JP6481363B2 - 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、原料ガスを基板に供給して薄膜を得る成膜装置、成膜方法及び記憶媒体に関する。

半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）などの基板にシリコン酸化物（ＳｉＯ2）などの薄膜を成膜する手法として、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）を行う成膜装置が知られている。この成膜装置としては、処理容器内のステージに載置されたウエハに対して、例えばシリコン酸化膜の原料となる原料ガスと、この原料ガスを酸化する酸化ガスとを交互に繰り返し供給するガス供給部を備えるように構成される場合がある。しかし、このような成膜装置においては、原料ガスを供給する前には酸化ガスを、酸化ガスを供給する前には原料ガスを夫々処理容器内から十分にパージ及び排気しておくことが求められ、成膜処理に比較的長い時間を要する。

そこで、その内部が真空雰囲気とされる処理容器内に回転テーブルが設けられる成膜装置による処理が行われる場合があり、この成膜装置においては、ウエハは例えば回転テーブル表面の凹部内に載置され、回転テーブル上には、原料ガスを吐出するガスノズルと、酸化ガスを吐出するガスノズルと、が配置される。そして、回転テーブルの回転によってウエハが公転し、原料ガスが供給される吸着領域と酸化ガスが供給される酸化領域とをウエハが交互に繰り返し通過して、前記シリコン酸化膜が形成される。このような成膜装置においては、ウエハの周囲の雰囲気が速やかに切り替えられる。特許文献１には、このようにウエハが公転する成膜装置について記載されている。

上記のウエハが公転する成膜装置においては、ウエハが載置される位置が回転テーブルの回転軸から離れていることから、ウエハの面内における回転テーブルの周縁部側の領域は中心部側の領域に比べて速度が大きいため、原料ガスの吸着領域に位置する時間が短いので、当該原料ガスに接する時間が短くなる。それに起因するウエハの面内の膜厚の均一性の低下を抑えるために、原料ガスを吐出するガスノズルのガス供給口の位置の調整が行われているが、このような調整を行うことによる前記膜厚の均一性の向上には限界があり、ウエハの面内各部の膜厚をより精度高く制御することができる装置が求められている。また、ウエハが公転する成膜装置においては、公転による遠心力でウエハの裏面が凹部の底面に対して摺動したり、ウエハの側周が凹部の側壁に接触したりすることでパーティクルが発生することが懸念されるので、そのような懸念が無い装置が求められている。

特許文献２には、ウエハが載置されると共に自転する載置台と、載置台を水平方向に移動させる移動機構と、排気口を備える処理容器と、処理容器内を公転する複数のガスノズルとを備えたＡＬＤを行う成膜装置について記載されている。複数のガスノズルは、原料ガス、原料ガスを窒化させる窒化ガスを夫々ウエハに局所的に供給しながら公転するように移動し、ウエハ上で原料ガスと窒化ガスとが互いに反応して成膜が行われる。しかし、処理容器内において原料ガスと窒化ガスとを分離する手段については開示されておらず、ウエハ上から排気口へ流れた原料ガスと窒化ガスとが混合され、パーティクルが発生してしまう懸念がある。

特開２０１０−１３５５１０ 特開２０１０−２２９４３６

本発明はこのような事情の下になされたものであり、成膜処理を速やかに行うことができると共に、基板の面内各部における膜厚を精度高く制御することができる技術を提供することである。

本発明の成膜装置は、真空容器内にて基板に吸着させるための原料ガスと、原料ガスと反応する反応ガスとを交互に供給して薄膜を形成する成膜装置において、
前記真空容器内に設けられる前記基板を載置するための載置部と、
前記基板の表面に局所的に原料ガスを供給する原料ガス供給口と、前記原料ガスが供給される領域を囲むように設けられ、原料ガスが供給される領域と当該領域の外側の領域とを分離するための気流を形成するためのパージガス供給口と排気口と、を備えた原料ガス供給機構と、
前記外側の領域に、前記反応ガスの雰囲気を形成する雰囲気形成部と、
前記基板の表面全体に前記反応生成物の層が積層されるように、前記載置部に対して前記原料ガス供給機構を相対的に移動させる移動機構と、
を備え、
前記原料ガス供給機構は前記真空容器の壁部を上下方向に貫通し、その一端部に前記原料ガス供給口、前記パージガス供給口及び前記排気口が形成されると共に、その他端部は当該真空容器の外側に位置し、
前記移動機構は、前記原料ガス供給機構の他端部を自転させるための原料ガス供給機構用の回転機構を備え、
前記原料ガス供給機構の他端部の自転により、前記原料ガス供給口、前記パージガス供給口及び前記排気口は各々公転して前記基板上を移動するように開口し、前記排気口は前記原料ガス供給口を囲み、前記パージガス供給口は前記排気口を囲むように開口し、
前記原料ガス供給機構の他端部の自転半径は前記パージガス供給口の公転半径よりも小さく、
前記原料ガス供給機構の他端部を囲み、当該他端部との間に前記原料ガス供給口、前記パージガス供給口、前記排気口に夫々連通すると共に互いに区画された第１の隙間、第２の隙間、第３の隙間を形成する囲み部材と、
原料ガス供給機構の他端部の自転中に、前記第１の隙間への原料ガスの供給、前記第２の隙間へのパージガスの供給、前記第３の隙間の排気を夫々行うガス給排気機構と、を備えることを特徴とする。

本発明の成膜方法は、真空容器内にて基板に吸着させるための原料ガスと、原料ガスと反応する反応ガスとを交互に供給して薄膜を形成する成膜方法において、
前記真空容器内に設けられる載置部に前記基板を載置する工程と、
原料ガス供給口から前記基板の表面に局所的に原料ガスを供給する工程と、
前記原料ガスが供給される領域を囲むように設けられるパージガス供給口及び排気口から、パージガスの供給及び排気を行い、原料ガスが供給される領域と当該領域の外側の領域とを分離するための気流を形成する工程と、
雰囲気形成部により前記外側の領域に、前記反応ガスの雰囲気を形成する工程と、
前記基板の表面全体に前記反応生成物の層が積層されるように、前記載置部に対して、前記原料ガス供給口、パージガス供給口及び排気口を備えた前記原料ガス供給機構を移動機構により相対的に移動させる移動工程と、
を備え、
前記原料ガス供給機構は前記真空容器の壁部を上下方向に貫通し、その一端部に原料ガス供給口、パージガス供給口及び排気口が形成されると共に、その他端部は当該真空容器の外側に位置し、
前記排気口は前記原料ガス供給口を囲み、前記パージガス供給口は前記排気口を囲むように開口し、
前記移動工程は、前記移動機構を構成する原料ガス供給機構用の回転機構により前記原料ガス供給機構の他端部を、前記パージガス供給口の公転半径よりも小さい自転半径で自転させる工程と、
前記原料ガス供給機構の他端部を囲み、当該他端部との間に前記原料ガス供給口、前記パージガス供給口、前記排気口に夫々連通すると共に互いに区画された第１の隙間、第２の隙間、第３の隙間を形成する囲み部材が設けられ、
ガス給排気機構により、原料ガス供給機構の他端部の自転中に前記第１の隙間への原料ガスの供給、前記第２の隙間へのパージガスの供給、前記第３の隙間の排気を夫々行う工程と、
を備えることを特徴とする。
また、本発明の記憶媒体は、成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは上記の成膜方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする。

