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KR101381066B1 - 성막 장치 - Google Patents

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KR101381066B1
KR101381066B1 KR1020100134581A KR20100134581A KR101381066B1 KR 101381066 B1 KR101381066 B1 KR 101381066B1 KR 1020100134581 A KR1020100134581 A KR 1020100134581A KR 20100134581 A KR20100134581 A KR 20100134581A KR 101381066 B1 KR101381066 B1 KR 101381066B1
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KR
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gas
region
separation
reaction
reaction gas
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KR1020100134581A
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히또시 가또오
마나부 혼마
야스시 다께우찌
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

성막 장치에서는, 진공 용기 내에서, 복수의 웨이퍼를 적재한 회전 테이블을 회전시키고, 웨이퍼가 제1 및 제2 처리 영역에 공급된 제1 및 제2 반응 가스와 순차적으로 접촉하여, 웨이퍼의 표면에 박막을 형성하는 데 있어서, 웨이퍼 표면에 제1 반응 가스를 흡착시키는 처리를 행하는 제1 처리 영역과, 이 제1 처리 영역보다도 면적이 크고, 웨이퍼 표면에 흡착된 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 화학 반응시키는 처리를 행하는 제2 처리 영역을 형성하고, 흡착에 비해 화학 반응의 처리 시간을 길게 확보하는 것을 가능하게 하여, 회전 테이블의 회전 속도를 높여도, 금속의 흡착보다도 장시간을 필요로 하는 화학 반응을 충분히 진행시켜, 양호한 성막 처리를 행할 수 있다.

Description

성막 장치{FILM DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 진공 용기 내에서, 복수의 기판을 적재한 회전 테이블을 회전시켜, 상기 기판이 복수의 다른 처리 영역에 공급된 반응 가스와 순차적으로 접촉하여, 상기 기판의 표면에 박막을 형성하는 성막 장치에 관한 것이다.
반도체 프로세스에 있어서, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 등의 기판에 대해 성막 처리나 에칭 처리 등의 진공 처리를 행하는 장치의 일례로서, 이하의 장치가 알려져 있다. 이 장치는 진공 용기의 둘레 방향을 따라서 웨이퍼의 적재대를 설치하고, 적재대의 상방측에 복수의 처리 가스 공급부를 설치하고, 복수의 웨이퍼를 회전 테이블에 적재하여 공전시키면서 진공 처리를 행하는, 소위 미니 뱃치식 장치이다. 이 장치는 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스를 교대로 웨이퍼에 공급하여 원자층 혹은 분자층을 적층해 가는, 예를 들어 ALD(Atomic Layer Deposition)나 MLD(Molecular Layer Deposition) 등이라고 불리는 방법을 행하는 경우에 적합하다.
이와 같은 장치에서는 제1 및 제2 반응 가스가 웨이퍼 상에서 혼합되지 않도록, 이들 반응 가스를 분리하는 것이 요구된다. 예를 들어, 특허 문헌 1(한국 공개 번호 10-2009-0012396호, 이하 마찬가지임)에는 이하의 구성이 기재되어 있다. 이 구성에서는, 서셉터와 대향하도록 설치된 샤워 헤드 형상의 가스 분사부에, 제1 원료 가스용 및 제2 원료 가스용 가스 공급 영역(가스 공급 구멍)을 각각 형성한다. 또한, 이들 원료 가스의 혼합을 방지하기 위해 제1 및 제2 원료 가스의 가스 공급 영역 사이와, 가스 분사부의 중심으로부터 퍼지 가스를 공급한다. 또 상기 서셉터를 둘러싸도록 형성된 배기 홈부는 격벽에 의해 2개로 구획되어, 제1 원료 가스와 제2 원료 가스가 서로 다른 배기 홈부로부터 각각 배기되도록 되어 있다.
또한, 특허 문헌 2(일본 특허 출원 공표 제2008-516428호, 이하 마찬가지임)에는 이하의 구성이 기재되어 있다. 이 구성에서는, 기판 홀더에 대향하도록 설치된 챔버 상부에, 제1 전구 물질용 가스를 공급하는 흡기 존과, 당해 가스를 배기하는 배기 존과, 제2 전구 물질용 가스를 공급하는 흡기 존과, 당해 가스를 배기하는 배기 존을 방사상으로 설치한다. 이 예에서는 흡기 제1 및 제2 전구 물질용 가스의 흡기 존에 각각 대응하는 배기 존을 구비함으로써, 제1 및 제2 전구 물질용 가스를 분리하고 있다. 또한, 인접하는 전구 물질 영역의 배기 존끼리의 사이에 퍼지 가스를 흡기함으로써, 제1 및 제2 전구 물질용 가스의 분리를 도모한다.
그런데, 상술한 바와 같이 기판을 서셉터 등에 적재하여, 당해 서셉터 등을 회전시키는 구성에서는, 서셉터의 회전 속도가 일정한 경우에는 처리 영역의 면적이 클수록, 처리 시간이 길어진다. 따라서, 제1 및 제2 반응 가스끼리의 사이에서 반응 속도가 다른 경우에는, 각각의 처리 영역의 면적이 동일하면, 반응 속도가 큰 반응 가스에서는 충분히 반응이 진행된다. 그러나 반응 속도가 작은 반응 가스에서는 처리 시간이 충분하지 않아, 반응이 불충분한 상태에서 다음 처리 영역으로 이행해 버릴 우려가 있다. ALD나 MLD의 방법에서는, 제1 반응 가스에 의한 기판 표면으로의 흡착 반응과, 제2 반응 가스에 의한 흡착된 제1 반응 가스의 산화 반응이 교대로 다수회 반복되지만, 제1 반응 가스의 흡착 반응에 비해 산화 반응에는 시간이 걸린다. 이로 인해, 산화 반응이 충분히 진행되지 않는 상태에서, 다음 제1 반응 가스의 흡착 반응이 실행되어 버리면, 결과적으로 얻어지는 박막의 막질이 저하되어 버릴 우려가 발생한다.
이와 같은 사태는, 반응 속도가 작은 가스에 있어서도 충분히 반응이 진행되도록 회전 속도를 작게 하거나, 반응 가스의 유량을 많게 함으로써 개선할 수 있다. 그러나, 이와 같은 방법은 처리량이나 반응 가스의 절약화의 관점으로부터는 득책은 아니다. 또한, 상기 특허 문헌 1, 특허 문헌 2의 구성에 있어서도, 반응 속도가 다른 복수의 가스를 사용하여, 기판의 회전 속도를 고속으로 한 상태에서 막질이 양호한 박막을 형성하는 것에 대해서는 고려되어 있지 않다. 따라서, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2의 구성에 의해서도, 후술하는 본 발명의 과제를 해결하는 것은 곤란하다.
또한, 이들 특허 문헌 1, 특허 문헌 2의 장치에서는 서셉터나 기판 홀더에 대향하도록 설치된 가스 공급부로부터 원료 가스나 전구 물질용 가스가 퍼지 가스와 함께 하방측의 기판을 향해 공급되어 있다. 여기서, 상이한 원료 가스 등끼리를 퍼지 가스에 의해 분리하려고 하면, 기판의 표면에서 당해 퍼지 가스와 원료 가스가 혼합되어 버려, 원료 가스가 퍼지 가스에 의해 희석되어 버린다. 이로 인해, 서셉터나 기판 홀더를 고속으로 회전시키면, 제1 반응 가스의 농도가 저하되어, 제1 반응 가스를 확실하게 웨이퍼에 흡착시킬 수 없을 우려가 발생한다. 또한, 제2 반응 가스의 농도가 저하되어, 제1 반응 가스의 산화를 충분히 행할 수 없어 불순물이 많은 막을 형성하고, 결과적으로 막질이 양호한 박막을 형성할 수 없을 우려가 발생한다.
특허 문헌 3(국제 공개 WO 2009/017322 A1, 이하 마찬가지임)의 구성에서는, 상기 문헌의 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 반응 가스가 원료 가스 샤워 헤드(270a)로부터 공급된다. 그리고, 이 원료 가스 샤워 헤드(270a)와 대향한 위치에 설치되는 동시에, 원료 가스 샤워 헤드(270a)와 동일한 면적의 샤워 헤드(270b)를 통해, 제2 반응 가스가 공급된다. 또한, 샤워 헤드(270a)와 샤워 헤드(270b)에 의해 끼워진 광면적의 대향 영역(270c)으로부터 불활성 가스가 공급된다. 이들 가스는, 상기 문헌의 도 3에 도시하는 웨이퍼(W)를 6매 적재하여 회전하는 회전 테이블의 외주를 둘러싸는 배플판에 있어서, 전체 둘레에 걸쳐서 균등하게 배치된 복수의 개구(236a, 236b)를 통해 도 5에 도시된 배기 통로(238a, 238b)로부터 배기된다. 이와 같은 구성을 취함으로써, 샤워 헤드(270a, 270b)가 대향 배치된 동일한 면적의 처리 공간 중에서 제1, 제2 반응 가스의 반응이 진행되도록 되어 있다.
특허 문헌 4(미국 특허 6,932,871호, 이하 마찬가지임)의 구성에서는, 상기 문헌의 도 2에 도시한 바와 같이, 6매의 기판을 적재한 회전 테이블(802)이, 기판에 대향 배치된 샤워 헤드의 아래를 회전하여 프로세스가 실행된다. 또한, 처리를 행하는 공간은 불활성 가스의 커튼(204A, B, C, D, E, F)에 의해 균등한 면적의 넓이의 처리 공간으로 분할되어 있다.
특허 문헌 5(미국 공개 특허 2006/0073276 A1, 이하 마찬가지임)의 구성에서는, 상기 문헌의 도 8에 도시한 바와 같이, 2개의 상이한 반응 가스가, 대향 배치된 2개의 슬릿(200, 210)으로부터 동일한 면적의 크기의 처리 영역 중에 도입되어 있다. 상기 반응 가스는 이들 동일한 면적의 처리 영역을 둘러싸는 배기 영역(220, 230)으로부터 장치의 상방에 설치된 진공 배기 수단에 연통하여 배기되어 있다.
특허 문헌 6(미국 공개 특허 2008/0193643 A1, 이하 마찬가지임)에는 진공 챔버의 내부 공간을 4매의 구획판(72, 74, 68, 70)의 위치로 결정하는 기술이 개시되어 있다. 제1 발명 실시예로서, 이들 구획판이 회전 중심을 통해, 직선적으로 대향 배치된 실시예가 개시되어 있다. 제1 발명을 개시하는 상기 문헌의 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 반응 가스(90)가, 가스 도입 파이프(112, 116)를 통해, 진공 챔버 내를 4분할한 공간(76)의 내부로 도입된다. 그리고, 이 공간(76)에 대향 배치된 동일한 면적의 4분할의 하나인 공간(80)에 제2 반응 가스 공급 시스템(92)으로부터 가스가 도입된다. 또한 이들이 대향 배치되어, 면적이 동등한 처리 공간에 끼워진 공간(82, 84)은 불활성 가스가 도입되는 공간으로 되어 있다. 또한, 이 진공 챔버 내는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 회전 중심 상방에 상향으로 설치된 배기 통로(42)를 경유하여 진공 펌프(46)에 의해 배기되고 있다.
한편, 상기 특허 문헌 6의 명세서의 제2 발명 실시예를 개시하는 도 8에 따르면, 진공 챔버 내부의 처리 공간을 구획하는 벽이 4분할로부터 불균등한 위치로 이동되어 있다. 그 결과, 대향 배치된 공간(80a, 76a)의 면적이 크고, 공간(82a, 78a)의 면적이 작은 공간 구성으로 되어 있다.
또한, 특허 문헌 6의 도 9에 따르면, 대향 배치된 공간(80b)의 면적이 작고, 공간(76a)의 면적이 큰 공간 구성으로 되어 있다. 모두 구획판을 이동하여 공간의 면적을 변경하는 실시예이다. 이 구성에서는, 복수의 프로세스 공간에 공급되는 반응 가스를 분리하여, 양자를 혼합시키지 않기 위해, 인접한 구획판으로 둘러싸인 공간 내를 불활성 가스로 가득 채우고 있다.
특허 문헌 6의 이들 도면에 대응한 명세서의 상세한 설명에 있어서의 단락 0061로부터 단락 0064에 따르면, 파티션(68b, 70b, 72b, 74b)을 이동하여 프로세스에 적합한 면적의 공간을 구성한다. 그러나, 특허 문헌 6 전체를 통해 이하의 점을 말할 수 있다. 즉, (1) 진공 챔버 내의 공간 구성은, 물리적인 파티션에 의해 벽을 만들고, 당해 벽으로 둘러싸인 공간 중에 반응 가스, 불활성 가스를 흘려 가득 채우는 방식이다. (2) 배기 방법이 회전 중심에 위치한 상방 배기이다. (3) 고속 회전에 필요한, 반응 가스끼리의 반응을 방지하는 기술이 없고, 저속(20 내지 30rpm)에 적응 가능한 기술이다.
이로 인해, 상기 특허 문헌 3 내지 특허 문헌 6의 기술에 의해서도, 이하의 본 발명의 과제를 해결할 수는 없다. 즉, 상기 특허 문헌 3 내지 특허 문헌 6의 기술에 의해서도, 회전 테이블의 회전 속도를 높인 경우에, 제1 및 제2 반응 가스의 혼합을 억제하고, 또한 제1 반응 가스에 의한 흡착 반응 및 제2 반응 가스에 의한 산화 반응을 충분히 진행시켜, 양호한 성막 처리를 행할 수는 없다.
본 발명은 1회전당의 ALD 성막 반응을 촉진시켜 1회전당의 막 두께가 큰 성막 장치를 제공한다. 또한 본 발명은, 고속 회전시켜도 이 1회전당의 막 두께의 성장 속도를 유지할 수 있고, 회전수에 따른 막 두께가 얻어지고, 또한 품질이 높은 성막을 행할 수 있는 성막 장치를 제공한다.
본 발명은 진공 용기 내에서, 복수의 기판을 적재한 회전 테이블을 회전시켜, 상기 기판이 복수의 상이한 처리 영역에 공급된 반응 가스와 순차적으로 접촉하여, 상기 기판의 표면에 박막을 형성하는 성막 장치이다.
당해 성막 장치는 이하의 구성을 갖는다. 즉, 상기 회전 중인 기판의 근방에 대향하여, 상기 처리 영역 중에 설치되어, 상기 기판의 방향을 향해 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부를 설치한다. 또한, 상기 다른 반응 가스가 서로 반응하는 것을 방지하기 위한 분리 가스를, 상기 복수의 처리 영역 사이에 설치된 분리 영역 내에 공급하는 분리 가스 공급부를 설치한다. 또한, 상기 복수의 처리 영역의 각각의 외측에 있어서, 상기 회전 테이블의 외주 방향에 대응한 범위 중에 배기구를 형성하여, 상기 처리 영역에 공급한 반응 가스와 상기 분리 영역에 공급한 분리 가스를 상기 처리 영역을 경유하여 상기 배기구로 유도하고, 상기 배기구에 연통하여 배기하는 배기 기구를 설치한다. 또한, 상기 복수의 처리 영역은 기판 표면에 제1 반응 가스가 흡착하는 처리를 행하는 제1 처리 영역을 포함한다. 또한, 상기 복수의 처리 영역은 이 제1 처리 영역보다도 면적이 크고, 기판 표면에 흡착한 상기 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 반응시켜 상기 기판 표면에 성막하는 처리를 행하는 제2 처리 영역을 포함한다.
