(57)【要約】【課題】基板の面内に均一性高く処理を行うと共に、一括で処理できる基板の枚数を多くしてスループットを高くすることができる技術を提供すること。【解決手段】真空容器内に設けられ、水平な面に沿って回転する回転テーブルと、前記回転テーブルを回転させるための駆動機構と、前記回転テーブルに周方向に沿って複数配列され、各々基板を傾斜した状態でかつ基板の表面が基板の配列方向に向いた状態で保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板を加熱するための加熱部と、前記基板保持部に保持された基板に処理ガスを供給するための処理ガス供給部と、前記真空容器内を真空排気するための真空排気機構と、を備えるように真空処理装置を構成する。このような構成により、基板の回転テーブルへの搭載数を増加させると共に、基板表面に層流を形成して面内の処理の均一性を高くすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に設けられ、水平な面に沿って回転する回転テーブルと、
前記回転テーブルを回転させるための駆動機構と、
前記回転テーブルに周方向に沿って複数配列され、各々基板を傾斜した状態でかつ基板の表面が基板の配列方向に向いた状態で保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板を加熱するための加熱部と、
前記基板保持部に保持された基板に処理ガスを供給するための処理ガス供給部と、
前記真空容器内を真空排気するための真空排気機構と、を備えたことを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
前記処理ガス供給部は、前記基板保持部の配列領域よりも回転テーブルの径方向内側に配置され、前記配列領域に向けて処理ガスを吐出するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記処理ガス供給部は、前記基板保持部の配列領域の上方側にて当該配置領域と対向するように設けられ、当該配列領域に向けて処理ガスを吐出するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
【請求項４】
互いに隣接する基板保持部の間の領域における回転テーブルの径方向内側の部位には、当該領域と回転テーブルの中央部側の領域とを互いに区画する区画壁が設けられていることを特徴とする請求項３記載の真空処理装置。
【請求項５】
互いに隣接する基板保持部の間の領域における上端部位には、当該領域と、真空容器の天井部と基板保持部の配列領域との間の領域と、を互いに区画する区画壁が設けられ、
前記区画壁には、処理ガス供給部からの処理ガスが、互いに隣接する基板保持部の間の領域に流入するための流入孔が形成されていることを特徴とする請求項３または４記載の真空処理装置。
【請求項６】
前記基板保持部の配列領域よりも回転テーブルの径方向外側の位置に、前記真空容器内に開口する真空排気口が設けられている請求項１ないし５のいずれか一項に記載の真空処理装置。
【請求項７】
前記処理ガス供給部は、前記基板に原料ガスを吸着させるための原料ガス供給部と、前記原料ガス供給部に対して前記回転テーブルの回転方向に離間して設けられ、前記基板に吸着された原料ガスと反応して基板上に反応生成物を生成するための反応ガスを前記基板に供給するための反応ガス供給部と、を備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の真空処理装置。
【請求項８】
前記回転テーブルの周方向において前記原料ガス供給部と反応ガス供給部との間に、原料ガスと反応ガスとを分離するための分離ガスを供給するための分離ガス供給部を備えたことを特徴とする請求項７記載の真空処理装置。
【請求項９】
前記原料ガスを専用に排気する原料排気口と、前記反応ガスを専用に排気する反応ガス排気口と、が前記真空容器の周方向に互いに離れて設けられていることを特徴とする請求項７または８記載の真空処理装置。
【請求項１０】
平面で見たときに、互いに隣接する基板同士の間の空間が内側から外側に向かって拡がるように基板保持部が配列されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の真空処理装置。
【請求項１１】
複数の基板保持部を一組として、複数の基板保持部の組が回転テーブルの周方向に配置され、各組の基板保持部は、その組に属する基板保持部に保持されている基板同士の間の空間を平面で見たときに、互いに平行となるように配列されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内で基板に処理ガスを供給して処理を行う真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）などの基板にシリコン酸化物（ＳｉＯ2）などの薄膜を成膜する手法として、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）を行う真空処理装置である成膜装置が知られている。この成膜装置では、その内部が真空雰囲気とされる処理容器内に水平な回転テーブルが設けられ、当該回転テーブルにはその周方向に、ウエハが水平に載置される凹部が複数設けられる。そして、この回転テーブルに対向するように複数のガスノズルを配置している。
