(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガスを基板に供給して薄膜を得る成膜装置であって、
真空容器内に配置され、その一面側に設けられる載置領域に基板を載置して公転させるための回転テーブルと、
前記基板が自転するように前記載置領域を回転させる回転機構と、
前記回転テーブルの一面側における処理ガス供給領域に前記処理ガスを供給し、前記公転により当該処理ガス供給領域を複数回繰り返し通過する基板に成膜を行うための処理ガス供給機構と、
前記処理ガス供給領域に基板が位置する毎に当該基板の向きが変わるように、前記回転テーブルの回転速度を含むパラメータに基づいて、前記基板の自転速度を演算し、演算された自転速度で基板を自転させるように制御信号を出力する制御部と、
を備え、
前記回転機構は、前記回転テーブルの他面側に設けられると共に、前記回転テーブルの回転によって公転する自転用回転軸を備え、
前記自転用回転軸を前記回転テーブルに対して支持するために回転テーブルの他面側に設けられる支持部材が設けられ、
前記回転テーブルを他面側から加熱するためのヒーターが、前記自転用回転軸及び支持部材の移動路の内側、外側に夫々当該回転テーブルの回転方向に沿って設けられ、
前記支持部材は、回転テーブルの他面側において前記自転用回転軸に対して回転テーブルの回転方向に離れて設けられる支柱と、前記ヒーターの下方側にて前記支柱と前記回転機構とを接続して支柱に対して前記回転機構を支持する接続部と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記演算は、前記回転テーブルの回転速度と、回転テーブルの１回転当たりの膜厚の増加量を目標膜厚で除算した値と、の掛け算を含むことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記演算は、前記回転テーブルの回転速度と、回転テーブルの１回転当たりの膜厚の増加量を目標膜厚で除算した値と、１以上の自然数Ｎと、の掛け算を含み、
前記自然数Ｎの値をオペレータが設定するための設定部を備えていることを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
【請求項４】
前記載置領域と共に公転し、且つその回転によって前記載置領域を回転させる磁石または磁性体からなる第１の回転体と、
前記回転機構は、磁石または磁性体からなる第２の回転体を備え、
前記第１の回転体及び前記第２の回転体のうち少なくとも一方は磁石からなり、
公転する前記第１の回転体を、当該第１の回転体と第２の回転体との間の磁力により、非接触で間欠的に回転させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記処理ガス供給領域に対して前記回転テーブルの周方向に離間して設けられる反応ガス供給領域に、前記処理ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給機構と、
前記反応ガス供給領域と前記処理ガス供給領域との間に設けられた分離領域に対して分離ガスを供給するための分離ガス供給部と、を備え
前記載置領域は凹部の底面により構成され、凹部の深さは基板の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記凹部の深さは、基板の厚さの１．８倍であることを特徴とする請求項５記載の成膜装置。
【請求項７】
処理ガスを基板に供給して薄膜を得る成膜方法であって、
真空容器内に配置される回転テーブルの一面側に設けられる載置領域に基板を載置して公転させる工程と、
回転機構により前記基板が自転するように載置領域を回転させる工程と、
前記回転テーブルの一面側における処理ガス供給領域に処理ガス供給機構により前記処理ガスを供給し、当該処理ガス供給領域を複数回繰り返し通過する基板に成膜を行う工程と、
前記処理ガス供給領域に基板が位置する毎に当該基板の向きが変わるように、前記回転テーブルの回転速度を含むパラメータに基づいて、前記基板の自転速度を演算する工程と、
演算された自転速度で基板を自転させる工程と、
を備え、
前記回転機構は、前記回転テーブルの他面側に設けられると共に、前記回転テーブルの回転によって公転する自転用回転軸を備え、
前記回転テーブルの他面側に設けられる支持部材により前記自転用回転軸は前記回転テーブルに対して支持され、
前記支持部材は、回転テーブルの他面側において前記自転用回転軸に対して回転テーブルの回転方向に離れて設けられる支柱と、前記自転用回転軸及び前記支持部材の移動路の内側、外側に夫々当該回転テーブルの回転方向に沿って設けられるヒーターの下方側にて前記支柱と前記回転機構とを接続して支柱に対して前記回転機構を支持する接続部と、を備え、
前記ヒーターにより、前記回転テーブルを他面側から加熱する工程を備えることを特徴とする成膜方法。
【請求項８】
前記基板の自転速度を演算する工程は、
前記回転テーブルの回転速度と、回転テーブルの１回転当たりの膜厚の増加量を目標膜厚で除算した値と、の掛け算を行う工程を含むことを特徴とする請求項７記載の成膜方法。
【請求項９】
前記基板の自転速度を演算する工程は、
前記演算は、前記回転テーブルの回転速度と、回転テーブルの１回転当たりの膜厚の増加量を目標膜厚で除算した値と、１以上の自然数Ｎと、の掛け算を行う工程と、
前記自然数Ｎの値を設定する工程と、
を含むことを特徴とする請求項８記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記載置領域を回転させる工程は、
磁石からなる第１の回転体を、当該載置領域と共に公転させる工程と、
前記回転機構を構成すると共に磁石からなる第２の回転体と、前記第１の回転体との間に作用する磁力により、当該第１の回転体を非接触で間欠的に回転させる工程と、
前記第１の回転体の回転によって前記載置領域を回転させる工程と、
を含むことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一つに記載の成膜方法。
【請求項１１】
処理ガスを基板に供給して薄膜を得る成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、請求項７ないし１０のいずれか一つに記載の成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理ガスを基板に供給して薄膜を得る成膜装置、成膜方法及び記憶媒体に関する。
【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）を行う成膜装置が知られている。この成膜装置の一例として、その内部が真空雰囲気とされる処理容器内に例えばウエハが載置される回転テーブルが設けられる装置がある。回転テーブル上には、例えばシリコン酸化膜の原料となる原料ガスを吐出するガスノズルと、この原料ガスを酸化する酸化ガスを吐出するガスノズルと、が配置される。そして、回転テーブルの回転によってウエハが公転し、原料ガスが供給される吸着領域と、酸化ガスが供給される酸化領域と、をウエハが交互に繰り返し通過して、前記シリコン酸化膜が形成される。
【０００３】
前記ＡＬＤにおいてウエハの面内の膜厚分布を制御するためには、ウエハに吸着される原料ガスの分布を制御することが必要であり、従って、上記の成膜装置において、原料ガスのガスノズルに設けられる吐出口の数及び位置についての調整が適宜行われる。さらに、ガスノズルの形状についての選択や吸着領域と酸化領域とを区画するために供給される分離ガスの供給量の調整、原料ガス中におけるキャリアガスの濃度の調整なども適宜行われる。
【０００４】
ところで、ウエハの周縁部と中央部とについては成膜処理後に行われるエッチング処理により、夫々のエッチングレートを調整可能な場合がある。その場合は、エッチング後に周縁部と中央部とで膜厚を揃えることができるので、特にウエハの周方向について、均一性高い膜厚が得られるように求められる。しかし、上記の公転によって、ウエハの各部は回転テーブルの回転中心から所定の距離を離れた同じ軌道を繰り返し移動する。従って、吸着領域における原料ガスの分布のばらつきは、ウエハにおいて当該回転テーブルの径方向に沿って見たときの膜厚のばらつきとなって現れてしまうおそれがあり、上記の吐出口についての調整などでは、この膜厚のばらつきを十分に解消できないおそれがあった。
【０００５】