본 발명에 따르면, 기판 표면에 제1 반응 가스를 흡착시키는 처리를 행하는 제1 처리 영역보다도, 당해 기판 표면의 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 반응시켜 성막하는 처리를 행하는 제2 처리 영역의 면적을 크게 설정한다. 그 결과, 제1 및 제2 반응 가스의 반응 영역이 균등(양자의 처리 면적이 동일함)한 경우에 비교하여 성막 처리의 처리 시간을 길게 확보할 수 있다. 이로 인해 1회전당의 막 두께 성장이 두꺼워져, 이 1회전당의 성막 막 두께를 유지한 채, 회전 테이블의 회전 속도를 높임으로써 높은 성막 속도를 확보할 수 있고, 또한 막질이 양호한 성막 처리를 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 성막 장치의 종단면을 도시하는 도 3의 I-I'선 단면도.
도 2는 상기한 성막 장치의 내부의 개략 구성을 도시하는 사시도.
도 3은 상기한 성막 장치의 횡단 평면도.
도 4a, 도 4b는 상기한 성막 장치에 있어서의 처리 영역 및 분리 영역을 도시하는 종단면도.
도 5는 상기한 성막 장치의 일부를 도시하는 종단면도.
도 6은 상기한 성막 장치의 일부를 도시하는 평면도.
도 7은 분리 가스 혹은 퍼지 가스가 흐르는 모습을 도시하는 설명도.
도 8은 상기한 성막 장치의 일부 파단 사시도.
도 9는 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 분리 가스에 의해 분리되어 배기되는 모습을 도시하는 설명도.
도 10은 본 발명의 다른 예의 성막 장치를 도시하는 횡단 평면도.
도 11은 상기 성막 장치에 사용되는 플라즈마 발생 기구를 도시하는 사시도.
도 12는 상기 플라즈마 발생 기구를 도시하는 단면도.
도 13은 본 발명의 또 다른 예의 성막 장치를 도시하는 횡단 평면도.
도 14a, 도 14b는 본 발명의 또 다른 예의 성막 장치의 일부를 도시하는 단면도.
도 15a, 도 15b는 상기 성막 장치에 사용되는 노즐 커버를 도시하는 사시도와 평면도.
도 16a, 도 16b는 상기 노즐 커버의 작용을 설명하기 위한 단면도.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예의 성막 장치를 도시하는 단면도.
도 18은 본 발명의 성막 장치를 사용한 기판 처리 시스템의 일례를 도시하는 개략 평면도.
도 19, 도 20a, 도 20b, 도 21a, 도 21b는 본 발명의 효과를 확인하기 위해 행한 평가 실험의 결과를 나타내는 특성도.
본 발명의 실시 형태인 성막 장치는, 도 1(도 3의 I-I'선을 따른 단면도)에 도시한 바와 같이 평면 형상이 대략 원형인 편평한 진공 용기(1)를 구비한다. 당해 성막 장치는 또한, 이 진공 용기(1) 내에 설치되어, 당해 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 갖는 회전 테이블(2)을 구비하고 있다. 진공 용기(1)는 천장판(11)이 용기 본체(12)로부터 분리될 수 있도록 구성되어 있다. 천장판(11)은 내부의 감압 상태에 의해 밀봉 부재, 예를 들어 O링(13)을 통해 용기 본체(12)측으로 압박되어 있어 기밀 상태를 유지하고 있지만, 천장판(11)을 용기 본체(12)로부터 분리할 때에는 도시하지 않은 구동 기구에 의해 상방으로 들어 올려진다.
회전 테이블(2)은 중심부에서 원통 형상의 코어부(21)에 고정되고, 이 코어부(21)는 연직 방향으로 신장되는 회전축(22)의 상단부에 고정되어 있다. 회전축(22)은 진공 용기(1)의 저면부(14)를 관통하여, 그 하단부가 당해 회전축(22)을 연직축 주위로, 이 예에서는 시계 방향으로 회전시키는 구동부(23)에 설치되어 있다. 회전축(22) 및 구동부(23)는 상면이 개방된 통 형상의 케이스체(20) 내에 수납되어 있다. 이 케이스체(20)는 그 상면에 설치된 플랜지 부분이 진공 용기(1)의 저면부(14)의 하면에 기밀하게 설치되어 있어, 케이스체(20)의 내부 분위기와 외부 분위기 기밀 상태가 유지되어 있다.
회전 테이블(2)의 표면부에는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 회전 방향(둘레 방향)을 따라서 복수매, 예를 들어 5매의 기판인 웨이퍼를 적재하기 위한 원형상의 오목부(24)가 형성되어 있다. 또한, 도 3에는 편의상 1개의 오목부(24)에만 웨이퍼(W)를 도시하고 있다. 여기서, 도 4a, 도 4b는 회전 테이블(2)을 동심원을 따라서 절단하고, 또한 가로로 전개하여 도시하는 전개도로, 오목부(24)는 도 4a에 도시한 바와 같이 그 직경이 웨이퍼의 직경보다도 약간, 예를 들어 4㎜ 크다. 또한, 그 깊이는 웨이퍼의 두께와 동등한 크기로 설정되어 있다. 따라서, 웨이퍼를 오목부(24)로 떨어뜨려 넣으면, 웨이퍼의 표면과 회전 테이블(2)의 표면(웨이퍼가 적재되지 않는 영역)이 정렬되게 된다. 웨이퍼의 표면과 회전 테이블(2)의 표면 사이의 높이의 차가 크면 그 단차 부분에 의해 가스의 퍼지 효율이 떨어져, 가스의 체류 시간이 바뀐다. 이 결과 가스의 농도 구배가 생기므로, 웨이퍼의 표면과 회전 테이블(2)의 표면 높이를 정렬시키는 것이, 막 두께의 면내 균일성을 정렬시키는 관점으로부터 바람직하다. 웨이퍼의 표면과 회전 테이블(2)의 표면 높이를 정렬시킨다는 것은, 동일한 높이이거나, 혹은 양면의 차가 5㎜ 이내인 것을 말하지만, 가공 정밀도 등에 따라서 가능한 한 양면의 높이의 차를 0에 근접시키는 것이 바람직하다. 오목부(24)의 저면에는 웨이퍼의 이면을 지지하여 당해 웨이퍼를 승강시키기 위한, 예를 들어 후술하는 3개의 승강 핀(16)(도 7 참조)이 관통하는 관통 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
오목부(24)는 웨이퍼를 위치 결정하여 회전 테이블(2)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 튀어나오지 않도록 하기 위한 것이다. 그러나, 기판 적재 영역(웨이퍼 적재 영역)은, 오목부로 한정되지 않고, 예를 들어 회전 테이블(2)의 표면에 웨이퍼의 주연을 가이드하는 가이드 부재를 웨이퍼의 둘레 방향을 따라서 복수 배열한 구성이라도 좋다. 혹은, 회전 테이블(2)측에 정전 척 등의 척 기구를 갖게 하여 웨이퍼를 흡착하는 경우에는, 그 흡착에 의해 웨이퍼가 적재되는 영역이 기판 적재 영역으로 된다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 진공 용기(1)에는 회전 테이블(2)에 있어서의 오목부(24)의 통과 영역과 각각 대향하는 위치에, 제1 반응 가스 노즐(31) 및 제2 반응 가스 노즐(32)과 2개의 분리 가스 노즐(41, 42)이 신장되어 있다. 제1 반응 가스 노즐(31) 및 제2 반응 가스 노즐(32) 및 2개의 분리 가스 노즐(41, 42)은 진공 용기(1)의 둘레 방향[회전 테이블(2)의 회전 방향]으로 서로 간격을 두고 중심부로부터 방사상으로 신장되어 있다. 이들 반응 가스 노즐(31, 32) 및 분리 가스 노즐(41, 42)은, 예를 들어 진공 용기(1)의 측 주위벽에 설치되어 있다. 또한, 반응 가스 노즐(31, 32) 및 분리 가스 노즐(41, 42)의 기단부인 가스 도입 포트(31a, 32a, 41a, 42a)는 당해 측벽을 관통하고 있다. 가스 노즐(31, 32, 41, 42)은, 도시한 예에서는, 진공 용기(1)의 주위벽부로부터 진공 용기(1) 내로 도입되어 있지만, 후술하는 환형상의 돌출부(5)로부터 도입해도 좋다. 이 경우, 이하의 구성을 채용할 수 있다. 즉, 돌출부(5)의 외주면과 천장판(11)의 외표면으로 개방되는 L자형의 도관을 설치한다. 그리고, 진공 용기(1) 내에서 L자형의 도관의 한쪽의 개구에 가스 노즐[31(32, 41, 42)]을 접속한다. 또한, 진공 용기(1)의 외부에서 L자형의 도관의 다른 쪽의 개구에 가스 도입 포트[31a(32a, 41a, 42a)]를 접속한다.
반응 가스 노즐(31, 32)은 각각 제1 반응 가스인 BTBAS(비스터셜부틸아미노실란) 가스의 가스 공급원 및 제2 반응 가스인 O3(오존) 가스의 가스 공급원(모두 도시하지 않음)에 접속되어 있다. 분리 가스 노즐(41, 42)은 모두 분리 가스인 N2 가스(질소 가스)의 가스 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 이 예에서는, 제2 반응 가스 노즐(32), 분리 가스 노즐(41), 제1 반응 가스 노즐(31) 및 분리 가스 노즐(42)이 이 순서대로 시계 방향으로 배열되어 있다.
반응 가스 노즐(31, 32)에는 하방측으로 반응 가스를 토출하기 위한 토출 구멍(33)이 노즐의 길이 방향으로 간격을 두고 배열되어 있다. 이 예에서는 각 가스 노즐의 토출구의 구경은 0.5㎜이고, 각 노즐의 길이 방향을 따라서, 예를 들어 10㎜의 간격을 두고 배열되어 있다. 반응 가스 노즐(31, 32)은 각각 제1 반응 가스 공급부 및 제2 반응 가스 공급부에 상당하고, 그 하방 영역은 각각 BTBAS 가스를 웨이퍼에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역(P1) 및 O3 가스를 웨이퍼에 흡착시키기 위한 제2 처리 영역(P2)으로 된다. 이와 같이 하여 각 가스 노즐(31, 32, 41, 42)은 상기 회전 테이블(2)의 회전 중심을 향해 배치되고, 복수의 가스 분출 구멍(토출구)이 직선 형상으로 배열된 인젝터를 구성한다.
그리고, 이들 반응 가스 노즐(31, 32)은 각각의 처리 영역(P1, P2)의 천장부로부터 이격되어 상기 회전 테이블(2) 상의 근방에 설치되어, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)에 대해 각각 반응 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 여기서, 반응 가스 노즐(31, 32)이, 각각의 처리 영역(P1, P2)의 천장부로부터 이격되어, 상기 회전 테이블(2) 상의 근방에 설치된다는 것은, 이하의 구성을 포함한다. 즉, 반응 가스 노즐(31, 32)의 상면과 처리 영역(P1, P2)의 천장부 사이에 가스가 통류하는 공간이 형성된 구성이면 좋다. 보다 구체적으로는, 반응 가스 노즐(31, 32)의 상면과 처리 영역(P1, P2)의 천장부 사이의 간격이, 반응 가스 노즐(31, 32)의 하면과 회전 테이블(2) 표면 사이의 간격보다 큰 구성이 포함된다. 그밖에, 양자 사이의 간격이 대략 동일한 구성도 포함된다. 또한, 반응 가스 노즐(31, 32)의 상면과 처리 영역(P1, P2)의 천장부 사이의 간격이, 반응 가스 노즐(31, 32)의 하면과 회전 테이블(2) 표면 사이의 간격보다 작은 구성도 포함된다.
상기 분리 가스 노즐(41, 42)에는 하방측으로 분리 가스를 토출하기 위한 토출 구멍(40)이 길이 방향으로 간격을 두고 천공되어 있다. 이 예에서는 각 가스 노즐의 토출구의 구경은 0.5㎜이고, 각 노즐의 길이 방향을 따라서 예를 들어, 10㎜의 간격을 두고 배열되어 있다. 이들 분리 가스 노즐(41, 42)은 분리 가스 공급부를 이루는 것이다. 분리 가스 공급부는 상기 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2) 사이에 형성된 분리 영역(D)에, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스가 서로 반응하는 것을 방지하기 위한 분리 가스를 공급한다.
이 분리 영역(D)에 있어서의 진공 용기(1)의 천장판(11)에는, 도 2 내지 도 4b에 도시한 바와 같이 볼록 형상부(4)가 설치되어 있다. 볼록 형상부(4)는 회전 테이블(2)의 회전 중심을 중심으로 하고, 또한 진공 용기(1)의 내주벽의 근방을 따라서 그려지는 원을 둘레 방향으로 분할하여 이루어지는 구성을 갖는다. 또한, 볼록 형상부(4)는 평면 형상이 부채형이고 하방으로 돌출된 구성을 갖는다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 이 예에 있어서는 상기 볼록 형상부(4)에 있어서의 상기 원의 둘레 방향 중앙에서 당해 원의 반경 방향으로 신장되도록 형성된 홈부(43) 내에 수납되어 있다. 즉, 분리 가스 노즐[41(42)]의 중심축으로부터 볼록 형상부(4)인 부채형의 양 테두리(회전 방향 상류측의 테두리 및 하류측의 테두리)까지의 거리는 동일한 길이로 설정되어 있다. 또한, 홈부(43)는, 본 실시 형태에서는 볼록 형상부(4)를 이등분하도록 형성되어 있다. 한편, 다른 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 홈부(43)로부터 볼 때 볼록 형상부(4)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측이 상기 회전 방향 하류측보다도 넓어지도록 홈부(43)를 형성해도 좋다. 따라서, 분리 가스 노즐(41, 42)에 있어서의 상기 둘레 방향 양측에는 상기 볼록 형상부(4)의 하면인, 예를 들어 평탄한 낮은 천장면(44)(제1 천장면)이 존재한다. 이 천장면(44)의 상기 둘레 방향 양측에는 당해 천장면(44)보다도 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 존재하게 된다. 이 볼록 형상부(4)의 역할은 회전 테이블(2)과의 사이에 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스의 침입을 저지하여 이들 반응 가스의 혼합을 저지하기 위한 협애한 공간인 분리 공간을 형성하는 데 있다.
즉, 분리 가스 노즐(41)을 예로 들면, 볼록 형상부(4)는 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측으로부터 O3 가스가 침입하는 것을 저지한다. 또한, 볼록 형상부(4)는 회전 방향 하류측으로부터 BTBAS 가스가 침입하는 것을 저지한다. 「가스의 침입을 저지한다」에 대해 이하에 설명한다. 분리 가스 노즐(41)로부터 토출된 분리 가스인 N2 가스가 제1 천장면(44)과 회전 테이블(2)의 표면 사이로 확산된다.