【０００３】
前記ガスノズルとしては、処理ガスを供給して処理雰囲気を形成する処理ガスノズルと、回転テーブル上で各処理雰囲気を分離する分離ガスを供給する分離ガスノズルと、が交互に配置される。ウエハの処理時には、回転テーブルが回転しながら前記処理ガス及び前記分離ガスが各ノズルから供給されると共に、処理容器内の排気口より前記回転テーブル上に供給された各ガスが排気される。このような成膜装置は例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
しかし、上記の構成によれば処理ガスノズルから吐出された処理ガスは、ウエハの表面に衝突し、その流れが当該表面で遮られる。このように流れが遮られたガスが回転テーブル上を流れて前記排気口へ向かうが、回転テーブルの中心部側と周縁部側とで当該回転テーブルの速度が異なることにより、前記中心部側と周縁部側とでガスの流量及び流速の均一性を高くすることが難しい。その結果、ウエハの面内において前記回転テーブルの中心部側の膜厚に比べて、回転テーブルの周縁部側における膜厚が大きくなることが懸念される場合が有る。
【０００５】
また、上記の成膜装置によれば回転テーブル上に複数枚のウエハを載置して一括して処理を行うことができるが、より多くのウエハを一括して処理し、装置の生産性を高めることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−５６４７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板の面内に均一性高く処理を行うと共に、一括で処理できる基板の枚数を多くしてスループットを高くすることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の真空処理装置は、真空容器内に設けられ、水平な面に沿って回転する回転テーブルと、
前記回転テーブルを回転させるための駆動機構と、
前記回転テーブルに周方向に沿って複数配列され、各々基板を傾斜した状態でかつ基板の表面が基板の配列方向に向いた状態で保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板を加熱するための加熱部と、
前記基板保持部に保持された基板に処理ガスを供給するための処理ガス供給部と、
前記真空容器内を真空排気するための真空排気機構と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転テーブルに周方向に沿って複数配列された基板保持部に各々基板を傾斜した状態で、且つ基板の表面が当該基板の配列方向に向いた状態で保持する。これによって、回転テーブルに基板を水平に保持することに比べて、当該回転テーブル上に多くの基板を保持することができる。従って、一括で処理できる基板の枚数を多くし、スループットの向上を図ることができる。また、このように基板を保持することで、基板の表面に沿って処理ガスを供給することができるので、当該基板の表面に処理ガスが衝突して滞留することを防ぐことができる。その結果、基板の面内での処理ガスの分布の乱れを防ぐことができるので、基板の面内での処理の均一性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置の縦断側面図である。
【図２】上記の成膜装置の内部の概略構成を示す分解斜視図である。
【図３】前記成膜装置の横断平面図である。
【図４】前記成膜装置に設けられるウエハ保持部の縦断側面図である。
【図５】搬送機構及び前記ウエハ保持部の分解斜視図である。
【図６】前記成膜装置における前記成膜処理時のガス流を示す説明図である。
【図７】前記成膜処理時におけるウエハ保持部に保持されたウエハを示す分解斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る成膜装置の縦断側面図である。
【図９】上記の成膜装置の内部の概略構成を示す分解斜視図である。
【図１０】前記成膜装置の横断平面図である。
【図１１】前記成膜装置に設けられるウエハ保持部の縦断側面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る成膜装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図１３】前記成膜装置の横断平面図である。
【図１４】前記成膜装置の縦断側面図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態に係る成膜装置の縦断側面図である。
【図１６】上記の成膜装置の内部の概略構成を示す分解斜視図である。
【図１７】前記成膜装置の基板保持部の斜視図である。
【図１８】基板保持部の配置の他の一例を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明の真空処理装置の一実施形態であり、基板であるウエハＷにＡＬＤを行う成膜装置１について図１〜図３を参照しながら説明する。図１は成膜装置１の縦断側面図であり、図２は成膜装置１の内部の概略を示す分解斜視図であり、図３は成膜装置１の横断平面図である。成膜装置１は、概ね円形状の扁平な真空容器（処理容器）１１と、真空容器１１内に設けられた円板状の水平な回転テーブル２と、を備えている。
【００１２】
