(57)【要約】【課題】  接ガス面積を低減してパーティクルの発生を抑制し、流路容積を低減してパージ効率を向上する。【解決手段】  基板を処理する処理室と、処理室内に昇降可能に設けられ基板を保持する保持具と、保持具よりも上方に設けられ処理室内にガスを供給する供給口と、保持具の周囲に設けられ処理室内に供給されたガスを排出する排気ダクトと、基板処理時における排気ダクトの上面よりも下方に設けられ排気ダクトにより排出されたガスを処理室外に排気する排気口とを有する基板処理装置であって、排気ダクトは処理室に連通する中空部を有し、排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部は昇降可能に構成される。【選択図】  図１
2010202982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に昇降可能に設けられ前記基板を保持する保持具と、
前記保持具よりも上方に設けられ前記処理室内にガスを供給する供給口と、
前記保持具の周囲に設けられ前記処理室内に供給されたガスを排出する排気ダクトと、
基板処理時における前記排気ダクトの上面よりも下方に設けられ前記排気ダクトにより排出されたガスを前記処理室外に排気する排気口とを有する基板処理装置であって、
前記排気ダクトは前記処理室に連通する中空部を有し、前記排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部は昇降可能に構成されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部は前記保持具上面の少なくとも一部を覆うよう、前記保持具上に載置されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記排気ダクトは凹部を有する第１プレートと、前記凹部を覆う第２プレートとで構成されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に昇降可能に設けられ前記基板を保持する保持具と、
前記保持具よりも上方に設けられ前記処理室内にガスを供給する供給口と、
前記保持具の周囲に設けられ前記処理室内に供給されたガスを排出する排気ダクトと、
基板処理時における前記排気ダクトの上面よりも下方に設けられ前記排気ダクトにより排出されたガスを前記処理室外に排気する排気口とを有する基板処理装置であって、
前記排気ダクトは前記処理室に連通する中空部を有し、前記排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部は前記保持具上面の少なくとも一部を覆うよう、前記保持具上に載置されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に昇降可能に設けられ前記基板を保持する保持具と、
前記保持具よりも上方に設けられ前記処理室内にガスを供給する供給口と、
前記保持具の周囲に設けられ前記処理室内に供給されたガスを排出する排気ダクトと、
基板処理時における前記排気ダクトの上面よりも下方に設けられ前記排気ダクトにより排出されたガスを前記処理室外に排気する排気口とを有する基板処理装置であって、
前記排気ダクトは前記処理室に連通する中空部を有し、前記排気ダクトは凹部を有する第１プレートと、前記凹部を覆う第２プレートとで構成されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
基板を処理室内に搬入する工程と、
保持具を上昇させることにより前記処理室内に搬入した前記基板を前記保持具上に載置する工程と、
前記保持具上に載置した前記基板に対してガスを供給し、前記保持具の周囲に設けられた排気ダクトによりガスを排出し、前記排気ダクトにより排出したガスを、前記排気ダクトの上面よりも下方に設けられた排気口より前記処理室外に排気することにより前記基板を処理する工程と、
前記保持具を下降させることにより処理後の前記基板を搬出可能な状態にならしめる工程と、
処理後の前記基板を前記処理室より搬出する工程とを有し、
前記排気ダクトは前記処理室に連通する中空部を有し、
前記保持具を上昇、下降させる工程では、前記排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部が前記保持具と共に上昇、下降することを特徴とする基板処理方法。
【請求項７】
基板を処理室内に搬入する工程と、
保持具を上昇させることにより前記処理室内に搬入した前記基板を前記保持具上に載置する工程と、
前記保持具上に載置した前記基板に対してガスを供給し、前記保持具の周囲に設けられた排気ダクトによりガスを排出し、前記排気ダクトにより排出したガスを、前記排気ダクトの上面よりも下方に設けられた排気口より前記処理室外に排気することにより前記基板を処理する工程と、
前記保持具を下降させることにより処理後の前記基板を搬出可能な状態にならしめる工程と、
処理後の前記基板を前記処理室より搬出する工程とを有し、
前記排気ダクトは前記処理室に連通する中空部を有し、
前記保持具を上昇、下降させる工程では、前記排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部が前記保持具と共に上昇、下降することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇降可能な保持具に基板を保持して処理する基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体の微細化に伴い、高品質な半導体膜の要求が高まりつつある中、２種類以上の反応ガスを交互に供給する原子層レベルの堆積方法が注目されている。これらの反応ガス材料としては、金属含有原料と酸素又は窒素を含有するガスの反応が利用されている。
【０００３】
成膜方法としては、反応の形態から２つに大別できる。一つはＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で他の一つは、サイクル手法を適用したＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）である（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。これらの方法は基本的なガス供給方法が共通するので、図１７を用いて説明する。図１７（ａ）はフローチャート、図１７（ｂ）はガス供給タイミング図である。図示例では、ガス化した金属含有原料を原料Ａ、酸素又は窒素を含有するガスを原料Ｂとしている。
【０００４】
ＡＬＤの場合、工程１では原料Ａを基板へ供給して基板上に吸着させる。工程２では残留原料Ａを排気する。工程３では原料Ｂを基板に供給して、原料Ａと反応させて成膜する。工程４では残留原料Ｂを排気する。上記の４つの工程を１サイクルとして、これを複数回繰り返す方法がＡＬＤの成膜方法である。図１７（ｂ）に示すガス供給タイミングのように、原料Ａと原料Ｂとを交互に供給する間に、パージガスによる排気を実施する。