이 예에서는 당해 제1 천장면(44)에 인접하는 제2 천장면(45)의 하방측 공간으로 불어 내어지고, 이에 의해 당해 인접 공간으로부터의 가스가 침입할 수 없게 된다. 그리고, 「가스가 침입할 수 없게 된다」라고 함은, 인접 공간으로부터 볼록 형상부(4)의 하방측 공간으로 전혀 들어갈 수 없는 경우만을 의미하는 것은 아니다. 즉, 다소 침입은 하지만, 양측으로부터 각각 침입한 O3 가스 및 BTBAS 가스가 볼록 형상부(4) 내에서 서로 섞이지 않는 상태가 확보되는 경우도 의미한다. 이와 같은 작용이 얻어지는 한, 분리 영역(D)의 역할인 제1 처리 영역(P1)의 분위기와 제2 처리 영역(P2)의 분위기의 분리 작용을 발휘할 수 있다. 따라서, 협애한 공간에 있어서의 협애의 정도는 협애한 공간[볼록 형상부(4)의 하방 공간]과 당해 공간에 인접한 영역[이 예에서는 제2 천장면(45)의 하방 공간]의 압력차가 「가스가 침입할 수 없게 된다」는 작용을 확보할 수 있을 정도의 크기로 되도록 설정된다. 그 구체적인 치수는 볼록 형상부(4)의 면적 등에 따라서 다르다고 할 수 있다. 또한, 웨이퍼에 흡착한 가스에 대해서는 당연히 분리 영역(D) 내를 통과할 수 있고, 가스의 침입 저지는 기상 중의 가스를 의미하고 있다.
이와 같이 하여 이 예에 있어서는 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2)은 분리 영역(D)에 의해 서로 구획된다. 제1 천장면(44)을 갖는 볼록 형상부(4)의 하방측 영역이 분리 영역, 볼록 형상부(4)의 둘레 방향 양측에 있어서의 제2 천장면(45)을 갖는 영역이 처리 영역으로 된다. 이 예에서는, 제1 처리 영역(P1)은 분리 가스 노즐(41)에 있어서의, 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측에 인접하는 영역에 형성된다. 제2 처리 영역(P2)은 분리 가스 노즐(41)에 있어서의, 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측에 인접하는 영역에 형성된다.
여기서, 제1 처리 영역(P1)이라 함은 웨이퍼(W) 표면에 금속을 흡착시키는 영역으로, 이 예에서는 BTBAS 가스에 의해 금속인 실리콘이 흡착된다. 또한, 제2 처리 영역(P2)이라 함은, 상기 금속의 화학 반응을 일으키게 하는 영역이다. 화학 반응에는, 예를 들어 금속의 산화 반응이나 질화 반응이 포함되지만, 이 예에서는 O3 가스에 의한 실리콘의 산화 반응이 행해진다. 또한, 이들 처리 영역(P1, P2)은 반응 가스가 확산되는 확산 영역이라고 할 수도 있다.
또한, 제2 처리 영역(P2)의 면적은 제1 처리 영역(P1)의 면적보다도 커지도록 설정되어 있다. 이는 상술한 바와 같이, 제1 처리 영역(P1)에서는 제1 반응 가스에 의한 금속(실리콘)의 흡착이 행해지고, 제2 처리 영역(P2)에서는 제1 처리 영역(P1)에서 형성된 금속에 대한 제2 반응 가스에 의한 화학 반응이 진행된다. 그리고, 이들 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스에서는 반응 형태에 차이가 있어, 흡착 반응의 쪽이 화학 반응보다도 반응 속도가 크기 때문이다.
제1 반응 가스 공급부의 특징은, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W) 표면을 향해 제1 반응 가스를 분출하고, 동시에 가스 공급 장치인 직선 형상으로 배열된 분출 구멍을 구비한 인젝터인 것이다.
또한, 제1 반응 가스 공급부가 배치되어, 부채형의 부채의 사북을 축으로 하여 넓어지는 부채형의 제1 처리 영역(P1)에서는, 제1 반응 가스가 웨이퍼(W) 표면에 도달하는 즉시 웨이퍼(W) 표면에 흡착한다. 이로 인해, 당해 제1 처리 영역(P1)을 면적이 작은 공간이라고 할 수 있다. 이에 대해, 제2 처리는 웨이퍼(W)판 표면에 미리 부착된 제1 반응 가스의 존재를 전제로 하는 처리이다. 구체적인 실시예로서는 산화프로세스, 질화프로세스, High-K막의 성막 프로세스를 들 수 있다. 이들 반응에 공통되는 것은, 제2 처리는 웨이퍼(W) 표면에서의 각각의 반응에 시간을 필요로 하는 프로세스인 것이다. 따라서, 제2 처리 영역(P2)에 있어서 회전 테이블(2)의 회전 방향의 전반 부분에 있어서 공급된 제2 반응 가스가, 제2 처리 영역(P2) 전체에 골고루 퍼지고, 면적이 넓은 영역(P2)의 전체 길이에 걸쳐서 반응을 계속시키는 것은 중요하다. 이와 같이 하여 상기 제1 반응 가스가 공급되는 제1 처리 영역보다도 면적이 넓은 상기 제2 반응 가스를 공급하는 제2 처리 영역에 있어서, 상기 웨이퍼(W)가 상기 제2 반응 가스 중을 긴 시간을 들여 표면 반응을 행하면서 통과해 가게 된다.
여기서 본 발명자들은, 제2 처리가 진행되면 진행될수록, 그 결과 얻어지는 성막의 막 두께는 두꺼워져, 결과적으로 1회전당의 막 두께가 두꺼워지는 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다. 반대로 제1 및 제2 처리 영역(P1, P2)의 면적을 동등하게 하면, 제2 처리 영역(P2)에 있어서의 성막 반응이 충분히 진행되지 않은 채, 회전 테이블(2)의 회전에 수반하여 웨이퍼(W)가 인접한 분할 영역(D) 중으로 들어가고, 당해 분할 영역(D)에서는 웨이퍼(W) 표면에 도달한 제2 반응 가스가 분리 가스에 의해 일소되어 버린다. 이로 인해, 그 이상의 성막ㆍ산화(질화)프로세스가 진행되지 않는다. 즉, 회전 1회당의 웨이퍼(W) 상의 성막 막 두께가 얇은 상태로 조금씩 성막을 적층하여 막 두께를 확보하게 되어, 종래부터의 성막 장치와 마찬가지로 되어 버린다.
이와 같이 본 발명에 있어서는, 제1 및 제2 반응 가스의 각각이 달성하는 역할과 반응에 기여하는 특성을 잘 파악함으로써, 1회전당의 성막 두께를 두껍게 하기 위해 보다 효율이 높은 면적비로 함으로써, 1회전당의 성막량을 늘릴 수 있다. 따라서 1회전당의 성막 막 두께를 두껍게 하여, 120rpm 내지 140rpm이라고 하는 고속으로 회전 테이블(2)을 회전시킨 경우라도, 이 성막 막 두께를 유지할 수 있다. 따라서, 회전 테이블(2)을 고속 회전시킬수록 성막 속도가 높아진다고 하는 양산에 적합한 성막 장치로 할 수 있다. 이에 대해, 종래의 미니 뱃치식 회전식의 성막 장치에서는, 통상 20rpm 내지 30rpm이 회전수의 한계이고, 그 이상의 고속 회전은 곤란하다.
또한, 본 발명자는 본 발명의 효과를 획득하기 위해, 분리 가스가 공급되는 분리 영역(D)에 있어서의 회전 테이블(2)의 외주측과, 그것에 대응한 진공 용기의 측벽 사이의 간극을 실질적으로 가스가 흐르지 않을 정도로 억제한다. 그 결과, 분리 영역(D)에서 공급하는 분리 가스가 인접하는 처리 영역 내부를 회전 방향으로 횡단하고, 처리 영역의 회전 테이블 외주 방향에 형성한 배기구를 향해 흐름을 형성시켜, 배기구에 연통한 진공 펌프로부터 진공 배기되도록 하고 있다.
또한, 복수의 상이한 반응 가스가 서로 반응하는 것을 방지하는 분리 가스의 분리 영역(D)을 고속 회전에 있어서도 유지할 수 있는 구성으로 하였다. 또한, 회전 테이블(2)의 회전 중심으로부터 분리 가스를 공급함으로써, 분리 영역(D)의 회전 중심 방향에 있어서 분리 가스가 회전 중심을 횡단하여, 진공 용기를 가로지르는, 소위 가스의 커튼을 형성한다. 그리고, 복수의 다른 반응 가스의 분리를 고속 회전에 있어서도 유지하는 기술을 개발하는 데 성공했다. 이하 이들의 점에 대해서도 설명한다.
상기와 같이, 제1 반응 가스의 흡착을 행하는 제1 처리 영역(P1)에서는 면적을 그다지 크게 하지 않아도 흡착 처리가 충분히 진행된다. 한편, 화학 반응을 충분히 진행시키기 위해서는 처리 시간이 필요하므로, 제2 처리 영역은 제1 처리 영역(P1)보다도 면적을 크게 하여, 처리 시간을 확보할 필요가 있다. 또한, 고가의 제1 반응 가스는 제1 처리 영역(P1)이 지나치게 넓으면, 당해 영역(P1)으로 확산되어 흡착되지 않고 배기되는 양이 많아져 버려, 가스의 공급량을 많게 해야만 한다. 이 관점으로부터도 제1 처리 영역(P1)에서는 면적이 좁은 쪽이 유리하다.
또한, 제1 및 제2 처리 영역(P1, P2)에 있어서, 반응 가스 노즐(31, 32)은 각각 회전 방향의 중앙부이거나, 그 중앙부보다도 당해 회전 방향을 따른 전반 부분(회전 방향의 상류측)에 설치되는 것이 바람직하다. 이는 웨이퍼(W)에 공급한 반응 가스의 성분을 충분히 웨이퍼(W)에 흡착시키거나, 이미 웨이퍼(W)에 흡착된 반응 가스의 성분과 새롭게 웨이퍼(W)에 공급한 반응 가스를 충분히 반응시키기 위해서이다. 이 예에 있어서는, 제1 반응 가스 노즐(31)은 제1 처리 영역(P1)에 있어서의 상기 회전 방향의 대략 중앙부에 설치되고, 제2 반응 가스 노즐(32)은 제2 처리 영역(P2)에 있어서의 상기 회전 방향의 상류측에 설치되어 있다.
한편, 천장판(11)의 하면에는 회전 테이블(2)에 있어서의 코어부(21)보다도 외주측의 부위와 대향하도록, 또한 당해 코어부(21)의 외주를 따라서 돌출부(5)가 설치되어 있다. 이 돌출부(5)는 볼록 형상부(4)에 있어서의 상기 회전 중심측의 부위와 연속해서 형성되어 있고, 그 하면은 도 5에 도시한 바와 같이, 볼록 형상부(4)의 하면[천장면(44)]보다도 약간 낮아지도록 형성되어 있다. 이와 같이 돌출부(5)의 하면을 볼록 형상부(4)의 하면보다도 약간 낮게 형성하는 것은, 회전 테이블(2)의 중심부에 있어서 압력 밸런스를 확보하기 위해서이고, 또한 상기 중심부의 쪽이 회전 테이블(2)의 주연측에 비해 구동 클리어런스가 적어도 되기 때문이다. 도 2 및 도 3은 상기 천장면(45)보다도 낮고 또한 분리 가스 노즐(41, 42)보다도 높은 위치에서 천장판(11)을 수평으로 절단하여 도시하고 있다. 또한, 돌출부(5)와 볼록 형상부(4)는 반드시 일체인 것으로 한정되는 것은 아니고, 별체라도 좋다.
볼록 형상부(4) 및 분리 가스 노즐[41(42)]의 조합 구조의 제작 방법에 대해서는, 볼록 형상부(4)를 이루는 1매의 부채형 플레이트의 중앙에 홈부(43)를 형성하여 이 홈부(43) 내에 분리 가스 노즐[41(42)]을 배치하는 구조로 한정되지 않는다. 2매의 부채형 플레이트를 사용하여, 분리 가스 노즐[41(42)]의 양측 위치에서 천장판 본체의 하면에 볼트 체결 등에 의해 고정하는 구성 등이라도 좋다.
진공 용기(1)의 천장판(11)의 하면, 즉 회전 테이블(2)의 웨이퍼 적재 영역[오목부(24)]으로부터 본 천장면은 상술한 바와 같이 제1 천장면(44)과 이 천장면(44)보다도 높은 제2 천장면(45)이 둘레 방향에 존재한다. 도 1에서는 높은 천장면(45)이 설치되어 있는 영역에 대한 종단면을 도시하고 있고, 도 5에서는 낮은 천장면(44)이 설치되어 있는 영역에 대한 종단면을 도시하고 있다. 부채형의 볼록 형상부(4)의 주연부[진공 용기(1)의 외측 테두리측의 부위]는, 도 2 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 회전 테이블(2)의 외측 단부면에 대향하도록 L자형으로 굴곡되어 굴곡부(46)를 형성하고 있다. 부채형의 볼록 형상부(4)는 천장판(11)측에 설치되어 있고, 용기 본체(12)로부터 제거하도록 되어 있으므로, 상기 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12) 사이에는 약간 간극이 있다. 이 굴곡부(46)도 볼록 형상부(4)와 마찬가지로 양측으로부터 반응 가스가 침입하는 것을 방지하여, 양 반응 가스의 혼합을 방지하는 목적으로 설치되어 있다. 굴곡부(46)의 내주면과 회전 테이블(2)의 외측 단부면의 간극은 회전 테이블(2)의 열팽창을 고려하여 약 10㎜로 설정되어 있다. 한편, 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12)의 간극은 회전 테이블(2)의 표면에 대한 천장면(44)의 높이(h1)와 동일한 치수로 설정되어 있다. 이들은 열팽창 등을 고려하여, 양 반응 가스의 혼합을 방지한다고 하는 목적을 확보하기 위해 적절한 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 이 예에 있어서는, 회전 테이블(2)의 표면측 영역으로부터는, 굴곡부(46)의 내주면이 진공 용기(1)의 측벽(내주벽)을 구성하고 있다고 볼 수 있다.
용기 본체(12)의 내주벽은, 분리 영역(D)에 있어서는 도 5에 도시한 바와 같이 상기 굴곡부(46)의 외주면과 접근하여 수직면으로 형성되어 있다. 한편, 처리 영역(P1, P2)에 있어서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 예를 들어 회전 테이블(2)의 외측 단부면과 대향하는 부위로부터 저면부(14)에 걸쳐서 종단면 형상이 직사각형으로 절결되어 외측으로 움푹 패인 구조로 되어 있다. 즉, 상기 분리 영역(D)에 있어서의 회전 테이블(2)과 상기 진공 용기의 내주벽의 간극(SD)은 상기 처리 영역(P1, P2)에 있어서의 회전 테이블(2)과 상기 진공 용기의 내주벽의 간극(SP)보다도 좁게 설정되어 있다. 여기서 분리 영역(D)에 있어서는, 상술한 바와 같이 굴곡부(46)의 내주면이 진공 용기(1)의 내주벽을 구성하고 있으므로, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 간극(SD)이라 함은, 굴곡부(46)의 내주면과 회전 테이블(2)의 간극에 상당한다. 또한, 상기 움푹 패인 부분을 배기 영역(6)이라고 부르는 것으로 하면, 상기 간극(SP)이라 함은, 도 1 및 도 7에 도시한 바와 같이, 배기 영역(6)의 내주면과 회전 테이블(2)의 간극에 상당한다. 또한, 상기 분리 영역(D)에 있어서의 상기 간극(SD)이, 상기 처리 영역(P1, P2)에 있어서의 상기 간극(SP)보다도 좁게 설정되는 경우에는, 도 6에 도시한 바와 같이, 볼록 형상부(4)의 일부가 배기 영역(6)측으로 들어가는 경우도 포함된다. 또한, 이 예에서는 분리 영역(D)에서는, 상기 굴곡부(46)의 내주면이 진공 용기(1)의 내주벽을 구성하고 있다. 그러나, 이 굴곡부(46)는 반드시 필요한 것은 아니다. 굴곡부(46)를 설치하지 않는 경우에는, 분리 영역(D)에 있어서의 회전 테이블(2)과 진공 용기(1)의 내주벽의 간극이, 처리 영역(P1, P2)에 있어서의 회전 테이블(2)과 진공 용기(1)의 내주벽의 간극보다도 좁아지도록 설정된다.
