気口６１が第１の領域４８１対して設けられ、排気口６２が第２の領域４８２に対して設けられているため、第１の領域４８１及び第２の領域４８２の圧力を分離空間Ｈの圧力よりも低くすることができる。また、排気口６１は、反応ガスノズル３１と、この反応ガスノズル３１に対して回転テーブル２の回転方向Ａに沿った下流側に位置する凸状部４Ｂとの間に設けられている。排気口６２は、反応ガスノズル３２と、この反応ガスノズル３２に対して回転テーブル２の回転方向Ａに沿った下流側に位置する凸状部４Ａとの間において、凸状部４Ａに近接して設けられている。これにより、反応ガスノズル３１から供給されるＢＴＢＡＳガスはもっぱら排気口６１から排気され、反応ガスノズル３２から供給されるＯ３ガスはもっぱら排気口６２から排気される。すなわち、このような排気口６１，６２の配置は、両反応ガスの分離に寄与する。
【００２７】
図１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１０の中へ、又は真空容器１０から外へと搬送される。この搬送口１５にはゲートバルブ１５ａが設けられ、これにより搬送口１５が開閉される。
【００２８】
図２に示すように、回転テーブル２と容器本体１２の底部との間の空間には、加熱部としてのヒータユニット７が設けられている。ヒータユニット７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、ヒータユニット７は、たとえば同心円状に配置される複数のランプヒータを有して良い。これにより、各ランプヒータを独立に制御することにより、回転テーブル２の温度を均一化することができる。
【００２９】
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を取り囲むように下ブロック部材７１が設けられている。このため、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。下ブロック部材７１より内側にガスが流入することを防止するため、下ブロック部材７１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間隔をおいて接続されている。
【００３０】
図２に示すように、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、下ブロック部材７１と後述する隆起部Ｒとにより支持されている。保護プレート７ａは、例えば石英から作製され、後述する排気口６１，６２に対応する開口部を除いて（図１参照）、容器本体１２の底面のほぼ全体を覆っている。下ブロック部材７１は、容器本体１２の内周面に沿うように、容器本体１２の底面に載置されている。また、下ブロック部材７１は、排気口６１，６２に対応した開口を有している（図２の排気口６２の上方を参照）。隆起部Ｒの保護プレート７ａと接する領域には複数の溝が設けられ、これにより、ヒータユニット７が収容される領域と、回転テーブル２および保護プレート７ａの間の空間とを連通する隙間７ｇが形成されている。このような構成により、上記のパージガス供給管７３から供給される例えばＮ２ガスは、保護プレート７ａと下ブロック部材７１により画成される空間を満たすと共に、隆起部Ｒと保護プレート７ａとの間の隙間７ｇから回転テーブル２および保護プレート７ａの間の空間へ流れ出し、その空間を外向きに流れて排気口６１，６２から排気される。これにより、ＢＴＢＡＳガスやＯ３ガスは、ヒータユニット７が配置される空間へ殆ど侵入することができず、よって、ヒータユニット７を保護することができる。また、上記のように流れるＮ２ガスは、ＢＴＢＡＳガス（Ｏ３ガス）が回転テーブル２の下方の空間を通してＯ３ガス（ＢＴＢＡＳガス）と混合するのを抑制する分離ガスとして働く。
【００３１】
なお、下ブロック部材７１の排気口６１，６２に対応する開口の近傍に複数の溝を形成して、上記の隙間７ｇに相当する隙間を設けても良い。これによれば、パージガス供給管７３から供給される例えばＮ２ガスは、ヒータユニットが配置される空間から排気口６１，６２へと排気される。このようにしても、ヒータユニット７が配置される空間へＢＴＢＡＳガスやＯ３ガスが侵入するのをほぼ防ぐことができる。
【００３２】
