成膜装置和成膜方法

专利名称：成膜装置和成膜方法
技术领域：
本发明涉及一种在真空容器内将互相反应的多种反应气体按顺序供给到基板的表面上且执行该供给循环而层叠反应生成物的层来形成薄膜的成膜装置和成膜方法。
背景技术：
作为半导体制造工艺中的成膜方法，公知有一种通过在真空气氛下按顺序向作为 基板的半导体晶圆(以下称作“晶圆”)等的表面供给至少2种反应气体而形成薄膜的方法。 具体而言，该方法是这样一种工艺，即、例如在使晶圆的表面吸附了第1反应气体之后，将 所供给的气体切换成第2反应气体，从而利用在晶圆表面上的2种气体的反应而形成1层 或多层原子层、分子层，并且进行多次例如数百次的该循环，从而层叠上述层而在晶圆上形 成薄膜。该工艺例如被称作ALD (Atomic LayerD印osition，原子层沉积)或MLD (Molecular LayerDeposition,分子层沉积)等，能够依据循环数来高精度控制膜厚，并且能够获得良 好的膜质的面内均勻性，是能对应于半导体器件的薄膜化的有效方法。作为适合使用该种成膜方法的例子，例如能够使用该种成膜方法形成栅极氧化膜 所用的高电介质膜。举例说明，在成膜氧化硅膜(氧化硅膜)时，能够使用例如双叔丁基氨 基硅烷(以下称作“BTBAS”)气体等作为第1反应气体(原料气体)，使用臭氧气体等作为 第2反应气体(氧化气体)。在实施该成膜方法时，公知有例如专利文献1 8所述的装置。概略说明上述装 置，在该装置的真空容器内设有载置台和多个气体供给部；上述载置台用于沿周向(旋转 方向)并列地载置多张晶圆；上述气体供给部与该载置台相对地设在真空容器的上部且将 处理气体(反应气体)供给到晶圆上。然后，将晶圆载置在载置台上并对真空容器内进行减压，使得真空容器内成为规 定的处理压力，加热晶圆并且使载置台和上述气体供给部绕铅垂轴线相对旋转。另外，自多 个气体供给部将例如上述第ι反应气体和第2反应气体分别供给到晶圆的表面上，并在用 于供给反应气体的气体供给部彼此之间设置物理性的分隔壁、或将惰性气体作为气帘而吹 出，从而在真空容器内划分出由第1反应气体形成的处理区域、由第2反应气体形成的处理 区域。这样，虽然同时将多种反应气体供给到共用的真空容器内，但由于避免上述反应 气体在晶圆上混合而划分出了各个处理区域，所以从载置台上的晶圆方向来看，借助上述 分隔壁、气帘按顺序供给例如第1反应气体和第2反应气体。因此，例如不用在每次切换供 给到真空容器内的反应气体的种类来变换真空容器内的气氛、并能以高速度切换供给到晶 圆上的反应气体，因此能够利用上述方法快速进行成膜处理。另一方面，例如随着半导体装置的配线微细化、多层化，需要一种能在上述成膜装 置中进一步提高例如膜厚的面内均勻性的技术。作为提高膜厚的面内均勻性的方法，例如 有一种能使真空容器内的反应气体的流动均勻的方法。但是，在该种装置的真空容器内，例 如在载置台上设置用于保持晶圆的凹部、或在气体供给部、真空容器的内壁上形成晶圆输送口等凹凸。因此，在真空容器内，例如反应气体的流动受到上述凹部、气体供给部等的影响而紊乱，因此难以使反应气体的流动均勻。另外，由于基座上的(细微的)温度分布等， 特别是在大面积基板上，无法在基板的整个表面上同样地吸附分子，从而存在基板表面内 的均勻性变差的这样的问题。在专利文献9中记载了这样一种技术，S卩、为了在晶圆的表面上形成源极区域、漏 极区域，在圆盘上沿周向配置多张晶圆，然后使用于支承该圆盘的旋转臂绕轴线进行旋转 并且将离子束注入到该圆盘上的晶圆上。并且，注入离子束的总注入量的1/4而使晶圆绕 周向旋转(自转)90度，接着再注入1/4量的离子束而再使晶圆旋转90度，这样通过在使 晶圆旋转1周的期间内注入总注入量的离子束，能够将离子均勻地注入到相对于圆盘的往 返直线运动而朝向各种方向的晶体管中。但是，关于进行ALD的装置中的上述问题以及解 决方法，专利文献9没有给出任何启示。在专利文献9中公开了一种一边使晶圆阶段性地旋转规定角度一边向该晶圆注 入离子的方法。具体而言，在该方法中，在圆盘上沿周向配置多个晶圆，以期望的总剂量的 1/4量向晶圆照射离子束，在使晶圆沿周向旋转(自转)90度之后再以相当于总注入量的 1/4的离子束将杂质注入到晶圆上，然后再使晶圆旋转90度，重复上述程序而使晶圆旋转 1周，从而注入总量的离子束，且能将离子均勻地注入到相对于圆盘的往返直线运动方向而 朝向各种方向的晶体管中。该方法能够在晶圆的表面上形成电场效应晶体管的源极区域、 漏极区域，但在形成电场效应晶体管的源极区域和漏极区域时，该方法是对称地形成源极 区域和漏极区域的，因此不能应用于ALD成膜。专利文献1 美国专利公报6、634、314号专利文献2 日本特开2001-254181号公报图1和图2专利文献3 日本特许3144664号公报图1、图2、权利要求1专利文献4 日本特开平4-287912号公报专利文献5 美国专利公报7、153、542号图8(a)、(b)专利文献6 日本特开2007-247066号公报第0023 0025,0058段、图12和图 18专利文献7 美国专利公开公报2007-218701号专利文献8 美国专利公开公报2007-218702号专利文献9 日本特开平5-152238 第0016 0019段、图3、图
发明内容
本发明是根据上述情况而做成的，目的在于提供一种能够进一步提高均勻性的成 膜装置、成膜方法。本发明的第1技术方案提供一种成膜装置，其在容器内将互相反应的至少2种反 应气体按顺序供给到基板的表面上且执行该供给循环、从而层叠反应生成物的层来形成 膜。该成膜装置包括基座，其设在上述容器内；多个反应气体供给部件，其被设置成与上 述基座的上表面相对且沿该基座的周向彼此隔开间隔，用于将多种反应气体分别供给到基 板的表面上；分离区域，其为了划分自上述多个反应气体供给部件分别供给反应气体的多 个处理区域彼此的气氛而在上述基座的周向上设在上述多个处理区域之间，且具有用于供给分离气体的分离气体供给部件；旋转机构，其用于使上述反应气体供给部件、上述分离气 体供给部件以及上述基座绕铅垂轴线相对旋转；基板载置区域，其沿该旋转机构的旋转方 向地设在上述基座上，以能够利用上述旋转机构的旋转使上述基板按顺序位于上述多个处 理区域以及上述分离区域中；自转机构，其用于使载置在上述基板载置区域中的上述基板 绕铅垂轴线自转规定角度；以及排气部件，其用于对上述容器内进行排气。本发明的第2技术方案提供一种成膜装置，其在容器内执行将互相反应的至少2 种反应气体按顺序供给到基板上的循环而在该基板上生成反应生成物的层、从而对膜进行 堆积。该成膜装置包括基座，其能旋转地设在上述容器内，且具有在一个面上划分出的用 于载置上述基板的载置区域；第1反应气体供给部，其用于将第1反应气体供给到上述一个 面上；第2反应气体供给部，其沿上述基座的旋转方向与上述第1反应气体供给部隔开间 隔，用于将第2反应气体供给到上述一个面上；分离区域，其沿上述旋转方向位于被供给上 述第1反应气体的第1处理区域与被供给上述第2反应气体的第2处理区域之间，用于使 上述第1处理区域和上述第2处理区域分离；中央区域，其位于上述容器的中央部，用于使 上述第1处理区域和上述第2处理区域分离，且具有沿上述一个面喷出第1分离气体的喷 出孔；排气口，其设于上述容器，用于对上述容器内进行排气；以及单元，该单元是能从上 述容器搬入上述基板的单元，在其内部具有用于载置上述基板的旋转工作台。上述分离区 域包括分离气体供给部，其用于供给第2分离气体；顶面，其相对于上述基座的上述一个 面形成狭窄的空间，该狭窄的空间能供上述第2分离气体在上述旋转方向上自上述分离区 域流到上述处理区域侧。本发明的第3技术方案提供一种成膜方法，该成膜方法在容器内将互相反应的至 少2种反应气体按顺序供给到基板的表面上且执行该供给循环、从而层叠反应生成物的层 而形成膜。该成膜方法包括下述工序，即、将基板载置在设于容器内的基座上的基板载置区 域中的工序；自多个反应气体供给部件分别将反应气体供给到上述基座上的基板的载置区 域侧的表面上的工序，该反应气体供给部件与上述基座的上表面相对且沿上述基座的周向 彼此分开；为了划分用于自上述多个反应气体供给部件分别供给反应气体的多个处理区域 彼此的气氛、自分离气体供给部件将分离气体供给到在上述基座的周向上设于上述处理区 域之间的分离区域中、从而阻止上述反应气体进入到该分离区域中的工序；利用旋转机构 使上述反应气体供给部件、上述分离气体供给部件以及上述基座绕铅垂轴线相对旋转、从 而使基板按顺序位于上述多个处理区域以及上述分离区域中、层叠反应生成物的层而形成 膜的工序；在形成上述膜的工序过程中利用自转机构使上述基板绕铅垂轴线自转规定角度 的工序。本发明的第4技术方案提供一种存储介质，其存储有第1以及第2技术方案的成 膜装置所用的计算机程序，上述计算机程序编入有用于实施第3技术方案的成膜方法的步
马聚ο


图1是本发明的第1实施方式的成膜装置的剖视图。图2是表示图1的成膜装置内部的大致结构的立体图。图3是图1的成膜装置的俯视图。
图4是表示图1的成膜装置中的处理区域和分离区域的剖视图。图5是图1的成膜装置的横剖放大图。图6是图1的成膜装置的横剖放大图。图7是表示图1的成膜装置的一部分的立体图。图8是表示图1的成膜装置中的吹扫气体的流动的示意图。图9是图1的成膜装置的局部剖切立体图。图10是表示在图1的成膜装置中使基板自转的机构的横剖视图。图11是表示图1的成膜装置中的处理的流程的示意图。图12是表示图1的成膜装置中的气体的流动的示意图。图13是表示在图1的成膜装置中使基板自转的情况的示意图。图14是表示在图1的成膜装置中基板自转的情况的概略图。图15是表示本发明的第2实施方式的成膜装置中的自转机构的示意图。图16是表示本发明的第3实施方式的成膜装置的剖视图。图17是表示图16的成膜装置的立体图。图18是表示图16的成膜装置的俯视图。图19是表示图16的成膜装置的剖切立体图。图20是表示图16的成膜装置的横剖视图。图21是表示本发明的第4实施方式的成膜装置的说明图。图22是表示图21的成膜装置的俯视图。图23是表示图21的成膜装置的局部的示意图。图24是表示图21的成膜装置的局部的立体图。图25是表示图21的成膜装置中的基板的自转的说明图。图26是说明图21的成膜装置中的基板的自转的图。图27是说明图21的成膜装置中的基板的自转效果的图。图28是表示本发明的第5实施方式的成膜装置中的自转机构的图。图29是表示自转机构的变形例的图。图30是表示本发明的第6实施方式的成膜装置的俯视图。图31是表示图30的成膜装置的剖视图。图32是表示本发明的第7实施方式的成膜装置的示意图。图33 图38是表示上述实施方式中的凸状部的变形例的图。图39是表示在反应气体喷嘴上设有凸状部的变形例的图。图40是表示上述实施方式中的凸状部的变形例的图。图41是表示上述实施方式中的反应气体喷嘴的配置的另一例的图。图42是表示组装了根据上述实施方式(包含变形例在内)的任一个成膜装置的基板处理装置的示意图。图43是表示组装了根据上述实施方式(包含变形例在内)的任一个成膜装置的 另一基板处理装置的示意图。图44是表示图43的基板处理装置中的自转机构的立体图。图45是表示图43的基板处理装置中的另一自转机构的立体图。
图46是表示用于确认上述实施方式的成膜装置的效果而进行的模拟实验的结果的图。
具体实施例方式采用本发明的实施方式，提供一种能够进一步提高均勻性的成膜装置、成膜方法。下面，参照

本发明的非限定性的例示的实施方式。在所添加的所有附图 中，对于相同或对应的构件或零件，标注相同或对应的参照附图标记，省略重复的说明。另 夕卜，附图的目的并不在于表示构件或零件间的相对比例，因而具体的尺寸参照下述的非限 定性的实施方式，且应该由本领域技术人员决定。第1实施方式如图1 图3所示，本发明的第1实施方式的成膜装置包括平面(俯视)形状大 致为圆形的扁平的真空容器1 ；设在该真空容器1内且在该真空容器1的中心处具有旋转 中心的基座2。真空容器1包括用于收纳该基座2的大致杯型的容器主体12 ；以气密地堵 在该容器主体12的上表面的开口部的方式形成为圆板状的顶板11。该顶板11夹着密封构 件例如0型密封圈13气密地与容器主体12侧相连接，该0型密封圈13呈环状地设在容器 主体12的上表面的周缘部，能够利用未图示的开闭机构使该顶板11升降而开闭顶板11。在本实施方式中利用厚度大约是20mm的碳板制作基座2，并且将基座2形成为直 径大约是960mm的圆板形状。另外，还能利用SiC对基座2的上表面、背面以及侧面进行涂 覆。但是，在其他实施方式中，也能利用石英等其他材料形成基座2。另外，基座2的中心 部固定在圆筒形状的芯部21上，该芯部21被固定在沿铅垂方向延伸的旋转轴22的上端。 该旋转轴22贯穿真空容器1的底部14，且该旋转轴22的下端安装在驱动部23上，该驱动 部23是在本例中用于使该旋转轴22绕铅垂轴线顺时针旋转的旋转机构。旋转轴22和驱 动部23被收纳在上表面开口的筒状的壳体20内。该壳体20的设在该壳体20的上表面上 的凸缘部分气密地安装在真空容器1的底部14的下表面上，从而将该壳体20的内部气氛 与外部气氛隔离。如图2和图3所示，在基座2的表面部设有圆形凹部状的载置部24，该载置部24 用于沿旋转方向(周向)载置多张例如5张作为基板的半导体晶圆(以下称作“晶圆”)W。 通过利用基座2的旋转使该载置部24以基座2的旋转中心为中心绕铅垂轴线进行公转。另 夕卜，为了方便说明，图3只在1个载置部24上表示有晶圆W。图4是沿同心圆剖切基座2且横向展开来表示该基座2的展开图。如图4的(a) 所示，载置部24被设定成其直径只比晶圆W的直径稍大例如4mm，载置部24的深度与晶圆 W的厚度相同。因而，当将晶圆W载置在载置部24上时，晶圆W的表面与基座2的表面(未 载置晶圆W的区域)一致。若晶圆W的表面与基座2的表面之间的高度差很大，则在其台 阶部分上产生压力的变动，因此从使膜厚的面内均勻性的观点出发，优选晶圆W的表面与 基座2的表面的高度相等。晶圆W的表面与基座2的表面的高度相等是指，具有相同的高 度或2个表面的高度差在5mm以内，但只要能保证加工精度，优选尽可能使2个表面的高度 差趋近于零。在基座2的载置部24的底面上保持有升降板200(图2以及图3)，该升降板 200如后所述，用于自下表面侧支承晶圆W的中央部附近而使该晶圆W升降。另外，在图4 中省略升降板200。
