JP5276386B2 - Film forming apparatus, film forming method, program for causing film forming apparatus to execute film forming method, and computer-readable storage medium storing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板の表面に供給しかつこの供給サイクルを多数回実行することにより反応生成物の層を多数積層して薄膜を形成する成膜装置、成膜方法、並びにこの成膜方法を成膜装置に実施させるプログラム及びこれを記憶するコンピュータ可読記憶媒体に関する。 The present invention provides a film forming apparatus that supplies at least two kinds of reaction gases that react with each other to the surface of a substrate in order and forms a thin film by laminating a plurality of reaction product layers by executing this supply cycle many times. The present invention relates to a film forming method, a program for causing a film forming apparatus to execute the film forming method, and a computer-readable storage medium storing the program.
半導体製造プロセスにおける成膜技術として、いわゆる原子層堆積（ＡＬＤ）または分子層堆積（ＭＬＤ）が知られている。このような成膜技術においては、真空下で第１の反応ガスが半導体ウエハ（以下、ウエハ）の表面に吸着し、次いで、そのウエハの表面に第２の反応ガスが吸着して、そのウエハの表面上での第１および第２の反応ガスの反応を通して一又は２以上の原子層または分子層が形成される。そして、そのようなガスの交互吸着と反応が複数回繰り返されてウエハ上に膜が堆積される。この技術は、ガスの交互供給の回数によって膜厚を高い精度で制御できる点、堆積膜がウエハ上で優れた均一性を有する点で有利である。したがって、この堆積方法は、半導体デバイスの更なる微細化に対処することができる成膜技術として有望と考えられている。 As a film formation technique in a semiconductor manufacturing process, so-called atomic layer deposition (ALD) or molecular layer deposition (MLD) is known. In such a film formation technique, a first reaction gas is adsorbed on the surface of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) under vacuum, and then a second reaction gas is adsorbed on the surface of the wafer. One or more atomic or molecular layers are formed through the reaction of the first and second reaction gases on the surface of the substrate. Then, such alternate adsorption and reaction of the gas is repeated a plurality of times to deposit a film on the wafer. This technique is advantageous in that the film thickness can be controlled with high accuracy by the number of times the gas is alternately supplied, and the deposited film has excellent uniformity on the wafer. Therefore, this deposition method is considered promising as a film forming technique that can cope with further miniaturization of semiconductor devices.
このような成膜方法を実施する成膜装置として、真空容器と、複数枚の基板を回転方向に沿って保持するサセプタとを有する成膜装置が提案されている（特許文献１）。特許文献１は、複数のウエハを支持し水平回転することができるウエハ支持部材（サセプタ）と、ウエハ支持部材の回転方向に沿って等角度間隔で配置されるとともにウエハ支持部材の半径方向に延び、ウエハ支持部材に対向する第１および第２のガス出口ノズルと、第１および第２のガス吐出ノズルの間に配置されるパージノズルとを有する処理チャンバを開示している。また、真空排気装置が、ウエハ支持部材の外端と処理チャンバとの間のある部位に接続されている。このように構成された処理チャンバによれば、パージガスノズルがガスカーテンを形成し、第１の反応ガスと第２の反応ガスが混合するのを妨げている。
ところで、上述のような回転可能なサセプタを用いるＭＬＤ（ＡＬＤ）装置においては、サセプタは、通常、サセプタの裏面に対向するように配置されたヒータ等で加熱され、熱電対などによりサセプタの温度が測定される。熱電対で温度測定する場合、熱電対をサセプタに接触させるとパーティクルが発生してウエハを汚染するという問題が生じたり、熱電対の接触部分の摩耗により熱電対の交換頻度が高くなって、ＭＬＤ（ＡＬＤ）装置の稼働時間が短くなるという問題が生じたりする。 By the way, in the MLD (ALD) apparatus using the rotatable susceptor as described above, the susceptor is usually heated by a heater or the like disposed so as to face the back surface of the susceptor, and the temperature of the susceptor is increased by a thermocouple or the like. Measured. When measuring the temperature with a thermocouple, if the thermocouple is brought into contact with the susceptor, particles may be generated and the wafer may be contaminated, or the thermocouple will be replaced more frequently due to wear of the thermocouple contact portion. (ALD) There is a problem that the operation time of the apparatus is shortened.
また、例えば３００ｍｍの直径を有するウエハ４〜６枚がサセプタ上に載置される場合、サセプタの直径は１ｍにも及ぶことになる。大径のサセプタをヒータ等により加熱する際、サセプタ上のウエハ面内の温度を均一化するためには、まず、サセプタの温度分布を把握し、その結果に基づいてサセプタ温度の均一化を図る必要がある。 For example, when 4 to 6 wafers having a diameter of 300 mm are placed on the susceptor, the diameter of the susceptor reaches 1 m. In order to equalize the temperature in the wafer surface on the susceptor when heating a large-diameter susceptor with a heater or the like, first, the temperature distribution of the susceptor is grasped, and the susceptor temperature is made uniform based on the result. There is a need.
本発明は、このような事情に照らしてなされ、その目的は、サセプタ温度の均一化を可能とする成膜装置、成膜方法、並びにこの成膜方法を成膜装置に実施させるプログラム及びこれを記憶するコンピュータ可読記憶媒体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to form a film forming apparatus and a film forming method capable of making the susceptor temperature uniform, a program for causing the film forming apparatus to execute the film forming method, and the program. It is an object to provide a computer-readable storage medium for storing.
上記の目的を達成するため、本発明の第１の態様は、容器内にて、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを実行して反応生成物の層を当該基板上に生成することにより膜を堆積する成膜装置を提供する。容器に回転可能に設けられたサセプタと、サセプタの一の面に設けられ、基板が載置される基板載置領域と、独立に制御可能な複数の加熱部を含み、サセプタを加熱する加熱ユニットと、複数の加熱部に対応して設けられ、サセプタにおける複数の加熱部により加熱される部分の温度を独立に測定する複数の放射温度計と、一の面に第１の反応ガスを供給するよう構成された第１の反応ガス供給部と、サセプタの回転方向に沿って第１の反応ガス供給部から離れた、一の面に第２の反応ガスを供給するよう構成された第２の反応ガス供給部と、回転方向に沿って、第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との間に位置し、第１の処理領域と第２の処理領域とを分離する分離領域と、第１の処理領域と第２の処理領域とを分離するために、容器のほぼ中央に位置し、一の面に沿って第１の分離ガスを吐出する吐出孔を有する中央領域と、容器を排気するために容器に設けられた排気口と、を備える。上記の分離領域が、第２の分離ガスを供給する分離ガス供給部と、前記第２の分離ガスが前記回転方向に対し前記分離領域から前記処理領域側へ流れることができる狭隘な空間を、前記回転テーブルの前記一の面に対して形成する天井面と、を含む。 In order to achieve the above-mentioned object, the first aspect of the present invention executes a cycle in which at least two kinds of reaction gases that react with each other are sequentially supplied to a substrate in a container, and the reaction product layer is applied to the reaction product layer. A deposition apparatus for depositing a film by being generated on a substrate is provided. A heating unit that heats the susceptor, including a susceptor that is rotatably provided on the container, a substrate placement area that is provided on one surface of the susceptor and on which a substrate is placed, and a plurality of heating units that can be controlled independently. And a plurality of radiation thermometers provided corresponding to the plurality of heating units and independently measuring the temperatures of the portions of the susceptor heated by the plurality of heating units, and the first reaction gas is supplied to one surface A first reaction gas supply unit configured as described above, and a second reaction gas configured to supply a second reaction gas to one surface separated from the first reaction gas supply unit along the rotation direction of the susceptor. The reaction gas supply unit is positioned between the first processing region to which the first reaction gas is supplied and the second processing region to which the second reaction gas is supplied along the rotation direction. A separation region that separates the first processing region and the second processing region; and a first processing region In order to separate the region and the second processing region, a central region having a discharge hole for discharging the first separation gas along one surface and located at substantially the center of the container, and for exhausting the container And an exhaust port provided in the container. The separation region includes a separation gas supply unit that supplies a second separation gas, and a narrow space in which the second separation gas can flow from the separation region to the processing region side with respect to the rotation direction. And a ceiling surface formed with respect to the one surface of the turntable.
本発明の第２の態様は、第１の態様の成膜装置であって、前記複数の放射温度計による、前記複数の加熱部により加熱される部分の温度の測定が、前記サセプタの前記一の面と反対側の他の面において行われる成膜装置を提供する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the film forming apparatus according to the first aspect, wherein the temperature of the portion heated by the plurality of heating units by the plurality of radiation thermometers is measured by the one of the susceptors. There is provided a film forming apparatus which is performed on the other surface opposite to the surface.
本発明の第３の態様は、第１または第２の実施形態による成膜装置であって、前記複数の放射温度計に対応して設けられ、対応する放射温度計により測定される温度に基づいて、独立して信号を出力する複数の温度調整器と、前記複数の温度調整器に対応して設けられ、対応する温度調整器からの前記信号に基づいて、当該温度調整器に対応する放射温度計により温度が測定される、前記サセプタの部分を加熱する加熱部に対して独立に電力を供給する複数の電力供給源と、を更に備える成膜装置を提供する。 A third aspect of the present invention is the film forming apparatus according to the first or second embodiment, which is provided corresponding to the plurality of radiation thermometers and is based on the temperature measured by the corresponding radiation thermometer. A plurality of temperature regulators for independently outputting signals, and radiation corresponding to the temperature regulators based on the signals from the corresponding temperature regulators. There is provided a film forming apparatus, further comprising: a plurality of power supply sources that independently supply power to a heating unit that heats a portion of the susceptor whose temperature is measured by a thermometer.
本発明の第４の態様は、第１から第３のいずれかの態様の成膜装置であって、サセプタの前記他の面に対面して当該他の面との間に空間を形成する板状部材を更に備える成膜装置を提供する。 A fourth aspect of the present invention is the film forming apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the plate faces the other surface of the susceptor and forms a space with the other surface. There is provided a film forming apparatus further comprising a member.
本発明の第５の態様は、第１から第４のいずれかの態様の成膜装置であって、前記他の面と前記板状部材との間の前記空間にパージガスを供給するパージガス供給管を更に備える成膜装置を提供する。 A fifth aspect of the present invention is the film forming apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein a purge gas is supplied to the space between the other surface and the plate-like member. Is further provided.
本発明の第６の態様は、第１から第５のいずれかの態様の成膜装置であって、前記複数の加熱部が抵抗加熱体により構成される成膜装置を提供する。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the film forming apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the plurality of heating sections are constituted by resistance heating bodies.