図２を更に参照すると、容器本体１２の底部には、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Ｒの上面と回転テーブル２の裏面との間、及び隆起部Ｒ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、容器本体１２の底部は、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。
【００３３】
このような構成により、パージガス供給管７２からのＮ２ガスは、回転軸２２と容器本体１２の底部の中心孔との間の隙間、コア部２１と回転テーブル２の底部の隆起部Ｒとの間の隙間、及び隆起部Ｒと回転テーブル２の裏面との間の隙間を通り、回転テーブル２と保護プレート７ａとの間の空間を流れて、排気口６１，６２から排気される。すなわち、パージガス供給管７２からのＮ２ガスは、ＢＴＢＡＳガス（Ｏ３ガス）が回転テーブル２の下方の空間を通してＯ３ガス（ＢＴＢＡＳガス）と混合するのを抑制する分離ガスとして働く。
【００３４】
図１および図２を参照すると、凸状部４Ｂの下方において回転テーブル２と容器本体１２との間に、上ブロック部材４６Ｂが設けられている。上ブロック部材４６Ｂは、凸状部４Ｂと一体に設けられても良いし、別体として形成されて凸状部４Ｂの下面に取り付けられても良いし、後述する保護プレート７ａ上に載置されてもよい。
【００３５】
上ブロック部材４６Ｂ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ガスが、この空間を通して、第１の領域４８１から第２の領域４８２へ流入して、Ｏ３ガスと混合するのを阻止する。上ブロック部材４６Ｂと容器本体１２との間の隙間、及び上ブロック部材４６Ｂ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、上ブロック部材４６Ｂがあるため、分離ガスノズル４１（図１）からのＮ２ガスは、回転テーブル２の外側に向かって流れ難くなる。すなわち、上ブロック部材４６Ｂは、分離空間Ｈ（凸状部４Ａの下面４４と回転テーブル２との間の空間）の圧力を高く維持するのに資する。
【００３６】
なお、上ブロック部材４６Ｂ（４６Ａ）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。
【００３７】
ところで、図１に示す矢印Ａの方向に回転テーブル２が回転する場合、上ブロック部材４６Ｂは、回転テーブル２の回転方向の下流側における凸状部４Ｂの側辺４ＢＤから延びるものの、回転テーブル２の回転方向の上流側における凸状部４Ｂの側辺４ＢＵには達していない。すなわち、図４に示す図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図においては、凸状部４Ｂの下方には上ブロック部材４６Ｂはなく、凸状部４Ｂ、回転テーブル２、および容器本体１２の内周面で画成される空間Ｓが形成されている。換言すると、回転テーブル２の回転方向に沿った上ブロック部材４６Ｂの長さ（周方向長さ）は、その方向に沿った凸状部４Ｂの長さ（周方向長さ）よりも短く、凸状部の側辺４ＢＵ側において空間Ｓが形成されている。また、図１から分かるように、凸状部４Ｂの下方の空間Ｓは、第１の領域４８１に対して設けられる排気口６１の下流に位置し、凸状部４Ａの下方の空間Ｓは、第２の領域４８２に対して設けられる排気口６２の下流に位置している。すなわち、回転テーブル２の回転方向Ａに沿って、反応ガスノズル３１、排気口６１、および凸状部４Ｂの下方の空間Ｓがこの順に並び、反応ガスノズル３２、排気口６２、および凸状部４Ａの下方の空間Ｓがこの順に並んでいる。空間Ｓによる効果・利点は後述する。
【００３８】
再び図１を参照すると、本実施形態による成膜装置には、装置全体の動作のコントロールを行うための制御部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。
【００３９】
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、例えば後述する成膜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制御部１００により実行される。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。