回転テーブル２は例えば石英により構成されており、回転駆動機構１２に接続され、当該回転駆動機構１２により、その中心軸周りに水平な面に沿って回転する。なお、この水平な面とは厳密に水平である場合に限られず、多少傾いている場合も含まれる。この例では平面視時計回りに回転テーブル２が回転する。
【００１３】
回転テーブル２の表面には、矩形板状に形成された例えば石英からなるウエハ保持部２１が多数、例えば５０基設けられている。図２、図３においては、図示の便宜上、一部のウエハ保持部２１のみを表示している。各ウエハ保持部２１は、回転テーブル２の周方向に沿って例えば互いに等間隔に配列され、且つ前記中心軸からの距離が互いに等しいように配置されている。また、各ウエハ保持部２１は、その上側の側面が前記回転テーブル２の径に沿うように設けられている。各図では、前記回転テーブル２の回転方向に隣接するウエハ保持部２１間の空間を２９として示している。既述のようにウエハ保持部２１が配列されることで、この空間２９は平面で見て、回転テーブル２の内側から外側へ向かって拡がるように形成されている。
【００１４】
図４は、回転テーブル２の周方向に沿ったウエハ保持部２１の縦断側面を示している。この図４や図２に示すように、ウエハ保持部２１は回転テーブル２に対して側面視傾斜して設けられている。当該ウエハ保持部２１の斜視図である図５も参照しながら説明を続ける。ウエハ保持部２１について、前記回転テーブル２の回転時における進行方向側の面を表面とすると、この表面にはウエハＷを収納するための円形の凹部２３が設けられている。この凹部２３の底面２４上にウエハＷの裏面が接して、ウエハＷはウエハ保持部２１に保持される。つまり、各ウエハＷの表面は、当該ウエハＷの配列方向に向くように各ウエハ保持部２１に保持され、且つ各ウエハＷは水平面から傾斜した状態で保持される。
【００１５】
ウエハ保持部２１に保持されたウエハＷは、回転テーブル２の回転によって、当該回転テーブル２の回転軸まわりに回転する。この回転時において、真空容器１１内に供給されたガスの圧力を受けて、前記ウエハＷはその裏面が凹部２３の底面２４に密着した状態で成膜処理を受ける。
【００１６】
図４に示す前記凹部２３の底面２４と水平面のなす角θについて、０°〜９０°の範囲において９０°に近いほど、ウエハ保持部２１を回転テーブル２上に多く設けることができるので、成膜装置１のスループットを向上させることができる。しかし９０°に近くなるほど、ウエハＷの裏面と前記凹部２３の底面２４との間の摩擦力が小さくなるので、前記成膜処理時及び後述のウエハＷの受け渡し時において当該ウエハＷが凹部２３から脱落してしまうリスクが大きくなる。そこで、この角θについては、０°より大きく９０°より小さい範囲に設定可能であるが、その範囲の中で例えば３０°〜８５°に設定されることが好ましい。
【００１７】
前記ウエハ保持部２１の表面には、回転テーブル２の周縁部側から中心部側へ向かって延びる直線状の溝２５が、上下方向に間隔をおいて２つ形成されている。この溝２５の基端はウエハ保持部２１の縁に形成され、溝２５の先端は前記凹部２３の底面２４に重なるように形成されている。
【００１８】
図３に戻って、真空容器１１の側壁には、ウエハＷの搬送口１３が開口しており、ゲートバルブ１４により開閉自在に構成されている。前記搬送口１３を介して成膜装置１の外部に設けられるウエハ搬送部１５が、真空容器１１内に進入することができる。ウエハ搬送部１５は、搬送口１３に臨むウエハ保持部２１にウエハＷを受け渡す。
【００１９】
この図３及び前記図５に示すように、ウエハ搬送部１５はその先端部が二股に分かれた平板状に形成され、この先端部にウエハＷの裏面を例えば静電吸着して搬送することができる。ウエハ搬送部１５は、搬送口１３に対して進退自在且つ前記ウエハ保持部２１の凹部２３の底面２４に対して垂直方向に移動自在に構成される。前記ウエハ保持部２１の表面に形成される溝２５は、このウエハ搬送部１５の先端部が収まるように形成されている。このウエハ搬送部１５の前記進退移動及び前記底面２４に対する垂直移動との協働動作によって、凹部２３とウエハ搬送部１５との間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。
【００２０】
真空容器１１の天井の中央部から下方に向かうように円柱形状の中央分離帯形成部３１が設けられており、この中央分離帯形成部３１は、前記ウエハ保持部２１の列の内側に位置している。中央分離帯形成部３１の下面は、回転テーブル２の表面の中央部に近接すると共に対向する。この中央分離帯形成部３１の中心軸を貫くように、中央ガスノズル３２が設けられており、当該中央ガスノズル３２の先端は、中央分離帯形成部３１の下面に開口する。中央ガスノズル３２の基端側は真空容器１１の天板を貫いて外部へ引き出されており、図示しない分離ガスであるＮ２ガスの供給源に接続されている。前記ガス供給源から中央ガスノズル３２に供給されたＮ２ガスは、中央分離帯形成部３１と回転テーブル２との間の隙間を介して、回転テーブル２上を平面視放射状に広がる。このＮ２ガスによって、回転テーブル２の中央部上で後述の処理ガス同士が接触することを防ぐことができる。
【００２１】
