CN101859693A - 基板处理装置和基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板处理装置和基板处理方法。在基板处理装置中，将成膜安装和用于进行退火处理的热处理装置与真空输送室气密地连接，并且，在真空输送室内设有作为自转机构的旋转工作台。对晶圆供给BTBAS气体，并使该气体吸附于晶圆，接着，将会与BTBAS气体反应，生成带有流动性的硅氧烷聚合物的乙醇气体和氧化硅氧烷聚合物的O3气体按该顺序供给晶圆，进行成膜处理，并且在该成膜处理的过程中，从成膜装置取出晶圆，使基板旋转，改变其方向，并进行退火处理，以使反应生成物致密化。

Description

基板处理装置和基板处理方法
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通过执行该供给循环而层叠反应生成物的层来形成薄膜的基板处理装置和基板处理方法。
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”)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 LayerDeposition，原子层沉积)、MLD(Molecular LayerDeposition，分子层沉积)等，与以往以来所使用的CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)法相比较，能够依据循环数来高精度地控制膜厚，并且能够获得良好的膜质的面内均匀性，是能应对半导体器件的薄膜化的有效方法。
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；上述多个气体供给部与该载置台相对地设在真空容器的上部且用于将处理气体(反应气体)供给到晶圆上。
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1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喷出，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、和由第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，例如无需在每次切换供给到真空容器内的反应气体的种类时，置换真空容器内的气氛。还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。
但是，上述的成膜装置中，因工作台与气体供给部相对旋转而形成的气流和由气体供给部与排气口的位置关系决定的气流组合起来，使得气体在晶圆表面上流动，而且，根据工作台径向上的位置不同，上述相对旋转的周向速度变化。晶圆面内的气流与通常的单片式的真空处理装置相比，均匀性降低。因此，本来是进行面内均匀性高的成膜处理的ALD法，但是上述的成膜装置可能无法充分地发挥其优点。
而且，随着半导体器件的图案的微细化，对作为图案的凹部的填埋要求有良好的特性。因此，相对于凹部的纵横比(深宽比，aspect ratio)高的情况等，公知有在利用CVD(ChemicalVapor Deposition)法形成薄膜并填埋后，为了堵住形成在内部的空洞，例如通过退火处理使薄膜流动的方法。但是，该方法在进行成膜并填埋到凹部之后进行退火处理。为了堵住形成在凹部内的空洞，需要高的加热温度和长的处理时间。因此，成为生产率降低的一个原因，而且也有可能对已经形成的器件构造施加大的热过程。
上述ALD法的填埋特性非常优异，但是因为膜是致密的，所以在退火时无法获得流动性。在凹部具有高的纵横比(深宽比)，或在凹部呈倒楔形状的情况下，ALD法有时在填埋部分产生空洞，在该情况下，难以由退火带来流动，作为结果，有可能无法良好地进行填埋。此外，在这样的ALD法中，例如还需要高效率地降低薄膜中所含有的有机物等杂质。
在专利文献9中记载了这样一种技术，即、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，然后让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后，使晶圆绕周向旋转(自转)90度，接着再注入1/4量的离子束，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，能够将离子均匀地注入到相对于圆盘的往返直线运动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10中，记载有下述的技术，在利用ALD法形成SiO2绝缘膜时，在供给Si原料气体之后，供给臭氧气体，接着供给水蒸气，然而有关这样的课题没有任何的研究。
专利文献1：美国专利6634314号公报
专利文献2：日本特开2001-254181号公报
专利文献3：日本特许3144664号公报
专利文献4：日本特开平4-287912号公报
专利文献5：美国专利7153542号公报
专利文献6：日本特开2007-247066号公报
专利文献7：美国专利公开2007-218701号公报
专利文献8：美国专利公开2007-218702号公报
专利文献9：日本特开平5-152238号公报
专利文献10：日本特开2006-269621号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种基板处理装置和基板处理方法，使工作台上的基板相对于气体供给部公转，按顺序将互相反应的至少两种反应气体供给到基板的表面而进行成膜处理时，能获得面内均匀性高且良好的膜质(向凹部良好的填埋特性、杂质少的膜)。
为了解决上述的课题，本发明的基板处理装置是在真空容器内，按顺序将互相反应的至少两种反应气体供给到基板表面上且通过执行该供给循环而层叠反应生成物的层来形成薄膜的基板处理装置，其特征在于，该基板处理装置包括：成膜装置，用于对基板进行成膜处理；真空输送室，与该成膜装置气密地连接；输送部件，设于该真空输送室内，用于在上述成膜装置与该真空输送室之间输送基板；热处理装置，其包括与上述真空输送室气密地连接、在内部设有基板载置台的处理容器，和设于该处理容器内、用于对上述基板载置台上的基板进行热处理的部件；自转机构，设于上述真空输送室内或上述热处理装置内，用于使载置在上述输送部件上的基板绕铅垂轴线自转；控制部，输出控制信号，以对基板进行薄膜形成处理，上述成膜装置包括：设于上述真空容器内的工作台；多个反应气体供给部件，以与上述工作台的上表面相对且在工作台的周向上互相分开的方式设置，用于向基板表面分别供给多种反应气体；分离区域，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之间的气氛，该分离区域在上述工作台的周向上设于上述处理区域之间，用于自分离气体供给部件供给分离气体；旋转机构，用于使上述反应气体供给部件及分离气体供给部件与上述工作台之间绕铅垂轴线相对旋转；基板载置区域，沿上述旋转机构的旋转方向地形成在上述工作台上，能够在该旋转机构的旋转带动下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；真空排气部件，用于对上述真空容器内进行真空排气，上述控制部输出控制信号，从而停止在薄膜形成处理的过程中由上述旋转机构带来的相对旋转，利用上述输送部件从上述真空容器取出基板，利用上述自转机构改变基板的方向。
此外，为了解决上述的课题，本发明的基板处理方法是用于在真空容器内，按顺序将互相反应的至少两种反应气体供给到基板表面且执行该供给循环而层叠反应生成物的层来形成薄膜的基板处理方法，其特征在于，该基板处理方法包括下述工序，即、将基板载置在设于成膜装置的真空容器内的工作台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工作台上的基板的载置区域侧的表面上的工序，该多个反应气体供给部件与上述工作台的上表面相对且沿上述工作台的周向彼此分开；为了划分被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工作台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及上述分离气体供给部件与上述工作台之间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，以层叠反应生成物的层而形成薄膜的工序；在形成上述薄膜的工序过程中，停止由上述旋转机构带来的相对旋转，从与上述成膜装置气密地连接的真空输送室，利用设于该真空输送室内的输送部件，自成膜装置中取出上述基板，利用设于该真空输送室内或设于与该真空输送室气密地连接的热处理装置内的自转机构使上述基板绕铅垂轴线自转，从而改变该基板的方向的工序；将为了改变上述基板的方向而自上述成膜装置中取出的基板输入上述热处理装置内，对该基板进行热处理的工序。
采用本发明，在具有成膜装置的基板处理装置中，在成膜装置内对基板进行处理的过程中，将基板取出到与该成膜装置气密地连接的真空输送室中，使该基板绕铅垂轴线自转从而改变其方向，并且对该基板进行热处理。能够缓和成膜装置内的基板面内的气体流动的不均匀程度，其结果，能够进行在整个面内膜和膜质的均匀性高的成膜处理的基板处理。此外，因为在处理的过程中进行硅醇化处理和热处理，所以能获得对凹部的填埋特性、薄膜的杂质的浓度低的良好膜质的薄膜。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的基板处理装置的一例的俯视图。
图2是局部放大表示上述基板处理装置的立体图。
图3是表示与上述基板处理装置连接的热处理装置的一例的纵剖视图。
图4是表示本发明的实施方式的成膜装置的纵剖视图。
图5是表示上述成膜装置的内部的概略构成的立体图。
图6是上述成膜装置的横剖俯视图。
图7A、图7B是表示上述成膜装置中的处理区域和分离区域的纵剖视图。
图8是表示上述成膜装置的横截面的放大图。
图9是放大表示上述成膜装置的立体图。
图10是表示上述成膜装置的横截面的放大图。
图11是上述成膜装置的一部分的立体图。
图12是表示上述成膜装置中的吹扫气体流动的示意图。
图13是表示在上述基板处理装置中进行成膜处理的基板的表面构造的一例的示意图。