【０００５】
サイクル手法を適用したＭＯＣＶＤは、工程１では原料Ａを基板へ供給して熱分解により成膜する。工程２では残留原料Ａを排気する。工程３では原料Ｂを基板に供給して、堆積膜の膜改質処理を行う。工程４では残留原料Ｂを排気する。上記の４つの工程を１サイクルとして、これを複数回繰り返す方法がサイクル手法を適用したＭＯＣＶＤの成膜方法である。図１７（ｂ）に示すガス供給夕イミングのように、原料Ａと原料Ｂとを交互に供給する間に、パージガスによる排気を実施する。
【０００６】
一般に原料Ａと原料Ｂは反応性が極めて高い場合が多く、これらの原料を同時に供給した場合、気相反応による異物の発生や膜質の劣る膜の堆積が生じ、歩留まりの低下を招くことになる。そのために、上述した工程２、４では前の工程で供給した原料ガスが残留しないように、真空引きや不活性ガスによるパージ（排気）を実施している。特に、基板上流部でのガス残留は直接基板の成膜条件に影響を与えるので、充分な排気が必要である。
しかし、排気に要する時間が長いと充分な排気は可能であるが、生産におけるスループットが低下するという問題がある。
【０００７】
また、特にＡＬＤの場合は、処理室内の原料が吸着する箇所全域にわたって、膜が堆積する可能性があり、パーティクル発生の原因となるので、原料ガスの接ガス面積を極力小さくする必要がある。それと同時に、２種類以上の原料ガスの置換時間を短縮するために、原料ガスの流路容積も極力小さくする必要がある。
【０００８】
また、上記成膜方法を実施するための半導体製造装置については、基板を１枚ずつ処理する枚葉式装置が主流となっている。枚葉式装置を用いて、生産性の高い、高品質な膜を形成するには、上述したパーティクル、及びスループットの観点から、ガス供給及び排気
方法が重要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３４７２９８号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般的に枚葉式装置は、基板を保持する保持具（サセプタ）と、この保持具を昇降させる昇降機構を備える。この保持具を設けた処理室には、搬送ロボットを設けた搬送室が連結されている。基板搬入搬出時は、保持具を下降して処理室下部で、搬送ロボットにより搬送室から処理室に基板を搬入し、又は処理室から搬送室に搬出するようになっている。
基板処理時は、処理室を搬送室から遮断し、保持具を上昇して処理室上部で基板を処理するようになっている。そのため、処理室下部には保持具の駆動部、処理室側面には基板の搬送口が設けられている。この搬送口には処理室と搬送室とを遮断するゲートバルブが存在する。
【００１１】
従来の枚葉式装置では、基板処理時に処理ガスを供給するとき、処理室上部の基板に対してのみならず、保持具の上昇により保持具の裏面側に形成される空間（処理室下部）にもガスが供給されるようになっている。このため、処理室底部や駆動部、搬送口、ゲートバルブ等に、膜が堆積するのが避けられない。保持具の裏面側に隠れる処理室下部や駆動部、あるいは搬送口、ゲートバルブ等では、これらに堆積した膜をガスクリーニングで除去することは困難である。したがって、保持具より下方の処理室下部に処理ガスが流入して、処理室底部や駆動部、搬送口、ゲートバルブ等に、膜が堆積した場合、駆動部の動作時に堆積膜の剥離が原因となってパーティクルが発生し、半導体の歩留まりを低下させることが考えられる。特にＡＬＤの場合は、吸着する箇所が高温部分に限定されず、全域にわたるので、大きな問題となることが考えられる。
【００１２】
また、枚葉式装置においてＡＬＤやサイクル手法を適用したＭＯＣＶＤを採用する場合、各工程に要する時間が、装置の生産性に大きく影響するので、各工程の時間を短縮することが要請される。この要請に応えるためには、効率良く基板上に処理ガスを供給し、効率良く残留ガスをパージする必要があり、それには処理室内での接ガス面積、及び流路容積を極力小さくすることが重要となる。しかしながら、従来の枚葉式装置では、処理ガスを供給あるいは残留ガスをパージするときは、処理室上部のみならず、保持具の上昇により保持具の裏面側に形成される空間（処理室下部）にも処理ガス、パージガスが流れてしまう。このため、処理室内での流路容積が大きくなり、２種類以上の原料ガスの置換時間を短縮することが困難であり、スループットを向上させることが容易ではなかった。
【００１３】
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、処理室内での接ガス面積、及び流路容積を低減することによって、パーティクルの発生を抑え、スループットを向上させることが可能な基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の発明は、基板を処理する処理室と、処理室側面に設けられ基板を処理室内に対して搬入搬出する基板搬送口と、処理室内に昇降可能に設けられ基板を保持する保持具と、保持具よりも上方に設けられ処理室内にガスを供給する供給口と、保持具の周囲に設けられ処理室内に供給されたガスを排出する排気ダクトと、基板処理時における排気ダクトの上面よりも下方に設けられ排気ダクトにより排出されたガスを処理室外に排気する排気口
とを有する基板処理装置であって、排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部は昇降可能に構成される基板処理装置である。
【００１５】
上述した構成において、基板が処理室内に搬入されると、保持具を上昇させることにより処理室内に搬入した基板が保持具上に載置される。保持具を上昇させる際、排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部は上昇する。保持具上に載置した基板に対してガスが供給されつつ、保持具の周囲に設けられた排気ダクトにより排出されることにより基板が処理される。排気ダクトにより排出されるガスは、排気ダクトの上面よりも下方に設けられた排気口より処理室外に排気される。基板処理後、保持具を下降させることにより処理後の基板は搬出可能な状態になる。保持具を下降させる際、排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部は、下降する。処理後の基板が処理室より搬出される。
【００１６】