特許文献１には、このようにウエハが公転する成膜装置が記載されており、上記の周方向における膜厚の均一性を向上させるために、回転テーブルが所定の向きで停止したときに回転テーブル上に置かれたウエハを当該回転テーブルから浮かせて向きを変更し、再度回転テーブルに置き直す機構が設けられている。しかし、この特許文献１の成膜装置によれば、ウエハの向きを変える度に回転テーブルを停止させるため、スループットが低下してしまうおそれがある。
【０００６】
また、特許文献２においてもウエハが公転する成膜装置について記載されており、この成膜装置では回転テーブルの回転中に、当該回転テーブルに載置されたウエハが自転する旨が記載されている。しかしこのウエハの自転が、どのような回転数に設定されるかは記載されていない。ウエハの自転の回転数が適切に設定されないと、ウエハの自転と公転とが同期する。つまりウエハが前記吸着領域を通過する際に同じ向きで通過してしまい、前記ウエハの周方向における膜厚の均一性を、十分に向上させることができないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許５０９３１６２
【特許文献２】特許４８１７２１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、回転テーブルに載置された基板を公転させて成膜を行うにあたり、基板の面内の周方向における膜厚の均一性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】
【０００９】
本発明の成膜装置は、
処理ガスを基板に供給して薄膜を得る成膜装置であって、
真空容器内に配置され、その一面側に設けられる載置領域に基板を載置して公転させるための回転テーブルと、
前記基板が自転するように前記載置領域を回転させる回転機構と、
前記回転テーブルの一面側における処理ガス供給領域に前記処理ガスを供給し、前記公転により当該処理ガス供給領域を複数回繰り返し通過する基板に成膜を行うための処理ガス供給機構と、
前記処理ガス供給領域に基板が位置する毎に当該基板の向きが変わるように、前記回転テーブルの回転速度を含むパラメータに基づいて、前記基板の自転速度を演算し、演算された自転速度で基板を自転させるように制御信号を出力する制御部と、
を備え、
前記回転機構は、前記回転テーブルの他面側に設けられると共に、前記回転テーブルの回転によって公転する自転用回転軸を備え、
前記自転用回転軸を前記回転テーブルに対して支持するために回転テーブルの他面側に設けられる支持部材が設けられ、
前記回転テーブルを他面側から加熱するためのヒーターが、前記自転用回転軸及び支持部材の移動路の内側、外側に夫々当該回転テーブルの回転方向に沿って設けられ、
前記支持部材は、回転テーブルの他面側において前記自転用回転軸に対して回転テーブルの回転方向に離れて設けられる支柱と、前記ヒーターの下方側にて前記支柱と前記回転機構とを接続して支柱に対して前記回転機構を支持する接続部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の成膜方法は、
処理ガスを基板に供給して薄膜を得る成膜方法であって、
真空容器内に配置される回転テーブルの一面側に設けられる載置領域に基板を載置して公転させる工程と、
回転機構により前記基板が自転するように載置領域を回転させる工程と、
前記回転テーブルの一面側における処理ガス供給領域に処理ガス供給機構により前記処理ガスを供給し、当該処理ガス供給領域を複数回繰り返し通過する基板に成膜を行う工程と、
前記処理ガス供給領域に基板が位置する毎に当該基板の向きが変わるように、前記回転テーブルの回転速度を含むパラメータに基づいて、前記基板の自転速度を演算する工程と、
演算された自転速度で基板を自転させる工程と、
を備え、
前記回転機構は、前記回転テーブルの他面側に設けられると共に、前記回転テーブルの回転によって公転する自転用回転軸を備え、
回転テーブルの他面側に設けられる支持部材により前記自転用回転軸は前記回転テーブルに対して支持され、
前記支持部材は、回転テーブルの他面側において前記自転用回転軸に対して回転テーブルの回転方向に離れて設けられる支柱と、前記自転用回転軸及び前記支持部材の移動路の内側、外側に夫々当該回転テーブルの回転方向に沿って設けられるヒーターの下方側にて前記支柱と前記回転機構とを接続して支柱に対して前記回転機構を支持する接続部と、を備え、
前記ヒーターにより、前記回転テーブルを他面側から加熱する工程を備えることを特徴とする。
また、本発明の記憶媒体は、処理ガスを基板に供給して薄膜を得る成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、上記の成膜方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転テーブルの回転速度を含むパラメータに基づいて、前記基板の自転速度を演算し、演算された自転速度で基板を自転させる。それによって、前記回転テーブル上のガス供給領域に基板が位置する毎に、当該基板の向きを確実に変えることができる。従って、基板の周方向に均一性高い膜厚で、成膜を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る成膜装置の縦断側面図である。
【図２】前記成膜装置の横断平面図である。
【図３】前記成膜装置の内部を示す斜視図である。
【図４】前記成膜装置の回転テーブルの表面側斜視図である。
【図５】前記回転テーブルの裏面側斜視図である。
【図６】前記成膜装置に設けられる制御部を構成する制御部のブロック図である。
【図７】成膜処理時におけるウエハの位置及び向きを示す説明図である。
【図８】成膜処理時におけるウエハの位置及び向きを示す説明図である。
【図９】成膜処理時におけるウエハの位置及び向きを示す説明図である。
【図１０】成膜処理時におけるウエハの位置及び向きを示す説明図である。
【図１１】前記成膜処理時における前記回転テーブル上のガスの流れを示す説明図である。
【図１２】前記回転テーブルに設けられるウエハホルダの構成例を示す縦断側面図である。
【図１３】前記成膜装置の真空容器の構成例を示す縦断側面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る成膜装置の縦断側面図である。
【図１５】前記成膜装置の回転テーブルの表面側斜視図である。
【図１６】回転テーブルに載置されたウエハの自転を示す模式図である。
【図１７】回転テーブルに載置されたウエハの自転を示す模式図である。
【図１８】回転テーブルに載置されたウエハの自転を示す模式図である。
【図１９】さらに他の成膜装置の回転テーブルの構成を示す表面側斜視図である。
【図２０】評価試験におけるウエハの膜厚分布を示す模式図である。
【図２１】評価試験におけるウエハの膜厚分布を示す模式図である。
【図２２】評価試験におけるウエハの膜厚分布を示すグラフ図である。
【図２３】評価試験におけるウエハの膜厚分布を示すグラフ図である。
【図２４】評価試験におけるウエハの膜厚分布を示す模式図である。
【図２５】評価試験におけるウエハの膜厚分布を示す模式図である。
【図２６】評価試験におけるウエハの膜厚分布を示すグラフ図である。
【図２７】評価試験におけるウエハの膜厚分布を示すグラフ図である。
【図２８】評価試験におけるウエハの膜厚分布を示す模式図である。
【図２９】評価試験におけるウエハの膜厚分布を示す模式図である。
【図３０】評価試験におけるウエハの膜厚分布を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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について説明する。この成膜装置１は、ウエハＷにＳｉ（シリコン）を含む処理ガスである原料ガスとしてＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスを吸着させ、吸着されたＢＴＢＡＳガスを酸化する酸化ガスであるオゾン（Ｏ３）ガスを供給してＳｉＯ２（酸化シリコン）の分子層を形成し、この分子層を改質するためにプラズマ発生用ガスから発生したプラズマに曝す。この一連の処理が複数回、繰り返し行われ、ＳｉＯ２膜が形成されるように構成されている。
【００１４】
図１、図２は成膜装置１の縦断側面図、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（サセプタ）２と、を備えている。真空容器１１は、天板１２と、真空容器１１の側壁及び底部をなす容器本体１３と、により構成されている。
【００１５】