中央分離帯形成部３１の側壁には、当該中央分離帯形成部３１の上端から下端に向かって斜めに伸びる４つの溝３４が、周方向に間隔をおいて形成されている。そして、真空容器１１の外部から当該真空容器１１の天板を貫き、その先端が、これらの溝３４内を下方へ向かって斜めに伸びる４つの棒状のガスノズルが設けられている。これらのガスノズルは、周方向に見て、第１の処理ガスノズル４１、分離ガスノズル４２、第２の処理ガスノズル４３、分離ガスノズル４４の順で配設されている。第１の処理ガスノズル４１は、成膜原料となる処理ガス（原料ガス）を供給する原料ガス供給部を構成する。第２の処理ガスノズル４３は、前記成膜原料と反応する処理ガス（反応ガス）を供給する反応ガス供給部を構成する。
【００２２】
これらのガスノズル４１〜４４は、各々その長さ方向に沿って多数、間隔をおいて設けられた吐出口４５を備えている。吐出口４５は、回転テーブル２の周縁部に向かって開口し、当該回転テーブル２の径に沿ってガスを吐出する。このように構成されることで、横方向からウエハＷの全面にガスを供給することができる。図４にガスノズル４１の吐出口４５を示している。ウエハＷの面内に均一性高くガスを供給するために、この例ではガスノズル４１はウエハ保持部２１に保持されるウエハＷの表面に並行するように設けられており、吐出口４５の配列方向と水平面とのなす角Ｒは上記の角θと同じ大きさになるように構成されている。代表してガスノズル４１について説明したが、ガスノズル４２〜４４についてもこのガスノズル４１と同様の向きで配置されている。ただし、これらガスノズル４１〜４４は、ウエハＷに成膜が行えるように配置されていればよく、例えばガスノズル４１〜４４が垂直方向に伸びるように、即ち前記角Ｒが９０°であるように配置されていてもよい。
【００２３】
第１の処理ガスノズル４１は処理ガスとしてＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスを、第２の処理ガスノズル４３は処理ガスとしてＯ3（オゾン）ガスを夫々吐出する。分離ガスノズル４２、４４は分離ガスとしてＮ2（窒素）ガスを吐出する。図１中、４Ａ、４Ｂは、ＢＴＢＡＳガス、Ｏ３ガスを夫々貯留すると共に、後述の制御信号に従ってこれらのガスをガスノズル４１、４３に供給するガス供給源である。ガスノズル４２、４４については、ガスノズル４１、４３と同様にガス供給源に接続され、このガス供給源にはＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガスの代わりにＮ2ガスが貯留されるが、このＮ2ガスの供給源については、図示を省略している。
【００２４】
回転テーブル２上において、前記処理ガスノズル４１、４３からＢＴＢＡＳガス、Ｏ３ガスが夫々吐出される領域を、第１の処理領域Ｐ１、第２の処理領域Ｐ２として、図３に鎖線で囲んで示している。また、分離ガスノズル４２、４４より各々Ｎ２ガスが吐出される領域を、第１の分離領域Ｄ１、第２の分離領域Ｄ２として夫々鎖線で囲んで示している。ここでは処理領域Ｐ１、Ｐ２及び分離領域Ｄ１、Ｄ２は各ガスノズル４１〜４４の吐出口４５の開口方向における領域とする。分離領域Ｄ１、Ｄ２は、回転テーブル２の周方向にて、ＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガスが各々拡散して、互いに反応することを防ぐ役割を有する。
【００２５】
真空容器１１の側壁には、前記回転テーブル２の周方向に間隔をおいて、４つの排気口５１〜５４がこの順で開口している。当該周方向に見て、第１の処理領域Ｐ１と第１の分離領域Ｄ１との間に排気口５１が、第１の分離領域Ｄ１と第２の処理領域Ｐ２との間に排気口５２が夫々開口している。また、前記周方向に見て、第２の処理領域Ｐ２と第２の分離領域Ｄ２との間に排気口５３が、第２の分離領域Ｄ２と第１の処理領域Ｐ１との間に排気口５４が夫々開口している。
【００２６】
排気口５１、５３は、処理ガスノズル４１、４３から回転テーブル２の外周へ流れたＢＴＢＡＳガス、Ｏ3ガスを夫々除去する役割を有する。さらに詳しく説明すると、排気口５１は、ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスのうち、ＢＴＢＡＳガスのみを排気するＢＴＢＡＳガス専用の排気口であり、排気口５３は、ＢＴＢＡＳガス及びＯ3ガスのうち、Ｏ3ガスのみを排気するＯ3ガス専用の排気口である。ただし、これら排気口５１、５３からは、前記中央分離帯形成部３１より吐出された分離ガス及び後述のパージガスも排気される。
【００２７】
排気口５２は、第１の分離領域Ｄ１に吐出される分離ガスと、この分離ガスにより回転テーブル２上から当該回転テーブル２の外周へと押し流されたＢＴＢＡＳガスとを、共に排気する役割を有する。排気口５４は、第２の分離領域Ｄ２に吐出される分離ガスと、この分離ガスにより回転テーブル２上から当該回転テーブル２の外周へと押し流されたＯ3ガスとを、共に排気する役割を有する。これら排気口５２、５４からは、後述のパージガスも排気される。
【００２８】
排気口５１〜５４には各々排気管５５の一端が接続され、各排気管５５の他端は排気量調整機構５６を介して合流し、真空ポンプにより構成される排気機構５７に接続される。各排気管５５の排気量調整機構５６により各排気口５１〜５４からの排気量が調整され、それによって真空容器１１内の圧力が調整される。
【００２９】