상기 배기 영역(6)의 저부에는, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 예를 들어 2개의 배기구[제1 배기구(61) 및 제2 배기구(62)]가 형성되어 있다. 이들 제1 및 제2 배기구(61, 62)는 각각 배기관(63)을 통해 진공 배기 기구인, 예를 들어 공통의 진공 펌프(64)에 접속되어 있다. 또한, 도 1 중, 부호 65는 압력 조정 기구로, 배기구(61, 62)마다 설치해도 좋고, 공통화되어 있어도 좋다.
상기 제1 배기구(61)는 제1 처리 영역(P1)의 외측에 있어서, 회전 테이블(2)의 외측에, 회전 테이블(2)의 외주 방향에 대응한 범위 중에 형성된다. 상기 제1 배기구(61)는, 예를 들어 제1 반응 가스 노즐(31)과 이 반응 가스 노즐(31)에 대해 상기 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역(D) 사이에 형성되어 있다. 또한, 상기 제2 배기구(62)는 제2 처리 영역(P2)에 있어서, 회전 테이블(2)의 외측에, 회전 테이블(2)의 외주 방향에 대응한 범위 중에 형성된다. 상기 제2 배기구(62)는, 예를 들어 제2 반응 가스 노즐(32)과 이 반응 가스 노즐(32)에 대해 상기 회전 방향 하류측에 인접하는 분리 영역(D) 사이에 형성되어 있다. 이는 분리 영역(D)의 분리 작용이 확실하게 작용하도록 하기 위해서이고, 평면에서 보았을 때에 상기 분리 영역(D)의 상기 회전 방향 양측에 배기구(61, 62)가 형성된다. 제1 배기구(61)는 제1 반응 가스의 배기를, 제2 배기구(62)는 제2 반응 가스의 배기를 각각 전용으로 행하도록 되어 있다.
여기서 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 배기구(61, 62)는 각각 처리 영역에 있어서의 회전 방향의 하류측에 형성하는 것이 바람직하다. 제2 반응 가스 노즐(32)은 제2 처리 영역(P2)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향의 상류측에 설치되어 있다. 그 결과, 당해 반응 가스 노즐(32)로부터 공급된 반응 가스가 당해 처리 영역(P2) 내를 회전 테이블(2)의 회전 방향의 상류측으로부터 하류측을 향해 통기해 간다. 이와 같이 하여, 당해 처리 영역(P2) 내에 구석구석까지 반응 가스가 골고루 퍼지기 때문이다. 이에 의해, 면적이 큰 제2 처리 영역(P2) 내를 웨이퍼(W)가 통과할 때에, 당해 웨이퍼(W) 표면을 충분히 제2 반응 가스와 접촉시켜, 화학 반응을 진행시킬 수 있다.
또한, 제1 처리 영역(P1)은 제2 처리 영역(P2)에 비해 좁다. 따라서, 당해 실시 형태와 같이 제1 반응 가스 노즐(31)을 처리 영역(P1)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향의 대략 중앙에 두어도, 처리 영역(P1) 내에 충분히 반응 가스가 골고루 퍼져, 금속층의 흡착 반응을 충분히 진행시킬 수 있다. 또한, 당해 제1 반응 가스 노즐(31)도 회전 테이블(2)의 회전 방향의 상류측에 설치하도록 해도 좋다.
배기구의 형성 수는 2개로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 분리 가스 노즐(42)을 포함하는 분리 영역(D)과 당해 분리 영역(D)에 대해 상기 회전 방향 하류측에 인접하는 제2 반응 가스 노즐(32) 사이에 배기구를 더 형성하여 3개로 해도 좋고, 4개 이상이라도 좋다. 이 예에서는 배기구(61, 62)는 회전 테이블(2)보다도 낮은 위치에 형성함으로써 진공 용기(1)의 내주벽과 회전 테이블(2)의 주연 사이의 간극으로부터 배기하도록 하고 있다. 그러나, 배기구(61, 62)는 진공 용기(1)의 저면부에 형성하는 것으로 한정되지 않고, 진공 용기(1)의 측벽에 형성해도 좋다. 또한, 배기구(61, 62)는, 진공 용기(1)의 측벽에 형성하는 경우에는 회전 테이블(2)보다도 높은 위치에 형성하도록 해도 좋다. 이와 같이 배기구(61, 62)를 형성함으로써 회전 테이블(2) 상의 가스는, 회전 테이블(2)의 외측을 향해 흐르기 때문에, 회전 테이블(2)에 대향하는 천장면으로부터 배기하는 경우에 비해 파티클의 말려 올라감이 억제된다고 하는 관점에 있어서 유리하다.
상기 회전 테이블(2)과 진공 용기(1)의 저면부(14) 사이의 공간에는, 도 1 및 도 5에 도시한 바와 같이 가열 기구인 히터 유닛(7)이 설치된다. 히터 유닛(7)은 회전 테이블(2)을 통해 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼를 프로세스 레시피에서 결정된 온도로 가열하도록 되어 있다. 상기 회전 테이블(2)의 주연 부근의 하방측에는 히터 유닛(7)을 전체 둘레에 걸쳐서 둘러싸도록 커버 부재(71)가 설치되어 있다. 커버 부재(71)는 회전 테이블(2)의 상방 공간으로부터 배기 영역(6)에 이르기까지의 분위기와 히터 유닛(7)이 놓여 있는 분위기를 구획하기 위해 설치된다. 도 5에 도시한 바와 같이, 분리 영역(D)에 있어서는, 상기 커버 부재(71)는 블록 부재(71a, 71b)로 형성되어 있다. 이와 같이 하여 분리 영역(D)에서는 블록 부재(71a, 71b)의 상면과 회전 테이블(2)의 하면 사이의 간극을 작게 하여, 회전 테이블(2)의 하방측에 외측으로부터 가스가 침입하는 것을 억제하고 있다. 또한, 이와 같이 굴곡부(46)의 하방측에 블록 부재(71b)를 설치함으로써, 분리 가스가 회전 테이블(2)의 하방측까지 흐르는 것을 더욱 억제할 수 있으므로, 보다 바람직하다. 또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 블록 부재(71a)의 상면과 히터 유닛(7)의 상면에 걸쳐서, 히터 유닛(7)을 보유 지지하는 보호 플레이트(7a)를 적재하도록 해도 좋다. 이에 의해, 히터 유닛(7)이 설치되는 공간에 BTBAS 가스나 O3 가스가 가령 유입되었다고 해도, 히터 유닛(7)을 보호할 수 있다. 당해 보호 플레이트(7a)는, 예를 들어 석영에 의해 제작하는 것이 바람직하다. 또한, 다른 도면에 있어서는 보호 플레이트(7a)는 생략하여 도시하고 있다.
히터 유닛(7)이 배치되어 있는 공간보다도 회전 중심 근처의 부위에 있어서의 저면부(14)는 회전 테이블(2)의 하면의 중심부 부근, 코어부(21)에 접근하여 그 사이는 좁은 공간으로 되어 있다. 또한, 당해 저면부(14)를 관통하는 회전축(22)의 관통 구멍에 대해서도 그 내주면과 회전축(22)의 간극이 좁게 되어 있고, 이들 좁은 공간은 상기 케이스체(20) 내에 연통하고 있다. 그리고, 상기 케이스체(20)에는 퍼지 가스인 N2 가스를 상기 좁은 공간 내에 공급하여 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(72)이 설치되어 있다. 또한, 진공 용기(1)의 저면부(14)에는 히터 유닛(7)의 하방측 위치에서 둘레 방향의 복수 부위에, 히터 유닛(7)의 배치 공간을 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(73)이 설치되어 있다.
이와 같이 퍼지 가스 공급관(72, 73)을 설치함으로써 도 7에 퍼지 가스의 흐름을 화살표로 나타낸 바와 같이, 케이스체(20) 내로부터 히터 유닛(7)의 배치 공간에 이르기까지의 공간이 N2 가스로 퍼지된다. 이 퍼지 가스가 회전 테이블(2)과 커버 부재(71) 사이의 간극으로부터 배기 영역(6)을 통해 배기구(61, 62)에 배기된다. 이에 의해, 상술한 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2)의 한쪽으로부터 회전 테이블(2)의 하방을 통해 다른 쪽으로 BTBAS 가스 혹은 O3 가스가 돌아 들어가는 것이 방지된다. 이로 인해, 이 퍼지 가스는 분리 가스의 역할도 발휘하고 있다.
또한, 진공 용기(1)의 천장판(11)의 중심부에는 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있고, 천장판(11)과 코어부(21) 사이의 공간(52)에 분리 가스인 N2 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 이 공간(52)에 공급된 분리 가스는, 상기 돌출부(5)와 회전 테이블(2)의 좁은 간극(50)을 통해 회전 테이블(2)의 웨이퍼 적재 영역측의 표면을 따라서 주연을 향해 토출되게 된다. 이 돌출부(5)로 둘러싸이는 공간에는 분리 가스가 가득 채워져 있으므로, 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2) 사이에서 회전 테이블(2)의 중심부를 통해 반응 가스(BTBAS 가스 혹은 O3 가스)가 혼합되는 것을 방지하고 있다. 즉, 이 성막 장치는 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2)의 분위기를 분리하기 위해 회전 테이블(2)의 회전 중심부와 진공 용기(11)에 의해 구획된다. 그리고, 분리 가스가 퍼지되는 동시에 당해 회전 테이블(2)의 표면에 분리 가스를 토출하는 토출구가 상기 회전 방향을 따라서 형성된 중심부 영역(C)을 구비하고 있다고 할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 토출구는 상기 돌출부(5)와 회전 테이블(2)의 좁은 간극(50)에 상당한다. 이 중심부 영역(C)은 회전 테이블(2)의 회전 중심으로부터 진공 용기 내로 분리 가스를 공급하는 회전 중심 공급용 분리 가스 공급부에 상당한다.
또한, 진공 용기(1)의 측벽에는, 도 2, 도 3 및 도 8에 도시한 바와 같이 외부의 반송 아암(10)과 회전 테이블(2) 사이에서 기판인 웨이퍼의 전달을 행하기 위한 반송구(15)가 제2 처리 영역(P2)에 면하여 형성되어 있다. 이 반송구(15)는 반송 경로에 설치된 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐되도록 되어 있다. 또한, 회전 테이블(2)에 있어서의 웨이퍼 적재 영역인 오목부(24)는 이 반송구(15)에 면하는 위치에서 반송 아암(10)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달이 행해진다. 따라서, 회전 테이블(2)의 하방측에 있어서 당해 전달 위치에 대응하는 부위에, 오목부(24)를 관통하여 웨이퍼를 이면으로부터 들어올리기 위한 전달용 승강 핀(16)의 승강 기구(도시하지 않음)가 설치된다.
또한, 이 실시 형태의 성막 장치는 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(100)가 설치되고, 이 제어부(100)의 메모리 내에는 장치를 운전하기 위한 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은 후술하는 장치의 동작을 실행하도록 스텝군이 짜여져 있고, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 기억 매체로부터 제어부(100) 내로 인스톨된다.
여기서 성막 장치의 각 부의 크기의 일례에 대해, 직경 300㎜의 웨이퍼(W)를 피처리 기판으로 하고, 제1 반응 가스로서 BTBAS 가스, 제2 반응 가스로서 O3 가스를 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다. 또한, 회전 테이블(2)의 회전수에 대해서는, 예를 들어 1rpm 내지 500rpm 정도로 설정하고 있다. 예를 들어, 회전 테이블의 직경은 φ960㎜이다. 또한, 볼록 형상부(4)는 회전 중심으로부터 140㎜ 이격된 돌출부(5)와의 경계 부위에 있어서는, 둘레 방향의 길이[회전 테이블(2)과 동심원의 원호의 길이]가, 예를 들어 146㎜이다. 웨이퍼의 적재 영역[오목부(24)]의 가장 외측 부위에 있어서는, 볼록 형상부(4)의 둘레 방향의 길이가, 예를 들어 502㎜이다. 또한, 도 4a에 도시한 바와 같이, 당해 외측 부위에 있어서 분리 가스 노즐[41(42)]의 양쪽으로부터 각각 좌우에 위치하는 볼록 형상부(4)의 둘레 방향의 길이(L)로 보면, 길이(L)는 246㎜이다.
그리고, 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2)의 크기는 볼록 형상부(4)의 배치에 의해 조정된다. 예를 들어, 제1 처리 영역(P1)에 대해서는, 회전 중심으로부터 140㎜ 이격된 돌출부(5)와의 경계 부위에 있어서는, 둘레 방향의 길이[회전 테이블(2)과 동심원의 원호의 길이]가, 예를 들어 146㎜이다. 웨이퍼의 적재 영역[오목부(24)]의 가장 외측 부위에 있어서는, 제1 처리 영역(P1)의 둘레 방향의 길이가, 예를 들어 502㎜이다. 제2 처리 영역(P2)에 대해서는, 회전 중심으로부터 140㎜ 이격된 돌출부(5)와의 경계 부위에 있어서는, 둘레 방향의 길이[회전 테이블(2)과 동심원의 원호의 길이]가, 예를 들어 438㎜이다. 웨이퍼의 적재 영역[오목부(24)]의 가장 외측 부위에 있어서는, 제2 처리 영역(P2)의 둘레 방향의 길이가, 예를 들어 1506㎜이다.
또한, 도 4a에 도시한 바와 같이 볼록 형상부(4)의 하면, 즉 천장면(44)에 있어서의 회전 테이블(2)의 표면으로부터의 높이(h1)는, 예를 들어 0.5㎜ 내지 10㎜라도 좋고, 약 4㎜이면 적합하다. 상기 분리 영역(D)에 있어서의 회전 테이블(2)과 상기 진공 용기의 내주벽의 간극(SD)은 보다 좁은 쪽이 바람직하다. 그러나, 회전 테이블(2)의 회전의 클리어런스나, 회전 테이블(2)을 가열했을 때의 열팽창을 고려하면, 예를 들어 0.5㎜ 내지 20㎜라도 좋고, 약 10㎜이면 적합하다.