回転テーブル２の中心部から鉛直下方へ伸びる中心軸２１が設けられている。中心軸２１は、容器本体１３の底部に形成された開口部１４を塞ぐように設けられた公転用回転駆動部２２に接続されている。回転テーブル２は、中心軸２１及び公転用回転駆動部２２を介して真空容器１１内に支持されると共に、平面視時計回りに回転する。図１中１５は、中心軸２１と容器本体１３との隙間にＮ２（窒素）ガスを吐出するガスノズルであり、ウエハＷの処理中にＮ２ガスを吐出して回転テーブル２の表面から裏面への原料ガス及び酸化ガスの回りこみを防ぐ役割を有する。
【００１６】
また、真空容器１１の天板１２の下面には、回転テーブル２の中心部に対向するように突出する平面視円形の中心領域形成部Ｃと、中心領域形成部Ｃから回転テーブル２の外側に向かって広がるように形成された平面視扇状の突出部１７、１７と、が形成されている。つまり、これら中心領域形成部Ｃ及び突出部１７、１７は、その外側領域に比べて低い天井面を構成している。中心領域形成部Ｃと回転テーブル２との中心部との隙間はＮ２ガスの流路１８を構成している。ウエハＷの処理中において、天板１２に接続されるガス供給管からＮ２ガスが流路１８に供給され、この流路１８から回転テーブル２の外側全周に向かって吐出される。このＮ２ガスは、原料ガス及び酸化ガスが回転テーブル２の中心部上で接触することを防ぐ。
【００１７】
図３は容器本体１３の内部の底面を示す斜視図である。容器本体１３には、回転テーブル２の下方にて当該回転テーブル２の周に沿うように、扁平なリング状の凹部３１が形成されている。そして、この凹部３１の底面には、凹部３１の周方向に沿ったリング状のスリット３２が開口しており、当該スリット３２は、容器本体１３の底部を厚さ方向に貫通するように形成されている。さらに凹部３１の底面上には、回転テーブル２に載置されるウエハＷを加熱するためのヒーター３３が７つのリング状に配設されている。なお、図３では煩雑化を避けるために、ヒーター３３の一部を切り取って示している。
【００１８】
ヒーター３３は、回転テーブル２の回転中心を中心とする同心円に沿って配置されており、７つのヒーター３３のうちの４つはスリット３２の内側に、他の３つはスリット３２の外側に夫々設けられている。また、各ヒーター３３の上方を覆い、凹部３１の上側を塞ぐように、シールド３４が設けられている（図１参照）。シールド３４には、スリット３２に重なるようにリング状のスリット３７が設けられ、後述する回転軸３２及び支柱４１が当該スリット３７を貫通する。また、容器本体１３の底面において凹部３１の外側には、真空容器１１内を排気する排気口３５、３６が開口している。排気口３５、３６には、真空ポンプなどにより構成された図示しない排気機構が接続されている。
【００１９】
続いて回転テーブル２について、その表面側、裏面側を夫々示した図４、図５も参照しながら説明する。回転テーブル２の表面側（一面側）には、当該回転テーブル２の回転方向に沿って５つの円形の凹部が形成されており、各凹部には、円形のウエハホルダ２４が設けられている。ウエハホルダ２４の表面には凹部２５が形成されており、凹部２５内にウエハＷが水平に収納される。従って、凹部２５の底面は、ウエハが載置される載置領域を構成する。この例では凹部２５の側壁の高さは、ウエハＷの厚さと同じ、例えば１ｍｍに構成されている。
【００２０】
回転テーブル２の裏面の周方向に互いに離れた位置から鉛直下方に向けて、例えば３本の支柱４１が延出されており、図１に示すように各支柱４１の下端はスリット３２を介して容器本体１３の底部を貫通し、容器本体１３の下方に設けられる接続部である支持リング４２に接続されている。この支持リング４２は、回転テーブル２の回転方向に沿って形成され、支柱４１によって容器本体１３に吊り下げられるように水平に設けられており、回転テーブル２と共に回転する。
【００２１】
また、ウエハホルダ２４の下方中心部からは自転用回転軸である回転軸２６が鉛直下方へ延出されている。回転軸２６の下端は回転テーブル２を貫通し、図１に示すように前記スリット３２を介して容器本体１３の底部を貫通し、さらに支持リング４２と、当該支持リング４２の下側に設けられる磁気シールユニット２０と、を貫通して自転用回転駆動部２７に接続されている。磁気シールユニット２０は、回転軸２６を支持リング４２に対して回転可能に支持するための軸受けと、回転軸２６の周囲の隙間をシールする磁気シール（磁性流体シール）とにより構成される。
【００２２】
前記磁気シールは、前記軸受けから発生するパーティクル、例えば当該軸受けに用いられる潤滑油が、磁気シールユニット２０の外部の真空雰囲気へ拡散することを抑えることができるように設けられている。また、回転軸２６が前記軸受けにより支持されることで、ウエハホルダ２４は例えば回転テーブル２から若干浮いた状態となっている。また、自転用回転駆動部２７はモーターを備え、支持リング４２の下方に、磁気シールユニット２０を介して支持リング４２に支持されるように設けられており、前記モーターにより当該回転軸２６を軸周りに回転させる。このように回転軸２６が支持されると共に回転することで、ウエハホルダ２４は例えば平面視反時計回りに回転される。
【００２３】
上記の回転テーブル２の回転により、当該回転テーブル２の中心軸周りにウエハＷが回転（公転）し、上記のウエハホルダ２４の回転により、当該ウエハＷがその中心周りに回転する。このウエハＷの当該ウエハＷの中心周りの回転を、ウエハＷの自転と記載する場合がある。成膜装置１では、ウエハＷへの成膜時にこれらの公転と自転とが互いに並行して行われる。なお、ウエハＷの自転には、ウエハＷがその中心周りに連続的に回転する場合の他に、間欠的にその中心周りに回転することも含まれる。そして、間欠的に回転する場合は、前記中心周りに１回以上回転する前にウエハＷの回転が停止し、その後当該ウエハＷの回転が再開されることも含まれる。
【００２４】
図中４４は、支持リング４２に重なるように設けられたシールドリングであり、図４、図５では図の煩雑化を防ぐために鎖線で表示している。シールドリング４４は、図１に示すように容器本体１３のスリット１６を、当該容器本体１３の下方側から塞ぐように設けられ、回転テーブル２と共に回転するように構成されている。従って、上記の回転軸２６及び支柱４１は、このシールドリング４４を貫通するように設けられている。シールドリング４４は、自転用回転駆動部２７が各ガスに曝されること及び過度に加熱されることを防ぐための遮熱板の役割を果たす。
【００２５】
また、図１に示すように容器本体１３の下方には、断面視凹状に形成され、支持リング４２、自転用回転駆動部２７及びシールドリング４４を囲む下方壁部４５が、回転テーブル２の回転方向に沿ってリング状に形成されている。また、下方壁部４５の底部には、周方向に離れて充電機構４６が５つ（図１では１つのみ図示）設けられている。ウエハＷに処理が行われないときに、回転テーブル２は自転用回転駆動部２７が充電機構４６の直下に位置するように静止し、充電機構４６からの非接触給電によって、各自転用回転駆動部２７の充電を行うことができるように各充電機構４６が配置されている。図中４７は、下方壁部４５に囲まれる空間に開口するガス供給路である。図中４８はガスノズルであり、ガス供給路４７を介して下方壁部４５に囲まれる空間に例えばウエハＷの処理中にＮ２ガスを供給し、当該空間をパージする。図１では表示を省略しているが、例えば当該空間は、後に例を挙げて示すように排気口３６、３７と図示しない上記の排気機構とを接続する排気路に連通し、当該空間内でパーティクルが発生しても前記Ｎ２ガスにより、この排気路へとパージされて除去される。
【００２６】
容器本体１３の側壁にはウエハＷの搬送口３７と、当該搬送口３７を開閉するゲートバルブ３８とが設けられ（図２参照）、搬送口３７を介して真空容器１１内に進入した搬送機構と凹部２５との間でウエハＷの受け渡しが行われる。具体的には凹部２５の底面、容器本体１３の底部及び回転テーブル２において、夫々互いに対応する位置に貫通孔を形成しておき、各貫通孔を介してピンの先端が凹部２５上と容器本体１３の下方との間で昇降するように構成される。このピンを介して、ウエハＷの受け渡しが行われる。このピン及び当該ピンが貫通する各部の貫通孔の図示は省略している。
【００２７】
また、図２に示すように、回転テーブル２上には、原料ガスノズル５１、分離ガスノズル５２、酸化ガスノズル５３、プラズマ発生用ガスノズル５４、分離ガスノズル５５がこの順に、回転テーブル２の回転方向に間隔をおいて配設されている。各ガスノズル５１〜５５は真空容器１１の側壁から中心部に向かって、回転テーブル２の径に沿って水平に伸びる棒状に形成され、当該径に沿って形成された多数の吐出口５６から、ガスを下方に吐出する。