真空容器１１の側壁において、第１の処理領域Ｐ１に向かう位置付近から排気口５１に至る領域、第１の分離領域Ｄ１に向かう位置付近から排気口５２に至る領域は、夫々平面視、真空容器１１の外側に向かって引き出され、回転テーブル２の外周に流れたガスを排気口５１、５２に夫々導入するためのガス流路４６、４７を形成している。また、真空容器１１の側壁において、第２の処理領域Ｐ２に向かう位置付近から排気口５３に至る領域、第２の分離領域Ｄ２に向かう位置付近から排気口５４に至る領域は、夫々平面視、真空容器１１の外側に向かって引き出され、回転テーブル２の外周に流れたガスを排気口５３、５４に夫々導入するためのガス流路４８、４９を形成している。
【００３０】
図１に示す、真空容器１１内の底面に形成された凹部は、回転テーブル２の周に沿ってリング状に形成されている。この凹部内に当該凹部の側壁に沿って設けられる囲み部材３５の内側はヒーター収納領域３６として構成され、この収納領域３６には、ヒーター３７が設けられている。加熱部であるヒーター３７は回転テーブル２の周方向に沿って設けられ、当該ヒーター３７の輻射熱により回転テーブル２が加熱され、回転テーブル２からの熱伝導によりウエハＷが加熱される。
【００３１】
図中３８は、成膜処理中に前記ヒーター収納領域３６にＮ2ガスをパージガスとして供給するための供給管であり、ヒーター３７が処理ガスに接触して劣化することを防ぐ役割を有する。図中１７は回転駆動機構１２を囲むカバーであり、３９はこのカバー１７内にＮ2ガスをパージガスとして供給するための供給管である。この供給管３９から供給されたＮ２ガスは、回転テーブル２の裏面を当該回転テーブル２の外周へ向かって流れ、回転テーブル２の表面から裏面への処理ガスの回りこみを防ぐ役割を有する。
【００３２】
この成膜装置１には、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１０が設けられている。この制御部１０には、後述のように、ウエハＷへの成膜処理を実行するプログラムが格納されている。前記プログラムは、成膜装置１の各部に制御信号を送信して、各部の動作を制御する。具体的には、各ガス供給源から各ガスノズル４１〜４４、中央分離帯形成部３１などへの各ガスの給断、回転駆動機構１２による回転テーブル２の回転、排気量調整機構５６による各排気口５１〜５４からの排気量の調整、ヒーター３７への電力供給、ゲートバルブ１４の開閉などの各動作が制御される。前記プログラムにおいては、これらの動作を制御し、後述の成膜処理が実行されるようにステップ群が組まれている。当該プログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体から制御部１０内にインストールされる。
【００３３】
続いて、上記の成膜装置１による成膜処理について説明する。真空容器１１内は、排気口５１〜５４により排気され、所定の圧力の真空雰囲気とされる。ゲートバルブ１４が開放され、ウエハＷを保持したウエハ搬送部１５が真空容器１１内に進入し、搬送口１３に臨むウエハ保持部２１に対して既述したようにウエハＷを受け渡す。ウエハ搬送部１５が一旦、真空容器１１の外へ退避し、回転テーブル２が回転した後に停止して、搬送口１６に臨む位置には、ウエハＷを保持していないウエハ保持部２が位置する。この新たに搬送口１６に臨むウエハ保持部２に、ウエハ搬送部１５がウエハＷを受け渡す。
【００３４】
このようなウエハ保持部２１へのウエハＷの受け渡し動作が繰り返され、全てのウエハ保持部２にウエハＷが受け渡されると、ゲートバルブ１４が閉じられ、真空雰囲気中でヒーター３７により各ウエハＷが所定の温度に加熱される。そして、中央分離帯形成部３１の中央ガスノズル３２及び分離ガスノズル４２、４４から所定の流量で分離ガスが供給される。また、この分離ガスの供給に並行して、第１の処理ガスノズル４１、第２の処理ガスノズル４３から夫々処理ガスが供給されると共に所定の回転数で回転テーブル２が回転し、成膜処理が開始される。図６は、この成膜処理時における真空容器１１内のガスの流れを示したものである。各処理ガスの流れを実線の矢印で示し、前記分離ガスの流れを点線の矢印で示している。
【００３５】
ウエハＷは第１の処理ガスノズル４１の吐出口４５が向かう第１の処理領域Ｐ１と第２の処理ガスノズル４３の吐出口４５が向かう第２の処理領域Ｐ２とを交互に通過し、ウエハＷに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シリコンの分子層が１層あるいは複数層形成される。前記第１の処理ガスノズル４１から吐出されたＢＴＢＡＳガスの流れについて詳しく説明すると、図７に示すようにＢＴＢＡＳガスは、隣接するウエハ保持部２１間の空間２９を通過し、回転テーブル２の周縁部へ向かって当該回転テーブル２上を径方向に沿って流れる。
【００３６】
背景技術の項目で説明したＢＴＢＡＳガスをウエハＷの表面と直交するように供給する場合に比べると、前記処理ガスノズル４１から前記空間２９に供給されたＢＴＢＡＳガスは、ウエハＷ表面で衝突して滞留することが防がれる。そのためこのＢＴＢＡＳガスは、ウエハＷの表面に沿って流れる層流を形成し、結果としてウエハＷの面内でこのＢＴＢＡＳガスの流量及び流速について不均一になることが抑えられ、ＢＴＢＡＳガスは、ウエハＷの面内各部に均一性高く吸着する。Ｏ３ガスについてもＢＴＢＡＳガスと同様に供給されるので、ウエハＷの面内で均一性高く酸化反応が起きる。その結果として、各ウエハＷの面内において、均一性高い厚さで分子層が形成されていく。
【００３７】