또한, 도 4a에 도시한 바와 같이 처리 영역(P1, P2)의 천장면(45)에 있어서의 회전 테이블(2)의 표면으로부터의 높이(h2)는, 예를 들어 15㎜ 내지 100㎜, 예를 들어 32㎜이다. 또한, 처리 영역(P1, P2)에 있어서의 반응 가스 노즐(31, 32)은 각각의 처리 영역(P1, P2)의 천장면(45)으로부터 이격되어, 상기 회전 테이블(2) 상의 근방에 설치되어 있다. 이때의 반응 가스 노즐(31, 32)의 상면에 있어서의 천장면(45)으로부터의 높이(h3)는, 예를 들어 10㎜ 내지 70㎜이다. 처리 영역(P1, P2)에 있어서의 반응 가스 노즐(31, 32)의 하면에 있어서의 회전 테이블(2)로부터의 높이(h4)는, 예를 들어 0.2㎜ 내지 10㎜이다. 이와 같은 반응 가스 노즐(31, 32)은, 예를 들어 그 선단이 돌출부(5)의 근방에 위치하고, 처리 영역(P1, P2)의 직경 방향 전체에 반응 가스를 토출하도록, 토출 구멍(33)이 형성되어 있다.
실제로는, 반응 가스의 종류나 유량, 회전 테이블(2)의 회전수의 사용 범위 등의 프로세스 조건에 따라서 제1 처리 영역(P1)이나 제2 처리 영역(P2)의 크기나, 충분한 분리 기능을 확보하기 위한 분리 영역(D)의 크기가 다르다. 이로 인해, 상기 프로세스 조건에 따라서, 이하의 수치를, 예를 들어 실험 등에 기초하여 설정하게 된다. 여기서 설정하는 수치는, 볼록 형상부(4)의 크기나, 제1 처리 영역(P1)이나 제2 처리 영역(P2)을 결정하기 위한 볼록 형상부(4)의 설치 개소, 볼록 형상부(4)의 하면[제1 천장면(44)]에 있어서의 회전 테이블(2)의 표면으로부터의 높이(h1), 처리 영역(P1, P2)의 회전 테이블(2)의 표면에 있어서의 제2 천장면(45)으로부터의 높이(h2), 반응 가스 노즐(31, 32)의 상면에 있어서의 제2 천장면(45)으로부터의 높이(h3), 반응 가스 노즐(31, 32)의 하면에 있어서의 회전 테이블(2)로부터의 높이(h4), 상기 분리 영역(D)에 있어서의 회전 테이블(2)과 상기 진공 용기의 내주벽의 간극(SD)이다.
또한, 제2 처리 영역(P2)의 회전 테이블(2)의 표면에 있어서의 제2 천장면(45)으로부터의 높이(h2)를, 제1 처리 영역(P1)의 회전 테이블(2)의 표면에 있어서의 제2 천장면(45)으로부터의 높이(h2)보다도 크게 설정해도 좋다. 또한, 반응 가스 노즐(31, 32)의 상면에 있어서의 제2 천장면(45)으로부터의 높이(h3), 반응 가스 노즐(31, 32)의 하면에 있어서의 회전 테이블(2)로부터의 높이(h4)에 대해서도, 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2) 사이에서 서로 다른 높이로 설정해도 좋다.
또한, 분리 가스로서는, N2 가스로 한정되지 않고 Ar 가스 등의 불활성 가스를 사용할 수 있다. 분리 가스로서는 불활성 가스로 한정되지 않고 수소 가스 등이라도 좋고, 성막 처리에 영향을 미치지 않는 가스이면, 가스의 종류에 관해서는 특별히 한정되는 것이 아니다.
다음에, 상술한 실시 형태의 작용에 대해 설명한다. 우선 도시하지 않은 게이트 밸브를 개방하여, 외부로부터 반송 아암(10)에 의해 반송구(15)를 통해 웨이퍼를 회전 테이블(2)의 오목부(24) 내로 전달한다. 이 전달은, 오목부(24)가 반송구(15)에 면하는 위치에 정지했을 때에, 도 8에 도시한 바와 같이 오목부(24)의 저면의 관통 구멍을 통해 진공 용기의 저부측으로부터 승강 핀(16)이 승강함으로써 행해진다. 이와 같은 웨이퍼(W)의 전달을, 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시켜 행하고, 회전 테이블(2)의 5개의 오목부(24) 내에 각각 웨이퍼(W)를 적재한다. 계속해서 진공 펌프(64)에 의해 진공 용기(1) 내를 미리 설정한 압력으로 진공화하는 동시에, 회전 테이블(2)을 시계 방향으로 회전시키면서 히터 유닛(7)에 의해 웨이퍼(W)를 가열한다. 상세하게는, 회전 테이블(2)은 히터 유닛(7)에 의해 미리, 예를 들어 300℃로 가열되어 있고, 웨이퍼(W)가 이 회전 테이블(2)에 적재됨으로써 가열된다. 웨이퍼(W)의 온도가 도시하지 않은 온도 센서에 의해 설정 온도로 된 것을 확인한 후, 제1 반응 가스 노즐(31) 및 제2 반응 가스 노즐(32)로부터 각각 BTBAS 가스 및 O3 가스를 토출시키는 동시에, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 분리 가스인 N2 가스를 토출한다.
웨이퍼(W)는 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 제1 반응 가스 노즐(31)이 설치되는 제1 처리 영역(P1)과 제2 반응 가스 노즐(32)이 설치되는 제2 처리 영역(P2)을 교대로 통과한다. 이로 인해, BTBAS 가스가 흡착하여 실리콘의 분자층이 형성되고, 계속해서 O3 가스가 흡착하여 실리콘층이 산화되어 산화실리콘의 분자층이 1층 혹은 복수층 형성된다. 이와 같이 하여 산화실리콘의 분자층이 순차적으로 적층되어 소정의 막 두께의 실리콘 산화막이 성막된다.
이때 분리 가스 공급관(51)으로부터도 분리 가스인 N2 가스를 공급하고, 이에 의해 중심부 영역(C)으로부터, 즉 돌출부(5)와 회전 테이블(2)의 중심부 사이로부터 회전 테이블(2)의 표면을 따라서 N2 가스가 토출된다. 이 예에서는 반응 가스 노즐(31, 32)이 배치되어 있는 제2 천장면(45)의 하방측의 공간을 따른 용기 본체(12)의 내주벽에 있어서는, 상술한 바와 같이 내주벽이 절결되어 넓게 되어 있고, 이 넓은 공간의 하방에 배기구(61, 62)가 위치하고 있다. 그 결과, 제1 천장면(44)의 하방측의 협애한 공간 및 상기 중심부 영역(C)의 각 압력보다도 제2 천장면(45)의 하방측의 공간의 압력의 쪽이 낮아진다. 가스를 각 부위로부터 토출했을 때의 가스의 흐름의 상태를 모식적으로 도 9에 도시한다.
제1 처리 영역(P1)에서는, 제1 반응 가스 노즐(31)로부터 하방측으로 토출된 BTBAS 가스는 회전 테이블(2)의 표면[웨이퍼(W)의 표면 및 웨이퍼(W)의 비적재 영역의 표면의 양쪽]에 부딪쳐 그 표면을 따라서 제1 배기구(61)를 향해 통류해 간다. 이때 BTBAS 가스는, 그 회전 방향 상류측 및 하류측에 인접하는 부채형의 볼록 형상부(4)로부터 토출되고 있는 N2 가스와, 중심부 영역(C)으로부터 토출되고 있는 N2 가스와 함께, 회전 테이블(2)의 주연과 진공 용기(1)의 내주벽의 간극(SP)으로부터 배기 영역(6)을 통해 제1 배기구(61)에 배기된다. 이와 같이 하여 제1 처리 영역(P1)에 공급된 제1 반응 가스와 N2 가스가, 제1 처리 영역(P1)을 경유하여 제1 배기구(61)를 통해 배기된다.
또한, 제1 반응 가스 노즐(31)로부터 하방측으로 토출되어, 회전 테이블(2)의 표면에 부딪쳐 그 표면을 따라서 회전 방향 하류측을 향하는 BTBAS 가스는, 중심부 영역(C)으로부터 토출되는 N2 가스의 흐름과 제1 배기구(61)의 흡인 작용에 의해 당해 배기구(61)를 향하려고 한다. 그러나, 일부는 하류측에 인접하는 분리 영역(D)을 향하고, 부채형의 볼록 형상부(4)의 하방측으로 유입되려고 한다. 그런데, 이 볼록 형상부(4)의 천장면(44)의 높이 및 둘레 방향의 길이는, 각 가스의 유량 등을 포함하는 운전 시의 프로세스 파라미터에 있어서 당해 천장면(44)의 하방측으로의 가스의 침입을 방지할 수 있는 치수로 설정되어 있다. 이로 인해, 도 4b에도 도시하고 있는 바와 같이 BTBAS 가스는 부채형의 볼록 형상부(4)의 하방측으로 거의 유입할 수 없거나, 혹은 조금 유입했다고 해도 분리 가스 노즐(42) 부근까지는 도달할 수 있는 것은 아니다. 분리 가스 노즐(42)로부터 토출된 N2 가스에 의해 회전 방향 상류측, 즉 제1 처리 영역(P1)측으로 되밀려 버린다. 그리고, 중심부 영역(C)으로부터 토출되고 있는 N2 가스와 함께, 회전 테이블(2)의 주연과 진공 용기(1)의 내주벽의 간극(SP)으로부터 배기 영역(6)을 통해 제1 배기구(61)에 배기된다. 이와 같이 하여 중심부 영역(C)으로부터 토출되고 있는 분리 가스는, 제1 처리 영역(P1)을 경유하여 제1 배기구(61)로부터 배기된다.
또한, 제2 처리 영역(P2)에서는 제2 반응 가스 노즐(32)로부터 하방측으로 토출된 O3 가스는 회전 테이블(2)의 표면을 따라서 제2 배기구(62)를 향해 통류해 간다. 이때 O3 가스는, 그 회전 방향 상류측 및 하류측에 인접하는 부채형의 볼록 형상부(4)로부터 토출되고 있는 N2 가스와, 중심부 영역(C)으로부터 토출되고 있는 N2 가스와 함께, 회전 테이블(2)의 주연과 진공 용기(1)의 내주벽 사이의 배기 영역(6)으로 유입되어, 제2 배기구(62)에 의해 배기된다. 이와 같이 하여 제2 처리 영역(P2)에 공급된 제2 반응 가스와 N2 가스가, 제2 처리 영역(P2)을 경유하여 제2 배기구(62)를 통해 배기된다.
제2 처리 영역(P2)에 있어서도, O3 가스는 부채형의 볼록 형상부(4)의 하방측으로 거의 유입할 수 없거나, 혹은 조금 유입했다고 해도 분리 가스 노즐(41) 부근까지는 도달할 수 있는 것은 아니다. 분리 가스 노즐(41)로부터 토출된 N2 가스에 의해 회전 방향 상류측, 즉 제2 처리 영역(P2)측으로 되밀려 버린다. 그리고, 중심부 영역(C)으로부터 토출되고 있는 N2 가스와 함께, 회전 테이블(2)의 주연과 진공 용기(1)의 내주벽의 간극으로부터 배기 영역(6)을 통해 제2 배기구(62)에 배기된다. 이와 같이 하여 중심부 영역(C)으로부터 토출되고 있는 분리 가스는, 제2 처리 영역(P2)을 경유하여 제2 배기구(62)로부터 배기된다.
이와 같이 각 분리 영역(D)에 있어서는, 분위기 중을 흐르는 반응 가스인 BTBAS 가스 혹은 O3 가스의 침입을 저지한다. 한편, 웨이퍼에 흡착되어 있는 가스 분자는 그대로 분리 영역, 즉 부채형의 볼록 형상부(4)에 의한 낮은 천장면(44)의 하방을 통과하여, 성막에 기여하게 된다. 또한, 제1 처리 영역(P1)의 BTBAS 가스[제2 처리 영역(P2)의 O3 가스]는 중심부 영역(C) 내에 침입하려고 한다. 그러나, 도 7 및 도 9에 도시한 바와 같이 당해 중심부 영역(C)으로부터는 분리 가스가 회전 테이블(2)의 주연을 향해 토출되고 있다. 이로 인해, 이 분리 가스에 의해 제1 처리 영역(P1)의 BTBAS 가스[제2 처리 영역(P2)의 O3 가스]의 침입이 저지되거나, 혹은 다소 침입했다고 해도 되밀린다. 따라서, 제1 처리 영역(P1)의 BTBAS 가스[제2 처리 영역(P2)의 O3 가스]가, 이 중심부 영역(C)을 통해 제2 처리 영역(P2)[제1 처리 영역(P1)]으로 유입되는 것이 저지된다.
그리고 분리 영역(D)에 있어서는, 부채형의 볼록 형상부(4)의 주연부가 하방으로 굴곡되고, 굴곡부(46)와 회전 테이블(2)의 외측 단부면 사이의 간극(SD)이 상술한 바와 같이 좁게 되어 있어 가스의 통과를 실질적으로 저지하고 있다. 이로 인해, 제1 처리 영역(P1)의 BTBAS 가스[제2 처리 영역(P2)의 O3 가스]는 회전 테이블(2)의 외측을 통해 제2 처리 영역(P2)[제1 처리 영역(P1)]으로 유입되는 것도 저지된다. 따라서, 2개의 분리 영역(D)에 의해 제1 처리 영역(P1)의 분위기와 제2 처리 영역(P2)의 분위기가 완전히 분리되어, BTBAS 가스는 제1 배기구(61)에, 또한 O3 가스는 제2 배기구(62)에 각각 배기된다. 이 결과, 양 반응 가스는, 이 예에서는 BTBAS 가스 및 O3 가스가 분위기 중에 있어서도, 웨이퍼 상에 있어서도 서로 섞이는 경우가 없다. 또한, 이 예에서는, 회전 테이블(2)의 하방측을 N2 가스에 의해 퍼지하고 있으므로, 배기 영역(6)으로 유입된 가스가 회전 테이블(2)의 하방측을 빠져나가, 예를 들어 BTBAS 가스가 O3 가스의 공급 영역으로 유입되는 등의 우려는 전혀 없다.
또한, 제1 및 제2 반응 가스 노즐(31, 32)은, 각각의 처리 영역(P1, P2)의 천장으로부터 이격되어 상기 기판의 근방에 설치되어 있다. 이로 인해, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 토출된 N2 가스는, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 반응 가스 노즐(31, 32)의 상방측과 각각의 처리 영역(P1, P2)의 천장면(45) 사이나, 반응 가스 노즐(31, 32)의 하방측에도 통류해 간다. 이때, 반응 가스 노즐(31, 32)로부터는 각각 반응 가스가 토출되고 있으므로, 반응 가스 노즐(31, 32)의 하방측보다도 상방측의 쪽이 압력이 낮게 되어 있다. 이로 인해, N2 가스는 압력이 낮은 반응 가스 노즐(31, 32)의 상방측과 각각의 처리 영역(P1, P2)의 천장면(45) 사이로 보다 통류해 가기 쉽다. 이에 의해, 분리 영역(D)측으로부터 N2 가스가 처리 영역(P1, P2)측으로 유입되었다고 해도, 반응 가스 노즐(31, 32)의 하방측으로는 N2 가스가 유입되기 어렵다. 이로 인해, 반응 가스 노즐(31)로부터 토출되는 반응 가스는 N2 가스에 의해 그다지 희석되는 일 없이, 웨이퍼(W) 표면에 공급된다. 이와 같이 하여 성막 처리가 종료되면, 각 웨이퍼는 반입 동작과 역의 동작에 의해 순차적으로 반송 아암(10)에 의해 반출된다.