本発明の第７の態様は、容器内にて、互いに反応する少なくとも２種類の反応ガスを順番に基板に供給するサイクルを実行して反応生成物の層を当該基板上に生成することにより膜を堆積する成膜方法を提供する。この成膜方法は、前記成膜装置の容器内に回転可能に設けられ、一の面に基板載置領域を有するサセプタに前記基板を載置するステップと、前記基板が載置されたサセプタを回転するステップと、独立に制御可能な複数の加熱部を含み、前記サセプタを加熱する加熱ユニットを用いて前記サセプタを加熱するステップと、前記複数の加熱部に対応して設けられ、前記サセプタにおける前記複数の加熱部により加熱される部分の温度を独立に測定する複数の放射温度計を用いて、当該部分の温度を測定するステップと、前記第１の反応ガス供給部から前記一の面に第１の反応ガスを供給するステップと、前記サセプタの回転方向に沿って前記第１の反応ガス供給部から離れた第２の反応ガス供給部から前記一の面に第２の反応ガスを供給するステップと、第１の反応ガス供給部から第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と第２の反応ガス供給部から第１の反応ガスが供給される第２の処理領域との間に位置する分離領域に設けられた分離ガス供給部から、第１の分離ガスを供給し、分離領域の天井面と回転テーブルとの間に形成される狭隘な空間において回転方向に対し分離領域から処理領域側に第１の分離ガスを流すステップと、前記容器の中央部に位置する中央部領域に形成される吐出孔から第２の分離ガスを供給するステップと、前記容器内を排気するステップと、を備える。ただし、上記のステップは、必ずしも記載の順に行わなければならないというものではなく、また、幾つかのサブステップを含んで良いことは当業者にとって明らかである。例えば、第１の反応ガスを供給するステップが第２の反応ガスを供給するステップの後でも良いし、これら２つのステップを同時に開始しても良い。また、サセプタを加熱するステップとサセプタを回転するステップも、どちらかを始めに開始して良いし、同時に開始しても良い。さらに、第１の分離ガスと第２の分離ガスを流してから、第１の反応ガスと第２の反応ガスを流しても良い。 According to a seventh aspect of the present invention, a film is formed by generating a reaction product layer on a substrate by executing a cycle in which at least two kinds of reaction gases that react with each other are sequentially supplied to the substrate in a container. A film forming method for depositing a film is provided. The film forming method includes a step of placing the substrate on a susceptor that is rotatably provided in a container of the film forming apparatus and has a substrate placement region on one surface, and a susceptor on which the substrate is placed. A step of rotating; a step of heating the susceptor using a heating unit that heats the susceptor, the heating unit including a plurality of independently controllable heating units; provided in correspondence with the plurality of heating units; Using a plurality of radiation thermometers that independently measure the temperatures of the parts heated by the plurality of heating units, and measuring the temperature of the part from the first reaction gas supply unit to the one surface Supplying a first reaction gas; and supplying a second reaction gas to the one surface from a second reaction gas supply unit that is separated from the first reaction gas supply unit along a rotation direction of the susceptor. To A first processing region to which the first reaction gas is supplied from the first reaction gas supply unit, and a second processing region to which the first reaction gas is supplied from the second reaction gas supply unit The first separation gas is supplied from the separation gas supply unit provided in the separation region located between the two, and the separation is performed in the narrow space formed between the ceiling surface of the separation region and the turntable with respect to the rotation direction. Flowing a first separation gas from the region toward the processing region, supplying a second separation gas from a discharge hole formed in a central region located in the central portion of the container, and exhausting the interior of the container And a step of. However, it will be apparent to those skilled in the art that the above steps do not necessarily have to be performed in the order described, and may include several substeps. For example, the step of supplying the first reaction gas may be after the step of supplying the second reaction gas, or these two steps may be started simultaneously. Also, the step of heating the susceptor and the step of rotating the susceptor may be started first, or may be started simultaneously. Furthermore, after flowing the first separation gas and the second separation gas, the first reaction gas and the second reaction gas may be flowed.
本発明の第８の態様は、第７の態様の成膜方法であって、前記測定するステップにおいて前記複数の放射温度計により測定された複数の測定値に基づいて、前記サセプタの温度を制御するステップを更に備える成膜方法を提供する。 An eighth aspect of the present invention is the film forming method according to the seventh aspect, wherein the temperature of the susceptor is controlled based on a plurality of measured values measured by the plurality of radiation thermometers in the measuring step. There is provided a film forming method further comprising the step of:
本発明の第９の態様は、第７又は第８の態様の成膜方法を第１から第６のいずれかの態様の成膜装置に実施させるプログラムを提供する。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a program that causes a film forming apparatus according to any one of the first to sixth aspects to perform the film forming method according to the seventh or eighth aspect.
本発明の第１０の態様は、第７又は第８の態様の成膜方法を第１から第６のいずれかの態様の成膜装置に実施させるプログラムを記憶するコンピュータ可読記憶媒体を提供する。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a computer-readable storage medium for storing a program for causing a film forming apparatus according to any one of the first to sixth aspects to perform the film forming method according to the seventh or eighth aspect.
本発明の実施形態によれば、サセプタ温度の均一化を可能とする成膜装置、成膜方法、並びにこの成膜方法を成膜装置に実施させるプログラム及びこれを記憶するコンピュータ可読記憶媒体が提供される。 According to the embodiments of the present invention, there are provided a film forming apparatus and a film forming method capable of making the susceptor temperature uniform, a program for causing the film forming apparatus to execute the film forming method, and a computer-readable storage medium storing the program. Is done.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による実施形態を説明する。添付図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, the same or corresponding members or parts are denoted by the same or corresponding reference numerals, and redundant description is omitted.
図１は、本発明の一実施形態による成膜装置の断面図である。図示のとおり、この成膜装置は、扁平な円筒形状を有する真空容器１と、この真空容器１内に配置され回転可能なサセプタ２とを含む。真空容器１は、容器本体１２と、容器本体１２から取り外し可能な天井板１１とを有している。天井板１１は、真空容器１内を真空排気できるように、たとえばＯリングなどのシール部材１３を介して容器本体１２上に配置される一方で、真空容器１２から取り外すべきときには、駆動機構（図示せず）により持ち上げられる。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the film forming apparatus includes a