処理ガスノズル４１、４３から吐出され、ウエハＷに吸着されずに回転テーブル２の外周へと流れたＢＴＢＡＳガス、Ｏ３ガスは、夫々排気口５１、５３から排気される。そして、分離ガスノズル４２から第１の分離領域Ｄ１に吐出される分離ガスは、回転テーブル２上に残留し、浮遊するＢＴＢＡＳガスを回転テーブル２の外周へ押し流し、当該ＢＴＢＡＳガスと共に排気口５２から除去される。これによって、当該ＢＴＢＡＳガスが第２の処理領域Ｐ２に持ち込まれることを防ぐ。分離ガスノズル４４から第２の分離領域Ｄ２に吐出される分離ガスは、回転テーブル２上に残留し、浮遊するＯ３ガスを回転テーブル２の外周へ押し流し、当該Ｏ３ガスと共に排気口５４から除去される。
【００３８】
このように各分離ガスノズル４２、４４からの分離ガスによって、回転テーブル２の周方向にＢＴＢＡＳガス、Ｏ３ガスが夫々広がることが抑えられ、真空容器１１内において、これらＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとが互いに分離される。それによって、回転テーブル２上を浮遊するＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとが反応して、反応生成物からなるパーティクルが真空容器１１内に飛散することが防がれる。また、中央分離帯形成部３１に供給された分離ガスであるＮ2ガスが、回転テーブル２の径方向外側に供給され、各排気口５１〜５４から排気される。このＮ2ガスによって、回転テーブル２の中央部上でのＢＴＢＡＳガスとＯ3ガスとが反応することが防がれる。また、この成膜処理中には、既述のガス供給管３８、３９により、ヒーター収納領域３６及び回転テーブル２の裏面側にもパージガスとしてＮ2ガスが供給され、処理ガスがパージされる。
【００３９】
上記の回転テーブル２の回転が続けられると共に各ガスの吐出が続けられ、酸化シリコンの分子層が順次積層される。そして、所定の回数、回転テーブル２が回転して所定の膜厚のシリコン酸化膜が形成されると、各ガスノズル４１〜４４、ガス供給管３８、３９及び中央分離帯形成部３１からの各ガスの供給が停止する。そして、ゲートバルブ１４が開放され、ウエハ保持部２１への受け渡し時とは逆の動作で、ウエハ搬送部１５が各ウエハ保持部２１から成膜済みのウエハＷを受け取って、真空容器１１の外部へと搬送する。全てのウエハＷが真空容器１１から搬出されると、ゲートバルブ１４が閉じられる。
【００４０】
この成膜装置１によれば、多数のウエハ保持部２１を回転テーブル２上において周方向に多数、側面視斜めにウエハＷを保持するように設け、処理ガスノズル４１、４３により処理ガスを回転テーブル２の中心部側から外周に向けて、ウエハ保持部２１間を通過するように供給している。従って、ウエハＷに処理ガスの流れが遮られて乱れることが抑えられ、それによって当該処理ガスはウエハＷの面内における回転テーブル２の中心部側と周縁部側との間で均一性高い流量及び流速で供給される。その結果として、ウエハＷの面内において均一性高い膜厚で、酸化シリコン膜を形成することができる。また、上記のようにウエハ保持部２１を設けることで、ウエハＷを水平に置く場合に比べて、ウエハＷ１枚あたりが回転テーブル２上に占める面積を抑え、回転テーブル２上におけるウエハＷの載置数を増やすことができる。従って、より多い枚数のウエハＷを一括で処理することができ、高いスループットを得ることができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る成膜装置６について、第１の実施形態の成膜装置１との差異点を中心に説明する。図８、図９、図１０は、夫々成膜装置６の縦断側面図、当該装置６の内部の分解斜視図、成膜装置６の横断平面図である。この成膜装置６のガスノズル４１〜４４は、第１の実施形態と同様に真空容器１１の外部から真空容器１１内へ向かって伸びているが、第１の実施形態と異なり、真空容器１１内で屈曲し、回転テーブル２の径方向に沿って、ウエハ保持部２１の上方側を回転テーブル２の周縁部に向かって水平方向に伸びている。
【００４２】
ガスノズル４１〜４４において上記の水平方向に伸びる部分には、吐出口４５がノズルの長さ方向に沿って間隔をおいて多数開口している。この吐出口４５は下方に向けて開口しており、ウエハ保持部２１の上方から下方に向かう気流を形成することができる。この第２の実施形態においても、ガスノズル４１、４３の吐出口４５の開口方向が処理領域Ｐ１、Ｐ２であり、ガスノズル４２、４４の吐出口４５の開口方向が分離領域Ｄ１、Ｄ２である。つまり、処理領域Ｐ１、Ｐ２及び分離領域Ｄ１、Ｄ２は、各ガスノズル４１〜４４の下方側に形成されている。
【００４３】
ガスノズル４１〜４４の構成が上記のように異なること、及び中央分離帯形成部３１の側面にガスノズル４１〜４４を収容する溝３４が設けられていないことを除き、成膜装置６は成膜装置１と同様に構成される。成膜装置６による成膜処理は成膜装置１と同様の手順で行われ、上記のように真空容器１１内に各ガスが供給される。この成膜処理時において、ガスノズル４１〜４４により回転テーブル２上に下方に向けて供給された処理ガス及び分離ガスは、ウエハ保持部２１間の空間２９を通過して回転テーブル２へ衝突した後は、各排気口５１〜５４に吸引されることで、回転テーブル２の外周側へと流れて排気される。従って、回転テーブル２へ供給された後は、各ガスは第１の実施形態と同様に流れ、真空容器１１内には平面視、第１の実施形態と同様のガス流が形成される。つまり、吸着されていないＢＴＢＡＳガスが第２の処理領域Ｐ２に持ち込まれること、吸着されていないＯ3ガスが第１の処理領域Ｐ１に持ち込まれること及び回転テーブル２の中央部へＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガスが夫々向かうことが防がれながら、ウエハＷへの成膜処理が進行する。