设置载置部24是为了对晶圆W进行定位来防止晶圆W在随着基座2的旋转而产 生的离心力的作用下而飞出。载置部24并不限于凹部，例如也能通过沿晶圆W的周向排列 多个用于在基座2的表面上引导晶圆W的周缘的导向构件而构成载置部24，或者还能通过 在基座2上设置静电吸盘(chuck)等吸盘机构而构成载置部24。在设置吸盘机构时，利用 该吸盘的吸附而载置有晶圆W的区域为基板载置区域。另外，如图2和图3所示，在基座2的上方设有反应气体喷嘴31、反应气体喷嘴32以及分离气体喷嘴41、42，上述喷嘴以规定的角度间隔沿径向延伸。例如也可以使用石英制 作上述气体喷嘴31、32、41、42。采用上述结构，基座2的载置部24能够在气体喷嘴31、32、 41以及42的下方通过。在图示的例子中，按照反应气体喷嘴32、分离气体喷嘴41、反应气 体喷嘴31以及分离气体喷嘴42这样的顺序顺时针配置上述喷嘴。上述气体喷嘴31、32、 41,42经过形成在容器主体12的周壁部上的多个通孔110而被导入到真空容器1内，通过 将作为气体导入件31a、32a、41a、42a的端部安装在壁的外周壁上而支承上述气体喷嘴31、 32、41、42。另外，利用未图示的密封构件对不是用于安装气体喷嘴31、32、41、42的通孔100 进行密封，从而能够维持真空容器1内的气密性。另外，气体喷嘴31、32、41、42在图示的例子中是自真空容器1的周壁部导入真空 容器1内的，但也能自环状的突出部5(见后述)导入到真空容器1内。此时，可以设置在 突出部5的外周面和顶板11的外表面上开口的L字形的导管，在真空容器1内使气体喷 嘴31(32、41、42)与L字形的导管的一方开口相连接，在真空容器1的外部使气体导入件 31a(32a、41a、42a)与L字形的导管的另一方开口相连接。虽未图示，但利用设有阀、流量调整部的气体供给管31b使反应气体喷嘴31与作 为第1反应气体的双叔丁基氨基硅烷(BTBAS)的气体供给源相连接，利用设有阀、流量调整 部的气体供给管32b使反应气体喷嘴32与作为第2反应气体的臭氧(03)的气体供给源相 连接。如图5所示，在反应气体喷嘴31上沿喷嘴的长度方向隔开规定间隔地配置有向下 方侧喷出反应气体的喷出孔33。在本实施方式中，喷出孔33具有大约0. 5mm的口径，且沿 反应气体喷嘴31的长度方向以大约IOmm的间隔配置。反应气体喷嘴31与晶圆W之间的 距离例如是1 4mm、也可以优选是2mm。另外，在本实施方式中，反应气体喷嘴32也具有 与反应气体喷嘴31相同的结构。另外，有时将反应气体喷嘴31的下方区域称作用于供晶 圆吸附BTBAS气体的处理区域P1，将反应气体喷嘴32的下方区域称作用于利用03气体氧 化晶圆所吸附的BTBAS气体的处理区域P2。另一方面，利用设有阀、流量调整部的气体供给管(未图示)使分离气体喷嘴41、 42与分离气体的气体供给源(未图示)相连接。分离气体也可以是氮(N2)气、He、Ar气体 等惰性气体，另外只要是不影响成膜的气体，对分离气体的种类没有特别限定。在本实施方 式中，使用N2气体作为分离气体。分离气体喷嘴41、42具有用于向下方侧喷出分离气体的 喷出孔40。喷出孔40沿长度方向以规定间隔配置。在本实施方式中，喷出孔40具有大约 0. 5mm的口径，且沿分离气体喷嘴41、42的长度方向以大约IOmm的间隔配置。分离气体喷 嘴41、42与晶圆W之间的距离例如是1 4mm、也可以优选是3mm。分离气体喷嘴41、42设在分离区域D上，该分离区域D构成为使处理区域Pl以及 处理区域P2分离。如图2、图3、图4的(a)以及图4的(b)所示，在各分离区域D中的真空容器1的顶板11上设有凸状部4。凸状部4具有扇形的上表面形状，凸状部4的顶部位于真空容器1的中心处，圆弧位于沿容器主体12的内周壁附近的位置。另外，凸状部4具 有将凸状部4 一分为二地沿径向延伸的槽部43。分离气体喷嘴41 (42)被收容在槽部43 中。分离气体喷嘴41 (42)的中心轴与扇形的凸状部4的一边之间的距离同分离气体喷嘴 41(42)的中心轴与扇形的凸状部4的另一边之间的距离基本相等。另外，在本实施方式中，将凸状部4分成2等分地形成槽部43，但在其他实施方式 中，例如也能使凸状部4的基座2的旋转方向上游侧变宽地形成槽部43。采用上述结构，如图4的(a)所示，在分离气体喷嘴41 (42)两侧具有平坦的低的 顶面44 (第1顶面)，在低的顶面44两侧具有高的顶面45 (第2顶面)。凸状部4 (顶面 44)形成作为狭窄的空间的分离空间，该分离空间用于阻止第1和第2反应气体进入到凸状 部4与基座2之间而阻止第1和第2反应气体混合。参照图4的(b)，能够阻止自反应气体喷嘴32沿基座2的旋转方向流向凸状部4 的03气体进入到该空间内，并且能够阻止自反应气体喷嘴31沿与基座2的旋转方向相反 的方向流向凸状部4的BTBAS气体进入到该空间内。“阻止气体进入”是指，自分离气体喷 嘴41喷出的作为分离气体的N2气体扩散到第1顶面44与基座2的表面之间，在本例中吹 入到与该第1顶面44相邻的第2顶面45的下方侧，由此使来自第2顶面45的下方侧空间 的气体无法进入。并且“气体无法进入”不是单指气体完全不能自第2顶面45下方侧空间 进入到凸状部4的下方侧空间内的情况、也包括即使一部分反应气体进入、但该反应气体 不能进一步向分离气体喷嘴41前进、由此不会使气体混合的情况。即、只要能获得该种作 用，分离区域D就使处理区域Pl和处理区域P2分离。因而，狭窄的空间的狭窄程度被设定 成使狭窄的空间(凸状部4的下方空间)与相邻于该空间的区域(在本例中是第2顶面45 的下方空间)之间的压力差能够确保“气体无法进入”的作用那样程度的大小，其具体尺寸 依赖于凸状部4的面积等。另外，吸附在晶圆上的气体当然能在分离区域D内通过。因而， 阻止气体的进入是指阻止气相中的气体进入。在本实施方式中，在真空容器1内处理具有约300mm的直径的晶圆W的情况下，凸 状部4具有沿着距离基座的旋转中心140mm的内侧圆弧Ii (图3)的例如140mm的周向长 度、以及沿着与基座2的载置部24的最外部对应的外侧圆弧lo(图3)的例如502mm的周 向长度。另外，沿着外侧圆弧Io的、从凸状部4的一个侧壁到槽部43最近的侧壁的周向长 度大约为246mm。另外，凸状部4的下表面即顶面44距离基座2的表面的高度h(图4的(a))也可 以例如为大约0. 5mm 10mm，且优选为大约4mm。另外，基座2的旋转速度例如为Irpm 500rpmo为了确保分离区域D的分离功能，例如通过实验并依据真空容器1内的压力、基座 2的旋转速度等来设定凸状部4的大小、凸状部4的下表面(第1顶面44)与基座2表面之 间的高度h。参照图1、图2以及图3，在顶板11的下表面上设有环状突出部5，该环状突出部5 被配置成内周缘与芯部21的外周面相面对。突出部5在比芯部21更靠外侧的区域上与基 座2相对。另外，突出部5与凸状部4 一体地形成，凸状部4的下表面与突出部5的下表面 形成同一平面。即、突出部5的下表面距基座2的高度与凸状部4的下表面(顶面44)距 基座2的高度相等。但是，在其他实施方式中，突出部5和凸状部4未必一体地形成，也能分别独立地形成突出部5和凸状部4。另外，图2和图3表示保持凸状部4残留在真空容器1内的状态而拆下顶板11后的真空容器1的内部结构。图6表示沿图3的A-A剖切而成的剖视图的一半，在此表示凸状部4、以及与凸状 部4 一体地形成的突出部5。参照图6，凸状部4在其外缘具有弯曲成L字形的弯曲部46。 为了将凸状部4安装在顶板11上且与顶板11 一起从容器主体12分离，在弯曲部46与基 座2之间、以及弯曲部46与容器主体12之间存在微小的间隙，但弯曲部46大致填埋基座 2与容器主体12之间的空间，从而能够防止来自反应气体喷嘴31的第1反应气体(BTBAS) 和来自反应气体喷嘴32的第2反应气体(臭氧)通过该间隙而相互混合。将弯曲部46与 容器主体12之间的间隙、以及弯曲部46与基座2之间的微小间隙形成为与自上述基座到 凸状部4的顶面44的高度h基本相同的尺寸。在图示的例子中，弯曲部46的与基座2外 周面相面对的侧壁构成分离区域D的内周壁。容器主体12在分离区域D中如图6所示那样具有接近弯曲部46的外周面的垂直 面，而在除分离区域D之外的部位如图1所示那样在与基座2的外周面相对的容器主体12 的内周部上具有凹部。如图3所示，该凹部与2个分离区域D相对应地形成。在之后的说 明中，将与处理区域Pl相连通的凹部称作排气区域E1，将与处理区域P2相连通的凹部称作 排气区域E2。如图1和图3所示，在上述排气区域El以及排气区域E2的底部分别形成有 排气口 61以及排气口 62。如上述图1所示，排气口 61和排气口 62借助排气路径63与作 为真空排气部件的例如真空泵64相连接，该排气路径63上设有包含阀在内的压力调整器 65。为了可靠地发挥分离区域D的分离作用，俯视容器主体12时，上述排气口 61、62 设在分离区域D的旋转方向两侧。详细而言，在处理区域Pl以及与相对于该处理区域Pl 例如位于旋转方向下游侧的分离区域D之间形成排气口 61，在处理区域P2以及与相对于 该处理区域P2例如位于旋转方向下游侧的分离区域D之间形成排气口 62。由此，BTBAS气 体实质上自排气口 61排出，03气体实质上自排气口 62排出。在图示的例子中，一个排气 口 61设在反应气体喷嘴31以及与相对于该反应气体喷嘴31位于旋转方向下游侧的分离 区域D的反应气体喷嘴31侧的边缘的延伸线之间，并且另一排气口 62设在反应气体喷嘴 32以及与相对于该反应气体喷嘴32而相邻于旋转方向下游侧的分离区域D的反应气体喷 嘴32侧的边缘的延伸线之间。即、排气口 61设在直线Ll和直线L2之间，该直线Ll是图 3中点划线所示的、通过基座2的中心和处理区域Pl的直线，该直线L2是通过基座2的中 心与分离区域D的上游侧的边缘的直线，该分离区域D相对于处理区域Pl位于基座2的旋 转方向下游侧，排气口 62设在直线L3和直线L4之间，该直线L3是该图3中双点划线所示 的、通过基座2的中心和处理区域P2的直线，该直线L4是通过基座2的中心和分离区域D 的上游侧的边缘的直线，该分离区域D相对于处理区域P2位于基座2的旋转方向下游侧。在本实施方式中，在容器主体12上设有2个排气口，但在其他实施方式中，也可以 在容器主体12上设置3个排气口。例如，也可以在反应气体喷嘴32、以及相对于反应气体 喷嘴32位于基座2的顺时针旋转方向的上游的分离区域D之间添加设置排气口。另外，还 可以适当地再追加设置排气口。在图示的例子中，通过将排气口 61、62设在低于基座2的 位置上而自真空容器1的内周壁与基座2的周缘之间的间隙排出气体，但也能将排气口 61、 62设在容器主体12的侧壁上。另外，在将排气口 61、62设在容器主体12的侧壁上时，也可以将排气口 61、62设在高于基座2的位置上。此时，气体沿基座2的表面流动而流入高于 基座2的表面的位置的排气口 61、62。因而，与将排气口例如设在顶板11上的情况相比，将 排气口设在容器主体的侧壁上时在不会吹起真空容器1内的微粒的这一点上是有利的。如图1以及图5等所示，在基座2与容器主体12的底部14之间的空间内设有作 为加热部的加热器单元7，由此，隔着基座2将基座2上的晶圆W加热到由工艺制程程序决 定的温度。另外，罩构件71在基座2下方以环绕加热器单元7的方式设在基座2的外周附 近，从而自加热器单元7外侧的区域划分出收容有加热器单元7的空间(加热器单元收容 空间)。罩构件71在上端具有凸缘部71a，在基座2的下表面与凸缘部之间维持微小的间 隙地配置凸缘部71a，以防止气体流入到罩构件71内。参照图8，底部14在环状的加热器单元7的内侧具有隆起部R。基座2与隆起部 R之间、以及隆起部R与芯部21是接近的，在隆起部R的上表面与基座2之间、以及隆起部 R的上表面与芯部21的背面之间留有微小的间隙。另外，底部14具有供旋转轴22穿过的 中心孔。该中心孔的内径稍大于旋转轴22的直径，留出供旋转轴22穿过凸缘部20a而与 壳体20相连通的间隙。吹扫气体供给管72与凸缘部20a的上部相连接。另外，为了对收 容有加热器单元7的区域进行吹扫，多个吹扫气体供给管73以规定的角度间隔与加热器单 元7的下方区域相连接。采用上述结构，N2吹扫气体自吹扫气体供给管72经过旋转轴22与底部14的中 心孔之间的间隙、芯部21与底部14的隆起部R之间的间隙、以及底部14的隆起部R与基 座2的背面之间的间隙流到加热器单元空间内。另外，N2气体自吹扫气体供给管73流到 加热器单元7下方的空间内。并且，上述N2吹扫气体经过罩构件71的凸缘部71a与基座2 的背面之间的间隙而流入到排气口 61。在图8中用箭头表示N2吹扫气体的上述流动。N2 吹扫气体作为防止第1(第2)反应气体在基座2的下方的空间内回流而与第2(第1)反应 气体混合的分离气体而发挥作用。另外，如图8所示，分离气体供给管51与真空容器1的顶板11的中心部相连接，由 此能将作为分离气体的N2气体供给到顶板11与芯部21之间的空间52中。被供给到该空 间52中的分离气体经过突出部5与基座2之间的狭窄的间隙50而沿基座2的表面流动，从 而到达排气区域E1。由于该空间52和间隙50中充满着分离气体，因此反应气体(BTBAS、 03)不会经由基座2的中心部混合。即、本实施方式的成膜装置为了使处理区域Pl和处理 区域P2分离而设置有中心区域C，该中心区域C是由基座2的旋转中心部和真空容器1划 出来的，且具有朝向基座2的上表面喷出分离气体的喷出孔。另外，在图示的例子中，喷出 孔相当于突出部5与基座2之间的狭窄的间隙50。另外，如图2、图3和图9所示，在真空容器1的侧壁上形成有输送口15，利用闸阀 G(参照图10)开闭该输送口 15。利用设在真空容器1的外部的输送臂10经由输送口 15 将晶圆W搬入到真空容器1内。如图10中详细表示的那样，为了与该输送臂10交接晶圆W，在载置部24上设有升 降板200，该升降板200自下表面侧支承晶圆W的中央部附近而使该晶圆W升降。如图10 所示，在载置部24的大致中央处形成有圆形的凹部202，在该凹部202的大致中央处形成有 开口部2a。并且，升降板200以堵住开口部2a的方式被收容在凹部202中。另外，升降板 200的上表面与载置部24的底面处于相同高度、或稍低于载置部24的底面。