【００４０】
次に、これまでに参照した図面を適宜参照しながら、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、回転テーブル２を回転し、載置部２４の一つを搬送口１５に整列させ、ゲートバルブ１５ａを開ける。次に、搬送アーム１０Ａにより搬送口１５を通して真空容器１０内へウエハＷが搬入され、載置部２４の上方に保持される。次いで、ウエハＷは、搬送アーム１０Ａと、載置部２４内にて突没可能な図示しない昇降ピンによりとの協働動作により、載置部２４に載置される。上記一連の動作が５回繰り返されて、回転テーブル２の５個の載置部２４にそれぞれウエハＷが載置され、ゲートバルブ１５ａが閉まり、ウエハＷの搬送が終了する。
【００４１】
次に、真空容器１０内が排気装置６４により排気されると共に、分離ガスノズル４１，４２、分離ガス供給管５１、パージガス供給管７２，７３からＮ２ガスが供給され、圧力調整器６５によって真空容器１０内の圧力が予め設定した圧力に維持される。次いで、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後、ＢＴＢＡＳガスが反応ガスノズル３１を通して第１の領域４８１へ供給され、Ｏ３ガスが反応ガスノズル３２を通して第２の領域４８２へ供給される。
【００４２】
この状況において、反応ガスノズル３１（図１参照）からのＢＴＢＡＳガスは、分離ガスノズル４１から凸状部４Ａと回転テーブル２との間の空間（図３に示す分離空間Ｈ）を通って第１の領域４８１へと流れ出すＮ２ガスと、分離ガス供給管５１（図２参照）からコア部２１と回転テーブル２との間の空間を通って第１の領域４８１へと流れ出すＮ２ガスと、分離ガスノズル４２から凸状部４Ｂと回転テーブル２との間の空間（分離空間Ｈ）を通って第１の領域４８１へと流れ出すＮ２ガスとともに排気口６１から排気される。一方、反応ガスノズル３２からのＯ３ガスは、分離ガスノズル４２から凸状部４Ｂと回転テーブル２との間の分離空間を通って第２の領域４８２へと流れ出すＮ２ガスと、分離ガス供給管５１からコア部２１と回転テーブルとの間の空間を通って第２の領域４８２へと流れ出すＮ２ガスと、分離ガスノズル４１から凸状部４Ａと回転テーブル２との間の分離空間を通って第２の領域４８２へと流れ出すＮ２ガスとともに排気口６２から排気される。
【００４３】
ウエハＷが反応ガスノズル３１の下方を通過するときに、ウエハＷの表面にＢＴＢＡＳ分子が吸着し、反応ガスノズル３２の下方を通過するときに、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の回転によってウエハＷが第１の領域４８１および第２の領域４８２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。これが繰り返され、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、搬送アーム１０により真空容器１０から搬出され、成膜プロセスが終了する。
【００４４】
本実施形態の成膜装置によれば、凸状部４Ａ，４Ｂと回転テーブル２との間の分離空間Ｈ（図３参照）の高さｈ１は、第１の領域４８１および第２の領域４８２の高さに比べて低いため、分離ガスノズル４１，４２からのＮ２ガスの供給により、第１の領域４８１および第２の領域４８２における圧力よりも分離空間Ｈの圧力を高く維持することができる。したがって、第１の領域４８１と第２の領域４８２との間に圧力障壁が提供され、これにより第１の領域４８１と第２の領域４８２とを容易に分離することが可能となる。よって、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスが真空容器１０内の気相中で混合されることは殆ど無い。
【００４５】