图14是表示在上述基板处理装置中进行成膜处理的流程的流程图。
图15A、图15B、图15C、图15D是表示在上述成膜装置中对基板进行成膜处理的情况的示意图。
图16是表示上述成膜装置中的气体的流动的示意图。
图17A、图17B是表示在上述基板处理装置中使基板自转的情况的示意图。
图18是示意地表示在上述基板处理装置中对基板进行成膜处理时的基板的方向与成膜量的示意图。
图19是示意地表示在上述基板处理装置中进行成膜处理的基板的示意图。
图20是表示上述成膜装置的其它的例子的俯视图。
图21是表示上述成膜装置的其它的例子的俯视图。
图22是表示上述成膜装置的其它的例子的俯视图。
图23是表示上述的其它的例子中的等离子体喷射器的一例的立体图。
图24是表示上述等离子体喷射器的纵剖视图。
图25是表示上述基板处理装置的其它的例子的俯视图。
图26A、图26B是表示在上述基板处理装置的其它的例子中的、使基板自转的机构的一例的示意图。
图27A、图27B是表示上述成膜装置的优选例的概略图。
图28是表示上述成膜装置的其它的例子的俯视图。
图29是表示上述成膜装置的其它的例子的纵剖视图。
图30是表示上述的其它的例子中的成膜装置的立体图。
图31是表示上述的其它的例子中的成膜装置的俯视图。
图32是表示上述的其它的例子中的成膜装置的立体图。
图33是表示在本发明的实施例中所获得的模拟结果的特性图。
具体实施方式
与附图一起说明本发明的实施方式。
参照图1说明本发明的第1实施方式的基板处理装置。该基板处理装置包括：用于对基板例如半导体晶圆(以下仅称为“晶圆”)W进行由氧化硅膜构成的薄膜的成膜处理的成膜装置101；用于对晶圆进行退火处理(热处理)的热处理装置102；气密地连接在上述成膜装置101和热处理装置102之间的真空输送室103。如后述那样，在成膜装置101与热处理装置102之间的壁面上形成有用于进行晶圆W的交接的输送口15。在该真空输送室103内，经由例如配设有由蝶形阀构成的压力调整部的排气路(未图示)，利用真空泵(未图示)保持为规定的真空度。
在该真空输送室103内，设有2台真空输送臂104，该2台真空输送臂104作为用于进行晶圆W的交接的输送部件，上述真空输送臂104、104分别构成为能够绕铅垂轴线旋转，并且能够将晶圆W保持为水平状，上述真空输送臂104、104相对于成膜装置101、热处理装置102和后述的加载互锁室105进退。而且，在真空输送室103内，在2台真空输送臂104、104分别能够接近的位置、例如2台真空输送臂104、104的中间位置的接近成膜装置101的位置，也如图2所示，设有自转机构132，该自转机构132包括：升降轴130，用于从背面侧顶起被保持在真空输送臂104上的晶圆W，并使其绕铅垂轴线旋转；驱动部131，从下侧保持该升降轴130，使其能够绕铅垂轴线旋转并能够升降。该自转机构132是用于如后述那样在成膜装置101中改变成膜过程中的晶圆W的方向，并使晶圆W继续进行成膜的机构。在图1中，简略地描绘了真空输送臂104，此外在图2中只描绘了1台输送臂104。
此外，在真空输送室103的侧壁经由2个加载互锁室(预备真空室)105连接有内部配置有大气输送臂106的大气输送室107，该2个加载互锁室(预备真空室)105能够在大气气氛和真空气氛之间对气氛进行切换。该大气输送臂106能够绕铅垂轴线旋转，能够升降，能够进退，并且能够沿2个加载互锁室105、105并列的方向水平移动。图1中附图标记108是例如收纳有25张晶圆W的、被称为前开式晶圆传送盒(FOUP)的密闭型的输送容器，利用大气输送臂106，将晶圆W从该输送容器108向大气输送室107取出，经由加载互锁室105和真空输送室103，利用真空输送臂104，输送到成膜装置101、热处理装置102。图1中附图标记G是闸阀。
说明上述热处理装置102。如图3所示，该热处理装置102包括：处理容器111、和设于该处理容器111内的基板载置台112。该载置台112包括：支承台114，埋设有用于将晶圆W加热到100℃～450℃优选是350℃的加热部件113例如加热器；静电吸盘115，设于该支承台114上。在载置台112的内部设有用于通过从背面侧顶起晶圆W而使晶圆W升降的交接部件例如3根升降销119，升降装置121与该升降销119连接，该升降装置121以使升降销119能够升降的方式从下方侧支承升降销119。在该载置台112的内部形成有供升降销119升降的通孔120。通过使升降销119在升降装置121带动下升降，在上述的真空输送臂104和升降销119之间进行晶圆W的交接。图3中附图标记128是气密地连接升降销119与处理容器111的底面之间的波纹管。
在载置台112的周围的台面上形成有排气口123。在从该排气口123延伸的排出管124上例如经由蝶形阀等压力调整部件(未图示)连接有真空泵等真空排气部件125。而且，在处理容器111的侧壁上连接有用于对该处理容器111内供给惰性气体例如N2(氮)气的气体供给路127。如后述那样，该气体供给路127用于在对晶圆W进行热处理时能够供给惰性气体。图1中附图标记122是输送口。
接着，详述上述的成膜装置101。如图4～图6所示，该成膜装置101包括：平面(俯视)形状是大致圆形的扁平的真空容器1；设于该真空容器1内，在真空容器1的中心具有旋转中心的旋转工作台2。真空容器1包括：用于收纳该旋转工作台2的大致杯型的容器主体12；形成为圆板状，气密地堵住该容器主体12的上表面的开口部的顶板11。该顶板11借助呈环状地设于容器主体12的上表面的周缘部的密封构件例如O型密封圈13与容器主体12侧气密地连接。顶板11利用开闭机构(未图示)升降而被打开或关闭。
旋转工作台2以其中心部固定在圆筒形状的芯部21。芯部21被固定在沿铅垂方向延伸的旋转轴22的上端。旋转轴22贯穿真空容器1的底面部14，其下端安装在驱动部23上，该驱动部23作为使旋转轴22绕铅垂轴线旋转的旋转机构，在本实施例中例如绕顺时针旋转。旋转轴22和驱动部23被收纳在上表面开口的筒状壳体20内。设于壳体20上表面的凸缘部分气密地安装在真空容器1的底面部14的下表面，保持壳体20的内部气氛和外部气氛的气密状态。
在旋转工作台2的表面部设有圆形状的凹部24，该圆形状的凹部24如图5和图6所示，用于沿旋转方向(周向)载置多张例如5张基板即半导体晶圆(以下称为“晶圆”)W，凹部24在旋转工作台2旋转带动下，以旋转工作台2的旋转中心为中心绕铅垂轴线公转。在图6中，为了便于说明，仅在1个凹部24上画出晶圆W。图7A和图7B是沿着旋转工作台2的同心圆剖切旋转工作台2并横向展开表示的展开图。如图7A所示，凹部24被设定为，其直径仅比晶圆W的直径大例如4mm，而且其深度为与晶圆W的厚度相同的尺寸。因此，在晶圆W落入凹部24时，晶圆W表面和旋转工作台2表面(未载置晶圆W的区域)齐平。若晶圆W表面和旋转工作台2表面之间的高度差大，则在其台阶部分产生压力变动。从使膜厚的面内均匀性一致的观点出发，使晶圆W表面和旋转工作台2表面的高度一致是优选的。所谓使晶圆W表面和旋转工作台2表面的高度一致，是指相同的高度或两表面的差是5mm以内，然而优选尽可能地根据加工精度等使两表面的高度差接近零。在凹部24的底面形成有供例如后述的3根升降销16(参照图9)贯穿的通孔(未图示)，该3根升降销16用于通过支承晶圆W的背面从而使晶圆W升降。
凹部24用于对晶圆W进行定位，用于防止因随着旋转工作台2的旋转产生的离心力而使晶圆W飞出，是相当于发明内容中的基板载置区域的部位，然而，该基板载置区域(晶圆载置区域)不限于凹部，例如起也可以为在旋转工作台2的表面上沿着晶圆W的周向排列的多个用于对晶圆W的周缘加以引导的引导构件，或者在旋转工作台2侧具有的静电吸盘等吸盘机构来吸附晶圆W的情况下，使利用该吸附载置晶圆W的区域成为基板载置区域。
如图5、图6和图8所示，在与旋转工作台2的凹部24的通过区域分别相对的位置上，分别沿着真空容器1的周向(旋转工作台2的旋转方向)互相隔有间隔地配置有例如由石英构成的第1反应气体喷嘴31和第2反应气体喷嘴32、2个分离气体喷嘴41、42、辅助喷嘴200。本实施例中，从后述的输送口15起来看，按顺序顺时针(旋转工作台2的旋转方向)排列有分离气体喷嘴41、第1反应气体喷嘴31、分离气体喷嘴42、辅助喷嘴200和第2反应气体喷嘴32。在真空容器1的侧壁上，从与输送口15大致相对的位置到输送口15的接近上述旋转方向上游侧的位置按顺序安装上述喷嘴41、31、42、200、32。上述反应气体喷嘴31、32、辅助喷嘴200和分离气体喷嘴41、42例如以从真空容器1的外周壁朝向旋转工作台2的旋转中心，与晶圆W相对地水平延伸的方式呈线状安装，作为其基端部的气体导入件31a、32a、200a、41a、42a贯穿外周壁。
上述反应气体喷嘴31、32、辅助喷嘴200分别作为第1反应气体供给部件、第2反应气体供给部件和辅助气体供给部件，分离气体喷嘴41、42作为分离气体供给部件。上述喷嘴31、32、200、41、42安装在形成于真空容器1的侧壁上的多个部位的通孔100中。未安装有喷嘴31、32、200、41、42的通孔100由覆盖构件(未图示)气密地密闭。
利用配设有阀、流量调整部(未图示)的气体供给管31b、32b，对反应气体喷嘴31、32供给作为第1反应气体的BTBAS(双叔丁基氨基硅烷)气体和作为第2反应气体的O3(臭氧)气体。利用配设有阀、流量调整部(未图示)的气体供给管200b，对辅助喷嘴200供给带羟基(OH基)的用来进行硅醇化的辅助气体例如酒精(R-OH、R：烷基)或纯水(H2O)或双氧水(H2O2)，在该例子中为乙醇(C2H5OH)气体。此外，利用配设有阀、流量调整部(未图示)的气体供给管，对分离气体喷嘴41、41供给作为分离气体的N2气体(氮气)。
用于向下方侧喷出反应气体的例如口径0.5mm的气体喷出孔33朝向正下方、并且沿整个喷嘴的长度方向(旋转工作台2的径向)隔有例如10mm的间隔地等间隔排列在反应气体喷嘴31、32上。此外，用于向下方侧喷出反应气体的例如口径0.5mm的气体喷出孔201朝向正下方、并且沿整个喷嘴的长度方向(旋转工作台2的径向)隔有例如10mm的间隔地等间隔排列在辅助喷嘴200上。用于向下方侧喷出分离气体的例如口径0.5mm的气体喷出孔40朝向正下方、并且沿长度方向隔有例如10mm左右的间隔地等间隔开设在分离气体喷嘴41、42上。