另外，上述输送臂10的前端部形成为U字形，以便能够不与升降板200发生干涉 地交接晶圆W。在该基座2的载置部24位于与输送口 15相面对的位置时，要与输送臂10交接晶圆W，如图10所示，因此在该位置的基座2的下方配置有自背面支承升降板200而使该升降 板升降的升降机构。升降机构包括升降销16，其自背面支承升降板200 ；升降轴17，其贯 穿加热器单元7以及真空容器1的底部14地沿上下方向延伸，用于支承升降销16 ；升降机 18，其与升降轴17相连接而使升降销16以及升降轴17升降并绕铅垂轴线顺时针旋转(自 转)。采用上述结构，升降板200进行升降动作以将晶圆W搬入真空容器1内或自真空容器 1内搬出晶圆W，并且如后所述，能够抬起升降板200而使该升降板自转。另外，在升降轴17与真空容器1的底部14之间设有轴承部19a以及磁密封件19b。另外，在本实施方式的成膜装置中设有用于控制装置整体的动作的控制部100。该 控制部100包括用户接口部100b、存储装置100c、以及由例如包含CPU的计算机构成的工 艺控制器100a。用户接口部IOOb具有用于显示成膜装置的动作情况的显示器、供成膜装置 的操作者选择工艺制程程序、或供工艺管理者改变工艺制程程序的参数的键盘、触摸面板 (未图示)等。存储装置IOOc存储有用于使工艺控制器IOOa实施各种工艺的控制程序、工艺制 程程序以及各种工艺的参数等、特别是要进行成膜的膜的目标膜厚T以及后述的成膜步骤 的次数N、在旋转(rotation)步骤中使晶圆W自转的自转角度θ等处理条件。另外，上述程 序具有例如用于进行后述动作的步骤群。利用工艺控制器IOOa按照来自用户接口部IOOb 的指令读出上述控制程序、工艺制程程序而执行这些程序。另外，上述程序等编入有命令， 以便读取被写入在上述存储器中的制程程序而按照该制程程序向成膜装置的各部分发送 控制信号，然后进行后述的各步骤来处理晶圆W。上述程序也可以存储在计算机可读存储介 质IOOd中、且借助与上述程序相对应的输入输出装置(未图示)安装在存储装置IOOc中。 计算机可读存储介质IOOd可以是硬盘、光盘(CD)、CD-R/RW、DVD-R/RW、光磁盘、软盘、半导 体存储器等。另外，也能借助通信线路将程序下载到存储装置IOOc中。接下来，参照图11 图14说明第1实施方式的作用。在下述说明中，对在晶圆W 上形成目标膜厚Tnm( = SOnm)的氧化硅膜的例子进行说明。首先，打开闸阀G，利用输送臂 10自成膜装置的外部经由输送口 15将晶圆W(例如直径是300mm)搬入到真空容器1内，然 后将晶圆W载置在基座2的载置部24上(步骤Si)。具体而言，在使载置部24位于与输送 口 15相面对的位置之后，利用输送臂10将晶圆W保持在升降板200的上方位置，然后使升 降板200通过输送臂10的U字形间隙地上升从而自下表面侧支承晶圆W，在输送臂10退避 到真空容器1的外部之后，使升降板200下降而将该升降板200收容在载置部24内的凹部 202中，从而将晶圆W载置在载置部24上。通过使基座2间歇性地旋转而进行晶圆W的上 述交接操作，分别将晶圆W载置在基座2的5个载置部24内。然后，使基座2以规定的旋 转速度、例如1 500rpm、优选240rpm顺时针旋转并对真空容器1内进行排气到极限真空 度程度，并利用加热器单元7将晶圆W加热到设定温度例如350°C (步骤S2)。详细而言， 利用加热器单元7预先将基座2加热到例如350°C，然后将晶圆载置在该基座2上，从而能 够如上所述那样将晶圆W加热到设定温度。然后，自分离气体喷嘴41、42分别以例如10000sccm、10000sccm的流量向真空容器1内供给N2气体，并且也自分离气体供给管51以及吹扫气体供给管72以规定流量供给 N2气体。调整压力调整器65，使得真空容器1内达到规定的真空度(例如1067Pa (STorr))， 然后自反应气体喷嘴31和反应气体喷嘴32分别以例如200SCCm、10000SCCm的流量向真空 容器1内供给BTBAS气体和03气体(步骤S3)。另外，自分离气体供给管51供给的N2气 体的流量例如也可以是5000sccm。然后，利用基座2的旋转使晶圆W交替通过处理区域Pl和处理区域P2，因此BTBAS 气体吸附在晶圆W，接着03气体吸附在晶圆W上而BTBAS分子被03气体氧化，形成1层或 多层反应生成物即氧化硅的分子层。这样，通过使基座2旋转(各处理区域P1、P2中的反 应)规定次数、例如20次，能够在晶圆W的表面上层叠膜厚是目标膜厚T的1/N(N ^ 2)、在 本例中为1/8 (N = 8,80/8 = IO nm)的氧化硅膜，来进行成膜步骤(步骤S 4)。接着，作为中间步骤，停止供给BTBAS气体，并使基座2停止旋转，以便载置部24 如图13的(a)所示那样处于上述升降销16的上方位置(步骤S5)。在停止供给BTBAS气 体时，由于真空容器1内的BTBAS气体被快速排出，因此即使基座2停止旋转，各晶圆W也 不会受到BTBAS气体的影响。然后，如图13的(b)所示，作为旋转步骤，利用升降销16使 升降板200以及晶圆W上升而使晶圆W绕铅垂轴线例如顺时针旋转(自转)360° /N、在本 例中为360° /8 = 45°。然后，使晶圆W下降而将该晶圆收纳在载置部24内(步骤S6)。 并且，使基座2间歇性地旋转(公转)而使载置在基座2上的5张晶圆W进行上述旋转(自 转)动作。另外，在停止供给BTBAS气体时，也能与BTBAS气体一起停止供给03气体。另外，自控制部100 (图3)发出控制信号来进行停止供给BTBAS气体、使基座2停 止旋转、以及使晶圆W旋转(自转)的操作，该控制信号用于控制设在气体供给管31b (图 3)上的阀(未图示)、驱动部23以及升降机构(升降销16、升降轴17以及升降机18)(图 10)。接着，使基座2旋转并且开始供给BTBAS气体，与步骤S4的成膜步骤同样地进行 膜厚为IOnm(膜厚T/N = 80/8)的氧化硅膜的成膜操作(步骤S7)。此时，如上所述那样使 晶圆W顺时针旋转45°，因此步骤S 7中的晶圆W比步骤S4中的晶圆W顺时针错开45° 而通过气体喷嘴31、32下方的处理区域P1、P2。在步骤S7结束时，在晶圆W上形成了总厚 度为20nm(膜厚T/NX2 = 80/8X2)的氧化硅膜。然后，反复进行(N-2)次、在本例中为6次上述中间步骤、旋转步骤以及成膜步骤 (步骤8)。也就是说，按照停止供给BTBAS气体且使基座2停止旋转(中间步骤)、使晶圆 W顺时针自转45° (旋转步骤)、接着成膜10nm(T/N = 80/8)的氧化硅膜(成膜步骤)这 样的顺序反复进行6次各步骤。于是，晶圆W每次顺时针自转45°时，都能形成膜厚为IOnm 的氧化硅膜，使晶圆W顺时针自转共45° X6 = 270°，结果成膜出总厚度为10X6 = 60nm 的氧化硅膜。因而，从成膜前(搬入到真空容器1中时)的晶圆W看来，成膜后的晶圆W顺 时针自转了 315° (45° +270° )，并且在该晶圆上形成有膜厚为80歷(60歷+20歷)的由氧 化硅膜构成的薄膜。图14概略地表示上述成膜处理中的晶圆W所自转的角度与膜厚的关系，通过对晶 圆W交替进行共8次(N次)成膜步骤、每次顺时针自转45°的共7次(N-1次)旋转步骤， 在形成膜厚为80nm的薄膜的期间内，晶圆W基本上例如顺时针自转了 1周(更详细而言是 315° )。另外，标注在该图14中的晶圆W上的箭头是为了示意性地表示晶圆W自转的情况而表示自例如进行第1次成膜步骤之前的位置开始的晶圆W的自转角度。另外，该图14中的横轴表示成膜步骤和旋转步骤的步骤总数。这样在成膜处理结束时，停止供给气体而对真空容器1内进行真空排气，之后使 基座2停止旋转而利用输送臂10采用与搬入各晶圆W时相反的动作依次搬出晶圆W。另 夕卜，如上所述，由于比搬入晶圆W之前(成膜前)、晶圆W顺时针自转了 315°，因此在自真 空容器1搬出晶圆W之前，利用升降销16使晶圆W顺时针自转45°从而使晶圆W的朝向恢 复到被搬入到真空容器1中时的朝向。采用上述实施方式，在向晶圆W的表面供给2种反应气体(BTBAS气体以及03气 体)而形成薄膜时，使基座2绕铅垂轴线旋转以使晶圆W按顺序分别在处理区域P1、P2、上 述处理区域P1、P2之间的分离区域D之间通过，从而在晶圆W上层叠反应生成物的层，之后 使基座2上的晶圆W绕铅垂轴线自转，然后再次层叠反应生成物的层而形成薄膜。因此，即 使在基座2的各载置部24上不均勻地分布着膜厚存在变厚倾向的区域、膜厚存在变薄的倾 向的区域、也就是说即使在第1次的成膜步骤中所形成的氧化硅膜的膜厚不均勻，由于在 接下来的成膜步骤中以使晶圆绕铅垂轴线自转的状态进行成膜步骤，从而使上述不均勻分 布的各区域沿晶圆W的周向错开地(使得膜厚的偏差不变大)成膜下一层氧化硅膜，因此 能够在整个表面内保持较高的膜厚均勻性地进行成膜处理。因而，例如在真空容器1的气 体喷嘴31、32的长度方向(基座2的径向)或基座2的周向(旋转方向)上，即使气体的 浓度分布、气流不均勻，也能缓和其不均勻的程度，因此能够在整个表面内使膜、膜质均勻 地进行成膜。此时，针对目标膜厚T，将成膜步骤分成8次而使晶圆W每次顺时针自转45°，因 此能够在整个表面内使在各成膜步骤中产生的膜厚的偏差均勻化，并且从后述的模拟结果 得知，能够提高表面内的均勻性到以下。另外，由于晶圆W在真空容器1的内部自转，因此与使晶圆W在例如真空容器1的 外部自转的情况相比，能够缩短自转所需的时间。因此，能够抑制生产率的下降而提高面内 均勻性。从后述的模拟结果得知，上述成膜步骤的次数N为2次(晶圆W的自转次数为1 次、自转角度为180° )以上即可，虽然次数越多越能提高膜厚的均勻性，但晶圆W的自转 所需的时间有可能变长而使生产率下降，因此优选为2次 8次例如4次左右。另外，在将 成膜步骤分成N次来形成薄膜时，在各成膜步骤中形成膜厚相同的氧化硅膜，但也能形成 膜厚各不相同的氧化硅膜。具体而言，例如在目标膜厚T为SOnm时，也能例如在第1次的 成膜步骤中形成60nm的氧化硅膜，之后使晶圆W自转180°，然后形成20nm的氧化硅膜。 此时，与不使晶圆W自转的情况相比，也能提高膜厚的均勻性。另外，在将成膜步骤分成N 次来形成薄膜时，在各个旋转步骤中使晶圆W每次等间隔地自转360° /N，但只要成膜后的 薄膜膜厚为目标膜厚T，也能如下所述地设定各旋转步骤中的晶圆W的自转角度θ。例如 在目标膜厚T为SOnm的情况下，当使晶圆W自转7次且将成膜步骤分成8次而在每次形成 IOnm的氧化硅膜时，例如能够在7次的各旋转步骤中使晶圆W每次自转30°，或者也能在 第1次的旋转步骤中使晶圆W自转45°，而在之后6次的各旋转步骤中使晶圆W每次自转 30°。并且，例如在目标膜厚T是SOnm时，也能在第1次的成膜步骤中形成例如60nm的氧 化硅膜，之后使晶圆W旋转例如90°而接着形成20nm的氧化硅膜。也就是说，在第2次之后的任意一个成膜步骤中，在使晶圆W的自转角度θ错开规定角度(Θ ^ 0,360)的状态 下进行成膜即可。这样的情况下，也能比不使晶圆W自转地进行成膜的情况更提高膜厚的 均勻性。此时，由于在处理区域Pl以及处理区域Ρ2之间供给Ν2气体、并也在中心区域C 中供给作为分离气体的Ν2气体，因此能够如图12所示那样不使BTBAS气体和03气体混合 地排出各气体。另外，在分离区域D中，弯曲部46与基座2的外端面之间的间隙如上所述 那样变窄，因此BTBAS气体和03气体也不会在基座2的外侧混合。因而，能够完全使处理 区域Pl的气氛和处理区域Ρ2的气氛分离，从而能够将BTBAS气体排出到排气口 61中，并 将03气体排出到排气口 62中。结果，BTBAS气体以及03气体在气氛中不会混合。另外，在本例中，在与配置有反应气体喷嘴31、32的第2顶面45下方的空间相对 应的容器主体12的内周壁上如上所述那样内周壁凹陷而形成有排气区域Ε1、Ε2，排气口 61、62位于排气区域Ε1、Ε2下方，因此第2顶面45的下方的空间的压力低于第1顶面44的 下方的狭窄的空间的压力和中心区域C的压力。另外，基座2的下方被Ν2气体吹扫，因此不必担心流入到排气区域El、Ε2中的气 体钻过基座2的下方而例如BTBAS气体流入到03气体的供给区域中这样的情况。
