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JP5276387B2 - 成膜装置、基板処理装置、成膜方法及びこの成膜方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

成膜装置、基板処理装置、成膜方法及びこの成膜方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、成膜装置、基板処理装置、成膜方法及びこの成膜方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体に係り、特に少なくとも２種類の原料ガスを交互に供給して薄膜を成膜する成膜装置、基板処理装置、成膜方法及びこの成膜方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体に関する。
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ェハ（以下「ウェハ」という）等の表面に真空雰囲気下で第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、両ガスの反応により１層あるい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、これらの層を積層して、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、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であり、半導体デバイスの薄膜化に対応できる有効な手法である。
このような成膜方法が好適である例としては、例えばゲート酸化膜に用いられる高誘電体膜の成膜が挙げられる。一例を挙げると、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を成膜する場合には、第１の反応ガス（原料ガス）として、例えばビスターシャルブチルアミノシラン（以下「ＢＴＢＡＳ」という）ガス等が用いられ、第２の反応ガス（酸化ガス）としてオゾンガス等が用いられる。
このような成膜方法を実施する装置としては、真空容器の上部中央にガスシャワーへッドを備えた枚葉の成膜装置を用いて、基板の中央部上方側から反応ガスを供給し、未反応の反応ガス及び反応副生成物を処理容器の底部から排気する方法が検討されている。ところで上記の成膜方法は、パージガスによるガス置換に長い時間がかかり、またサイクル数も例えば数百回にもなることから、処理時間が長いという問題があり、高スループットで処理できる成膜装置、成膜方法が要望されている。
このような背景から、複数枚の基板を真空容器内の回転テーブルに回転方向に配置して成膜処理を行う装置が以下のように既に知られている。
特許文献１には、扇平な円筒状の真空容器を左右に分離し、左側領域及び右側領域に半円の輸郭に沿って形成された排気口が上向きに排気するように設けられると共に、左側半円の輪郭と右側半円の輪郭の間、つまり真空容器の直径領域には分離ガスの吐出孔が形成された分離領域を有する成膜装置の例が開示されている。右側半円領域及び左側半円領域には互いに異なる原料ガスの供給領域が形成され、真空容器内の回転テーブルが回転することでワークピースが右側半円領域、分離領域及び左側半円領域を通過すると共に、両原料ガスは排気口から排気される。そして分離ガスが供給される分離領域の天井は原料ガスの供給領域よりも低くなっている。
特許文献２には、ウェハ支持部材（回転テーブル）の上に回転方向に沿って４枚のウェハを等距離に配置する一方、ウェハ支持部材と対向するように第１の反応ガス吐出ノズル及び第２の反応ガス吐出ノズルを回転方向に沿って等距離に配置しかつこれらノズルの間にパージノズルを配置し、ウェハ支持部材を水平回転させる構成を有する成膜装置の例が開示されている。各ウェハはウェハ支持部材により支持され、ウェハの表面はウェハ支持部材の上面からウェハの厚さだけ上方に位置している。また各ノズルはウェハ支持部材の径方向に伸びるように設けられ、ウェハとノズルとの距離は０．１ｍｍ以上であることが記載されている。真空排気はウェハ支持部材の外縁と処理容器の内壁との間から行われる。このような装置によれば、パージガスノズルの下方がいわばエアーカーテンの役割を果たすことで第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。
特許文献３には、真空容器内を隔壁により周方向に複数の処理室に分割すると共に、隔壁の下端に対して細隙を介して回転可能な円形の載置台を設けて、この載置台上にウェハを複数配置する構成を有する成膜装置の例が開示されている。
特許文献４には、円形のガス供給板を周方向に８つに区切り、ＡｓＨ３ガスの供給口、Ｈ２ガスの供給口、ＴＭＧガスの供給口及びＨ２ガスの供給口を９０度ずつずらして配置し、さらにこれらガス供給口の間に排気口を設け、このガス供給板と対向させてウェハを支持したサセプタを回転させる成膜方法の例が開示されている。
また特許文献５には、回転テーブルの上方領域を十字に４つの垂直壁で仕切り、こうして仕切られた４つの載置領域にウェハを載置すると共に、ソースガスインジェクタ、反応ガスインジェクタ、パージガスインジェクタを回転方向に交互に配置して十字のインジェクタユニットを構成し、これらインジェクタを前記４つの載置領域に順番に位置させるようにインジェクタユニットを水平回転させかつ回転テーブルの周辺から真空排気する構成を有する成膜装置の例が開示されている。
更にまた、特許文献６（特許文献７、８）には、ターゲット（ウェハに相当する）に複数のガスを交互に吸着させる原子層ＣＶＤ方法を実施するにあたり、ウェハを載置するサセプタを回転させ、サセプタの上方からソースガスとパージガスとを供給する装置が記載されている。段落００２３から００２５には、チャンバの中心から放射状に隔壁が延びており、隔壁の下に反応ガスまたはパージガスをサセプタに供給するガス流出孔が設けられていること、隔壁からのガス流出孔から不活性ガスを流出させることでガスカーテンを形成することが記載されている。排気に関しては段落００５８に初めて記載され、この記載によると、ソースガスとパージガスとを夫々排気チャンネル３０ａ、３０ｂから別々に排気するようになっている。
米国特許公報７，１５３，５４２号 特開２００１−２５４１８１号公報 特許３１４４６６４号公報 特開平４−２８７９１２号公報 米国特許公報６，６３４，３１４号 特開２００７−２４７０６６号公報 米国特許公開公報２００７−２１８７０１号 米国特許公開公報２００７−２１８７０２号
ところが、上記の特許文献に開示されている成膜装置及び成膜方法を用い、複数枚の基板を真空容器内の回転テーブルに回転方向に配置して成膜処理を行う場合、次のような問題があった。
特許文献１に開示された成膜装置及び成膜方法を用いる場合、分離ガスの吐出孔と反応ガスの供給領域との間に上向きの排気口を設け、反応ガスをこの排気口から分離ガスと共に排気する手法を採用しているため、ワークピースに吐出された反応ガスが上向き流となって排気口から吸い込まれ、パーティクルの巻上げを伴い、ウェハへのパーティクル汚染を引き起こしやすいという問題があった。
特許文献２に開示された成膜装置及び成膜方法を用いる場合、ウェハ支持部材が回転していることもあって、パージガスノズルからのエアーカーテン作用だけではその両側の反応ガスが通過してしまい、特に回転方向上流側からエアーカーテン中を拡散してしまうことは避けられないという問題があった。更にまた第１の反応ガス吐出ノズルから吐出した第１の反応ガスは回転テーブルに相当するウェハ支持部材の中心部を介して容易に第２の反応ガス吐出ノズルからの第２の反応ガス拡散領域に到達してしまうという問題があった。このように第１の反応ガスと第２の反応ガスとがウェハ上で混合されてしまうと、ウェハ表面に反応生成物が付着し、良好なＡＬＤ（あるいはＭＬＤ）処理ができなくなるという問題があった。
特許文献３に開示された成膜装置及び成膜方法を用いる場合、隔壁と載置台あるいはウェハとの間の隙間からプロセスガスが隣の処理室に拡散し、また複数の処理室の間に排気室を設けているので、ウェハがこの排気室を通るときに上流側及び下流側の処理室からのガスが当該排気室にて混合されてしまう。従って、ＡＬＤ方式の成膜手法には適用できないという問題があった。
特許文献４に開示された成膜装置及び成膜方法を用いる場合、２つの反応ガスの分離に対して現実的な手段が何ら開示されておらず、サセプタの中心付近においては勿論のこと、実際には中心付近以外においてもＨ２ガスの供給口の配列領域を介して２つの反応ガスが混合されてしまうという問題があった。更にまたウェハの通過領域と対向する面に排気口を設けると、サセプタ表面からのパーティクルの巻上げなどによりウェハのパーティクル汚染が起こりやすいという致命的な問題もあった。
特許文献５に開示された成膜装置及び成膜方法を用いる場合、各載置領域にソースガスあるいは反応ガスを供給した後、パージガスノズルにより当該載置領域の雰囲気をパージガスで置換するために長い時間がかかるし、また一の載置領域から垂直壁を越えて隣接する載置領域にソースガスあるいは反応ガスが拡散して、両ガスが載置領域にて反応するおそれが大きいという問題があった。
特許文献６（特許文献７、８）に開示された成膜装置及び成膜方法を用いる場合、パージガスコンパートメントにおいて両側のソースガスコンパートメントにおけるソースガスの混じりあいを避けられず、反応生成物が発生してウェハへのパーティクル汚染が生じるという問題があった。
更に、特許文献１、２及び５に開示された成膜装置及び成膜方法を用いて、室温よりも高い基板温度で成膜を行う場合、室温のまま導入される分離ガス又はパージガスが基板に吹付けられ、基板が分離ガスによって冷却されることによって基板の温度が変動し、反応ガスの吸着、反応が基板全面に亘って均一に行われず、均質な薄膜を成膜することができないという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、基板の表面に互いに反応する複数の反応ガスを順番に供給して反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成するにあたり、高いスループットが得られ、基板上にて複数の反応ガスが混合されることを防止して良好な処理を行うことができ、また、基板が分離ガスに冷却されて基板の温度が変動することなく均質な薄膜を成膜することができる成膜装置、成膜方法及びこの方法を実施するプログラムを格納した記録媒体を提供することにある。
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
第１の発明は、真空容器内で第１の反応ガス及び第２の反応ガスを含む少なくとも２種類の原料ガスを順番に供給しかつ前記少なくとも２種類の前記原料ガスを順番に供給する供給サイクルを実行することにより薄膜を成膜する成膜装置において、前記真空容器内に回転可能に設けられ、基板を載置する基板載置部を備える回転テーブルと、前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給するために、前記回転テーブルの周縁の互いに異なる位置から回転中心に向かって各々設けられる第１の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部と、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第１の分離ガスを供給するために、前記第１の反応ガス供給部と前記第２の反応ガス供給部との間の前記回転テーブルの周縁の位置から回転中心に向かって設けられる第１の分離ガス供給部と、前記第１の反応ガス供給部を含む前記真空容器の天板の下面であって、前記回転テーブルから第１の高さに設けられる第１の下面の領域と、前記第１の下面の領域と前記回転テーブルとの間に形成される第１の空間と、前記第２の反応ガス供給部を含む前記天板の下面であって、前記第１の下面の領域と離れた位置に前記回転テーブルから第２の高さに設けられる第２の下面の領域と、前記第２の下面の領域と前記回転テーブルとの間に形成される第２の空間と、前記第１の分離ガス供給部を含み前記回転テーブルの回転方向に沿って前記第１の分離ガス供給部の両側に位置する前記天板の下面であって、前記回転テーブルから前記第１の高さ及び前記第２の高さより低い第３の高さに設けられる第３の下面の領域と、前記第３の下面の領域と前記回転テーブルとの間に形成され、前記第１の分離ガス供給部から供給された前記第１の分離ガスが前記第１の空間及び前記第２の空間に流れるための前記第３の高さを有し狭隘な第３の空間と、前記第１の分離ガスを加熱する加熱装置と、前記天板の下面であって、前記回転テーブルの回転中心の前記基板載置部側に前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを分離する第２の分離ガスを供給する第２の分離ガス供給部が設けられる中心部領域と、前記第３の空間の両側に吐出される前記第１の分離ガス及び前記中心部領域から吐出される前記第２の分離ガスと共に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを排気するための排気口とを備えることを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明に係る成膜装置において、前記加熱装置は、前記真空容器の外部に設けられることを特徴とする。
第３の発明は、第１又は第２の発明に係る成膜装置において、前記加熱装置は、抵抗加熱又は高周波誘導加熱により加熱を行うことを特徴とする。
第４の発明は、第１乃至第３の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記回転テーブルの下側に設けられた放射温度計を備えることを特徴とする。
第５の発明は、第１乃至第４の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記回転テーブルは、透明体であることを特徴とする。
第６の発明は、第５の発明に係る成膜装置において、前記回転テーブルは、石英よりなることを特徴とする。
第７の発明は、第１乃至第６の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記回転テーブルの回転中心の下側に前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを分離する第３の分離ガスを供給する第３の分離ガス供給部を備えることを特徴とする。
第８の発明は、第１乃至第７の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記真空容器の底面と前記回転テーブルとの間に前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを分離する第４の分離ガスを供給する第４の分離ガス供給部を備えることを特徴とする。