反应气体喷嘴31、32的气体喷出孔33和晶圆W之间的距离例如是1～4mm，优选是2mm，辅助喷嘴200的气体喷出孔201和晶圆W之间的距离是例如是1～4mm，优选是2mm。此外，分离气体喷嘴41、42的气体喷出孔40和晶圆W之间的距离例如是1～4mm，优选是3mm。反应气体喷嘴31、32的下方区域分别形成为用于使BTBAS气体吸附于晶圆W的第1处理区域91和用于使O3气体吸附于晶圆W的第2处理区域92。此外，辅助喷嘴200的下方区域形成为用于使乙醇气体和吸附在晶圆W上的BTBAS气体反应，从而生成中间生成物的辅助区域90。
分离气体喷嘴41、42是用于形成分离区域D的部件，该分离区域D用于分离上述第1处理区域91与辅助区域90、第2处理区域92，如图5～7B所示，在真空容器1的分离区域D内的顶板11上设有凸状部4，该凸状部4沿周向将以旋转工作台2的旋转中心为中心且沿着真空容器1的内周壁的附近绘出的圆分开，该凸状部4平面形状为扇形且向下方突出。分离气体喷嘴41、42被收纳在槽部43内，该槽部43以沿圆的径向延伸的方式形成在凸状部4的上述圆的周向中央。即，从分离气体喷嘴41(42)的中心轴线到作为凸状部4的扇形的两缘部(旋转工作台2的旋转方向上游侧缘部和下游侧的缘部)的距离设定为相同的距离。
槽部43在本实施方式中被形成为将凸状部4二等分，但是在其他的实施方式中，也可以例如从槽部43来看，将槽部43形成为使凸状部4的在旋转工作台2的旋转方向的上游侧比上述旋转方向的下游侧宽。
因此，在分离气体喷嘴41、42的上述旋转方向两侧存在作为上述凸状部4的下表面的例如平坦且低的顶面44(第1顶面)，在顶面44的上述旋转方向两侧存在比顶面44高的顶面45(第2顶面)。凸状部4的作用在于形成作为狭窄空间的分离空间，该分离空间用于阻止第1反应气体和第2反应气体进入该分离空间与旋转工作台2之间，从而阻止上述反应气体混合。
即，从分离气体喷嘴41来说，其用于阻止乙醇气体和O3气体从旋转工作台2的旋转方向上游侧进入分离空间，还阻止BTBAS气体从旋转方向下游侧进入分离空间。所谓“阻止气体进入”是指，从分离气体喷嘴41喷出的分离气体即N2气体在第1顶面44和旋转工作台2表面之间扩散，在本实施例中被喷出到与第1顶面44相邻的第2顶面45的下方侧空间，由此，来自相邻空间的气体无法进入分离空间。所谓“气体无法进入”并非是指只限于从相邻空间完全无法进入凸状部4的下方侧空间的情况，还可以指多少有些进入，但能够确保分别从两侧进入的乙醇气体和O3气体与BTBAS气体在凸状部4内不互相混合的状态的情况，只要获得这样的作用，就能发挥分离区域D的作用，即分离第1处理区域91的气氛与辅助区域90的气氛、第2处理区域92的气氛的作用。因此，狭窄空间的狭窄程度被设定为狭窄空间(凸状部4的下方空间)与同该空间相邻的区域(该例子中为第2顶面45的下方空间)的压力差能够确保“气体无法进入”的作用这样程度的大小，其具体的尺寸可以根据凸状部4的面积等不同而不同。此外，关于吸附于晶圆W的气体，当然能通过分离区域D内，阻止气体进入是指阻止气相中的气体进入。在这里，在乙醇气体和O3气体之间未设置分离区域D。上述两气体不会互相混合直到后述的排气口62，不会对晶圆W带来不良影响。
在本实施例中，将直径300mm的晶圆W作为被处理基板，在该情况下，对凸状部4而言，在距旋转工作台2的旋转中心140mm的外周侧的部位(与后述的突出部5的交界部位)，其周向的长度(与旋转工作台2同心的圆的圆弧的长度)例如是146mm，在晶圆W的载置区域(凹部24)的最外侧部位，其周向的长度例如是502mm。如图7A所示，在外侧部位，从凸状部4的从分离气体喷嘴41(42)的两侧分别位于左右的周向的长度L来看，长度L是246mm。
如图7A所示，凸状部4的下表面即顶面44到旋转工作台2表面的高度h，例如可以是0.5mm～10mm，优选是大约4mm。该情况下，旋转工作台2的转速例如设定为1rpm～500rpm。因此，为了确保分离区域D的分离功能，根据旋转工作台2的转速的使用范围等，例如基于实验等设定凸状部4的大小、凸状部4的下表面(第1顶面44)与旋转工作台2表面的高度h。作为分离气体，不限于氮(N2)气体而能使用氩(Ar)气体等惰性气体等，但是不限于这样的气体，也可以是氢(H2)气体等，只要是对成膜处理不造成影响的气体，关于气体的种类没有特别限定。
另一方面，在顶板11的下表面，与旋转工作台2的比芯部21靠外周侧的部位相对且沿着芯部21的外周地设有突出部5。突出部5是与凸状部4的旋转工作台2的旋转中心侧的部位连续形成。突出部5的下表面和凸状部4的下表面形成为相同的高度。图5和图6表示在低于上述顶面45且高于分离气体喷嘴41、42的位置水平地剖切顶板11。突出部5和凸状部4，不限于是一体的，也可以是分体的。
真空容器1的顶板11的下表面、即从旋转工作台2的晶圆载置区域(凹部24)来看的顶面，如上所述在周向上存在的第1顶面44和比第1顶面44高的第2顶面45，图4表示设有高的顶面45的区域的纵截面，图10表示设有低的顶面44的区域的纵截面。如图5和图10所示，扇型的凸状部4的周缘部(真空容器1的外缘侧的部位)以与旋转工作台2的外端面相对的方式弯曲成L字型，形成弯曲部46。扇型的凸状部4设于顶板11侧，能从容器主体12卸下。弯曲部46的外周面和容器主体12之间有微小的间隙。弯曲部46也和凸状部4相同，是以防止反应气体从两侧进入，防止两反应气体混合为目的而被设置的，弯曲部46的内周面和旋转工作台2的外端面的间隙、以及弯曲部46的外周面和容器主体12的间隙被设定为与顶面44相对于旋转工作台2表面的的高度h相同的尺寸。在本实施例中，从旋转工作台2的表面侧区域来看，弯曲部46的内周面构成真空容器1的内周壁。
如图10所示，在分离区域D，容器主体12的内周壁与上述弯曲部46的外周面接近，形成垂直面，然而在分离区域D以外的部位，如图4所示，例如从与旋转工作台2外端面相对的部位起到底面部14(俯视看为围着底面部14)切掉纵断面形状为矩形的部分而形成向外方侧凹陷的构造。该凹陷的部位的连通上述第1处理区域91和第2处理区域92的区域分别称为第1排气区域E1和第2排气区域E2。如图4和图6所示，在上述第1排气区域E1和第2排气区域E2的底部，分别形成有第1排气口61和第2排气口62。如上述的图4所示，第1排气口61和第2排气口62经由配设有阀65的排气路63与作为真空排气部件的例如真空泵64连接。
为了可靠地发挥分离区域D的分离作用，上述排气口61、62在平面上看时设于上述分离区域D的上述旋转方向两侧。详细地说，从旋转工作台2的旋转中心来看，在第1处理区域91和与第1处理区域91的例如旋转方向下游侧相邻的分离区域D之间形成有第1排气口61，从旋转工作台2的旋转中心来看，在第2处理区域92和与第2处理区域92的例如旋转方向下游侧相邻的分离区域D之间形成有第2排气口62。在上述的位置设置排气口61，专用于对BTBAS气体进行排气，而且在上述的位置设置排气口62，专用于对乙醇气体和O3气体进行排气。在本实施例中，一方的排气口61设于第1反应气体喷嘴31和与第1反应气体喷嘴31的上述旋转方向下游侧相邻的分离区域D的第1反应气体喷嘴31侧的缘部的延长线之间，另一方的排气口62设于第2反应气体喷嘴32和与第2反应气体喷嘴32的上述旋转方向下游侧相邻的分离区域D的第2反应气体喷嘴32侧的缘部的延长线之间。即，第1排气口61设于图6中以单点划线表示的、通过旋转工作台2的中心和第1处理区域91的直线L1、与图6中以单点划线表示的、通过旋转工作台2的中心和同上述第1处理区域91的下游侧相邻的分离区域D上游侧的缘部的直线L2之间，第2排气口62设于图6中以双点划线表示的、通过旋转工作台2的中心和第2处理区域92的直线L3、与图6中以双点划线表示的、通过旋转工作台2的中心和同上述第2处理区域92的下游侧相邻的分离区域D上游侧的缘部的直线L4之间。
排气口的设置个数不限于2个，例如也可以通过在包括分离气体喷嘴42的分离区域D与同分离区域D的上述旋转方向下游侧相邻的第2反应气体喷嘴32之间再设置一个排气口，从而形成3个排气口，在该情况下，也可以在喷嘴200、32之间的区域设置排气口。还可以在喷嘴200、32之间的区域形成分离区域D，分别专用于对乙醇气体和O3气体进行排气。
此外，排气口的设置个数也可以是4个以上。在本实施例中，排气口61、62设置在比旋转工作台2低的位置，由此，能够从真空容器1的内周壁和旋转工作台2的周缘之间的间隙进行排气，但是它们不限于设置在真空容器1的底面部，也可以设置在真空容器1的侧壁。此外，在排气口61、62设置在真空容器1的侧壁的情况下，也可以设置在比旋转工作台2高的位置。通过这样地设置排气口61、62，旋转工作台2上的气体朝向旋转工作台2的外侧流动，因此，与从与旋转工作台2相对的顶面进行排气的情况相比，从抑制微粒的卷起这样的观点出发是有利的。
如图4和图11所示，在上述旋转工作台2和真空容器1的底面部14之间的空间设有作为加热部件的加热单元7，隔着旋转工作台2将旋转工作台2上的晶圆W加热到由工艺制程程序决定的温度。在上述旋转工作台2的周缘附近的下方侧，为了划分从旋转工作台2的上方空间到排气区域E的气氛和载置有加热单元7的气氛，以沿着整周围绕加热单元7的方式设有覆盖构件71。覆盖构件71的上缘向外侧弯曲，形成凸缘形状，通过减小该弯曲面和旋转工作台2的下表面之间的间隙，抑制气体从外方进入覆盖构件71内。
底面部14的比配置有加热单元7的空间靠旋转中心的部位接近旋转工作台2的下表面的中心部附近、芯部21，在该底面部14的比配置有加热单元7的空间靠旋转中心的部位的上表面与旋转工作台2的下表面的中心部附近之间、在该底面部14的比配置有加热单元7的空间靠旋转中心的部位的上表面与芯部21之间形成狭窄空间，贯穿底面部14的旋转轴22的通孔的内周面与旋转轴22之间的间隙也是狭窄的，上述狭窄空间连通到上述壳体20内。在上述壳体20上设有吹扫气体供给管72，该吹扫气体供给管72用于将作为吹扫气体的N2气体供给到上述狭窄空间内而进行吹扫。此外，在真空容器1的底面部14，在加热单元7下方侧位置的周向的多个部位，设有用于对加热单元7的配置空间进行吹扫的吹扫气体供给管73。
通过这样地设置吹扫气体供给管72、73，如图12中以箭头标记表示吹扫气体的流动那样，从壳体20内直到加热单元7的配置空间的空间由N2气体吹扫，吹扫气体从旋转工作台2和覆盖构件71之间的间隙经由排气区域E被排气口61、62排出。由此，防止BTBAS气体或O3气体(乙醇气体)从上述第1处理区域91和第2处理区域92的一方经由旋转工作台2的下方绕入上述第1处理区域91和第2处理区域92的另一方，所以吹扫气体也发挥了分离气体的作用。