此外，如上所述那样沿基座2的旋转方向配置多个晶圆W，使基座2旋转而使晶圆 W按顺序通过处理区域Pl和处理区域Ρ2，从而进行所谓的ALD (或者MLD)，因此能够以较高 的生产率进行成膜。并且，在旋转方向上在处理区域Pl和处理区域Ρ2之间设置具有低的 顶面的分离区域D，并自从由基座2的旋转中心部和真空容器1划分成的中心区域C朝向基 座2的周缘喷出分离气体，扩散到分离区域D两侧的分离气体和自中心区域C喷出的分离 气体与反应气体经由基座2的周缘与真空容器的内周壁之间的间隙一起排出，因此能够防 止2种反应气体发生混合，结果，能够进行良好的成膜，而且在基座2上完全不会产生反应 生成物或者能够极力抑制产生反应生成物，从而能够抑制产生微粒。另外，本发明还能应用 于在基座2上载置1个晶圆W的情况。下面，详细说明本实施方式的成膜装置的真空容器1内的气体的流动形态(flow pattern)0图12是示意地表示自气体喷嘴31、32、41、42供给到真空容器1内的气体的流动 形态的图。如图所示，自反应气体喷嘴32喷出的一部分03气体虽然微量但碰到基座2的 表面(以及晶圆W的表面)而沿该表面向与基座2的旋转方向相反的方向流动。然后，该 03气体被自基座2的旋转方向上游侧流过来的N2气体吹回，从而流动方向改变成朝着基座 2的周缘和真空容器1的内周壁的方向。最后，03气体流入到排气区域E2中，然后经过排 气口 62被自真空容器1排出。自反应气体喷嘴32喷出的另一部分03气体碰到基座2的表面(以及晶圆W的表 面)而沿该表面向与基座2的旋转方向相同的方向流动。主要利用自中心区域C流动的N2 气体和通过排气口 62时的吸引力使该部分03气体流向排气区域E2。另一方面，该部分03 气体中的少量部分可能流向相对于反应气体喷嘴32位于基座2的旋转方向下游侧的分离 区域D，从而进入到顶面44与基座2之间的间隙中。但是，由于将该间隙的高度h被设定 为在设定的成膜条件下阻止气体流入该间隙那样程度的高度，因此能够阻止03气体进入 该间隙中。因此，即使有少量03气体流入该间隙中，该03气体也无法流入到分离区域D的深处。流入到间隙中的少量03气体被自分离气体喷嘴41喷出的分离气体吹回。因而如图12所示，在基座2的上表面沿旋转方向流动的实质上全部的03气体流向排气区域E2而被 排气口 62排出。同样，能够防止自反应气体喷嘴31喷出的、沿基座2的表面向与基座2的旋转方 向相反的方向流动的一部分BTBAS气体流入到相对于反应气体喷嘴31位于旋转方向上游 侧的凸状部4的顶面44与基座2之间的间隙中。因此，即使有少量的BTBAS气体流入到该 间隙中，该BTBAS气体也会被自分离气体喷嘴41喷出的N2气体吹回。被吹回的BTBAS气 体连同自分离气体喷嘴41喷出的N2气体和自中心区域C喷出的N2气体一起流向基座2 的外周缘和真空容器1的内周壁，从而经由排气区域El被排气口 61排出。自反应气体喷嘴31向下方侧喷出的、沿基座2的表面(以及晶圆W的表面)向与 基座2的旋转方向相同的方向流动的另一部分BTBAS气体无法流入到相对于反应气体喷嘴 31位于旋转方向下游侧的凸状部4的顶面44与基座2之间的间隙中。因此，即使有少量 的BTBAS气体流入到该间隙中，该BTBAS气体也被自分离气体喷嘴42喷出的N2气体吹回。 被吹回的BTBAS气体连同自分离区域D的分离气体喷嘴42喷出的N2气体和自中心区域C 喷出的N2气体一起流向排气区域E1，然后被排气口 61排出。如上所述，分离区域D能够防止BTBAS气体、03气体流入到分离区域D中，或者能 够充分降低流入到分离区域D中的BTBAS气体、03气体的量、或者能够吹回BTBAS气体、03 气体。从而容许吸附在晶圆W上的BTBAS分子和03分子穿过分离区域D，有助于膜的堆积。另外，如图8和图12所示，自中心区域C朝着基座2的外周缘喷出分离气体，因此 处理区域Pl中的BTBAS气体(处理区域P2中的03气体)无法流入到中心区域C中。因 此，即使有少量的处理区域Pl中的BTBAS气体(处理区域P2中的03气体)流入到中心 区域C中，该BTBAS气体(03气体)也会被N2气体吹回，从而能够阻止处理区域P 1中的 BTBAS气体(处理区域P2中的03气体)通过中心区域C而流入到处理区域P2 (处理区域 Pl)中。另外，还能阻止处理区域Pl中的BTBAS气体(处理区域P2中的03气体)通过基 座2与容器主体12的内周壁之间的空间而流入到处理区域P2(处理区域Pl)中。原因在 于，自凸状部4向下形成弯曲部46，从而弯曲部46与基座2之间的间隙、以及弯曲部46与 容器主体12的内周壁之间的间隙小到与凸状部4的顶面44距基座2的高度h同样的程度， 因此实质上能够避免2个处理区域之间的连通。因而，自排气口 61排出BTBAS气体、且自 排气口 62排出03气体，从而这2种反应气体不会混合。另外，基座2下方的空间被自吹扫 气体供给管72、73供给的N2气体吹扫。因而，BTBAS气体不能通过基座2的下方而流入到 处理区域P2中。另外，在上述成膜工序中，自分离气体供给管51也供给作为分离气体的N2气体， 由此自中心区域C、即自突出部5与基座2之间的间隙50沿着基座2的表面喷出N2气体。 在本实施方式中，第2顶面45的下方的空间即配置有反应气体喷嘴31 (32)的空间的压力 低于中心区域C以及第1顶面44与基座2之间的狭窄的空间的压力。原因在于，与顶面 45的下方的空间相邻地设有排气区域El (E2)，该空间能够经过排气区域El (E2)直接进行 排气。另外，原因还在于，狭窄的空间被形成为能够利用高度h维持配置有反应气体喷嘴 31(32)的空间、或第1(第2)处理区域Pl (P2)与狭窄的空间之间的压力差。
如上所述，在本实施方式的成膜装置中，由于能够极力抑制BTBAS气体和03气体 在真空容器1内发生混合，因此能够实现近乎理想的原子层堆积，提供优异的膜厚均勻性 和膜厚控制性。第2实施方式
第1实施方式的成膜装置具有用于使晶圆W升降并旋转的升降机构18，但在第2 实施方式中，与用于使晶圆W升降的升降机构独立地设置旋转机构。具体而言，例如如图15 的(a)所示，在顶板11上，在升降销16的上方形成有通孔210，且配置有经过该通孔210而 自顶板11的上方在真空容器1内垂直延伸的升降轴211。并且，在顶板11上配置有使该升 降轴211升降自如以及绕铅垂轴线旋转自如地保持该升降轴211的自转机构212。另外， 该升降轴211的下端与升降板213相连接，且在该升降板213的下表面上沿晶圆W的直径 方向分开而彼此面对地水平移动自如地配置有保持机构214、214，该保持机构214、214的 内侧凹陷成矩形，用于自侧面夹持晶圆W来支承晶圆W的背面。另外，在该图15中，对与上 述例子相同的构件标注相同的附图标记而省略说明。另外，图15的(b)是自晶圆W侧(下 侧)观察该升降板213时的仰视图。并且，在未使晶圆W自转时(搬入搬出晶圆W时、成膜时)，该升降板213 (保持机 构214)退避到顶板11附近，以便不与基座2的旋转动作发生干涉，在使晶圆W自转时，该 升降板213以使保持机构214、214分开大于晶圆W的直径尺寸的距离的状态下降。然后， 在利用自转机构212使晶圆W自转时，与上述例子同样地使基座2停止旋转以使晶圆W位 于升降销16上方，并使升降板213下降。接着，利用升降销16自背面侧顶起晶圆W而将晶 圆W保持在保持机构214、214的内侧区域中，使保持机构214、214分别移动到内侧(晶圆 W侧)，从而自两侧夹持晶圆W，使升降销16下降而将晶圆W交接给保持机构214、214。接 着，利用自转机构212使晶圆W自转规定角度，之后使升降销16上升而以与晶圆W的交接 动作相反的顺序将晶圆W载置在载置部24内。在这样的自转机构212中，也与上述例子同 样地进行成膜步骤、旋转步骤，从而能够获得相同的效果。第3实施方式另外，作为上述各实施方式的成膜装置，形成为使基座2相对于气体喷嘴31、32、 41,42绕铅垂轴线旋转的结构，但也能形成为使气体喷嘴31、32、41、42相对于基座2绕铅垂 轴线旋转的结构。参照图16 图20将该种装置的具体结构作为本发明的第3实施方式进 行说明。在真空容器1内配置有作为工作台的基座300来替代上述基座2。旋转轴22与该 基座300的底面中央相连接，在搬入或搬出晶圆W时，能够使基座300旋转。在该基座300 上沿周向形成有多处例如5处的上述载置部24，在该载置部24内设有升降板200。如图16 图18所示，气体喷嘴31、32、41、42安装在扁平的圆盘状的芯部301上， 该芯部301设在基座300的中央部的正上方，且该气体喷嘴31、32、41、42的基端部贯穿该 芯部301的侧壁。芯部301如后所述那样例如能够绕铅垂轴线逆时针旋转，通过使该芯部 301旋转能使各气体喷嘴31、32、41、42在基座300的上方位置旋转。另外，图17表示将固 定在真空容器1 (顶板11以及容器主体12)和顶板11的上表面上的后述的套筒304取下 后的状态。凸状部4固定在上述芯部301的侧壁上，能够连同各气体喷嘴31、32、41、42—起在基座300上旋转。如图17、图18所示，在芯部301的侧壁上，在反应气体喷嘴31、32与设在反应气体喷嘴31、32的旋转方向上游侧的凸状部4之间设有2个排气口 61、62。上述排 气口 61、62与后述的各排气管302相连接，起到自各处理区域PI、P2排出反应气体以及分 离气体的作用。排气口 61、62与上述例子同样地设在分离区域D的旋转方向两侧，专门用 于排出各反应气体(BTBAS气体和03气体)。如图16所示，圆筒状的旋转筒303与芯部301的上表面中央部相连接。使该旋转 筒303在固定于真空容器1的顶板11上的套筒304内旋转，从而能使芯部301与气体喷嘴 31、32、41、42以及凸状部4 一起在真空容器1内旋转。芯部301的内部形成为下表面侧开 放的空间，贯穿芯部301的侧壁的反应气体喷嘴31、32、分离气体喷嘴41、42在该空间内分 别与用于供给BTBAS气体的第1反应气体供给管305、用于供给03气体的第2反应气体供 给管306、用于供给作为分离气体的N2气体的分离气体供给管307、308相连接(为了方便 说明，在图16中只表示了分离气体供给管307、308)。各供给管305 308在芯部301的旋转中心附近、详细而言在后述的排气管302 周围弯曲成L字形而向上延伸并贯穿芯部301的顶面，从而朝向垂直上方在圆筒状的旋转 筒303内延伸。如图16、图17和图19所示，旋转筒303具有上下层叠2层外径不同的2个圆筒而 成的外观形状，通过将外径较大的上层圆筒的底面支承在套筒304的上端面上，能够将旋 转筒303安装在套筒304上。由此，俯视观察时，旋转筒303是以能沿周向旋转的状态插入 在套筒304内的，而旋转筒303的下端侧贯穿顶板11而与芯部301的上表面相连接。在顶板11上方的旋转筒303的外周面侧沿上下方向隔开间隔地配置有气体扩散 路径，该气体扩散路径是遍布该外周面的周向上的整个圆周形成的环状流路。在图示的例 子中，在上层配置用于使分离气体(N2气体)扩散的分离气体扩散路径309，在中层配置用 于使BTBAS气体扩散的第1反应气体扩散路径310，在下层配置用于使03气体扩散的第2 反应气体扩散路径311。在图16中，附图标记312表示旋转筒303的盖部，附图标记313表 示用于使该盖部312与旋转筒303紧密接触的0型密封圈。在各气体扩散路径309 311上遍布旋转筒303的整个圆周在旋转筒303的外表 面上设有朝着该套筒304的内表面开口的狭缝320、321、322，从而能够经由这些狭缝320、 321,322向各气体扩散路径309 311中供给所对应的气体。另一方面，在环绕旋转筒303 的套筒304上的与各狭缝320、321、322相对应的高度上设有作为气体供给口的气体供给部 323、324、325，自未图示的气体供给源供给到上述气体供给部323、324、325中的气体经由 朝着该各部323、324、325开口的狭缝320、321、322而被供给到各气体扩散路径309、310、 311 内。插入到套筒304内的旋转筒303在该旋转筒303能旋转的范围内具有尽量接近套 筒304的内径的外径，在各部323、324、325的除开口部之外的区域处于各狭缝320、321、322 被套筒304的内周面堵塞的状态。结果，被导入到各气体扩散路径309、310、311中的气体只 在该气体扩散路径309、310、311内进行扩散，不会漏出到例如其他气体扩散路径309、310、 311中、真空容器1内、成膜装置外部等。在图16中，附图标记326表示用于防止气体自旋转 筒303与套筒304之间的间隙泄露的磁密封件，在各气体扩散路径309、310、311的上下位 置上也设有上述磁密封件326，从而能够可靠地将对应气体封闭在气体扩散路径309、310、311内。在图19中，省略了磁密封件326。