【００２８】
処理ガス供給機構をなす原料ガスノズル５１は、上記のＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスを吐出する。図中５７は原料ガスノズル５１を覆うノズルカバーであり、原料ガスノズル５１から回転テーブル２の回転方向上流側及び下流側に向けて夫々広がる扇状に形成されている。ノズルカバー５７は、その下方におけるＢＴＢＡＳガスの濃度を高めて、ウエハＷへのＢＴＢＡＳガスの吸着性を高くする役割を有する。また、酸化ガスノズル５３は、上記のオゾンガスを吐出する。分離ガスノズル５２、５５はＮ２ガスを吐出するガスノズルであり、上記の天板１２の扇状の突出部１７、１７を夫々周方向に分割するように配置されている。
【００２９】
プラズマ発生用ガスノズル５４は、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスと酸素（Ｏ２）ガスとの混合ガスからなるプラズマ発生用ガスを吐出する。前記天板１２には回転テーブル２の回転方向に沿った扇状の開口部が設けられており、この開口部を塞ぐように当該開口部の形状に対応した、石英などの誘電体からなるカップ状のプラズマ形成部６１が設けられている。このプラズマ形成部６１は、回転テーブル２の回転方向に見て、酸化ガスノズル５３と突状部１４との間に設けられている。図２ではプラズマ形成部６１が設けられる位置を鎖線で示している。
【００３０】
プラズマ形成部６１の下面には、当該プラズマ形成部６１の周縁部に沿って突条部６２が設けられており、上記のプラズマ発生用ガスノズル５４の先端部は、この突条部６２に囲まれる領域にガスを吐出できるように、回転テーブル２の外周側から当該突条部６２を貫通している。突条部６２は、プラズマ形成部６１の下方へのＮ２ガス、オゾンガス及びＢＴＢＡＳガスの進入を抑え、プラズマ発生用ガスの濃度の低下を抑える役割を有する。
【００３１】
プラズマ形成部６１の上方側には窪みが形成され、この窪みには上方側に開口する箱型のファラデーシールド６３が配置されている。ファラデーシールド６３の底面上には、絶縁用の板部材６４を介して、金属線を鉛直軸周りにコイル状に巻回したアンテナ６５が設けられており、アンテナ６５には高周波電源６６が接続されている。上記のファラデーシールド６３の底面には、アンテナ６５への高周波印加時に当該アンテナ６５において発生する電磁界のうち電界成分が下方に向かうことを阻止すると共に、磁界成分を下方に向かわせるためのスリット６７が形成されている。このスリット６７は、アンテナ６５の巻回方向に対して直交（交差）する方向に伸び、アンテナ６５の巻回方向に沿って多数形成されている。このように各部が構成されることで、高周波電源６６をオンにしてアンテナ６５に高周波が印加されると、プラズマ形成部６１の下方に供給されたプラズマ発生用ガスをプラズマ化することができる。
【００３２】
回転テーブル２上において、原料ガスノズル５１のノズルカバー５７の下方領域を、原料ガスであるＢＴＢＡＳガスの吸着が行われる吸着領域Ｒ１とし、酸化ガスノズル５３の下方領域を、オゾンガスによるＢＴＢＡＳガスの酸化が行われる酸化領域Ｒ２とする。また、プラズマ形成部６１の下方領域を、プラズマによるＳｉＯ２膜の改質が行われるプラズマ形成領域Ｒ３とする。突出部１７、１７の下方領域は、分離ガスノズル５２、５５から吐出されるＮ２ガスにより、吸着領域Ｒ１と酸化領域Ｒ２とを互いに分離して、原料ガスと酸化ガスとの混合を防ぐための分離領域Ｄ、Ｄを夫々構成する。
【００３３】
上記の排気口３５は吸着領域Ｒ１と、当該吸着領域Ｒ１に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの間の外側に開口しており、余剰のＢＴＢＡＳガスを排気する。排気口３６は、プラズマ形成領域Ｒ３と、当該プラズマ形成領域Ｒ３に対して前記回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄとの境界付近の外側に開口しており、余剰のＯ３ガス及びプラズマ発生用ガスを排気する。各排気口３５、３６からは、各分離領域Ｄ、回転テーブル２の下方のガス供給管１５、回転テーブル２の中心領域形成部Ｃから夫々供給されるＮ２ガスも排気される。
【００３４】
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１００が設けられている（図１参照）。この制御部１００には、後述のように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、各ガスノズル５１〜５６からのガス供給量、ヒーター３３によるウエハＷの温度、ガス供給管１５及び中心領域形成部ＣからのＮ２ガスの供給量、公転用回転駆動部２２による回転テーブル２の回転速度、自転用回転駆動部２７によるウエハホルダ２４の回転速度などが、制御信号に従って制御される。上記のプログラムにおいてはこれらの制御を行い、後述の各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１００内にインストールされる。
【００３５】
この成膜装置１においては、回転テーブル２が回転することで、ウエハＷが公転して処理が行われる。上記のように当該回転テーブル２の回転と並行して、ウエハホルダ２４の回転によるウエハＷの自転が行われるが、回転テーブル２の回転とウエハホルダ２４の回転とは同期しない。より具体的には、真空容器１１内の所定の位置に第１の向きを向いた状態から回転テーブル２が１回転し、再度所定の位置に位置したときに、ウエハＷが第１の向きとは異なる第２の向きに向けられるような回転速度（自転速度）でウエハＷが自転する。このウエハＷの自転速度Ａ（単位：ｒｐｍ）の設定が、オペレータが入力するパラメータに基づき、制御部１００によってなされる。
【００３６】
制御部１００のブロック図である図６を参照しながら、説明を続ける。制御部１００は、オペレータがパラメータを入力して設定するための例えばボタンなどを備えた操作パネルからなる設定部１０１と、複数の処理レシピが格納されたメモリ１０２と、サイクルレートＲ（単位：ｎｍ／回）が記憶されたメモリ１０３と、を備えている。処理レシピは例えば、ウエハＷに形成するＳｉＯ２膜の目標膜厚Ｔ（単位：ｎｍ）と、成膜装置１の各部から供給されるガスの流量と、回転テーブル２の回転速度Ｖ（単位：ｒｐｍ）と、が互いに対応付けられたデータである。サイクルレートＲは、上記の原料ガスの供給、酸化ガスの供給、プラズマによる改質からなるＡＬＤのサイクルが１つ実施される毎の膜厚の増加量であり、従って、回転テーブル２の１回転あたりの膜厚の増加量である。
【００３７】
また、制御部１００にはワークメモリ１０４、表示部１０５が設けられる。ワークメモリ１０４においては、メモリ１０２、１０３から各種のパラメータが入力され、当該パラメータに基づいて上記のウエハホルダ２４の回転速度の演算が行われる。表示部１０５には、ワークメモリ１０４における演算結果が表示される。
【００３８】
オペレータが設定部１０１から所定の操作を行うと、複数の処理レシピのうちの一つが選択され、メモリ１０２から選択された処理レシピに含まれる目標膜厚Ｔ及び回転テーブル２の回転速度Ｖが、ワークメモリ１０４に読み出される。さらに、オペレータが設定部１０１から所定の操作を行うと、メモリ１０３からサイクルレートＲが、ワークメモリ１０４に読み出される。
【００３９】
ワークメモリ１０４においては、読み出された目標膜厚Ｔ及びサイクルレートＲから、成膜処理の開始時から成膜処理の終了時までに回転テーブル２が回転する回転回数Ｔ／Ｒ＝Ｍが算出される。成膜処理の開始時とは、回転テーブル２の回転及び原料ガスノズル５１からのガスの供給が共に行われる時点である。成膜処理の終了時とは、回転テーブル２の回転及び原料ガスノズル５１からのガスの供給のうちの少なくとも一方が停止する時点である。算出された、回転テーブル２の回転回数Ｍについては、表示部１０５に表示される。この表示に基づいて、オペレータは、ウエハホルダ２４の自転回数Ｎ（Ｎ＝自然数）を設定部１０１から設定する。自転回数Ｎは、上記の成膜処理の開始時から成膜処理の終了時までにウエハホルダ２４が回転する回数である。
【００４０】
この自転回数Ｎとしては、回転テーブル２の回転回数Ｍの整数倍の数値とは異なる数値が設定される。そのように設定するのは、回転テーブル２の回転とウエハＷの自転との同期を防ぐためである。Ｎとしては１以上の整数を設定することが好ましい。この理由としては、上記の自転及び公転によってウエハＷは原料ガスの吸着領域Ｒ１を様々な向きで通過することになるが、各向きで通過する回数を均一にして、ウエハＷの周方向における膜厚分布の均一性を、より高くするためである。