本発明の成膜装置においては、基板の表面に局所的に原料を供給する原料ガス供給口と、原料ガスの供給領域とその外側の領域とを分離する気流を形成するパージガス供給口及び排気口と、を備えた原料ガス供給機構と、外側の領域に、原料ガスと反応して反応生成物の層を形成するための反応ガスの雰囲気を形成する雰囲気形成部と、反応生成物の層が積層されて前記薄膜が形成されるように基板の載置部に対して原料ガス供給機構を相対的に移動させる移動機構と、を備える。これによって真空容器内の雰囲気を原料ガス雰囲気と、原料ガスに対して反応する反応ガス雰囲気との間で切り替える必要が無くなるので、スループットの向上を図ることができる。さらにこの成膜装置によれば、成膜処理時に基板を公転させる必要が無いので、基板の面内各部の膜厚分布の制御性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の縦断側面図である。 前記成膜装置の横断平面図である。 前記成膜装置に設けられるホルダ載置用テーブル及びウエハホルダを示す斜視図である。 前記成膜装置の横断平面図である。 前記成膜装置に設けられる原料ガス供給部の縦断側面図である。 前記原料ガス供給部の下面側斜視図である。 前記原料ガス供給部の下面図である。 前記成膜装置へのウエハの受け渡し動作を示す説明図である。 前記成膜装置の動作を示す説明図である。 ウエハ表面の変化を示す模式図である。 第１の実施形態の第１の変形例に係る成膜装置の縦断側面図である。 第１の実施形態の第２の変形例に係る成膜装置の縦断側面図である。 前記成膜装置へのウエハの受け渡し動作を示す説明図である。 第１の実施形態の第３の変形例に係る成膜装置のへのウエハの受け渡し動作を示す説明図である。 前記成膜装置を構成するホルダ保持部の下面図である。 他のホルダ保持部の下面図である。 前記ホルダ保持部と成膜装置を構成する昇降ピンとの位置関係を示す平面図である。 第２の実施形態に係る成膜装置の縦断側面図である。 前記成膜装置に設けられる原料ガス供給部の平面図である。 前記原料ガス供給部の動作を示す説明図である。 他の原料ガス供給部の動作を示す説明図である 第３の実施形態に係る成膜装置の縦断側面図である。 原料ガス供給部を構成するガス供給ヘッドの他の例を示す下面図である。

（第１の実施形態）
本発明の成膜装置の第１の実施形態であり、基板であるウエハＷにＡＬＤを行い、ＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を形成する成膜装置１について説明する。この成膜装置１は、６枚のウエハＷに並行して成膜処理を行うことができるように構成されている。図１は成膜装置１の縦断側面図であり、図２は成膜装置１の横断平面図である。成膜装置１は概ね円形の扁平な真空容器１１を備えており、この真空容器１１は、当該真空容器１１の天井を形成する蓋体１２と、当該真空容器１１の側壁及び底部を形成する容器本体１３と、を備えている。図中、真空容器１１内のウエハＷの処理空間を１０として示している。図中１４はＯリングであり、蓋体１２と容器本体１３との隙間をシールする。図中１５は、前記側壁に設けられたウエハＷの搬送口であり、図中１６は搬送口１５を開閉自在なシャッタであり、図中１７はシャッタ１６と側壁との隙間をシールするＯリングである。

図中１８は、真空容器１１の底部の中心部に設けられた開口部であり、垂直な回転軸２１が挿通されている。図中１９は回転軸２１の軸受けであり、開口部１８と回転軸２１との隙間をシールする役割も有する。回転軸２１の下端は真空容器１１の外部において、当該回転軸２１を軸周りに回転させる回転機構２２に接続されている。回転軸２１の上端は、水平な円板形のホルダ載置用テーブル２３の裏面の中心部に接続されており、ホルダ載置用テーブル２３は回転機構２２によりその周方向に回転することができる。ホルダ載置用テーブル２３は、搬送機構（図１，２では非表示）と後述のウエハホルダ２６との間でのウエハＷの移載時にはそのように回転し、ウエハＷの処理時には所定の位置で静止する。図２は、そのように静止した状態のホルダ載置用テーブル２３を示している。

図３はホルダ載置用テーブル２３の斜視図である。この図３に示すように、ホルダ載置用テーブル２３には、周方向に間隔を置いて６つの円形の凹部２４が形成されており、凹部２４の底部の中央にはホルダ載置用テーブル２３の表裏を形成する貫通孔が設けられている。当該貫通孔の外側、即ち凹部２４の底部は、リング板状のホルダ載置部２５として構成されている。そして、凹部２４内には水平な円形のウエハホルダ２６が、当該凹部２４内を昇降自在に設けられている。このウエハホルダ２６は、その表面中央に円形のウエハ載置用凹部２７を備えている。このウエハ載置用凹部２７内にウエハＷが収められ、ウエハ載置用凹部２７の底面上に水平に載置される。ウエハ載置用凹部２７の底部には、ウエハホルダ２６の表裏を貫通する３つの貫通孔２８が設けられている。貫通孔２８はホルダ載置用テーブル２３の貫通孔に重なる位置に穿孔されており、後述の昇降ピン４２が、当該貫通孔２８を貫通して、ウエハ載置用凹部２７の底面上に突出し、ウエハＷの搬送機構とウエハホルダ２６との間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。

ウエハＷに処理が行われない成膜装置１の待機時には、ウエハホルダ２６の裏面周縁部がホルダ載置用テーブル２３のホルダ載置部２５上に載置される。ウエハＷの処理時には、ウエハホルダ２６の裏面周縁部は、ホルダ載置部２５から浮き上がるように後述のホルダ保持部３５に保持される。図１では、このようにホルダ載置部２５から浮き上がったウエハホルダ２６を示している。

上記の真空容器１１における容器本体１３の構成について、図４も用いてさらに説明する。図４は、図２とは異なる高さ位置の成膜装置１の断面を示している。容器本体１３の底部には、その表裏を貫通するように貫通孔３２が、真空容器１１の周方向に間隔を置いて、６つ設けられている。この貫通孔３２の位置は、ウエハＷの成膜処理時における上記のホルダ載置用テーブル２３の凹部２４の位置に対応する。

各貫通孔３２には垂直な回転軸３３が挿通され、回転軸３３の下端は容器本体１３の下方側に設けられる駆動部３４に支持されている。駆動部３４は、貫通孔３２と回転軸３３との間を塞ぐように設けられ、回転軸３３を軸周りに回転させ、且つ昇降させることができる。回転軸３３の上端部は拡径され、水平な円形のホルダ保持部３５として構成されている。ホルダ保持部３５は、待機時には図１に鎖線で示すようにホルダ載置用テーブル２３の下方に位置しており、ウエハＷの処理時には図１に実線で示すようにホルダ載置用テーブル２３のウエハ載置用凹部２７内に収まる高さに位置し、ウエハホルダ２６の裏面中央部を保持する。これによってウエハホルダ２６は既述のようにホルダ載置部２５から浮き上がり、さらに回転軸３３を介して当該ウエハホルダ２６の周方向に回転可能になる。これによってウエハＷが中心部まわりに回転することができる。

また、容器本体１３の底面には貫通孔３２の外側にリング状のヒーター３６が４つ設けられており、各ヒーター３６は、容器本体１３の底面の中心を中心とした同心円状に構成されている。図４では図の把握を容易にするために、当該ヒーター３６には多数のドットを付して示している。ヒーター３６から後述の底面カバー４６を介して上方へ輻射される輻射熱により、ウエハホルダ２６が加熱される。そして、ウエハホルダ２６からの伝熱により、ウエハホルダ２６に載置されたウエハＷが加熱される。容器本体１３の底面には、ヒーター３６よりも外側に排気口３７が開口している。排気口３７は、排気管３８を介してバルブや真空ポンプなどにより構成された排気機構３９に接続されており、任意の排気量で処理空間１０を排気することができる。