本発明によれば、保持具の周囲に、処理室内に供給されたガスを排気する排気ダクトを有するので、保持具より上方の処理室上部内に供給されたガスは、保持具の周囲から排気ダクトを介して排気口へ排気される。したがって、保持具より下方の処理室下部へのガスの回り込みを防止することができる。また、排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部を昇降可能に構成しており、保持具を上昇させる基板処理時は、排気ダクトの一部も上昇するので、接ガス面積及びガス流路容積を低減することができる。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明において、排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部は保持具に連動して保持具と共に昇降するよう構成される基板処理装置である。
排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部が保持具に連動して保持具と共に昇降するよう構成されると、保持具を上昇させる基板処理時は、排気ダクトの一部も保持具と共に上昇するので、接ガス面積及びガス流路容積を低減することができる。
また、排気ダクトの一部は保持具の動作に連動して昇降するので、保持具を昇降させれば、排気ダクトの一部もそれに伴い自動的に昇降し、排気ダクトの一部を別途独立して昇降させる必要がなくなる。また、排気ダクトの一部を昇降させる昇降手段が不要となる。
【００１８】
第３の発明は、第１の発明において、排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部は保持具上に載置され、保持具と共に昇降するよう構成される基板処理装置である。
排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部が保持具上に載置され、保持具と共に昇降するよう構成されると、保持具を上昇させる基板処理時は、排気ダクトの一部が保持具に載置された状態で保持具と共に上昇するので、接ガス面積及びガス流路容積を低減することができる。
また、排気ダクトの一部は保持具の動作に連動して昇降するので、保持具を昇降させれば、排気ダクトの一部もそれに伴い自動的に昇降し、排気ダクトの一部を別途独立して昇降させる必要がなくなる。また、排気ダクトの一部を昇降させる昇降手段が不要となる。
【００１９】
第４の発明は、第１の発明において、排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部は、基板搬入搬出時は基板搬送口と対向しない位置に配置され、基板処理時は基板搬送口の少なくとも一部と対向する位置に配置されるよう構成される基板処理装置である。ここで、基板搬送口と対向しない位置としては、例えば基板搬送口よりも下方の位置を挙げることができる。また、基板搬送口の少なくとも一部と対向する位置としては、例えば基板搬送口の少なくとも一部を塞ぐ位置を挙げることができる。
排気ダクトを基板処理位置に固定してしまうと、基板搬入搬出時に、処理室内への基板搬入搬出を可能とするために、排気ダクトと基板搬送口とが重ならないよう、基板搬送口を排気ダクトよりも下方に配置する必要があるが、そうすると処理室の高さが高くなる。
この点で、本発明では、排気ダクトの一部は昇降可能に構成されており、基板処理時は、その一部を基板搬送口の一部と対向する（重なる）位置に配置されるよう構成されているので、その排気ダクトの一部と基板搬送口の一部との重なる分だけ処理室高さを低くす
ることができ、排気ダクトを固定した場合と比べて、処理室全体の容積を小さくすることができる。また、重なる分だけ、基板搬送口への流路が塞がれ、接ガス面積及び流路容積を低減できる。
また、昇降可能に構成される排気ダクトの一部は、基板搬入搬出時は、基板搬送口と対向しない（重ならない）位置に配置されるよう構成されているので、基板搬送口からの処理室内に対しての基板の搬入搬出の妨げとならない。
【００２０】
第５の発明は、第１の発明において、排気ダクトは保持具側方に設けられる基板処理装置である。
排気ダクトが保持具側方に設けられるので、処理室内に供給されたガスは、保持具の側方から排気ダクトを介して排気口へ排出できるため、保持具より下方の処理室下部へのガスの回り込みを防止することができ、接ガス面積及び流路容積を低減できる。また、排気ダクトが保持具側方に設けられると、保持具下方に設けられる場合と比べて、基板処理時にガスが供給される処理室上部の容積が小さくなるので、ガスの流路容積を小さくでき、接ガス面積も小さくできる。
【００２１】
第６の発明は、第１の発明において、排気ダクトは処理室側面と保持具側面との間の隙間を塞ぐように設けられる基板処理装置である。
排気ダクトは処理室側面と保持具側面との間の隙間を塞ぐように設けられているので、処理室側面と保持具側面との間の隙間を通って保持具の裏面側にガスが回り込むのを防止でき、接ガス面積及び流路容積を低減できる。
【００２２】
第７の発明は、第１の発明において、排気ダクトは処理室に連通する中空部を有するプレートにより構成され、プレートの一部が保持具上面の少なくとも一部を覆うよう、保持具上に載置される基板処理装置である。
プレートが有する中空部は処理室に連通しているので、この中空部によって処理室内に供給されたガスを排気することができる。また、プレートの一部が保持具上面の少なくとも一部を覆うよう保持具上に載置されるので、プレートが保持具上面を覆うよう保持具上に載置されていない場合に形成されることになる保持具とプレートとの間の隙間を塞ぐことができ、保持具側面とプレートとの間から保持具の裏面側にガスが回り込むのを防止でき、接ガス面積及び流路容積を低減できる。
【００２３】
第８の発明は、第７の発明において、中空部は処理室側面と保持具側面との間に設けられる基板処理装置である。
中空部は処理室側面と保持具側面との間に設けられるので、処理室内に供給されたガスは、処理室側面と保持具側面との間から中空部を介して排気口へ排出できるため、保持具より下方の処理室下部へのガスの回り込みを防止することができ、接ガス面積及び流路容積を低減できる。また、中空部が処理室側面と保持具側面との間に設けられると、保持具下方に設けられる場合と比べて、基板処理時にガスが供給される処理室上部の容積が小さくなるので、ガスの流路容積を小さくでき、接ガス面積も小さくできる。
【００２４】
第９の発明は、第１の発明において、排気ダクトは処理室に連通する中空部を有するプレートにより構成され、プレートは凹部を有する第１プレートと、凹部を覆う第２プレートからなり、それらは分離可能に設けられる基板処理装置である。
プレートは凹部を有する第１プレートと、凹部を覆う第２プレートからなり、それらは分離可能に設けられるので、基板処理時に第２プレートで第１プレートの凹部を覆うようにすれば、中空部を形成することができる。また、形成されるこの中空部は処理室に連通しているので、この中空部によって処理室内に供給されたガスを排気することができ、接ガス面積及び流路容積を低減できる。
【００２５】
第１０の発明は、第９の発明において、前記第１プレートは昇降可能に設けられ、前記第２プレートは基板処理位置に保持される基板処理装置である。