また、容器本体１２の底部１４には、中央付近で環状に２段状に***する***部１４ａと、扁平な円筒形状を有するカバー部材７１とが設けられている。***部１４ａと、カバー部材７１と、これらの上方に所定の間隔をおいて配置されるサセプタ２とで囲まれる空間は、ヒータ格納部として利用され、ヒータユニット７が格納されている。ヒータユニット７は、例えば、石英管の中に電熱線が封入された環状ヒータエレメントで構成される。電熱線は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、並びにモリブデン、タングステンおよびタンタルなどの金属で作製することができる。また、電熱線は石英管中に真空封入されて良く、また、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスやＮ２ガスの雰囲気中に封入されても良い。さらに、電熱線が石英管中に挿入され、石英管内がヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスやＮ２ガスでパージされるようにしても良い。
Further, the
図２および図３を参照しながら、ヒータユニット７を詳細に説明する。図２は、チャンバ１の内部を示す部分斜視図であり、天板１１、後述するガス供給ノズル、およびサセプタ２は取り外されている。図示のとおり、ヒータユニット７は、ほぼ同心円状に配列される８本の環状ヒータエレメントから構成することができる。また、最外側の環状ヒータエレメント７ａと最外側から２番目の環状エレメント７ｂとによりアウターヒータ７Ｏが構成され、最外側から３番目から６番目の環状ヒータエレメント７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆによりセンターヒータ７Ｃが構成され、７番目の環状ヒータエレメント７ｇと８番目の環状ヒータエレメント７ｈとによりインナーヒータ７Ｉが構成されている。このようにヒータユニット７は半径方向に沿って３つに分割されている。
The
図２の一部を拡大して示す図３を参照すると、環状ヒータエレメント７ａ〜７ｈは、容器本体１２の底部１４に形成された貫通孔１４ｂを通して配置される電流導入端子１４ｃに電気的に接続されると共に電流導入端子１４ｃにより支持されている。そして、容器１の外部において、アウターヒータ７Ｏを構成する環状ヒータエレメント７ａおよび７ｂが電流導入端子１４ｃを介して並列または直列に接続され、さらに電源装置（図示せず）に接続されている。また、センターヒータ７Ｃおよびインナーヒータ７Ｉについても、同様に電気的に接続されている。
Referring to FIG. 3 which shows a part of FIG. 2 in an enlarged manner, the
図１を参照すると、容器本体１２の底部１４に貫通孔１４０Ｏ、１４０Ｃ、１４０Ｉが形成されている。また、底部１４の下表面には、貫通孔１４０Ｏと繋がる導入ポート１４１Ｏと、貫通孔１４０Ｃと繋がる導入ポート１４１Ｃと、貫通孔１４０Ｉと繋がる導入ポート１４１Ｉとが取り付けられている。図３に示すように、貫通孔１４０Ｏは、導入ポート１４１Ｏからヒータエレメント７ａと７ｂの間を通してサセプタ２の裏面を見ることができる位置に形成されている。貫通孔１４０Ｃは、導入ポート１４１Ｃからヒータエレメント７ｄと７ｅの間を通してサセプタ２の裏面を見ることができる位置に形成されている。貫通孔１４０Ｉは、導入ポート１４１Ｉからヒータエレメント７ｇと７ｈの間を通してサセプタ２の裏面を見ることができる位置に形成されている。また、図１に示すとおり、導入ポート１４１Ｏの下方に放射温度計８Ｏが配置され、導入ポート１４１Ｃの下方に放射温度計８Ｃが配置され、導入ポート１４１Ｉの下方に放射温度計８Ｉが配置されている。
Referring to FIG. 1, through
放射温度計８Ｏにより、導入ポート１４１Ｏと貫通孔１４０Ｏを通して、サセプタ２におけるアウターヒータ７Ｏにより加熱される部分の温度が測定される。放射温度計８Ｏは温度調整器（図示せず）に対して信号を出力し、温度調整器は放射温度計８Ｏからの入力した信号に基づいて温度調整用信号を生成し、この信号をアウターヒータ７Ｏ（環状ヒータエレメント７ａ、７ｂ）に接続される電源装置（図示せず）へ出力する。電源装置は、入力した温度調整用信号に従ってアウターヒータ７Ｏへ電力を供給する。これにより、サセプタ２におけるアウターヒータ７Ｏにより加熱される部分の温度が制御される。同様にして、放射温度計８Ｃおよび８Ｉにより、サセプタ２におけるセンターヒータ７Ｃおよびインナーヒータ７Ｉにより加熱される部分の温度が測定され、制御される。
The temperature of the portion of the
なお、図２および図３にのみ示し他の図面では省略するが、容器本体１２の底部１４とヒータユニット７との間には、所定の支持部材により支持された保護プレート７０が配置されている。保護プレート７０は、ヒータ格納部に収容可能な円環状の円盤であり、例えばステンレス鋼で作製することができる。また、保護プレート７０は、環状ヒータエレメント７ａ〜７ｈに接続される電流導入端子１４ｃに対応する位置に、電流導入端子１４ｃが通り抜ける貫通孔を有している。保護プレート７０は、環状ヒータエレメント７ａ〜７ｈを保護し、環状ヒータエレメント７ａ〜７ｈからの輻射熱により容器本体１２の底部１４が加熱されるのを低減するために用いられている。保護プレート７０は、所謂リフレクタとして機能することができ、内部に流体を流すことができる導管を設け、ここに例えば冷却水を流しても良い。
Although only shown in FIGS. 2 and 3 and omitted in other drawings, a
サセプタ２は、本実施形態においては約２０ｍｍの厚さを有するカーボン板で作製され、約９６０ｍｍの直径を有する円板形状に形成されている。また、サセプタ２の上面、裏面および側面をＳｉＣでコーティングしても良い。図１を参照すると、サセプタ２は、中央に円形の開口部を有しており、開口部の周りで円筒形状のコア部２１により上下から挟まれて保持されている。コア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は容器本体１２の底面部１４を貫通し、その下端が当該回転軸２２を鉛直軸回りにこの例では時計方向に回転させる駆動部２３に取り付けられている。この構成により、サセプタ２はその中心を軸に回転することができる。なお、回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分２０ａを介して真空容器１の底面部１４の下面に気密に取り付けられており、これにより、ケース体２０の内部雰囲気が外部雰囲気から隔離されている。
In this embodiment, the
図４および図５を参照すると、サセプタ２の上面に、それぞれウエハＷを収容する複数（図示の例では５つ）の円形凹部２４が形成されている。ただし、図５では１枚のウエハＷのみを示している。凹部２４は、サセプタ２に等間隔で配置されている。図６（ａ）は、図５に示す第１の反応ガスノズル３１から第２の反応ガスノズル３２まで延びる円弧に沿った投影断面図である。図６（ａ）に示すように、凹部２４は、ウエハＷの直径よりも僅かに大きい、たとえば、４ｍｍ大きい直径と、ウエハＷの厚さに等しい深さとを有している。したがって、ウエハＷが凹部２４に載置されたとき、ウエハＷの表面は、サセプタ２の凹部２４を除く領域の表面と同じ高さにある。仮に、ウエハＷとその領域との間に比較的大きい段差があると、その段差によりガスの流れに乱流が生じ、ウエハＷ上での膜厚均一性が影響を受ける。このため、２つの表面が同じ高さにある。「同じ高さ」は、ここでは高さの差が約５ｍｍ以下であることを意味するが、その差は、加工精度が許す範囲でできるだけゼロに近くすべきである。凹部２４の底には、３つの貫通孔（図示せず）が形成されており、これらを通して３つの昇降ピン（図１０参照）が昇降する。昇降ピンは、ウエハＷの裏面を支え、ウエハＷを昇降させる。
Referring to FIGS. 4 and 5, a plurality (five in the illustrated example) of
凹部２４は、ウエハを位置決めしてウエハＷがサセプタ２の回転により生じる遠心力により飛び出すのを防止するウエハＷの収容領域である。しかし、ウエハＷの収容領域は、凹部２４に限定されることなく、サセプタ２上に所定の角度間隔で配置されウエハＷの端部を保持するガイド部材によって実現することもできる。たとえば、ウエハＷの収容領域は、静電チャックによって実行してもよい。
The
図４および図５を参照すると、サセプタ２の上方に第１の反応ガスノズル３１、第２の反応ガスノズル３２、および分離ガスノズル４１，４２が設けられ、これらは、所定の角度間隔で半径方向に延在している。この構成により、凹部２４は、ノズル３１，３２，４１，および４２の下を通過することができる。図示の例では、第２の反応ガスノズル３２、分離ガスノズル４１、第１の反応ガスノズル３１、および分離ガスノズル４２がこの順に時計回りに配置されている。これらのガスノズル３１，３２，４１，４２は、容器本体１２の周壁部を貫通し、ガス導入ポート３１ａ，３２ａ，４１ａ，４２ａである端部を壁の外周壁に取り付けることにより、支持されている。ガスノズル３１，３２，４１，４２は、図示の例では、容器１の周壁部から容器１内へ導入されているが、環状の突出部５（後述）から導入しても良い。この場合、突出部５の外周面と天板１１の外表面とに開口するＬ字型の導管を設け、容器１内でＬ字型の導管の一方の開口にガスノズル３１（３２，４１，４２）を接続し、容器１の外部でＬ字型の導管の他方の開口にガス導入ポート３１ａ（３２ａ、４１ａ、４２ａ）を接続することができる。
4 and 5, a first
図示していないが、反応ガスノズル３１は、ガス導入ポート３１ａを介して第１の反応ガスであるビスターシャルブチルアモノシラン（ＢＴＢＡＳ）のガス供給源に接続され、反応ガスノズル３２は、ガス導入ポート３２ａを介して第２の反応ガスであるオゾン（Ｏ３）のガス供給源に接続されている。
Although not shown, the
反応ガスノズル３１、３２には、下方側に反応ガスを吐出するための吐出孔３３がノズルの長さ方向に間隔を置いて配列されている。本実施形態においては、吐出孔３３は、約０．５ｍｍの口径を有し、反応ガスノズル３１、３２の長さ方向に沿って約１０ｍｍの間隔で配列されている。反応ガスノズル３１、３２は夫々第１の反応ガス供給手段及び第２の反応ガス供給部である。また、反応ガスノズル３１の下方領域はＢＴＢＡＳガスをウエハに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１であり、反応ガスノズル３２の下方領域はＯ３ガスをウエハに吸着させるための第２の処理領域Ｐ２である。
In the
一方、分離ガスノズル４１，４２は、チッ素ガス（Ｎ２）のガス供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスノズル４１、４２は、下方側に分離ガスを吐出するための吐出孔４０を有している。吐出孔４０は、長さ方向に所定の間隔で配置されている。本実施形態においては、吐出孔４０は、約０．５ｍｍの口径を有し、分離ガスノズル４１、４２の長さ方向に沿って約１０ｍｍの間隔で配列されている。
On the other hand, the
分離ガスノズル４１、４２は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離するよう構成される分離領域Ｄに設けられている。各分離領域Ｄにおいては、真空容器１の天板１１に、図４〜図６に示すように、凸状部４が設けられている。凸状部４は、扇形の上面形状を有しており、その頂部は容器１の中心に位置し、円弧は容器本体１２の内周壁の近傍に沿って位置している。また、凸状部４は、凸状部４が二分割されるように半径方向に伸びる溝部４３を有している。溝部４３には分離ガスノズル４１（４２）が収容されている。分離ガスノズル４１（４２）の中心軸と扇形の凸状部４の一方の辺との間の距離は、分離ガスノズル４１（４２）の中心軸と扇形の凸状部４の他方の辺との間の距離とほぼ等しい。なお、溝部４３は、本実施形態では、凸状部４を二等分するように形成されるが、他の実施形態においては、例えば、凸状部４におけるサセプタ２の回転方向上流側が広くなるように、溝部４３を形成しても良い。
The
上記の構成によれば、図６（ａ）に示すように、分離ガスノズル４１（４２）の両側には平坦な低い天井面４４（第１の天井面）があり、低い天井面４４の両側方には高い天井面４５（第２の天井面）がある。凸状部４（天井面４４）は、第１および第２の反応ガスが凸状部４とサセプタ２との間に侵入するのを阻止して混合するのを阻止するための狭隘な空間である分離空間を形成する。
According to the above configuration, as shown in FIG. 6A, the separation gas nozzle 41 (42) has flat low ceiling surfaces 44 (first ceiling surfaces) on both sides, and both sides of the