此外，在真空容器1的顶板11的中心部连接有分离气体供给管51，向顶板11和芯部21之间的空间52供给作为分离气体的N2气体。向空间52供给的分离气体经由上述突出部5和旋转工作台2之间的狭小的间隙50，沿着旋转工作台2的晶圆载置区域侧的表面朝向周缘喷出。被突出部5围绕的空间中充满分离气体。防止反应气体(BTBAS气体和O3气体(乙醇气体))经由旋转工作台2的中心部在第1处理区域91和第2处理区域92之间混合。即，该成膜装置能够具有中心部区域C，该中心部区域C用于分离第1处理区域91的气氛与第2处理区域92的气氛、辅助区域90的气氛，由旋转工作台2的旋转中心部和真空容器1划分，形成有吹扫分离气体并且沿着上述旋转方向向旋转工作台2的表面喷出分离气体的喷出口。在这里所说的喷出口相当于上述突出部5和旋转工作台2的狭小间隙50。
如图5、图6和图9所示，在真空容器1的侧壁，形成有用于在外部的输送臂10(上述的真空输送臂104)和旋转工作台2之间进行晶圆W的交接的输送口15。输送口15由闸阀G打开或关闭。此外，在旋转工作台2的晶圆载置区域即凹部24的面对输送口15的位置，与输送臂10之间进行晶圆W的交接。在旋转工作台2下方侧，与交接位置相对应的部位，设有用于贯穿凹部24并从背面顶起晶圆W的交接用的升降销16的升降机构(未图示)。
此外，如上述的图4所示，该成膜装置包括由用于控制装置整体的动作的计算机构成的控制部80。控制部80包括CPU、存储器和处理程序。在存储器中，针对每个制程程序均设有用于写入处理条件的区域，该处理条件为从喷嘴31、32、200、41、42供给的BTBAS气体、O3气体、乙醇气体和N2气体的流量、真空容器1内的处理压力、向加热单元7和加热部件113供给的电力值(晶圆W的加热温度)、还有对晶圆W进行成膜的薄膜的目标膜厚T和进行后述的氧化硅膜的成膜处理的次数N、在自转机构132中使晶圆W自转的自转角度θ等。上述的处理程序编入有命令，以便读取被写入在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，从而进行后述的各步骤来处理晶圆W。程序也可以从作为硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、软盘等存储介质的存储部85安装到控制部80内。
接着，参照图13～图19，说明上述的第1实施方式的作用。首先，对使用基板处理装置形成薄膜的晶圆W进行说明。在晶圆W表面例如平行地形成多个槽状的凹部230。在图13中，以截面表示形成有凹部230的晶圆W的表面部的一部分。凹部230的纵横比(深宽比，aspect ratio)例如是3～50左右。凹部(图案)230例如用于形成STI(Shallow Trench Isolation，浅槽隔离)构造，实际上例如形成在硅基板上。此外，该图案使用例如层叠在晶圆W的上层的掩模层，例如由光刻法工序等形成。由于光刻法工序中的处理的误差等，在凹部230中有时形成有上端侧的开口尺寸比下端侧的开口尺寸大的楔部233、上端侧的开口尺寸比下端侧的开口尺寸小的倒楔部234。图13夸大表示凹部230的形状的偏差。
接着，关于对晶圆W的成膜处理，进行以下说明。在以下说明中，对在晶圆W的表面上形成由目标成膜量(膜厚)Tnm例如为80nm的氧化硅膜构成的薄膜的例子进行说明。首先，在上述的图1所示的基板处理装置中，将输送容器(FOUP)108从外部输送到具有载置台(未图示)的输入输出部，与大气输送室107连接。利用开闭机构(未图示)打开输送容器108的盖，并且利用大气输送臂106从输送容器108内取出晶圆W(步骤S1)。接着，利用大气输送臂106将晶圆W输入到加载互锁室105内，将加载互锁室105内的气氛从大气气氛切换成真空气氛。接着，打开闸阀G，利用真空输送臂104(输送臂10)将晶圆W取出到真空输送室103，经由输送口15，将晶圆W输入到成膜装置101上，交接给旋转工作台2的凹部24内(步骤S2)。该交接如下进行，即、在凹部24停止在面对输送口15的位置时，由输送臂10将晶圆W输入到升降销16的上方位置，接着升降销16上升接受晶圆W。
使输送臂10退避到真空容器1的外部，使升降销16下降，将晶圆W收纳到凹部24内。通过使旋转工作台2间歇性地旋转来进行这样的晶圆W的交接，从而将晶圆W分别载置到旋转工作台2的5个的凹部24内。接着，使旋转工作台2以规定的转速例如240rpm顺时针旋转，将阀65完全打开，对真空容器1内进行真空抽吸，并且，利用加热单元7将晶圆W加热到设定温度例如350℃。
接着，以使真空容器1内成为规定的真空度的方式调整阀65的开度，从第1反应气体喷嘴31和第2反应气体喷嘴32对真空容器1内例如分别以200sccm、10000sccm供给BTBAS气体和O3气体，并且，从辅助喷嘴200对真空容器1内以规定的流量例如100sccm供给乙醇气体。此外，从分离气体喷嘴41、42对真空容器1内例如分别以10000sccm、10000sccm供给N2气体，并且，从分离气体供给管51和吹扫气体供给管72也以规定的流量对中心部区域C和上述的狭窄空间内供给N2气体。
晶圆W利用旋转工作台2的旋转，依次通过第1处理区域91、辅助区域90和第2处理区域92。晶圆W通过第1处理区域91。在晶圆W表面吸附有分子层为1层或多层的BTBAS气体。
图15A～图15D表示在倒楔状的凹部230中填埋有氧化硅膜的情况。图15A为了方便说明，夸大表示BTBAS气体的分子层241的厚度。接着，晶圆W通过辅助区域90。吸附在晶圆W表面的分子层241按照以下的反应式(1)进行反应(硅醇化)，生成t-丁胺(CH3C-NH2)和作为中间生成物的硅氧烷聚合物(-(Si-O)n-)。
BTBAS+C2H5OH→(-(Si-O)n-)+CH3C-NH2↑  (1)
因为硅氧烷聚合物呈簇(cluster)状，不是较强地吸附于晶圆W，所以在晶圆W的表面(图案的内部)成为高粘性的状态而容易流动。因此，如图15B所示，硅氧烷聚合物在重力的作用下，其层叠部分以下方侧变厚的方式进行流动。例如，在倒楔状的凹部230中，侧面接近于铅垂，即侧面逐渐扩展的程度缓和。而且，与硅氧烷聚合物一起生成的有机物，例如气化后被向晶圆W的上方排出。
接着，晶圆W通过第2处理区域92。上述的硅氧烷聚合物在晶圆W表面被氧化，形成作为含有硅和氧的反应生成物的例如膜厚为0.1nm左右的氧化硅膜(SiO2膜)242。而且，与氧化硅膜242一起生成的有机物等杂质，例如气化后被向晶圆W的上方排出。此时，反应前的硅氧烷聚合物具有流动性。在该循环中形成的氧化硅膜242的层叠部分也同样具有流动性。这样，旋转工作台2的旋转(各区域91、90、92中的反应)进行规定的转数例如100转，在晶圆W表面层叠有膜厚为目标膜厚T的1/N(N≥2)在该例子中为1/8(N＝8，80/8＝10nm)的氧化硅膜242(步骤S3)。
此时，将N2气体供给到第1处理区域91、第2处理区域92和辅助区域90之间，也向中心部区域C供给作为分离气体的N2气体。如图16所示，各气体以BTBAS气体与O3气体、乙醇气体不混合的方式被排出。而且，在分离区域D中，弯曲部46和旋转工作台2外端面之间的间隙如上述那样狭窄。BTBAS气体、O3气体和乙醇气体也不会经由旋转工作台2的外侧而混合。因此，第1处理区域91的气氛与第2处理区域92的气氛、辅助区域90的气氛被完全分离，BTBAS气体被排气口61排出，O3气体和乙醇气体被排气口62排出。结果，BTBAS气体、O3气体和乙醇气体的气氛在晶圆W上也不会混合。
此外，在本实施例中，在容器主体12的沿着配置有反应气体喷嘴31、32的第2顶面45的下方侧的空间的内周壁上，如上述那样，内周壁被切掉一部分而内部空间变大，排气口61、62位于该大空间的下方。第2顶面45的下方侧的空间的压力比第1顶面44的下方侧的狭窄空间和上述中心部区域C的各压力低。
利用N2气体吹扫旋转工作台2的下方侧，所以流入排气区域E的气体完全不可能穿过旋转工作台2下方侧，例如BTBAS气体完全不可能流入O3气体、乙醇气体的供给区域。
接着，停止BTBAS气体的供给，或在停止BTBAS气体的供给的同时停止各气体(O3气体、乙醇气体和分离气体)的供给，以使凹部24位于上述的升降销16的上方位置的方式停止旋转工作台2的旋转。此时，停止BTBAS气体的供给。真空容器1内的BTBAS气体迅速地被排出。即使停止旋转工作台2的旋转，各晶圆W也不受BTBAS气体的影响。停止BTBAS气体的供给之后，例如调整阀65的开度，以使真空容器1内的真空度成为与上述的真空输送室103内的真空度相同程度，并且打开闸阀G，使真空输送臂104进入到真空容器1内，在与升降销16的协同作用下，将晶圆W交接给真空输送臂104。
接着，如图17A所示，使真空输送臂104上的晶圆W移动到自转机构132的上方位置，并且使升降轴130从下方侧向上方抬升，从而顶起晶圆W。接着，如图17B所示，利用驱动部131使升降轴130绕铅垂轴线旋转，使晶圆W例如顺时针旋转360°/N(该例子中为360/8＝45°)，从而改变其方向(步骤4)。使升降轴130下降，将晶圆W交接给真空输送臂104，并且，将晶圆W输入到热处理装置102内，载置到载置台112上并静电吸附该晶圆W。接着，调整配设在排气管124上的蝶形阀等压力调整部件(未图示)的开度，以使处理容器111内的真空度成为规定的值，并且向处理容器111内供给规定流量的N2气体。此外，对加热部件113进行通电，使载置台112上的晶圆W成为100℃～450℃(优选350℃)的设定温度。被载置在载置台112上的晶圆W被加热到设定温度(步骤S5)。
成膜在晶圆W上的氧化硅膜242被加热到上述的设定温度。氧化硅膜242的膜中的Si-O键形成得较多，SiOH键形成得较少，并且，所谓被烧结而结合得较为坚固从而致密化，像上述那样，在底部较大地逐渐扩展的程度较为缓和的状态下进行固化。
此外，晶圆W被加热部件113加热。即使在氧化硅膜242内残留有有机物等杂质，该有机物等杂质也会气化，从氧化硅膜242脱离而被排出。此时，即使杂质进入氧化硅膜242的膜中的情况下，氧化硅膜242像上述那样非常薄。杂质迅速地被排出。
接着，利用真空输送臂104从热处理装置102取出晶圆W，确认是否达到目标膜厚T(成膜处理是否达到次数N)(步骤S6)，在没有达到目标膜厚T的情况下，再次将晶圆W输入到真空容器1内，收纳在原来的凹部24内。