第９の発明は、第１乃至第８の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記真空容器の中心部であって前記天板の下面と前記真空容器の底面との間に設けられた支柱と、前記支柱を囲み、鉛直軸の周りに回転自在な回転スリーブとを備え、前記回転スリーブは、前記回転テーブルの回転軸であることを特徴とする。
第１０の発明は、第１乃至第９の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記第１の下面の領域に代え、前記第１の反応ガス供給部を含み、前記回転テーブルから前記第１の高さより低く設けられる第４の下面の領域と、前記第４の下面の領域に隣接し、前記回転テーブルから前記第１の高さに設けられる第５の下面の領域とを備えることを特徴とする。
第１１の発明は、第１乃至第１０の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記第２の下面の領域に代え、前記第２の反応ガス供給部を含み、前記回転テーブルから前記第２の高さより低く設けられる第６の下面の領域と、前記第６の下面の領域に隣接し、前記回転テーブルから前記第２の高さに設けられる第７の下面の領域とを備えることを特徴とする。
第１２の発明は、第１乃至第１１の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記基板載置部に載置された前記基板の表面は前記回転テーブルの表面と同じ高さであるか、前記回転テーブルの前記表面より前記基板の前記表面が低い位置であることを特徴とする。
第１３の発明は、第１乃至第１２の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記第１の反応ガス供給部、前記第２の反応ガス供給部及び前記第１の分離ガス供給部へガスを各々導入するためのガス導入ポートは、前記回転テーブルの回転中心側又は周縁側に設けられることを特徴とする。
第１４の発明は、第１乃至第１３の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記第１の分離ガス供給部には、前記回転テーブルの回転中心側から周縁側に向かって吐出孔が配列されることを特徴とする。
第１５の発明は、第１４の発明に係る成膜装置において、前記第３の下面の領域であって、該第３の下面の領域に含まれる前記第１の分離ガス供給部の前記吐出孔によって二分される二つの領域は、前記基板載置部に載置される前記基板の中心が通過する部分の前記回転テーブルの回転方向に沿った幅寸法の各々が５０ｍｍ以上であることを特徴とする。
第１６の発明は、第１乃至第１５の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記第３の下面の領域における前記天板の下面は、平面又は曲面であることを特徴とする。
第１７の発明は、第１乃至第１６の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記真空容器の底面の周縁であって、前記第１の空間及び前記第２の空間の近くに各々設けられた第１の排気口及び第２の排気口を備えることを特徴とする。
第１８の発明は、第１乃至第１７の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記第３の空間の圧力は、前記第１の空間の圧力及び前記第２の空間の圧力より高いことを特徴とする。
第１９の発明は、第１乃至第１８の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記回転テーブルの下に、前記回転テーブルを加熱する加熱部を備えることを特徴とする。
第２０の発明は、第１乃至第１９の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記真空容器の外に前記基板の搬入出を行うために、前記真空容器の側面に設けられ、ゲートバルブにより開閉可能な搬送口を備えることを特徴とする。
第２１の発明は、第１乃至第２０の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記第３の下面の領域は、前記回転テーブルの回転中心から周縁に位置するほど幅が広い形状を有することを特徴とする。
第２２の発明は、第１乃至第２１の何れか一つの発明に係る成膜装置において、前記第３の下面の領域は、平面視において扇型の形状を有することを特徴とする。
第２３の発明に係る基板処理装置は、第１乃至第２２の何れか一つの発明に係る成膜装置と、前記成膜装置に気密に接続され、内部に基板搬送部が設けられた真空搬送室と、前記真空搬送室に気密に接続され、真空雰囲気と大気雰囲気との間で雰囲気が切換え可能な予備真空室とを備えることを特徴とする。
第２４の発明は、真空容器において第１の反応ガス及び第２の反応ガスを含む少なくとも２種類の原料ガスを順番に供給しかつ少なくとも２種類の前記原料ガスを順番に供給する供給サイクルを実行することにより基板上に薄膜を成膜する際に、前記基板が載置される回転テーブル上側の前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを分離するための第１の分離ガスを供給する領域における前記回転テーブル上面から前記真空容器の天板までの高さを、前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給する領域における前記回転テーブル上面から前記天板までの高さに比べて低くすることによって、前記回転テーブル上面と前記天板との間に形成される狭隘な空間に前記第１の分離ガスを供給し、前記天板の下面であって前記回転テーブルの回転中心上側の中心部領域に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを分離する第２の分離ガスを供給し、前記第１の分離ガス及び前記第２の分離ガスと共に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを排気することによって、前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを分離して供給しながら薄膜を成膜する成膜方法であって、前記真空容器内の前記回転テーブルに基板を載置する載置工程と、前記回転テーブルを回転させる回転工程と、前記回転テーブルを下側から加熱し、前記回転テーブルの互いに異なる位置に設けられる第１の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部の各々から前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給し、前記第１の反応ガス供給部と前記第２の反応ガス供給部との間に設けられる第１の分離ガス供給部から加熱された前記第１の分離ガスを供給し、前記回転テーブルの回転に伴って前記基板を移動させ、前記基板の表面への前記第１の反応ガスの供給、前記第１の反応ガスの停止、前記第２の反応ガスの供給及び前記第２の反応ガスの停止を繰り返して薄膜を成膜する成膜工程とを含むことを特徴とする。
第２５の発明は、第２４の発明に係る成膜方法において、前記回転テーブル又は前記基板の温度を前記回転テーブルの下側から放射温度計を用いて計測しながら薄膜を成膜することを特徴とする。
第２６の発明は、第２４又は第２５の発明に係る成膜方法において、前記回転テーブルは、透明体よりなることを特徴とする。
第２７の発明は、第２６の発明に係る成膜方法において、前記回転テーブルは、石英よりなることを特徴とする。
第２８の発明は、第２４乃至第２７の何れか一つの発明に係る成膜方法において、前記第１の反応ガスを供給する際に、前記回転テーブル上側の前記第１の反応ガスを供給する領域の一部であって前記第１の反応ガス供給部を含む部分における前記回転テーブル上面から前記真空容器の前記天板までの高さを、前記第１の反応ガスを供給する領域の他の部分における前記回転テーブル上面から前記真空容器の前記天板までの高さより低くして行うことを特徴とする。
第２９の発明は、第２４乃至第２８の何れか一つの発明に係る成膜方法において、前記第２の反応ガスを供給する際に、前記回転テーブル上側の前記第２の反応ガスを供給する領域の一部であって前記第２の反応ガス供給部を含む部分における前記回転テーブル上面から前記真空容器の前記天板までの高さを、前記第２の反応ガスを供給する領域の他の部分における前記回転テーブル上面から前記真空容器の前記天板までの高さより低くして行うことを特徴とする。
第３０の発明は、第２４乃至第２９の何れか一つの発明に係る成膜方法において、前記回転テーブルに載置された前記基板の表面が、前記回転テーブルの表面と高さが同じであるか又は前記回転テーブルの前記表面より低くなるように、前記回転テーブルに凹部が設けられることを特徴とする。
第３１の発明は、第２４乃至第３０の何れか一つの発明に係る成膜方法において、前記回転テーブルを加熱しながら行うことを特徴とする。
第３２の発明は、第２４乃至第３１の何れか一つの発明に係る成膜方法において、前記真空容器を、前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを各々専用に排気するために設けられた第１の排気口及び第２の排気口を通して排気しながら行うことを特徴とする。
第３３の発明は、コンピュータに第２４乃至第３２の何れか一つの発明に係る成膜方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であることを特徴とする。
本発明によれば、高いスループットが得られ、基板上にて複数の反応ガスが混合されることを防止して良好な処理を行うことができ、基板が分離ガスによって冷却されないので均質な薄膜を成膜することができる。
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
（第１の実施の形態）
図１乃至図１３を参照し、本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置及び成膜方法を説明する。
初めに、図１乃至図１１を参照し、本実施の形態に係る成膜装置の構成を説明する。
図１は、本実施の形態に係る成膜装置の構成を模式的に示す縦断面図である。図１は、図３におけるＢ−Ｂ線に伴う縦断面図である。図２は、本実施の形態に係る成膜装置の構成を模式的に示す斜視図である。図３は、本実施の形態に係る成膜装置の構成を模式的に示す横断平面図である。図４は、本実施の形態に係る成膜装置を説明するための図であり、第１乃至第３の空間を示す断面図である。図４は、回転テーブルを含み回転テーブルより上側の部分を同心円に沿って切断し横に展開して示す展開図である。図５は、本実施の形態に係る成膜装置を説明するための図であり、第１の反応ガス供給部を示す斜視図である。図６は、本実施の形態に係る成膜装置の一部を説明するための図であり、加熱器の構成を模式的に示す図である。図７は、本実施の形態に係る成膜装置の一部を説明するための図であり、図３におけるＡ−Ａ線に伴う縦断面図である。図８は、本実施の形態に係る成膜装置を説明するための図であり、第３の下面部の寸法例を説明するための横断面図及び縦断面図である。図９は、本実施の形態に係る成膜装置の一部を第２の分離ガス、第３の分離ガス及び第４の分離ガスが流れる様子を説明するための図であり、図３におけるＢ−Ｂ線に伴う縦断面図である。図１０は、本実施の形態に係る成膜装置の一部を示す破断斜視図である。図１１は、本実施の形態に係る成膜装置の制御部の構成を模式的に示す図である。
図１乃至図３に示されるように、本実施の形態に係る成膜装置は、真空装置１、回転テーブル２、第１の反応ガス供給部３１、第２の反応ガス供給部３２、第１の分離ガス供給部４１、４２、加熱器（本発明の加熱装置に該当する）８を有する。
真空容器１は、図１乃至図３に示されるように、平面形状が略円形で扁平な形状を有する。真空容器１は、天板１１、容器本体１２、Ｏリング１３、底面部１４を有する。
天板１１は、容器本体１２から分離可能に備えられる。天板１１は、内部の減圧状態により、封止部材例えばＯリング１３を介して容器本体１２側に押し付けられ気密状態を維持する。また、天板１１が容器本体１２から分離される場合、図示しない駆動機構により上方に持ち上げられる。
次に、真空容器１及び真空容器１に収容される各部分のうち、天板１１、回転テーブル２、天板１１より下側であって回転テーブル２より上側に設けられる部分及び関連する部分を説明する。即ち、回転テーブル２、第１の反応ガス供給部３１、第２の反応ガス供給部３２、第１の分離ガス供給部４１、４２、加熱器８、天板１１、第２の分離ガス供給部５１について説明する。
回転テーブル２は、図１に示されるように、真空容器１の中心に回転中心を有するように設けられる。回転テーブル２は、ケース体２０、コア部２１、回転軸２２、駆動部２３、凹部２４を備える。
回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、コア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定される。回転軸２２は真空容器１の底面部１４を貫通し、その下端が回転軸２２を鉛直軸周りに時計方向に回転させる駆動部２３に取付けられる。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した円筒状のケース体２０に収納される。ケース体２０は、ケース体２０の上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底面部１４の下面に気密に取付けられ、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持される。
凹部２４は、図２及び図３に示されるように、回転方向（周方向）に沿って複数枚例えば５枚の基板であるウェハを載置するために、回転テーブル２の表面部に設けられる。凹部２４は、円形状の形状を有する。凹部２４は、ウェハを位置決めして回転テーブル２の回転に伴う遠心力により飛び出さないようにするためのものであり、本発明の基板載置部に相当する。なお図３には便宜上１個の凹部２４だけにウェハＷを図示する。
凹部２４は、図４（ａ）に示されるように、凹部２４の直径がウェハの直径よりも僅かに例えば４ｍｍ大きく、またその深さはウェハの厚みと同等の大きさに設定される。従って、ウェハを凹部２４に落とし込むと、ウェハの表面と回転テーブル２の表面（ウェハが載置されない領域）との高さが揃う。ウェハの表面と回転テーブル２の表面との間の高さの差が大きいとその段差部分で圧力変動が生ずるので、膜厚の面内均一性を揃えるためには、ウェハの表面と回転テーブル２の表面との高さを揃えることが必要である。ウェハの表面と回転テーブル２の表面との高さを揃えることは、凹部２４（基板載置部）に載置されたウェハ（基板）の表面が回転テーブル２の表面と同じ高さであるか、回転テーブル２の表面よりウェハ（基板）の表面が低い位置であることを意味するが、加工精度などに応じてできるだけ両面の高さの差をゼロに近づけるのがよく、両面の高さは５ｍｍ以内がよい。凹部２４の底面には、ウェハの裏面を支えてウェハを昇降させるために、例えば図１０を用いて後述するような３本の昇降ピンが貫通する貫通孔が形成される。