容器本体１３の底部には３つの貫通孔４１が設けられている。図４に示すように、この３つの貫通孔４１は平面視１つのホルダ保持部３５の外側に、当該ホルダ保持部３５の周に沿って設けられている。この貫通孔４１には、各々昇降ピン４２が垂直に挿通されている。図１を用いて説明すると、図中４３は昇降ピン４２の基端を支持する支持板、４４は支持板４３を介して昇降ピン４２を昇降させる昇降機構であり、４５は外側カバーである。外側カバー４５は、容器本体１３の外側から貫通孔４１、昇降ピン４２、支持板４３、昇降機構４４及び前記ホルダ保持部３５が接続される駆動部３４を囲み、真空容器１１内の真空度を担保する。支持板４３は、当該駆動部３４と干渉せずに昇降できるように構成されている。

また、図１中４６は、容器本体１３の底面の略全体を覆う底面カバーであり、そのように底面を覆うことで、当該底面上に互いに区画されたリング状の領域４７、４８を形成している。リング状領域４７は上記のヒーター３６を含んでいる。リング状領域４８はリング状領域４７の外側に形成され、排気口３７上に位置している。底面カバー４６の表面には、リング状領域４８に連通する開口部４９が設けられ、処理空間１０の雰囲気は、当該開口部４９を介して排気口３７から排気される。このように互いに区画されたリング状領域４７、４８を形成するのは、排気されるガスがヒーター３６に接触して当該ヒーター３６を劣化させることを防ぐためである。また、底面カバー４６には、上記の昇降ピン４２が昇降するために通過する貫通孔、及び既述の回転軸３３が挿通された貫通孔が設けられている。

続いて、真空容器１１の蓋体１２について説明する。この蓋体１２には、例えば６つのガスシャワーヘッド５１と、６つの原料ガス供給部６と、が設けられており、図２に示すようにウエハＷの成膜処理時には、１つのウエハＷ上に１つのガスシャワーヘッド５１及び１つの原料ガス供給部６が位置する。雰囲気形成部をなすガスシャワーヘッド５１には、酸化ガスであるオゾン（Ｏ_３）ガスの供給源５２が接続されており、当該ガス供給源５２に貯留された反応ガスであるオゾンガスが、ガスシャワーヘッド５１から処理空間１０に供給される。

上記の原料ガス供給部６について、図５の縦断側面図及び図６の下面側斜視図を参照しながら説明する。原料ガス供給部６は、本体部６１と、外筒部７１と、を備えている。本体部６１は蓋体１２を貫通するように設けられており、本体部６１の上部側は垂直に伸びる円柱形状に構成され、本体部６１の下部側は蓋体１２の下方にて横方向に向かうように屈曲して、ガス供給ヘッド６２を構成している。このように横方向に向かって伸びるガス供給ヘッド６２の先端部は、下方に突出する円形の対向部６３として構成されている。この対向部６３は平面視円形に構成されており、その下面は、ウエハホルダ２６に保持されるウエハＷの表面に近接すると共に対向する対向面として構成されている。

対向部６３の下面の中心部には、Ｓｉ（シリコン）を含む原料ガスであるＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスを吐出する供給口である原料ガス吐出口６４が開口している。また、対向部６３の下面には、この原料ガス吐出口６４を囲むように、夫々気流形成部をなす排気口６５、パージガスの供給口であるパージガス吐出口６６が、対向部６３の下面の中心を中心とする同心円状に開口しており、排気口６５は、パージガス吐出口６６の内側に位置している。また、本体部６１には、その下流端が原料ガス吐出口６４、排気口６５、パージガス吐出口６６に夫々接続されるガス流路６４Ａ、６５Ａ、６６Ａが形成されており、ガス流路６４Ａ、６５Ａ、６６Ａの上流端は、本体部６１の外側面に、当該本体部６１の周に沿って形成された溝６４Ｂ、６５Ｂ、６６Ｂに夫々接続されている。また、本体部６１の外側面には、本体部６１の周に沿って形成された溝６７Ｂ、６８Ｂが設けられている。溝６５Ｂ、６７Ｂ、６４Ｂ、６８Ｂ、６６Ｂは、本体部６１の上方側から下方側に向かってこの順に形成されており、これら溝６４Ｂ〜６８Ｂは、蓋体１２よりも上方に位置している。

外筒部７１は本体部６１の側周と上部とを囲み、図中７２は、外筒部７１の下端と蓋体１２との隙間をシールするＯリングである。外筒部７１の上方には回転機構７３が当該外筒部７１に固定されて設けられ、この回転機構７３は、外筒部７１の内部に進入する回転軸７４を介して本体部６１に接続され、本体部６１を鉛直軸周りに回転させることができる。この回転機構７３及びウエハＷの載置部をなすウエハホルダ２６を回転させる上記の駆動部３４は、ウエハＷに対して原料ガス供給機構を構成するガス供給ヘッド６２を相対的に移動させる移動機構を構成する。

また、外筒部７１の内側面には、本体部６１の溝６７Ｂ、６８Ｂ、６６Ｂと夫々同じ高さに外筒部７１の周に沿って溝６７Ｃ、６８Ｃ、６６Ｃが形成されており、外筒部７１の外側からこれら溝６７Ｃ、６８Ｃ、６６Ｃに開口するように、ガス供給管６７Ｄ、６８Ｄ、６６Ｄの下流端が接続されている。ガス供給管６７Ｄ、６８Ｄ、６６Ｄの上流端は、Ｎ_２（窒素）ガス供給源７５に接続されている。また、外筒部７１の外側には、溝６４Ｂ、６５Ｂに夫々開口するようにガス供給管６４Ｄ、排気管６５Ｄの一端が接続されており、排気管６５Ｄ、ガス供給管６４Ｄの他端はＢＴＢＡＳガス供給源７６、上記の排気機構３９に夫々接続されている。

上記の構成によって、ＢＴＢＡＳガス供給源７６に貯留されたＢＴＢＡＳガスが、溝６４Ｂに供給されて原料ガス吐出口６４から吐出される。また、Ｎ_２ガス供給源７５に貯留されたＮ_２ガスがパージガスとして溝６６Ｂに供給されて、パージガス吐出口６６から吐出される。さらに、溝６５Ｂを介して排気口６５から対向部６３とウエハＷの表面との間の雰囲気を排気することができる。

外筒部７１と本体部６１との間には、ベアリング７７及びシール部材７８Ａ〜７８Ｄが設けられている。シール部材７８Ａは、溝６５Ｂの上方に配置され、シール部材７８Ｂは溝６５Ｂと溝６７Ｂとの間に配置され、シール部材７８Ｃは溝６８Ｂ、溝６６Ｂとの間に配置され、シール部材７８Ｄは溝６６Ｂの下方に配置されている。このような構成によって溝６５Ｂと、溝６７Ｂ、６４Ｂ、６８Ｂと、溝６６Ｂとが互いに区画され、これらの各溝に供給されるガスが互いに混合されないようにされている。

ただし、外筒部７１の溝６７Ｃ、６８Ｃから溝６７Ｂ、６８Ｂに供給されるＮ_２ガスは、外筒部７１と本体部６１との隙間を介して溝６４Ｂへと流れるように各溝が形成されている。そして溝６４Ｂに流れたＮ_２ガスは、当該溝６４Ｂに供給されるＢＴＢＡＳガスと共にガス流路６４Ａを介して原料ガス吐出口６４から吐出される。このように溝６７Ｂ、６８Ｂに供給されるＮ_２ガスにより、ＢＴＢＡＳガスが外筒部７１及び本体部６１との隙間をシール部材７８Ｂ、７８Ｃに向かって流れることが防がれる。従って、当該ＢＴＢＡＳガスが、これらシール部材７８Ｂ、７８Ｃに接触して吸着され、パーティクルとなってしまうことが防がれる。