参照图19，在旋转筒303的内周面侧，气体供给管307、308与气体扩散路径309相 连接，上述各气体供给管305、306分别与各气体扩散路径310、311相连接。由此，自气体供 给部323供给的分离气体在气体扩散路径309内扩散而经由气体供给管307、308流向喷嘴 41、42，并且自各气体供给部324、325供给的各种反应气体分别在气体扩散路径310、311内 扩散而经由气体供给管305、306流向各气体喷嘴31、32，从而被供给到真空容器1内。另 夕卜，在图19中，为了方便图示，省略了后述的排气管302。如图19所示，吹扫气体供给管330与分离气体扩散路径309相连接，该吹扫气体 供给管330在旋转筒303内向下方侧延伸而如图18所示那样开口在芯部301内的空间，从 而能将N2气体供给到该空间内。在此，例如如图16所示那样利用旋转筒303以芯部301 的下表面处于距基座300的表面例如为上述高度h的位置的方式支承芯部301。由此，芯 部301能够不与基座300发生干涉地自由旋转。但是，这样在基座300与芯部301之间存 在间隙时，BTBAS气体或03气体例如有可能自上述处理区域P1、P2中的一方经由芯部301 的下方而蔓延到另一方。因此，将芯部301的内侧形成为空洞，使空洞的下表面侧朝向基座300开放，并自 吹扫气体供给管330向该空洞内供给吹扫气体(N2气体)，然后经由间隙朝向各处理区域 P1、P2吹出吹扫气体，从而能够防止出现上述的反应气体蔓延的情况。即、该成膜装置为了 使处理区域P1、P2的气氛分离而能够设置中心区域C，该中心区域C是由基座300的中心部 和真空容器1划分出的、且沿芯部301的旋转方向形成有用于向基座300的表面喷出吹扫 气体的喷出孔。此时，吹扫气体起到防止BTBAS气体或03气体经由芯部301的下方蔓延到 另一方的分离气体的作用。另外，此处所说的喷出孔相当于芯部301的侧壁与基座300之 间的间隙。再次参照图16，在旋转筒303的上层的外径大的圆筒部的侧周面上绕挂有驱动带 335。利用驱动带335将配置在真空容器1的上方的作为旋转机构的驱动部336的驱动力 传递到芯部301，由此使套筒304内的旋转筒303旋转。另外，在图16中，附图标记337表 示在真空容器1的上方位置用于保持驱动部336的保持部。另外，如图16所示，在旋转筒303内沿其旋转中心配置有排气管302。排气管302 的下端部贯穿芯部301的上表面而在芯部301内的空间中延伸，从而排气管302的下端面 被封闭。另一方面，例如如图18所示，在该芯部301内延伸的排气管302的侧周面上设有 排气引入管341、342，排气引入管341、342分别在芯部301的侧周面上开口为各排气口 61、 62。由此，能够不吸引芯部301内的吹扫气体而将真空容器1内的气体吸引到排气管302 内。另外，如上所述在图19中省略了排气管302，该图19所示的各气体供给管305、 306,307,308和吹扫气体供给管330配置在该排气管302周围。如图16所示，排气管302的上端部贯穿旋转筒303的盖部312，且与作为真空排气 部件的例如真空泵343相连接。另外，在图16中，附图标记344表示使排气管302能旋转 地与下游侧的配管相连接的旋转接头。如图20所示，在基座300的下方设有上述升降销16，如图18概略所示，在本例中 升降销16与载置部24相对应地设在载置部24的下方。也就是说，在本实施方式中，不使基座300旋转而是使气体喷嘴31、32、41、42 (旋转筒303)旋转来进行成膜，因此分别设有升降销16、升降轴17、升降机构18、轴承部19a以及磁密封件19b，以便能使每个晶圆W分 别独立地进行自转。另外，在将晶圆W搬入真空容器1中或自真空容器1搬出晶圆W时，由 于要使基座300旋转以使各载置部24处于与输送口 15相面对的位置，因此在使基座300 旋转时各升降销16不与该基座300发生干涉地下降，在使晶圆W自转时各升降销16上升。下面对使用了该成膜装置的成膜方法与图11所示的各步骤Sl S8的不同之处 进行说明。首先，在步骤Sl中，使升降销16不与基座300的旋转动作发生干涉地下降，然 后一边如上所述地使该基座300间歇性地旋转一边利用输送臂10与升降销16的协同作业 将各晶圆W分别载置在5个载置部24上。接下来，在步骤S2中，使基座300停止旋转，以便各载置部24位于各升降销16的 上方位置。然后，使旋转筒303逆时针旋转。于是，如图19所示那样设在旋转筒303上的 各气体扩散路径309 312随着旋转筒303的旋转而旋转，但由于设在上述气体扩散路径 309 311上的狭缝320 322的一部分始终朝向分别对应的气体供给部323 325的开 口部而开口，因此能向气体扩散路径309 312中连续供给对应的气体。被供给到气体扩散路径309 312中的对应气体经由与各气体扩散路径309 312相连接的气体供给管305 308自反应气体喷嘴31、32、分离气体喷嘴41、42被供给到 各处理区域PI、P2、分离区域D中。由于上述气体供给管305 308被固定在旋转筒303 上、且反应气体喷嘴31、32以及分离气体喷嘴41、42借助芯部301被固定在旋转筒303上， 因此上述气体供给管305 308以及各气体喷嘴31、32、41、42 —边随着旋转筒303的旋转 而旋转一边将各种气体供给到真空容器1内。此时，自与旋转筒303 —体地旋转着的吹扫气体供给管330也供给作为分离气体 的N2气体，由此自中心区域C即自芯部301的侧壁部与基座300的中心部之间沿基座300 的表面喷出N2气体。另外在本例中，由于排气口 61、62位于沿着配置有反应气体喷嘴31、 32的第2顶面45的下方侧的空间而形成的芯部301的侧壁部上，因此第2顶面45的下方 侧的空间的压力低于第1顶面44的下方侧的狭窄的空间的压力以及中心区域C的压力。因 此，与上述成膜装置同样地能够使BTBAS气体和03气体不相互混合而独立地排出BTBAS气 体和03气体。因而，各处理区域PI、P2夹着分离区域D地按顺序通过在基座300上停止的各晶 圆W的上方，如上所述那样进行成膜步骤。然后，在形成规定膜厚的氧化硅膜时，作为旋转 步骤与上述例子相同地使晶圆W在规定的时刻分别独立地进行自转。这样，在使晶圆W自转 时，既可以与上述例子同样地停止供给BTBAS气体，也可以使旋转筒303停止旋转。另外， 也可以停止供给BTBAS气体和03气体。并且，也可以不停止使旋转筒303旋转、不停止供 给BTBAS气体以及03气体而使晶圆W进行自转，这种情况下，也可以例如在晶圆W自转的 期间内不与BTBAS气体接触地在该晶圆W通过处理区域P2或分离区域D时使该晶圆自转。在本实施方式中，也同样地在表面内进行均勻性高的成膜处理，能够获得相同的 效果。另外，在该例子中，也能使气体喷嘴31、32、41、42、凸状部4以及旋转筒303 —起旋转 地设置上述第2实施方式中的保持机构214、214，从而使晶圆W自转。此时，通过使旋转筒 303停止旋转而使晶圆W进行自转。第4实施方式=第1基础的实施方式
接下来，说明本发明第4实施方式。参照图21和图22，在基座2的上表面上设有多个(在图示的例子中为5个)上表面形状为圆形的基座托盘201。在图示的例子中，基座托盘201以大约72°的角度间隔配 置在基座2上。基座托盘201的外径例如约比晶圆W的直径大IOmm IOOmm较好。在各 基座托盘201上形成有用于载置晶圆W的圆形凹部状的载置部24。在图22中，为了方便图 示，只在1个基座托盘201上描绘出晶圆W。图23的(a)表示输送口 15 (参照图2以及图3)、和位于与该输送口 15相面对的 位置的基座托盘201，该输送口 15设在真空容器1的容器主体12的侧壁上，用于搬入或搬 出晶圆W。图23的(b)是沿图23(a)的I-I的剖视图。参照图23的(b)，在基座2上设有凹部202，能在该凹部202中装卸基座托盘201 地将该基座托盘201收容在该凹部202中。在凹部202的大致中央部设有通孔2a。另外， 在基座托盘201下方且真空容器1的外部配置有驱动装置203，在驱动装置203上部安装有 升降杆204。借助波纹管204a以及磁密封件(未图示)将升降杆204气密地安装在真空 容器1的底部。驱动装置203例如包括气动缸和步进电动机，能使升降杆204升降并旋转。 因此，在利用驱动装置203使升降杆204向上移动时，升降杆204通过基座2的凹部202中 的通孔2a而与基座托盘201的背面接触，从而向上托起基座托盘201。在基座托盘201离 开基座2时，升降杆204能使基座托盘201旋转。另外，在升降杆204向下移动时，基座托 盘201也向下移动而被收容在基座2的凹部202中。另外，当然以不会与配置在基座2的下方的加热器单元7发生碰撞地设置升降杆 204。例如如图23的(b)所示，在利用多个环状加热构件构成加热器单元7时，升降杆204 能在2个相邻的环状加热构件之间通过而到达基座托盘201的背面。另外，如图23的(b)所示，在将基座托盘201收容在凹部202中时，基座托盘201 的上表面201a与基座2的上表面形成为同一平面。当在基座2与基座托盘201之间存在 高度差时，在基座2以及基座托盘201的上方流动的气体的流动形态发生紊乱，有时影响晶 圆W上的膜厚均勻性。为了降低该影响，使基座托盘201的上表面201a与基座2的上表面 处于同一高度，从而防止流动形态发生紊乱。另外，如图23的(b)所示，基座托盘201的载置部24具有比晶圆W的直径稍大例 如4mm左右大小的直径并具有与晶圆的厚度基本相等的深度。因此，在将晶圆W载置在载置 部24上时，晶圆W的表面与基座2的上表面、基座托盘201的上表面201a位于同一高度。 假若该载置部24与晶圆W之间存在比较大的高度差，则由于该高度差而使气体的流动发生 湍流，从而晶圆W上的膜厚均勻性受到影响。因此，将2个表面处于同一高度。在此，“同一 高度”是指高度差为大约5mm以下，但在加工精度容许的范围内尽可能使该差趋近于零。另 夕卜，基座2的表面与基座托盘201的上表面201a处于“同一高度”也是相同的意思。再次参照图22，图22表示与输送口 15相面对的输送臂10。输送臂10经由输送口 15将晶圆W输送到真空容器1中(参照图24)或者经由输送口 15将晶圆W自真空容器1 输送到外部。在输送口 15上设有闸阀(未图示)，由此能够开闭输送口 15。基座托盘201 位于与输送口 15相面对的位置上，在闸阀打开时，利用输送臂10将晶圆W输送到真空容器 1内，从而自输送臂10将晶圆W放置在载置部24上。为了自输送臂10将晶圆W放下到载 置部24上或自载置部24抬起晶圆W，在各基座托盘201和基座2的凹部202的底部上形成有3个通孔，且贯穿该通孔地设有能上下动作的升降销16 (图24)。利用升降机构(未图 示)使升降销通过通孔而进行升降，该通孔形成在基座托盘201的载置部24上。接下来，说明本实施方式的成膜装置的动作(成膜方法)。晶圆的搬入工序
首先，参照图24和图26说明将晶圆W载置在基座2上的工序。首先，使基座2旋 转而使基座托盘201位于与输送口 15相面对的位置上。然后，打开闸阀(未图示)。接着， 如图9所示，利用输送臂10将晶圆W经由输送口 15搬入到真空容器1内，并保持在载置部 24的上方(参照图24)。然后，使升降销16上升而自输送臂10接收晶圆W，然后输送臂10 自真空容器1退出，闸阀(未图示)关闭，使升降销16下降而将晶圆W载置在基座托盘201 的载置部24上。反复进行与要在一次运行中处理的晶圆张数相等的次数的上述一系列动作，从而 完成晶圆的搬入操作。成膜工序在搬入晶圆后，利用真空泵64(图1)对真空容器1内进行排气到极限真空度程 度。然后，开始使基座2进行俯视看来为顺时针的旋转(公转)。利用加热器单元7预先将 基座2和基座托盘201加热到规定温度(例如300°C )，从而通过将晶圆W载置在载置部24 上而对晶圆W进行加热。在对晶圆W进行加热并将晶圆W维持成规定温度后，自分离气体 喷嘴41、42供给分离气体(N2)，然后利用真空泵64以及压力调整器65将真空容器1内维 持成规定压力。然后，将BTBAS气体经由反应气体喷嘴31供给到处理区域Pl内，将03气 体经由反应气体喷嘴32供给到处理区域P2内。在晶圆W通过反应气体喷嘴31的下方的处理区域Pl时，BTBAS分子吸附在晶圆 W的表面上，在晶圆W通过反应气体喷嘴32的下方的处理区域P2时，03分子吸附在晶圆W 的表面上，BTBAS分子被03氧化。因而，在利用基座2的旋转而使晶圆W通过区域Pl、P2 一次时，在晶圆W的表面上形成有氧化硅的一个分子层。在利用基座2的旋转而使晶圆W交替通过区域Pl、P2规定次数之后，进行晶圆W 的自转工序。具体而言，首先，停止供给BTBAS气体和03气体，且使基座2停止旋转。此 时，使基座2停止旋转，使得基座2上的5个基座托盘201中的任意一个位于与真空容器1 的输送口 15相面对的位置。或者，在使基座2停止旋转之后，调整角度，使得1个基座托盘 201位于与输送口 15相面对的位置即可。由此，如参照图23说明的那样，该基座托盘201 位于升降杆204和升降机构203的上方。S卩、使基座2停止在能够使升降杆204通过基座 2的凹部202的中央的通孔201a的位置上。接着，如图25的(a)所示，升降杆204向上移动，通过通孔2a而向上托起基座托 盘201 (图25的(b))。然后，如图25的(c)所示，保持基座托盘201被从基座2托起的状 态而利用升降杆204使基座托盘201旋转例如45°。由此，载置在该基座托盘201的载置 部24上的晶圆W也自转45°。之后，升降杆204下降而将基座托盘201收容在基座2的凹 部202中(图25的(d))。接着，使基座2旋转而使被升降杆204带动旋转的基座托盘201相邻的基座托盘 201位于与输送口 15相面对的位置上。之后，反复进行图25的(a) 图25的(d)所示的 自转工序，然后使该基座托盘201停止自转。接着，反复进行与基座2上的晶圆W的张数相等的次数的上述动作，然后结束晶圆W的自转工序。该自转工序并不限于上述实施方法，例如优选在晶圆W (基座托盘201)每自转一次的自转角度为θ°、要堆积的膜的目标膜厚为Tnm时，在成膜从开始到结束的期间内进 行(360° /θ° -1)次的自转工序，且优选在膜厚每增加TX (360° /θ° )nm时进行一次 自转工序。具体而言，在形成膜厚为80nm的氧化硅膜时，若晶圆W的自转角度为45°，则 优选在将氧化硅膜成膜在晶圆W上的期间内使晶圆W至少自转7( = 360/45-1)次。由此， 能够在氧化硅膜的膜厚每增加大约10nm( = 80/8)时，进行1次自转工序。更具体而言，如 图26所示，在步骤1中形成氧化硅膜，在膜厚达到约IOnm的时刻中断成膜，进行上述自转 工序而使所有晶圆W旋转45° (步骤2)。然后，再次开始进行成膜(步骤3)，在氧化硅膜 的膜厚又增加了 IOnm的时刻中断成膜，再使晶圆W(向同一方向)旋转45° (步骤4)。之 后，反复上述动作，从而在形成膜厚为80nm的氧化硅膜的期间内，使晶圆W反复进行7次的 45°自转，进行8次成膜工序。利用上述自转工序以及伴随该自转工序的成膜工序，能够有 效地使在晶圆W的表面内产生的氧化硅膜的较厚部分的膜厚和较薄部分的膜厚相抵，从而 能够提高晶圆W表面内的膜厚均勻性。关于均勻化的具体效果，见后述。另外，在基座托盘201自转时，只要将基座托盘201的背面托起到稍高于基座2的 上表面的程度就足够了。即、在基座托盘201自转时，基座托盘201是不会与基座2接触那 样程度的高度即可，具体而言，基座托盘201的背面与基座2的上表面的高度差约为Imm IOmm左右艮口可。在堆积了具有规定膜厚的氧化硅膜之后，停止供给BTBAS气体和臭氧气体，且使 基座2停止旋转，从而结束成膜工序。晶圆的搬出工序在结束了成膜工序之后，对真空容器1内进行吹扫。