なお、基板載置部は、凹部に限らず、例えば回転テーブル２の表面にウェハの周縁をガイドするガイド部材をウェハの周方向に沿って複数並べた構成でもあってもよく、或いは回転テーブル２側に静電チャックなどのチャック機構を設けた構成であってもよい。回転テーブル２側にチャック機構を設けてウェハを吸着する場合には、吸着によりウェハが載置される領域が基板載置部となる。
第１の反応ガス供給部３１、第２の反応ガス供給部３２、及び２本の第１の分離ガス供給部４１、４２は、図２及び図３に示されるように、第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給するために、回転テーブル２における凹部２４の基板載置部と各々対向する位置に、真空容器１の周縁（回転テーブル２の周縁）の互いに異なる位置から回転中心に向かって各々設けられる。第１の反応ガス供給部３１、第２の反応ガス供給部３２、及び２本の第１の分離ガス供給部４１、４２は、下方側に反応ガスを吐出するための吐出孔が長さ方向に間隔を置いて穿設されるノズルである。
第１の反応ガス供給部３１、第２の反応ガス供給部３２、及び２本の第１の分離ガス供給部４１、４２は、例えば真空容器１の側壁に取り付けられ、その基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａは側壁を貫通する。本実施の形態では、一部図５に示されるように、ガス導入ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａは真空容器１の側壁から導入されているが、環状の突出部５３（後述）から導入しても良い。この場合、突出部５３の外周面と天板１１の外表面とに開口するＬ字型の導管を設け、真空容器１内でＬ字型の導管の一方の開口に第１の反応ガス供給部３１、第２の反応ガス供給部３２、及び２本の第１の分離ガス供給部４１、４２を接続し、真空容器１の外部でＬ字型の導管の他方の開口にガス導入ポート３１ａ、３２ａ、４１ａ、４２ａを接続することができる。
第１の反応ガス供給部３１及び第２の反応ガス供給部３２には、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、下方側に反応ガスを吐出するための吐出孔３３がノズルの長さ方向に間隔を置いて穿設される。本実施の形態では、例えば、第１の反応ガス供給部３１、第２の反応ガス供給部３２を構成するガスノズルの長さ方向に沿って、真下に向いた例えば口径が０．５ｍｍの吐出孔が１０ｍｍの間隔で穿設される。
第１の分離ガス供給部４１、４２には、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、下方側に分離ガスを吐出するための吐出孔４０が長さ方向に間隔を置いて穿設される。本実施の形態では、例えば、第１の分離ガス供給部４１、４２を構成するガスノズルの長さ方向に沿って、真下に向いた例えば口径が０．５ｍｍの吐出孔が１０ｍｍの間隔で穿設される。
第１の反応ガス供給部３１、第２の反応ガス供給部３２は、真空容器１の外部に配設される第１の反応ガスのガス供給源及び第２の反応ガスのガス供給源に接続され、第１の分離ガス供給部４１、４２は、真空容器１の外部に配設される第１の分離ガスのガス供給源に接続される。本実施の形態では、第２の反応ガス供給部３２、第１の分離ガス供給部４１、第１の反応ガス供給部３１及び、第１の分離ガス供給部４２が、この順に時計方向に配置される。
加熱器８は、図２及び図３に示されるように、真空容器１の外部に、第１の分離ガス供給部４１、４２のガス導入ポート４１ａ、４２ａに接続されるように設けられる。加熱器８は、第１の分離ガス及び第２の分離ガスを加熱するためのものである。
加熱器８は、図６に示されるように、ヒータ８１、加熱管８２、サーモスイッチ８３、温度センサ８４、継手８５、外部電源８６、筐体８７を有する。
ヒータ８１は、抵抗加熱方式の抵抗発熱体である。ヒータ８１は、抵抗加熱方式であれば、特に限定されるものではないが、例えばシースヒータ、カーボンヒーターを用いることができる。本実施の形態においては、図６に示されるように、シースヒータが用いられる。
加熱管８２は、ヒータ８１を螺旋状に取り囲む配管である。加熱管８２は、内部に第１の分離ガスを通流した状態で、ヒータ８１との熱交換を行い、第１の分離ガスを加熱するためのものである。加熱管８２は、特に限定されるものではないが、例えば１／８インチ径のＳＵＳ３１６管を用いることができる。
サーモスイッチ８３、温度センサ８４及び外部電源８６は、温度センサ８４で測定した温度と予め設定した設定温度との差によってサーモスイッチ８３がＯＮとＯＦＦ状態を切り替え、ＯＮ状態のときに外部電源８６からヒータ８１に通電して加熱を行うためのものである。このような加熱器８を用いることにより、第１の分離ガスを加熱することができ、第１の分離ガス供給部から供給したときに、回転テーブル２及び回転テーブル２に載置された基板の温度を冷却することを防止することができる。
なお、本実施の形態においては、加熱器８は、真空容器１の外部に設けられるが、第１の分離ガス供給部４１、４２に加熱された第１の分離ガス及び第２の分離ガスを供給できるのであれば、外部に設ける場合に限定されるものではなく、真空容器１の内部に収容するように設計することも可能である。
また、本実施の形態においては、加熱器８は、第１の分離ガス供給部４１、４２に対応して２箇所に設けられるが、第１の分離ガス供給部４１、４２に加熱された第１の分離ガス及び第２の分離ガスを供給できるのであれば、１箇所にまとめて設けることもできる。
本実施の形態では、第１の反応ガスとして、例えばＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスを用いることができる。また、第２の反応ガスとして、例えばＯ３（オゾン）ガスを用いることができる。更に、第１の分離ガスとして、例えばＮ２（窒素）ガスを用いることができる。なお、第１の分離ガスは、Ｎ２ガスに限られずＡｒ等の不活性ガスを用いることができるが、不活性ガスに限らず水素ガス等であってもよく、成膜処理に影響を与えないガスであれば、ガスの種類に関しては特に限定されるものではない。
天板１１の下面は、図２乃至図４（ｂ）に示されるように、回転テーブル２の上面と距離Ｈ１だけ離れた面である第１の下面部（第１の下面の領域）４５、回転テーブル２の上面と距離Ｈ２だけ離れた面である第２の下面部（第２の下面の領域）４５ａ、及び第１の下面部４５と第２の下面部４５ａとの間に形成され、回転テーブルの上面と距離Ｈ３だけ離れた面である第３の下面部（第３の下面の領域）４４の３つの領域と、第１の下面部４５及び第２の下面部４５ａにおいて、各々の領域の回転中心側に隣接する突出部５３、更にコア部２１に対応する回転中心側部５を有する。
第１の下面部４５、第２の下面部４５ａ及び第３の下面部４４は、各々第１の反応ガス供給部３１、第２の反応ガス供給部３２、及び第１の分離ガス供給部４１を含む天板１１の下面の領域である。なお、第３の下面部４４は、第１の分離ガス供給部４１によって二分されている。
また、天板１１の下面である第１の下面部４５、第２の下面部４５ａ及び２つの第３の下面部４４の４つの領域の各々は、図２乃至図４（ｂ）に示されるように、回転テーブル２との間に、第１の空間Ｐ１、第２の空間Ｐ２及び２つの第３の空間Ｄを形成する。
天板１１の第１の下面部４５は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、第１の反応ガス供給部３１を含む天板１１の下面の領域である。第２の下面部４５ａは、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、第２の反応ガス供給部３２を含む天板１１の下面の領域である。第３の下面部４４は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、第１の分離ガス供給部４１、４２を含む天板１１の下面の領域である。また、第１の分離ガス供給部４１、４２の中心軸から扇形の形状を有する第３の下面部４４の回転テーブル２の順回転方向及び逆回転方向における両縁までの距離は、同じ長さに設定される。
このとき、天板１１の第３の下面部４４は、各々第１の分離ガス供給部４１、４２に対する回転テーブル２の回転方向上流側において、回転テーブル２の周縁に位置する部位ほど幅を大きくすることができる。回転テーブル２が回転することによって、回転テーブル２の周縁に近い部位ほど、回転方向上流側から第３の下面部４４に向かうガスの流れが速いためである。本実施の形態では、直径３００ｍｍのウェハＷを被処理基板としており、第３の下面部４４の周方向の長さ（回転テーブル２と同心円の円弧の長さ）は、回転中心から１４０ｍｍ離れた突出部５３に近い部位において例えば１４６ｍｍであり、凹部２４（基板載置部）の最も外側の位置において例えば５０２ｍｍである。なお、図４（ａ）に示されるように、この最も外側の位置において第１の分離ガス供給部４１（４２）の両端から夫々左右に位置する天板１１の第３の下面部４４の周方向の長さＬでみれば、長さＬは２４６ｍｍである。
第１の反応ガス供給部３１を含む天板１１の第１の下面部４５は、図１及び図４（ａ）に示されるように、回転テーブル２から第１の高さＨ１に設けられる。第２の反応ガス供給部３２を含む第２の下面部４５ａは、図１及び図４（ａ）に示されるように、回転テーブル２から第２の高さＨ２に設けられる。第１の分離ガス供給部４１を含む第３の下面部４４は、図４（ａ）に示されるように、回転テーブル２から第３の高さＨ３に設けられる。第３の高さＨ３は、第１の高さＨ１及び第２の高さＨ２よりも低い。また、第１の高さＨ１と第２の高さＨ２との大小関係は、特に限定されるものではないが、例えばＨ１＝Ｈ２とすることができる。従って、本実施の形態では、Ｈ３＜Ｈ１＝Ｈ２とすることができる。
即ち、図４（ａ）に示されるように、第１の分離ガス供給部４１における回転方向両側には、回転テーブル２から第３の高さＨ３に設けられる天板１１の下面である第３の下面部４４が存在し、第３の下面部４４の回転方向両側には、第３の下面部４４より高い第１の下面部４５及び第２の下面部４５ａが存在する。換言すれば、第１の分離ガス供給部４１における回転方向両側には、第３の空間Ｄが存在し、第３の空間Ｄの回転方向両側には、第１の空間Ｐ１及び第２の空間Ｐ２が存在する。同様に、第１の空間Ｐ１の反対側及び第２の空間Ｐ２の反対側との間には、第３の空間Ｄが存在する。
第３の空間Ｄに対応する天板１１の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は、図７に示されるように、回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲して屈曲部４６を形成する。天板１１は容器本体１２から取り外せるようになっていることから、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。この屈曲部４６も第３の下面部４４と同様に、第１の反応ガス及び第２の反応ガスが侵入することによって混合することを防止する目的で設けられており、屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、回転テーブル２の表面に対する第３の下面部４４の高さＨ３と同様の寸法に設定される。即ち、回転テーブル２の表面側領域においては、屈曲部４６の内周面が真空容器１の内周壁と同様の機能を有する。
なお、図３及び図４は、第１の下面部４５及び第２の下面部４５ａよりも低く、第１の分離ガス供給部４１、４２よりも高い位置で、真空容器１の天板１１を水平に切断して示している。
ここで、第３の空間Ｄの役割である第１の空間Ｐ１の雰囲気と第２の空間Ｐ２の雰囲気との分離作用、及び基板が分離ガスによって冷却されず、基板の温度が変動しないため均質な薄膜を成膜することができる作用について説明する。
第３の下面部４４は、第１の分離ガス供給部４１と組合せることによって、第３の空間Ｄに第１の反応ガス及び第２の反応ガスの侵入を阻止し、第１の反応ガスと第２の反応ガスとの混合を阻止するためのものである。即ち、第３の空間Ｄにおいては、回転テーブル２の逆回転方向側からの第２の反応ガスの侵入が阻止され、回転テーブル２の順回転方向側からの第１の反応ガスの侵入も阻止される。「ガスの侵入が阻止される」とは、第１の分離ガス供給部４１から吐出した第１の分離ガスが第３の空間Ｄに拡散し、隣接する第２の下面部４５ａの下方側空間である第２の空間Ｐ２に吹き出し、これにより隣接する第１の空間Ｐ１及び第２の空間Ｐ２からのガスが侵入できないことを意味する。そして「ガスが侵入できない」とは、隣接する第１の空間Ｐ１及び第２の空間Ｐ２から第３の空間Ｄにガスが全く入り込むことができない状態のみを意味するのではなく、多少侵入はするが、両側から夫々侵入した第１の反応ガス及び第２の反応ガスが第３の空間Ｄで混合されない状態も意味する。これらの状態が得られる限り、第３の空間Ｄの役割である第１の空間Ｐ１の雰囲気と第２の空間Ｐ２の雰囲気との分離作用が確保される。なお、ウェハに吸着したガスは、第３の空間Ｄ内を通過することができるため、「ガスの侵入」におけるガスとは、気相中のガスを意味する。
また図４（ａ）に示されるように、天板１１の第３の下面部４４の回転テーブル２からの高さＨ３は、例えば約０．５ｍｍから約１０ｍｍであって良く、約４ｍｍであると好適である。この場合、回転テーブル２の回転数は例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍに設定される。第３の下面部４４の分離機能を確保するためには、回転テーブル２の回転数の使用範囲などに応じて、第３の下面部４４の大きさや第３の下面部の回転テーブル２からの高さＨ３を例えば実験などに基づいて設定することになる。なお第１の分離ガスとしては、Ｎ２ガスに限られずＡｒガスなどの不活性ガスを用いることができるが、不活性ガスに限らず水素ガスであってもよく、成膜処理に影響を与えないガスであれば、ガスの種類に関しては特に限定されるものではない。