第１プレートは昇降可能に設けられ、第２プレートは基板処理位置に保持されるので、基板処理時は、第１プレートを基板処理位置まで上昇させることによって、第２プレートで第１プレートの凹部を覆って中空部を形成することができ、基板搬入搬出時は、第１プレートを基板搬入搬出位置まで下降させることによって分離することができる。
【００２６】
第１１の発明は、第１０の発明において、前記第２プレートは内側プレートと外側プレートとを有し、前記内側プレートは前記外側プレート上に載置される基板処理装置である。
第２プレートは内側プレートと外側プレートとを有し、内側プレートは外側プレート上に載置されるので、第１プレートの上昇、下降によって外側プレートを動かすことなく内側プレートだけを移動させることができる。
【００２７】
第１２の発明は、第１１の発明において、前記基板を基板処理位置まで移動させた状態では、前記内側プレートのみが前記第１プレートと接触し、前記外側プレートは前記第１プレートとは接触しないよう構成される基板処理装置である。
基板を基板処理位置まで移動させた状態では、内側プレートのみが第１プレートと接触し、外側プレートは第１プレートとは接触しないよう構成されるので、基板を基板処理位置まで移動することによって、外側プレート上に載置される内側プレートを持ち上げることができる。
【００２８】
第１３の発明は、第１２の発明において、前記処理室からプレートの中空部内にガスを排出する排出口は、基板を基板処理位置まで移動させた状態において前記内側プレートと前記外側プレートとの間にできる隙間により形成される基板処理装置である。
処理室からプレートの中空部内にガスを排出する排出口は、基板を基板処理位置まで移動させるという簡単な構成によって、内側プレートと外側プレートとの間にできる隙間により形成することができる。
【００２９】
第１４の発明は、第１の発明において、供給口より２種類以上の反応ガスを交互に複数回供給し、前記２種類以上の反応ガスを交互に供給する間にパージガスの供給を挟むよう制御する制御手段をさらに有する基板処理装置である。
２種類以上の反応ガスを間にパージガスの供給を挟んで交互に複数回供給するようなサイクリックな処理を行う場合において、保持具より下方の処理室下部へのガスの回り込みを防止することができるので、接ガス面積、ガス流路容積を極力小さくし、短時間で反応ガスの供給、及び残留ガスのパージが可能となる。
【００３０】
第１５の発明は、基板を処理室内に搬入する工程と、保持具を上昇させることにより処理室内に搬入した基板を保持具上に載置する工程と、保持具上に載置した基板に対してガスを供給しつつ、保持具の周囲に設けられた排気ダクトによりガスを排出し、排気ダクトにより排出したガスを、排気ダクトの上面よりも下方に設けられた排気口より処理室外に排気することにより基板を処理する工程と、保持具を下降させることにより処理後の基板を搬出可能な状態にならしめる工程と、処理後の基板を処理室より搬出する工程とを有し、保持具を上昇、下降させる工程では、排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部は保持具と共に上昇、下降する半導体装置の製造方法である。
【００３１】
本発明によれば、保持具の周囲に設けられた排気ダクトによりガスを排出し、排気ダクトにより排出したガスを、排気ダクトの上面よりも下方に設けられた排気口より処理室外に排気するので、保持具より下方の処理室下部へのガスの回り込みを防止することができる。また、排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部を保持具とともに上昇、下降する
ようにしているので、基板の搬入搬出の妨げとなるのを防止できる。また、排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部を昇降可能に構成しており、保持具を上昇させる基板処理時は、排気ダクトの一部も上昇するので、接ガス面積及びガス流路容積を低減することができる。
【００３２】
第１６の発明は、第１５の発明において、基板処理工程では、基板に対して２種類以上の反応ガスを交互に複数回供給し、前記２種類以上の反応ガスを交互に供給する間にパージガスの供給を挟むようにする半導体装置の製造方法である。
このようにシーケンシャルなプロセスを行う場合、高いパージ効率が要求されるが、このようなプロセスを行う場合であっても、保持具より下方の処理室下部へのガスの回り込みを防止でき、また接ガス面積、ガス流路容積を極力小さくできるので、短時間で反応ガスの供給、残留ガスのパージが可能となる。
【００３３】
第１７の発明は、第１５の発明において、基板処理工程は、少なくとも１種類の反応ガスを基板上に吸着させる工程と、吸着させた反応ガスに対してそれとは異なる反応ガスを供給して成膜反応を生じさせる工程と、を含む半導体装置の製造方法である。
このようにシーケンシャルなプロセスを行う場合、高いパージ効率が要求されるが、このようなプロセスを行う場合であっても、保持具より下方の処理室下部へのガスの回り込みを防止でき、また接ガス面積、ガス流路容積を極力小さくできるので、短時間で反応ガスの供給、残留ガスのパージが可能となる。
また、特にＡＬＤの場合、処理室内の原料が吸着する箇所全域にわたって、膜が堆積する可能性があり、パーティクル発生の原因となるので、原料ガスの接ガス面積を極力小さくする必要があり、それと同時に、２種類以上の原料ガスの置換時間を短縮するために、原料ガスの流路容積も極力小さくする必要があるが、これらも解決できる。
【００３４】
第１８の発明は、第１５の発明において、基板処理工程は、基板に対して第１の反応ガスを供給して基板上に吸着させる工程と、その後パージを行う工程と、その後基板上に吸着させた第１の反応ガスに対して第２の反応ガスを供給して成膜反応を生じさせる工程と、その後パージを行う工程と、を複数回繰り返す半導体装置の製造方法である。
このようにシーケンシャルなプロセスを行う場合、高いパージ効率が要求されるが、このようなプロセスを行う場合であっても、保持具より下方の処理室下部へのガスの回り込みを防止でき、また接ガス面積、ガス流路容積を極力小さくできるので、短時間で反応ガスの供給、残留ガスのパージが可能となる。
また、特にＡＬＤの場合、処理室内の原料が吸着する箇所全域にわたって、膜が堆積する可能性があり、パーティクル発生の原因となるので、原料ガスの接ガス面積を極力小さくする必要があり、それと同時に、２種類以上の原料ガスの置換時間を短縮するために、原料ガスの流路容積も極力小さくする必要があるが、これらも解決できる。
【００３５】
第１９の発明は、第１５の発明において、基板処理工程は、少なくとも１種類の反応ガスを分解させて基板上に薄膜を堆積させる工程と、堆積させた薄膜に対して前記反応ガスとは異なる反応ガスを共給して薄膜の改質を行う工程と、を含む半導体装置の製造方法である。