然后，利用输送臂10采用与 搬入动作相反的动作自真空容器1依次搬出晶圆W。即、在载置部24位于与输送口 15相面 对的位置上、且打开了闸阀之后，使升降销16上升而将晶圆W保持在基座托盘201的上方。 然后，输送臂10进入到晶圆W的下方，使升降销16下降而能够利用输送臂10接受晶圆W。 之后，输送臂10自真空容器1退出，自真空容器1搬出晶圆W。由此，结束了 1个晶圆W的 搬出工序。接下来，反复上述动作而搬出基座2上的所有晶圆W。在本实施方式的成膜装置中，由于能够中断成膜而使晶圆W进行自转，因此能够 进一步提高膜厚的均勻性。下面说明晶圆W的自转效果。图27表示形成在晶圆W上的膜的膜厚在表面内的分布情况的研究结果。“不旋 转”一栏表示的是，利用偏振光分析测定法(ellipsometry)在表面内的49个点处测量不 使晶圆W(8英寸)自转而只使基座2旋转(晶圆W的公转)来形成的氧化硅膜的膜厚、根 据其结果计算(插值)而得出的膜厚分布。对在图27的(a)所示的“不旋转”的情况下的 膜厚分布进行说明时，在附图标记Tn所示的深色区域中膜厚较薄，随着离该区域越远膜厚 越厚，膜厚朝着附图标记Tk所示的区域而变得更厚。另外，图27的(a)表示在成膜工序中 以120转/分(rpm)的转速使基座2旋转时的膜厚分布，图27的(b)表示在成膜工序中以 240rpm的转速使基座2旋转时的膜厚分布。两图中的目标膜厚均大约是155nm。另外，转 速是120rpm以及转速是240rpm时的BTBAS气体以及03气体的供给量是相同的。参照图27的(a)的“不旋转” 一栏的膜厚分布时，膜厚在沿晶圆W的大致直径方向的部分变薄，膜厚在晶圆W的一方边缘处变厚。此时，晶圆表面内的膜厚均勻性((49个 测量点中的最大膜厚-最小膜厚)+ (49个点中的平均厚度))为3. 27%。如果能在成膜过程中以沿基座2的径向的直径为轴线且作为中心地使晶圆W轴对 称地反转，就例如能够如图27的(a)的“左右反转”一栏所示地改善该膜厚分布的均勻性。 另外，在使晶圆W相对于该中心旋转180°时，能够如图27的(a)的“旋转180度”一栏所 示那样进一步改善该膜厚分布的均勻性。但是，在使晶圆W“左右反转”和“旋转180° ”时， 由于不能使膜厚较厚的部分和膜厚较薄的部分相抵，因此并不能大幅改善膜厚均勻性。特 别是在使晶圆W “旋转180度”时，膜厚较薄的区域反倒扩大。但是，在进行膜厚约为155nm的氧化硅膜的成膜过程中，当使晶圆W每次自转90° 地自转3次时，如图27的(a)的“90度”一栏所示，能将膜厚均勻性改善到1.44%。另外， 在使晶圆W每次自转45°地自转7次时，如图27的(a)的“45度”一栏所示，得知能将膜 厚均勻性改善到1. 18%。之所以能如上述那样改善膜厚均勻性，是因为利用晶圆W的自转 能使“不旋转”条件下的膜厚变厚的部分向膜厚容易变薄的位置移动，且能使膜厚变薄的部 分向膜厚容易变厚的位置移动，因此能使膜厚均勻。另外，晶圆W的旋转总角度也可以大于 360° (1圈)，每次的旋转角度也不限于45°、90°，大于0°且在360°以下即可，优选为 45° 90°以下。如图27的(b)所示，在晶圆W的公转速度为240rpm时也能获得基本相同的结果。 特别是在晶圆W的公转速度为240rpm时，如图27的(b)的“45度”一栏所示膜厚均勻性为 0. 83%，并且得到越低于越能获得良好的膜厚均勻性的这一启示。根据上述结果能够理 解本实施方式的效果。另外，当在成膜过程中使基座2和基座托盘201同时进行旋转的所谓自公转时，基 座托盘201和基座2有可能摩擦而产生微粒。但是，采用上述成膜方法，由于基座托盘201 离开基座2而进行旋转，因此能够最小限度地抑制基座托盘201与基座2的摩擦，由此起到 能够减少由摩擦所产生的微粒的这一效果。第5实施方式下面，说明根据本发明的第5实施方式的成膜装置。图28是表示第5实施方式的 成膜装置的概略剖视图。上述剖视图对应于图23的(b)。参照图28的(a)，在基座2上形 成有用于载置晶圆的载置部24，在载置部24的大致中央部形成有贯穿载置部24的台阶状 开口 2a。开口 2a与载置部24形成为同心圆状，开口 2a的上部的大径部的直径例如比晶圆 W的直径小约4mm 10mm。在该开口 2a中无间隙且能脱离地嵌入有反映开口 2a的形状的 基座柱塞210。S卩、基座柱塞210具有圆形的上表面形状和大致T字形的截面形状。另外，在基座柱塞210的下方配置有与图23的(b)所示的驱动装置203同样的驱 动装置(未图示)，在该驱动装置的上部安装有升降杆204。在利用驱动装置使升降杆204 向上移动时，基座柱塞210被升降杆204向上托起，在利用驱动装置使升降杆204旋转时， 使基座柱塞210、被基座柱塞210托起的晶圆W旋转，在使升降杆204向下移动时，基座柱塞 210也向下移动而被收容在基座2的台阶状的开口 2a中。采用上述结构，能够获得与上述 基座托盘201相同的效果。另外，在将基座柱塞210收容在开口 2a中时，基座柱塞210的上表面与载置部24 的上表面(除了基座柱塞210的部分之外)形成为同一平面。因此，晶圆W的整个背面与载置部24(包含基座柱塞210在内)接触，从而能够良好地保持晶圆W的温度的面内均勻性。另外，也能如图28的(b)所示那样对基座柱塞210进行变形。即、如图所示，在基 座2的载置部24的大致中央部形成有基本与载置部24同心圆状的圆柱状的开口 2a，在开 口 2a中无间隙且能脱离地嵌入有圆柱状的基座柱塞210。这样，也能利用升降杆204和驱 动装置(未图示)并借助于基座柱塞210自基座2托起晶圆W，且能使晶圆W旋转。因而， 能够获得与上述基座托盘201相同的效果。另外，也可以与5个基座托盘201相对应地等间隔设置5个升降杆204以及相对 应的5个驱动装置203 (与5个基座托盘201相对应地设置图23所示的结构)，且设置用于 使基座2旋转的驱动部23、能升降地设置基座2。采用该结构，使5个基座托盘201与所对 应的升降杆204的位置对齐并利用驱动装置203使升降杆204上升到与基座托盘201的背 面接触，之后利用驱动部23使基座2下降，从而能够自基座2相对性地托起基座托盘201。 在基座托盘201自基座2离开时，通过利用驱动装置203使基座托盘201旋转，从而能够使 所有晶圆W —起旋转，从而能够提高生产率。另外，也能通过使基座2下降而自基座2相对 性地托起图28所示的基座柱塞210。另外，在上述结构中，替代利用驱动部23使基座2下降这一方式，显而易见，只要 容许凸状部4的下表面(第1顶面44)距基座2的表面的高度h，就也可以利用相对应的驱 动装置203使5个升降杆204自基座2托起基座托盘201。另外，也可以设置沿着以凹部202的中央部为中心的圆而形成的至少3个圆弧状 狭缝来代替形成在基座2的凹部202的中央部上的通孔2a。并且，替代升降杆204，只要 设置能够被规定的驱动机构驱动而贯穿各个狭缝地上下移动、且能沿狭缝呈圆弧状移动的 销，那么在成膜的中断过程中就能使上述销通过狭缝而向上移动来托起基座托盘201并使 该基座托盘201沿狭缝移动，从而能使基座托盘201进行旋转。此时，圆弧状狭缝的预定角 (分别将凹部202中心与狭缝两端连结起来的线段所成的角度)可以与晶圆W的旋转角度 相等，且例如在预先将该预定角形成为110°左右时，也能将晶圆W的旋转角度调整为大于 0°且在110°以下的角度。另外，还能利用升降销16使晶圆W旋转来代替使用上述销。此时，优选在基座2 上形成有用于载置基板的载置部24，而非使基座2具有凹部202、和能脱离地收容在该凹部 202中的基座托盘201。并且，优选能够在载置部24的底部至少设置3个圆弧状狭缝，3个 升降销16能够通过所对应的狭缝而上下移动、且能沿狭缝呈圆弧状移动。由此，在成膜的 中断过程中，通过使升降销16通过狭缝而向上移动来托起晶圆W、且使该升降销16沿狭缝 移动，能够使晶圆W旋转。此时，圆弧状狭缝的预定角与上述方法的预定角相同。另外，也能自上方抓起而抬起晶圆W来使该晶圆W旋转，而非自下方托起晶圆W来 使该晶圆W旋转。图29概略地表示用于抬起晶圆W而使该晶圆旋转的晶圆升降装置的截 面。如图所示，晶圆升降装置260包括臂IOlaUOlb (省略表示另外一个臂)，它们在真空 容器1 (图1等)内的基座2与顶板11之间自导向装置262吊挂，在前端具有至少3个末端 执行器(endeffectorUOlc ；电磁元件261，其被安装在导向装置262的下表面上，且借助一 端部与臂IOla相结合的杆261a使臂101a、IOlb彼此接近或彼此远离地进行驱动；轴263， 其贯穿设在顶板11上的通孔而与导向装置262的上表面中央部相结合，被磁密封件262气密地密封，且能上下移动和旋转；电动机265，其使轴263上下移动并旋转。另外，在基座托盘201上形成有末端执行器用凹部(未图示)，该末端执行器用凹部容许晶圆升降装置260 的臂101a、IOlb的顶端的末端执行器IOlc与载置在基座托盘2的载置部24上的晶圆W的 背面接触。采用上述结构，能够如下所述那样进行晶圆W的自转工序。首先，在成膜的中断过 程中，利用电动机265使导向装置262以及臂IOlaUOlb下降，从而将末端执行器IOlc收 纳在设于基座托盘201上的凹部中。然后，利用电磁元件261使臂101a、IOlb彼此接近地 (沿朝着晶圆W的中心的方向)移动该臂IOlaUOlb时，能够使末端执行器IOlc进入晶圆 W的背面周缘部的下方。然后，利用电动机265使导向装置262和臂IOlaUOlb上升时，臂 IOlaUOlb能够与晶圆W的背面周缘部接触而抬起晶圆W(参照图29)。然后，在利用电动 机265使轴263旋转时，能够使晶圆W旋转。旋转角度并不限于此，例如也可以为45°。之 后，使输送臂101a、IOlb下降而将晶圆W载置在基座托盘201上，使输送臂101a、IOlb彼此 远离地移动该输送臂101a、101b，利用电动机265使导向装置262和臂101a、IOlb上升。利 用上述动作，能够进行晶圆W的自转工序。因而，起到与上述效果相同的效果。另外，这样的情况下，也可以在基座2上形成载置部24和末端执行器用凹部，而不 使用基座托盘201。另外，臂IOlaUOlb也能分支成2个副臂，在分支的副臂的顶端分别具 有末端执行器101c。由此，能够利用4个末端执行器IOlc支承晶圆W，从而设置2个自导向 装置262悬垂的臂即可。而且，能够简化电磁元件261的结构。另外，也能将臂IOlaUOlb 中的任意一个分支成2个副臂，且分别在分支的副臂的顶端设置末端执行器101c。由此，能 够利用3个末端执行器IOlc支承晶圆W。另外，如上所述，在本发明的实施方式的成膜装置中，由于能够显著减少原料气体 在真空容器1内的混合，因此能够只在晶圆W和基座2等上进行成膜，膜几乎不会堆积在晶 圆升降装置260上。因此，不用担心出现在晶圆升降装置260上堆积有膜、由于该膜剥离而 产生微粒的情况。第6实施方式在上述说明中，晶圆W是在真空容器1的内部旋转(自转)的，但也能中断成膜而 自真空容器1取出晶圆W而使该晶圆W旋转。下面，参照图30以及图31说明能够进行该 操作的成膜装置的一个例子。图30是本发明的第6实施方式的成膜装置700的概略俯视图。如图所示，成膜装 置700包括真空容器111 ；安装在真空装置111的侧壁的输送口上的输送路径270a ；安装 在输送路径270a中的闸阀270G ；能利用闸阀270G连通地设置的输送组件270 ；借助闸阀 274G与输送组件270相连接的晶圆旋转单元274 ；以及分别借助闸阀272G与输送组件270 相连接的加载互锁真空室272a、272b。该真空容器111与上述真空容器1的不同点在于，都没有设置基座托盘201、基座 柱塞210以及晶圆升降装置260，其他结构与上述真空容器1相同。输送组件270在内部包括2个输送臂10a、10b。上述输送臂10a、IOb伸缩自如、且 能以基部为中心转动。由此，能够像图30所示的输送臂IOa那样在打开闸阀270G时将晶 圆W搬入真空容器111内、且能自真空容器111搬出晶圆W。另外，在打开闸阀274G时，能 将晶圆W搬入到晶圆旋转单元274上，且能自晶圆旋转单元274搬出晶圆W。同样在打开闸阀272G时，能将晶圆W搬入到加载互锁真空室272a、272b内或自加载互锁真空室272a、 272b搬出晶圆W。晶圆旋转单元274包括具有圆形的上表面形状的、能旋转的工作台274a;使该工 作台274a旋转的旋转机构(未图示)。另外，在工作台274a上设有与先前说明的升降销 16相同的销(未图示)，由此能自输送臂10a、10b接受晶圆W而将该晶圆W载置在工作台 274a上，且能将工作台274a上的晶圆W交接给输送臂10a、10b。采用上述结构，能够利用 工作台274a使由输送臂10a、10b输送的晶圆W旋转规定角度。如作为沿图30的II-II的剖视图的图31所示，加载互锁真空室272b (272a)具有 能够被未图示的驱动部驱动而升降的例如5层晶圆载置部272c，在各晶圆载置部272c上载 置有晶圆W。另外，加载互锁真空室272a、272b中的一个也可以作为暂时收纳晶圆W的缓冲 室而发挥作用，另一个作为用于将晶圆W自外部(先于成膜工序的工序)搬入到成膜装置 700中的接口室而发挥作用。另外，未图示的真空系统分别与输送组件270、晶圆旋转单元274以及加载互锁真 空室272a、272b相连接。上述真空系统也可以具有例如旋转泵、且依据需要具有涡轮分子泵。采用上述结构，中断在真空容器111内的成膜操作，利用输送臂IOa采用与将晶圆 W搬入到真空容器111内时相反的程序自真空容器111搬出晶圆W。将该晶圆W搬入到晶 圆旋转单元274中并载置在工作台274b上。在工作台274b旋转了规定角度之后，输送臂 IOa自工作台274b接受晶圆W，然后将晶圆W载置在作为缓冲室的加载互锁真空室272b中 的任意一个晶圆载置部272c上。在该期间内，输送臂IOb搬出真空容器111内的另一个晶 圆W。自加载互锁真空室272b返回的输送臂10a、和朝着晶圆旋转单元274的输送臂IOb 在输送组件270内错开，输送臂IOa再次进入真空容器111内以搬出再一个晶圆W，输送臂 IOb将晶圆W搬入到晶圆旋转单元274中。这样，能将真空容器111内的所有晶圆W(在图 示的例子中为5张晶圆W)输送到晶圆旋转单元274中、且能使该晶圆W旋转，然后将晶圆 W暂时收纳在作为缓冲室的加载互锁真空室272b中。在将所有晶圆W收纳在加载互锁真 空室272b中后，输送臂10a、10b再将晶圆W自加载互锁真空室272b搬入到真空容器111 内的各载置部24上。再次被搬入的晶圆W由于在晶圆旋转单元274中旋转了规定角度，因 此与自真空容器111搬出该晶圆W前相比，在各载置部24上使该晶圆W正好旋转相同的角 度。在将晶圆W再次搬入到真空容器111内之后，再次开始进行成膜，当晶圆W增加了规定 膜厚之后，再次中断成膜而进行上述程序。采用具有上述那样的自转工序的成膜方法也能发挥上述的膜厚均勻性的改善效 果，从而能够提供均勻性更优异的薄膜。另外，也可以在成膜装置700中设置2个以上的晶圆旋转单元274。另外，例如在 处理1批10张的晶圆W时，也可以在将5张晶圆W暂时收纳在作为缓冲室的加载互锁真空 室272b中之后，将收纳在作为接口室的加载互锁真空室272a中的5张晶圆W输送到真空 容器111内，从而在这5张晶圆W上进行成膜。然后，当在这5张晶圆W上形成了规定膜厚 的膜之后，中断成膜而自真空容器111搬出晶圆W，并将之前收纳在加载互锁真空室272b内 的5张晶圆W搬入到真空容器111内，再次开始进行成膜。第7实施方式