そして第１の分離ガス供給部４１（４２）の両側に各々位置する狭隘な空間を形成する第３の下面部４４は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に第１の分離ガス供給部４１を代表して示すように、例えば３００ｍｍ径のウェハＷを被処理基板とする場合、ウェハＷの中心ＷＯが通過する部分の回転テーブル２の回転方向に沿った幅寸法Ｌが５０ｍｍ以上であることが好ましい。第３の下面部４４の両側から第３の下面部４４の下方である第３の空間Ｄ（第１の高さＨ１及び第２の高さＨ２よりも低い第３の高さＨ３を有する狭隘な空間）に反応ガスが侵入することを有効に阻止するためには、幅寸法Ｌが短い場合には、それに応じて第３の下面部４４と回転テーブル２との間の距離である第３の高さＨ３も小さくする必要がある。更に、第３の下面部４４と回転テーブル２との間の距離である第３の高さＨ３をある寸法に設定したとすると、回転テーブル２の回転中心から離れる程、回転テーブル２の速度が速くなってくるので、反応ガスの侵入阻止効果を得るために要求される幅寸法Ｌは、回転中心から離れる程長くなる。このような観点から考察すると、ウェハＷの中心ＷＯが通過する部分における幅寸法Ｌが５０ｍｍよりも小さいと、第３の下面部４４と回転テーブル２との距離である第３の高さＨ３をかなり小さくする必要があるため、回転テーブル２を回転したときに回転テーブル２あるいはウェハＷと第３の下面部４４との衝突を防止するために、回転テーブル２の振れを極力抑える工夫が要求される。更にまた回転テーブル２の回転数が高い程、第３の下面部４４の上流側から第３の下面部４４の下方側に反応ガスが侵入しやすくなるので、幅寸法Ｌを５０ｍｍよりも小さくすると、回転テーブル２の回転数を低くしなければならず、スループットの点で得策ではない。従って、幅寸法Ｌが５０ｍｍ以上であることが好ましい。しかし、第３の下面部４４のサイズは、上記のサイズに限定されることなく、使用されるプロセスパラメータやウェハサイズに従って調整して良い。また、狭隘な空間である第３の空間Ｄが、第３の空間Ｄから第１（第２）の空間Ｐ１（Ｐ２）への分離ガスの流れが形成される程度の高さを有している限りにおいて、上述の説明から明らかなように、狭隘な空間（第３の空間Ｄ）の高さ（第３の高さ）Ｈ３もまた、使用されるプロセスパラメータやウェハサイズに加えて、たとえば第３の下面部４４の面積に応じて調整してよい。
天板１１の突出部５３は、第１の下面部４５及び第２の下面部４５ａにおいて、図１に示されるように、各々の領域の回転中心側と、コア部２１の外周側との間にあって、回転テーブル２と対向する領域である。また、天板１１の突出部５３は、２つの第３の下面部４４において、図７に示されるように、各々の領域の回転中心側と連続して一体に形成され、その下面は第３の下面部４４と同じ高さに形成される。ただし、天板１１の突出部５３と第３の下面部４４は、必ずしも一体でなくても良く、別体であっても良い。
天板１１の回転中心側部５は、突出部５３の回転中心側に位置する領域である。本実施の形態において、回転中心側部５と突出部５３との境界は、例えば回転中心から１４０ｍｍの半径を有する円周上に設けることができる。
第２の分離ガス供給部５１は、図１及び図７に示されるように、真空容器１の天板１１を貫通し、真空容器１の中心部に接続される。第２の分離ガス供給部５１は、天板１１とコア部２１との間の空間である中心部領域Ｃに第２の分離ガスを供給するためのものである。第２の分離ガスとして、特に限定されるものはないが、例えばＮ２ガスが用いられる。
中心部領域Ｃに供給された第２の分離ガスは、突出部５３と回転テーブル２との狭い隙間５０を介して回転テーブル２の基板載置部側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。突出部５３で囲まれる空間には第２の分離ガスが満たされるので、第１の空間Ｐ１と第２の空間Ｐ２との間で回転テーブル２の中心部を介して第１の反応ガスと第２の反応ガスとが混合することを阻止する。即ち、成膜装置は、第１の空間Ｐ１と第２の空間Ｐ２との雰囲気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１１とにより区画され、第２の分離ガスが供給されると共に回転テーブル２の表面に分離ガスを吐出する吐出口が回転方向に沿って形成された中心部領域Ｃを備える。なお、吐出口は突出部５３と回転テーブル２との狭い隙間５０に相当する。
一方、回転テーブル２及び回転テーブル２に載置された基板が、第１の反応ガスと第２の反応ガスとを分離するための第３の空間Ｄを通過するとき、第１の分離ガス供給部４１又は４２から吐出された第１の分離ガスは、第３の空間Ｄにおける回転テーブル２から第３の下面部４４までの高さが、第１の空間Ｐ１における回転テーブル２から第１の下面部４５までの高さ及び第２の空間Ｐ２における回転テーブル２から第２の下面部４５ａまでの高さに比べて小さいため、第１の空間Ｐ１における第１の反応ガス及び第２の空間Ｐ２における第２の反応ガスに比べ、回転テーブル２及び回転テーブル２に載置された基板に直接吹付けられやすい。
従って、後述するヒータユニット７によって、回転テーブル２及び基板が所定の温度に加熱された状態で回転テーブル２が回転する場合、回転テーブル２及び基板が第１の空間Ｐ１又は第２の空間Ｐ２を通過する間は、回転テーブル２及び基板の温度はほとんど変動しないが、回転テーブル２及び基板が第３の空間Ｄを通過する間は、第１の分離ガスが直接吹付けられることによって、一時的に冷却され、回転テーブル２及び基板の温度が変動する。第１の反応ガス及び第２の反応ガスの吸着及び反応は基板温度に依存するため、第１の反応ガス及び第２の反応ガスの吸着及び反応が基板全面に亘って均一に行われず、均質な薄膜を成膜することができない。
ここで、加熱器８を用い、ヒータユニット７により加熱された回転テーブル２及び基板の温度に近い温度まで第１の分離ガスを加熱し、加熱された第１の分離ガスを第１の分離ガス供給部４１、４２から供給することにより、回転テーブル２及び基板が第３の空間Ｄを通過する間に、第１の分離ガスが直接吹付けられても冷却されることがなく、回転テーブル２及び基板の温度が変動することを防止することができる。その結果、第１の反応ガス及び第２の反応ガスの吸着及び反応が基板全面に亘って均一に行われ、均質な薄膜が成膜することができる。
次に、真空容器１に収容される各部分のうち、回転テーブル２の外周面側及び回転テーブル２の下側であって底面部１４よりも上側にある部材について説明する。即ち、容器本体１２、排気空間６について説明する。
容器本体１２の内周壁は、第３の空間Ｄにおいて、図７に示されるように、屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成される。一方、第３の空間Ｄ以外の部位においては、図１に示されるように、例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底面部１４に亘って縦断面形状が矩形に切欠かれて外方側に窪んだ構造を有する。この窪んだ部分は、排気空間６である。
排気空間６の底部には、図１及び図３に示されるように、例えば２つの排気口６１、６２が設けられる。排気口６１、６２は各々排気管６３を介して真空排気手段である例えば共通の真空ポンプ６４に接続される。また、排気口６１と真空ポンプ６４との間において、圧力調整手段６５が排気管６３に設けられる。圧力調整手段６５は、排気口６１、６２ごとに設けてもよいし、共通化されてもよい。排気口６１、６２は、第３の空間Ｄの分離作用が確実に働くように、平面視において第３の空間Ｄの回転方向両側に設けられ、第１の反応ガス及び第２の反応ガスの排気を専用に行う。本実施の形態において、一方の排気口６１は、第１の反応ガス供給部３１と、第１の反応ガス供給部３１に対して回転方向下流側に隣接する第３の空間Ｄとの間に設けられ、他方の排気口６２は、第２の反応ガス供給部３２と、第２の反応ガス供給部３２に対して回転方向下流側に隣接する第３の空間Ｄとの間に設けられる。
排気口の設置数は２個に限られるものではなく、例えば第１の分離ガス供給部４２を含む第３の空間Ｄと第３の空間Ｄに対して回転方向下流側に隣接する第２の反応ガス供給部３２との間に更に排気口を設置して３個としてもよく、４個以上であってもよい。この例では排気口６１、６２は、真空容器１の底面部１４であって回転テーブル２よりも低い位置に設けることで真空容器１の内周壁と回転テーブル２の周縁との間の隙間から排気するようにしているが、真空容器１の底面部１４に設けることには限られず、真空容器１の側壁に設けてもよい。また、排気口６１、６２は、真空容器の側壁に設ける場合には、回転テーブル２よりも高い位置に設けるようにしてもよい。このように排気口６１、６２を設けることにより、回転テーブル２上のガスは、回転テーブル２の外側に向けて流れるため、回転テーブル２に対向する天井面から排気する場合に比べてパーティクルの巻上げが抑えられるという観点において有利である。
次に、真空容器１に収容される各部分のうち、回転テーブル２より下側であって真空容器１の底面部１４までの部分を説明する。即ち、ヒータユニット（加熱部）７、カバー部材７１、底面部１４、第３の分離ガス供給部７２、第４の分離ガス供給部７３を説明する。
ヒータユニット７は、図１及び図５に示されるように、回転テーブル２と、真空容器１の底面部１４との間の空間に設けられる。ヒータユニット７は、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウェハをプロセスレシピで決められた温度に加熱するためのものである。ヒータユニット７は、回転テーブル２の下方側に設ける代わりに、回転テーブル２の上方側に設けてもよく、上下両側に設けてもよい。また、ヒータユニット７は、抵抗発熱体を用いるものに限られることはなく、赤外線ランプを用いるものでもよい。なお、ヒータユニット７の下半分の部分には、ヒータユニット７から発生した熱のうち、下側へ向かって発生された熱を上側に反射して熱効率を向上させるためのリフレクタ（反射板）が設けられてもよい。
ヒータユニット７によって加熱される回転テーブル２の温度は、真空容器底面部１４に埋め込まれる熱電対によって測定される。熱電対によって測定された温度の値は、制御部１００に伝えられ、ヒータユニット７に回転テーブル２の温度を所定を温度に保持するように制御部１００から制御が行われる。
カバー部材７１は、回転テーブル２の周縁側且つ下方側において、回転テーブル２の下方空間と排気空間６とを区画するために設けられる。カバー部材７１は、ヒータユニット７を全周に亘って囲むように形成される。カバー部材７１は、上縁が外側に屈曲されてフランジ状に形成され、屈曲面と回転テーブル２の下面との間の隙間を小さくして、カバー部材７１の内周側に第１の反応ガス及び第２の反応ガスが侵入し、混合することを防止する。
底面部１４は、ヒータユニット７が配置される空間より回転中心側の部位において、回転テーブル２の下面の中心部付近及びコア部２１に、狭い隙間をもって接近する。底面部１４は、底面部１４を貫通する回転軸２２の貫通孔においても、貫通孔の内周面と回転軸２２との隙間は狭い。また、貫通孔はケース体２０に連通する。
第３の分離ガス供給部７２は、ケース体２０に設けられる。第３の分離ガス供給部７２は、第３の分離ガスを狭い空間内に供給するためものである。第３の分離ガスとして、特に限定されるものではないが、例えばＮ２ガスが用いられる。
第４の分離ガス供給部７３は、真空容器１の底面部１４において、ヒータユニット７の下方側の位置であって回転方向の複数個所に設けられる。第４の分離ガス供給部７３は、ヒータユニット７が配置される空間に第４の分離ガスを供給するためのものである。第４の分離ガスとして、特に限定されるものではないが、例えばＮ２ガスが用いられる。
図９に第３の分離ガス及び第４の分離ガスの流れを矢印で示すように、第３の分離ガス供給部７２、第４の分離ガス供給部７３を設けることにより、ケース体２０内からヒータユニット７の配置空間に至るまでの空間に例えばＮ２ガスが供給され、Ｎ２ガスが回転テーブル２とカバー部材７１との隙間から排気空間６を介して排気口６１、６２に排気される。これによって、第１空間Ｐ１及び第２の空間Ｐ２の一方から回転テーブル２の下方を介して他方に第１の反応ガス及び第２の反応ガスが回り込むことが阻止されるため、第３の分離ガスは、分離ガスとしての作用を有する。また、第１の空間Ｐ１及び第２の空間Ｐ２から回転テーブル２の下方にあるヒータユニット７の配置された空間に第１の反応ガス及び第２の反応ガスが侵入することを阻止することができるため、第４の分離ガスは、第１の反応ガス及び第２の反応ガスがヒータユニット７に吸着されるのを防ぐ作用も有する。
次に、真空容器１の外部に設けられる部分及び外部に設けられる部分との搬送のための部分について説明する。
真空容器１の側壁には、図２、図３及び図１０に示されるように、外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間でウェハの受け渡しを行うための搬送口１５が形成され、搬送口１５は図示しないゲートバルブにより開閉される。回転テーブル２における基板載置部である凹部２４は、搬送口１５の位置にて搬送アーム１０との間でウェハＷの受け渡しが行われることから、回転テーブル２の下方側において受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウェハを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン１６の昇降機構が設けられる。
また、本実施の形態に係る成膜装置は、図１及び図３に示されるように、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が設けられる。制御部１００には、図１１に示されるように、ＣＰＵを備え成膜装置の各部を制御するプロセスコントローラ１００ａと、ユーザインターフェース部１００ｂと、記憶部１００ｃとが設けられる。
ユーザインターフェース部１００ｂは、工程管理者が成膜装置を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、成膜装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成される。
記憶部１００ｃには、成膜装置で実行される各種処理をプロセスコントローラ１００ａの制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納される。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース部１００ｂからの指示等により任意のレシピを記憶部１００ｃから呼び出してプロセスコントローラ１００ａに実行させることで、プロセスコントローラ１００ａの制御下で、成膜装置での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読み取り可能なプログラム記録媒体（例えば、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、フロッピーディスク等）に格納された状態のものをプロセスコントローラ１００ａにインストールして利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させオンラインで利用したりすることも可能である。