図７は、下方から見たガスシャワーヘッド５１と、ガス供給ヘッド６２とを示している。上記のようにガス供給ヘッド６２は回転することができ、それによって原料ガス吐出口６４は、ウエハＷの中心部上と周縁部上との間で移動することができる。ウエハＷの処理時には、このガス供給ヘッド６２の回転に並行してウエハＷの回転が行われることで、ウエハＷの表面全体に原料ガスを供給することができる。図中Ｐ１、Ｐ２は、夫々ガス供給ヘッドの回転中心、ウエハＷの回転中心を示している。

この成膜装置１には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられている（図１参照）。この制御部１００には、後述のように成膜処理を実行するプログラムが格納されている。前記プログラムは、成膜装置１の各部に制御信号を送信して各部の動作を制御する。具体的には、ヒーター３６によるウエハＷの加熱、回転機構２２によるホルダ載置用テーブル２３の回転、昇降機構４４による昇降ピン４２の昇降、排気機構３９による排気量の調整、駆動部３４によるホルダ保持部３５の昇降及び回転、各ガス供給源からガス供給ヘッド６２及びガスシャワーヘッド５１へのガスの給断などの動作が、前記制御信号に従って制御される。上記のプログラムにおいてはこれらの制御を行い、後述の各処理が実行されるようにステップ群が組まれている。当該プログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスクなどの記憶媒体に格納され、当該記憶媒体から制御部１００内にインストールされる。

処理空間１０の外部からウエハホルダ２６にウエハＷが受け渡される際の成膜装置１の動作について、図８を参照しながら説明する。ホルダ保持部３５がホルダ載置用テーブル２３の下方に位置し、且つ各ウエハホルダ２６がホルダ載置用テーブル２３のホルダ載置部２５に載置された状態で、ホルダ載置用テーブル２３が回転し、ウエハホルダ２６の１つが所定の位置に移動する。そして、ウエハＷを保持した搬送機構２９が外部から処理空間１０に進入し、昇降ピン４２の先端がウエハホルダ２６の貫通孔２８を介してホルダ載置用テーブル２３の上方に突出して、搬送機構２９から昇降ピン４２にウエハＷが受け渡される（図８上段）。

搬送機構２９が処理空間１０から退出すると、昇降ピン４２が下降し、ウエハホルダ２６のウエハ載置用凹部２７内にウエハＷが載置され、昇降ピン４２の先端は、ホルダ載置用テーブル２３の回転を妨げないように、当該ホルダ載置用テーブル２３の下方へ移動する（図８中段）。以降、ホルダ載置用テーブル２３の回転と上記の昇降ピン４２の昇降とにより、他のウエハ載置用凹部２７にも順次ウエハＷが受け渡される。そして、全てのウエハ載置用凹部２７にウエハＷが受け渡されると、ホルダ載置用テーブル２３の回転が停止した状態でホルダ保持部３５が上昇して、ウエハホルダ２６の裏面中心部を保持し、ウエハホルダ２６がホルダ載置部２５から浮き上がる（図８下段）。

続いて、上記のようにウエハホルダ２６に載置されたウエハＷの表面に成膜処理が行われる様子を、図９、図１０を参照しながら説明する。図９では実線の矢印で、処理空間１０のガスの流れを示している。図１０は、成膜処理中のウエハＷ表面の様子を模式的に示している。先ず、各ウエハホルダ２６が回転してウエハＷがその中心周りに回転する。つまり、ホルダ載置用テーブル２３によるウエハＷの移動を公転と見ると、各ウエハＷは自転するように回転する。また、このウエハＷの回転に並行して、ヒーター３６の出力の増大によるウエハＷの温度上昇、各ガスシャワーヘッド５１から処理空間１０へのＯ_３ガスの供給、排気口３７を介しての処理空間１０の排気が、夫々行われる。

ウエハＷの回転により当該ウエハＷの各部がヒーター３６の上方を通過して、ウエハＷの面内全体が所定の温度に加熱される。それに並行して、処理空間１０のＯ_３ガスの濃度が所定の濃度になると共に、処理空間１０が所定の圧力の真空雰囲気となる。然る後、各ガス供給ヘッド６２が回転し、各ガス供給ヘッド６２の原料ガス吐出口６４、パージガス吐出口６６から、対向部６３とウエハＷとの間の空間にＢＴＢＡＳガス、Ｎ_２ガスが夫々吐出される。また、これらのガスの吐出に並行して、各ガス供給ヘッド６２の排気口６５から排気が行われる。図９は、このときの処理空間１０のガスの流れを示している。

吐出されたＢＴＢＡＳガスはウエハＷの表面に沿って対向部６３の外側へと流れ、ウエハＷの表面に吸着される。そしてウエハＷに吸着されなかった余剰のＢＴＢＡＳガスは、対向部６３の下方のＯ_３ガスと共に排気口６５から排気されて除去される。また、吐出されたＮ_２ガスは、前記余剰のＢＴＢＡＳガスが排気口６５の外側へ流れ出ることを防ぐように、ウエハＷの表面に沿って対向部６３の内側へと流れ、上記したＢＴＢＡＳガス及びＯ_３ガスと共に排気口６５から除去される。このようにガスの流れが形成されることで、対向部６３とウエハＷとの間の空間において排気口６５の内側の領域に、局所的にＢＴＢＡＳガス雰囲気が形成される。このＢＴＢＡＳガス雰囲気の領域を原料ガス吸着領域６０とする。処理空間１０において原料ガス吸着領域６０の外側領域は、Ｏ_３ガス雰囲気とされる（図１０上段参照）。

ウエハＷの回転及びガス供給ヘッド６２の回転によって、ウエハＷの面内における原料ガス吸着領域６０の位置が移動する。それによって、ウエハＷの面内において、それまでＯ_３ガス雰囲気に曝されていた領域がＢＴＢＡＳガス雰囲気に曝され、当該領域にＢＴＢＡＳガスが吸着されると共に、それまでＢＴＢＡＳガス雰囲気に曝されてＢＴＢＡＳガスが吸着されている領域がＯ_３ガス雰囲気に曝される（図１０中段参照）。そして、このようにＯ_３ガス雰囲気に曝されることで、吸着されたＢＴＢＡＳガスが酸化され、反応生成物としてＳｉＯ_２の分子層が形成される（図１０下段参照）。

ガス供給ヘッド６２の対向部６３はウエハＷの表面全体を１回通過し、各ウエハＷの表面全体にＳｉＯ_２の分子層が一層或いは複数層形成される。その後も引き続き、ウエハＷの回転及びガス供給ヘッド６２の回転が行われ、対向部６３は繰り返し複数回、ウエハＷの表面全体を通過する。ウエハＷの面内の各部から見れば、ＢＴＢＡＳガスとＯ_３ガスとが交互に、繰り返し供給される。それによって、ＳｉＯ_２の分子層が積層される。このように分子層が積層されることで、ウエハＷの表面全体にＳｉＯ_２膜が成膜され、当該ＳｉＯ_２膜の膜厚が増加する。ＳｉＯ_２膜の膜厚が所望の大きさになると、ガス供給ヘッド６２からのガス供給及び排気が停止すると共に、ウエハＷの回転及びガス供給ヘッド６２の回転が停止する。そして、ウエハホルダ２６に受け渡すときとは逆の動作で搬送機構２９にウエハＷが受け渡され、処理空間１０から搬出される。なお、上記のウエハＷ表面全体とは、ウエハＷ表面における半導体デバイスの形成領域の全体の意味であり、従って、形成領域の外側のウエハＷの周縁部においてはＳｉＯ_２膜が形成されなくてもよい。