図６（ｂ）を参照すると、サセプタ２の回転方向に沿って反応ガスノズル３２から凸状部４に向かって流れるＯ３ガスが当該空間へ侵入するのが阻止され、またサセプタ２の回転方向と反対方向に沿って反応ガスノズル３１から凸状部４に向かって流れるＢＴＢＡＳガスが当該空間へ侵入するのが阻止される。「ガスが侵入するのが阻止する」とは、分離ガスノズル４１から吐出した分離ガスであるＮ２ガスが第１の天井面４４とサセプタ２の表面との間に拡散して、この例では当該第１の天井面４４に隣接する第２の天井面４５の下方側の空間に吹き出し、これにより第２の天井面４５の下方側空間からのガスが侵入できなくなることを意味する。そして「ガスが侵入できなくなる」とは、第２の天井面４５の下方側空間から凸状部４の下方側空間に全く入り込むことができない場合のみを意味するのではなく、反応ガスの一部が侵入しても、その反応ガスが分離ガスノズル４１に向かって更に進むことができず、よって、混ざり合うことができないことも意味する。すなわち、このような作用が得られる限り、分離領域Ｄは、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離することとなる。また、ウエハに吸着したガスについては当然に分離領域Ｄ内を通過することができる。したがって、ガスの侵入阻止は、気相中のガスを意味している。
Referring to FIG. 6B, the O 3 gas flowing from the
図１、図４、及び図５を参照すると、天板１１の下面には、内周縁がコア部２１の外周面に面するように配置された環状の突出部５が設けられている。突出部５は、コア部２１よりも外側の領域においてサセプタ２と対向している。また、突出部５は、凸状部４と一体に形成され、凸状部４の下面と突出部５の下面とは一の平面を形成している。すなわち、突出部５の下面のサセプタ２からの高さは、凸状部４の下面（天井面４４）と高さと等しい。この高さは、以降、高さｈと記す。なお、突出部５と凸状部４は、必ずしも一体でなくても良く、別体であっても良い。また、図４及び図５は、凸状部４を容器１内に残したまま天板１１を取り外した容器１の内部構成を示している。
Referring to FIGS. 1, 4, and 5, the bottom surface of the
本実施形態においては、分離領域Ｄは、凸状部４となるべき扇型プレートに溝部４３を形成して、分離ガスノズル４１（４２）を溝部４３に配置することにより形成される。しかし、２つの扇型プレートが分離ガスノズル４１（４２）の両側に配置されるように、これら２つの扇型プレートを天板１１の下面にネジで取り付けるようにしても良い。
In the present embodiment, the separation region D is formed by forming the
本実施形態において、直径約３００ｍｍを有するウエハＷが容器１内で処理されることとなる場合、凸状部４は、サセプタの回転中心から１４０ｍｍ離れた内側の円弧ｌｉ（図５）に沿った例えば１４０ｍｍの周方向長さと、サセプタ２の凹部２４の最外部に対応する外側の円弧ｌｏ（図５）に沿った例えば５０２ｍｍの周方向長さとを有する。また、外側の円弧ｌｏに沿った、凸状部４の一側壁から溝部４３の直近の側壁までの周方向長さは、約２４６ｍｍである。
In this embodiment, when a wafer W having a diameter of about 300 mm is to be processed in the
また、凸状部４の下面、即ち、天井面４４の、サセプタ２の表面から測った高さｈ（図６（ａ））は、例えば約０．５ｍｍから約１０ｍｍであって良く、約４ｍｍであると好適である。また、サセプタ２の回転数は例えは１ｒｐｍ〜５００ｒｐｍに設定されている。分離領域Ｄの分離機能を確保するためには、処理容器１内の圧力やサセプタ２の回転数などに応じて、凸状部４の大きさや凸状部４の下面（第１の天井面４４）とサセプタ２の表面との高さｈを例えば実験などを通して設定してよい。なお分離ガスとしては、本実施形態ではＮ２ガスだが、分離ガスが酸化シリコンの成膜に影響を与えない限りにおいて、ＨｅやＡｒガスなどの不活性ガスや水素ガスなどであってもよい。
Further, the height h (FIG. 6A) of the lower surface of the
図７は、図５のＡ−Ａ線に沿った断面図の半分を示し、ここには凸状部４と、凸状部４と一体に形成された突出部５が図示されている。図７を参照すると、凸状部４は、その外縁においてＬ字状に屈曲する屈曲部４６を有している。凸状部４は天板１１に取り付けられ天板１１とともに容器本体１２から分離され得るため、屈曲部４６とサセプタ２との間および屈曲部４６と容器本体１２との間に僅かな隙間があるが、屈曲部４６は、サセプタ２と容器本体１２との間の空間を概ね埋めており、反応ガスノズル３１ａからの第１の反応ガス（ＢＴＢＡＳ）と反応ガスノズル３２ａからの第２の反応ガス（オゾン）とがこの隙間を通して混合するのを防止する。屈曲部４６と容器本体１２との間の隙間、および屈曲部４６とサセプタ２との間に僅かな隙間は、上述のサセプタから凸状部４の天井面４４までの高さｈとほぼ同一の寸法とされている。図示の例において、屈曲部４６のサセプタ２の外周面に面する側壁が、分離領域Ｄの内周壁を構成している。
FIG. 7 shows a half of the cross-sectional view along the line AA in FIG. 5, in which the
図５に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である図１を再び参照すると、容器本体１２は、サセプタ２の外周面に対向する容器本体１２の内周部に凹み部を有している。これ以降、この凹み部を排気領域６と称する。排気領域６の下方には、排気口６１（他の排気口６２については図５参照）が設けられ、これらには他の排気口６２についても使用され得る排気管６３を介して真空ポンプ６４が接続されている。また、排気管６３には圧力調整器６５が設けられている。複数の圧力調整器６５を、対応する排気口６１，６２に対して設けてもよい。
Referring again to FIG. 1, which is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 5, the
図５を再び参照すると、排気口６１は、上方から見て、第１の反応ガスノズル３１と、第１の反応ガスノズル３１に対してサセプタ２の時計回転方向の下流に位置する凸状部４との間に配置されている。この構成により、排気口６１は、実質的に、第１の反応ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスを専ら排気することができる。一方、排気口６２は、上方から見て、第２の反応ガスノズル３２と、第２の反応ガスノズル３２に対してサセプタ２の時計回転方向の下流に位置する凸状部４との間に配置されている。この構成により、排気口６２は、実質的に、第２の反応ガスノズル３２からのＯ３ガスを専ら排気することができる。したがって、このように構成される排気口６１、６２は、分離領域ＤがＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとが混合するのを防止するのを補助することができる。
Referring again to FIG. 5, the
本実施形態では、２つの排気口が容器本体１２に設けられているが、他の実施形態では、３つの排気口が設けられてもよい。例えば、第２の反応ガスノズル３２と、第２の反応ガスノズル３２に対してサセプタ２の時計回転方向の上流に位置する分離領域Ｄとの間に追加の排気口を設けてもよい。また、更に追加の排気口をどこかに設けてもよい。図示の例では、排気口６１、６２はサセプタ２よりも低い位置に設けることで真空容器１の内周壁とサセプタ２の周縁との間の隙間から排気するようにしているが、容器本体１２の側壁に設けてもよい。また、排気口６１，６２を容器本体１２の側壁に設ける場合、排気口６１，６２はサセプタ２よりも高く位置して良い。この場合、ガスはサセプタ２の表面に沿って流れ、サセプタ２の表面より高く位置する排気口６１，６２へ流れ込む。したがって、容器１内のパーティクルが吹き上げられないという点で、排気口が例えば天板１１に設けられた場合に比べて、有利である。
In the present embodiment, two exhaust ports are provided in the
図１、図４及び図８に示すように、サセプタ２と容器本体１２の底部１４との間の空間には、加熱部としての環状のヒータユニット７が設けられ、これにより、サセプタ２上のウエハＷがサセプタ２を介してプロセスレシピで決められた温度に加熱される。また、カバー部材７１が、サセプタ２の下方においてサセプタ２の外周の近くに、ヒータユニット７を取り囲むように設けられ、ヒータユニット７が置かれている空間が、ヒータユニット７の外側の領域から区画されている。カバー部材７１は上端にフランジ部７１ａを有し、フランジ部７１ａは、カバー部材７１内にガスが流入することを防止するため、サセプタ２の下面とフランジ部との間に僅かな間隙が維持されるように配置される。
As shown in FIGS. 1, 4, and 8, in the space between the
再び図１を参照すると、底部１４は、環状のヒータユニット７の内側に***部１４ａを有している。***部１４ａの上面は、サセプタ２と***部１４ａとの間および***部１４ａとコア部２１とに接近しており、***部の上面とサセプタ２との間、および***部１４ａの上面とコア部２１の裏面との間に僅かな隙間を残している。また、底部１４は、回転軸２２が通り抜ける中心孔を有している。この中心孔の内径は、回転軸２２の直径よりも僅かに大きく、フランジ部２０ａを通してケース体２０と連通する隙間を残している。パージガス供給管７２がフランジ部２０ａの上部に接続されている。また、ヒータユニット７が収容される領域をパージするため、複数のパージガス供給管７３が所定の角度間隔でヒータユニット７の下方の領域に接続されている。
Referring to FIG. 1 again, the
このような構成により、回転軸２２と底部１４の中心孔との間の隙間、コア部２１と底部１４の***部１４ａとの間の隙間、および底部１４の***部１４ａとサセプタ２の裏面との間の隙間を通して、パージガス供給管７２からヒータ空間へＮ２パージガスが流れる。また、パージガス供給管７３からヒータユニット７の下の空間へＮ２ガスが流れる。そして、これらのＮ２パージガスは、カバー部材７１のフランジ部７１ａとサセプタ２の裏面との間の隙間を通して排気口６１へ流れ込む。Ｎ２パージガスのこのような流れは、図９に矢印で示してある。Ｎ２パージガスは、第１（第２）の反応ガスがサセプタ２の下方の空間を回流して第２（第１）の反応ガスと混合するのを防止する分離ガスとして働く。
With such a configuration, the clearance between the
図９を参照すると、容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続され、これにより、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ２ガスが供給される。この空間５２に供給された分離ガスは、突出部５とサセプタ２との狭い隙間５０を通して、サセプタ２の表面に沿って流れ、排気領域６に到達する。この空間５３と隙間５０は分離ガスが満たされているので、サセプタ２の中心部を介して反応ガス（ＢＴＢＡＳ、Ｏ３）が混合することがない。即ち、本実施形態の成膜装置は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２とを分離するためにサセプタ２の回転中心部と容器１とにより画成され、分離ガスをサセプタ２の上面に向けて吐出する吐出口を有するように構成される中心部領域Ｃが設けられている。なお、図示の例では、吐出口は突出部５とサセプタ２との狭い隙間５０に相当する。
Referring to FIG. 9, a separation
再び図１を参照すると、フランジ部２０ａにパージガス供給管７２が接続され、これを通してフランジ部２０ａおよびケース体２０の内部にパージガス（Ｎ２ガス）が供給される。このパージガスは、回転軸２２と底部１４の***部１４ａとの間の隙間と、コア部２１と***部１４ａとの間の隙間と、***部１４ａとサセプタ２との間の隙間とを通って、ヒータユニット７が格納されるヒータ格納部へと流れる。一方、ヒータ格納部には、サセプタ本体１２の底部１４を貫通する複数のパージガス供給管７３が所定の角度間隔をおいて接続され、これらを通して所定のガス供給源（図示せず）からパージガス（Ｎ２ガスなど）が供給される。このパージガスは、フランジ部２０ａに接続されたパージガス供給管７２から供給されてヒータ格納部に到達するパージガス（Ｎ２ガスなど）とともに、カバー部材７１とサセプタ２との隙間から排気領域６へ至り、排気口６１（６２）から排気装置６４へと排気される。なお、カバー部材７１の上端には、カバー部７１の外側方向にサセプタ２の裏面に沿って延びるフランジ部７１ａが設けられており、これにより、排気領域６からヒータ格納部へのガスの流入が防止される。このような構成により、コア部２１や回転軸２２の周辺の空間やヒータ格納部を通して、第１の反応ガスと第２の反応ガスとが混合するのが防止される。
Referring to FIG. 1 again, a purge
また、容器本体１２の側壁には、図４、図５及び図１０に示すように、搬送口１５が形成されている。ウエハＷは、搬送口１５を通して外部の搬送アーム１０により真空容器１の中へ又は外へと搬送される。この搬送口１５にはゲートバルブ（図示せず）が設けられ、これにより搬送口１５が開閉される。サセプタ２のウエハ収容領域である凹部２４が搬送口１５に整列し、ゲートバルブが開くと、ウエハＷは、搬送アーム１０により真空容器１内へ搬送され、搬送アーム１０から凹部２４に置かれる。ウエハＷを搬送アーム１０から凹部２４へ降ろすため、また、凹部２４から持ち上げるために、昇降ピン１６（図１０）が設けられており、昇降ピンは昇降機構（図示せず）によって、サセプタ２の凹部２４に形成された貫通孔を通して昇降される。