次に、図１０、図１２及び図１３を用いて本実施の形態に係る成膜装置を用いた成膜方法について説明する。
図１２は、本実施の形態に係る成膜装置を用いた成膜方法の手順を説明するための工程図である。また、図１３は、本実施の形態に係る成膜装置を用いた成膜方法を説明するための図であり、第１の反応ガス、第２の反応ガス及び第１の分離ガスが流れる様子を示す図である。図１３は、図３と同様に、第１の下面部４５及び第２の下面部４５ａよりも低く、第１の分離ガス供給部４１、４２よりも高い位置で、真空容器１の天板１１を水平に切断して示している。
本実施の形態における成膜方法は、図１２に示されるように、真空容器内の回転テーブルに基板を載置する載置工程と、回転テーブルを回転させる回転工程と、回転テーブルを下側から加熱し、第１の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部の各々から第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給し、第１の分離ガス供給部から加熱された第１の分離ガスを供給し、回転テーブル２の回転に伴って基板を移動させ、基板の表面への第１の反応ガスの供給、第１の反応ガスの停止、第２の反応ガスの供給及び第２の反応ガスの停止を繰り返して薄膜を成膜する成膜工程と、第１の反応ガス、第２の反応ガス及び第１の分離ガスの供給を停止し、基板の加熱を停止し、各分離ガス、各保護ガスの供給を停止し、回転テーブルの回転を停止し、基板を搬送アームにより搬出する搬出工程を含む。
初めに、載置工程を行う。載置工程は、図１２のステップＳ１１に示されるように、真空容器内の回転テーブルに基板を載置する工程である。
具体的には、図１０に示されるように、ゲートバルブを開き、外部から搬送アーム１０により搬送口１５を介してウェハＷを回転テーブル２の凹部２４に受け渡す。この受け渡しは、図１０に示されるように、凹部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに、凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器の底部側から昇降ピン１６が昇降することによって行われる。このようなウェハＷの受け渡しを回転テーブル２を間欠的に回転させながら行い、回転テーブル２の５つの凹部２４内に夫々ウェハＷを載置する。
次に、回転工程を行う。回転工程は、図１２のステップＳ１２に示されるように、回転テーブル２を回転させる工程である。
次に、成膜工程を行う。成膜工程は、図１２のステップＳ１３乃至ステップＳ１７に示されるように、第２の分離ガス供給部、第３の分離ガス供給部及び第４の分離ガス供給部の各々から第２の分離ガス、第３の分離ガス及び第４の分離ガスを供給する工程（Ｓ１３）と、ヒータユニットにより基板を加熱する工程（Ｓ１４）と、第１の分離ガス供給部から加熱された第１の分離ガスを供給する工程（Ｓ１５）と、第１の反応ガス供給部３１及び第２の反応ガス供給部３２の各々から第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給する工程（Ｓ１６）と、回転テーブル２の回転に伴って基板を移動させ、基板の表面への第１の反応ガスの供給、第１の反応ガスの停止、第２の反応ガスの供給及び第２の反応ガスの停止を繰り返して薄膜を成膜する工程（Ｓ１７）とを含む。
まず、真空ポンプ６４により真空容器１内を予め設定した圧力に真空引きすると共に、第２の分離ガス供給部５１、第３の分離ガス供給部７２及び第４の分離ガス供給部７３の各々から第２の分離ガス、第３の分離ガス及び第４の分離ガスを供給する（Ｓ１３）。
次に、ヒータユニットにより基板Ｗを加熱する（Ｓ１４）。この工程では、ウェハＷが回転テーブル２に載置された後、ヒータユニット７により例えば３００℃に加熱される。一方、回転テーブル２が、ヒータユニット７により予め例えば３００℃に加熱されており、ウェハ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工程を行うこともできる。
次に、第１の分離ガス供給部から加熱された第１の分離ガスを供給する（Ｓ１５）。加熱器８で加熱された第１の分離ガスを供給し、基板Ｗの温度が設定温度で安定したことを温度センサで確認する。この場合、回転テーブル２の下側から放射温度計で確認する方法によって行うことができる。
次に、第１の反応ガス供給部３１及び第２の反応ガス供給部３２の各々から第１の反応ガス及び第２の反応ガスを供給する（Ｓ１６）。第１の反応ガス供給部３１及び第２の反応ガス供給部３２から夫々ＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガスを吐出させる。このとき、基板Ｗの温度が設定温度で安定していることを、温度センサで計測しながら行う。また、回転テーブル２の下側から放射温度計で計測しながら行うこともできる。
なお、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６は、順を追って行う方法に限定されるものではなく、順番を入替えて開始することも可能であり、同時に開始することも可能である。例えば、第１の反応ガス供給部３１及び第２の反応ガス供給部３２から夫々ＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガスを吐出させると共に、第１の分離ガス供給部４１、４２から第１の分離ガスであるＮ２ガスを吐出するような手順で行うことも可能である。
このようにして、ステップＳ１３乃至ステップＳ１６の工程を行うことにより、回転テーブル２の回転に伴って基板を移動させ、基板の表面への第１の反応ガスの供給、第１の反応ガスの停止、第２の反応ガスの供給及び第２の反応ガスの停止を繰り返して薄膜を成膜する（Ｓ１７）。
ウェハＷは回転テーブル２の回転により、第１の反応ガス供給部３１が設けられる第１の空間Ｐ１と第２の反応ガス供給部３２が設けられる第２の空間Ｐ２とを交互に通過するため、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、こうして酸化シリコンの分子層が順次積層されて所定の膜厚のシリコン酸化膜が成膜される。
このとき第２の分離ガス供給部５１からも分離ガスであるＮ２ガスを供給し、これにより中心部領域Ｃから即ち突出部５３と回転テーブル２の中心部との間から回転テーブル２の表面に沿ってＮ２ガスが吐出する。この例では第１の反応ガス供給部３１及び第２の反応ガス供給部３２が配置される第１の下面部４５及び第２の下面部４５ａの下方側の空間に沿った真空容器１の内周壁においては、既述したように内周壁が切り欠かれて広くなっており、この広い空間の下方には排気口６１、６２が位置しているので、第３の下面部４４の下方側の狭隘な空間及び前記中心部領域Ｃの各圧力よりも第１の下面部４５及び第２の下面部４５ａの下方側の空間の圧力の方が低くなる。この、第３の下面部４４の下方側の空間及び中心部領域Ｃの各圧力よりも第１の下面部４５及び第２の下面部４５ａの下方側の空間の圧力の方が低くなるのは、第３の下面部４４の下方側の狭隘な空間が、第１（第２）の反応ガス供給部３１（３２）が配置されている空間、または第１（第２）の空間Ｐ１（Ｐ２）と狭隘な空間との間の圧力差が第３の高さＨ３によって維持され得るように形成されているためでもある。
ガスを各部位から吐出したときのガスの流れの状態を模式的に図１３に示す。第２の反応ガス供給部３２から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面（凹部２４に載置されたウェハＷの表面、ウェハＷの載置されない凹部２４及び凹部２４以外の表面）に当たり、回転テーブル２の表面に沿って回転方向上流側に向かうＯ３ガスは、回転方向上流側から流れてきたＮ２ガスに押し戻されながら、回転テーブル２の周縁と真空容器１１の内周壁との間の隙間を通って排気空間６に流れ込み、排気口６２により排気される。
また第２の反応ガス供給部３２から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面に当たり、回転テーブル２の表面に沿って回転方向下流側に向かうＯ３ガスは、中心部領域Ｃから吐出されるＮ２ガスの流れと排気口６２の吸引作用により当該排気口６２に向かおうとするが、一部は下流側に隣接する第３の空間Ｄに向かい、扇型の第３の下面部４４の下方側に流入しようとする。ところがこの第３の下面部４４の高さ及び回転方向の長さは、各ガスの流量などを含む運転時のプロセスパラメータにおいて第３の下面部４４の下方側へのガスの侵入を防止できる寸法に設定されているため、図４（ｂ）にも示されるように、Ｏ３ガスは扇型第３の下面部４４の下方側にほとんど流入できないかあるいは少し流入したとしても第１の分離ガス供給部４１付近までには到達できるものではなく、第１の分離ガス供給部４１から吐出したＮ２ガスにより回転方向上流側、つまり第２の空間Ｐ２側に押し戻されてしまい、中心部領域Ｃから吐出されているＮ２ガスと共に、回転テーブル２の周縁と真空容器１１の内周壁との間の隙間を通って排気空間６に流れ込み、排気口６２により排気される。
また第１の反応ガス供給部３１から下方側に吐出され、回転テーブル２の表面に沿って回転方向上流側及び下流側に夫々向かうＢＴＢＡＳガスは、その回転方向上流側及び下流側に隣接する扇型の第３の下面部４４の下方側に全く侵入できないかあるいは侵入したとしても第１の空間Ｐ１側に押し戻され、中心部領域Ｃから吐出されているＮ２ガスと共に、排気空間６を介して排気口６１に排気される。即ち、各第３の空間Ｄにおいては、雰囲気中を流れる反応ガスであるＢＴＢＡＳガスあるいはＯ３ガスの侵入を阻止するが、ウェハに吸着されているガス分子はそのまま分離領域つまり扇型の第３の下面部４４の下方を通過し、成膜に寄与することになる。
更にまた第１の空間Ｐ１のＢＴＢＡＳガス及び第２の空間Ｐ２のＯ３ガスは、中心部領域Ｃ内に侵入しようとするが、図９及び図１３に示されるように、中心部領域Ｃからは第２の分離ガスが回転テーブル２の周縁に向けて吐出されているので、第２の分離ガスにより侵入が阻止され、あるいは多少侵入したとしても押し戻され、この中心部領域Ｃを通って第１の空間Ｐ１及び第２の空間Ｐ２に流入することが阻止される。
そして第３の空間Ｄにおいては、天板１１の扇型の周縁部が下方に屈曲され、屈曲部４６と回転テーブル２の外端面との間の隙間が既述のように狭くなっていてガスの通過を実質阻止しているので、第１の空間Ｐ１のＢＴＢＡＳガス（第２の空間Ｐ２のＯ３ガス）は、回転テーブル２の外側を介して第２の空間Ｐ２（第１の空間Ｐ１）に流入することも阻止される。従って２つの第３の空間Ｄによって第１の空間Ｐ１の雰囲気と第２の空間Ｐ２の雰囲気とが完全に分離され、ＢＴＢＡＳガスは排気口６１に、またＯ３ガスは排気口６２に夫々排気される。この結果、第１の反応ガスＢＴＢＡＳガス及び第２の反応ガスＯ３ガスは、雰囲気中においてもウェハ上においても交じり合うことがない。なおこの例では、第２の分離ガスであるＮ２ガスが、回転テーブル２の下方側に供給されるため、排気空間６に流入したガスが回転テーブル２の下方側を潜り抜けて、例えば第２の反応ガスであるＢＴＢＡＳガスが第２の反応ガスであるＯ３ガスの供給領域に流れ込むといったおそれも全くない。
成膜処理の後、搬出工程を行う。搬出工程は、図１２のステップＳ１８乃至ステップＳ２０に示されるように、第１の反応ガス、第２の反応ガス及び第１の分離ガスの供給を停止する工程（Ｓ１８）と、基板の加熱を停止し、第２の分離ガス、第３の分離ガス及び第４の分離ガスの供給を停止し、回転テーブル２の回転を停止する工程（Ｓ１９）と、基板を搬送アーム１０により搬送口１５を通して搬出する工程（Ｓ２０）とを含む。
ここで処理パラメータの一例について記載しておくと、回転テーブル２の回転数は、３００ｍｍ径のウェハＷを被処理基板とする場合、例えば１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、プロセス圧力は例えば１０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）、ウェハＷの加熱温度は例えば３５０℃、ＢＴＢＡＳガス及びＯ３ガスの流量は例えば夫々１００ｓｃｃｍ及び１００００ｓｃｃｍ、分離ガスノズル４１、４２からのＮ２ガスの流量は例えば２００００ｓｃｃｍ、真空容器１の中心部の第２の分離ガス供給部５１からのＮ２ガスの流量は例えば５０００ｓｃｃｍである。また１枚のウェハに対する反応ガス供給のサイクル数、即ちウェハが第１の空間Ｐ１及び第２の空間Ｐ２の各々を通過する回数は目標膜厚に応じて変わるが、多数回例えば６００回である。
本実施の形態によれば、回転テーブル２の回転方向に複数のウェハＷを配置し、回転テーブル２を回転させて第１の空間Ｐ１と第２の空間Ｐ２とを順番に通過させていわゆるＡＬＤ（あるいはＭＬＤ）を行うようにしているため、高いスループットで成膜処理を行うことができる。そして回転方向において第１の空間Ｐ１と第２の空間Ｐ２との間に低い天井面を備えた第３の空間Ｄを設けると共に回転テーブル２の回転中心部と真空容器１とにより区画した中心部領域Ｃから回転テーブル２の周縁に向けて分離ガスを吐出し、第３の空間Ｄの両側に拡散する分離ガス及び中心部領域Ｃから吐出する分離ガスと共に反応ガスが回転テーブル２の周縁と真空容器１の内周壁との隙間を介して排気されるため、両反応ガスの混合を防止することができ、この結果良好な成膜処理を行うことができるし、回転テーブル２上において反応生成物が生じることが全くないか極力抑えられ、パーティクルの発生が抑えられる。なお本発明は、回転テーブル２に１個のウェハＷを載置する場合にも適用できる。
本発明で適用される処理ガスとしては、上述の例の他に、ＤＣＳ（ジクロロシラン）
ＨＣＤ（ヘキサクロロジシラン）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、３ＤＭＡＳ（トリジメチルアミノシラン）、ＴＥＭＡＺ（テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム）、ＴＥＭＡＨ（テトラキスエチルメチルアミノハフニウム）、Ｓｒ（ＴＨＤ）２（ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト）、Ｔｉ（ＭＰＤ）（ＴＨＤ）２（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）、モノアミノシランなどを挙げることができる。
以上、本実施の形態に係る成膜装置によれば、高いスループットが得られ、基板上にて複数の反応ガスが混合されることを防止して良好な処理を行うことができ、基板が分離ガスによって冷却されないので均質な薄膜を成膜することができる。