【００４１】
自転回数Ｎが設定されると、当該自転回数Ｎと、回転テーブル２の回転速度Ｖと、回転テーブル２の回転回数と、からウエハＷの自転速度Ａ（ｒｐｍ）が演算される。具体的には、ウエハの自転速度Ａ（ｒｐｍ）＝回転テーブル２の回転速度Ｖ（ｒｐｍ）×１／Ｍ（回）×Ｎが演算され、その演算結果が画面１０５に表示される。また、この自転速度Ａが算出されると、例えばウエハＷの自転速度が基準値以下、例えば１０ｒｐｍ以下であるか否かが判定され、基準値以下であると判定された場合は、処理可能である旨が画面１０５に表示され、設定部１０１から所定の操作を行うことで成膜処理を開始することができる。基準値を超えると判定された場合は、例えば各パラメータの再設定が必要である旨が画面１０５に表示される。
【００４２】
ウエハＷの自転速度Ａが高い方が、吸着領域Ｒ１を通過中にウエハＷの向きが大きく変化することで、この吸着領域Ｒ１内における原料ガスの分布に関わらず、ウエハＷの周方向における膜厚分布の均一性を高くすることができるが、ウエハＷの自転速度Ａが高すぎると遠心力によってウエハＷがウエハホルダ２４から浮き上がり、脱離しやすくなる。そのため、ウエハＷの自転速度Ａについては、このように基準値以下となるように制限されることが好ましい。
【００４３】
上記のウエハＷの自転速度Ａ（ｒｐｍ）の算出について、具体的に例を挙げて説明する。例えば選択された処理レシピにおける目標膜厚Ｔ、回転テーブル２の回転速度Ｖが、夫々３２ｎｍ、６０ｒｐｍであり、サイクルレートＲが０．０９５ｎｍ／回であるものとする。ワークメモリ１０４においては、回転テーブルの回転回数Ｍ＝Ｔ／Ｒ＝３２（ｎｍ）／０．０９５（ｎｍ／回）≒３３７回として算出される。そして、ウエハＷの自転回数Ｎ（回）が設定されると、ウエハＷの自転速度Ａ（ｒｐｍ）＝Ｖ（ｒｐｍ）×１／Ｍ（回）×Ｎ＝６０×１／３３７×Ｎ≒０．１７８ｒｐｍのように演算される。回転テーブル２の回転回数Ｍが３３７回であるため、上記のように同期を防ぐために自転回数Ｎとしては、３３７回以外の自然数が設定される。なお、上記の各演算や判定は、制御部１００のプログラムにより実行される。
【００４４】
上記の成膜装置１によるウエハＷへの成膜処理について説明する。図６で説明したように処理レシピが選択されて、目標膜厚Ｔ及び回転テーブル２の回転速度が設定されると共に、サイクルレートＲの読み出し、自転回数Ｎの設定が行われ、ウエハＷの自転速度について設定される。そして、図示しない搬送機構によりウエハＷが、各ウエハホルダ２４に載置される（図７）。以降、回転テーブル２に載置されたウエハＷを模式的に示した図７〜図１０を適宜参照して説明する。図７〜図１０では、図示の便宜上、各ウエハＷをＷ１〜Ｗ５として示している。また、成膜処理中に変位するウエハＷの向きを示すために、成膜処理前のこれらウエハＷ１〜Ｗ５の直径について、回転テーブル２の直径と一致する領域に回転テーブル２の中心へ向かう矢印Ａ１〜Ａ５を付して示している。
【００４５】
上記のウエハＷ１〜Ｗ５の載置後にゲートバルブ３８が閉じられ、排気口３５、３６からの排気により真空容器１１内が所定の圧力の真空雰囲気となり、分離ガスノズル５２、５５からＮ２ガスが回転テーブル２に供給される。また、回転テーブル２の中心領域形成部Ｃ及び回転テーブル２の下方側のガス供給管１５からパージガスとしてＮ２ガスが供給され、回転テーブル２の中心部側から周縁部側へ流れる。さらに、ヒーター３３の温度が上昇し、ヒーター３３からの輻射熱により回転テーブル２及びウエハホルダ２４が加熱され、ウエハホルダ２４からの伝熱によって各ウエハＷ１〜Ｗ５が所定の温度に加熱される。
【００４６】
然る後、オペレータが設定した回転速度Ｖによる回転テーブル２の回転と、算出されたウエハＷの自転速度Ａによるウエハホルダ２４の回転とが、共に開始される。即ちウエハＷの公転と自転とが開始される。例えばこれら公転及び自転の開始と同時に、原料ガスノズル５１、酸化ガスノズル５３、プラズマ発生用ガスノズル５４からの各ガスの供給と、高周波電源６６からアンテナ６５への高周波の印加によるプラズマの形成と、が開始される。各ガスは、選択した処理レシピに従った流量で供給される。図８は、そのように成膜が開始されてから時間が経過し、回転テーブル２が成膜開始から１８０°回転し、前記自転によってウエハＷの向きが変わった状態を示している。
【００４７】
図１１は、真空容器１１内の各ガスの流れを矢印で示している。吸着領域Ｒ１と酸化領域Ｒ２との間にＮ２ガスが供給される分離領域Ｄを設けているので、吸着領域Ｒ１に供給される原料ガス及び酸化領域Ｒ２に供給される酸化ガスは、回転テーブル２上で互いに混合されずに前記Ｎ２ガスと共に排気口３５から排気される。また、吸着領域Ｒ１とプラズマ形成領域Ｒ３との間にもＮ２ガスが供給される分離領域Ｄを設けているので、原料ガスと、プラズマ形成領域Ｒ３に供給されるプラズマ発生用ガス及びプラズマ形成領域Ｒ３の回転方向上流側から当該分離領域Ｄに向かう酸化ガスとは、回転テーブル２上で互いに混合されずに、前記Ｎ２ガスと共に排気口３６から排気される。上記の中心領域形成部Ｃ及びガス供給管１５から供給されたＮ２ガスも、排気口３５、３６から除去される。
【００４８】
上記のように各ガスの供給と排気とが行われた状態で、ウエハＷ１〜Ｗ５は、自転しながら原料ガスノズル５１のノズルカバー５７の下方の吸着領域Ｒ１、酸化ガスノズル５３の下方の酸化領域Ｒ２、プラズマ形成部６１の下方のプラズマ形成領域Ｒ３を、順番に繰り返し移動する。吸着領域Ｒ１では原料ガスノズル５１から吐出されたＢＴＢＡＳガスがウエハＷに吸着され、酸化領域Ｒ２では吸着されたＢＴＢＡＳガスが、酸化ガスノズル５３から供給されたＯ３ガスにより酸化されて、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。プラズマ形成領域Ｒ３では、前記酸化シリコンの分子層がプラズマに曝されて改質される。
【００４９】
上記のようにウエハホルダ２４は回転テーブル２の回転と同期せずに回転し、各ウエハＷ１〜Ｗ５は、吸着領域Ｒ１の所定の位置に位置する度に、異なる向きに向けられる。図９は成膜処理開始から回転テーブル２が１回転した状態を示している。そして、図１０は、図９に示す状態からさらに回転テーブル２の回転が続けられ、一例としてウエハＷ１〜Ｗ５の向きが成膜処理開始時の向きから１８０°回転した向きに向けられた状態を示している。このようにウエハＷ１〜Ｗ５の向きが変化することで、ウエハＷの周方向における各部が、吸着領域Ｒ１内の互いに異なる各位置を通過する。従って、吸着領域Ｒ１内の前記各位置で原料ガスの濃度分布にばらつきが生じていても、成膜処理開始から成膜処理終了までにウエハＷに吸着される原料ガスの量をウエハＷの周方向における各部で揃えられる。結果として、前記ウエハＷの周方向における各部で、ウエハＷに形成されるＳｉＯ２膜の膜厚の偏りを抑えることができる。
【００５０】
このように回転テーブル２の回転が続けられて酸化シリコンの分子層が順次積層され、酸化シリコン膜が形成されると共にその膜厚が次第に大きくなる。そして、設定された目標膜厚が得られるように成膜処理が行われると、つまり設定されたパラメータに基づいて算出される回数分、回転テーブル２が回転すると、回転テーブル２の回転とウエハホルダ２４の回転とが停止し、成膜処理が終了する。この成膜処理終了時には、ウエハＷ１〜Ｗ５は成膜処理開始時と同じ位置に位置し、また図６で説明したようにウエハ自転回数Ｎが整数として設定されているため、各ウエハＷ１〜Ｗ５の向きは、成膜処理開始時と同じ向きに向けられる。従って、ウエハＷ１〜Ｗ５は、図７で示した位置、向きに置かれる。この成膜処理終了時には、ガスノズル５１〜ガスノズル５５からの各ガスの供給及びプラズマの形成についても停止される。然る後、ウエハＷ１〜Ｗ５が搬送機構により真空容器１１内から搬出される。
【００５１】
上記の成膜装置１においては、回転テーブル２の回転速度Ｖ、ＳｉＯ２の目標膜厚Ｔ、サイクルレートＲ及びウエハＷの自転回数Ｎがパラメータとして設定され、設定されたこれらパラメータに基づいて、吸着領域Ｒ１にウエハＷが位置する度に異なる向きを向くように、ウエハＷの自転速度Ａが算出され、その自転速度ＡでウエハＷが回転する。従って、ウエハＷの周方向におけるＳｉＯ２膜の膜厚の均一性を高くすることができる。
【００５２】