여기서 처리 파라미터의 일례에 대해 기재해 둔다. 회전 테이블(2)의 회전수는, 300㎜ 직경의 웨이퍼(W)를 피처리 기판으로 하는 경우, 예를 들어 1rpm 내지 500rpm, 프로세스 압력은, 예를 들어 1067㎩(8Torr)이다. 웨이퍼(W)의 가열 온도는, 예를 들어 350℃, BTBAS 가스 및 O3 가스의 유량은, 예를 들어 각각 100sccm 및 10000sccm이다. 분리 가스 노즐(41, 42)로부터의 N2 가스의 유량은, 예를 들어 20000sccm, 진공 용기(1)의 중심부의 분리 가스 공급관(51)으로부터의 N2 가스의 유량은, 예를 들어 5000sccm이다. 또한, 1매의 웨이퍼에 대한 반응 가스 공급의 사이클 수, 즉 웨이퍼가 처리 영역(P1, P2)의 각각을 통과하는 횟수는 목표 막 두께에 따라서 바뀌지만, 다수회, 예를 들어 600회이다.
상술한 실시 형태에 따르면, 회전 테이블(2)의 회전 방향으로 복수의 웨이퍼(W)를 배치하고, 회전 테이블(2)을 회전시켜 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2)을 순서대로 통과시켜, 소위 ALD(혹은, MLD)를 행하도록 하고 있다. 이로 인해, 높은 처리량으로 성막 처리를 행할 수 있다. 그리고, 상기 회전 방향에 있어서 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2) 사이에 분리 영역(D)을 형성하여, 당해 분리 영역(D)으로부터 처리 영역(P1, P2)을 향해 분리 가스를 토출한다. 제1 처리 영역(P1)에 있어서는, 제1 반응 가스를 분리 가스와 함께 회전 테이블(2)의 주연과 진공 용기의 내주벽의 간극(SP)을 통해 제1 배기구(61)로부터 배기한다. 제2 처리 영역(P2)에 있어서는, 제2 반응 가스를 분리 가스와 함께 회전 테이블(2)의 주연과 진공 용기의 내주벽의 간극(SP)을 통해 제2 배기구(62)로부터 배기하고 있다. 이에 의해, 양 반응 가스의 혼합을 방지할 수 있고, 이 결과 양호한 성막 처리를 행할 수 있다. 또한, 회전 테이블(2) 상에 있어서 반응 생성물이 발생하는 경우가 전혀 없거나, 최대한 억제되어 파티클의 발생이 억제된다. 또한 본 발명은, 회전 테이블(2)에 1개의 웨이퍼(W)를 적재하는 경우에도 적용할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W) 표면에 흡착된 실리콘을 산화 반응시키는 처리를 행하는 제2 처리 영역(P2)은 웨이퍼(W) 표면에 실리콘을 흡착시키는 처리를 행하는 제1 처리 영역(P1)보다도 면적이 커지도록 설정되어 있다. 이로 인해, 실리콘의 흡착 반응에 비해 시간이 걸리는 실리콘의 산화 반응의 처리 시간을 길게 확보할 수 있다. 이로 인해, 회전 테이블(2)의 회전 속도를 높여도, 실리콘의 산화 반응을 충분히 진행시킬 수 있다. 또한, 불순물이 적은, 막질이 양호한 박막을 형성할 수 있고, 양호한 성막 처리를 행할 수 있다. 또한, BTBAS 가스는 웨이퍼(W)의 흡착력이 크기 때문에, 제1 처리 영역(P1)의 면적을 작게 해도, 웨이퍼(W)와의 접촉에 의해 BTBAS 가스가 웨이퍼(W) 표면에 즉시 흡착된다. 이로 인해, 지나치게 처리 영역(P1)을 크게 해도, 반응에 기여하지 않고 배기되는 BTBAS 가스의 양이 증가할 뿐이고, BTBAS 가스의 절약화의 관점으로부터도 제1 처리 영역(P1)의 면적을 작게 하는 것은 유효하다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 볼록 형상부(4)를 설치하여 분리 영역(D)을 형성하고 있으므로, 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2)을 구획할 수 있고, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스 분리 효과를 보다 높일 수 있다.
또한, 분리 영역(D)에 있어서의 회전 테이블(2)과 진공 용기(1)의 내주벽의 간극(SD)이, 처리 영역(P1, P2)에 있어서의 회전 테이블(2)과 진공 용기(1)의 내주벽의 간극(SP)보다도 좁게 설정되어 있다. 또한, 배기구(61, 62)는 처리 영역(P1, P2)에 형성되어 있으므로, 당해 간극(SP)의 쪽이 상기 간극(SD)보다도 압력이 낮아진다. 이로 인해, 분리 영역(D)으로부터 공급된 분리 가스의 대부분이 처리 영역(P1, P2)를 향해 통류해 가고, 나머지의 약간의 분리 가스가 상기 간극(SD)을 향해 흘러 간다. 여기서, 분리 가스의 대부분이라 함은, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 공급되는 분리 가스의 90％ 이상을 말한다. 이에 의해, 분리 영역(D)으로부터의 분리 가스는, 실질적으로는 분리 영역(D)의 양측의 처리 영역(P1, P2)을 향해 통류해 가고, 회전 테이블(2)의 외측으로는 거의 통류해 가지 않는다. 그 결과, 분리 영역(D)에 의한 제1 및 제2 반응 가스의 분리 작용이 커진다.
또한, 진공 용기 내로의 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행하는 웨이퍼(W)의 반송구(15)를 제2 처리 영역(P2)에 면하여 형성하였다. 그 결과, 확실하게 금속의 산화 처리가 행해진 웨이퍼(W)가 반출되게 된다.
계속해서 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 도 10 내지 도 13에 기초하여 설명한다. 이 실시 형태는, 상기 제2 처리 영역(P2)에 있어서의, 상기 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따른 후반 부분(하류측)에, 제2 처리 영역(P2) 내에서 성막한 웨이퍼(W)의 표면 개질을 플라즈마에 의해 행하는 플라즈마 발생 기구(200)를 설치하는 것이다. 이 플라즈마 발생 기구(200)는, 도 10 내지 도 12에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라서 신장되도록 배치된 하우징으로 이루어지는 인젝터 본체(201)를 구비하고, 이 인젝터 본체(201)는 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W) 근방에 배치되어 있다. 이 인젝터 본체(201) 내에는 격벽(202)에 의해 길이 방향으로 구획된 폭이 다른 2개의 공간이 형성되어 있고, 일측은 상기 플라즈마 발생용 가스를 플라즈마화(활성화)하기 위한 가스 활성화용 유로인 가스 활성화실(203), 타측은 이 가스 활성화실(203)로 플라즈마 발생용 가스를 공급하기 위한 가스 도입용 유로인 가스 도입실(204)로 되어 있다.
도 10 내지 도 12에 있어서, 부호 205는 가스 도입 노즐, 부호 206은 가스 구멍, 부호 207은 가스 도입 포트, 부호 208은 조인트부, 부호 209는 가스 공급 포트이다. 그리고, 플라즈마 발생용 가스는 가스 도입 노즐(205)의 가스 구멍(206)으로부터 가스 도입실(204) 내로 공급되고, 상기 가스는 격벽(202)의 상부에 형성된 절결부(211)를 통해 가스 활성화실(203)로 통류하도록 구성되어 있다. 가스 활성화실(203) 내에는 2개의 유전체로 이루어지는, 예를 들어 세라믹스제의 시스관(212)이 당해 가스 활성화실(203)의 기단부측으로부터 선단측을 향해 격벽(202)을 따라서 신장되어 있다. 이들 시스관(212)의 관 내에는 막대 형상의 전극(213)이 관통 삽입되어 있다. 이들 전극(213)의 기단부측은 인젝터 본체(201)의 외부로 인출되어, 진공 용기(1)의 외부에서 정합기(214)를 통해 고주파 전원(215)과 접속되어 있다. 인젝터 본체(201)의 저면에는 당해 전극(213) 사이의 영역인 플라즈마 발생부(220)에서 플라즈마화하여 활성화된 플라즈마를 하방측으로 토출하기 위한 가스 토출 구멍(221)이 인젝터 본체(201)의 길이 방향으로 배열되어 있다. 이 인젝터 본체(201)는 그 선단측이 회전 테이블(2)의 중심부를 향해 신장된 상태로 되도록 배치되어 있다. 도 10 중 부호 231은 가스 도입 노즐(205)에 플라즈마 발생용 가스를 도입하기 위한 가스 도입로, 부호 232는 밸브, 부호 233은 유량 조정부, 부호 234는 상기 플라즈마 발생용 가스가 저류된 가스원이다. 플라즈마 발생용 가스로서는, 아르곤(Ar) 가스나, 산소(O2) 가스 및 질소(N2) 가스 등이 사용된다.
이 실시 형태에 있어서도, 동일한 회전 테이블(2) 상에 웨이퍼(W)를 5매 적재하여, 회전 테이블(2)을 회전시키고, 각 가스 노즐(31, 32, 41, 42)로부터 BTBAS 가스, O3 가스 및 N2 가스를 웨이퍼(W)를 향해 각각 공급하는 동시에, 상술한 바와 같이 퍼지 가스를 중심부 영역(C)이나 회전 테이블(2)의 하방의 영역에 공급한다. 그리고, 히터 유닛(7)에 급전하여, 플라즈마 발생 기구(200)에 대해 플라즈마 발생용 가스, 예를 들어 Ar 가스를 공급하는 동시에, 고주파 전원(215)으로부터 플라즈마 발생부(220)[전극(213)]로 고주파 전력을 공급한다. 이때 진공 용기(1) 내는 진공 분위기로 되어 있으므로, 가스 활성화실(203)의 상방부로 유입된 플라즈마 발생용 가스는 상기한 고주파 전력에 의해 플라즈마화(활성화)된 상태로 되어 가스 토출 구멍(221)을 통해 웨이퍼(W)를 향해 공급된다. 이와 같이 하여 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)가 제2 처리 영역(P2)을 통과해 갈 때에, 당해 웨이퍼(W) 근방에 배치된 플라즈마 발생 기구(200)로부터 공급된 플라즈마에 직접 웨이퍼(W) 표면을 노출시키게 된다.
이 플라즈마가 제2 처리 영역(P2)을 통과하여 상술한 실리콘 산화막이 형성된 웨이퍼(W)에 도달하면, 당해 실리콘 산화막 내에 남아 있던 탄소 성분이나 수분이 기화되어 배출되거나, 혹은 실리콘과 산소 사이의 결합이 강화되게 된다. 이와 같이 플라즈마 발생 기구(200)를 설치함으로써, 실리콘 산화막이 개질되어, 불순물이 적고, 또한 결합 강도가 강한 실리콘 산화막을 성막할 수 있다. 이때 플라즈마 발생 기구(200)를 회전 테이블(2)의 회전 방향의 하류측에 설치함으로써, 제2 반응 가스에 의한 산화 반응이 충분히 진행된 상태의 박막에 대해 플라즈마를 조사할 수 있으므로, 보다 막질이 양호한 실리콘 산화막을 성막할 수 있다.
이 예에 있어서는, 플라즈마 발생용 가스로서 Ar 가스를 사용하였지만, 이 가스 대신에, 혹은 이 가스와 함께 O2 가스나 N2 가스를 사용해도 좋다. 이 Ar 가스를 사용한 경우에는, 막 중의 SiO2 결합을 만들고, SiOH 결합을 없앤다고 하는 효과가 얻어지고, 또한 O2 가스를 사용한 경우에는, 미반응 부분의 산화를 촉진하여, 막 중의 C(탄소)가 감소하여 전기 특성이 향상된다고 하는 효과가 얻어진다.
또한, 상술한 예는 제2 반응 가스 노즐(32)과 별개로 플라즈마 발생 기구(200)를 설치하는 구성이지만, 도 13에 도시한 바와 같이, 당해 플라즈마 발생 기구(200)는 제2 반응 가스 노즐을 겸용하는 것이라도 좋다. 이 예에서는, 제1 반응 가스 노즐(31)로부터 제1 반응 가스로서 DCS(디클로로실란) 가스를 공급하여, 제1 처리 영역(P1)에서 실리콘의 흡착 처리가 행해지고, 계속해서 제2 처리 영역(P2)에 있어서 플라즈마 발생 기구(200)로부터 제2 반응 가스로서 플라즈마화된 NH3 가스가 공급된다. 제2 처리 영역(P2)에서는 플라즈마화된 NH3 가스에 의한 실리콘의 질화 반응과, 이 질화 반응에 의해 얻어진 질화 실리콘막(SiN막)의 개질이 행해지도록 되어 있다. 또한, 제1 반응 가스 노즐(31)로부터 제1 반응 가스로서 TiCl4 가스를 공급하는 동시에, 플라즈마 발생 기구(200)로부터 제2 반응 가스로서 플라즈마화된 NH3 가스를 공급하도록 구성하여, TiN막을 성막하도록 해도 좋다.
계속해서 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 도 14a 내지 도 16b에 기초하여 설명한다. 이 실시 형태에서는, 제1 반응 가스 노즐(31) 및 제2 반응 가스 노즐(32)에 노즐 커버(34)가 설치되어 있다. 이 노즐 커버(34)는 가스 노즐(31, 32)의 길이 방향을 따라서 신장되고, 그 종단면이 ㄷ자형을 이루는 기부(35)를 구비하고 있고, 이 기부(35)에 의해 가스 노즐(31, 32)의 상방 및 측방이 피복된다. 그리고, 기부(35)의 하단부의 좌우로부터 수평 방향에, 즉 회전 테이블(2)의 회전 방향의 상류측, 하류측에 정류판(36A), 정류판(36B)이 돌출되어 있다. 도 15a, 도 15b에 도시한 바와 같이, 정류판(36A, 36B)은 회전 테이블(2)의 중심부측으로부터 주연부측을 향할수록 크게 기부(35)로부터 돌출되도록 형성되고, 평면에서 볼 때 부채 형상으로 구성되어 있다. 이 예에서는 정류판(36A, 36B)은 기부(35)에 대해 좌우 대칭으로 형성되어 있고, 도 15b 중에 점선으로 나타낸 정류판(36A, 36B)의 윤곽선의 연장선이 이루는 각도(부채의 개방 각도)는, 예를 들어 10도이다. 여기서, θ는 N2 가스가 공급되는 분리 영역(D)의 둘레 방향의 크기나 상기 처리 영역(P1, P2)의 둘레 방향의 크기를 고려함으로써 적절하게 설계되지만, 예를 들어 5도 이상 90도 미만이다.
도 15a, 도 15b에 도시한 바와 같이, 노즐 커버(34)는 정류판(36A, 36B)의 선단측(폭이 좁은 측)이 돌출부(5)에 근접하는 동시에 후단부측(폭이 넓은 측)이 회전 테이블(2)의 외측 테두리를 향하도록 설치되어 있다. 또한, 노즐 커버(34)는 분리 영역(D)으로부터 이격되고, 또한 제2 천장면(45)과의 사이에 가스의 통류 공간인 간극(R)을 사이에 두도록 설치되어 있다. 도 16a, 도 16b에서는, 회전 테이블(2) 상에 있어서의 각 가스의 흐름을 화살표로 나타내고 있고, 이 도면에 도시한 바와 같이, 간극(R)은 분리 영역(D)으로부터 처리 영역(P1, P2)을 향한 N2 가스의 통류로를 이루고 있다.