使旋转工作台2间歇性地旋转，将旋转工作台2上的剩余的4张晶圆W同样地改变方向并进行加热处理，在各晶圆W没有达到目标膜厚T的情况下，将该各晶圆W分别收纳在原来的凹部24内。此时，在旋转工作台2上，沿周向载置有晶圆W。例如对于表面的分子层241尚未由上述的乙醇气体进行硅醇化处理和氧化处理的晶圆W，在被从输送口15取出之前，关闭闸阀G，恢复各气体(BTBAS气体、乙醇气体、O3气体和N2气体)的供给，使该晶圆W依次通过各区域90、92，从而预先生成氧化硅膜242，在取出晶圆W时，停止BTBAS气体或各气体的供给。对上述的步骤S6中的是否到达目标膜厚T的确认，例如对首先取出的晶圆W进行，也可以对接下来的剩余的4张晶圆W进行与首先取出的晶圆W相同的处理。
之后，将上述晶圆W收纳到真空容器1内后，使旋转工作台2旋转，并且，调整阀65的开度使得真空容器1内的气氛成为规定的真空度，开始BTBAS气体和各气体的供给，与步骤S3的成膜处理相同地进行膜厚为10nm(膜厚T/N＝80/8)的氧化硅膜242的成膜。此时，像上述那样，使各晶圆W顺时针旋转45°。相对于晶圆W在进行最先的成膜处理时的水平姿势，以顺时针偏离了45°的水平姿势通过作为喷嘴31、200、32的下方位置的区域91、90、92，从而在晶圆W上形成合计20nm(膜厚T/N×2＝80/8×2)的氧化硅膜242。
直到在各晶圆W上形成目标膜厚T的氧化硅膜242为止，反复上述各步骤。晶圆W每形成10nm的氧化硅膜242(成膜处理的过程中)顺时针偏离45°地改变方向。因此，从成膜前(被输入到真空容器1时)的晶圆W来看，成膜后的晶圆W顺时针自转315°，形成由80nm的氧化硅膜242构成的薄膜。
图18表示上述成膜处理中的晶圆W的自转角度和膜厚的关系。在图18中的晶圆W上所描绘的箭头标记用于示意地表示晶圆W自转的情况，表示晶圆W从例如进行第1次成膜处理前的位置起的自转角度。图18中的横轴表示各步骤的合计数。
在这里，像上述那样，每次进行成膜处理时都会进行硅醇化处理，使氧化硅膜242流动。每次在凹部230内进行硅醇化处理时，如图15C所示，倒楔状被一次一次地缓和。如图15D和图19所示，以没有间隙的状态结束填埋。
像上述那样，晶圆W依次通过各区域91、90、92时，晶圆W沿着旋转工作台2的旋转方向被配置在5个部位的凹部24上。也有在形成分子层241前对晶圆W供给乙醇气体、O3气体的情况，但是不会对成膜造成特别的不良影响。
在成膜处理结束时，利用与从基板处理装置输入晶圆W时相反的动作，由输送臂10依次输出晶圆W(步骤S7)。如上所述，晶圆W与输入前(成膜前)相比，顺时针自转315°。也可以在从基板处理装置输出之前，利用自转机构132使晶圆W顺时针自转45°，与输入时相同方向的返回。
在这里，说明处理参数的一个例子。在将300mm直径的晶圆W作为被处理基板的情况下，旋转工作台2的转速例如是1rpm～500rpm，从真空容器1的中心部的分离气体供给管51供给的N2气体的流量例如是5000sccm。
采用上述的实施方式，在对晶圆W表面按顺序供给反应气体(BTBAS气体和O3气体)而形成薄膜时，使旋转工作台2绕铅垂轴线旋转，从而使晶圆W依次通过各个处理区域91、90、92与上述处理区域91(90)、92之间的分离区域D之间，在晶圆W上层叠氧化硅膜242之后，从真空容器1取出晶圆W，在自转机构132中，使晶圆W绕铅垂轴线自转，接着再次层叠反应生成物的层，形成薄膜。因此，即使在旋转工作台2的各凹部24存在膜厚变厚的倾向的区域、膜厚变薄的倾向的区域，即，即使在第1次的成膜处理中所形成的氧化硅膜242的膜厚不均匀，也能够在接下来的成膜处理中，以绕铅垂轴线自转的状态进行成膜处理，以使上述的各不均匀的区域沿晶圆W的周向偏离(为了不使膜厚的不均匀变得过大)的方式形成接下来的氧化硅膜242。能够沿着整个面内进行膜厚的均匀性高的成膜处理。因此，即使在真空容器1的喷嘴31、32的长度方向(旋转工作台2的径向)或旋转工作台2的周向(旋转方向)上，气体的浓度分布、气流不均匀，也能够缓和其不均匀。能够沿着整个面内使膜、膜质均匀地进行成膜处理。
此时，相对于目标的成膜量T，将成膜处理分为多次例如8次，使晶圆W每次顺时针自转45°。使各处理成膜中的膜厚在整个面内均匀，如从后述的模拟结果可知，能够将面内均匀性提高到1％以下。
此外，使晶圆W自转的动作在基板处理装置的内部进行。例如与在基板处理装置的外部的大气气氛的环境下自转的情况相比，能够缩短自转所需的时间，因此，能够抑制处理率(throughput)的降低，提高面内均匀性。
而且，使BTBAS气体吸附在晶圆W上后，通过在供给O3气体之前供给乙醇气体，能够获得相对于分子层241流动性高的状态(硅氧烷聚合物)。因此，硅氧烷聚合物流动，此外，由O3气体产生的氧化处理所生成的氧化硅膜242也流动。氧化硅膜242进入凹部230的内部，因此，即使在凹部230形成倒楔状的情况下，也能将氧化硅膜242以没有空洞(空隙)等的状态填埋到凹部230内。所以能获得填埋良好的氧化硅膜242。因此，在例如制造STI构造的器件的情况下，能获得良好的绝缘特性。
此外，使氧化硅膜242流动(硅醇化)并不是在薄膜的成膜完成之后进行，而是在进行各成膜处理时进行。在各硅醇化处理中，使依次层叠的硅氧烷聚合物的层按顺序流动即可。因此，在各硅醇化处理中，使硅氧烷聚合物流动的量非常小，所以能使氧化硅膜242迅速地流动。为了进行ALD，在使旋转工作台2旋转的各循环中进行硅醇化(流动)。由于进行硅醇化不会造成时间的损失，所以能维持高的处理率。而且，在使氧化硅膜242流动后，在热处理装置102中进行加热处理，即使在氧化硅膜242中含有杂质，也能够降低杂质的含量。能使氧化硅膜242致密化，能获得更加良好的膜质的薄膜。
而且，如上述那样在旋转工作台2的旋转方向上配置多个晶圆W，使旋转工作台2旋转，依次通过各处理区域91、90、92而进行ALD(或MLD)，所以能够以高的处理率进行成膜处理。在上述旋转方向上设有在第1处理区域91与辅助区域90、第2处理区域92之间具有低的顶面的分离区域D，并且，从由旋转工作台2的旋转中心部和真空容器1所划分的中心部区域C朝向旋转工作台2的周缘喷出分离气体，上述反应气体与扩散到上述分离区域D的两侧的分离气体，和从上述中心部区域C喷出的分离气体一起，经由旋转工作台2的周缘和真空容器的内周壁之间的间隙被排出，所以能防止两反应气体的混合，结果，能够进行良好的成膜处理。能够完全或尽可能抑制在旋转工作台2上产生反应生成物，抑制微粒的产生。本发明也能适用于在旋转工作台2上载置1个晶圆W的情况。
采用上述的基板处理装置，例如通过设置用于处理5张晶圆的成膜装置，能以高的处理率实施ALD(MLD)。此外，也可以将2台上述的成膜装置101与真空输送室103气密地连接，在上述成膜装置101、101中并行地进行成膜处理。在该情况下，能以更高的处理率进行上述的ALD(MLD)。
此外，在上述的例子中，在各成膜处理中，在旋转工作台2旋转100转后的使晶圆W自转中，同时进行加热处理，但是也可以使旋转工作台2每旋转1转就从真空容器1内取出晶圆W，使晶圆W自转并加热。
接着，参照图20，说明本发明的第2实施方式。在该实施方式中，为了使氧化硅膜242更迅速地流动(reflow)，向氧化硅膜242中混入硼(B)和磷(P)的至少一方。说明具体的成膜装置。在该成膜装置中设有作为第3反应气体供给部件的例如石英制的第3气体喷嘴280，该第3气体喷嘴280用于将含有上述的硼和磷的一方例如含有磷的化合物例如PH4(磷化氢)气体作为第3反应气体而进行供给，喷嘴280设于旋转工作台2的旋转方向上的、例如第2反应气体喷嘴32和输送口15之间。
喷嘴280与上述的各喷嘴31、32、200、41、42相同地构成，从真空容器1的外周壁朝向旋转工作台2的旋转中心，与晶圆W相对且水平延伸地安装，作为其基端部的气体导入件281贯穿外周壁。由配设有阀、流量调整部(未图示)的气体供给管282向喷嘴280供给第3反应气体。在喷嘴280的下部，用于朝向下方侧的晶圆W喷出该反应气体的、例如口径为0.5mm的气体喷出孔(未图示)朝向正下方，并且沿着喷嘴的整个长度方向等间隔(例如10mm的间隔)排列。喷嘴280的气体喷出孔和晶圆W之间的距离例如是1～4mm(优选2mm)。在本实施例中，热处理装置102中的晶圆W的加热温度例如设定为700℃～800℃左右。
以下说明具有喷嘴280的成膜装置的作用。如上所述，在旋转工作台2上例如载置5张晶圆W，使旋转工作台2旋转，并且从各喷嘴31、32、200、280、41、42供给各反应气体和分离气体，此外向中心部区域C和旋转工作台2的下方区域供给吹扫气体。然后，对通过第2处理区域92而表面形成有氧化硅膜242的晶圆W供给上述的第3反应气体。该反应气体被吸入到氧化硅膜242中。接着，使晶圆W自转后，在热处理装置102中，如上所述，将吸入有第3反应气体的氧化硅膜242加热到700℃～800℃左右时，例如第3反应气体中所含有的有机物气化，被从该膜向上方排出，并且，在氧化硅膜242中吸入有例如磷。此时，氧化硅膜242由于磷的作用，变得容易玻化(Glasstransition)。氧化硅膜242流动，倒楔状的凹部230的逐渐扩展的程度被缓和。之后，与上述的例子相同地层叠多层的氧化硅膜242。
作为喷嘴280的配置位置，可以位于旋转工作台2的旋转方向上的、第1反应气体喷嘴31与输送口15之间，例如也可以通过在第1反应气体喷嘴31的气体供给管31b上配设气体供给管282，供给第3反应气体和上述的BTBAS气体的混合气体。此外，作为第3反应气体，也可以取代上述的气体，或与该气体一起供给含有硼的化合物例如TMB(三甲基硼)气体，在氧化硅膜242中混入磷和硼的至少一方。
在上述例子中，作为从辅助喷嘴200供给的辅助气体使用了乙醇气体。也可以使用其他的醇类例如甲醇(CH3OH)。或还可以使用纯水(H2O)、双氧水(H2O2)等。即，只要是带有羟基(OH)的化合物的气体即可。在作为辅助气体而使用纯水的情况下，纯水的气体和吸附在晶圆W表面的BTBAS气体，例如按照下述的(2)式进行反应从而硅醇化。
BTBAS+H2O→(-SiO-)n+CH3C-NH2↑  (2)
作为在该反应中所生成的中间生成物的(-SiO-)n显示出与上述的硅氧烷聚合物相同的流动性，而且(-SiO-)n和O3气体反应而生成的氧化硅膜242因为显示出同样的流动性，所以通过流动而良好地被填埋到凹部230。