また、この成膜装置１では、上記のように自転回数Ｎをオペレータが自由に設定することができる。自転回数Ｎを小さくするほど、ウエハＷが吸着領域Ｒ１に位置してから、次に吸着領域Ｒ１に位置するまでの向きの変化が小さくなる。つまり、成膜処理終了までに吸着領域Ｒ１に位置するときのウエハＷの向きの分散度合が大きくなる。即ち、この成膜装置１では、この向きの分散度合を容易且つ確実に設定することができるという利点がある。Ｎの設定の一例としては、上記のように整数とすることで、ウエハＷが各向きで吸着領域Ｒ１を通過する回数を揃え、より確実に前記周方向における膜厚の均一性を高くすることができる。なお、ウエハ自転回数Ｎとしてはそのように整数とすることが好ましいが、小数を含む数が設定されるようにしても、周方向における膜厚分布の偏りを軽減することができるため、例えば小数を含む１以上の自然数を設定してもよい。
【００５３】
また、この成膜装置１によれば回転テーブル２に支柱４１を介して支持された支持リング４２にウエハホルダ２４を支持するための回転軸２６が支持されるように構成され、回転テーブル２の回転による支柱４１及び回転軸２６の移動路の内側、外側に夫々ヒーター３３を配置している。このような構成によって、ヒーター３３が支柱４１及び回転軸２６の移動を妨げることなく、回転テーブル２を介してウエハＷを加熱することができる。
【００５４】
上記の例では、回転テーブル２の回転速度Ｖ、ＳｉＯ２の目標膜厚Ｔ、サイクルレートＲがメモリ１０２、１０３からワークメモリ１０４に読み出される構成となっているが、これらのパラメータの少なくとも一つが、設定部１０１からオペレータにより入力されることで、ワークメモリ１０４に入力されて、ウエハＷの自転速度Ａが演算される構成となっていてもよい。
また、例えばオペレータが設定部１０１から、回転テーブル２の回転速度Ｖと、Ｖに乗算されることでウエハＷの回転速度Ａを決定する比率Ｋとを設定することができ、ワークメモリ１０４にて、Ａ＝Ｖ×Ｋが演算され、ウエハＷの自転速度Ａが設定される構成としてもよい。比率Ｋとしては、ウエハＷの自転が、ウエハＷの公転と非同期となるような数値が設定され、例えばＫ＝０.１、０.２、０.３・・・１.１、１.２、１.３・・・などの数値から選択される。
【００５５】
ところで、図１２に示すように、上記の成膜装置１においてウエハホルダ２４の凹部２５の側壁の高さＨ１、即ち凹部２５の深さを、ウエハＷの厚さＨ２よりも大きく形成してもよい。この例ではＨ１は、Ｈ２の１．８倍であり、Ｈ１は１．８ｍｍ、Ｈ２は１ｍｍである。このような構成とする理由を説明すると、図９で示したように中心領域形成部Ｃ及び分離ガスノズル５２、５５から吐出されたＮ２ガスは、回転テーブル２の表面を横方向に流れて、排気される。図１２ではこれらのＮ２ガスのうち、代表して中心領域形成部Ｃから供給されるＮ２ガスを矢印で示している。上記のようにＨ１＞Ｈ２であるため、凹部２５の側壁の頂部とウエハＷ表面の周縁部との間に段差が形成されている。吸着領域Ｒ１の外側において、凹部２５上を上記の横方向に流れるＮ２ガスは、当該凹部２５においてＮ２ガスが流れる方向の上流側の段差にて澱み、後述する図２５、図２６に示すような膜厚の厚い部分を形成する。即ち、当該段差にてガスの溜り７１を形成する。
【００５６】
吸着領域Ｒ１の外側から吸着領域Ｒ１に凹部２５が移動すると、ウエハＷの表面の雰囲気がＮ２ガスから原料ガスに置換され、ウエハＷ表面の原料ガスの濃度が高くなり、当該原料ガスがウエハＷに吸着される。しかし、Ｎ２ガスの溜り７１が形成された領域は、その外側の領域に比べて前記置換による原料ガスの濃度上昇が抑えられるため、原料ガスの吸着量が小さくなる。上記のようにウエハＷは自転しているため、吸着領域Ｒ１に位置したときに、ウエハＷの周縁部において前記Ｎ２ガスの溜まり７１が形成された箇所、ないしは比較的大きく形成された箇所は、ウエハＷが当該吸着領域Ｒ１に位置する度に異なるので、ウエハＷの全周において周縁部の膜厚をウエハＷの中央部の膜厚に対して小さくすることができる。例えば成膜後のエッチング処理にて、ウエハＷの中央部のエッチングレートが周縁部のエッチングレートよりも高くなる装置が用いられ、このエッチング処理の終了時にウエハＷの周縁部と中央部とで膜厚の均一性を高くしたい場合に、上記のようにＨ１＞Ｈ２となる凹部２５を形成することが有効である。
【００５７】
図１３は、成膜装置１の他の構成例を示している。図１に示す既述の成膜装置１との差異点を説明すると、容器本体１３のヒーター３３が設けられる凹部３１の下方に回転テーブル２の回転方向に沿って空間７２が設けられ、この空間７２に支持リング４２及び自転用回転駆動部２７が収納されている。凹部３１と空間７２との間の壁部は、図中７３としている。また、容器本体１３において排気口３６の下流側に形成される流路７４に対して、凹部３１内の空間、空間７２がバルブＶ１、Ｖ２を介して夫々接続されており、成膜処理中にバルブＶ１、Ｖ２は適切な開度で開かれる。
【００５８】
図１３中、ガス供給管１５から供給されるＮ２ガスの流れを矢印で示している。ガス供給管１５から回転テーブル２の裏面中心部側に供給されたＮ２ガスの一部は、回転テーブル２の裏面に沿って排気口３６へ流れて、回転テーブル２の表面から流れた各ガスと共に除去される。前記Ｎ２ガスの他の一部は、回転軸２６とシールド３４との隙間、壁部７３との回転軸２６との隙間を夫々介して、凹部３１内、空間７２内に夫々流入し、流路７４へ流入する。そして、排気口３６に流れ込んだ各ガスと共に除去される。
【００５９】
このようにガス供給管１５から供給されたＮ２ガスにより、凹部３１内と空間７２とがパージされる。これによって空間７２にて自転用回転駆動部２７から発生したパーティクルが流路７４から除去され、周囲への飛散がより確実に抑えられる。また、ヒーター３３に原料ガス及び酸化ガスが付着し、当該ヒーター３３が劣化することを防ぐことができる。ガス供給管１５とは別に、凹部３１、空間７２内にＮ２ガスを供給する供給管を設けてもよい。
【００６０】
上記の例では、ガスノズル５１はＡＬＤの原料ガスを供給しているが、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により成膜を行うための成膜ガスを供給し、この成膜ガスが供給される領域にウエハＷが移動する度にウエハＷの自転により向きが変更されるようにしてもよい。つまり酸化ガスノズルや分離ガスノズルが設けられない装置構成としてもよい。
【００６１】
図１４には、さらに他の成膜装置の構成例として成膜装置８を示しており、図１５には成膜装置８の回転テーブル２の斜視図を示している。この成膜装置８について、成膜装置１との差異点を中心に説明する。成膜装置８の回転テーブル２におけるウエハホルダ２４の回転軸２６は、上記の支持リング４２及び磁気シールユニット２０と、を上下方向に貫通するように設けられている。そして、図１３で説明した空間７２内において回転軸２６の下端には、水平な円板状に形成された第１の回転体である磁気ギア８１が接続されている。磁気ギア８１は、その回転方向である周方向に沿って複数配列された磁石からなり、各磁石はＮ極とＳ極とが前記周方向において交互に位置されるように配列される。磁気ギア８１の回転によって回転軸２６は、軸周りに回転する。
【００６２】
また空間７２内において磁気ギア８１の下方には、水平な円板状の第２の回転体である磁気ギア８２が設けられている。磁気ギア８２は例えば、その大きさ及び磁極の数が異なることを除いて磁気ギア８１と同様に、複数の磁石により構成されている。後述するように磁気ギア８２によって磁気ギア８１を回転させることができるように、磁気ギア８２の中心は、磁気ギア８１の中心よりも回転テーブル２の周端寄りに位置している。この磁気ギア８２は、回転軸８３を介して成膜装置８の底部１３に設けられる回転駆動部８４に接続されている。回転駆動部８４は、回転軸８３を介して磁気ギア８２を回転させる。
【００６３】
また、回転駆動部８４は、磁気シールユニット８５と図示しないモーターとを含んでいる。磁気シールユニット８５は回転軸８３の軸受けと、当該回転軸８３の周囲の隙間をシールする磁気シールとを備えており、前記軸受けから発生したパーティクルが真空雰囲気である空間７２に飛散することを抑えることができるように構成されている。具体的には、例えば当該軸受けに用いられる潤滑油の前記空間７２への飛散を防ぐことができる。また、この磁気シールユニット８５は、空間７２の真空雰囲気と、真空容器１１の外部の大気雰囲気とを区画する役割も有する。成膜装置８においては、図１３で説明したように凹部３１内及び空間７２にガスノズル１５からのＮ２ガスが流入して、パージをすることができる。また、成膜装置１と同様に空間７２には、ガスノズル４８からＮ２ガスが供給されるガス流路４７が開口しており、当該Ｎ２ガスにより空間７２内をパージできるように構成されている。