なお、本実施の形態に係る成膜装置において、２種類の反応ガスを用いる例を示すが、本発明は、２種類の反応ガスを用いることに限られず、３種類以上の反応ガスを順番に基板上に供給する場合にも適用することができる。例えば第１の反応ガス、第２の反応ガス及び第３の反応ガスの３種類のガスを反応ガスとして用いる場合、第１の反応ガス供給部、第１の分離ガス供給部、第２の反応ガス供給部、第１の分離ガス供給部、第３の反応ガス供給部及び第１の分離ガス供給部の順番になるように真空容器１の周方向に各ガス供給部を配置し、各ガス供給部を含む天板１１の下面の領域が形成されるように配置することができる。
（第１の実施の形態の第１の変形例）
次に、図１４を参照し、本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る成膜装置を説明する。
図１４は、本変形例に係る成膜装置を説明するための図であり、加熱器の構成を模式的に示す図である。ただし、以下の文中では、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある（以下の変形例、実施の形態についても同様）。
本変形例に係る成膜装置は、第１の分離ガス及び第２の分離ガスを加熱する加熱器における加熱方式が、高周波誘導加熱方式である点で、第１の実施の形態に係る成膜装置と相違する。
図１４を参照するに、第１の実施の形態において、加熱器の加熱方式がシーズヒータ又はカーボンヒータを用いた抵抗加熱方式であるのと相違し、本変形例においては、加熱器８ａの加熱方式が高周波誘導加熱方式である。
加熱器８ａは、図１４に示されるように、ヒータ８１ａ、加熱管８２ａ、サーモスイッチ８３ａ、温度センサ８４ａ、継手８５、外部電源８６ａ、筐体８７ａを有する。
ヒータ８１ａは、高周波誘導加熱方式のコイルである。本変形例においては、特に限定されるものではないが、銅線よりなるコイルが用いられる。
加熱管８２ａは、ヒータ８１ａに螺旋状に取り囲まれる導電性及び熱伝導性を有する金属中に設けられる配管である。加熱管８２ａは、内部に第１の分離ガスを通流した状態で、ヒータ８１ａによって誘導加熱され、第１の分離ガスと熱交換して第１の分離ガスを加熱するためのものである。加熱管は８２ａは、特に限定されるものではないが、例えばハニカム構造のＳＵＳ等を用いることができる。
サーモスイッチ８３ａ、温度センサ８４ａ及び外部電源８６ａは、温度センサ８４ａで測定した温度と予め設定した設定温度との差によってサーモスイッチ８３ａがＯＮとＯＦＦ状態を切り替え、ＯＮ状態のときに外部電源８６ａからヒータ８１ａに通電して誘導加熱を行うためのものである。また、外部電源８６ａは、交流電源である。
このような加熱器８ａを用いることにより、第１の分離ガスを加熱することができ、第１の分離ガス供給部から供給したときに、回転テーブル２及び回転テーブル２に載置された基板の温度を冷却することを防止することができる。
なお、本変形例においては、加熱器８ａは、真空容器１の外部に設けられるが、第１の分離ガス供給部４１、４２に加熱された第１の分離ガス供給部及び第２の分離ガスを供給できるのであれば、外部に設ける場合に限定されるものではなく、真空容器１の内部に収容するように設計することも可能である。
また、本変形例においては、加熱器８は、第１の分離ガス供給部４１、４２に対応して２箇所に設けられるが、第１の分離ガス供給部４１、４２に加熱された第１の分離ガス供給部及び第２の分離ガスを供給できるのであれば、１箇所にまとめて設けることもできる。
（第１の実施の形態の第２の変形例）
次に、図１５を参照し、本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る成膜装置を説明する。
図１５は、本変形例に係る成膜装置を模式的に示す縦断面図である。
本変形例に係る成膜装置は、回転テーブルの温度を放射温度計によって計測する点で、第１の実施の形態に係る成膜装置と相違する。
図１５を参照するに、第１の実施の形態において、回転テーブル近傍において真空容器に埋め込まれ、回転テーブルと離れて設けられる熱電対によって回転テーブルの温度を測定するのと相違し、本変形例においては、放射温度計９１を用いて直接回転テーブル２の温度を測定する。
真空容器１の底面部１４には、真空容器１内の回転テーブル２から発生される赤外線を真空容器１の下側から受光可能な透明な窓９２が設けられる。また、ヒータユニット７の底面部１４に設けられた窓９２に対応する位置に、回転テーブル２から発生される赤外線が受光可能な貫通孔９３が設けられる。更に、真空容器１の外部であって窓９２に対応する位置に、回転テーブル２から発生される赤外線を受光して温度を計測する放射温度計９１が設けられる。
回転テーブル２の温度は、放射温度計９１を用いて計測されることにより、熱電対を用いて計測されるよりも温度変化をより正確に測定することができる。従って、加熱された第１の分離ガスを第３の下面部４４で回転テーブル２に吹付けるときの温度を正確に監視することができ、加熱された第１の分離ガスを用いて回転テーブル２の温度を下げないようにする効果を増大させることができる。
更に、放射温度計９１で計測した回転テーブル２の温度のデータを制御部１００に送り、制御部１００によって加熱器８の出力を制御することもできる。これによって、第１の分離ガスが吹付けられても回転テーブル２の温度が全く変動しないように制御することができるため、加熱された第１の分離ガスを用いて回転テーブル２の温度を下げないようにする効果を更に増大させることができる。
（第１の実施の形態の第３の変形例）
次に、図１６を参照し、本発明の第１の実施の形態の第３の変形例に係る成膜装置を説明する。
図１６は、本変形例に係る成膜装置を模式的に示す縦断面図である。
本変形例に係る成膜装置は、回転テーブルが石英よりなる点で、第１の実施の形態の第２の変形例に係る成膜装置と相違する。
図１６を参照するに、第１の実施の形態の第２の変形例において、回転テーブルがカーボンよりなるのと相違し、本変形例においては、回転テーブル２が石英よりなる。
真空容器１の底面部１４には、窓９２が設けられ、ヒータユニット７に貫通孔９３が設けられ、真空容器１の外部に放射温度計９１が設けられるのは、第１の実施の形態の第２の変形例と同一である。
しかし、本変形例において、回転テーブル２は、石英よりなる。石英は赤外光を透過するため、放射温度計を用いることにより、回転テーブル２の下側より基板の温度を直接計測することができる。従って、加熱された第１の分離ガスを第３の下面部４４で回転テーブル２に吹付けるときの基板の温度を正確に監視することができ、加熱された第１の分離ガスを用いて基板の温度を下げないようにする効果を増大させることができる。
更に、放射温度計９１で計測した基板の温度のデータを制御部１００に送り、制御部１００によって加熱器８の出力を制御することもできる。これによって、第１の分離ガスが吹付けられても基板の温度が全く変動しないように制御することができるため、加熱された第１の分離ガスを用いて基板の温度を下げないようにする効果を更に増大させることができる。
なお、本変形例において、回転テーブル２の材質は、基板を始めとする真空容器１内の各部材を汚染させる可能性がなければ、特に石英に限定されるものではなく、他の赤外光を透過する材質を用いることができる。
（第１の実施の形態の第４の変形例）
次に、図１７を参照し、本発明の第１の実施の形態の第４の変形例に係る成膜装置を説明する。
図１７は、本変形例に係る成膜装置を説明するための図であり、第３の下面部における天板の形状の他の例を示す縦断面図である。
本変形例に係る成膜装置は、第３の空間Ｄにおける天板１１の内部に第１の分離ガスの通流室４７が回転テーブル２の半径方向に形成される点で、第１の実施の形態に係る成膜装置と相違する。
図１７を参照するに、第１の実施の形態において、第１の分離ガス供給部の両側に第３の下面部が配設されるよう、第１の分離ガス供給部に対応した部分に溝が形成されるのと相違し、本変形例においては、第３の空間Ｄにおける真空容器１の天板１１の内部に第１の分離ガスの通流室４７が回転テーブル２の半径方向に形成され、通流室４７の底部に長さ方向に沿って多数のガス吐出孔４０が穿設される。
従って、通流室４７の他に、第１の分離ガス供給部を新たに設ける必要がなく、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができると共に部品点数を減らすことができる。
（第１の実施の形態の第５の変形例）
次に、図１８（ａ）乃至図１８（ｃ）を参照し、本発明の第１の実施の形態の第５の変形例に係る成膜装置を説明する。
図１８（ａ）乃至図１８（ｃ）は、本変形例に係る成膜装置を説明するための図であり、第３の下面部における天板の下面の形状の他の例を示す縦断面図である。
本変形例に係る成膜装置は、第３の空間Ｄにおける第３の下面部が曲面である点で、第１の実施の形態に係る成膜装置と相違する。
図１８（ａ）乃至図１８（ｃ）を参照するに、第１の実施の形態において、第１の分離ガス供給の両側における第３の下面部は平面であるのと相違し、本変形例においては、第１の分離ガス供給部４１の両側における第３の下面部４４は曲面である。
第３の下面部４４は、第１の反応ガス及び第２の反応ガスを分離することができるのであれば、第１の実施の形態のように平面である場合に限られるものではなく、図１８（ａ）に示されるように凹面でもよく、図１８（ｂ）に示されるように凸面でもよく、図１８（ｃ）に示されるように波型形状でもよい。例えば、図１８（ａ）に示されるように凹面である場合、第３の下面部４４が第１の下面部４５又は第２の下面部４５ａと隣接する端部において、回転テーブル２から第３の下面部４４までの高さを低くすることができるため、第３の下面部４４への第１の反応ガス及び第２の反応ガスの侵入をより効率良く阻止することができる。また、例えば、図１８（ｂ）に示されるように凸面である場合、凸面の頂点に対応する第３の下面部４４において、回転テーブル２から第３の下面部４４までの高さを低くすることができるため、第３の下面部４４への第１の反応ガス及び第２の反応ガスの侵入をより効率良く阻止することができる。また、例えば、図１８（ｃ）に示されるように波型形状である場合、図１８（ｂ）に示されるような凸面の頂点を複数設けることに対応するため、第３の下面部４４への第１の反応ガス及び第２の反応ガスの侵入をより効率良く阻止することができる。
なお、第３の下面部４４は、天板１１の下面であるが、天板１１とは別の部材の下面を上記の形状とし、天板１１に取付ける構成を有することも可能である。
（第１の実施の形態の第６の変形例）
次に、図１９Ａ（ａ）乃至図１９Ａ（ｃ）を参照し、本発明の第１の実施の形態の第６の変形例に係る成膜装置を説明する。
図１９Ａ（ａ）乃至図１９Ａ（ｃ）は、本変形例に係る成膜装置を説明するための図であり、第１の反応ガス供給部のガス吐出孔の形状の他の例を示す底面図である。また、図１９Ｂ（ｄ）乃至図１９Ｂ（ｇ）は、本発明の第１の実施の形態の第６の変形例に係る成膜装置を説明するための図であり、第３の下面部の形状の他の例を示す底面図である。なお、図１９Ａ（ａ）乃至図１９Ａ（ｃ）においては、第３の下面部４４及び吐出孔３３の配置位置が図示される。
本変形例に係る成膜装置は、第１の分離ガス供給部に形成される吐出孔が、回転テーブル２の周縁から回転中心に直線状に配列されない点で、第１の実施の形態に係る成膜装置と相違する。
図１９Ａ（ａ）乃至図１９Ａ（ｃ）を参照するに、第１の分離ガス供給部に形成される吐出孔３３が、第１の実施の形態において、回転テーブルの周縁から回転中心に直線状に並ぶように配置されるのと相違し、本変形例においては、回転テーブル２の周縁から回転中心に直線状に並ぶように配置されない。
吐出孔３３は、基板に対して第１の分離ガスを均一に供給することができるのであれば、第１の実施の形態のように回転テーブル２の周縁から回転中心に直線状に並ぶように配置されるのに限定されるものではなく、以下のように配置されてもよい。
図１９Ａ（ａ）に示されるように、回転テーブル２の直径に対して斜めに向いた矩形形状を有するスリットからなる多数の吐出孔３３が、直径方向に所定の間隔をおいて配置される。また、図１９Ａ（ｂ）に示されるように、多数の円形形状を有する吐出孔３３が蛇行するように配置される。また、図１９Ａ（ｃ）に示されるように、多数の円弧形状を有するスリットからなる吐出孔３３が回転テーブル２の回転中心に対し同心に配置される。
また、第３の下面部４４は中空であって良く、中空内に第１の分離ガスを導入するように構成しても良い。この場合も、複数のガス吐出孔３３を、図１９Ａ（ａ）、図１９Ａ（ｂ）、図１９Ａ（ｃ）に示すように配列することができる。
また、本変形例では、第３の下面部４４はほぼ扇形の上面形状を有するが、図１９Ｂ（ｄ）に示す長方形、又は正方形の上面形状を有して良い。また、第３の下面部４４は、図１９Ｂ（ｅ）に示すように、上面は全体として扇形であり、凹状に湾曲した側面４４Ｓｃを有していても良い。加えて、第３の下面部４４は、図１９Ｂ（ｆ）に示すように、上面は全体として扇形であり、凸状に湾曲した側面４４Ｓｖを有していても良い。さらにまた、図１９Ｂ（ｇ）に示すとおり、第３の下面部４４の回転テーブル２（図１）の回転方向の上流側の部分が凹状の側面４４Ｓｃを有し、第３の下面部４４の回転テーブル２（図１）の回転方向の下流側の部分が平面状の側面４４Ｓｆを有していても構わない。なお、図１９Ｂ（ｄ）から図１９Ｂ（ｇ）において、点線は第３の下面部４４に形成された溝部４３（図４（ａ）、図４（ｂ））を示している。これらの場合、溝部４３に収容される第１の分離ガス供給部４１、４２（図２）は真空容器１の中央部、例えば突出部５３（図１）から伸びる。
このように吐出孔３３が配置されることによって、第３の下面部４４において第１の分離ガスがより均一に供給されるため、第３の下面部４４への第１の反応ガス及び第２の反応ガスの侵入をより効率良く阻止することができる。
（第１の実施の形態の第７の変形例）
次に、図２０を参照し、本発明の第１の実施の形態の第７の変形例に係る成膜装置を説明する。
図２０は、本変形例に係る成膜装置の構成を模式的に示す横断平面図である。また、図２０は、真空容器１の天板１１が分離された状態における平面図である。
本変形例に係る成膜装置は、第２の反応ガス供給部が搬送口よりも回転テーブルの回転方向上流側に設けられる点で、第１の実施の形態に係る成膜装置と相違する。
図２０を参照するに、第１の実施の形態において、第２の反応ガス供給部が搬送口よりも回転テーブルの回転方向下流側に設けられるのと相違し、本変形例においては、第２の反応ガス供給部３２が搬送口１５よりも回転テーブル２の回転方向上流側に設けられる。
このようなレイアウトであっても、第１の反応ガスと第２の反応ガスをより効率良く分離することができると共に、第１の分離ガスの第１の下面部４５及び第２の下面部４５ａへの侵入を阻止することができるため、第１の下面部４５及び第２の下面部４５ａにおいて、各々第１の反応ガス及び第２の反応ガスをより効率良くウェハに供給することができる。
（第１の実施の形態の第８の変形例）