도 14a, 도 14b에 h5로 나타낸 제1 및 제2 처리 영역(P1)에 있어서의 간극(R)의 높이는, 예를 들어 10 내지 70㎜이다. 또한, 도면 중 h6으로 나타낸 제1 및 제2 처리 영역(P1, P2)에 있어서의 웨이퍼(W) 표면으로부터 제2 천장면(45)까지의 높이는, 예를 들어 15㎜ 내지 100㎜, 예를 들어 32㎜이다. 여기서, 간극(R)의 높이(h5) 및 높이(h6)에 대해서는, 가스 종류나 프로세스 조건에 따라서 적절하게 그 크기를 변경할 수 있다. 간극(R)의 높이(h5) 및 높이(h6)에 대해서는, 노즐 커버(34)에 의한 분리 가스를 간극(R)으로 가이드하여 처리 영역(P1, P2)으로의 유입을 억제하는 정류 효과가 가능한 한 유효해지는 크기로 설정된다. 그와 같은 정류 효과를 얻기 위해, 예를 들어 h5는 회전 테이블(2)과 가스 노즐(31, 32)의 하단부의 높이 이상인 것이 바람직하다. 또한, 간극(R)의 높이는 제1 처리 영역(P1)보다도 제2 처리 영역(P2)의 쪽이 커지도록 설정해도 좋다. 이 경우, 예를 들어 제1 처리 영역(P1)의 간극(R)의 높이는, 예를 들어 10㎜ 내지 100㎜, 제2 처리 영역(P2)의 간극(R)의 높이는, 예를 들어 15㎜ 내지 150㎜로 설정된다.
또한, 도 14a, 도 14b에 도시한 바와 같이, 노즐 커버(34)의 정류판(36A, 36B)의 하면은 반응 가스 노즐(31, 32)의 토출구(33)의 하단부와 대략 동일한 높이 위치에 형성되어 있다. 이 도면 중에 h7로서 나타내는 정류판(36A, 36B)의 회전 테이블(2) 표면[웨이퍼(W) 표면]으로부터의 높이는 0.5㎜ 내지 4㎜이다. 또한, 상기 높이(h7)는 0.5㎜ 내지 4㎜로 한정되는 것은 아니다. 높이(h7)는 N2 가스를 상기와 같이 간극(R)으로 가이드하고, 처리 영역(P1, P2)에 있어서의 반응 가스 농도를 웨이퍼(W)에 처리를 행할 수 있는 충분한 농도로 확보할 수 있는 높이로 설정하면 좋다. 높이(h7)는, 예를 들어 0.2㎜ 내지 10㎜라도 좋다. 노즐 커버(34)의 정류판(36A, 36B)은, 후술하는 바와 같이 분리 영역(D)으로부터 진입한 N2 가스가, 반응 가스 노즐(31, 32)의 하방측으로 파고들어가는 유량을 감소시키는 동시에, 반응 가스 노즐(31, 32)로부터 각각 공급된 BTBAS 가스, O3 가스의 회전 테이블(2)로부터의 날아오름을 방지하는 역할을 갖고 있다. 그 역할을 발휘할 수 있으면, 여기에 도시한 위치에 설치하는 것으로 한정되지 않는다.
도 16a, 도 16b에, N2 가스의 제1 및 제2 반응 가스 노즐(31, 32) 주변에 있어서의 흐름을 실선의 화살표로 나타낸다. 반응 가스 노즐(31, 32)의 하방의 제1 및 제2 처리 영역(P1, P2)에는 BTBAS 가스 및 O3 가스가 토출되고 있고, 점선의 화살표로 그 흐름을 나타내고 있다. 토출된 BTBAS 가스(O3 가스)는 정류판(36A, 36B)에 의해, 정류판(36A, 36B)의 하방으로부터 상방으로의 날아오름이 규제되어 있다. 이로 인해, 정류판(36A, 36B)의 하방 영역은 정류판(36A, 36B)의 상방 영역에 비해 압력이 높게 되어 있다. 회전 방향의 상류측으로부터 반응 가스 노즐(31, 32)을 향하는 N2 가스에 대해서는, 이와 같은 압력차 및 회전 방향의 상류측으로 돌출된 정류판(36A)에 의해, 그 흐름이 규제된다. 이로 인해, 상기 처리 영역(P1, P2)으로의 파고들어감이 방지되어 하류측을 향한다. 그리고, 상기 N2 가스는, 노즐 커버(34)와 천장면(45) 사이에 형성된 간극(R)을 통해 상기 회전 방향을 반응 가스 노즐(31, 32)의 하류측을 향한다. 즉, 반응 가스 노즐(31, 32)의 상류측으로부터 하류측을 향하는 N2 가스에 대해, 그 대부분을 반응 가스 노즐(31, 32)의 하방측을 우회하여 간극(R)으로 가이드할 수 있는 위치에 상기 정류판(36A, 36B)은 배치되어 있다. 따라서, 제1 및 제2 처리 영역(P1, P2)으로 유입되는 N2 가스의 양이 억제된다.
또한, 가스를 받는 반응 가스 노즐(31, 32)의 상류측(정면측)에 비해 하류측(배면측)의 압력이 낮게 되어 있다. 이로 인해, 제1 처리 영역(P1)으로 유입된 N2 가스는 이 반응 가스 노즐(31)의 하류측의 위치를 향해 상승하려고 한다. 그것에 수반하여 반응 가스 노즐(31)로부터 토출되어 회전 방향 하류측을 향하는 BTBAS 가스도 회전 테이블(2)로부터 날아 올라가려고 한다. 그러나, 도 16a에 도시한 바와 같이, 회전 방향 하류측에 설치된 정류판(36B)에 의해 이들 BTBAS 가스 및 N2 가스는 그 날아오름이 억제된다. BTBAS 가스 및 N2 가스는 당해 정류판(36B)과 회전 테이블(2) 사이를 하류측을 향한다. 그리고, 처리 영역(P1)의 하류측에서 상기한 반응 가스 노즐(31)의 상측의 간극(R)을 통과하여 하류측으로 흐른 N2 가스와 합류한다.
그리고, 이들 BTBAS 가스 및 N2 가스는, 처리 영역(P1)의 하류측에 위치하는 분리 가스 노즐로부터 상류측을 향하는 N2 가스로 밀려, 당해 분리 가스 노즐이 설치된 볼록 형상부(4)의 하방측으로 진입하는 것이 억제된다. 그리고, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터의 N2 가스와, 중심부 영역(C)으로부터 토출되고 있는 N2 가스와 함께 배기 영역(6)을 통해 배기구(61)로부터 배기된다.
이와 같은 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(W)가 적재된 회전 테이블(2) 상에 설치된 제1 및 제2 반응 가스 노즐(31, 32)의 상방에 분리 영역(D)으로부터 회전 테이블(2)의 회전 방향의 상류측으로부터 하류측을 향하는 N2 가스의 통류로를 이루는 간극(R)이 형성된다. 또한, 제1 및 제2 반응 가스 노즐(31, 32)에는 상기 회전 방향의 상류측으로 돌출된 정류판(36A)을 구비한 노즐 커버(34)가 설치되어 있다. 이 정류판(36A)에 의해 분리 가스 노즐(41, 42)이 설치된 분리 영역(D)으로부터, 제1 및 제2 처리 영역(P1, P2)측을 향해 흐르는 N2 가스에 대해서는, 그 대부분이 상기 간극(R)을 통해 당해 제1 및 제2 처리 영역(P1, P2)의 하류측으로 흘러 배기구(61, 62)로 유입된다. 이로 인해, 제1 및 제2 반응 노즐(31, 32)의 하방측으로 유입되는 것이 억제된다. 따라서, 제1 및 제2 처리 영역(P1, P2)에 있어서의 BTBAS 가스, O3 가스의 농도가 저하되는 것이 억제된다. 그 결과, 회전 테이블(2)의 회전수를 상승시킨 경우라도, 제1 처리 영역(P1)에서는 BTBAS 가스의 분자를 확실하게 웨이퍼에 흡착시켜, 정상적으로 성막을 행할 수 있다. 또한, 제2 처리 영역(P2)에서는 O3 가스의 농도의 저하가 억제되므로, BTBAS의 산화를 충분히 행할 수 있어, 불순물이 적은 막을 형성할 수 있다. 따라서, 회전 테이블(2)의 회전 속도를 높여도, 웨이퍼(W)에 균일성 높게 성막할 수 있어, 막질도 향상되고, 양호한 성막 처리를 행할 수 있다.
이 노즐 커버(34)는 어느 한쪽의 반응 가스 노즐(31, 32)에 설치하도록 해도 좋고, 플라즈마 발생 기구(200)에 설치하도록 해도 좋다. 또한, 노즐 커버(34)의 정류판(36A, 36B)은 반응 가스 노즐(31, 32)의 회전 방향의 상류측에만 설치하도록 해도 좋고, 하류측에만 설치하도록 해도 좋다. 또한, 반응 가스 노즐(31, 32)에는 기부(35)를 설치하지 않고, 반응 가스 노즐(31, 32)의 하단부로부터 회전 방향의 상류측 및 하류측으로 각각 돌출되도록 정류판을 설치하도록 해도 좋다. 또한, 정류판의 평면 형상은 부채형으로는 한정되지 않는다.
본 발명에서 적용되는 제1 반응 가스로서는, 상술한 예 이외에, DCS[디클로로실란], HCD[헥사클로로디실란], TMA[트리메틸알루미늄], 3DMAS[트리스디메틸아미노실란], Ti(MPD)(THD)[티타늄메틸펜탄디오나토비스테트라메틸헵탄디오나토], 모노아미노실란 등을 들 수 있다. 또한, 제2 반응 가스로서는, 산화 처리를 행하는 경우에는 O3 가스 이외에, H2O2 가스 등을 사용할 수 있고, 질화 처리를 행하는 경우에는 NH3 가스 이외에, N2 가스 등을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 제1 반응 가스로서, TEMAZ[테트라키스에틸메틸아미노지르코늄], TEMAH[테트라키스에틸메틸아미노하프늄], Sr(THD)2[스트론튬비스테트라메틸헵탄디오나토]를 사용하고, 제2 반응 가스로서 O3 가스나 NH3 가스를 사용하여, High-K막(고유전율층 절연막)을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 제1 반응 가스로서, 트리메틸알루미늄(TMA), 티타늄메틸펜탄디오나토비스테트라메틸헵탄디오나토[Ti(MPD)(THD)]를 사용하고, 제2 반응 가스로서 O3 가스를 사용하여, 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO) 등의 메탈막을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 제1 처리 영역(P1)은 1개로 한정되지 않고 2개 이상이라도 좋고, 제2 처리 영역(P2)도 1개로 한정되지 않고 2개 이상이라도 좋다. 또한, 하나의 제1 처리 영역(P1)에 대해 복수의 제2 처리 영역(P2)을 준비하도록 해도 좋고, 이때 하나의 제2 처리 영역(P2)의 면적은 제1 처리 영역(P1)보다도 작지만, 제2 처리 영역(P2)의 전체 면적이 제1 처리 영역(P1)보다도 큰 경우에도, 본 발명의 범위에 포함된다.
또한, 상기 분리 영역(D)의 천장면(44)에 있어서, 상기 분리 가스 노즐(41, 42)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향의 상류측 부위는 외측 테두리에 위치하는 부위일수록 상기 회전 방향의 폭이 큰 것이 바람직하다. 그 이유는 회전 테이블(2)의 회전에 의해 상류측으로부터 분리 영역(D)을 향하는 가스의 흐름이 외측 테두리에 근접할수록 빠르기 때문이다. 이 관점으로부터 보면, 상술한 바와 같이 볼록 형상부(4)를 부채형으로 구성하는 것은 득책이다.
또한, 본 발명에서는, 분리 가스 공급부로서는 분리 가스 노즐(41, 42)의 양측에 볼록 형상부(4)가 배치되어 있는 상술한 구성으로 한정되지 않는다. 볼록 형상부(4)의 내부에 분리 가스의 통류실을 회전 테이블(2)의 직경 방향으로 신장되도록 형성하고, 이 통류실의 저부에 길이 방향을 따라서 다수의 가스 토출 구멍이 천공되는 구성을 채용해도 좋다.
또한 본 발명에서는, 반응 가스 공급부로서, 회전 테이블(2)의 회전 중심을 사북으로 하는 부채형을 갖고, 서로 인접하는 분리 영역(D)끼리의 사이에 배치되어, 상기 회전 테이블(2)에 적재된 기판이 통과할 때에, 상기 기판을 덮는 복수의 가스 분출 구멍을 구비한 샤워 헤드를 사용하도록 해도 좋다. 도 17은 샤워 헤드와 베플판(후술함)을 설치하는 예를 도시한다. 도 17에 도시한 바와 같이, 제1 반응 가스 노즐(31) 대신에, 회전 테이블(2)에 적재된 웨이퍼(W)에 대해 BTBAS 가스를 토출하도록 천공된 복수의 가스 토출 구멍(Dh)을 갖는 샤워 헤드(301)가 설치된다. 또한, 제2 반응 가스 노즐(32) 대신에, 회전 테이블(2)에 적재된 웨이퍼(W)에 대해 O3 가스를 토출하도록 천공된 복수의 가스 토출 구멍(Dh)을 갖는 샤워 헤드(302)가 설치된다. 샤워 헤드(301, 302)에 대해 BTBAS 가스 및 O3 가스를 각각 공급하기 위해, 용기 본체(12)를 관통하는 공급관(31b, 32b)이 설치된다. BTBAS 가스는 공급관(31b)으로부터 샤워 헤드(301)로 공급되고, 이에 의해 BTBAS 가스가 회전 테이블(2)에 적재된 웨이퍼(W) 표면에 토출된다. O3 가스는 공급관(32b)으로부터 샤워 헤드(302)로 공급되고, 이에 의해 O3 가스가 회전 테이블(2)에 적재된 웨이퍼(W) 표면에 토출된다.
또한, 회전 테이블(2)의 단부를 둘러싸도록 배플판을 설치하는 동시에, 이 배플판에 개구 또는 슬릿을 형성해도 좋다. 도 17에 도시된 예에 있어서, 배플(60A, 60B)판은 호전 테이블(2)의 단부를 둘러싸고 설치되고, 개구(60h)가 배플판(60A, 60B)에 설치된다. 도 17의 예에서는, 상기 회전 테이블(2)의 외주 방향에 있어서, 상기 회전 테이블(2)의 단부와 상기 진공 용기(1)의 측벽의 간극으로부터 배출된 가스를, 상기 배플판(60A, 60B)에 형성된 개구(또는 슬릿)(60h)를 경유하여 회전 테이블(2)의 외측에 형성된 배기구(61, 62)로부터 상기 진공 배기 기구에 의해 배기한다. 이때, 상기 배플판(60A, 60B)에 형성된 개구(또는 슬릿)(60h)를 충분히 작게 개방시킴으로써, 상기 분리 영역(D)에 공급된 분리 가스는 실질적으로 상기 처리 영역(P1, P2)의 방향을 경유하여 상기 배기구(61, 62)의 방향으로 흐른다.
또한 본 발명에서는, 상기 제1 반응 가스로서 금속을 함유한 반응 전구체를 사용하고, 상기 제2 반응 가스로서 상기 제1 반응 가스와 반응하여 금속 산화물의 성막을 행하는 산화 가스 또는 금속 질화물을 성막하는 질소 함유 가스를 사용할 수 있다.