なお、反応ガスノズル３１，３２が回転テーブル２の上面に近接し、天板１１から離間しているため（図３参照）、分離空間Ｈから第１の領域４８１および第２の領域４８２へ流出したＮ２ガスは、反応ガスノズル３１，３２と天板１１との間の空間を流れ易い。したがって、反応ガスノズル３１から供給されるＢＴＢＡＳガス、および反応ガスノズル３２から供給されるＯ３ガスがＮ２ガスによって大幅に希釈されることはない。故に、ウエハＷに反応ガスを効率よく付着させることが可能となり、反応ガスの利用効率を高くすることができる。
【００４６】
また、本実施形態による成膜装置では、凸状部４Ａ，４Ｂの下方、かつ回転テーブル２と容器本体１２の内周面との間に、上ブロック部材４６Ａ，４６Ｂが配置されているため、分離ガスノズル４１，４２からのＮ２ガスが、回転テーブル２と容器本体１２の内周面との間へ流出することは殆どなく、よって、分離空間Ｈにおける圧力を高く維持することが可能となる。
【００４７】
続けて、図５を参照しながら、凸状部４Ａ，４Ｂの下方の空間Ｓにより発揮される効果について説明する。図５（ａ）は、比較のため、凸状部４Ａの周方向長さと等しい周方向長さを有する上ブロック部材４６０が設けられ、空間Ｓが形成されていない場合を示している。この場合、凸状部４０Ａの下方の空間（図４の分離空間Ｈ）の容器本体１２の外周に近い領域では、分離ガスノズル４１からのＮ２ガスは、上ブロック部材４６０に沿って流れる。このため、図中の実線の矢印で示すように、このＮ２ガスは、凸状部４０Ａの側辺４０ＡＵに対してほぼ垂直に第２の領域４８２へ流れ出る。一方、反応ガスノズル３２（図１参照）から第２の領域４８２に供給されるＯ３ガスは、図中の点線の矢印で示すように、回転テーブル２の回転に従って、凸状部４０Ａの側辺４０ＡＵに対して垂直な方向に流れる。したがって、Ｎ２ガスとＯ３ガスは、互いに正面からぶつかり合う。この場合、Ｎ２ガスの流出圧が十分に高ければ、Ｏ３ガスが分離空間Ｈへ流入するのを阻止できる。しかし、Ｏ３ガスの流量を増やした場合や回転テーブル２の回転速度を高くした場合には、Ｏ３ガスの圧力に抗しきれず、分離空間Ｈへの流入を許し、さらには分離空間Ｈを通り抜けて第１の領域４８１（図１参照）へ到達するおそれがある。
【００４８】
一方、図５（ｂ）に示すように、上ブロック部材４６Ａが、凸状部４Ａの側辺４ＡＵから引っ込み、空間Ｓが形成されている場合には、分離ガスノズルからのＮ２ガスは、空間Ｓを通って排気口６２に到達できる。したがって、このＮ２ガスの流れの方向は、凸状部４Ａの側辺４ＡＵに対して垂直な方向よりも排気口６２の方向へとそれる。このため、Ｏ３ガスは、Ｎ２ガスに対し正面からぶつかるのではなく、排気口６２へとそれるＮ２ガスに導かれるように排気口６２へ向かって流れることとなる。よって、Ｏ３ガスが分離空間Ｈへと流れ込むのを阻止することができる。すなわち、凸状部４Ａ，４Ｂの下方の空間Ｓを設けることにより、反応ガスの流量を高くしたり、回転テーブル２の回転速度を高くしたりすることができる。このため、スループットを高くすることも可能となる。
【００４９】
なお、凸状部４Ａ，４Ｂは、たとえば図５（ｂ）に示すように、中心角として約６０°であって良く、これに対して、空間Ｓの大きさは、回転テーブル２の回転中心からの見込み角として約１５°が好ましい。ただし、使用する反応ガスの種類や流量、回転テーブル２の回転速度、および排気口６１，６２の大きさなどを考慮の上、見込み角度を適宜決定して良いことは言うまでもない。
【００５０】
図６は、回転テーブル２の回転速度が２４０ｒｐｍの場合の真空容器１０内の圧力分布を調べたシミュレーションの結果を示している。同図においては、同じ色の部分は同じ圧力であることを示しており、凸状部４Ａ，４Ｂの下方において圧力が高くなっている。ここで、凸状部４Ａ，４Ｂの下方の空間Ｓの近くに着目すると、等圧線が湾曲していることが分かる。等圧線と直交する方向にＮ２ガスが流れることから、矢印で示すようにＮ２ガスは空間Ｓに向かって流れることが理解される。なお、図６において、凸状部４Ａ，４Ｂにおいて白色で示す部分は、凸状部４Ａ，４Ｂ以外の領域とは異なり、（図示の便宜上、白色で示しているが）最も高い圧力の領域である。
【００５１】
以上、幾つかの実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変更及び変形をすることができる。
【００５２】