【００４４】
ＢＴＢＡＳガス、Ｏ３ガスは、ガスノズル４１、４３から上記のように回転テーブル２に向かって夫々供給されることで、ウエハＷの表面に沿って下方へ流れる層流を形成する。このように層流が形成される処理領域Ｐ１、Ｐ２を交互に通過することで、ウエハＷに酸化シリコン膜が形成される。この成膜装置６によれば、第１の実施形態の成膜装置１と同様にウエハＷの表面で処理ガスがウエハＷに衝突することでガス流が乱れることを抑えると共に、回転テーブル２上におけるウエハＷの載置数の増加を図ることができる。従って、成膜装置１と同様の効果が得られる。
【００４５】
既述のようにウエハＷの面内における処理ガスの衝突を抑えるようにすることが好ましい。そこで処理ガスノズル４１、４３については、その吐出口４５が鉛直下方に開口していてもよいが、図１１に示すように斜めに開口していてもよい。例えば、吐出口４５の開口方向と水平面のなす角θ１が、図４で説明したウエハ保持部２１の凹部２３の底面２４と水平面とのなす角θと同じ角度になるように設定することが有効である。
【００４６】
（第３の実施形態）
続いて第３の実施形態の成膜装置７について、第２の実施形態の成膜装置６との差異点を中心に説明する。図１２は成膜装置７の内部の分解斜視図であり、図１３は成膜装置７の横断平面図である。この成膜装置７は、中央分離帯形成部３１を囲むように、回転テーブル２上に起立して設けられた筒状体７１を備えている。筒状体７１は、その下端が回転テーブル２に接すると共にその上端がガスノズル４１〜４４よりも低く形成されることによって、回転テーブル２と共に回転する。ウエハ保持部２１は、この筒状体７１の側周面から回転テーブル２の周縁部へ伸びるように形成されている。従って、隣接するウエハ保持部２１間の空間２９は、この筒状体７１により互いに区画されている。この筒状体７１が設けられることを除いて、成膜装置７は成膜装置６と同様に構成されている。
【００４７】
成膜装置７についても、成膜装置１、６と同様の手順で成膜処理が行われる。図１４は、成膜装置７の縦断側面図を示している。この図１４では、図６と同様に、成膜処理時における処理ガスの流れを実線の矢印で示している。また、分離ガス及びパージガスの流れを点線の矢印で示している。中央分離帯形成部３１から吐出された分離ガス（Ｎ２ガス）は中央分離帯形成部３１の下方を放射状に広がり、筒状体７１の内周側面と中央分離帯形成部３１の外周側面との間の隙間を介して上方へと流れ、筒状体７１と真空容器１１の天井との間の隙間から筒状体７１の外側へと流れる。その後、この分離ガスは、第１及び第２の実施形態と同様にガスノズル４１〜４４から吐出されるガスと共に、各排気口５１〜５４へ流れて排気される。この分離ガスは、第１及び第２の実施形態と同様に、回転テーブル２の中央部上でＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとが接触して反応することを防ぐ役割を有する。
【００４８】
ガスノズル４１〜４４から、回転テーブル２上へ供給された各ガスは、上記の中央分離帯形成部３１からの分離ガスと筒状体７１とにより回転テーブル２の中央部へ向うことが阻まれ、各排気口５１〜５４により排気される。従って、この第３の実施形態の成膜装置７によれば、上記の第１及び第２の実施形態の成膜装置１、６と同様の効果が得られることに加え、前記中央部上におけるＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとの反応をより確実に防ぐことができる。そのような反応を防ぐことができる結果として、当該反応による生成物が真空容器１１内にパーティクルとして飛散することを、より確実に防ぐことができる。
【００４９】
（第４の実施形態）
続いて第４の実施形態の成膜装置８について、第３の実施形態の成膜装置７との差異点を中心に説明する。図１５は成膜装置８の縦断側面図であり、図１６は成膜装置８の内部の分解斜視図である。この成膜装置８は、成膜装置７と同様に筒状体７１を備えている。ただし第３の実施形態と異なり、この筒状体７１の上端は、回転テーブル２の外周へと水平に広がり、平面視リング状の仕切り板７２を形成している。ウエハ保持部２１の上端は、この仕切り板７２の下面に接している。従って、ウエハ保持部２１間の空間２９は、当該ウエハ保持部２１上と真空容器１１の天井部との間の空間から区画されている。
【００５０】
前記仕切り板７２には、その径方向に沿って多数のガス流入口７３が列をなすように開口している。このガス流入口７３の列は、前記各空間２９にガスを供給することができるように、回転テーブル２の回転方向に間隔をおいて形成されている。このような仕切り板７２が設けられることを除いて、この成膜装置８は、第３の実施形態の成膜装置７と同様に構成されている。
【００５１】