【００６４】
ウエハホルダ２４の公転と共に磁気ギア８１は公転し、回転する磁気ギア８２の上方を、その周縁部が磁気ギア８２の周縁部に重なるように通過する。そのように磁気ギア８１の周縁部と磁気ギア８２の周縁部とが重なる間、磁気ギア８１及び磁気ギア８２間に作用する磁力によって、磁気ギア８２の回転数に応じた回転数で磁気ギア８１が当該磁気ギア８２に対して非接触で回転する。そして、この磁気ギア８１の回転によってウエハホルダ２４が回転し、ウエハＷが自転する。即ち、この成膜装置８では、磁気ギア８２が磁気ギア８１に重なる間に、限定的にウエハＷの自転が行われるため、公転中にウエハＷの自転は間欠的に行われる。この例では、磁気ギア８２の回転速度に対して、磁気ギア８１の回転速度が小さくなるように、各磁気ギア８１、８２の大きさ及び磁極の数が設定されている。
【００６５】
この成膜装置８においては、例えば成膜装置１と同様にオペレータが設定部１０１からレシピ（目標膜厚Ｔ及び回転テーブル２の回転速度Ｖ）、サイクルレートＲ、自転回数Ｎを選択することで、ウエハの自転速度Ａ（ｒｐｍ）が算出される。そして、算出された自転速度となるように、磁気ギア８２を回転させる回転駆動部８４を構成するモーターの回転数が制御される。
【００６６】
図１６〜図１８は、成膜処理中におけるウエハＷが自転及び公転する様子を示した模式図である。これらの模式図では、図７〜図１０と同様にウエハＷをＷ１〜Ｗ５で示し、これらウエハＷ１〜Ｗ５の向きを矢印Ａ１〜Ａ５で示している。成膜処理時には、成膜装置１で説明したように各ガスが供給される。そして、上記のようにオペレータが設定した回転速度で回転テーブル２が回転し、ウエハＷが公転する。この公転と共に、上記のようにこの回転テーブル２の回転速度に基づいて算出された回転速度で回転駆動部８４のモーターが回転し、磁気ギア８２を回転させる（図１６）。
【００６７】
回転テーブル２の回転によって、例えばウエハＷ１を保持したウエハホルダ２４に接続される磁気ギア８１が、回転方向上流側から磁気ギア８２の上方に移動し、当該磁気ギア８２に重なるように位置すると、磁気ギア８１、８２間の磁力によって当該磁気ギア８１の回転が開始され、ウエハＷ１が自転する（図１７）。さらに回転テーブル２の回転が続けられ、前記磁気ギア８１が磁気ギア８２に対して回転方向下流側に移動すると、前記磁力が弱まり、ウエハＷ１の自転が停止する。既述のように回転テーブル２の回転速度に基づいてウエハＷの自転速度が算出されていることにより、この自転停止時におけるウエハＷ１の向きは、自転開始時における向きとは異なる向きとされ、そのように向きが変化した状態で当該ウエハＷ１は、公転によって吸着領域Ｒ１に移動する。この向きの変化量は、上記のように算出されたウエハＷの自転速度に従ったものとなる。
【００６８】
さらに公転が続けられ、前記磁気ギア８１が磁気ギア８２上に移動する度にウエハＷ１が自転し、その向きが上記のように変更されて、吸着領域Ｒ１に移動する。ウエハＷ２〜Ｗ５についてもウエハＷ１と同様に、１回公転する度に自転によりその向きが変更されて、吸着領域Ｒ１に移動する。従って、成膜装置８においても、成膜装置１と同様にウエハＷの周方向における膜厚均一性を高くすることができる。また、この成膜装置８ではウエハＷ１〜Ｗ５を自転させるための回転駆動部８４を複数設ける必要が無いため、装置の製造コストを抑えることができる。さらに、この回転駆動部８４の動力をウエハホルダ２４に伝達するための磁気ギア８１、８２間は非接触であるため、パーティクルの発生が抑えられる。そして、ウエハＷを自転させるための回転軸２６と当該回転軸２６を支持する支持リング４２との間でパーティクルが発生しても、これら自転軸２４及び支持リング４２は、図１３で説明したように、成膜処理時にＮ２ガスによりパージされる空間７２に設けられているため、当該パーティクルがウエハＷに付着することを防ぐことができる。
【００６９】
成膜装置８では、磁気ギア８２及び回転駆動部８４を１つのみ設けているが、これらを複数設け、ウエハＷが１回公転する間に複数箇所で自転するようにしてもよい。また、磁気ギア８１、８２は図１９に示すように互いに横方向に配置し、公転によって磁気ギア８２に近接した磁気ギア８１が選択的に回転されることで、各ウエハＷが間欠的に自転するようにしてもよい。なお、図１９に示す例では、磁気ギア８１、８２を円柱状に示しているが、図１４、図１５で示した円板状の磁気ギア８１、８２と同様に磁石が配列されることで構成される。また、上記の例では磁気ギア８１、８２の両方を磁石により構成しているが、いずれか一方を磁石では無い磁性体により構成してもよい。例えば磁気ギア８２を磁石、磁気ギア８１を鉄などの磁性体により夫々構成する。それによって、上記の例のように磁気ギア８１が磁気ギア８２に接近しているときに磁気ギア８２の回転に追従して磁気ギア８１が回転するようにして、ウエハＷを自転させてもよい。磁気ギア８１を磁性体、磁気ギア８２を磁石としてもよい。
【００７０】
（評価試験）
本発明に関連した評価試験について説明する。各評価試験の説明では、ウエハホルダ２４に載置されたウエハＷについて、成膜処理開始時において回転テーブル２の直径に一致するウエハＷの直径をＹラインと記載する。従って、Ｙラインは図７中に矢印Ａ１〜Ａ５として示した領域である。そして、このＹラインに対して直交するウエハＷの直径をＸラインと記載する。
【００７１】
評価試験１
直径が３００ｍｍのウエハＷの自転による膜厚分布の変化を調べる試験を行った。評価試験１−１として、成膜装置１においてウエハＷを自転させずに成膜するシミュレーションを実施した。また、評価試験１−２として、ウエハＷの自転を行うことを除いては、評価試験１−１と同じ条件で成膜を行うシミュレーションを実施した。ただし、この評価試験１−２では実施の形態と異なり、成膜処理開始から成膜処理終了までにウエハＷは１８０°だけ自転するように設定している。また、評価試験１−３として評価試験１−２と同様の試験を行ったが、差異点としてウエハＷは４５°だけ自転するように設定した。さらに評価試験１−４として、実施の形態と同様にウエハＷが整数回、自転するように設定した他は評価試験１−１〜１−３と同じ条件でシミュレーションを実施した。評価試験１−１〜１−４の夫々において、ウエハＷの面内における膜厚分布を測定した。
【００７２】
図２０の上段、下段は夫々評価試験１−１、１−２のウエハＷの面内の膜厚分布を模式的に示し、図２１の上段、下段は夫々評価試験１−３、１−４のウエハＷの面内の膜厚分布を模式的に示している。実際に取得された試験結果は、ウエハＷの面内に膜厚に応じた色が付されたコンピュータグラフィクスであるが、図２０、図２１では図示の便宜上、ウエハＷの面内を、膜厚が所定の範囲となった領域ごとに等高線で囲み、模様を付して示している。
【００７３】
また、図２２の上段は、評価試験１−１、１−４の各Ｙラインの膜厚分布を示すグラフであり、下段は評価試験１−１、１−４の各Ｘラインの膜厚分布を示すグラフである。各グラフの横軸はウエハＷの一端からの距離（単位：ｍｍ）を示している。ＹラインのグラフにおけるウエハＷの一端とは、回転テーブル２の中心軸側の端である。各グラフの縦軸は膜厚（単位：ｎｍ）を示している。図２３の上段は、評価試験１−２、１−３の各Ｙラインの膜厚分布を示すグラフであり、下段は、評価試験１−２、１−３の各Ｘラインの膜厚分布を示すグラフである。
【００７４】
図２０、図２１のウエハＷの模式図から、ウエハＷを自転させることでウエハＷの周方向における膜厚分布の均一性が高くなり、整数回回転させた評価試験１−４では当該周方向の均一性が極めて高くなっていることが分かる。また、各グラフについて見ると、Ｘラインの膜厚分布は、評価試験１−１〜１−４で大きな差は見られない。Ｙラインの膜厚分布については、評価試験１−１で見られるＹラインの一端部と他端部との間の膜厚の若干の差が、評価試験１−２、１−３では小さくなっており、評価試験１−４では殆ど無くなっている。従って、各グラフからもウエハＷの周方向の膜厚分布について均一性が高くなっていることが分かる。
【００７５】