この成膜装置１によれば、ガス供給ヘッド６２の対向部６３とウエハＷ表面との間において局所的にＢＴＢＡＳガスが供給される領域が形成されると共に、処理空間１０において当該ＢＴＢＡＳガスが供給される領域の外側はＯ_３ガス雰囲気が形成されるように、ガス供給ヘッド６２からのＢＴＢＡＳガス及びパージガスの吐出と、排気とが行われ、且つガスシャワーヘッド５１からのＯ_３ガスの吐出が行われている。そして、ウエハＷ表面全体に原料ガスが供給されるように、原料ガス供給部６の回転機構７３及びウエハホルダ２６の駆動部３４によって、ガス供給ヘッド６２及びウエハＷが回転する。このような成膜処理では、真空容器１１内にＢＴＢＡＳガス雰囲気及びＯ_３ガスの雰囲気の一方を形成した後、他方を形成する前に処理空間１０全体をパージ及び排気して残留するガスを除去する必要が無いので、スループットの低下を防ぐことができる。さらに、この成膜装置１によれば、背景技術の項目で説明した成膜処理中におけるウエハＷの公転を行う必要が無い。従って、公転することに起因してウエハＷの面内各部にて、原料ガスに接する時間に差が生じることが抑えられるため、ウエハＷの膜厚分布の均一性を向上させることができる。なお、本発明の発明者はシミュレーションを行うことで、ガス供給ヘッド６２を上記の構成とすることで、既述のように原料ガスが供給される領域を限定することができることを確認している。

また、ウエハＷを公転させる場合と異なり、成膜装置１での成膜処理中には遠心力がウエハＷの周の各部に均一性高く働くため、ウエハＷがウエハホルダ２６内を移動することが抑えられる。従って、ウエハＷの裏面がウエハホルダ２６の底面に擦れたり、ウエハＷの側面がウエハホルダ２６の側壁に衝突することが抑えられるので、パーティクルの発生を抑えることができる。さらに、当該遠心力によるウエハホルダ２６からのウエハＷの脱離が起きることも抑えられる。

ところで成膜装置１においてガス供給ヘッド６２及びウエハＷは、等速で回転することには限られない。従って、成膜装置１によれば、ウエハＷの回転速度及び／またはガス供給ヘッド６２の回転速度を調整することによって、ウエハＷの面内各部におけるガス供給ヘッド６２の相対的な移動速度を調整することができ、それによってウエハＷの面内において膜厚の均一性をより向上させることができる。

具体的には、成膜処理中のガス供給ヘッド６２の回転速度を等速にして処理を行った結果、ウエハＷの周縁部よりも中心部の膜厚が大きい場合、ガス供給ヘッド６２について、ウエハＷの中心部側を移動するときの回転速度より、ウエハＷの周縁部側を移動するときの回転速度を小さくすることで、ウエハＷの周縁部へのＢＴＢＡＳガスの吸着量を上昇させる。それによって、周縁部の膜厚を増加させ、ウエハＷの面内での成膜処理の均一性の向上を図ることができる。また、ガス供給ヘッド６２がウエハＷの周縁部上を通過するときに、ウエハＷの中心部上を通過するときに比べて、ウエハＷの回転速度が小さくなるようにすることで、ウエハＷの周縁部へのＢＴＢＡＳガスの吸着量を上昇させて、周縁部の膜厚を大きくしてもよい。即ち、ガス供給ヘッド６２がウエハＷの周縁部上を通過するときのウエハＷに対する相対的な移動速度が、ガス供給ヘッド６２がウエハＷの中心部上を通過するときのウエハＷに対する相対的な移動速度よりも小さくなるように、ガス供給ヘッド６２及びウエハＷの回転を制御する。反対にウエハＷの中心部よりも周縁部の膜厚が大きい場合は、ガス供給ヘッド６２がウエハＷの中心部上を通過するときのウエハＷに対する相対的な移動速度が、ガス供給ヘッド６２がウエハＷの周縁部上を通過するときのウエハＷに対する相対的な移動速度よりも小さくなるように、ガス供給ヘッド６２及びウエハＷの回転を制御する。

さらに成膜装置１によれば、ガス供給ヘッド６２とウエハＷとの相関運動を制御する、即ちガス供給ヘッド６２の移動速度及び／またはウエハＷの回転速度を制御することで、ウエハＷの各部について、上記したＢＴＢＡＳガスの吸着量を制御するだけではなくＡＬＤの回数について制御し、それによって膜厚を制御することができる。つまり、交互に行われるＢＴＢＡＳガスの供給とＯ_３ガスの供給との繰り返しの回数を、ウエハＷの各部について夫々制御することができる。例えばウエハＷの径方向の各部で、そのようにＡＬＤの回数を制御することができるので、当該径方向の各部の膜厚を所望の大きさにすることができる。従って、ウエハＷの周縁部及び中心部について、形成される膜厚が互いに等しくなるように成膜することができるし、周縁部及び中心部のうちの一方の膜厚が、他方の膜厚よりも大きくなるように成膜することもできる。

また、上記のウエハＷが公転する成膜装置はＢＴＢＡＳガスが供給される領域には、Ｏ_３ガスが供給されないため、ウエハＷの面内でＢＴＢＡＳガスを酸化する時間の調整は、Ｏ_３ガスが供給される領域が広がるように部材の変更などを行うような大掛かりなものとなるおそれがあるが、成膜装置１では上記のようにガス供給ヘッド６２の回転速度及びウエハＷの回転を制御することで酸化時間の長さを制御することができる。つまり、酸化時間を長くしたい場合には当該回転速度を比較的小さくし、ウエハＷの面内の所定の領域に原料ガス吸着領域６０が位置してから、次に当該領域に原料ガス吸着領域６０が位置するまでの時間を長くすればよい。このように成膜装置１には、酸化時間の長さの調整が容易であるという利点がある。

また、上記のウエハＷを公転させる場合の公転の中心と公転の中心から最も離れたウエハＷの周縁部との距離よりも、成膜装置１のウエハＷの回転中心とウエハＷの周縁部との距離は小さくなる。従って、成膜装置１ではウエハＷの周縁部の速度を比較的小さくすることができるので、当該周縁部がＢＴＢＡＳガスに接する時間及び吸着されたＢＴＢＡＳガスがＯ_３ガスに接して酸化される時間を比較的長くすることができる。従って、成膜装置１においては、この酸化時間に起因してウエハＷの面内にて処理の均一性が低下することを抑えることができるという利点がある。

そして、成膜装置１では、ＢＴＢＡＳガスが供給される領域がガス供給ヘッド６２の対向部６３の下方に限定されるので、ウエハＷの表面以外におけるＢＴＢＡＳガスが供給される領域の縮小化を図ることができる。従って、処理コストの上昇を抑えることができる。また、成膜処理中にはウエハＷがその中心周りに回転しているため、上記の例で示すように、真空容器１１の底面を径方向に見て、ヒーター３６を回転軸３３よりも外側のみに配置することでウエハＷ全体を加熱することができる。そのようにヒーター３６を回転軸３３の外側のみに配置する代わりに、内側のみに配置してもよい。このようにヒーター３６を設けるために必要となる領域が比較的小さいため、ヒーター３６の配置の自由度を高くすることができる。上記の例ではヒーター３６を真空容器１１内の真空雰囲気に設けているが、例えば真空容器１１の外部の大気雰囲気に設けてもよい。

上記の成膜処理１では、各ウエハホルダ２６のウエハＷには、同様の膜厚で成膜されるように処理が行われる。つまり、各ウエハホルダ２６が互いに同様の速度で回転すると共に各ウエハＷが同様の速度で回転する。ただし、例えば各ウエハホルダ２６の回転速度及び／または各ウエハＷの回転速度について互いに異なる速度に設定して、各ウエハホルダ２６のウエハＷに異なる膜厚のＳｉＯ_２膜が成膜されるようにしてもよい。なお、上記の例では、６つのガスシャワーヘッド５１を配置しているが、処理空間１０にＯ_３ガス雰囲気を形成できればよいため、ガスシャワーヘッド５１は１つのみ設けるようにしてもよい。