이상 서술한 성막 장치를 사용한 기판 처리 장치에 대해 도 18에 도시해 둔다. 도 18 중, 부호 101은, 예를 들어 25매의 웨이퍼를 수납하는 후프라고 불리는 밀폐형 반송 용기, 부호 102는 반송 아암(103)이 배치된 대기 반송실이다. 부호 104, 부호 105는 대기 분위기와 진공 분위기 사이에서 분위기가 전환 가능한 로드 로크실(예비 진공실)이다. 부호 106은 2기의 반송 아암(107)이 배치된 진공 반송실, 부호 108, 부호 109는 본 발명의 성막 장치이다. 반송 용기(101)는 도시하지 않은 적재대를 구비한 반입 반출 포트에 외부로부터 반송되어, 대기 반송실(102)에 접속된 후, 도시하지 않은 개폐 기구에 의해 덮개가 개방되어 반송 아암(103)에 의해 당해 반송 용기(101) 내로부터 웨이퍼가 취출된다. 계속해서 로드 로크실[104(105)] 내로 반입되어 당해 실내를 대기 분위기로부터 진공 분위기로 전환하고, 그 후 반송 아암(107)에 의해 웨이퍼가 취출되어 성막 장치(108, 109)의 한쪽으로 반입되어, 상술한 성막 처리가 행해진다. 이와 같이, 예를 들어 5매 처리용의 본 발명의 성막 장치를 복수개, 예를 들어 2개 구비함으로써, 소위 ALD(MLD)를 높은 처리량으로 실시할 수 있다.
(평가 실험 1)
본 발명의 효과를 확인하기 위해, 컴퓨터에 의한 시뮬레이션을 행하였다. 우선, 상기한 도 1 내지 도 8에 도시하는 실시 형태의 성막 장치를 시뮬레이션으로 설정하였다. 이때 회전 테이블(2)의 직경은 φ960㎜, 볼록 형상부(4)는 회전 중심으로부터 140㎜ 이격된 돌출부(5)와의 경계 부위에 있어서는, 둘레 방향의 길이를, 예를 들어 146㎜, 웨이퍼의 적재 영역의 가장 외측 부위에 있어서는, 둘레 방향의 길이를, 예를 들어 502㎜의 크기로 각각 설정하였다. 또한, 제1 처리 영역(P1)에 대해서는, 회전 중심으로부터 140㎜ 이격된 돌출부(5)와의 경계 부위에 있어서는 둘레 방향의 길이를 146㎜, 웨이퍼의 적재 영역의 가장 외측 부위에 있어서는 둘레 방향의 길이를 502㎜로 각각 설정하였다. 제2 처리 영역(P2)에 대해서는, 회전 중심으로부터 140㎜ 이격된 돌출부(5)와의 경계 부위에 있어서는 둘레 방향의 길이를 438㎜, 웨이퍼의 적재 영역의 가장 외측 부위에 있어서는 둘레 방향의 길이를 1506㎜로 각각 설정하였다. 또한, 볼록 형상부(4)의 하면에 있어서의 회전 테이블(2)의 표면으로부터의 높이(h1)는 4㎜, 분리 영역(D)에 있어서의 회전 테이블(2)과 상기 진공 용기의 내주벽의 간극(SD)은 10㎜로 각각 설정하였다. 또한, 처리 영역(P1, P2)의 천장면(45)에 있어서의 회전 테이블(2)의 표면으로부터의 높이(h2)는, 예를 들어 26㎜로 하였다. 반응 가스 노즐(31, 32)의 상면에 있어서의 천장면(45)으로부터의 높이(h3)는 11㎜, 처리 영역(P1, P2)에 있어서의 반응 가스 노즐(31, 32)의 하면에 있어서의 회전 테이블(2)로부터의 높이(h4)는 2㎜로 각각 설정하였다.
또한, 제1 반응 가스로서 BTBAS 가스, 제2 반응 가스로서 O3가스를 사용하였다. 이들의 공급 유량은, BTBAS 가스 : 300sccm으로 하였다. O3 가스는 오조나이저로부터의 공급을 위해, O2 가스 ＋ O3 가스 : 10slm으로 하고, O3 발생량 : 200g/Nm3으로 각각 설정하였다. 또한, 분리 가스 및 퍼지 가스로서 N2 가스를 사용하고, 이들의 전체 공급 유량은 89slm으로 하였다. 그 내역은, 분리 가스 노즐(41, 42) : 각 25slm, 분리 가스 공급관(51) : 30slm, 퍼지 가스 공급관(72) : 3slm, 기타 6slm이다. 그리고, 처리 조건으로서는, 처리 압력 : 1.33㎪(10Torr), 처리 온도 : 300℃로 설정하여, N2 가스의 농도 분포를 시뮬레이션하였다.
이 시뮬레이션 결과에 대해 도 19에 도시한다. 실제의 시뮬레이션 결과는, 컴퓨터 그래픽스에 의해, N2 가스의 농도 분포(단위％)가 그라데이션 표시되도록 컬러 화면으로 아웃풋되어 있지만, 도시의 편의상, 도 19에서는 개략의 농도 분포를 도시하고 있다. 따라서, 이들 도면에서 실제로 농도 분포가 흩어져 있는 것은 아니고, 이들 도면에 등농도선으로 구획한 영역 사이에 급한 농도 구배가 존재하고 있는 것을 의미하고 있다. 이 도 19에서는, 영역 A1 : 질소 농도 95％이상, 영역 A2 : 질소 농도 65％ 내지 95％, 영역 A3 : 질소 농도 35％ 내지 65％, 영역 A4 : 질소 농도 15％ 내지 35％, 영역 A5 : 질소 장치 15％ 이하의 영역을 각각 도시하고 있다. 또한, 제1 및 제2 반응 가스 노즐(31, 32)의 근방 영역에서는, 각각의 반응 가스에 대한 질소 농도를 도시하고 있다.
이 결과로부터, 반응 가스 노즐(31, 32) 근방에서는 질소 농도가 낮아지지만, 분리 영역(D)에서는 질소 농도가 95％ 이상이고, 이 분리 영역(D)에 의해 제1 및 제2 반응 가스의 분리가 확실하게 행해지는 것이 인정된다. 또한, 제1 및 제2 반응 영역(P1, P2)에 있어서는, 반응 가스 노즐(31, 32)의 근방에 있어서 질소 농도가 낮지만, 회전 테이블(2)의 회전 방향의 하류측을 향해 질소 농도가 높아져, 하류측에 인접하는 분리 영역(D)에서는 질소 농도가 95％ 이상으로 되어 있는 것이 인정되었다. 이에 의해, 질소 가스는 반응 가스와 함께 처리 영역(P1, P2)을 경유하여 각각의 배기구(61, 62)로 배기되는 것이 이해되었다. 또한, 제2 처리 영역(P2)에서는 당해 처리 영역(P2)의 회전 방향의 상류측에 설치된 제2 반응 가스 노즐(32)로부터, 당해 처리 영역(P2)의 회전 방향의 하류측에 형성된 배기구(62)를 향해 가스가 흘러가는 모습이 인정되고, 면적이 큰 제2 처리 영역(P2) 전체에 반응 가스가 골고루 퍼지는 것이 확인되었다.
(평가 시험 2)
상기한 도 1 내지 도 8에 도시하는 실시 형태의 성막 장치를 사용하여 실제로 성막 처리를 행하여, 형성된 박막의 막 두께를 측정하였다. 이때 성막 장치의 구성은 (평가 시험 1)에서 설정한 것과 동일하다. 또한, 성막 조건은 다음과 같다.
제1 반응 가스(BTBAS 가스) : 100sccm.
제2 반응 가스(O3 가스) : 10slm(약 200g/Nm3).
분리 가스 및 퍼지 가스 : N2 가스[전체 공급 유량 73slm. 그 내역은 분리 가스 노즐(41) : 14slm, 분리 가스 노즐(42) : 18slm, 분리 가스 공급관(51) : 30slm, 퍼지 가스 공급관(72) : 5slm, 기타 6slm]
처리 압력 : 1.06㎪(8Torr)
처리 온도 : 350℃
그리고, 5개의 오목부(24)의 각각에 웨이퍼(W)를 적재하여, 회전 테이블(2)을 회전시키지 않고 30분간 처리를 행한 후, 5매의 웨이퍼(W)의 각각에 대해 막 두께를 측정하였다. 이 결과를 도 20a, 도 20b에 도시한다. 또한, 박막의 이니셜 막 두께는 0.9㎚이다. 또한, 볼록 형상부(4)를 설치하지 않는 구성에 있어서도 동일한 처리를 행하였다. 이 결과를 도 21a, 도 21b에 도시한다.
이들 도 20a, 도 20b 및 도 21a, 도 21b에서는, 각각의 웨이퍼(W1 내지 W5)의 막 두께를 도시하는 동시에, 막 두께 분포를 4단계의 그라데이션으로 간단하게 도시하고 있다. 가장 막 두께가 작은 영역이 A11, 2번째로 막 두께가 작은 영역이 A12, 3번째로 막 두께가 작은 영역이 A13, 가장 막 두께가 큰 영역이 A14이다. 이 결과로부터 볼록 형상부(4)가 설치되어 있지 않은 구성에서는 BTBAS 가스의 공급 영역에 놓인 웨이퍼(W4)에 있어서 국소적인 증막(增膜)이 인정되어, 당해 BTBAS 가스의 공급 영역까지 O3 가스가 돌아 들어가고 있는 것이라고 추찰된다. 이에 대해, 볼록 형상부(4)가 설치되어 있는 구성에서는, 국소적인 증막의 발생 등의 이상 성막이 인정되지 않아, N2 가스에 의한 BTBAS 가스와 O3 가스의 분리가 행해지고 있는 것이 이해된다. 이에 의해, 본 발명의 성막 장치를 사용함으로써, ALD법에 의한 양호한 성막 처리를 행할 수 있는 것이라고 추찰된다.

Claims (12)

  1. 진공 용기 내에서, 복수의 기판을 적재한 회전 테이블을 회전시켜, 상기 복수의 기판이 복수의 처리 영역에 공급된 복수의 반응 가스와 순차적으로 접촉하여, 상기 복수의 기판의 표면에 박막을 형성하는 성막 장치에 있어서,
    회전 중인 상기 복수의 기판의 근방에 대향하여, 상기 복수의 처리 영역 중에 설치되어, 상기 복수의 기판의 방향을 향해 상기 복수의 반응 가스를 각각 공급하는 복수의 반응 가스 공급부와,
    상기 복수의 처리 영역에 공급되는 상기 복수의 반응 가스가 반응하는 것을 방지하기 위한 분리 가스를, 상기 복수의 처리 영역 사이에 설치된 분리 영역 내에 공급하는 분리 가스 공급부와,
    상기 복수의 처리 영역의 각각의 외측에 있어서, 상기 회전 테이블의 외주 방향에 대응한 범위 중에 배기구를 형성하고, 상기 복수의 처리 영역에 공급한 복수의 반응 가스와 상기 분리 영역에 공급한 분리 가스를 상기 처리 영역을 경유하여 상기 배기구로 유도하고, 상기 배기구에 연통하여 배기하는 배기 기구를 구비하고,
    상기 복수의 처리 영역은, 상기 복수의 기판의 표면에 제1 반응 가스를 흡착시키는 처리를 행하는 제1 처리 영역과,
    이 제1 처리 영역보다도 면적이 크고, 상기 복수의 기판의 표면에 흡착한 상기 제1 반응 가스와 제2 반응 가스를 반응시켜 상기 복수의 기판의 표면에 성막하는 처리를 행하는 제2 처리 영역을 포함하고,
    상기 분리 영역은 하방으로 돌출된 볼록 형상부를 구비하고, 상기 볼록 형상부의 제1 천장면과 회전 테이블의 사이에는 인접한 처리 영역으로부터 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 침입할 수 없게 되는 협애한 분리 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 처리 영역에 있어서의, 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따른 전반 부분에 상기 제2 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부를 설치한 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 처리 영역에 있어서의, 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따른 후반 부분에, 상기 제2 처리 영역 내에서 성막한 상기 복수의 기판의 표면 개질을 플라즈마에 의해 행하는 플라즈마 발생부를 설치한 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 상기 회전 테이블에 적재한 상기 복수의 기판의 근방에 배치되어, 상기 회전 테이블에 적재한 상기 복수의 기판이 상기 제2 처리 영역을 통과할 때에, 상기 플라즈마 발생부로부터 발생한 플라즈마에 직접 상기 복수의 기판의 표면을 노출시키는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 회전 테이블의 회전 중심으로부터 상기 진공 용기 내로 분리 가스를 공급하는 회전 중심 공급용 분리 가스 공급부를 설치하고,
    상기 회전 중심으로부터 공급하는 분리 가스가, 상기 복수의 처리 영역을 경유하여 상기 배기구로부터 배기되는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 분리 영역으로부터 상기 복수의 처리 영역으로 유입된 분리 가스가, 각각 상기 처리 영역의 천장으로부터 이격되어 설치된 상기 복수의 반응 가스 공급부와 상기 천장 사이를 경유하여 상기 배기구에 배기되는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 회전 테이블과 상기 진공 용기의 측벽의 간극이, 상기 분리 영역의 회전 테이블의 외주 방향에 있어서, 상기 분리 영역의 외측에서는 상기 복수의 처리 영역의 외측보다도 좁게 설정되어, 상기 분리 영역으로부터 공급된 분리 가스의 대부분이 당해 분리 영역을 통해 상기 복수의 처리 영역을 향해 통류해 가는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 진공 용기 내로의 상기 복수의 기판의 반입 및 상기 진공 용기로부터의 상기 복수의 기판의 반출을 행하는 반송구를, 상기 면적이 큰 제2 처리 영역에 면하여 형성한 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 복수의 반응 가스 공급부가, 상기 회전 테이블의 회전 중심을 향해 배치되고, 복수의 가스 분출 구멍이 직선 형상으로 배열된 인젝터, 또는 상기 회전 테이블의 회전 중심을 사북으로 하는 부채형을 갖고, 상기 분리 영역끼리의 사이에 배치되고, 상기 회전 테이블에 적재된 상기 복수의 기판이 통과할 때에 상기 복수의 기판을 덮는 복수의 가스 분출 구멍을 구비한 샤워 헤드인 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 회전 테이블의 외주 방향에 있어서, 상기 회전 테이블의 단부와 상기 진공 용기의 측벽의 간극으로부터 배출된 가스는, 상기 회전 테이블의 단부를 둘러싸는 배플판에 형성된 개구 또는 슬릿을 경유하여 상기 배기 기구에 의해 배기되는 동시에, 상기 개구 또는 슬릿은 충분히 작게 개방함으로써, 상기 분리 영역에 공급된 분리 가스는 실질적으로 상기 복수의 처리 영역의 방향으로 흐른 후에 상기 배기구의 방향으로 흐르는 것을 특징으로 한, 성막 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 반응 가스는 금속을 함유한 반응 전구체이고, 상기 제2 반응 가스는 상기 제1 반응 가스와 반응하여 금속 산화물의 성막을 행하는 산화 가스 또는 금속 질화물을 성막하는 질소 함유 가스인 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 반응 가스가 공급되는 상기 제1 처리 영역보다도 면적이 넓은 상기 제2 반응 가스를 공급하는 상기 제2 처리 영역에 있어서, 상기 복수의 기판이 상기 제2 반응 가스 중을, 표면 반응을 행하면서 통과해 가는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
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