Further, as shown in FIGS. 4, 5, and 10, a
また、この実施形態による成膜装置には、装置全体の動作のコントロールを行うための制御部１００が設けられている。この制御部１００は、例えばコンピュータで構成されるプロセスコントローラ１００ａと、ユーザインタフェース部１００ｂと、メモリ装置１００ｃとを有する。ユーザインタフェース部１００ｂは、成膜装置の動作状況を表示するディスプレイや、成膜装置の操作者がプロセスレシピを選択したり、プロセス管理者がプロセスレシピのパラメータを変更したりするためのキーボードやタッチパネル（図示せず）などを有する。また、制御部１００は、アウターヒータ７Ｏ、センターヒータ７Ｃ、及びインナーヒータ７Ｉの温度を制御する温度調整器（図示せず）に接続され、プロセスレシピに基づいて温度調整器を制御し、アウターヒータ７Ｏ、センターヒータ７Ｃ、及びインナーヒータ７Ｉへの電力供給の開始および停止、並びにサセプタ２ひいてはウエハＷの温度を制御する。
In addition, the film forming apparatus according to this embodiment is provided with a
メモリ装置１００ｃは、プロセスコントローラ１００ａに種々のプロセスを実施させる制御プログラム、プロセスレシピ、および各種プロセスにおけるパラメータなどを記憶している。また、これらのプログラムは、例えば後述する動作を行わせるためのステップ群を有している。これらの制御プログラムやプロセスレシピは、ユーザインタフェース部１００ｂからの指示に従って、プロセスコントローラ１００ａにより読み出されて実行される。また、これらのプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体１００ｄに格納され、これらに対応した入出力装置（図示せず）を通してメモリ装置１００ｃにインストールしてよい。コンピュータ可読記憶媒体１００ｄは、ハードディスク、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、フレキシブルディスク、半導体メモリなどであってよい。また、プログラムは通信回線を通してメモリ装置１００ｃへダウンロードしてもよい。
The
次に、本実施形態の成膜装置の動作について説明する。第一に、凹部２４が搬送口１５に整列するようにサセプタ２を回転して、ゲートバルブ（図示せず）を開く。第二に、搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハＷを容器１へ搬送する。ウエハＷは、昇降ピン１６により受け取られ、搬送アーム１０が容器１から引き抜かれた後に、昇降機構（図示せず）により駆動される昇降ピン１６によって凹部２４へと下げられる。上記一連の動作が５回繰り返されて、５枚のウエハＷがサセプタ２に搭載される。続いて、真空ポンプ６４により真空容器１内が予め設定した圧力に真空引きされる。サセプタ２が上から見て時計回りに回転し始める。次に、ヒータユニット７への電力供給を開始し、サセプタ２の凹部２４に載置されるウエハＷをサセプタ２の裏面から加熱する。ウエハＷの温度が所定の設定温度で安定したことが放射温度計８Ｏ，８Ｃ，８Ｉにより確認された後、第１の反応ガス（ＢＴＢＡＳ）が第１の反応ガスノズル３１を通して第１の処理領域へ供給され、第２の反応ガス（Ｏ３）が第２の反応ガスノズル３２を通して第２の処理領域Ｐ２へ供給される。加えて、分離ガス（Ｎ２）が供給される。
Next, the operation of the film forming apparatus of this embodiment will be described. First, the
ウエハＷが第１の反応ガスノズル３１の下方の第１の処理領域Ｐ１を通過するときに、ウエハＷの表面にＢＴＢＡＳ分子が吸着し、第２の反応ガスノズル３２の下方の第２の処理領域Ｐ２と通過するときに、ウエハＷの表面にＯ３分子が吸着され、Ｏ３によりＢＴＢＡＳ分子が酸化される。したがって、ウエハＷがサセプタ２の回転により、領域Ｐ１、Ｐ２の両方を一回通過すると、ウエハＷの表面に酸化シリコンの一分子層が形成される。次いで、ウエハＷが領域Ｐ１、Ｐ２を交互に複数回通過し、所定の膜厚を有する酸化シリコン膜がウエハＷの表面に堆積される。所定の膜厚を有する酸化シリコン膜が堆積された後、ＢＴＢＡＳガスとオゾンガスを停止し、サセプタ２の回転を停止する。そして、ウエハＷは搬入動作と逆の動作により順次搬送アーム１０により容器１から搬出される。
When the wafer W passes through the first processing region P1 below the first
また、上記の成膜動作中、分離ガス供給管５１からも分離ガスであるＮ２ガスが供給され、これにより中心部領域Ｃから、即ち、突出部５とサセプタ２との間の隙間５０からサセプタ２の表面に沿ってＮ２ガスが吐出される。この実施形態では、第２の天井面４５の下の空間であって反応ガスノズル３１（３２）が配置されている空間は、中心部領域Ｃ、および第１の天井面４４とサセプタ２との間の狭隘な空間よりも低い圧力を有している。これは、天井面４５の下の空間に隣接して排気領域６が設けられ、その空間は排気領域６を通して直接に排気されるからである。また、狭隘な空間が、反応ガスノズル３１（３２）が配置されている空間、または第１（第２）の処理領域Ｐ１（Ｐ２）と狭隘な空間との間の圧力差が高さｈによって維持され得るように形成されているためでもある。
Further, during the above film forming operation, the separation
次に、ガスノズル３１，３２，４１，４２から容器１内へ供給されたガスのフローパターンを図１１を参照しながら説明する。図１１は、フローパターンを模式的に示す図である。図示のとおり、第２の反応ガスノズル３２から吐出されたＯ３ガスの一部は、サセプタ２の表面（およびウエハＷの表面）に当たって、その表面に沿ってサセプタ２の回転方向と逆の方向に流れる。次いで、このＯ３ガスは、サセプタ２の回転方向の上流側から流れてきたＮ２ガスに押し戻され、サセプタ２の周縁（真空容器１の内周壁）の方へ向きを変える。そして、このＯ３ガスは、排気領域６に流れ込み、排気口６２を通して容器１から排気される。
Next, the flow pattern of the gas supplied from the
第２の反応ガスノズル３２から吐出されたＯ３ガスの他の部分は、サセプタ２の表面（およびウエハＷの表面）に当たって、その表面に沿ってサセプタ２の回転方向と同じ方向に流れる。この部分のＯ３ガスは、主に、中心部領域Ｃから流れるＮ２ガスと排気口６２を通した吸引力によって、排気領域６に向かって流れる。一方、この部分のＯ３ガスの少量部分が、第２の反応ガスノズル３２に対しサセプタ２の回転方向の下流側に位置する分離領域Ｄに向かって流れ、天井面４４とサセプタ２との間の隙間に入る可能性がある。しかし、その隙間の高さｈが意図した成膜条件下で当該隙間への流入を阻止する程度の高さに設定されているため、Ｏ３ガスはその隙間に入るのが阻止される。喩え、少量のＯ３ガスがその隙間に流れ込んだとしても、そのＯ３ガスは、分離領域Ｄの奥まで流れることができない。隙間に流れ込んだ少量のＯ３ガスは、分離ガスノズル４１から吐出された分離ガスによって押し戻される。したがって、図９に示すように、サセプタ２の上面を回転方向に沿って流れる実質的にすべてのＯ３ガスが、排気領域６へ流れ排気口６２によって排気される。
The other part of the O 3 gas discharged from the second
同様に、第１の反応ガスノズル３１から吐出され、サセプタ２の回転方向と反対の方向にサセプタ２の表面に沿って流れる一部のＢＴＢＡＳガスは、第１の反応ガスノズル３１に対し回転方向上流側に位置する凸状部４の天井面４４とサセプタ２との間の隙間に流れ込むことが防止される。喩え少量のＢＴＢＡＳガスが流れ込んだとしても、分離ガスノズル４１から吐出されるＮ２ガスによって押し戻される。押し戻されたＢＴＢＡＳガスは、分離ガスノズル４１からのＮ２ガスと中心部領域Ｃから吐出されているＮ２ガスと共に、サセプタ２の外周縁と容器１の内周壁とに向かって流れ、排気領域６を介して排気口６１を通して排気される。
Similarly, a part of the BTBAS gas discharged from the first
第１の反応ガスノズル３１から下方側に吐出され、サセプタ２の回転方向と同じ方向にサセプタ２の表面（及びウエハＷの表面）に沿って流れる他の部分のＢＴＢＡＳガスは、第１の反応ガスノズル３１に対し回転方向下流側に位置する凸状部４の天井面４４とサセプタ２との間に流れ込むことができない。喩え少量のＢＴＢＡＳガスが流れ込んだとしても、分離ガスノズル４２から吐出されるＮ２ガスによって押し戻される。押し戻されたＢＴＢＡＳガスは、分離領域Ｄの分離ガスノズル４２からのＮ２ガスと中心部領域Ｃから吐出されているＮ２ガスと共に、排気領域６に向かって流れ、排気口６１により排気される。
The other portion of the BTBAS gas discharged from the first
上述のように、分離領域Ｄは、ＢＴＢＡＳガスやＯ３ガスが分離領域Ｄへ流れ込むのを防止するか、分離領域Ｄへ流れ込むＢＴＢＡＳガスやＯ３ガスの量を十分に低減するか、または、ＢＴＢＡＳガスやＯ３ガスを押し戻すことができる。ウエハＷに吸着したＢＴＢＡＳ分子とＯ３分子は、分離領域Ｄを通り抜けるのを許され、膜の堆積に寄与する。 As described above, the separation area D, or BTBAS gas and the O 3 gas is prevented from flowing into the separation area D, or to sufficiently reduce the amount of BTBAS gas and the O 3 gas flowing into the separation area D, or, BTBAS gas and O 3 gas can be pushed back. BTBAS molecules and O 3 molecules adsorbed on the wafer W are allowed to pass through the separation region D and contribute to film deposition.
また、図９及び図１１に示すように、中心部領域Ｃからは分離ガスがサセプタ２の外周縁に向けて吐出されているので、第１の処理領域Ｐ１のＢＴＢＡＳガス（第２の処理領域Ｐ２のＯ３ガス）は、中心部領域Ｃへ流入することができない。喩え、第１の処理領域Ｐ１の少量のＢＴＢＡＳ（第２処理領域Ｐ２のＯ３ガス）が中心部領域Ｃへ流入したとしても、そのＢＴＢＡＳガス（Ｏ３ガス）はＮ２ガスにより押し戻され、第１の処理領域Ｐ１のＢＴＢＡＳガス（第２の処理領域Ｐ２のＯ３ガス）が、中心部領域Ｃを通って第２の処理領域Ｐ２（第１の処理領域Ｐ１）に流入することが阻止される。
Further, as shown in FIGS. 9 and 11, since the separation gas is discharged from the central region C toward the outer peripheral edge of the
また、第１の処理領域Ｐ１のＢＴＢＡＳガス（第２の処理領域Ｐ２のＯ３ガス）は、サセプタ２と容器本体１２の内周壁との間の空間を通して第２の処理領域Ｐ２（第１の処理領域Ｐ１）に流入することも阻止される。これは、屈曲部４６が凸状部４から下向きに形成され、屈曲部４６とサセプタ２との隙間、および屈曲部４６と容器本体１２の内周壁との間の隙間が、凸状部４の天井面４４のサセプタ２からの高さｈと同じくらい小さいため、２つの処理領域の間の連通を実質的に回避しているからである。したがって、ＢＴＢＡＳガスは、排気口６１から排気され、Ｏ３ガスは排気口６２から排気されて、これら２つの反応ガスが混合することはない。また、サセプタ２の下方の空間は、パージガス供給管７２，７３から供給されるＮ２ガスによりパージされている。したがって、ＢＴＢＡＳガスは、サセプタ２の下方を通してプロセス領域Ｐ２へと流れ込むことはできない。
In addition, the BTBAS gas in the first processing region P1 (O 3 gas in the second processing region P2) passes through the space between the
ウエハＷが直径３００ｍｍを有する場合、この実施形態による成膜装置における好適なプロセスパラメータを以下に掲げる。 When the wafer W has a diameter of 300 mm, suitable process parameters in the film forming apparatus according to this embodiment are listed below.