在上述的各实施方式中，在相对于形成有图案232的晶圆W进行氧化硅膜242的成膜处理时，从辅助喷嘴200供给乙醇气体，使氧化硅膜242具有流动性。既可以对未形成有图案232的晶圆W供给乙醇气体，或者，也可以不对未形成有图案232的晶圆W供给乙醇气体。在不对未形成有图案232的晶圆W供给乙醇气体的情况下，例如如图21所示，由未设有辅助喷嘴200的成膜装置101进行成膜处理。
与上述的第1实施方式相同地，反复多次依次对各晶圆W进行成膜处理、晶圆W的自转、热处理，从而形成有由多层的氧化硅膜242构成的薄膜。在该实施方式中，通过在各成膜处理中进行热处理，例如被吸入到氧化硅膜242中的碳成分等杂质气化而容易被排出。而且，氧化硅膜242被进行所谓的烧结而变致密。杂质的含有量少，而且能获得良好的硬度的薄膜。此时，为了使杂质气化而被排出，例如需要杂质沿氧化硅膜242的膜厚方向移动。在薄膜的成膜完成后进行热处理的情况下，为了从膜中排出杂质，需要长时间的加热处理。在本实施方式中，每次进行成膜处理都会进行加热处理。换句话说，在氧化硅膜242的膜厚薄的状态下进行加热处理。与成膜完成后进行加热处理的情况相比，能迅速地将杂质从氧化硅膜242排出，所以能获得良好的膜质的薄膜。
第3实施方式的发明例如能够较佳地适用于形成高电介质(high-k)膜例如STO膜等的情况，在该情况下，作为从各喷嘴31、32供给的各反应气体，例如能够分别使用Ti(MPD)(THD)2气体和Sr(THD)2气体等。在该情况下，热处理装置102中的晶圆W的加热温度，例如设定为300℃～400℃。
接着，参照图22～图24，说明本发明的第4实施方式。本实施方式以上述的第1实施方式的成膜装置101为例子进行说明。如图22所示，在旋转工作台2的旋转方向上，在上述的第2反应气体喷嘴32和输送口15之间设有作为等离子体供给部件的等离子体喷射器250。
等离子体喷射器250包括由框体构成的喷射器主体251。如图23、图24所示，在喷射器主体251内形成有由分隔壁252沿长度方向划分的宽度不同的两个空间，一空间形成有用于使等离子体产生用的气体等离子化的作为气体活性化用流路的气体活性化室253，另一空间侧形成有用于向气体活性化室253供给等离子体产生用的气体的作为气体导入用流路的气体导入室254。
在图22～图24中，附图标记255是气体导入喷嘴、256是气孔、257是气体导入件、258是接头部、259是气体供给件。来自气体导入喷嘴255的等离子体产生用的气体从气体孔256喷出，被供给到气体导入室254内，气体从气体导入室254经由形成在分隔壁252的上部的缺口部271流向气体活性化室253。
在气体活性化室253内，2根由电介质构成的例如陶瓷制的鞘(sheath)管272、272从气体活性化室253的基端侧向顶端侧沿着分隔壁252延伸，在上述鞘管272、272的管内***有棒状的电极273、273。上述电极273、273的基端侧被引出到喷射器主体251的外部，在真空容器1的外部经由匹配器274与高频电源275连接。在喷射器主体251的底面，用于将等离子体向下方侧喷出的气体喷出孔291在喷射器主体251的长度方向上排列，该等离子体为在作为电极273、273之间的区域的等离子体产生部290中被等离子化、被活性化的等离子体。
喷射器主体251以其顶端侧朝向旋转工作台2的中心部延伸的状态配设。图22中附图标记262～264是阀、265～267是流量调整部、268～270分别是存储有作为等离子体产生用的气体的氧(O2)气体、氩(Ar)气体和氮(N2)气体的气体源。
以下说明该实施方式的作用。在该实施方式中，也同样地在旋转工作台2上载置5张晶圆W，使旋转工作台2旋转，从各气体喷嘴31、32、200、41、42分别朝向晶圆W供给BTBAS气体、O3气体、乙醇气体和氮气，并且像上述那样，向中心部区域C、旋转工作台2的下方的区域供给吹扫气体。像上述那样对加热单元7通电，对等离子体喷射器250供给等离子体产生用的气体例如Ar气体，并且从高频电源275向等离子体产生部290(电极273、273)供给例如13.56MHz、例如10W～200W的范围的例如100W的高频电力。
真空容器1内为真空气氛。向气体活性化室253的上方部流入的等离子体产生用的气体在上述的高频电力的作用下成为等离子化(活性化)的状态，经由气体喷出孔291朝向晶圆W供给。
等离子体通过第2处理区域92到达形成有上述的氧化硅膜242的晶圆W。残留在氧化硅膜242内的碳成分、水分气化而被排出，硅和氧之间的结合被加强。这样，在每次旋转工作台2旋转时都供给等离子体，直到1次的成膜处理结束。之后，晶圆W被从真空容器1取出，其方向被改变之后，在热处理装置102中像上述那样进行热处理。
通过这样地设有等离子体喷射器250，与上述的第1实施方式相比杂质更少，而且能形成结合强度强的氧化硅膜242。
在本例子中，像上述那样使用Ar气体作为等离子体产生用的气体。或也可以与该气体一起使用O2气体、N2气体。在使用Ar气体的情况下，能够获得在膜中建立Si-O键，消除SiOH键的这种效果，此外在使用O2气体的情况下，能够获得促进未反应部分的氧化，减少膜中的C(碳)成分，改善电特性的这种效果。此外，该等离子体喷射器250也可以适用于上述的第2实施方式、第3实施方式的成膜装置101。
在上述的实施方式中，使用了逐个对晶圆W进行热处理的装置作为热处理装置102。也可以同时对多张(例如5张)的晶圆W进行加热处理。
具体而言，如图25所示，第5实施方式的基板处理装置包括热处理装置109，热处理装置109与上述的真空输送室103气密地连接。热处理装置109是和上述的成膜装置101大致相同的构成，例如代替各喷嘴31、32、200，设有供给惰性气体例如N2气体的喷嘴，并且，加热单元7构成为能够将旋转工作台2上的晶圆W加热到与上述的热处理装置102中的加热部件113相同的加热温度。
在本实施方式的基板处理装置中进行成膜处理的情况下，将在成膜装置101中进行了成膜处理的晶圆W取出至真空输送室103，并使其自转之后，将晶圆W载置到热处理装置109的旋转工作台2上。接着，依次取出成膜装置101内的晶圆W，并使其自转，并且，使热处理装置109内的旋转工作台2间歇性地旋转，并将各晶圆W载置到旋转工作台2上。接着，在热处理装置109中，一边使旋转工作台2旋转一边向真空容器1内供给惰性气体，并且调整成规定的真空度，将晶圆W加热到上述的加热温度。
利用该热处理，同时对各晶圆W进行上述的氧化硅膜242的致密化。之后，按顺序取出各晶圆W返回到成膜装置101，进行接下来的成膜处理等各步骤。在本实施方式中，能够获得上述的各实施方式的效果，因为1次对各晶圆W进行热处理，所以还能提高处理率。
也可以在这样的基板处理装置中，将上述的热处理装置102与真空输送室103气密地连接，在热处理装置102中进行热处理。此外，也可以应用任一个上述各实施方式的装置作为该实施方式的成膜装置101。
在上述的实施方式中，在成膜处理和热处理之间进行使晶圆W自转的工序，但是也可以在热处理后进行。即，只要在在先的成膜处理和其后进行的成膜处理之间改变晶圆W的方向即可。
此外，作为上述的自转机构132，也可以设于热处理装置102(109)内。在该情况下，例如真空输送臂104移动到自转机构132的上方位置，同样地进行晶圆W的自转。而且，也可以对热处理装置102的升降装置121，除了使升降销119升降的机构之外，还添加使升降销119绕铅垂轴线旋转的机构，在热处理装置102内，在热处理的之前和/或之后使晶圆W自转，或一边进行热处理一边使晶圆W自转。此外，也可以将自转机构132设于大气输送室107，使晶圆W在大气输送室107中自转。
而且，在使晶圆W自转时，在真空输送室103内设置自转机构132，但也可以将自转机构132组合到真空输送臂104上而设置。作为真空输送臂104，具体而言，如图26A和图26B所示，也可以使用沿着形成在支承板141上的轨道142进退的滑动臂。上述的自转机构132设于各输送臂104、104上，并且，被埋设于各支承板141内，在输送臂104后退时相对于被保持在输送臂104上的晶圆W能够升降且能够绕铅垂轴线旋转地构成。在输送臂104上，与上述的例子相同，也能够获得晶圆W进行自转同样的效果。此外，也可以代替上述的大气输送臂106，在上述的大气输送室107中设置真空输送臂104，在大气输送室107中使晶圆W自转。而且，作为使晶圆W自转的机构，在上述的各例子中是从背面侧顶起晶圆W并使其旋转的机构，但是例如也可以是从上方侧在直径方向上夹持晶圆W并将其抬起，且使该晶圆W旋转的机构。
作为应用在本发明中的处理气体(第1反应气体)，除了上述的例子之外，还能够列举出有DCS[二氯硅烷]、HCD[六氯乙硅烷]、TMA[三甲基铝]、3DMAS[三(二甲氨基)硅烷]、TEMAZ[四(二乙基氨基)锆]、TEMHF[四(乙基甲基氨基)铪]、Sr(THD)2[双(四甲基庚二酮酸)锶]、Ti(MPD)(THD)[(甲基戊二酮酸)双(四甲基庚二酮酸)钛]、单氨基硅烷等。
此外，优选在上述分离区域D的顶面44上的、位于上述分离气体喷嘴41、42的旋转工作台2的旋转方向的上游侧部位，越位于外缘的部位上述旋转方向的宽度越大。其理由是，由于旋转工作台2的旋转，气体从上游侧向分离区域D的流动越靠近外缘速度越快。从该观点出发，像上述那样，将凸状部4构成为扇型是上策。
如图27A和图27B中以上述分离气体喷嘴41代表所示，例如在将300mm直径的晶圆W作为被处理基板在情况下，优选形成上述第1顶面44的分别位于上述分离气体喷嘴41(42)的两侧的狭窄空间的部分中，穿过晶圆W的中心WO的部位沿着旋转工作台2的旋转方向的宽度尺寸L为50mm以上。为了有效地阻止反应气体从凸状部4的两侧进入到凸状部4的下方(狭窄空间)，在上述宽度尺寸L较短的情况下，需要与之相对应地缩小第1顶面44和旋转工作台2之间的距离h。而且，在将第1顶面44和旋转工作台2之间的距离h设定为某个尺寸时，距旋转工作台2的旋转中心越远旋转工作台2的速度就越快。为了获得阻止反应气体进入的效果所要求的宽度尺寸L距旋转中心越远就越大。从这样的观点进行考察。若穿过晶圆W的中心WO的部位的上述宽度尺寸L小于50mm，则需要使第1顶面44和旋转工作台2的距离h相当小，所以为了防止在旋转工作台2旋转时旋转工作台2或晶圆W和顶面44冲突，要求设法尽量抑制旋转工作台2的振动。而且，旋转工作台2的转速越高，反应气体越容易从凸状部4上游侧进入到凸状部4下方侧。若上述宽度尺寸L小于50mm，则不得不降低旋转工作台2的转速，在处理率上不是上策。
因此，宽度尺寸L优选是50mm以上，但是即使是50mm以下也并非无法获得本发明的效果。即，上述宽度尺寸L优选是晶圆W的直径1/10～1/1，更优选是大约1/6以上。