在上述实施方式中，用于使基座2旋转的旋旋转轴22位于真空容器1的中央部。另外，利用分离气体对芯部21与顶板11之间的空间52进行吹扫，以防止反应气体通过中 央部而发生混合。但是，在第7实施方式中，也可以如图32所示那样构成真空容器1。参 照图32，容器主体12的底部14具有中央开口，且在该中央开口处气密地安装有收容壳体 80。另外，顶板11具有中央凹部80a。支柱81被载置在收容壳体80的底面上，支柱81的 上端到达中央凹部80a的底面。支柱81用于防止自反应气体喷嘴31喷出的第1反应气体 (BTBAS)和自反应气体喷嘴32喷出的第2反应气体(03)通过真空容器1的中央部而相互 混合ο另外，虽省略图示，但如图23(a)以及图23(b)所示，在该成膜装置的基座2上设 有能装卸地收容基座托盘201的凹部202。在凹部202的大致中央部设有通孔2a，利用通 过通孔2a而升降并旋转的升降杆204而向上托起基座托盘201，并使该基座托盘201旋转。 另外，在升降杆204向下移动时，基座托盘201也向下移动而被收容在基座2的凹部202中。 基座托盘201和凹部202等的尺寸如上所述。采用上述结构，图32的成膜装置也能中断成 膜并使基座托盘201以及载置在该基座托盘201上的晶圆W旋转规定角度，从而能够提高 膜厚均勻性。另外，同轴状地围绕支柱81地设有旋转套筒82。利用安装在支柱81的外表面上 的轴承86、88和安装在收容壳体80的内侧面上的轴承87支承旋转套筒82。另外，在旋转 套筒82的外表面上安装有齿轮部85。另外，环状基座2的内周面安装在旋转套筒82的外 表面上。驱动部83被收容在收容壳体80中，在自驱动部83延伸的轴上安装有齿轮84。齿 轮84与齿轮部85啮合。采用上述结构，能够利用驱动部83使旋转套筒82旋转，进而使基 座2旋转。吹扫气体供给管74与收容壳体80的底部相连接，能够向收容壳体80中供给吹扫 气体。由此，为了防止反应气体流入到收容壳体80内，能够将收容壳体80的内部空间的压 力维持成高于真空容器1的内部空间的压力。因而，能够不在收容壳体80内进行成膜地减 少维护的频率。另外，吹扫气体供给管75分别与导管75a相连接，从而能够向旋转套筒82 的上端部供给吹扫气体，该导管75a自真空容器1的上部外表面延伸到凹部80a的内壁。由 于该吹扫气体，因此BTBAS气体和03气体无法通过凹部80a的内壁与旋转套筒82的外表 面之间的空间而相互混合。图32表示了 2个吹扫气体供给管75和导管75a，供给管75和 导管75a的数量被确定成能够可靠地防止BTBAS气体和03气体在凹部80a的内壁与旋转 套筒82的外表面之间的空间附近混合。在图32的实施方式中，凹部80a的侧面与旋转套筒82的上端部之间的空间相当 于用于喷出分离气体的喷出孔，并且由该分离气体喷出孔、旋转套筒82以及支柱81构成位 于真空容器1的中心部的中心区域。以上，参照几个实施方式说明了本发明，但本发明并不限于上述实施方式，也能进 行各种变形、变更。例如在上述实施方式中，在应该形成为凸状部4的扇形板上形成槽部43，然后将 分离气体喷嘴41 (42)配置在槽部43中，从而形成分离区域D。但是，也可以以将2个扇形 板配置在分离气体喷嘴41 (42)两侧的方式利用螺钉将上述2个扇形板安装在顶板11的下 表面上，从而构成分离区域D。图33是表示该种结构的俯视图。此时，为了高效地发挥分离区域D的分离作用，也可以根据分离气体、反应气体的喷出速度来决定凸状部4与分离气体 喷嘴41 (42)之间的距离、凸状部4的尺寸。另外，在上述实施方式中，在设于凸状部4上的槽部43中配置分离气体喷嘴 41 (42)，然后在分离气体喷嘴41 (42)两侧配置有低的顶面44。但是，在其他实施方式中，替 代分离气体喷嘴41，还可以如图34所示那样在凸状部4的内部形成沿基座2的直径方向延 伸的流路47，然后沿该流路47的长度方向形成多个气体喷出孔40，从而自这些气体喷出孔 40喷出分离气体(N2气体)。另外，凸状部4也可以是空心的，能将分离气体导入空心的内部。这种情况下，也可以如图35的(a) 图35的(c)那样排列多个气体喷出孔33。参照图35的(a)，多个气体喷出孔33分别具有倾斜而成的狭缝形状。上述倾斜狭 缝(多个气体喷出孔33)中与沿基座2的径向相邻的狭缝部分重叠。在图35的(b)中，多 个气体喷出孔33分别为圆形。顺着沿基座2的径向延伸的弯曲线配置作为整体的上述圆 形的孔(多个气体喷出孔33)。在图35的(c)中，多个气体喷出孔33分别具有圆弧状的狭 缝形状。沿基座2的径向隔开规定间隔地配置这些圆弧状狭缝(多个气体喷出孔33)。另外，在本实施方式中，凸状部4具有大致扇形的上表面形状，但在其他实施方式 中，也可以具有图36的(a)所示的长方形、或正方形的上表面形状。另外，如图36的(b) 所示，也可以使凸状部4的上表面整体形成为扇形，且具有弯曲成凹状的侧面4Sc。而且，如 图36的(c)所示，也可以使凸状部4的上表面整体形成为扇形，且具有弯曲成凸状的侧面 4Sv。此外，如图36的(d)所示，也可以使凸状部4上的基座2(图1)的旋转方向上游侧的 部分具有凹状的侧面4Sc，且使凸状部4上的基座2 (图1)的旋转方向下游侧的部分具有平 面状的侧面4Sf。另外，在图36的(a) 图36的(d)中，点划线表示形成在凸状部4上的 槽部43(图4的(a)、图4的(b))。在上述这些情况下，收容在槽部43中的分离气体喷嘴 41(42)(图2)自真空容器1的中央部、例如突出部5(图1)延伸。但是，根据下述理由，优选凸状部4的上表面形状为扇形。由于越靠近基座2的外 周缘离心力的作用越大，因此例如BTBAS气体在靠近基座2的外周缘的部分上以较大速度 流向分离区域D。因而，在靠近基座2的外周缘的部分上，BTBAS气体流入顶面44与基座2 之间的间隙中的可能性很高。因此，若使凸状部4的宽度(沿旋转方向的长度)越向外周 缘越宽，则难以使BTBAS气体进入到上述间隙中。下面，再举例说明凸状部4(或顶面44)的尺寸。参照图37的(a)以及图37的 (b)，在分离气体喷嘴41 (42)两侧形成狭窄的空间的顶面44的与供晶圆中心WO通过的路 径相对应圆弧长度L也可以大约是晶圆W直径的1/10 1/1的长度，且优选大约是1/6以 上的长度。具体而言，在晶圆W的直径为300mm时，优选该长度L大约在50mm以上。在该 长度L较短时，为了有效防止反应气体流入到狭窄的空间内，必须降低顶面44与基座2之 间的狭窄的空间的高度h。但是，在长度L过短而高度h极低时，基座2与顶面44发生碰 撞，可能产生微粒而污染晶圆、或损坏晶圆。因而，为了避免基座2与顶面44发生碰撞，需要 抑制基座2的振动、或使基座2稳定旋转的对策。另一方面，在缩短了长度L的状态下而较 大地维持狭窄的空间的高度h时，为了防止反应气体流入到顶面44与基座2之间的狭窄的 空间内，必须降低基座2的旋转速度，反倒不利于提高制造生产率。根据上述情况，优选沿 着与晶圆中心WO的路径相对应的圆弧的、顶面44的长度L约在50mm以上。但是，凸状部4或顶面44的尺寸并不限于上述尺寸，能够按照所用的工艺参数、晶圆尺寸来调整凸状部4或顶面44的尺寸。另外，只要使狭窄的空间具有能形成分离气体自分离区域D向处理区域 Pl (P2)流动那样程度的高度，如从上述说明中可知那样，除了所用的工艺参数、晶圆尺寸之 外还能依据例如顶面44的面积调整狭窄的空间的高度h。分离区域D的顶面44并不限于是平坦面，也能如图38的(a)所示那样弯曲成凹 面状，还能如图38的(b)所示那样形成为凸面形状，此外，还能如图38的(c)所示那样构 成为波状。另外，在本发明的实施方式中，虽然优选顶面44位于分离气体供给部件的旋转方 向两侧，但也可以不在分离气体喷嘴41、42两侧设置凸状部4、而是自分离气体喷嘴41、42 向下吹出N2气体而形成气帘，利用该气帘而使处理区域P1、P2分离。用于加热晶圆的加热器单元7也可以具有加热灯来代替电阻发热体。另外，也可 以将加热器单元7设在基座2上方侧、或上下两方侧来代替将加热器单元7设在基座2的 下方侧。另外，当在低温例如常温条件下发生上述反应气体的反应时，也可以不设置上述加 热部件。另外，在本实施方式的成膜装置中，基座2具有5个载置部24，且能够在1次运行 中处理被载置在对应的5个载置部24上的5张晶圆W，但也能在5个载置部24其中之一上 载置1张晶圆W，还可以只在基座2上形成1个载置部24。在上述实施方式中，处理区域Pl和处理区域P2相当于具有比分离区域D的顶面 44高的顶面55的区域。但是，也可以使处理区域Pl和处理区域P2中的至少一方在反应气 体喷嘴31 (32)两侧具有与基座2相对且比顶面45低的其他顶面。这是为了防止气体流入 到该顶面与基座2之间的间隙内。该顶面既可以比顶面45低，也可以与分离区域D的顶面 44是同一高度。图39表示上述结构的1个例子。如图所示，扇状的凸状部30配置在被供 给03气体的处理区域P2中，反应气体喷嘴32配置在形成于凸状部30的槽部(未图示) 中。换言之，该处理区域P2用于供气体喷嘴供给反应气体，结构与分离区域D相同。另外， 凸状部30的结构也可以与图35的(a) 图35的(c)中所示的1例的空心凸状部相同。另外，只要设置较低的顶面(第1顶面)44以在分离气体喷嘴41 (42)两侧形成狭 窄的空间，在其他实施方式中，也可以将上述顶面、也就是比顶面45低且与分离区域D的顶 面44相同高度的低的顶面设在反应气体喷嘴31、32的两侧、且延伸到顶面44。换言之，也 可以将其他凸状部400安装在顶板11的下表面上来代替凸状部4。参照图40，凸状部400 具有大致圆盘状的形状，且基本与基座2的整个上表面相对，该凸状部400具有分别收容有 气体喷嘴31、32、41、42且沿径向延伸的4个狭缝400a，且在凸状部400的下方留有相对于 基座2而形成的狭窄的空间。该狭窄的空间的高度也可以与上述高度h相同。在使用凸状 部400时，自反应气体喷嘴31 (32)喷出的反应气体在凸状部400的下方(或在狭窄的空间 内)扩散到反应气体喷嘴31 (32)的两侧，自分离气体喷嘴41 (42)喷出的分离气体在凸状 部400的下方(或在狭窄的空间内)扩散到分离气体喷嘴41 (42)的两侧。该反应气体和分 离气体在狭窄的空间内合流，然后通过排气口 61(62)被排出。这样的情况下，自反应气体 喷嘴31喷出的反应气体不与自反应气体喷嘴32喷出的反应气体混合，也能实现适当的分 子层成膜。另外，在这种情况下，升降杆204和驱动装置203 (图23的(b))只要能使基座 托盘201升降以及旋转，则可以设在任意位置上，并且升降杆204托起基座托盘201时的高度被设定成处于不会使基座托盘201以及载置在该基座托盘201上的晶圆W与凸状部400的下表面接触的范围内且能够使基座托盘201不与基座2接触地进行旋转那样的程度。另夕卜，也可以通过组合图35的(a) 图35的(c)中任意一个所示的空心凸状部 4来构成凸状部400，能够不用设置气体喷嘴31、32、33、34以及狭缝400a而自对应的空心 凸状部4的喷出孔33分别喷出反应气体和分离气体。也可以在其他实施方式中如图41所示那样配置处理区域P1、P2以及分离区域D。 参照图41，用于供给03气体的反应气体喷嘴32配置在比输送口 15更靠基座2的旋转方向 上游侧的位置且被配置在输送口 15与分离气体喷嘴42之间。采用上述配置方式，自各喷 嘴以及中心区域C喷出的气体大致如图41中箭头所示那样流动，从而也能防止2种反应气 体混合。因而，采用上述配置方式，也能实现在晶圆W的表面吸附有BTBAS气体、之后BTBAS 气体被03气体氧化的适当的分子层成膜。在上述实施方式的成膜装置中，并不限于使用2种反应气体，也可以将3种以上的 反应气体按顺序供给到基板上。这种情况下，能够沿真空容器1的周向按照例如反应气体 喷嘴、分离气体喷嘴、反应气体喷嘴、分离气体喷嘴、第3反应气体喷嘴以及分离气体喷嘴 这样的顺序配置各气体喷嘴，如上述实施方式那样构成具有各分离气体喷嘴的分离区域。另外，本发明并不限于进行氧化硅膜的分子层成膜，也能利用成膜装置进行氮化 硅膜的分子层成膜。作为用于进行氮化硅膜的分子层成膜的氮化气体，能够使用氨(NH3)、 胼(N2H2)等。