（第１の実施形態の第１の変形例）
図１１には、第１の実施形態の第１の変形例に係る成膜装置８１を示している。成膜装置１との差異点を中心に説明すると、成膜装置８１では排気口３７がウエハＷの底面の周縁部に設けられる代りに、ホルダ載置用テーブル２３の表面の中心部に開口している。ホルダ載置用テーブル２３の裏面中心部には、回転軸２１の代わりに起立した回転筒８２が、ホルダ載置用テーブル２３を支持するように設けられ、上記の排気口３７は、この回転筒８２内に連通する。そして、回転筒８２内の下方側には起立した排気管８３の一端が設けられ、排気口３７を介して処理空間１０に開口している。排気管８３の他端は排気機構３９に接続されている。

図中８４は、容器本体１３の底部の開口部１８の内周と回転筒８２の外周との隙間をシールするシール部材であり、図中８５は排気管８３の外周と回転筒８２の内周との隙間をシールするシール部材である。これらのシール部材８４、８５は、回転筒８２がその軸周りに回転可能であるように各隙間をシールしている。図中８６は、モーターとベルトとからなり、回転筒８２をその中心軸周りに回転させるための回転機構である。

（第１の実施形態の第２の変形例）
図１２には、第１の実施形態の第２の変形例に係る成膜装置８６を示している。ただし、成膜装置１と同様に構成されている部分に関して、図示を省いているものがある。成膜装置８６における成膜装置１との構成の差異点を説明すると、この成膜装置８６ではホルダ保持部３５が昇降せず、ホルダ載置用テーブル２３が昇降する。ホルダ載置用テーブル２３の回転軸２１は、上記の回転機構２２の代わりに駆動部８７に接続されており、当該駆動部８７によりホルダ載置用テーブル２３の昇降及び回転が行われる。

この成膜装置８６においては、ウエハホルダ２６に対するウエハＷの受け渡しについて、成膜装置１における受け渡しと異なる。この差異点を説明すると、図１２に示すように、先ずホルダ載置用テーブル２３がホルダ保持部３５よりも高い位置に位置する状態で、当該ホルダ載置用テーブル２３の回転と昇降ピン４２の昇降とが行われ、搬送機構２９からウエハＷがウエハホルダ２６に受け渡される。全てのウエハホルダ２６にウエハＷが受け渡されると、ウエハホルダ２６の裏面の中心部下方にホルダ保持部３５が位置する状態となり（図１３上段）、然る後、ホルダ載置用テーブル２３が下降する。そして、ホルダ保持部３５によって、ウエハホルダ２６がホルダ載置用テーブル２３のホルダ載置部２５から浮き上がると共にホルダ保持部３５にウエハホルダ２６が保持され、ウエハホルダ２６がホルダ保持部３５により回転可能な状態となる（図１３下段）。

ウエハホルダ２６から搬送機構２９にウエハＷを受け渡す際には、このような動作と逆の動作が行われる。なお、例えばウエハホルダ２６には係合部としてピン、ホルダ保持部３５には被係合部として凹部が夫々設けられ、当該ピンが凹部に差し込まれて係合することで、既述のようにウエハホルダ２６がホルダ保持部３５に保持されるようにすることができる。ホルダ保持部３５にピンが設けられ、ウエハホルダ２６に凹部が設けられていてもよい。

（第１の実施形態の第３の変形例）
図１４の各段には、第１の実施形態の第３の変形例に係る成膜装置９１を示している。この成膜装置９１は、ホルダ保持部３５とは形状が異なるホルダ保持部９２を備えていることを除いて成膜装置１と同様に構成されており、ウエハＷの受け渡しについて関連性が低い一部の部材についての図示を省略している。図１５は、下方から見たホルダ保持部９２を示しており、ホルダ保持部９２はホルダ保持部３５に相当する円形部９３と、円形部から放射状に３方向に伸びる羽根部９４と、を備えている。円形部９３は、ウエハホルダ２６の裏面中心部を保持する。

成膜装置１と同様に、成膜装置９１においてはホルダ保持部９２がホルダ載置用テーブル２３の下方に位置する状態で、昇降ピン４２の昇降とホルダ載置用テーブル２３の回転とが行われ、各ウエハホルダ２６に順次ウエハＷが受け渡される。図１４の上段は、そのように昇降ピン４２が昇降している状態を示している。このように昇降ピン４２が昇降するとき、図１５の上段に示すようにホルダ保持部９２の各羽根部９４の向きは、当該ウエハホルダ２６の貫通孔２８に重ならない向きとなっている。

ウエハホルダ２６へのウエハＷの受け渡しが終わり、昇降ピン４２がホルダ保持部９２よりも下方に位置すると、各羽根部９４がウエハホルダ２６の貫通孔２８に重なるようにホルダ保持部９２が回転した後に上昇する。それによって、ホルダ保持部９２の円形部９３によりウエハホルダ２６が保持されると共に、羽根部９４により貫通孔２８が塞がれる。図１４の下段は、そのようにウエハホルダ２６が保持された状態を示しており、図１５の下段は、このときの貫通孔２８と羽根部９４との位置を示している。

成膜装置９１においては、このように貫通孔２８がウエハホルダ２６の裏面側から塞がれた状態でウエハＷが回転して、成膜処理が行われる。このように貫通孔２８を塞ぐことで、ウエハホルダ２６の表面側と裏面側との間で圧力差が生じても、貫通孔２８を介してウエハホルダ２６の裏面からウエハＷの裏面へガスが流れることが防がれる。結果として、ウエハホルダ２６からのウエハＷの脱離を抑えることができる。

図１６にはホルダ保持部の他の構成として、下方から見たホルダ保持部９６を示している。このホルダ保持部９６は、成膜装置１のホルダ保持部３５と同様に円形に構成されているが、その径はホルダ保持部３５の径よりも大きい。そして、ウエハホルダ２６の裏面中央部を保持すると共に、ウエハホルダ２６の貫通孔２８を塞ぐことができるように構成されている。図１７は、このホルダ保持部９６を備えるように成膜装置１を構成した場合の昇降ピン４２の位置の例を示している。この例では昇降ピン４２は、処理空間１０を周方向に見て、一のホルダ保持部９６と、当該一のホルダ保持部９６に隣接する他のホルダ保持部９６との間を昇降するように構成されている。このような配置によって昇降ピン４２がホルダ保持部９６に干渉せずに、ウエハＷをウエハホルダ２６に受け渡すことができる。

（第２の実施形態）
続いて、図１８に示す第２の実施形態に係る成膜装置１０１について、第１の実施形態の第１の変形例として示した成膜装置８１との差異点を中心に説明する。成膜装置１０１では、ホルダ載置用テーブル２３の表面中心部には排気口８９が設けられておらず、成膜装置１と同様に、容器本体１３の底面の周縁に排気口３７が設けられている。ホルダ載置用テーブル２３には、ホルダ載置用テーブル２３の中心部を表裏方向に貫通する中心部貫通孔１０２が設けられており、回転筒８２内に連通している。回転筒８２の下端部は、容器本体１３の底面において開口部１８の外側を囲むように形成されたリング状の開口部１０３を介して真空容器１１の外部に延出されており、回転筒８２の外側、内側に夫々設けられるシール部材８４、８５は、夫々この開口部１０３と回転筒８２との隙間をシールする。

そして成膜装置１０１には、原料ガス供給部６が設けられる代りに、当該原料ガス供給部６と概ね同様に構成された原料ガス供給部１１１が設けられている。原料ガス供給部１１１において、原料ガス供給部６と同様に構成された部材については、当該原料ガス供給部６の部材と同じ符号を付している。原料ガス供給部１１１の原料ガス供給部６との差異点としては、外筒部７１がＯリング７２を介して、容器本体１３の底部の開口部１８を、真空容器１１の外部の下方側から塞ぐように設けられていることが挙げられる。