・サセプタ２の回転速度： １〜５００回転毎分（ｒｐｍ）
・真空容器１の圧力： １０６７Ｐａ（８Ｔｏｒｒ）
・ウエハ温度： 約３５０℃
・ＢＴＢＡＳガスの流量： 約１００ｓｃｃｍ（標準立方センチメートル毎分）
・Ｏ３ガスの流量： 約１００００ｓｃｃｍ
・分離ガス４１，４２からのＮ２ガスの流量： 約２００００ｓｃｃｍ
・ガス供給管５１からのＮ２ガスの流量： 約５０００ｓｃｃｍ
・サセプタ２の回転数： ６００回（膜厚に依存する）
＜実験例＞
次に、ヒータユニット７による温度制御の効果を検証するために行った実験の結果について説明する。図２２（ａ）（ｂ）は、サセプタ２およびその上に載置されるウエハの温度分布を示すグラフである。両図において、左縦軸はサセプタ２またはウエハの温度を示し、右縦軸はヒータユニット７への供給電力を定格に対する割合（％）を示し、横軸はサセプタ２の中心からの距離を示している。横軸の下には、サセプタ２と、その上に載置されるウエハＷと、ヒータユニット７の環状ヒータエレメント７ａ〜７ｈとが模式的に図示されている。
・ Rotational speed of susceptor 2: 1 to 500 revolutions per minute (rpm)
・ Pressure of the vacuum vessel 1: 1067 Pa (8 Torr)
・ Wafer temperature: about 350 ℃
・ Flow rate of BTBAS gas: Approximately 100 sccm (standard cubic centimeter per minute)
・ Flow rate of O 3 gas: about 10,000 sccm
-Flow rate of N 2 gas from the
-Flow rate of N 2 gas from the gas supply pipe 51: about 5000 sccm
-Number of rotations of susceptor 2: 600 times (depends on film thickness)
<Experimental example>
Next, the result of an experiment conducted for verifying the effect of temperature control by the
また、両図において、グラフ中の実線Ｔｗは、サセプタ上に載置されたウエハＷの温度分布を示す。具体的には、グラフ中に◆印で示すとおり、サセプタ２上のウエハＷの温度は、左エッジ部、中央部、および右エッジ部で測定されている。これらの温度は、ウエハの温度を直接に測定するため、熱電対が配置されたテストウエハを使用して測定した。
Moreover, in both figures, the solid line Tw in a graph shows the temperature distribution of the wafer W mounted on the susceptor. Specifically, as indicated by ♦ in the graph, the temperature of the wafer W on the
一方、グラフ中の破線Ｔｓは、サセプタ上にウエハＷを載置することなく測定したサセプタ２の上面の温度を表している。４つの測定値（■）のうちの３つは、ウエハＷの温度を測定した左エッジ部、中央部、および右エッジ部での温度を示し、これらに加えて、サセプタ２の回転中心から約５０ｍｍの位置における温度も測定した。なお、これらの測定値は、測定のために各測定位置にビューイングポートを設けた天板１１を用意し、これらのビューイングポートを通して放射温度計により得た。
On the other hand, a broken line Ts in the graph represents the temperature of the upper surface of the
また、実線Ｐは、アウターヒータ７Ｏ（環状ヒータエレメント７ａ，７ｂ）、センターヒータ７Ｃ（環状ヒータエレメント７ｃ〜７ｆ）、およびインナーヒータ７Ｉ（環状ヒータエレメント７ｇ，７ｈ）への供給電力（環状ヒータエレメントへの供給電力の平均値）を示している。
Further, a solid line P indicates power supplied to the outer heater 70 (
図２３（ａ）を参照すると、アウターヒータ７Ｏ、センターヒータ７Ｃ、およびインナーヒータ７Ｉへの供給電力が定格の約１０〜１２％とほぼ一定の場合、ウエハＷの温度およびサセプタ２上面の温度は、サセプタ２の外周部から中央部へ向かうに方向に沿って減少する傾向にある。特に、サセプタ２の回転中心から約５０ｍｍの位置においてサセプタ２上面の温度は約８０℃も低下している。これは、サセプタ２の温度がサセプタ２を保持するコア部２１（図１）を通して放散するためと考えられる。
Referring to FIG. 23A, when the power supplied to the outer heater 7O, the center heater 7C, and the inner heater 7I is substantially constant at about 10 to 12% of the rating, the temperature of the wafer W and the temperature of the upper surface of the
これに対して、図２３（ｂ）に示すように、インナーヒータ７Ｉ（環状ヒータエレメント７ｇ，７ｈ）への供給電力を増大して温度傾斜を設けると、ウエハＷの温度はウエハＷ面内で均一化されることがわかる。また、サセプタ２上面の温度もウエハＷが載置される範囲で均一となっている。このようにアウターヒータ７Ｏ、センターヒータ７Ｃ、およびインナーヒータ７Ｉを独立に制御することにより、ウエハＷ面内の温度均一性を向上させることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 23B, when the supply power to the inner heater 7I (
以上説明したように、本実施形態による成膜装置においては、ヒータユニット７がアウターヒータ７Ｏ、センターヒータ７Ｃ、およびインナーヒータ７Ｉと半径方向に３分割され、それぞれが独立に制御されるため、サセプタ２の温度を均一化することができ、よって、サセプタ２上に載置されるウエハの温度の面内均一性を向上することが可能となる。
As described above, in the film forming apparatus according to the present embodiment, the
なお、上記の実験においては、熱電対が配置されたテストウエハを使用したが、図２３（ａ）に示す温度均一性は、放射温度計８Ｏ，８Ｃ，８Ｉを使用して温度制御をすることによっても実現されることは明らかである。 In the above experiment, a test wafer on which a thermocouple was arranged was used. However, the temperature uniformity shown in FIG. 23A is controlled by using radiation thermometers 8O, 8C, and 8I. It is clear that this is also realized by.
また、この実施形態による成膜装置によれば、成膜装置が、ＢＴＢＡＳガスが供給される第１の処理領域と、Ｏ３ガスが供給される第２の処理領域との間に、低い天井面４４を含む分離領域Ｄを有しているため、ＢＴＢＡＳガス（Ｏ３ガス）が第２の処理領域Ｐ２（第１の処理領域Ｐ１）へ流れ込むのが防止され、Ｏ３ガス（ＢＴＢＡＳガス）と混合されるのが防止される。したがって、ウエハＷが載置されたサセプタ２を回転させて、ウエハＷを第１の処理領域Ｐ１、分離領域Ｄ、第２の処理領域Ｐ２、および分離領域Ｄを通過させることにより、ＭＬＤ（ＡＬＤ）モードでの酸化シリコン膜の堆積が確実に実施される。また、ＢＴＢＡＳガス（Ｏ３ガス）が第２の処理領域Ｐ２（第１の処理領域Ｐ１）へ流れ込みＯ３ガス（ＢＴＢＡＳガス）と混合するのを更に確実に防止するため、分離領域Ｄは、Ｎ２ガスを吐出する分離ガスノズル４１，４２を更に含む。さらに、この実施形態による成膜装置の真空容器１は、Ｎ２ガスが吐出される吐出孔を有する中心部領域Ｃを有しているため、中心部領域Ｃを通ってＢＴＢＡＳガス（Ｏ３ガス）が第２の処理領域Ｐ２（第１の処理領域Ｐ１）へ流れ込みＯ３ガス（ＢＴＢＡＳガス）と混合されるのを防止することができる。さらにまた、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスが混合されないため、サセプタ２への酸化シリコンの堆積が殆ど生じず、よって、パーティクルの問題を低減することができる。
In addition, according to the film forming apparatus of this embodiment, the film forming apparatus has a low ceiling between the first processing region to which the BTBAS gas is supplied and the second processing region to which the O 3 gas is supplied. Since the separation region D including the
なお、本実施形態による成膜装置においては、サセプタ２は５つの凹部２４を有し、対応する５つの凹部２４に載置された５枚のウエハＷを一回のランで処理することができるが、５つの凹部２４のうちの一つに１枚のウエハＷを載置しても良いし、サセプタ２に凹部２４を一つのみ形成しても良い。
In the film forming apparatus according to the present embodiment, the
本発明の実施形態による成膜装置で使用される反応ガスは、ＤＣＳ［ジクロロシラン］ＨＣＤ［ヘキサクロロジシラン］、ＴＭＡ［トリメチルアルミニウム］、３ＤＭＡＳ［トリスジメチルアミノシラン］、ＴＥＭＡＺ［テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム］、ＴＥＭＨＦ［テトラアキスエチルメチルアミノハフニウム］、Ｓｒ（ＴＨＤ）２［ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト］、Ｔｉ（ＭＰＤ）（ＴＨＤ）［チタニウムメチルペンタンジオナトビステトラメチルヘプタンジオナト］、モノアミノシランなどであってよい。 The reaction gas used in the film forming apparatus according to the embodiment of the present invention is DCS [dichlorosilane] HCD [hexachlorodisilane], TMA [trimethylaluminum], 3DMAS [trisdimethylaminosilane], TEMAZ [tetrakisethylmethylaminozirconium], With TEMHF [tetraakisethylmethylaminohafnium], Sr (THD) 2 [strontium bistetramethylheptanedionato], Ti (MPD) (THD) [titanium methylpentanedionatobistetramethylheptandionato], monoaminosilane, etc. It may be.
サセプタ２の外周縁に近いほど大きい遠心力が働くため、例えば、ＢＴＢＡＳガスは、サセプタ２の外周縁に近い部分において、大きい速度で分離領域Ｄへ向かう。したがって、サセプタ２の外周縁に近い部分では天井面４４とサセプタ２との間の隙間にＢＴＢＡＳガスが流入する可能性が高い。そこで、凸状部４の幅（回転方向に沿った長さ）を外周縁に向うほど広くすれば、ＢＴＢＡＳガスがその隙間に入りにくくすることができる。この観点からは、本実施形態において上述したように、凸状部４が扇形の上面形状を有すると好ましい。
Since the greater centrifugal force acts closer to the outer peripheral edge of the
以下に、凸状部４（又は天井面４４）のサイズを再び例示する。図１２（ａ）および図１２（ｂ）を参照すると、分離ガスノズル４１（４２）の両側に狭隘な空間を形成する天井面４４は、ウエハ中心ＷＯが通る経路に対応する円弧の長さＬとしてウエハＷの直径の約１／１０〜約１／１の長さであって良く、約１／６以上であると好ましい。具体的には、ウエハＷが３００ｍｍの直径を有している場合、この長さＬは、約５０ｍｍ以上が好ましい。この長さＬが短い場合、天井面４４とサセプタ２との間の狭隘な空間の高さｈは、反応ガスが狭隘な空間へ流れ込むのを効果的に防止するため、低くしなければならない。しかし、長さＬが短くなり過ぎて、高さｈが極端に低くなると、サセプタ２が天井面４４に衝突し、パーティクルが発生してウエハの汚染が生じたり、ウエハが破損したりする可能性がある。したがって、サセプタ２の天井面４４に衝突するのを避けるため、サセプタ２の振動を抑える、又はサセプタ２を安定して回転させるための方策が必要となる。一方、長さＬを短くしたまま狭隘な空間の高さｈを比較的大きく維持する場合には、天井面４４とサセプタ２との間の狭隘な空間に反応ガスが流れ込むのを防止するため、サセプタ２の回転速度を低くしなければならず、製造スループットの点でむしろ不利になる。これらの考察から、ウエハ中心ＷＯの経路に対応する円弧に沿った、天井面４４の長さＬは、約５０ｍｍ以上が好ましい。しかし、凸状部４又は天井面４４のサイズは、上記のサイズに限定されることなく、使用されるプロセスパラメータやウエハサイズに従って調整して良い。また、狭隘な空間が、分離領域Ｄから処理領域Ｐ１（Ｐ２）への分離ガスの流れが形成される程度の高さを有している限りにおいて、上述の説明から明らかなように、狭隘な空間の高さｈもまた、使用されるプロセスパラメータやウエハサイズに加えて、たとえば天井面４４の面積に応じて調整して良い。
Below, the size of the convex-shaped part 4 (or ceiling surface 44) is illustrated again. Referring to FIGS. 12A and 12B, the
また、上記の実施形態においては、凸状部４に設けられた溝部４３に分離ガスノズル４１（４２）が配置され、分離ガスノズル４１（４２）の両側に低い天井面４４が配置されている。しかし、他の実施形態においては、分離ガスノズル４１の代わりに、図１３に示すように凸状部４の内部においてサセプタ２の直径方向に伸びる流路４７を形成し、この流路４７の長さ方向に沿って複数のガス吐出孔４０を形成し、これらのガス吐出孔４０から分離ガス（Ｎ２ガス）を吐出するようにしてもよい。
Moreover, in said embodiment, the separation gas nozzle 41 (42) is arrange | positioned in the
分離領域Ｄの天井面４４は平坦面に限られるものではなく、図１４（ａ）に示すように凹面状に湾曲してよいし、図１４（ｂ）に示すように凸面形状にしてもよく、また図１４（ｃ）に示すように波型状に構成してもよい。
The
また、凸状部４は中空であって良く、中空内に分離ガスを導入するように構成しても良い。この場合、複数のガス吐出孔３３を、図１５（ａ）、１５（ｂ）、１５（ｃ）に示すように配列してもよい。
Further, the