另外，作为用于进行氧化硅膜、氮化硅膜的分子层成膜的原料气体，并不限定于使 用BTBAS气体，还能使用二氯硅烷(DCS)、六氯乙硅烷(HCD)、三(二甲氨基)硅烷(3DMAS)、 四乙氧基硅烷(TEOS)等。此外，在本发明的实施方式的成膜装置以及成膜方法中，并不限于进行氧化硅膜、 氮化硅膜的分子层成膜，还能进行氮化硅(SiN)的分子层成膜、使用了三甲基铝(TMA)和03 或氧等离子体的氧化铝(A1203)的分子层成膜、使用了四(二乙基氨基)锆(TEMAZ)和03 或氧等离子体的氧化锆(Zr02)的分子层成膜、使用了 [四(乙基甲基氨基)铪]和03或 氧等离子体的氧化铪(Hf02)的分子层成膜、使用了双(四甲基庚二酮酸)锶(Sr(THD)2) 和03或氧等离子体的氧化锶(SrO)的分子层成膜、使用了 [(甲基戊二酮酸)双(四甲基 庚二酮酸)钛](Ti (MPD) (THD))和03或氧等离子体的氧化钛(TiO)的分子层成膜等。本发明的实施方式的成膜装置能够组装在基板处理装置中，图42示意性地表示 其1个例子。基板处理装置包括设有输送臂103的大气输送室102 ；能在真空与大气 压之间切换气氛的加载互锁真空室(准备室)105 ；设有2个输送臂107a、107b的输送室 106 ；以及本发明的实施方式的成膜装置108、109。另外，该处理装置具有用于载置例如 FOUP(front-openingunified pod，前开式晶圆传送盒)等晶圆盒101的盒工作台(未图 示)。晶圆盒101被搬到1个盒工作台上，与位于盒工作台与大气输送室102之间的搬入搬 出部相连接。然后利用开闭机构(未图示)打开晶圆盒(FOUP)IOl的盖而利用输送臂103 自晶圆盒101取出晶圆。接着，晶圆被输送到加载互锁真空室104(105)中。在对加载互锁 真空室104(105)进行了排气之后，利用输送臂107a(107b)将加载互锁真空室104(105)内 的晶圆经由真空输送室106输送到成膜装置108、109中。在成膜装置108、109中，利用上 述方法将膜堆积在晶圆上。由于基板处理装置具有能够同时收容5张晶圆的2个成膜装置108、109，因此能够以较高的生产率进行分子层成膜。(沣第1基础的特有结构的变形例)在上述基板处理装置中，使晶圆W在成膜装置内自转，但也可以使晶圆W在成膜装置外部自转。参照图43说明上述结构的例子。在上述基板处理装置的真空输送室116内， 如图44所示，在能供2座真空输送臂117、117分别接近的位置、例如与2座真空输送臂117、 117的中间位置上的成膜装置118、119接近的位置上设有由升降轴130和驱动部131构成 的自转机构132 ；上述升降轴130用于自保持在真空输送臂117上的晶圆W的背面顶起该 晶圆W而使该晶圆W绕铅垂轴线旋转；上述驱动部131自下侧使该升降轴130绕铅垂轴线 旋转自如以及升降自如地保持该升降轴130。该自转机构132是用于改变由成膜装置118、 119进行的成膜过程中的晶圆W的朝向然后继续进行成膜的机构。另外，在图44中，只表示 1座输送臂117。在该基板处理装置中，在使晶圆W自转时，调整压力调整器65以便例如真空容器 1内的真空度与上述真空输送室116内的真空度相同，并且开放闸阀G而使真空输送臂117 进入到真空容器1内，从而利用真空输送臂117与升降销16的协同作用而将晶圆W交接给 真空输送臂117。然后，使真空输送臂117上的晶圆W移动到自转机构132上方的位置上， 并且自下方侧向上顶起升降轴130而抬起晶圆W。然后，利用驱动部131使升降轴130绕铅 垂轴线旋转从而能够与上述例子同样地改变晶圆W的朝向。然后，使升降轴130下降而将 该晶圆W交接到真空输送臂117上并将该晶圆W搬入到真空容器1内。这样，在使基座2 间歇性地旋转而利用自转机构132使剩余4张晶圆W自转之后，与上述例子同样地继续进 行成膜处理。在本例中，也能够与上述例子同样地实现面内的膜厚的均勻化，从而获得相同 效果。另外，为了使晶圆W自转，在真空输送室116内设有自转机构132，但也可以将该自 转机构132与真空输送臂117组合设置。具体而言，如图45所示，作为该种真空输送臂117， 能够使用沿形成在支承板141上的导轨142进退的滑动臂。并且，上述自转机构132设在 各个真空输送臂117、117上且埋设在各个支承板141内，从而在真空输送臂117后退时，该 自转机构132能够相对于保持在该真空输送臂117上的晶圆W升降自如以及绕铅垂轴线旋 转自如。利用该输送臂117也能与上述例子同样地使晶圆W自转而获得相同效果。另外， 也能将该真空输送臂117设在上述大气输送室112中来代替设置上述大气输送臂113，在该 大气输送室112中使晶圆W自转。实施例接下来，对为了评价在实施了上述成膜方法的情况下面内均勻性等得到多大程度 的改善而进行的模拟实验进行说明。以下述条件进行了模拟实验。模拟实验的条件基座 2 的转速120rpm、240rpm目标膜厚Τ:约155nm晶圆的自转次数不旋转(比较对象)、1次(自转角度180° )、8次(自转角度 45° )、4次(自转角度90° )另外，在使晶圆W自转的情况下，在各种条件中使该晶圆W每次旋转相同角度地进 行自转。另外，在各个晶圆W上沿周向每49个点测量(计算)1次膜厚。另外，关于晶圆W的自转次数是8次以及4次的模拟实验，分别在晶圆W的径向上每8处测量1次膜厚、以及 每4处测量1次膜厚，求出它们的平均值。MM如图46所示，结果得知使晶圆W只自转1次也能改善面内均勻性，而且晶圆W的自 转次数越多越能提高均勻性。并且，得知在使晶圆W自转8次时，在基座2的转速为240rpm 的条件下能使均勻性大幅改善到以下。
关联申请的参照本发明是根据分别在2009年3月4日以及2009年3月12日向日本国专利厅提 出申请的日本特愿2009-051256号以及日本特愿2009-059971号而做成的，且主张上述申 请的优先权，参照上述申请的全部内容并包含在本发明中。
权利要求
一种成膜装置，其在容器内将互相反应的至少2种反应气体按顺序供给到基板的表面上且执行该供给循环，从而层叠反应生成物的层而形成膜，其中，该成膜装置包括基座，其被设置在上述容器内；多个反应气体供给部件，其被设置成与上述基座的上表面相对且沿该基座的周向彼此分开，用于将多种反应气体分别供给到基板的表面上；分离区域，其为了划分自上述多个反应气体供给部件分别供给反应气体的多个处理区域彼此的气氛而在上述基座的周向上设在上述多个处理区域之间，且具有用于供给分离气体的分离气体供给部件；旋转机构，其用于使上述反应气体供给部件、上述分离气体供给部件以及上述基座绕铅垂轴线相对旋转；基板载置区域，其沿上述旋转机构的旋转方向地设在上述基座上，以能够利用该旋转机构的旋转使上述基板按顺序位于上述多个处理区域以及上述分离区域中；自转机构，其用于使载置在上述基板载置区域的上述基板绕铅垂轴线自转规定角度；以及排气部件，其用于对上述容器内进行排气。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，该成膜装置具有控制部，该控制部在成膜的过程中停止由上述旋转机构产生的相对旋 转、且对上述自转机构输出控制信号，使得上述基板利用上述自转机构而自转。
3.根据权利要求2所述的成膜装置，其中，利用上述基座的旋转使基板按顺序通过上述多个处理区域和分离区域； 上述自转机构设在上述基座的下方侧，自下方侧顶起该基座上的基板而使该基板旋转 并改变基板的朝向。
4.根据权利要求3所述的成膜装置，其中，上述自转机构还具有在上述基座与外部的输送机构之间交接基板的作用。
5.根据权利要求2所述的成膜装置，其中，利用上述基座的旋转使基板按顺序通过上述多个处理区域以及分离区域； 上述自转机构设在上述基座的上方侧，自侧方侧夹持该基座上的基板而使该基板旋转 并改变基板的朝向。
6.根据权利要求1所述的成膜装置，其中， 上述基座的平面形状俯视为圆形；上述多个反应气体供给部件是分别沿上述基座的径向延伸的用于供给反应气体的部件。
7.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，上述分离区域具有顶面，该顶面位于上述分离气体供给部件的上述旋转机构的旋转方 向两侧，且该顶面与上述基座之间形成用于供分离气体自该分离区域流到处理区域侧的狭 窄的空间。
8.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，该成膜装置具有中心区域，该中心区域位于上述容器内的中心部以分离上述多个处 理区域的气氛，且该中心区域在上述基座的基板载置面侧形成有用于喷出分离气体的喷出孔；利用上述真空排气部件将上述反应气体与扩散到上述分离区域两侧的分离气体以及 自上述中心区域喷出的分离气体一起排出。
9.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，上述基座包括在底部具有通孔的凹部、和能脱离地收容在该凹部中的板；上述自转机构具有升降旋转部，该升降旋转部通过上述通孔而抬起上述板并使该板旋转。
10.根据权利要求9所述的成膜装置，其中，在上述板上形成有上述基板载置部。
11.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，上述自转机构包括多个臂，其在前端具有能支承上述基板的背面周缘部的爪部；驱 动部，其能使该多个臂沿上下方向、沿彼此靠近的方向以及呈圆弧状移动；上述基座还在上述载置区域的周缘部具有凹部，该凹部容许上述爪部进入而到达上述 基板的背面周缘部。
12.根据权利要求9所述的成膜装置，其中，该成膜装置还具有能使上述基座上下移动的驱动机构；上述驱动机构使上述基座下降，从而上述升降旋转部使上述板从上述基座离开并使该 板旋转。
13.一种成膜装置，其在容器内执行将互相反应的至少2种反应气体按顺序供给到基 板上的循环而在该基板上生成反应生成物的层，从而对膜进行堆积，其中，该成膜装置包括基座，其能旋转地设在上述容器内，且具有划分在一个面上的用于载置上述基板的载 置区域；第1反应气体供给部，其用于将第1反应气体供给到上述一个面上；第2反应气体供给部，其沿上述基座的旋转方向与上述第1反应气体供给部隔开间隔， 用于将第2反应气体供给到上述一个面上；分离区域，其沿上述旋转方向位于被供给上述第1反应气体的第1处理区域与被供给 上述第2反应气体的第2处理区域之间，用于使上述第1处理区域和上述第2处理区域分 罔；中央区域，其位于上述容器的中央部，用于使上述第1处理区域和上述第2处理区域分 离，且具有沿上述一个面喷出第1分离气体的喷出孔；排气口，其设于上述容器，用于对上述容器内进行排气；以及单元，该单元是能从上述容器搬入上述基板的单元，在其内部具有用于载置上述 基板的旋转工作台；上述分离区域包括分离气体供给部，其用于供给第2分离气体；顶面，其相对于上述 基座的上述一个面形成狭窄的空间，该狭窄的空间能供上述第2分离气体在上述旋转方向 上自上述分离区域流向上述处理区域侧。
14.一种成膜方法，其在容器内将互相反应的至少2种反应气体按顺序供给到基板的 表面上且执行该供给循环、从而层叠反应生成物的层而形成膜，其中，该成膜方法包括下述工序将基板载置在设于容器内的基座上的基板载置区域的工序；自多个反应气体供给部件分别向上述基座上的基板的载置区域侧的表面上供给反应 气体的工序，该多个反应气体供给部件与上述基座的上表面相对且沿上述基座的周向彼此 分开；为了划分用于自上述多个反应气体供给部件分别供给反应气体的多个处理区域彼此 的气氛、自分离气体供给部件将分离气体供给到在上述基座的周向上设于上述处理区域之 间的分离区域中、来阻止上述反应气体进入到该分离区域中的工序；利用旋转机构使上述反应气体供给部件、上述分离气体供给部件以及上述基座绕铅垂 轴线相对旋转、使基板按顺序位于上述多个处理区域以及上述分离区域而层叠反应生成物 的层来形成膜的工序；以及在形成上述膜的工序过程中利用自转机构使上述基板绕铅垂轴线自转规定角度 的工序。
15.根据权利要求14所述的成膜方法，其中，该成膜方法还具有在使上述基板自转的工序之前停止由上述旋转机构进行的相对旋 转的工序。
16.根据权利要求14所述的成膜方法，其中，用于阻止上述反应气体进入的工序包含这样的工序，即、在上述分离气体供给部件的 上述旋转机构的旋转方向两侧、在容器顶面与上述基座之间形成狭窄的空间从而使分离气 体自上述分离区域经由该狭窄的空间流到处理区域侧的工序。
17.根据权利要求14所述的成膜方法，其中，用于阻止上述反应气体进入的工序包含这样的工序，即、为了使上述多个处理区域的 气氛分离而自位于上述容器内中心部的中心区域向上述基座的基板载置面侧喷出分离气 体、然后将上述反应气体与扩散到上述分离区域的两侧的分离气体以及自上述中心区域喷 出的分离气体一起排出的工序。
18.根据权利要求14所述的成膜方法，其中，使上述基板自转的步骤包括支承上述基板的背面而抬起该基板的步骤；使上述被抬起的基板旋转的步骤。
19.根据权利要求14所述的成膜方法，其中，使上述基板自转的步骤包括支承上述基板的背面而抬起该基板的步骤；自侧方侧夹持上述基板而使上述被夹持的基板旋转的步骤。
全文摘要
本发明提供一种成膜装置和成膜方法。该成膜方法为了使基板按顺序位于用于分别供给多种反应气体的多个处理区域、设在上述处理区域之间的被供给分离气体的分离区域，使用于分别供给多种反应气体的多个反应气体供给部件以及用于供给分离气体的分离气体供给部件、用于载置基板的工作台绕铅垂轴线相对旋转而在基板上层叠反应生成物的层，之后使工作台上的基板绕铅垂轴线自转，然后再使基板按顺序位于各个区域中，从而形成由反应生成物的层构成的薄膜。
文档编号H01L21/00GK101826446SQ20101012265
公开日2010年9月8日 申请日期2010年3月3日 优先权日2009年3月4日
发明者加藤寿, 本间学, 菊地宏之 申请人:东京毅力科创株式会社