そして、原料ガス供給部１１１を構成する本体部６１は、この外筒部７１内から回転筒８２内及び中心部貫通孔１０２を介して、ホルダ載置用テーブル２３の上方へ向かって伸びる中心軸１１２と、中心軸１１２の上端部から６方向に放射状に広がるように伸びるアーム１１３を形成し、アーム１１３の先端部は各々平面視円形のガス供給ヘッド１１４を形成している。即ち、ガス供給ヘッド１１４内、アーム１１３内及び中心軸１１２内に、第１の実施形態で説明した排気路６５Ａ及びガス流路６４Ａ、６６Ａが設けられている。このように、ガス供給ヘッド１１４は６つ設けられるが、図１８では図の複雑化を防ぐために、そのうちの１つのみ表示している。図１９では、各ガス供給ヘッド１１４の上面を示している。各ガス供給ヘッド１１４は、回転機構７３によって、平面視、処理空間１０の中心周りに公転することができる。

ガス供給ヘッド１１４はその形状が異なる他は、第１の実施形態のガス供給ヘッド６２と同様に構成されており、ガス供給ヘッド１１４の下部は、ガス供給ヘッド６２の対向部に相当する。即ち、ガス供給ヘッド１１４の下面はウエハＷに近接すると共に対向し、原料ガス吐出口６４、排気口６５及びパージガス吐出口６６が当該下面に開口している。

図２０は、６つのうち１つのガス供給ヘッド１０６を例に挙げて、成膜処理中におけるガス供給ヘッド１０６の動作を示している。当該ガス供給ヘッド１０６は、平面視時計回りの移動と反時計回りとの移動とを交互に繰り返すことでウエハＷの周縁部上と中心部上との間を往復移動する。このような往復移動が行われるにあたり、移動領域の一端、他端に夫々位置するときのガス供給ヘッド１０６を、図中に実線、鎖線で夫々示している。当該一端に位置するときのガス供給ヘッド１０６の原料ガス吐出口６４の中心と、当該他端に位置するときのガス供給ヘッド１０６の原料ガス吐出口６４の中心と、ガス供給ヘッド１０６の公転の中心とのなす角θは、例えば３０°である。

成膜処理中はこのようにガス供給ヘッド１０６が移動することに加えて、第１の実施形態のガス供給ヘッド６２と同様に、ガス供給ヘッド１０６からＢＴＢＡＳガス及びＮ_２ガスの吐出が行われると共にガス供給ヘッド１０６から排気が行われる。それによって、ウエハＷとガス供給ヘッド１０６との間の排気口６５の内側領域が、原料ガス吸着領域６０とされる。また、第１の実施形態と同様にガスシャワーヘッド５１からガスが供給され、原料ガス吸着領域６０の外側がＯ_３ガス雰囲気にされると共にウエハＷが回転することで、ウエハＷの表面全体にＳｉＯ_２膜が形成される。従って、この第２の実施形態の成膜装置１０１も成膜装置１と同様の効果を奏する。また、上記の図２０に示した例では成膜処理時にガス供給ヘッド１０６は往復運動しているが、このように往復運動することには限られず、上記の平面視時計回りの移動及び反時計回りの移動のうちの一方のみを継続して行い、真空容器１１内を回転運動するようにしてもよい。即ち、１つのガス供給ヘッド１０６が６つのウエハＷ上を移動するようにしてもよい。

（第２の実施形態の第１の変形例）
ところで、ガス供給ヘッド１０６は１つのウエハＷに対して１つ設けられることに限られず、複数のウエハＷに共用されるようにしてもよい。図２１に示す第２の実施形態の第１の変形例では上記の成膜装置１０１において、ガス供給ヘッド１０６を１つのみ設けている。このガス供給ヘッド１０６は、成膜処理中に処理空間１０を例えば平面視時計回りに繰り返し移動する。即ち、６つの回転するウエハＷ上を移動することで、各ウエハＷの表面全体にＢＴＢＡＳガスを供給することができる。このような構成とすることで、装置の製造コストの低下を図ることができる。

（第３の実施形態）
図２２は、第３の実施形態に係る成膜装置１２１の縦断斜視図である。この成膜装置１２１では、真空容器１１内で１枚のウエハＷに成膜処理が行われる。成膜装置１との差異点を説明すると、成膜装置１にはホルダ載置用テーブル２３及びホルダ保持部３５が設けられておらず、回転軸３３の上端は、ウエハホルダ２６に接続されている。図中１２２は、回転軸３３と容器本体１３との隙間をシールするシール部材である。図中１２３は、ウエハホルダ２６に載置されるウエハＷの側周を囲む水平なリング板である。リング板１２３の周縁部は下方へ向けて折り曲げられて筒状の屈曲部１２４をなし、屈曲部１２４は容器本体１３の側面から若干離れている。この屈曲部１２４と容器本体１３の内側面との間の隙間は、容器本体１３の底面の排気口３７に連通しており、処理空間１０を排気することができる。

図中１２５はリング板１１２の裏面から下方に伸びる筒状部であり、１２６は容器本体１３の底面から上方に伸びる筒状部であり、筒状部１２６の上端は筒状部１２５の下端と屈曲部１２４の下端との間に進入している。筒状部１２５の内側には、同心円状に配置された３つのヒーター３６がウエハＷの周に沿って設けられており、筒状部１２５、１２６は、排気口３７へと排気されるガスが、ヒーター３６に向かうことを抑える役割を有する。

この成膜装置１２１にも原料ガス供給部６が設けられている。図２２中では、図５に示したベアリング７７、各シール部材７８Ａ〜７８Ｄ、溝６７Ｂ、６８Ｂ及び回転機構７３などを省略して示している。また、この成膜装置１２１の真空容器１１の蓋体１２にはガスシャワーヘッド５１が設けられる代りに、処理空間１０にＯ_３ガスを供給するための供給路１２７が設けられている。このような成膜装置１２１においても、ウエハＷを公転させることなく成膜処理が行えると共に、処理空間１０をパージ及び排気して真空容器１１内の全体の雰囲気を切り替える必要が無いので、第１の実施形態で説明した効果を得ることができる。

上記の各実施形態の成膜装置において、例えば処理空間１０内にプラズマ発生用ガスを供給するガス供給部と、前記プラズマ発生用ガスをプラズマ化するプラズマ発生部を設け、当該プラズマによりＳｉＯ_２膜の改質を行ってもよい。成膜処理中にウエハＷは回転しているため、プラズマが形成される領域は回転するウエハＷの半径をカバーする大きさであればよい。つまり、プラズマを形成するために必要な領域を比較的小さくすることができるので、前記プラズマ発生部の小型化を図ることができる。その結果として、成膜装置の大型化を抑えることができる。前記プラズマ発生部としては、例えば鉛直軸周りに巻回されるコイルと、コイルの下方にて、導電性の板状体からなる、接地されたファラデーシールドと、を備えるように構成する。ファラデーシールドにおいては、コイルの周囲に発生した電磁界における電界成分が処理空間１０へ向かうことを阻止するために、例えばコイルと直交する方向に伸びるスリットが、コイルの伸びる方向に多数配列されるように形成する。

また、上記のプラズマ処理部を設ける場合、ウエハホルダ２６の下方にファラデーシールドと対向し、高周波電力が印加されるバイアス電極を設けてもよい。例えば、ホルダ保持部３５に当該バイアス電極を設け、当該バイアス電極に接続される配線については、例えば回転軸３３を貫通するように下方に伸び、容器本体１３の外部で高周波電源に接続されるようにする。これによって、ファラデーシールドとバイアス電極との間の空間に容量結合型のプラズマが形成され、当該プラズマ中のイオンが上下動し、ウエハＷに衝突するのでウエハＷに比較的深い凹部が形成されており、当該凹部内にＳｉＯ_２膜が成膜されても、当該ＳｉＯ_２膜の改質を確実に行うことができる。