図１５（ａ）を参照すると、複数のガス吐出孔３３は、それぞれ傾斜したスリットの形状を有している。これらの傾斜スリット（複数のガス吐出孔３３）は、サセプタ２の半径方向に沿って隣接するスリットと部分的にオーバーラップしている。図１５（ｂ）では、複数のガス吐出孔３３は、それぞれ円形である。これらの円形の孔（複数のガス吐出孔３３）は、全体としてサセプタ２の半径方向に沿って伸びる曲がりくねった線に沿って配置されている。図１５（ｃ）では、複数のガス吐出孔３３は、それぞれ円弧状のスリットの形状を有している。これらの円弧状スリット（複数のガス吐出孔３３）は、サセプタ２の半径方向に所定の間隔で配置されている。
Referring to FIG. 15A, each of the plurality of gas discharge holes 33 has an inclined slit shape. These inclined slits (the plurality of gas discharge holes 33) partially overlap with adjacent slits along the radial direction of the
また、本実施形態では凸状部４はほぼ扇形の上面形状を有するが、他の実施形態では、図１６（ａ）に示す長方形、又は正方形の上面形状を有して良い。また、凸状部４は、図１６（ｂ）に示すように、上面は全体として扇形であり、凹状に湾曲した側面４Ｓｃを有していても良い。加えて、凸状部４は、図１６（ｃ）に示すように、上面は全体として扇形であり、凸状に湾曲した側面４Ｓｖを有していても良い。さらにまた、図１６（ｄ）に示すとおり、凸状部４の回転テーブル２（図１）の回転方向ｄの上流側の部分が凹状の側面４Ｓｃを有し、凸状部４の回転テーブル２（図１）の回転方向ｄの下流側の部分が平面状の側面４Ｓｆを有していても構わない。なお、図１６（ａ）から図１６（ｄ）において、点線は凸状部４に形成された溝部４３（図６（ａ），６（ｂ））を示している。これらの場合、溝部４３に収容される分離ガスノズル４１（４２）は容器１の中央部、例えば突出部５から伸びる。
Further, in the present embodiment, the
また、ウエハを加熱するためのヒータユニット７は、環状ヒータエレメントの代わりに、螺旋状のヒータエレメントで構成してよい。この場合、環状ヒータエレメント７ａ，７ｂで構成されるアウターヒータ７Ｏの代わりに螺旋状に２重に巻き回された１本の螺旋状ヒータエレメントを使用することができ、センターヒータ７Ｃの代わりに螺旋状に４重に巻き回された１本の螺旋状ヒータエレメントを使用することができ、インナーヒータ７Ｉの代わりに螺旋状に２重に巻き回された１本の螺旋状ヒータエレメントを使用することができる。各螺旋状ヒータエレメントの巻き数は適宜変更してよいことは言うまでもない。また、ヒータユニット７を加熱ランプで構成してもよい。この場合、サセプタ２の回転中心を中心とする３つの同心円に沿って例えば環状の複数のランプを配置して、半径方向にアウターゾーン、センターゾーン、およびインナーゾーンといった３つのゾーンを設け、ゾーンごとに温度制御することにより、サセプタ２の温度を均一化することができる。また、ヒータユニット７は、サセプタ２の下方に設ける代わりにサセプタ２の上方に設けてもよいし、上下両方に設けてもよい。さらに、ヒータユニット７を半径方向に沿って２つ又は４つ以上に分割してもよいことは明らかである。
Further, the
処理領域Ｐ１，Ｐ２及び分離領域Ｄは、他の実施形態においては図１７に示すように配置されても良い。図１７を参照すると、第２の反応ガス（例えば、Ｏ３ガス）を供給する第２の反応ガスノズル３２が、搬送口１５よりもサセプタ２の回転方向上流側であって、搬送口１５と分離ガス供給ノズル４２との間に設置されている。このような配置であっても、各ノズル及び中心部領域Ｃから吐出されるガスは、概ね、同図において矢印で示すように流れて、両反応ガスの混合が防止される。したがって、このような配置であっても、適切なＭＬＤ（ＡＬＤ）モードの堆積を実現することができる。
In other embodiments, the processing areas P1, P2 and the separation area D may be arranged as shown in FIG. Referring to FIG. 17, the second
また、既に述べたように、２枚の扇型プレートが分離ガスノズル４１（４２）の両側に位置されるように、天板１１の下面にネジで取り付けることにより、分離領域Ｄを構成してよい。図１８は、このような構成示す平面図である。この場合、凸状部４と分離ガスノズル４１（４２）との間の距離や、凸状部４のサイズは、分離領域Ｄの分離作用を効率よく発揮するため、分離ガスや反応ガスの吐出レートを考慮して決定して良い。
Further, as described above, the separation region D may be configured by attaching the two fan-shaped plates to the lower surface of the
上述の実施の形態では、第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２は、分離領域Ｄの天井面４４よりも高い天井面４５を有する領域に相当している。しかし、第１の処理領域Ｐ１及び第２の処理領域Ｐ２の少なくとも一方は、反応ガス供給ノズル３１（３２）の両側でサセプタ２に対向し、天井面４５よりも低い他の天井面を有してもよい。当該天井面とサセプタ２との間の隙間にガスが流れ込むのを防止するためである。この天井面は、天井面４５よりも低く、分離領域Ｄの天井面４４と同じくらい低くてもよい。図１９は、そのような構成の一例を示している。図示のとおり、扇状の凸状部３０は、Ｏ３ガスが供給される第２の処理領域Ｐ２に配置され、反応ガスノズル３２が凸状部３０の天井面３０ａを二分するように凸状部３０に形成された溝部（図示せず）に配置されている。言い換えると、この第２の処理領域Ｐ２は、ガスノズルが反応ガスを供給するために使用されるが、分離領域Ｄと同様に構成されている。なお、凸状部３０は、図１５（ａ）から図１５（ｃ）に一例を示す中空の凸状部と同様に構成されても良い。
In the above-described embodiment, the first processing region P1 and the second processing region P2 correspond to regions having a
また、分離ガスノズル４１（４２）の両側に狭隘な空間を形成するために低い天井面（第１の天井面）４４が設けられる限りにおいて、他の実施形態では、上述の天井面、つまり、天井面４５より低く、分離領域Ｄの天井面４４と同じくらい低い天井面が、反応ガスノズル３１，３２の両方に設けられ、天井面４４に到達するまで延びていても良い。換言すると、図２０に示すとおり、凸状部４の代わりに、他の凸状部４００が天板１１の下面に取り付けられていて良い。凸状部４００は、ほぼ円盤状の形状を有し、サセプタ２の上面のほぼ全体と対向し、ガスノズル３１，３２，４１，４２がそれぞれ収容され半径方向に延びる４つのスロット４００ａを有し、かつ、凸状部４００の下に、サセプタ２にする狭隘な空間を残している。その狭隘な空間の高さは、上述の高さｈと同程度であって良い。凸状部４００を使用すると、反応ガスノズル３１（３２）から吐出された反応ガスは、凸状部４００の下で（又は狭隘な空間において）反応ガスノズル３１（３２）の両側に拡散し、分離ガスノズル４１（４２）から吐出された分離ガスは、凸状部４００の下で（又は狭隘な空間において）分離ガスノズル４１（４２）の両側に拡散する。この反応ガスと分離ガスは狭隘な空間において合流し、排気口６１（６２）を通して排気される。この場合であっても、反応ガスノズル３１から吐出された反応ガスは、反応ガスノズル３２から吐出された反応ガスと混合することはなく、適切なＡＬＤ（又はＭＬＤ）モードの堆積を実現できる。
Further, as long as the low ceiling surface (first ceiling surface) 44 is provided to form a narrow space on both sides of the separation gas nozzle 41 (42), in the other embodiments, the above-described ceiling surface, that is, the ceiling A ceiling surface lower than the
なお、凸状部４００を、図１５（ａ）から図１５（ｃ）のいずれかに示す中空の凸状部４を組み合わせることにより構成し、ガスノズル３１，３２，３３，３４およびスリット４００ａを用いずに、反応ガスおよび分離ガスを、対応する中空凸状部４の吐出孔３３からそれぞれガスを吐出するようにしても良い。
The
また、上述のとおり、本発明の実施形態による成膜装置の容器１では、放射温度計８Ｏ，８Ｃ，８Ｉによって、容器本体１２の底部１４に形成された貫通孔１４０Ｏ，１４０Ｃ，１４０Ｉを通してサセプタ２の裏面の温度が測定され制御される。この場合、サセプタ２の裏面に酸化シリコンなどの膜が堆積すると、被測定面の放射率が変化し、実際の温度と測定温度とが乖離する事態となる。裏面への膜の堆積を防止または低減して測定精度を維持するために、図９を参照しながら説明したように、パージガス供給管７２および７３からパージガス（Ｎ２ガス）を流し、ヒータユニット７が格納される空間をパージしている。このパージを効果を更に高めるため、図２１に示すように、ヒータユニット７とサセプタ２の裏面との間に、隔離プレート７００を設けても良い。図示の例では、隔離プレート７００は、底部１４の***部１４ａの上段部とカバー部材７１の上端とにより支持され、隔離プレート７００とサセプタ２の裏面との間に微小空間を形成している。この空間の高さ（乖離プレート７とサセプタ２との間の距離）は、例えば、先に説明した天井面４４のサセプタ２の上面からの高さｈと同程度であって良い。この高さｈは、上述のとおり、その高さｈを有する空間へガスが侵入するのを十分に低減することができる程度である。また、図２１から明らかなように、パージガス供給管７２から供給されるパージガス（Ｎ２ガス）は、回転軸２２と底部１４中央の開口と間の隙間と、***部１４ａとコア部２１との間の隙間とを通して上記の微小空間へ至り、この空間を通って排気領域６へと流れる。これにより、排気領域６から微小空間へ反応ガス（例えばＢＴＢＡＳとＯ３）が拡散するのをほぼ防止することができる。したがって、サセプタ２の裏面への膜の堆積をほぼ防止することができる。
Further, as described above, in the
上記の実施形態では、サセプタ２を回転する回転軸２２は、容器１の中央部に位置している。また、コア部２１と天板１１との間の空間５２は、反応ガスが中央部を通して混合するのを防止するため、分離ガスでパージされている。しかし、容器１は、他の実施形態において図２２のように構成されても良い。図２２を参照すると、容器本体１２の底部１４は、中央開口を有し、ここには収容ケース８０が気密に取り付けられている。また、天板１１は、中央凹部８０ａを有している。支柱８１が収容ケース８０の底面に載置され、支柱８１の状端部は中央凹部８０ａの底面にまで到達している。支柱８１は、第１の反応ガスノズル３１から吐出される第１の反応ガス（ＢＴＢＡＳ）と第２の反応ガスノズル３２から吐出される第２の反応ガス（Ｏ３）とが容器１の中央部を通して互いに混合するのを防止する。
In the above embodiment, the rotating
また、回転スリーブ８２が、支柱８１を同軸状に囲むように設けられている。回転スリーブ８２は、支柱８１の外面に取り付けられた軸受け８６，８８と、収容ケース８０の内側面に取り付けられた軸受け８７とにより支持されている。さらに、回転スリーブ８２は、その外面にギヤ部８５が取り付けられている。また、環状のサセプタ２の内周面が回転スリーブ８２の外面に取り付けられている。駆動部８３が収容ケース８０に収容されており、駆動部８３から延びるシャフトにギヤ８４が取り付けられている。ギヤ８４はギヤ部８５と噛み合う。このような構成により、回転スリーブ８２ひいてはサセプタ２が駆動部８３により回転される。すなわち、図２２の成膜装置には、中心部領域に容器１の内上面と容器１の底面との間に設けた支柱８１と、支柱８１を内部に位置させるように設けられた回転スリーブ８２とが含まれており、回転スリーブ８２はサセプタ２の回転軸として機能する。
A
パージガス供給管７４が収容ケース８０の底に接続され、収容ケース８０へパージガスが供給される。これにより、反応ガスが収容ケース８０内へ流れ込むのを防止するために、収容ケース８０の内部空間を容器１の内部空間よりも高い圧力に維持することができる。したがって、収容ケース８０内での成膜が起こらず、メンテナンスの頻度を低減できる。また、パージガス供給管７５が、容器１の上外面から凹部８０ａの内壁まで至る導管７５ａにそれぞれ接続され、回転スリーブ８２の上端部に向けてパージガスが供給される。このパージガスのため、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスは、凹部８０ａの内壁と回転スリーブ８２の外面との間の空間を通して混合することができない。図２２には、２つのパージガス供給管７５と導管７５ａが図示されているが、供給管７５と導管７５ａの数は、ＢＴＢＡＳガスとＯ３ガスとの混合が凹部８０ａの内壁と回転スリーブ８２の外面との間の空間近傍において確実に防止されるように決定して良い。
A purge
図２２の実施の形態では、凹部８０ａの側面と回転スリーブ８２の上端部との間の空間は、分離ガスを吐出する吐出孔に相当し、そしてこの分離ガス吐出孔、回転スリーブ８２及び支柱８１により、真空容器１の中心部に位置する中心部領域が構成される。
In the embodiment of FIG. 22, the space between the side surface of the
また、図２２においても、図１から図３を参照しながら説明したようにヒータユニット７がアウターヒータ７Ｏ，センターヒータ７Ｃ、およびインナーヒータ７Ｉから構成され、放射温度計８Ｏ，８Ｃ，８Ｉによりサセプタ２の温度を測定し制御することができる。したがって、図２２に示す成膜装置においても、上記の実験により検証したように、サセプタ２及びその上に載置されるウエハＷの温度均一性を向上することができる。
Also in FIG. 22, as described with reference to FIGS. 1 to 3, the
また、本発明の実施形態においては、２種類の反応ガスを用いることに限られず、３種類以上の反応ガスを順番に基板上に供給する場合にも適用することができる。その場合には、例えば第１の反応ガスノズル、分離ガスノズル、第２の反応ガスノズル、分離ガスノズル、第３の反応ガスノズル及び分離ガスノズルの順番で真空容器１の周方向に各ガスノズルを配置し、各分離ガスノズルを含む分離領域を既述の実施の形態のように構成すればよい。
Moreover, in embodiment of this invention, it is not restricted to using 2 types of reaction gas, It can apply also when supplying 3 or more types of reaction gas on a board | substrate in order. In that case, for example, the gas nozzles are arranged in the circumferential direction of the