次に、図２１を参照し、本発明の第１の実施の形態の第８の変形例に係る成膜装置を説明する。
図２１は、本変形例に係る成膜装置の構成を模式的に示す横断平面図である。図２１は、第１の下面部４５及び第２の下面部４５ａよりも低く、第１の分離ガス供給部４１、４２よりも高い位置で、真空容器１の天板１１を水平に切断して示している。
本変形例に係る成膜装置は、第３の下面部が周方向に２つに分割され、その間に第１の分離ガス供給部が設けられる点で、第１の実施の形態に係る成膜装置と相違する。
図２１を参照するに、第１の実施の形態において、第３の下面部の全ての部分で回転テーブルから天板の下面までの高さが同じであるのと相違し、本変形例においては、第１の分離ガス供給部４１、４２を含み、回転テーブル２から第３の高さＨ３より高く設けられる第３の下面部４４ａと、第３の下面部４４ａに隣接し、回転テーブルから第３の高さＨ３に設けられる第３の下面部４４ｂとを備える。
このような領域を設けることによって、第１の反応ガスと第２の反応ガスをより効率良く分離することができると共に、第１の分離ガスの第１の下面部４５及び第２の下面部４５ａへの侵入を阻止することができるため、第１の下面部４５及び第２の下面部４５ａにおいて、各々第１の反応ガス及び第２の反応ガスをより効率良くウェハに供給することができる。
なお、第３の下面部４４ｂと第１の分離ガス供給部４１、４２との距離や、第３の下面部４４ｂの形状及び大きさは、第１の反応ガス、第２の反応ガス及び第１の分離ガスの吐出流量等を考慮して最適に設計することができる。
（第１の実施の形態の第９の変形例）
次に、図２２を参照し、本発明の第１の実施の形態の第９の変形例に係る成膜装置を説明する。
図２２は、本変形例に係る成膜装置の構成を模式的に示す斜視図である。
本変形例に係る成膜装置は、第２の下面部に代え、第６の下面部と第７の下面部とを備える点で、第１の実施の形態に係る成膜装置と相違する。
図２２を参照するに、第１の実施の形態において、第２の下面部の全ての部分で回転テーブルから真空容器の天板の下面までの高さが同じであるのと相違し、本変形例においては、第２の下面部に代え、第２の反応ガス供給部３２を含み、回転テーブル２から第２の高さＨ２より低く設けられる第６の下面部４５ｂと、第６の下面部４５ｂに隣接し、回転テーブル２から第２の高さＨ２に設けられる第７の下面部４５ａとを備える。
従って、第６の下面部４５ｂは、第１の分離ガス供給部４１又は４２の代わりに第２の反応ガス供給部３２を設けた以外は、第３の下面部４４と全く同様である。
このように、第６の下面部４５ｂを設けることによって、第１の反応ガスと第２の反応ガスをより効率良く分離することができると共に、第１の分離ガス及び第１の反応ガスの第６の下面部４５ｂへの侵入を阻止することができるため、第６の下面部４５ｂにおいて、第２の反応ガスをより効率良くウェハに供給することができる。
なお、第６の下面部４５ｂは、図１９Ａ（ａ）から図１９Ａ（ｃ）に一例を示す中空の第３の下面部４４と同様に構成されても良い。
また、本変形例では、第２の下面部に代え、第６の下面部と第７の下面部とを備えるが、第１の下面部に代え、第１の反応ガス供給部を含み、回転テーブルから第１の高さＨ１より低く設けられる第４の下面部と、第４の下面部に隣接し、回転テーブルから第１の高さＨ１に設けられる第５の下面部とを備えることもできる。第４の下面部を設けることによっても、第１の反応ガスと第２の反応ガスをより効率良く分離することができると共に、第１の分離ガス及び第１の反応ガスの第４の下面部への侵入を阻止することができるため、第４の下面部において、第１の反応ガスをより効率良くウェハに供給することができる。
（第１の実施の形態の第１０の変形例）
次に、図２３を参照し、本発明の第１の実施の形態の第１０の変形例に係る成膜装置を説明する。
図２３は、本変形例に係る成膜装置の構成を模式的に示す横断平面図である。また、図２３は、真空容器の天板が分離された状態における平面図である。
本変形例に係る成膜装置は、第１の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部の両側にも低い天井が設けられる点で、第１の実施の形態に係る成膜装置と相違する。
図２３を参照するに、第１の実施の形態において、第１の分離ガス供給部の両側に狭隘な空間を形成するために第１の下面部及び第２の下面部より低い天井面である第３の下面部が設けられるのと相違し、本変形例においては、第１の反応ガス供給部３１及び第２の反応ガス供給部３２の両側にも第３の下面部と同様に低い天井面である第３の下面部４４ｃ〜４４ｆが設けられ、これら第３の下面部４４ｃ〜４４ｆが連続する構成を有する。
図２３に示されるように、第１の分離ガス供給部４１（４２）、第１の反応ガス供給部３１及び第２の反応ガス供給部３２が設けられる領域以外は、回転テーブル２に対向する領域全面において、第３の下面部が設けられる構成を有する。この構成は、別の見方をすれば、第１の分離ガス供給部４１（４２）の両側の第３の下面部４４が第１及び第２の反応ガス供給部３１、３２まで広がった例である。この場合には、第１の分離ガス供給部４１（４２）の両側に第１の分離ガスが拡散し、第１の反応ガス供給部３１及び第２の反応ガス供給部３２の両側に第１の反応ガス及び第２の反応ガスが拡散し、両ガスが第３の下面部４４ｃ〜４４ｆの下方側であって第３の下面部４４ｃ〜４４ｆと回転テーブル２との間の空間（狭隘な空間）にて合流するが、これらのガスは第１（第２）の反応ガス供給部３１（３２）と第１の分離ガス供給部４２（４１）との間に位置する排気口６１（６２）から排気される。このように、本変形例においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
なお、第３の下面部４４ｃ〜４４ｆは、図１９Ａ（ａ）から図１９Ａ（ｃ）のいずれかに示す中空の下面部を組合わせることにより構成し、第１の反応ガス供給部３１、第２の反応ガス３２、第１の分離ガス供給部４１、４２を用いずに、第１の反応ガス、第２の反応ガス及び分離ガスを、対応する中空の第３の下面部４４ｃ〜４４ｆの吐出孔３３からそれぞれガスを吐出するようにしても良い。
（第１の実施の形態の第１１の変形例）
次に、図２４を参照し、本発明の第１の実施の形態の第１１の変形例に係る成膜装置を説明する。
図２４は、本変形例に係る成膜装置の構成を模式的に示す縦断面図である。
本変形例に係る成膜装置は、真空容器の中心部において真空容器の底面部と天板との間に支柱を介在させて反応ガスの混合を防止する点で、第１の実施の形態に係る成膜装置と相違する。
図２４を参照するに、第１の実施の形態において、回転テーブルの回転軸は真空容器の中心部に設けられ、回転テーブルの中心部と天板との間の空間に分離ガスがパージされるのと相違し、本変形例においては、真空容器１の中央領域の上面に凹部８０ａが形成され、真空容器１の中心部において収容空間８０の底部と凹部８０ａの上面との間に支柱８１が設けられる。
図２４に示されるように、真空容器１の中央領域の底面部１４が下方側に突出され、駆動部の収容空間８０が形成されると共に、真空容器１の中央領域の上面に凹部８０ａが形成され、真空容器１の中心部において収容空間８０の底部と凹部８０ａの上面との間に支柱８１を介在させることによって、第１の反応ガス供給部３１からのＢＴＢＡＳガスと第２の反応ガス供給部３２からのＯ３ガスとが中心部を介して混ざり合うことを防止している。
回転テーブル２を回転させる機構については、支柱８１を囲むように回転スリーブ８２を設け、この回転スリーブ８２に沿ってリング状の回転テーブル２を設けている。そして収容空間８０にモータ８３により駆動される駆動ギヤ部８４を設け、この駆動ギヤ部８４により、回転スリーブ８２を回転させるようにしている。８６、８７及び８８は軸受け部である。また収容空間８０の底部に第３の分離ガスを供給する第３の分離ガス供給部７２を接続すると共に、凹部８０ａの側面と回転スリーブ８２の上端部との間の空間に第２の分離ガスを供給するための第２の分離ガス供給部５１を真空容器１の上部に接続している。図２４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に第２の分離ガスを供給するための開口部５１ａは、左右２箇所に記載してあるが、回転スリーブ８２の近傍領域を介してＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとが混じり合わないようにするために、開口部５１ａ（第２の分離ガス供給部５１）の配列数を設計することが好ましい。
また、図２４の実施の形態では、回転テーブル２側から見ると、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部領域Ｃが構成される。
（第２の実施の形態）
次に、図２５を参照し、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置を説明する。
図２５は本実施の形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す平面図である。
図２５に示されるように、本実施の形態に係る基板処理装置は、搬送容器１０１、大気搬送室１０２、搬送アーム１０３、ロードロック室（本発明における予備真空室に該当する）１０４、１０５、真空搬送室１０６、搬送アーム１０７、成膜装置１０８、１０９を備える。
搬送容器１０１は、例えば２５枚のウェハを収納するフープと呼ばれる密閉型の搬送容器である。大気搬送室１０２は、搬送アーム１０３が配置される大気搬送室である。ロードロック室１０４、１０５は、大気雰囲気と真空雰囲気との間で雰囲気が切換え可能である。真空搬送室１０６は、２基の搬送アーム１０７が配置された真空搬送室である。成膜装置１０８、１０９は、本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置である。
搬送容器１０１は、図示しない載置台を備えた搬入搬出ポートに外部から搬送され、設置される。搬送容器１０１が設置された後、図示しない開閉機構により大気搬送室１０２の蓋が開けられ、搬送アーム１０３によって搬送容器１０１内からウェハが取出される。搬送容器１０１内から取出されたウェハは、ロードロック室１０４又は１０５内に搬入される。次に、ロードロック室１０４又は１０５の内部が大気雰囲気から真空雰囲気に切り換えられる。次に、搬送アーム１０７によってウェハがロードロック室１０４又は１０５から取出され、成膜装置１０８又は１０９に搬入される。その後、成膜装置１０８又は１０９において、既述した成膜方法を行うことにより、成膜処理が施される。
本実施の形態では、本発明の第１の実施の形態に係る例えば５枚処理用の成膜装置を複数個例えば２個備えることにより、ＡＬＤ又はＭＬＤの成膜処理を高いスループットで実施することが可能である。
また、本実施の形態では、本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置１０８、１０９を用いるため、成膜装置において、加熱器を用いることにより、第１の分離ガスを加熱することができ、第１の分離ガス供給部から供給したときに、基板が分離ガスに冷却されて基板の温度が変動することなく均質な薄膜が成膜することができる。
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置の構成を模式的に示す縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置の構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置の構成を模式的に示す横断平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置を説明するための図であり、第１乃至第３の空間を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置を説明するための図であり、第１の反応ガス供給部を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置の一部を説明するための図であり、加熱器の構成を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置の一部を説明するための図であり、図３におけるＡ−Ａ線に伴う縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置を説明するための図であり、第３の下面部の寸法例を説明するための横断面図及び縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置の一部を第２の分離ガス、第３の分離ガス及び第４の分離ガスが流れる様子を説明するための図であり、図３におけるＢ−Ｂ線に伴う縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置の一部を示す破断斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置の制御部の構成を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置を用いた成膜方法の手順を説明するための工程図である。 本発明の第１の実施の形態に係る成膜装置を用いた成膜方法を説明するための図であり、第１の反応ガス、第２の反応ガス及び第１の分離ガスが流れる様子を示す図である。 本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る成膜装置を説明するための図であり、加熱器の構成を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る成膜装置の構成を模式的に示す縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態の第３の変形例に係る成膜装置の構成を模式的に示す縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態の第４の変形例に係る成膜装置を説明するための図であり、第３の下面部における天板の形状の他の例を示す縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態の第５の変形例に係る成膜装置を説明するための図であり、第３の下面部における天板の下面の形状の他の例を示す縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態の第６の変形例に係る成膜装置を説明するための図であり、第１の反応ガス供給部のガス吐出孔の形状の他の例を示す底面図である。 本発明の第１の実施の形態の第６の変形例に係る成膜装置を説明するための図であり、第３の下面部の形状の他の例を示す底面図である。 本発明の第１の実施の形態の第７の変形例に係る成膜装置の構成を模式的に示す横断平面図である。 本発明の第１の実施の形態の第８の変形例に係る成膜装置の構成を模式的に示す横断平面図である。 本発明の第１の実施の形態の第９の変形例に係る成膜装置の構成を模式的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態の第１０の変形例に係る成膜装置の構成を模式的に示す横断平面図である。 本発明の第１の実施の形態の第１１の変形例に係る成膜装置の構成を模式的に示す縦断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す平面図である。