また、評価試験１−１〜１−４の夫々について、Ｘライン上及びＹライン上の各測定位置を含む、ウエハＷの面内の４９箇所の位置で測定された膜厚から算出された、膜厚の平均値、膜厚の最大値、膜厚の最小値、膜厚の最大値と最小値との差、及び面内均一性を表す指標であるＷｉｎＷを下記の表１に示す。ＷｉｎＷとは、±｛（膜厚の最大値-膜厚の最小値）／（膜厚の平均値）｝／２×１００（％）であり、表１ではその絶対値を表示している。この絶対値が小さいほど面内均一性が高い。評価試験１−１〜１−４のＷｉｎＷを比較して、ウエハＷを自転させることによって、周方向のみならずウエハＷの面内全体において膜厚の均一性が高くなっていること、及び評価試験１−４が最も面内全体で膜厚の均一性が高くなっていることが分かる。従って、この評価試験１からは、実施の形態で説明したようにウエハＷを自転させることがウエハＷの面内の膜厚の均一性を高くするために有効であることが分かり、自転の回数は整数とすることが特に有効であることが分かる。
【表１】
0006330623.tif 000002
【００７６】
評価試験２
評価試験２として、図１２で説明したウエハホルダ２４の凹部２５における側壁の高さＨ１、及びウエハＷの自転による膜厚分布の影響を調べるための試験を行った。評価試験２−１として前記側壁の高さＨ１をウエハＷの厚さＨ２と同じ１．０ｍｍとして設定し、評価試験１−１と同様にウエハＷを自転させずに成膜装置１による成膜処理を行うシミュレーションを行った。回転テーブル２の回転数は１２０ｒｐｍに設定した。また、評価試験２−２として、ウエハＷの公転中にウエハＷを自転させたことを除いては評価試験２−１と同様の条件でシミュレーションを行い、ウエハＷの各部の膜厚を測定した。評価試験２−３、２−４として、側壁の高さＨ１を図１２に示したように１．８ｍｍとした他は、評価試験２−１、２−２と夫々同様の条件でシミュレーションを行った。評価試験２−１〜２−４について、成膜されたウエハＷの各部の膜厚を測定した。
【００７７】
図２４の上段、下段は夫々評価試験２−１、２−２のウエハＷの膜厚分布について得られた画像を、評価試験１と同様に模式図として示している。図２５の上段、下段は、図２４と同様に、評価試験２−３、２−４についてのウエハＷの模式図を示している。また、図２６の上段のグラフは評価試験２−１、２−２のＸラインの膜厚分布を示し、図２６の下段のグラフは評価試験２−１、２−２のＹラインの膜厚分布を示している。図２７の上段のグラフは評価試験２−３、２−４のＸラインの膜厚分布を示し、図２７の下段のグラフは評価試験２−３、２−４のＹラインの膜厚分布を示している。図２６、図２７の各グラフの横軸は、評価試験１の各グラフの横軸と同じく、ウエハＷの一端からの距離を示している。ただし、縦軸は、膜厚の代わりに、デポレート（単位：ｎｍ／分）を示している。
【００７８】
図２４〜図２７の各模式図及び各グラフから、側壁の高さＨ１の大きさに関わらずウエハＷを自転させることで、ウエハＷの周方向における膜厚の均一性が高くなることが分かる。また、Ｘライン及びＹラインの両端部の膜厚について見ると、側壁の高さＨ１が１ｍｍの評価試験２−２では５．５ｍｍ程度、側壁の高さＨ１が１．８ｍｍの評価試験２−４では５．０ｍｍ程度であり、評価試験２−４の方が低くなっていることが分かる。従って、ウエハＷの周縁部の膜厚を小さくするためには、ウエハＷの厚さよりも側壁の高さＨ１を大きくし、実施の形態で説明したように凹部２５とウエハＷの表面とに段差を形成することが有効である。
【００７９】
また、評価試験１と同様に評価試験２−１〜２−４について、ウエハＷの各測定箇所の膜厚から算出された、膜厚の平均値、膜厚の最大値、膜厚の最小値、膜厚の最大値と最小値との差、及びＷｉｎＷを下記の表２に示す。評価試験２−１、２−２の各試験結果の比較と、評価試験２−３、２−４の各試験結果の比較とから、ウエハＷを自転させることでＷｉｎＷが小さくなることが分かる。従って、ウエハＷを自転させることによって、周方向のみならずウエハＷの面内全体において膜厚の均一性を高くできることが分かる。
【表２】
0006330623.tif 000003
【００８０】
評価試験３
ウエハホルダ２４の凹部２５が膜厚分布に与える影響を調べた。この評価試験３では、ウエハＷを自転させずに成膜処理を行うシミュレーションを行い、ウエハＷの各部の膜厚を測定した。評価試験３−１〜３−３では凹部２５の側壁の高さＨ１を１．０ｍｍに設定し、評価試験３−４〜３−６では凹部２５の側壁の高さＨ１を１．８ｍｍに設定した。評価試験３−１、３−４では回転テーブル２の回転数を２０ｒｐｍ、評価試験３−２、３−５では回転テーブル２の回転数を６０ｒｐｍ、評価試験３−３、３−６では回転テーブル２の回転数を１２０ｒｐｍに夫々設定した。成膜処理時のウエハＷの温度は６００℃、真空容器１１内の圧力は１．８Ｔｏｒｒ（２４０．０Ｐａ）、原料ガスの流量は２００ｓｃｃｍ（０．３４Ｐａ・ｍ３／秒）、酸化ガスであるＯ３ガスの流量は６ｓｌｍ（１．０１Ｐａ・ｍ３／秒）、中心領域形成部ＣからのＮ２ガスの流量は０ｓｃｃｍ、成膜処理を行う時間は１０分に夫々設定した。
【００８１】
図２８の上段、中段、下段は、夫々評価試験３−１、３−２、３−３のウエハＷの膜厚分布について得られた画像を、評価試験１の図２０、図２１と同様に模式図として示している。図２８と同様に、図２９の上段、中段、下段は、夫々評価試験３−１、３−２、３−３のウエハＷの膜厚分布について得られた画像を、模式図として示している。また、図３０の上段、下段のグラフは、評価試験３−２〜３−６における夫々Ｘライン、Ｙラインの膜厚分布を示している。図３０の各グラフの横軸、縦軸は評価試験２の図２６、図２７の各グラフの横軸、縦軸と同じく、ウエハＷの一端からの距離、デポレートを夫々示している。評価試験３−１のＸライン及びＹラインの各膜厚分布は、評価試験３−４のＸライン及びＹラインの各膜厚分布と略同様の結果になったため、グラフ中の表示を省略している。
【００８２】
グラフ及び模式図から、回転テーブル２の回転数が比較的高く、且つ凹部２５の側壁の高さＨ１を１．８ｍｍにした評価試験３−５、３−６では、ウエハＷの周縁部の内の一部の膜厚が他の領域の膜厚に比べて小さくなることが分かる。ウエハＷを自転させることによって、ウエハＷの周方向に膜厚分布の勾配が均されるので、このように凹部の側壁の高さＨ１を設定した上でウエハＷを自転させ、回転テーブル２の回転数を比較的高くすることで、ウエハＷの全周で周縁部の膜厚を小さくできると推定される。
【符号の説明】
【００８３】
Ｗ      ウエハ
１      成膜装置
１１    真空容器
２      回転テーブル
２２    公転用回転駆動部
２４    ウエハホルダ
２５    凹部
２６    回転軸
２７    自転用回転駆動部
３３    ヒーター
４１    支柱
５１    原料ガス供給ノズル
１００  制御部
１０１  設定部
【図１】
0006330623.tif 000004
【図２】
0006330623.tif 000005
【図３】
0006330623.tif 000006
【図４】
0006330623.tif 000007
【図５】
0006330623.tif 000008
【図６】
0006330623.tif 000009
【図７】
0006330623.tif 000010
【図８】
0006330623.tif 000011
【図９】
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【図１０】
0006330623.tif 000013
【図１１】
0006330623.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
0006330623.tif 000016
【図１４】
0006330623.tif 000017
【図１５】
0006330623.tif 000018
【図１６】
0006330623.tif 000019
【図１７】
0006330623.tif 000020
【図１８】
0006330623.tif 000021
【図１９】
0006330623.tif 000022
【図２０】
0006330623.tif 000023
【図２１】
0006330623.tif 000024
【図２２】
0006330623.tif 000025
【図２３】
0006330623.tif 000026
【図２４】
0006330623.tif 000027
【図２５】
0006330623.tif 000028
【図２６】
0006330623.tif 000029
【図２７】
0006330623.tif 000030
【図２８】
0006330623.tif 000031
【図２９】
0006330623.tif 000032
【図３０】
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