以上述べた成膜装置を用いた基板処理装置について図２３に示しておく。図２３中、１０１は例えば２５枚のウエハを収納するフープと呼ばれる密閉型の搬送容器、１０２は搬送アーム１０３が配置された大気搬送室、１０４、１０５は大気雰囲気と真空雰囲気との間で雰囲気が切り替え可能なロードロック室（予備真空室）、１０６は、２基の搬送アーム１０７が配置された真空搬送室、１０８、１０９は本発明の実施形態の成膜装置である。搬送容器１０１は図示しない載置台を備えた搬入搬出ポートに外部から搬送され、大気搬送室１０２に接続された後、図示しない開閉機構により蓋が開けられて搬送アーム１０３により当該搬送容器１０１内からウエハが取り出される。次いでロードロック室１０４（１０５）内に搬入され当該室内を大気雰囲気から真空雰囲気に切り替え、その後搬送アーム１０７によりウエハが取り出されて成膜装置１０８、１０９の一方に搬入され、既述の成膜処理がされる。このように例えば５枚処理用の本発明の成膜装置を複数個例えば２個備えることにより、いわゆるＡＬＤ（ＭＬＤ）を高いスループットで実施することができる。
A substrate processing apparatus using the film forming apparatus described above is shown in FIG. In FIG. 23, 101 is a sealed transfer container called a hoop for storing, for example, 25 wafers, 102 is an atmospheric transfer chamber in which a
１ 容器
２ サセプタ
４、３０、４００ 凸状部
５ 突出部
６ 排気領域
７ ヒータユニット
７ａ〜７ｈ 環状ヒータエレメント
７Ｏ アウターヒータ
７Ｃ センターヒータ
７Ｉ インナーヒータ
８Ｏ，８Ｃ，８Ｉ 放射温度計
１１ 天板
１２ 容器本体
１４ 底部
１４ａ ***部
１４ｂ 貫通孔
１４ｃ 導入ポート
１４ｄ 貫通孔
１５ 搬送口
２１ コア部
２２ 回転軸
３１ 第１の反応ガスノズル
３２ 第２の反応ガスノズル
４１，４２ 分離ガスノズル
５１ 分離ガス供給管
７２，７３ パージガス供給管
８１ 支柱
８２ 回転スリーブ
Ｗ ウエハ
Ｐ１ 第１の処理領域
Ｐ２ 第２の処理領域
Ｃ 中心領域
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記容器に回転可能に設けられたサセプタと、
前記サセプタの一の面に設けられ、前記基板が載置される基板載置領域と、
独立に制御可能な複数の加熱部を含み、前記サセプタを加熱する加熱ユニットと、
前記複数の加熱部に対応して設けられ、前記サセプタにおける前記複数の加熱部により加熱される部分の温度を独立に測定する複数の放射温度計と、
前記一の面に第１の反応ガスを供給するよう構成された第１の反応ガス供給部と、
前記サセプタの回転方向に沿って前記第１の反応ガス供給部から離れた、前記一の面に第２の反応ガスを供給するよう構成された第２の反応ガス供給部と、
前記回転方向に沿って、前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と前記第２の反応ガスが供給される第２の処理領域との間に位置し、前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とを分離する分離領域と、
前記第１の処理領域と前記第２の処理領域とを分離するために、前記容器のほぼ中央に位置し、前記一の面に沿って第１の分離ガスを吐出する吐出孔を有する中央領域と、
前記容器を排気するために前記容器に設けられた排気口と、
を備え、
前記分離領域が、第２の分離ガスを供給する分離ガス供給部と、前記第２の分離ガスが前記回転方向に対し前記分離領域から前記処理領域側へ流れることができる狭隘な空間を、前記回転テーブルの前記一の面に対して形成する天井面と、を含む成膜装置。 A film forming apparatus for depositing a film by executing a cycle in which at least two kinds of reaction gases that react with each other are sequentially supplied to a substrate in a container to generate a reaction product layer on the substrate. ,
A susceptor rotatably provided on the container;
A substrate mounting region provided on one surface of the susceptor and on which the substrate is mounted;
A heating unit that includes a plurality of independently controllable heating units and that heats the susceptor;
A plurality of radiation thermometers that are provided corresponding to the plurality of heating units and independently measure the temperature of the portion heated by the plurality of heating units in the susceptor;
A first reaction gas supply unit configured to supply a first reaction gas to the one surface;
A second reaction gas supply unit configured to supply a second reaction gas to the one surface, which is separated from the first reaction gas supply unit along a rotation direction of the susceptor;
Along the rotation direction, the first processing region is located between a first processing region to which the first reactive gas is supplied and a second processing region to which the second reactive gas is supplied. A separation region that separates the region and the second processing region;
In order to separate the first processing region and the second processing region, a central region having a discharge hole that is positioned substantially at the center of the container and discharges the first separation gas along the one surface When,
An exhaust port provided in the container for exhausting the container;
With
The separation region includes a separation gas supply unit that supplies a second separation gas, and a narrow space in which the second separation gas can flow from the separation region to the processing region side with respect to the rotation direction. And a ceiling surface formed with respect to the one surface of the turntable.
前記複数の温度調整器に対応して設けられ、対応する温度調整器からの前記信号に基づいて、当該温度調整器に対応する放射温度計により温度が測定される、前記サセプタの部分を加熱する加熱部に対して独立に電力を供給する複数の電力供給源と、
を更に備える、請求項１または２に記載の成膜装置。 A plurality of temperature regulators provided corresponding to the plurality of radiation thermometers and independently outputting signals based on the temperatures measured by the corresponding radiation thermometers;
Heating a portion of the susceptor that is provided corresponding to the plurality of temperature regulators and whose temperature is measured by a radiation thermometer corresponding to the temperature regulator based on the signal from the corresponding temperature regulator. A plurality of power supply sources for independently supplying power to the heating unit;
The film forming apparatus according to claim 1, further comprising:
前記成膜装置の容器内に回転可能に設けられ、一の面に基板載置領域を有するサセプタに前記基板を載置するステップと、
前記基板が載置されたサセプタを回転するステップと、
独立に制御可能な複数の加熱部を含み、前記サセプタを加熱する加熱ユニットを用いて前記サセプタを加熱するステップと、
前記複数の加熱部に対応して設けられ、前記サセプタにおける前記複数の加熱部により加熱される部分の温度を独立に測定する複数の放射温度計を用いて、当該部分の温度を測定するステップと、
前記第１の反応ガス供給部から前記一の面に第１の反応ガスを供給するステップと、
前記サセプタの回転方向に沿って前記第１の反応ガス供給部から離れた第２の反応ガス供給部から前記一の面に第２の反応ガスを供給するステップと、
前記第１の反応ガス供給部から前記第１の反応ガスが供給される第１の処理領域と前記第２の反応ガス供給部から前記第１の反応ガスが供給される第２の処理領域との間に位置する分離領域に設けられた分離ガス供給部から、第１の分離ガスを供給し、前記分離領域の天井面と前記回転テーブルとの間に形成される狭隘な空間において前記回転方向に対し前記分離領域から前記処理領域側に前記第１の分離ガスを流すステップと、
前記容器の中央部に位置する中央部領域に形成される吐出孔から第２の分離ガスを供給するステップと、
前記容器内を排気するステップと、
を備える成膜方法。 A film forming method for depositing a film by executing a cycle in which at least two kinds of reaction gases that react with each other are sequentially supplied to a substrate in a container to generate a reaction product layer on the substrate. ,
Placing the substrate on a susceptor which is rotatably provided in a container of the film forming apparatus and has a substrate placement region on one surface;
Rotating a susceptor on which the substrate is mounted;
Heating the susceptor using a heating unit that includes a plurality of independently controllable heating units to heat the susceptor;
Measuring a temperature of the part using a plurality of radiation thermometers provided corresponding to the plurality of heating parts and independently measuring the temperature of the part heated by the plurality of heating parts in the susceptor; ,
Supplying a first reactive gas from the first reactive gas supply unit to the one surface;
Supplying a second reaction gas to the one surface from a second reaction gas supply unit separated from the first reaction gas supply unit along a rotation direction of the susceptor;
A first processing region to which the first reaction gas is supplied from the first reaction gas supply unit; and a second processing region to which the first reaction gas is supplied from the second reaction gas supply unit; The first separation gas is supplied from the separation gas supply unit provided in the separation region located between the two, and the rotation direction in a narrow space formed between the ceiling surface of the separation region and the turntable Flowing the first separation gas from the separation region to the processing region side,
Supplying a second separation gas from a discharge hole formed in a central region located in the central portion of the container;
Evacuating the container;
A film forming method comprising:
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