符号の説明
１ 真空容器
２ 回転テーブル
６ 排気空間
７ ヒータユニット
８ 加熱器
１１ 天板
１２ 容器本体
１５ 搬送口
２１ コア部
２４ 凹部
３１ 第１の反応ガス供給部
３２ 第２の反応ガス供給部
３３、４０ 吐出孔
４１、４２ 第１の分離ガス供給部
４４ 第３の下面部（第３の下面の領域）
４５ 第１の下面部（第１の下面の領域）
４５ａ 第２の下面部（第２の下面の領域）
４６ 屈曲部
４７ 通流室
５１ 第２の分離ガス供給部
６１、６２ 排気口
７１ カバー部材
７２ 第３の分離ガス供給部
７３ 第４の分離ガス供給部

Ｗ ウェハ
Ｐ１ 第１の空間
Ｐ２ 第２の空間
Ｃ 中心部領域
Ｄ 第３の空間

Claims (33)

  1. 真空容器内で第１の反応ガス及び第２の反応ガスを含む少なくとも２種類の原料ガスを順番に供給しかつ前記少なくとも２種類の前記原料ガスを順番に供給する供給サイクルを実行することにより薄膜を成膜する成膜装置において、
    前記真空容器内に回転可能に設けられ、基板を載置する基板載置部を備える回転テーブルと、
    前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給するために、前記回転テーブルの周縁の互いに異なる位置から回転中心に向かって各々設けられる第１の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部と、
    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第１の分離ガスを供給するために、前記第１の反応ガス供給部と前記第２の反応ガス供給部との間の前記回転テーブルの周縁の位置から回転中心に向かって設けられる第１の分離ガス供給部と、
    前記第１の反応ガス供給部を含む前記真空容器の天板の下面であって、前記回転テーブルから第１の高さに設けられる第１の下面の領域と、
    前記第１の下面の領域と前記回転テーブルとの間に形成される第１の空間と、
    前記第２の反応ガス供給部を含む前記天板の下面であって、前記第１の下面の領域と離れた位置に前記回転テーブルから第２の高さに設けられる第２の下面の領域と、
    前記第２の下面の領域と前記回転テーブルとの間に形成される第２の空間と、
    前記第１の分離ガス供給部を含み前記回転テーブルの回転方向に沿って前記第１の分離ガス供給部の両側に位置する前記天板の下面であって、前記回転テーブルから前記第１の高さ及び前記第２の高さより低い第３の高さに設けられる第３の下面の領域と、
    前記第３の下面の領域と前記回転テーブルとの間に形成され、前記第１の分離ガス供給部から供給された前記第１の分離ガスが前記第１の空間及び前記第２の空間に流れるための前記第３の高さを有し狭隘な第３の空間と、
    前記第１の分離ガスを加熱する加熱装置と、
    前記天板の下面であって、前記回転テーブルの回転中心の前記基板載置部側に前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを分離する第２の分離ガスを供給する第２の分離ガス供給部が設けられる中心部領域と、
    前記第３の空間の両側に吐出される前記第１の分離ガス及び前記中心部領域から吐出される前記第２の分離ガスと共に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを排気するための排気口と
    を備えることを特徴とする成膜装置。
  2. 前記加熱装置は、前記真空容器の外部に設けられることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
  3. 前記加熱装置は、抵抗加熱又は高周波誘導加熱により加熱を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の成膜装置。
  4. 前記回転テーブルの下側に設けられた放射温度計を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の成膜装置。
  5. 前記回転テーブルは、透明体であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の成膜装置。
  6. 前記回転テーブルは、石英よりなることを特徴とする請求項５記載の成膜装置。
  7. 前記回転テーブルの回転中心の下側に前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを分離する第３の分離ガスを供給する第３の分離ガス供給部を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の成膜装置。
  8. 前記真空容器の底面と前記回転テーブルとの間に前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを分離する第４の分離ガスを供給する第４の分離ガス供給部を備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の成膜装置。
  9. 前記真空容器の中心部であって前記天板の下面と前記真空容器の底面との間に設けられた支柱と、
    前記支柱を囲み、鉛直軸の周りに回転自在な回転スリーブと
    を備え、
    前記回転スリーブは、前記回転テーブルの回転軸であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の成膜装置。
  10. 前記第１の下面の領域に代え、
    前記第１の反応ガス供給部を含み、前記回転テーブルから前記第１の高さより低く設けられる第４の下面の領域と、
    前記第４の下面の領域に隣接し、前記回転テーブルから前記第１の高さに設けられる第５の下面の領域と
    を備えることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の成膜装置。
  11. 前記第２の下面の領域に代え、
    前記第２の反応ガス供給部を含み、前記回転テーブルから前記第２の高さより低く設けられる第６の下面の領域と、
    前記第６の下面の領域に隣接し、前記回転テーブルから前記第２の高さに設けられる第７の下面の領域と
    を備えることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の成膜装置。
  12. 前記基板載置部に載置された前記基板の表面は前記回転テーブルの表面と同じ高さであるか、前記回転テーブルの前記表面より前記基板の前記表面が低い位置であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の成膜装置。
  13. 前記第１の反応ガス供給部、前記第２の反応ガス供給部及び前記第１の分離ガス供給部へガスを各々導入するためのガス導入ポートは、前記回転テーブルの回転中心側又は周縁側に設けられることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の成膜装置。
  14. 前記第１の分離ガス供給部には、前記回転テーブルの回転中心側から周縁側に向かって吐出孔が配列されることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の成膜装置。
  15. 前記第３の下面の領域であって、該第３の下面の領域に含まれる前記第１の分離ガス供給部の前記吐出孔によって二分される二つの領域は、
    前記基板載置部に載置される前記基板の中心が通過する部分の前記回転テーブルの回転方向に沿った幅寸法の各々が５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１４記載の成膜装置。
  16. 前記第３の下面の領域における前記天板の下面は、平面又は曲面であることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか一項に記載の成膜装置。
  17. 前記真空容器の底面の周縁であって、前記第１の空間及び前記第２の空間の近くに各々設けられた第１の排気口及び第２の排気口を備えることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか一項に記載の成膜装置。
  18. 前記第３の空間の圧力は、前記第１の空間の圧力及び前記第２の空間の圧力より高いことを特徴とする請求項１乃至１７の何れか一項に記載の成膜装置。
  19. 前記回転テーブルの下に、前記回転テーブルを加熱する加熱部を備えることを特徴とする請求項１乃至１８の何れか一項に記載の成膜装置。
  20. 前記真空容器の外に前記基板の搬入出を行うために、前記真空容器の側面に設けられ、ゲートバルブにより開閉可能な搬送口を備えることを特徴とする請求項１乃至１９の何れか一項に記載の成膜装置。
  21. 前記第３の下面の領域は、前記回転テーブルの回転中心から周縁に位置するほど幅が広い形状を有することを特徴とする請求項１乃至２０の何れか一項に記載の成膜装置。
  22. 前記第３の下面の領域は、平面視において扇型の形状を有することを特徴とする請求項１乃至２１の何れか一項に記載の成膜装置。
  23. 請求項１乃至２２の何れか一項に記載の成膜装置と、
    前記成膜装置に気密に接続され、内部に基板搬送部が設けられた真空搬送室と、
    前記真空搬送室に気密に接続され、真空雰囲気と大気雰囲気との間で雰囲気が切換え可能な予備真空室と
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
  24. 真空容器において第１の反応ガス及び第２の反応ガスを含む少なくとも２種類の原料ガスを順番に供給しかつ前記少なくとも２種類の前記原料ガスを順番に供給する供給サイクルを実行することにより基板上に薄膜を成膜する際に、前記基板が載置される回転テーブル上側の前記第１の反応ガスと前記第２の反応ガスとを分離するための第１の分離ガスを供給する領域における前記回転テーブル上面から前記真空容器の天板までの高さを、前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給する領域における前記回転テーブル上面から前記天板までの高さに比べて低くすることによって、前記回転テーブル上面と前記天板との間に形成される狭隘な空間に前記第１の分離ガスを供給し、前記天板の下面であって前記回転テーブルの回転中心上側の中心部領域に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを分離する第２の分離ガスを供給し、前記第１の分離ガス及び前記第２の分離ガスと共に前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを排気することによって、前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを分離して供給しながら薄膜を成膜する成膜方法であって、
    前記真空容器内の前記回転テーブルに基板を載置する載置工程と、
    前記回転テーブルを回転させる回転工程と、
    前記回転テーブルを下側から加熱し、前記回転テーブルの互いに異なる位置に設けられる第１の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部の各々から前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを供給し、前記第１の反応ガス供給部と前記第２の反応ガス供給部との間に設けられる第１の分離ガス供給部から加熱された前記第１の分離ガスを供給し、前記回転テーブルの回転に伴って前記基板を移動させ、前記基板の表面への前記第１の反応ガスの供給、前記第１の反応ガスの停止、前記第２の反応ガスの供給及び前記第２の反応ガスの停止を繰り返して薄膜を成膜する成膜工程と
    を含むことを特徴とする成膜方法。
  25. 前記回転テーブル又は前記基板の温度を前記回転テーブルの下側から放射温度計を用いて計測しながら薄膜を成膜することを特徴とする請求項２４記載の成膜方法。
  26. 前記回転テーブルは、透明体よりなることを特徴とする請求項２４又は２５記載の成膜方法。
  27. 前記回転テーブルは、石英よりなることを特徴とする請求項２６記載の成膜方法。
  28. 前記第１の反応ガスを供給する際に、前記回転テーブル上側の前記第１の反応ガスを供給する領域の一部であって前記第１の反応ガス供給部を含む部分における前記回転テーブル上面から前記真空容器の前記天板までの高さを、前記第１の反応ガスを供給する領域の他の部分における前記回転テーブル上面から前記真空容器の前記天板までの高さより低くして行うことを特徴とする請求項２４乃至２７の何れか一項に記載の成膜方法。
  29. 前記第２の反応ガスを供給する際に、前記回転テーブル上側の前記第２の反応ガスを供給する領域の一部であって前記第２の反応ガス供給部を含む部分における前記回転テーブル上面から前記真空容器の前記天板までの高さを、前記第２の反応ガスを供給する領域の他の部分における前記回転テーブル上面から前記真空容器の前記天板までの高さより低くして行うことを特徴とする請求項２４乃至２８の何れか一項に記載の成膜方法。
  30. 前記回転テーブルに載置された前記基板の表面が、前記回転テーブルの表面と高さが同じであるか又は前記回転テーブルの前記表面より低くなるように、前記回転テーブルに凹部が設けられることを特徴とする請求項２４乃至２９の何れか一項に記載の成膜方法。
  31. 前記回転テーブルを加熱しながら行うことを特徴とする請求項２４乃至３０の何れか一項に記載の成膜方法。
  32. 前記真空容器を、前記第１の反応ガス及び前記第２の反応ガスを各々専用に排気するために設けられた第１の排気口及び第２の排気口を通して排気しながら行うことを特徴とする請求項２４乃至３１の何れか一項に記載の成膜方法。
  33. コンピュータに請求項２４乃至３２の何れか一項に記載の成膜方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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