此外，在本发明中，优选低的顶面44位于分离气体供给部件的旋转方向两侧，但是也可以不在分离气体喷嘴41、42的两侧设置凸状部4而从分离气体喷嘴41、42朝向下方喷出N2气体，形成气帘，利用该气帘分离处理区域91、92。
在成膜装置101中，作为用于加热晶圆W的加热部件，不限于使用电阻发热体的加热器，也可以是灯(lamp)加热装置，也可以代替设在旋转工作台2的下方侧而设在旋转工作台2的上方侧，还可以设在上下两方。此外，在上述反应气体在低温例如常温下发生反应的情况下，也可以不设置这样的加热部件。
在这里，关于处理区域91、92和分离区域的各布局，也可以列举出上述的实施方式以外的其他的例子。如上所述，分离区域D可以是将扇型的凸状部4沿周向分开成两个，在之间设置分离气体喷嘴41(42)的构成，但图28是以上述的第1实施方式的成膜装置为例，表示这样的构成的一个例子的俯视图。在该情况下，通过考虑分离气体的喷出流量、反应气体的喷出流量等，以使分离区域D能有效发挥分离作用的方式来设定扇型的凸状部4和分离气体喷嘴41(42)的距离、扇型的凸状部4的大小等。
在上述的实施方式中，上述第1处理区域91、辅助区域90和第2处理区域92的顶面相当于比上述分离区域D的顶面高的区域。但是，也可以是如下构成，即，第1处理区域91、辅助区域90和第2处理区域92中的至少1方与分离区域D相同地设置在反应气体供给部件的上述旋转方向两侧且与上述旋转工作台2相对，且具有比上述分离区域D的上述旋转方向两侧的顶面(第2顶面45)低的顶面例如分离区域D的与第1顶面44相同的高度的顶面，以形成用于阻止气体进入与旋转工作台2之间的空间。
此外，也可以是如下的构成，即，在反应气体喷嘴31(32、200)的两侧均设立低的顶面，在设有分离气体喷嘴41(42)和反应气体喷嘴31(32)的部位以外，在与旋转工作台2相对的区域整个面上设置凸状部4。
此外，也可以改变各喷嘴31、32、200、41、42(310)的安装位置，一边以使各反应气体不混合的方式被排出，一边多次反复进行以下的循环，即，使BTBAS气体吸附在晶圆W表面，之后由乙醇气体生成中间生成物，接着，使中间生成物被O3气体氧化，或者是不经由该中间生成物地形成有氧化硅膜242的循环。
此外，作为上述各实施方式的成膜装置，构成为旋转工作台2相对于气体供给***(喷嘴31、32、200、280、41、42)绕铅垂轴线旋转的构成，但也可以是气体供给***相对于旋转工作台2绕铅垂轴线旋转的构成。关于这样的具体装置构成，参照图29～图32说明应用于上述的第3实施方式(未设有喷嘴200、280等)的成膜装置101的例子。对与上述的成膜装置101相同的部位，标注相同的附图标记，省略说明。
在真空容器1内，代替上述的旋转工作台2，配置作为工作台的基座300。在基座300的底面中央连接有旋转轴22上端侧，在输入、输出晶圆W时基座300能旋转。在基座300上，沿着整个周向在多个部位例如5个部位形成有上述凹部24。
如图29～图31所示，上述喷嘴31、32、41、42被安装在设于基座300中央部的正上方的扁平的圆盘状的芯部301上，基端部贯穿芯部301的侧壁。芯部301如后述那样例如构成为绕铅垂轴线沿逆时针方向旋转。通过使芯部301旋转，能够使各气体喷嘴31、32、41、42在基座300的上方位置旋转。图30表示卸下了真空容器1(顶板11和容器主体12)和被固定在顶板11的上表面上的后述的套筒304后的状态。
上述的凸状部4固定在上述的芯部301的侧壁部，构成为能与各气体喷嘴31、32、41、42一起在基座300上旋转。在芯部301的侧壁部，如图30、图31所示，在各反应气体喷嘴31、32的旋转方向上游侧，在设于上游侧的凸状部4和芯部301的接合部的附近的位置上设有2个排气口61、62。上述排气口61、62分别与后述的排气管302相连接，发挥将反应气体和分离气体从各处理区域91、92排出的作用。排气口61、62与上述的例子相同，设于分离区域D的上述旋转方向两侧，专用于排出各反应气体(BTBAS气体和O3气体)。
如图29所示，在芯部301的上表面中央部连接有圆筒状的旋转筒303的下端部。通过使旋转筒303在固定于真空容器1的顶板11上的套筒304内旋转，构成为在真空容器1内使喷嘴31、32、41、42和凸状部4与芯部301一起旋转。在芯部301内，下表面侧形成开放的空间，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在空间中分别与用于供给BTBAS气体的第1反应气体供给管305、用于供给O3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(为了方便说明，图29仅图示了分离气体供给管307、308)连接。
各供给管305～308在芯部301的旋转中心附近，详细地说在后述的排气管302的周围，被弯曲成L字型并向上方延伸，贯穿芯部301的顶面，朝向铅垂上方，在圆筒状的旋转筒303内延伸。
如图29、图30、图31所示，旋转筒303被构成由不同外径的2个圆筒上下2段层叠的外观形状。通过将外径大的上段侧的圆筒的底面卡定在套筒304的上端面，从上表面侧来看旋转筒303，以沿周向能旋转的状态***套筒304内，另一方面，旋转筒303下端侧贯穿顶板11并与芯部301的上表面连接。
在顶板11的上方位置的旋转筒303的外周面侧，沿着外周面的周向的整个面形成的环状流路即气体扩散通路在上下方向上隔有间隔地配置。在本例中，在上段位置上配置有用于使分离气体(N2气体)扩散的分离气体扩散通路309，在中段位置上配置有用于使BTBAS气体扩散的第1反应气体扩散通路310，在下段位置上配置有用于使O3气体扩散的第2反应气体扩散通路311。图29中，附图标记312是旋转筒303的盖部，313是使盖部312和旋转筒303紧密结合的O型密封圈。
在各气体扩散通路309～311上，沿着旋转筒303的整周设有朝向旋转筒303的外表面开口的狭缝320、321、322，经由上述狭缝320、321、322向各气体扩散通路309～311供给各种气体。另一方面，在覆盖旋转筒303的套筒304上的、与各狭缝320、321、322相对应的高度位置上，设有作为气体供给口的气体供给件323、324、325，从未图示的气体供给源向上述气体供给件323、324、325供给的气体，经由朝向各上述气体供给件323、324、325开口的狭缝320、321、322将气体供给到各气体扩散通路309、310、311内。
在这里，被***套筒304内的旋转筒303的外径在旋转筒303能旋转的范围内形成为尽可能地接近套筒304的内径的大小。在气体供给件323、324、325的开口部以外的区域中，各狭缝320、321、322成为被套筒304的内周面堵住的状态。结果，被导入各气体扩散通路309、310、311的气体，仅在气体扩散通路309、310、311内扩散，不会漏出到例如其他的气体扩散通路309、310、311、真空容器1内、成膜装置的外部等。图29中，附图标记326是用于防止气体从旋转筒303和套筒304之间的间隙泄漏的磁密封件，各气体扩散通路309、310、311的上下方都设有磁密封件326，将各种气体可靠地密封在气体扩散通路309、310、311内。在图29中，为了方便说明，省略了上述磁密封件326的记载。在图32中也省略了磁密封件326的记载。
如图32所示，在旋转筒303的内周面侧，在气体扩散通路309上连接有气体供给管307、308，在各气体扩散通路310、311上分别连接有上述的各气体供给管305、306。由此，从气体供给件323供给的分离气体在气体扩散通路309内扩散，经由气体供给管307、308流向喷嘴41、42，此外，从各气体供给件324、325供给的各种反应气体分别在气体扩散通路310、311内扩散，经由气体供给管305、306，流向各喷嘴31、32，供给到真空容器1内。在图32中，为了方便说明，省略了后述的排气管302的记载。
如图32所示，在分离气体扩散通路309上还连接有吹扫气体供给管330。吹扫气体供给管330在旋转筒303内向下方侧延伸，如图31所示，在芯部301内的空间内开口，能对空间内供给N2气体。例如，如图29所示，芯部301以从基座300表面例如空有上述高度h的间隙而成为悬浮状态的方式支承在旋转筒303上。由于芯部301相对于基座300未固定，所以该芯部301能够旋转。但是，若基座300和芯部301之间的间隙为一直打开的状态，则BTBAS气体或O3气体有可能从上述的处理区域91、92的一方经由芯部301的下方绕入另一方。
因此，使芯部301的内侧为空洞，空洞下表面侧朝向基座300开放，并且从吹扫气体供给管330向空洞内供给吹扫气体(N2气体)，经由上述间隙向各处理区域91、92喷出吹扫气体，能防止上述反应气体的绕入。该成膜装置具有中心部区域C，该中心部区域C用于分离处理区域91、92的气氛，由基座300的中心部和真空容器1划分，沿着芯部301的旋转方向形成有向基座300表面喷出吹扫气体的喷出口。在该情况下，吹扫气体发挥用于防止BTBAS气体或O3气体经由芯部301的下方绕入另一方的分离气体的作用。上述的喷出口相当于芯部301的侧壁和基座300之间的间隙。
如图29所示，在旋转筒303的上段侧的外径大的圆筒部的侧周面，卷绕有驱动带335，利用被配置在真空容器1的上方的作为旋转机构的驱动部336，经由驱动带335，将驱动部336的驱动力传递到芯部301，由此，能使套筒304内的旋转筒303旋转。图29中附图标记337是在真空容器1的上方位置用于保持驱动部336的保持部。
在旋转筒303内沿着其旋转中心配设有排气管302。排气管302的下端部贯穿芯部301的上表面，并延伸到芯部301内的空间，其下端面被密封。另一方面，在芯部301内延伸的排气管302的侧周面上，例如如图31所示，设有与各排气口61、62连接的排气引导管341、342，从而能够与由吹扫气体充满的芯部301内的气氛隔离，将来自各处理区域91、92的排出气体引导入排气管302内。
像上述那样，在图32中省略排气管302的记载。但是，在图32中记载的各气体供给管305、306、307、308和吹扫气体供给管330，被配置在排气管302的周围。
如图29所示，排气管302的上端部贯穿旋转筒303的盖部312，与作为真空排气部件的例如真空泵343连接。图29中，附图标记344是将排气管302能旋转地与下游侧的配管进行连接的旋转接头。