当該成膜装置８においても、既述の各実施形態の成膜装置と同様の手順で成膜処理が行われる。各ガスノズル４１〜４４から吐出された各ガスは、各ガスノズル４１〜４４の下方に位置するガス流入口７３からウエハ保持部２１の表面に供給され、第２〜第３の実施形態と同じようにウエハＷの表面を層流として回転テーブル２の表面へ流れ、当該回転テーブル２の表面から回転テーブル２の外周へ流れて排気される。図１７では、代表して処理ガスノズル４１からガス流入口７３へＢＴＢＡＳガスが吐出される様子を示しているが、他のガスノズル４２〜４３からも同様に、ガス流入口７３へガスが供給される。この成膜装置８に関しても、回転テーブル２の中央部でのＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとの接触をより確実に防ぐことができるので、成膜装置７と同様の効果が得られる。
【００５２】
上記の第１の実施形態において、前記仕切り板７２を設けてもよく、その場合ガス流入口７３を形成しなくてもよい。このような仕切り板７２を設けて各空間２９の上側を塞ぐことで、真空容器１１内において、ＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガスが流れることができる範囲が、より制限される。従って、より確実にこれら処理ガスが回転テーブル２上で混合されることを防ぐことができる。
【００５３】
上記の各実施形態ではウエハ保持部２１を回転テーブル２の回転方向に等間隔に配列することで、ウエハＷ間での処理ガスの流量及び流速のばらつきを抑え、ウエハＷ間で均一性高く成膜を行うようにしている。その他のウエハ保持部２１の配置の一例を図１８に示す。この配置例では、回転テーブル２上において当該回転テーブル２の接線方向に沿って４つのウエハ保持部２１からなるグループ２８が複数、前記回転方向に設けられている。同じグループ２８内において、隣接するウエハ保持部２１の間隔は互いに等しく、且つ隣接するウエハ保持部２１間の各空間２９は、平面で見て互いに並行に形成されている。異なるグループ２８間における前記空間２９は、回転テーブル２の中心部側から周縁部側に向かって拡がるように形成されている。
【００５４】
このように空間２９の形状が異なるために、同じグループ２８内のウエハ保持部２１について見ると、回転テーブル２の回転方向の先頭のウエハ保持部２１と、後続の３つのウエハ保持部２１とでは、供給される処理ガスの流量及び流速についてばらつくおそれがある。そこで、前記先頭のウエハ保持部２１にはダミーウエハＷ１を保持し、前記後続の各ウエハ保持部２１にはウエハＷを保持して処理を行う。後続のウエハ保持部２１間ではウエハＷに供給される処理ガスの流量及び流速を揃えることができるので、各ウエハＷ間で形成される膜の膜厚のばらつきを抑えることができる。
【００５５】
そのように複数のウエハ保持部２１にダミーウエハＷ１を保持するように処理を行っても、回転テーブル２上には多数のウエハ保持部２１を設けることができるので、スループットを向上させることが可能である。また、この図１８のウエハ保持部２１の配置例では、同じグループ２８内の空間２９は、平面で見て回転テーブル２の中心部側と周縁部側とでその間隔が等しい。従って、前記中心部側と周縁部側とで、処理ガスはより均一性高く供給され、それによってウエハＷの面内における膜厚の均一性をより高くすることができる。
【００５６】
また、上記の各排気口５１〜５４は、真空容器１１の内側面に形成することに限られず、例えば真空容器１１の底面に開口するようにしてもよい。その場合、内側面に設ける場合と同様、各排気口５１〜５４が開口する位置は、ウエハ保持部２１の配列領域よりも回転テーブル２の径方向外側になるように設定することが有効である。そのように設定することで、一旦、回転テーブル２の外周へと流れたガスが回転テーブル２の中心部側へと戻るように流れて、ウエハＷ表面のガスの流れが乱れることを防ぐことができる。
【００５７】
上記の成膜装置でＡＬＤを行い形成する膜は、酸化シリコン膜に限られず、例えば窒化シリコンや窒化アルミニウムなどであってもよい。また、上記の各成膜装置は交互に２種類の処理ガスを供給してＡＬＤを行うものであるが、処理ガスを１種類のみ供給してウエハＷにＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）を行うものであってもよい。また、成膜装置として構成することに限られず、回転テーブル２上に処理ガスを供給すると共にプラズマを形成するプラズマ形成部を設けるように構成し、そのプラズマによりウエハＷ表面の膜の改質を行う改質装置として構成されてもよいし、ガス供給しながら基板を加熱するアニール装置として構成してもよい。例えば前記ＣＶＤ装置やアニール装置として構成した場合は、分離ガスノズルを設けてなくてよい。
【符号の説明】
【００５８】
Ｗ      ウエハ
Ｄ１、Ｄ２      分離領域
Ｐ１、Ｐ２    処理領域
１      成膜装置
１０    制御部
１１    真空容器
１２    回転駆動機構
２      回転テーブル
２１    ウエハ保持部
２３    凹部
２４    底面
３１    中央分離帯形成部
３７    ヒーター
４１    第１の処理ガスノズル
４２    第１の分離ガスノズル
４３    第２の処理ガスノズル
４４    第２の分離ガスノズル
【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】
2015185750.tif 000017
【図１６】
2015185750.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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