このようにシーケンシャルなプロセスを行う場合、高いパージ効率が要求されるが、このようなプロセスを行う場合であっても、保持具より下方の処理室下部へのガスの回り込みを防止でき、また接ガス面積、ガス流路容積を極力小さくできるので、短時間で反応ガスの供給、残留ガスのパージが可能となる。
【００３６】
第２０の発明は、第１５の発明において、基板処理工程は、基板に対して第１の反応ガスを供給して基板上に薄膜を堆積させる工程と、その後パージを行う工程と、その後基板上に堆積させた薄膜に対して第２の反応ガスを供給して薄膜の改質を行う工程と、その後
パージを行う工程と、を複数回繰り返す半導体装置の製造方法である。
このようにシーケンシャルなプロセスを行う場合、高いパージ効率が要求されるが、このようなプロセスを行う場合であっても、保持具より下方の処理室下部へのガスの回り込みを防止でき、また接ガス面積、ガス流路容積を極力小さくできるので、短時間で反応ガスの供給、残留ガスのパージが可能となる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、処理室内での接ガス面積、及び流路容積を低減することによって、パーティクルの発生を抑え、スループットを向上させることができる。従って、生産性の高い高品質な膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施の形態による基板処理装置を説明するための基板搬入搬出時の垂直断面図である。
【図２】第１の実施の形態による基板処理装置を説明するための成膜時の垂直断面図である。
【図３】第１の実施の形態によるプレートの説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）はＡ−Ａ’線線断面図、（ｅ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】第１の実施の形態によるプレートの一部を破断した斜視図である。
【図５】第１の実施の形態によるプレートの変形例を示す説明図であって、（ａ）は排出口がコンダクタス調整の機能を備えていないタイプのプレートの断面図、（ｂ）はプレートがサセプタ全体を覆うタイプのプレートの断面図、（ｃ）はプレート排気口が中空部の外側壁から底面にわたって設けられているプレートの断面図である。
【図６】第１の実施の形態によるプレートの変形例を示す説明図であって、プレートをサセプタと一体化したサセプタの断面図である。
【図７】第２の実施の形態による基板処理装置を説明するための基板搬入搬出時の垂直断面図である。
【図８】第２の実施の形態による基板処理装置を説明するための成膜時の垂直断面図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【図１０】第２の実施の形態による基板処理装置の変形例を示す説明図であって、（ａ）は基板搬入搬出時の断面図、（ｂ）は基板処理時の断面図である。
【図１１】第３の実施の形態による基板処理装置の説明図であって、（ａ）は基板搬入搬出時の要部断面図、（ｂ）は基板処理時の要部断面図である。
【図１２】第３の実施の形態による基板処理装置の変形例を示す基板処理時の要部断面図である。
【図１３】第３の実施の形態による基板処理装置の変形例を示す説明図であって、（ａ）は第２プレートが外側プレート部のみからなる一例の要部断面図、（ｂ）は第２プレートが外側プレート部のみからなり、かつ第１プレートの凹部の一部を構成している一例の要部断面である。
【図１４】第３の実施の形態による第１プレートの説明図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図１５】第３の実施の形態による第２プレートの説明図であって、外側プレートと内側プレートとが分離した状態を示す斜視図である。
【図１６】第４の実施の形態によるガス供給方法の別な態様を示した基板処理装置を説明するための基板処理時の垂直断面図である。
【図１７】成膜方法であるＡＬＤと、サイクル手法を適用したＭＯＣＶＤとに共通した基本的なガス供給方法を示す説明図であって、（ａ）はフローチャート、（ｂ）はガス供給タイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明が適用されるプロセス形態を図面を参照して説明する。なお、ここでは、第１の反応ガスとして金属含有原料であるＲｕ（ＥｔＣｐ）２（ビスエチルシクロペンタジエニルルテニウム）を気化したガスを、第２の反応ガスとして酸素又は窒素を含有するガスである酸素を用い、シリコン基板上に、金属膜であるルテニウム膜の成膜を行うＡＬＤプロセスを例に用いて説明する。
【００４０】
図１及び図２は、第１の実施の形態による枚葉式の基板処理装置を説明するための断面図である。図１は基板搬入搬出時の縦断面図、図２は基板処理時の縦断面図である。
【００４１】
図１に示すように基板処理装置は、基板２を処理する処理室１と、処理室１の側面４０に設けられ基板２を処理室１内に対して搬入搬出する基板搬送口１０と、処理室１内に昇降可能に設けられ基板２を保持する保持具としてのサセプタ６とを有する。また、サセプタ６よりも上方に設けられ処理室１内にガスを供給する供給口３、４と、サセプタ６の周囲に設けられ処理室１内に供給されるガスを排出する排気ダクト３５とを有する。さらに、排気ダクト３５により排出されたガスを処理室１外に排気する排気口５を有する。
【００４２】
処理室１は、断面円形をした上容器４６と下容器４７とにより偏平に構成される。この処理室１は、密閉された偏平な内部空間で基板２、例えば１枚のシリコン基板（シリコンウエハ）を処理するように構成されている。上容器４６と下容器４７とは、例えばアルミニウム、ステンレスなどの金属で構成される。
【００４３】
基板搬送口１０は、下容器４７の一側面に設けられている。この基板搬送口１０から外側に延出された延出部の開口にゲートバルブ１１を介して搬送室９ａが設けられる。搬送室９ａには搬送手段としての搬送ロボット４５が設けられる。この搬送ロボット４５により、ゲートバルブ１１を開いた状態で基板搬送口１０を介して基板２を搬送室９ａから処理室１内に又は処理室１から搬送室９ａに搬送できるようになっている。なお、基板搬送口１０内にバルブ１９を介してパージガスを供給できるようになっている。パージガスとしては、Ａｒ、Ｎ２、Ｈｅなどの不活性ガスを挙げることができる。
【００４４】