关于使用了该装置的成膜处理的流程，说明与上述的实施方式的作用不同的点。首先，在将晶圆W输入真空容器1内时，使基座300间歇性地旋转，通过输送臂10和升降销16的协作，分别将晶圆W载置到5个凹部24上。
在成膜装置101中加热晶圆W时，使旋转筒303绕逆时针旋转。如图32所示，设于旋转筒303的各气体扩散通路309～312随着旋转筒303的旋转而旋转，但设于上述气体扩散通路309～311的狭缝320～322的一部分分别朝向相对应的气体供给件323～325的开口部而始终开口，从而在气体扩散通路309～312中连续地供给有各种气体。
被供给到气体扩散通路309～312的各种气体经由与各气体扩散通路309～312连接的气体供给管305～308被从反应气体喷嘴31、32、分离气体喷嘴41、42向各处理区域91、92、分离区域D供给。上述气体供给管305～308被固定在旋转筒303上，而且，反应气体喷嘴31、32和分离气体喷嘴41、42借助芯部301被固定在旋转筒303上。随着旋转筒303的旋转，气体供给管305～308和气体喷嘴31、32、41、42也一边旋转一边向真空容器1内供给各种气体。
此时，也从与旋转筒303成为一体进行旋转着的吹扫气体供给管330供给作为分离气体的N2气体，由此，从中心部区域C即芯部301的侧壁部和基座300的中心部之间沿着基座300表面喷出N2气体。而且，在该例子中，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的下方侧的空间的芯部301的侧壁部。第2顶面45的下方侧的空间的压力比第1顶面44的下方侧的狭窄空间和上述中心部区域C的各压力低。因此，与上述的成膜装置相同，BTBAS气体和O3气体不会互相混合地被独立地排出。
因此，从在基座300上停止的各晶圆W来看，各处理区域91、92隔着分离区域D依次通过，像上述那样进行成膜处理。在形成规定膜厚的氧化硅膜242时，在规定的时刻，与上述的例子相同地，将晶圆W从真空容器1取出并使其自转。
在本实施方式中，同样能够进行面内均匀性高的成膜处理，获得同样的效果。此外，在这样的成膜装置101中，也可以设置辅助喷嘴200、第3反应气体喷嘴280，在该情况下，在上述喷嘴200、280上与该实施方式的各气体喷嘴31、32、41、42相同地连接有收纳在旋转筒303内的气体供给管，经由形成在套筒304上的狭缝供给各气体。还可以在该成膜装置101上设有上述的等离子体喷射器250。
接着，在实施上述的成膜方法的情况下，对为了评价面内均匀性得到了哪种程度的改善而进行的模拟进行说明。模拟在以下的条件下进行。
(模拟条件)
旋转工作台2的转速：120rpm、240rpm
目标膜厚T：大约155nm
晶圆的自转次数：无(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°)
在使晶圆W自转的情况下，在各自的条件下分别自转相同的角度。而且，在各晶圆W上沿周向每49个点地进行膜厚的测量(计算)。此外，关于晶圆W的自转次数为8次和4次的模拟，在晶圆W的径向上，分别每8个部位和每4个部位测量膜厚，采用其平均值。
如图33所示，上述模拟的结果可知，即使仅使晶圆W自转1次，也能够改善面内均匀性，越增加自转次数均匀性越高。可知在使晶圆W自转8次后，旋转工作台2的转速为240rpm的条件下，均匀性大大地改善为1％以下。
以上，记述了本发明优选的实施方式，但是本发明不限定于特定的实施方式，在权利要求书内记载的本发明的重点的范围内，能够进行各种的变形、变更。
关联申请的参照
本申请基于2009年4月9日向日本特许厅申请的日本特愿2009-095213号来主张优先权，并在本申请中引用该特愿的全部内容。

Claims (8)

1.一种基板处理装置，其在真空容器内按顺序将互相反应的至少两种反应气体供给到基板表面上且通过执行该供给循环而层叠反应生成物的层来形成薄膜，其特征在于，
该基板处理装置包括：
成膜装置，用于对于基板进行成膜处理；
真空输送室，与该成膜装置气密地连接；
输送部件，设于该真空输送室内，用于在上述成膜装置与该真空输送室之间输送基板；
热处理装置，其包括与上述真空输送室气密地连接、在内部设有基板载置台的处理容器，和设于该处理容器内、用于对上述基板载置台上的基板进行热处理的部件；
自转机构，设于上述真空输送室内或上述热处理装置内，用于使载置在上述输送部件上的基板绕铅垂轴线自转；
控制部，输出控制信号，以对基板进行薄膜形成处理，
上述成膜装置包括：
设于上述真空容器内的工作台；
多个反应气体供给部件，以与上述工作台的上表面相对且在工作台的周向上互相分开的方式设置，用于向基板表面分别供给多种反应气体；
分离区域，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之间的气氛，该分离区域在上述工作台的周向上设于上述处理区域之间，用于自分离气体供给部件供给分离气体；
旋转机构，用于使上述反应气体供给部件及分离气体供给部件与上述工作台之间绕铅垂轴线相对旋转；
基板载置区域，沿上述旋转机构的旋转方向地形成在上述工作台上，能够在该旋转机构的旋转带动下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；
真空排气部件，对上述真空容器内进行真空排气，
上述控制部输出控制信号，从而停止在薄膜形成处理的过程中由上述旋转机构带来的相对旋转，利用上述输送部件从上述真空容器取出基板，利用上述自转机构改变基板的方向。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
通过上述工作台的旋转，使基板按顺序通过上述多个处理区域和分离区域，
上述多个反应气体供给部件包括：第1反应气体供给部件，用于向上述基板供给第1反应气体，并使该第1反应气体吸附在上述基板上；辅助气体供给部件，用于向上述基板供给与已吸附在基板上的上述第1反应气体反应而生成带有流动性的中间生成物的辅助气体；第2反应气体供给部件，用于向基板供给与该中间生成物反应而生成反应生成物的第2反应气体，
从为了在上述成膜装置和上述真空输送室之间交接基板而形成的输送口来看，上述第1反应气体供给部件、上述辅助气体供给部件和上述第2反应气体供给部件按该顺序设于上述工作台旋转方向下游侧，
上述热处理装置通过对上述基板进行热处理，使上述反应生成物致密化。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
在上述工作台的旋转方向上，在上述第2反应气体供给部件与上述输送口之间设有用于对工作台上的基板供给等离子体的等离子体供给部件。
4.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
为了使硼和磷的至少一方混入上述反应生成物内，在上述第1反应气体供给部件与上述输送口之间，以与上述工作台上的基板相对的方式设有第3反应气体供给部件，该第3反应气体供给部件用于将第3反应气体供给到上述基板表面上并使第3反应气体吸附在该基板的表面上。
5.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述分离区域位于上述分离气体供给部件的上述旋转机构旋转方向两侧，并具有顶面，该顶面用于在其与上述工作台之间形成供分离气体从该分离区域流向处理区域侧的狭窄空间。
6.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
该基板处理装置具有中心部区域，该中心部区域用于分离上述多个处理区域的气氛，位于上述真空容器内的中心部，并形成有向上述工作台的基板载置面侧喷出分离气体的喷出孔，
上述反应气体被与扩散到上述分离区域的两侧的分离气体和从上述中心部区域喷出的分离气体一起，由上述真空排气部件排出。
7.一种基板处理方法，用于在真空容器内按顺序将互相反应的至少两种反应气体供给到基板表面且通过执行该供给循环而层叠反应生成物的层来形成薄膜，其特征在于，
该基板处理方法包括下述工序：
将基板载置在设于成膜装置的真空容器内的工作台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工作台上的基板的载置区域侧的表面上的工序，该多个反应气体供给部件与上述工作台的上表面相对且沿上述工作台的周向彼此分开；
为了划分被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工作台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；
接着，利用旋转机构使上述反应气体供给部件及上述分离气体供给部件与上述工作台之间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，以层叠反应生成物的层而形成薄膜的工序；
在形成上述薄膜的工序过程中，停止由上述旋转机构带来的相对旋转，从与上述成膜装置气密地连接的真空输送室，利用设于该真空输送室内的输送部件，自上述成膜装置中取出上述基板，利用设于该真空输送室内或设于与该真空输送室气密地连接的热处理装置内的自转机构使上述基板绕铅垂轴线自转，从而改变该基板的方向的工序；
将为了改变上述基板的方向而自上述成膜装置中取出的基板输入上述热处理装置内，对该基板进行热处理的工序。
8.根据权利要求7所述的基板处理方法，其特征在于，
在形成上述薄膜的工序中包括：
使上述工作台旋转的工序；
从为了在上述成膜装置和上述真空输送室之间交接基板而形成的输送口来看，从设于上述工作台的旋转方向下游侧的第1反应气体供给部件向上述基板表面供给第1反应气体，并使该第1反应气体吸附在基板表面上的工序；
接着，从在上述工作台的旋转方向上、设于上述第1反应气体供给部件和上述输送口之间的辅助气体供给部件将辅助气体供给到该基板上，使吸附在上述基板表面上的上述第1反应气体和该辅助气体反应，从而生成带有流动性的中间生成物的工序，
接着，从在上述工作台的旋转方向上、设于上述辅助气体供给部件和上述输送口之间的第2反应气体供给部件将第2反应气体供给到该基板上，使上述基板表面的中间生成物和第2反应气体反应，从而生成反应生成物的工序，
对上述基板进行热处理的工序是通过对上述基板进行热处理，使上述反应生成物致密化的工序。
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