たとえば、図７（ａ）に示す凸状部４０Ａは、上述の凸状部４Ａに比べて、回転テーブル２の半径方向に沿った長さが短く、その外円弧が回転テーブル２の外縁に対応している。また、図７（ａ）および図７（ｂ）から分かるように、上ブロック部材１４６Ａが、容器本体１２の内周面と、回転テーブル２および凸状部４０Ａとの間に配置されている。具体的には、上ブロック部材１４６Ａは、保護プレート７ａの上に載置され、天板１１の下面にまで達している。また、上ブロック部材１４６Ａは、回転テーブル２の回転方向Ａに沿った上流側においては、凸状部４０Ａの辺にまでは達しておらず、これにより、空間Ｓが形成されている。このような構成によっても、第２の領域４８２から凸状部４０Ａに向かうＯ３ガス等が凸状部４０Ａの下方の空間（分離空間）へ侵入するのを抑制する効果が発揮される。
【００５３】
なお、図７（ａ）に示す例では、空間Ｓの上方において凸状部４０Ａに一体化される補助部４ａが設けられている。使用する反応ガスによっては、凸状部と上ブロック部材を石英で作製することがあるが、石英の加工精度を考慮すると、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように構成すると好ましい。ただし、補助部４ａを設けなくても良い。設けない場合には、空間Ｓは、天板１１の裏面と、容器本体１２の内周面と、回転テーブル２の外縁とにより画成される。また、図７（ａ）および図７（ｂ）では、分離ガスノズル４１に対応する凸状部４０Ａおよび上ブロック部材１４６Ａを示しているが、分離ガスノズル４２に対して凸状部４０Ａおよび上ブロック部材１４６Ａを設けても良い。
【００５４】
また、保護プレート７ａを凸状部４Ａ，４Ｂの下方にまで延在しない（すなわち、保護プレート７ａの外縁を回転テーブル２の外縁に揃える）ように作製し、上ブロック部材を下ブロック部材７１の上に載置しても良い。さらに、この場合に、凸状部４Ａ，４Ｂの下方には下ブロック部材７１を設けずに、容器本体１２の底面から凸状部４Ａ，４Ｂの裏面（または、天板１１の裏面）にまで達する上ブロック部材を配置しても良い。これらの変形においても空間Ｓが形成されるべきことは言うまでもない。
【００５５】
また、凸状部４Ａ，４Ｂの溝部４３は、上述の実施形態では、凸状部４Ａ，４Ｂ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。上記の凸状部４０Ａにおいても同様である。
【００５６】
また、反応ガスノズル３１，３２を容器本体１２の周壁から導入するのではなく、真空容器１０の中心側から導入しても良い。さらに、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。
【００５７】
なお、凸状部４Ａ，４Ｂの回転テーブル２の回転方向に沿った長さは、たとえば、回転テーブル２の内側の載置部２４に載置されるウエハの中心が通る経路に対応する円弧の長さで、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、分離空間Ｈを高い圧力に維持するのが容易になる。
【００５８】
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（ＴＥＭＡＨ）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。
【符号の説明】
【００５９】
Ｗ・・・ウエハ、２・・・回転テーブル、５・・・突出部、１０・・・真空容器、１１・・・天板、１２・・・容器本体、２１・・・コア部、２４・・・載置部、３１，３２・・・反応ガスノズル、４８１・・・第１の領域、４８２・・・第２の領域、Ｈ・・・分離空間、４１，４２・・・分離ガスノズル、４Ａ，４Ｂ・・・凸状部、４６Ａ，４６Ｂ・・・上ブロック部材、５１・・・分離ガス供給管、６１，６２・・・排気口、７・・・ヒータユニット、７ａ・・・保護プレート、７２，７３・・・パージガス供給管。
【図１】
0005579009.tif 000002
【図２】
0005579009.tif 000003
【図３】
0005579009.tif 000004
【図４】
0005579009.tif 000005
【図５】
0005579009.tif 000006
【図６】
0005579009.tif 000007
【図７】
0005579009.tif 000008