サセプタ６は、処理室１内に設けられ、円板状をしており、その上に基板２を略水平姿勢で保持するように構成されている。サセプタ６は、温度制御手段２１によって制御されるセラミックスヒータなどのヒータ６ａを内蔵して、基板２を所定温度に加熱する。また、サセプタ６は、保持された基板２の外周に排気ダクト３５を支持するように構成される。サセプタ６は支持軸５９を備えている。支持軸５９は、処理室１の下容器４７の底部中央に設けられた貫通孔５８より鉛直方向に挿入されて、サセプタ６を昇降機構９により上下動させるようになっている。サセプタ６が下方にある基板搬送位置（図１の図示位置）で基板２の搬送が行われ、上方にある基板処理位置（図２の図示位置）で成膜処理がなされる。排気ダクト３５を支持したサセプタ６が前述した基板処理位置にあるとき、処理室１内を上下に仕切る排気ダクト３５、サセプタ６によって、排気ダクト３５よりも上方の処理室上部１ａと、排気ダクト３５よりも下方の処理室下部１ｂとが処理室１内の上下に形成される。なお、貫通孔５８にバルブ１８を介してパージガスを供給できるようになっている。パージガスとしては、Ａｒ、Ｎ２、Ｈｅなどの不活性ガスを挙げることができる。サセプタは、例えば、石英、カーボン、セラミックス、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などで構成される。
【００４５】
ガス供給口３、４は、上容器４６に設けられることにより、サセプタ６よりも上方に設けられる。サセプタ６と対向する上容器４６の中央部には、多数の孔を有するシャワープレート８ａが設けられ、このシャワープレート８ａの上方にガス供給口３、４が位置して
いる。ガス供給口３、４は互いに隣接して設けられる。ガス供給口３、４から供給されたガスはシャワープレート８ａの上方の空間に供給され、シャワープレート８ａの多数の孔からシャワー状に基板２上に供給され、基板２上を基板径方向に流れて基板２外周から後述する排気ダクト３５を介して排気口５に向けて排気されるようになっている（径方向流しタイプ）。ここで、この径方向流しタイプとは、基板の上方に設けたガス供給口から基板面に対してガスを垂直方向に供給し、基板面上を基板径方向に流して、基板外周から排気口に向けてガスを排気するタイプをいう。
【００４６】
ガス供給口３、４には、ガスを供給するための２系統のラインが連結される。一方のガス供給口３に接続されるラインは第１の反応ガスを供給するライン、すなわち金属膜、例えばルテニウム膜の成膜において用いられる有機液体原料であるＲｕ（ＥｔＣｐ）２（ビスエチルシクロペンタジエニルルテニウム）を供給するＲｕ（ＥｔＣｐ）２供給ライン１４である。なお、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２供給ライン１４は、後述するように、ガス供給口３より処理室上部１ａ内に第１の反応ガス又はパージガスを選択的に供給するように構成される。他方のガス供給口４に接続されるラインは第２の反応ガスを供給するライン、すなわち有機液体原料に対し反応性の高いガスである酸素又は窒素を含有するガス、例えば酸素を供給する酸素供給ライン１５である。なお、酸素供給ライン１５は、後述するようにガス供給口４より処理室上部１ａ内に第２の反応ガス又はパージガスを選択的に供給するように構成される。
【００４７】
Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２供給ライン１４には、液体原料であるＲｕ（ＥｔＣｐ）２を液体状態で流量制御する液体流量制御装置２３、流量制御されたＲｕ（ＥｔＣｐ）２液体を気化する気化器２５、及び気化したＲｕ（ＥｔＣｐ）２のライン１４への供給を停止するバルブ１２が設けられる。このＲｕ（ＥｔＣｐ）２供給ライン１４のバルブ１２の下流側には、Ａｒ供給ライン５７が接続されて、流量制御装置２２で流量制御されたＡｒガスを、バルブ１６を介してＲｕ（ＥｔＣｐ）２供給ライン１４に供給できるように構成されている。
なお、Ａｒ供給ライン５７からはＡｒの代りにＮ２、Ｈｅなどの不活性ガスを供給するようにしてもよい。
【００４８】
このように構成することによって、供給口３へのガス導入は次の３通りの選択が可能となる。
（１）Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２供給ライン１４のバルブ１２を開け、Ａｒ供給ライン５７のバルブ１６を閉じることによって、気化器２５で気化したＲｕ（ＥｔＣｐ）２ガスのみを、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２供給ライン１４から単独で供給口３に導入する。
（２）さらにＡｒ供給ライン５７のバルブ１６を開けることによって、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２ガスとＡｒガスとの混合ガスを、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２供給ライン１４から供給口３に導入する。
（３）気化器２５からのＲｕ（ＥｔＣｐ）２ガスの供給を止めて、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２供給ライン１４からＡｒガスのみを単独で供給口３に導入する。
【００４９】
酸素供給ライン１５には、酸素を流量制御する流量制御装置２４、流量制御された酸素を活性化するリモートプラズマユニット３３、及び活性化した酸素のライン１５への供給を停止するバルブ１３が設けられる。この酸素供給ライン１５のバルブ１３の下流側には、前述したＡｒ供給ライン５７が分岐ライン５７ａにより分岐接続されて、流量制御装置２２で流量制御されたＡｒガスをバルブ１７を介して酸素供給ライン１５に供給できるように構成されている。
【００５０】
このように構成することによって、供給口４へのガス導入は次の３通りの選択が可能となる。
（１）酸素供給ライン１５のバルブ１３を開け、分岐ラインのバルブ１７を閉じることによって、リモートプラズマユニット３３で活性化した酸素（以下、活性化酸素ともいう）のみを、酸素供給ライン１５から単独で供給口４に導入する。
（２）さらに、分岐ライン５７ａのバルブ１７を開けることによって、活性化酸素とＡｒガスとの混合ガスを、酸素供給ライン１５から供給口４に導入する。
（３）リモートプラズマユニット３３からの活性化酸素の供給を止めて、酸素供給ライン１５からＡｒガスのみを単独で供給口４に導入する。
【００５１】
排気ダクト３５は、サセプタ６の周囲に設けられ、基板処理時に、サセプタ６より上方の処理室上部１ａ内に供給されるガスを、サセプタ６の周囲から排出することにより、処理室下部１ｂへ流すことなく、処理室１外へ排気するように構成される（図２参照）。この排気ダクト３５は、処理室上部１に連通する中空部（プレートバッファ）２７を有するプレート７で構成される。プレート７は排出口２６とプレート排気口２８とを有し、処理室上部１ａ内に供給されたガスを排出口２６から中空部２７内へ排出し、中空部２７内に排出されたガスをプレート排気口２８から排気するようになっている。
【００５２】