ところで、例えば成膜装置１において、原料ガスの吸着領域６０がウエハＷの半径をカバーする大きさとなるようにガス供給ヘッド６２を構成し、ガス供給ヘッド６２を回転させず、ウエハＷのみを回転させることで、ウエハＷ表面に成膜してもよい。また、そのように吸着領域６０がウエハＷの半径をカバーするようにした場合、ウエハＷは回転せず、ガス供給ヘッド６２がウエハＷの周方向に回転するように装置を構成することで、ウエハＷ表面に成膜してもよい。さらに、上記の各例では原料ガスを反応ガスである酸化ガスにより酸化する例について示したが、本発明は原料ガスの酸化に限られず、例えば原料ガスを反応ガスによって窒化する処理を行ってもよい。具体的には例えば原料ガスとしてＴｉＣｌ_４（四塩化チタン）ガスを供給する。そして、反応ガスとして、酸化ガスの代わりに窒化ガスであるＮＨ_３（アンモニア）を供給し、ＡＬＤによりウエハＷの表面にＴｉＮ（窒化チタン）を形成してもよい。また各実施形態及び実施形態の変形例で示した各構成は互いに組み合わせることができる。

ところで、第１の実施形態で示した原料ガス供給ヘッド６２の対向部６３について、パージガス吐出口６６及び排気口６５は、原料ガスが供給される領域を外側の領域に対して分離することができるように設けられていればよい。従って、当該対向部６３においてパージガス吐出口６６が開口している位置に排気口６５を設け、当該対向部６３において排気口６５が開口している位置にパージガス吐出口６６を設けてもよい。つまり、排気口６５はパージガス吐出口６６の内側に設けられることに限られず、外側を設けられるようにしてもよい。また、図２３は他の対向部６３の構成を示している。この図２３の対向部６３においては、原料ガス吐出口６４の外側に、多数の円形のパージガス吐出口６６が、対向部６３の周方向に間隔をおいて開口している。そして、これらのパージガス吐出口６６を各々囲むように、パージガス吐出口６６の外側に多数のリング状の排気口６５が形成されている。前記周方向に配置された各排気口６５は互いに近接して形成されており、原料ガスは、Ｏ_３ガスと接触せずに排気口６５から排気される。このように排気口６５は、原料ガス吐出口６４の全周を囲んでいなくても良い。

Ｗ ウエハ
１ 成膜装置
１０ 処理空間
１１ 真空容器
２３ ホルダ載置用テーブル
２６ ウエハホルダ
３４ 駆動部
５１ ガスシャワーヘッド
６ 原料ガス供給部
６４ 原料ガス吐出口
６５ 排気口
６６ パージガス吐出口
７３ 回転機構
１００ 制御部

Claims (9)

1. 真空容器内にて基板に吸着させるための原料ガスと、原料ガスと反応する反応ガスとを交互に供給して薄膜を形成する成膜装置において、
   前記真空容器内に設けられる前記基板を載置するための載置部と、
   前記基板の表面に局所的に原料ガスを供給する原料ガス供給口と、前記原料ガスが供給される領域を囲むように設けられ、原料ガスが供給される領域と当該領域の外側の領域とを分離するための気流を形成するためのパージガス供給口と排気口と、を備えた原料ガス供給機構と、
   前記外側の領域に、前記反応ガスの雰囲気を形成する雰囲気形成部と、
   前記基板の表面全体に前記反応生成物の層が積層されるように、前記載置部に対して前記原料ガス供給機構を相対的に移動させる移動機構と、
   を備え、
   前記原料ガス供給機構は前記真空容器の壁部を上下方向に貫通し、その一端部に前記原料ガス供給口、前記パージガス供給口及び前記排気口が形成されると共に、その他端部は当該真空容器の外側に位置し、
   前記移動機構は、前記原料ガス供給機構の他端部を自転させるための原料ガス供給機構用の回転機構を備え、
   前記原料ガス供給機構の他端部の自転により、前記原料ガス供給口、前記パージガス供給口及び前記排気口は各々公転して前記基板上を移動するように開口し、前記排気口は前記原料ガス供給口を囲み、前記パージガス供給口は前記排気口を囲むように開口し、
   前記原料ガス供給機構の他端部の自転半径は前記パージガス供給口の公転半径よりも小さく、
   前記原料ガス供給機構の他端部を囲み、当該他端部との間に前記原料ガス供給口、前記パージガス供給口、前記排気口に夫々連通すると共に互いに区画された第１の隙間、第２の隙間、第３の隙間を形成する囲み部材と、
   原料ガス供給機構の他端部の自転中に、前記第１の隙間への原料ガスの供給、前記第２の隙間へのパージガスの供給、前記第３の隙間の排気を夫々行うガス給排気機構と、を備えることを特徴とする成膜装置。
2. 前記移動機構は、基板が中心部周りに回転するように前記載置部を回転させる載置部用の回転機構を備えることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
3. 前記原料ガス供給機構用の回転機構は、基板の中心部上と周縁部上との間で原料ガス供給機構を移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
4. 前記真空容器内には、前記載置部が複数設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
5. 前記原料ガス供給機構は、載置部毎に設けられることを特徴とする請求項４記載の成膜装置。
6. 真空容器内にて基板に吸着させるための原料ガスと、原料ガスと反応する反応ガスとを交互に供給して薄膜を形成する成膜方法において、
   前記真空容器内に設けられる載置部に前記基板を載置する工程と、
   原料ガス供給口から前記基板の表面に局所的に原料ガスを供給する工程と、
   前記原料ガスが供給される領域を囲むように設けられるパージガス供給口及び排気口から、パージガスの供給及び排気を行い、原料ガスが供給される領域と当該領域の外側の領域とを分離するための気流を形成する工程と、
   雰囲気形成部により前記外側の領域に、前記反応ガスの雰囲気を形成する工程と、
   前記基板の表面全体に前記反応生成物の層が積層されるように、前記載置部に対して、前記原料ガス供給口、パージガス供給口及び排気口を備えた前記原料ガス供給機構を移動機構により相対的に移動させる移動工程と、
   を備え、
   前記原料ガス供給機構は前記真空容器の壁部を上下方向に貫通し、その一端部に原料ガス供給口、パージガス供給口及び排気口が形成されると共に、その他端部は当該真空容器の外側に位置し、
   前記排気口は前記原料ガス供給口を囲み、前記パージガス供給口は前記排気口を囲むように開口し、
   前記移動工程は、前記移動機構を構成する原料ガス供給機構用の回転機構により前記原料ガス供給機構の他端部を、前記パージガス供給口の公転半径よりも小さい自転半径で自転させる工程と、
   前記原料ガス供給機構の他端部を囲み、当該他端部との間に前記原料ガス供給口、前記パージガス供給口、前記排気口に夫々連通すると共に互いに区画された第１の隙間、第２の隙間、第３の隙間を形成する囲み部材が設けられ、
   ガス給排気機構により、原料ガス供給機構の他端部の自転中に前記第１の隙間への原料ガスの供給、前記第２の隙間へのパージガスの供給、前記第３の隙間の排気を夫々行う工程と、
   を備えることを特徴とする成膜方法。
7. 前記移動工程は、基板がその中心部周りに回転するように前記載置部を回転させる工程を備えることを特徴とする請求項６記載の成膜方法。
8. 前記移動工程は、基板の中心部上と周縁部上との間で原料ガス供給機構を移動させる工程を含むことを特徴とする請求項６または７記載の成膜方法。
9. 成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
   前記プログラムは請求項６ないし８のいずれか一つに記載された成膜方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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