プレート７の一部はサセプタ６上面の少なくとも一部を覆うよう、サセプタ６上に載置される。これによりプレート７から構成される排気ダクト３５は、サセプタ６の動作に連動してサセプタ６と共に昇降するようになる。また、プレート７の一部がサセプタ６上面の少なくとも一部を覆っているので、その被覆部分への膜の堆積を防止でき、また、プレート７がサセプタ６上面を覆うようサセプタ６上に載置されていない場合に形成されることになるサセプタ６とプレート７との間の隙間を塞ぐことができ、サセプタ６の側面とプレート７との間からサセプタ６の裏面側にガスが回り込むのを防止できるようになっている。
【００５３】
排気ダクト３５（中空部２７）は、基板搬入搬出時は基板搬送口１０と対向しない位置、例えば基板搬送口１０よりも下方に配置される（図１参照）。また、基板処理時は基板搬送口１０の一部（上部）と対向する位置、すなわち基板搬送口１０の少なくとも一部を塞ぐ位置に配置されるよう構成される（図２参照）。また、排気ダクト３５は、基板処理時に、処理室側面４０とサセプタ側面６０との間の隙間を塞ぐように設けられる。基板搬入搬出時に、排気ダクト３５を基板搬送口１０よりも下方に配置するのは、排気ダクト３５が基板搬入搬出の邪魔とならないようにするためである。また、基板処理時に、排気ダクト３５を基板搬送口１０の少なくとも一部を塞ぐ位置に配置するのは、基板搬送口１０に排気ダクト３５の一部を重ね、重なる分だけ処理室高さを低くして、処理室全体の容積を小さくするためである。また、重なる分だけ、基板搬送口１０を塞いでガスの回り込みを抑制し接ガス面積を低減するためである。また、基板処理時に排気ダクト３５を処理室側面４０とサセプタ側面６０との間を塞ぐように設けるのは、処理室下部１ｂへの流路を遮断して、処理室上部１ａから処理室下部１ｂへガスが流れないようにするためである。
【００５４】
図３及び図４を用いて排気ダクト３５をさらに詳細に説明する。図３はプレート７の投影図及び断面図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）はＡ−Ａ’線断面図、（ｅ）はＢ−Ｂ線断面図である。図４はプレート７の一部を破断した斜視図である。
【００５５】
排気ダクト３５を構成するプレート７の全体形状は偏平な環状体をしており、偏平な円板状のサセプタ６の周囲に設けられる。プレート７が有する中空部２７は、プレート７のサセプタ６に載置される部分の上面よりも下方であってサセプタ６の側面外周位置に、サセプタ６を囲むように環状に設けられる（図４参照）。
【００５６】
中空部２７を有するプレート７は、第１プレート３７と、第２プレート３６とから構成
され、これらは一体的になっている。第１プレート３７は上部が開口した環状の凹部３７ａを有する。凹部３７ａは、基板処理時に処理室上部１ａ内に供給されたガスを排気口５へ導く排気路を形成する。第２プレート３６は、第１プレート３７の凹部３７ａの開口の一部を覆って中空部２７を形成するリングプレートで形成されており、中央部の穴３４には、サセプタ６上に載置される基板２が納まるようになっている。
なお、第２プレート３６は、基板２の周囲に設けられ、基板２上に流れるガス流を制御するように構成される。ここでは、プレート７は、サセプタ６から処理室側面４０に向かって張り出すように、サセプタ６の外周上に支持される。また、プレート７は、その表面と基板２の表面とが面一になるように設けられる。これにより、第２プレート３６には、反応ガス又はパージガス（単に、ガスという場合もある）を基板面上に平行にまた均一に供給することができるという整流板としての機能もある。
【００５７】
第２プレート３６には、その外径が第１プレート３７の凹部３７ａの外側壁（の内壁面）の径より若干小さく、その内径が凹部３７ａの内側壁の径よりは小さなプレートを用いる。第１プレート３７上にこの第２プレート３６が同心円状に載置される。この構成により第２プレート３６は第１プレート３７の凹部３７ａの上部開口と完全には重ならず（部分的に重なり）、第１プレート３７の凹部３７ａの上部開口に対して第２プレート３６が径方向内方にずれた格好となる。したがって、第２プレート３６は第１プレート３７の凹部３７ａの内側壁の上端部上にのみ載ることになる。なお、凹部３７ａの内側壁の上端部に載った部分を境に、第２プレート３６の外周部分をプレート外側部分３６ａといい、内周部分をプレート内側部分３６ｂという。前述した凹部３７ａの上部開口に対する第２プレート３６のずれにより、第２プレート３６のプレート外側部分３６ａで覆われることにより形成される中空部２７の上部外周側にリング状の隙間が形成され、このリング状の隙間がプレート７の上面に形成されるリング状の排出口２６となる（図３（ａ）及び（ｅ）参照）。また、凹部３７ａの内側壁より内側にはみ出した第２プレート３６のプレート内側部分３６ｂが、サセプタ６の上面外周に載置されるプレート７の一部となる。
なお、排出口２６は、処理室上部１ａ内に供給されたガスを中空部２７内へ排出する機能の他に、シリコン基板２上へのガス流れを均一化するための、コンダクタンス調整機能も備えている。すなわち、排出口２６は、プレート７よりも上方の処理室上部１ａから、この排出口２６を介してプレート７の中空部２７内に排出されるガスの量を制御し、基板２上に供給されるガスのガス圧力を制御することにより、基板２上の圧力分布を均一化する。この排出口２６の排気コンダクタンスは、第２プレート３６の位置を偏椅させたり、第２プレート３６のプレート外側部分３６ａの形状を変えたりすることによって調整できるようになっている。
【００５８】
第１プレート３７の外側壁にプレート排気口２８が設けられる。このプレート排気口２８は、第１プレート３７の外側壁全周のうち、排出口２６よりも下方であって排気口５と対向する部分、すなわち第１プレート３７の外側壁下部に弧状に形成され、排出口２６から中空部２７内に排出されるガスを排気口５へ排気するようになっている（図３（ｂ）及び（ｄ）参照）。なお、上述したプレート７は、例えば石英、セラミックス系（ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ）などで構成される。
【００５９】
上述した処理室１外へガスを排気させる排気口５は、下容器４７の一端側に設けた基板搬送口１０と反対側の他側面であって、基板処理時（図２参照）における排気ダクト３５の上面よりも下方に設けられる。この排気口５は真空ポンプ５１に接続されて、排気ダクト３５から排気されたガスを処理室１外に排気するようになっている。処理室１内は、必要に応じて圧力制御手段２０によって所定の圧力に制御できるようになっている。
【００６０】
なお、下容器４７の処理室下部１ｂの底部に、基板搬入搬出時に基板２を一時的に保持する突上げピン８が設けられる。この突上げピン８は、サセプタ６及びヒータ６ａに設け
られた貫通孔内を貫通可能に設けられる。サセプタ６の基板搬送位置（図１）では、突上げピン８は貫通孔から突き出して基板２を保持する。サセプタの基板処理位置（図２）では、突上げピン８は貫通孔から引っ込んで、サセプタ６上に基板が保持される。
【００６１】
ここで基板処理時におけるガスの流れについて説明する。
ガス供給口３、４から供給されるガスは、シャワープレート８ａで分散されて、処理室上部１ａ内のシリコン基板２上に供給され、シリコン基板２上を基板径方向外方に向かって放射状に流れる。そして、サセプタ６の上面外周部を覆ったプレート７上を径方向外方に向かって放射状に流れて、プレート７の上面に設けられた排出口２６から環状の中空部２７内に排出される。排出されたガスは中空部２７内をサセプタ周方向に流れ、プレート排気口２８から排気口５へと排気される。これにより、原料ガスが処理室下部１ｂ内へ、すなわちサセプタ６の裏面や、処理室１の底部４２へ回り込むのを防止している。このとき同時に、バルブ１８，１９を開けて、パージガスにより、搬送口１０や、貫通孔５８、処理室１の底部、サセプタ６の裏面をパージして、原料ガスの処理室下部１ｂへの回り込みを防止するようにしている。
なお、万一処理室下部１ｂ等に微量の原料ガスが回り込んだとしても、処理室下部１ｂ内へ供給されているパージガスにより、侵入した微量の原料ガスを悪影響を及ぼさない程度に希釈して、排気口５から排気させるようにしている。
【００６２】
なお、実施の形態の基板処理装置は、基板処理時のガス流路容積を、サセプタ６及びプレート７の上面と上容器４６の内壁面との間に形成される処理室上部１ａと、プレート７の中空部２７に限定することにより、処理室１全体の容積より減少させている。
【００６３】
以上述べたように実施の形態の基板処理装置が構成される。
【００６４】
次に上述した基板処理装置を用いて半導体装置を製造する工程の一工程として基板を処理する方法を説明する。ここでは、前述したように、シリコン基板にルテニウム膜の成膜を行うＡＬＤプロセスを例にとって説明する。
【００６５】
図１において、サセプタ６を搬入搬出位置に下降させた状態で、ゲートバルブ１１を開放する。搬送室９ａ内の搬送ロボット４５により、１枚のシリコン基板２を搬送口１０を介して、処理室１内に搬入して、突上げピン８上に移載して保持する。ゲートバルブ１１を閉じた後、昇降機構９により、サセプタ６を所定の基板処理位置まで上昇させる。このとき、基板２は自動的に突上げピン８から、サセプタ６上に載置される。図２はこの状態を示している。なお、サセプタ６が基板処理位置まで上昇することにより、サセプタ６及びプレート７の上面と、上容器４６の内壁面との間に処理室上部１ａが形成され、サセプタ６及びプレート７の下面と下容器４７の内壁面との間に処理室下部１ｂが形成される。
【００６６】
温度制御手段２１によりヒータ６ａを制御してサセプタ６を加熱して、シリコン基板２を一定時間加熱する。バルブ１８と１９は成膜前に開として、パージガス（例えばＡｒ）により搬送口１０、貫通孔５８から処理室下部１ｂを通って排気口５へ向う一方向の流れを形成し、成膜時における原料ガス（反応ガス）の侵入を防ぐようにする。処理室１内の圧力は、圧力制御手段２０により制御する。シリコン基板２が所定の温度に加熱され、圧力が安定した後、成膜を開始する。成膜は次の４つの工程から成り、４つの工程を１サイクルとして、所望の厚さの膜が堆積するまで複数回サイクルが繰り返される。
【００６７】
工程１では、バルブ１２を開けて、液体流量制御装置２３で流量制御された液体原料Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２を、気化器２５で気化させ、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２供給ライン１４から供給口３を介して、シャワープレート８ａを通過させ処理室１内にシャワー状に導入する。なおこのとき、バルブ１７を開け、酸素供給ライン１５内へパージガスを供給することに
より、酸素供給ライン１５内へのガス（Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２）の逆流を防止するようにしてもよい。Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２ガスはシリコン基板２上に供給されて、その表面に吸着する。余剰ガスはプレート７の上面に設けた排出口２６からプレート７の中空部２７内を流れ、プレート排気口２８より排気され、排気口５から処理室１外に排気される。
【００６８】
工程２では、バルブ１２を閉じて、バルブ１６を開けて、流量制御装置２２で流量制御されたＡｒガスを、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２供給ライン１４から供給口３を介して、シャワープレート８ａを通過させ処理室１内にシャワー状に供給する。Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２供給ライン１４や処理室１内に残留しているＲｕ（ＥｔＣｐ）２ガスは、Ａｒによりパージされプレート７の上面に設けた排出口２６からプレート７の中空部２７内を流れ、プレート排気口２８より排気され、排気口５から処理室１外に排気される。
【００６９】
工程３では、バルブ１６を閉じて、バルブ１３を開けて、流量制御装置２４で流量制御された酸素を、リモートプラズマユニット３３により活性化させる。活性化酸素を酸素供給ライン１５から供給口４を介して、シャワープレート８ａを通過させ処理室１内にシャワー状に供給する。なお、バルブ１６を閉じることなく（開けた状態を維持し）、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２供給ライン１４へＡｒガスを供給し続けることにより、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２供給ライン１４内へのガス（活性化酸素）の逆流を防止するようにしてもよい。また、リモートプラズマユニット３３を使わずに、酸素を活性化させないで供給することもある。活性化酸素はシリコン基板２上に供給されて、シリコン基板２上に吸着しているＲｕ（ＥｔＣｐ）２と反応することにより（表面反応により）ルテニウム膜が形成される。余剰ガスはプレート７の上面に設けた排出口２６からプレート７の中空部２７内を流れ、プレート排気口２８より排気され、排気口５から処理室１外に排気される。
【００７０】
工程４では、バルブ１３を閉じて、バルブ１７を開けて、流量制御装置２２で流量制御されたＡｒガスを、酸素供給ライン１５から供給口４を介して、シャワープレート８ａを通過させ、処理室１内にシャワー状に供給する。酸素供給ライン１５や処理室１内に残留している酸素は、Ａｒによりパージされプレート７の表面に設けた排出口２６からプレートバッファ（中空部）２７内を流れ、プレート排気口２８より排気され、排気口５から処理室１外に排気される。
【００７１】
上述した４つの工程を１サイクルとして、所望の厚さのルテニウム膜が堆積するまで複数回サイクル繰り返す。工程１〜４に要する時間は、スループット向上のために、各工程で１秒以下が望ましい。成膜終了後、サセプタ６は昇降機構９により搬入搬出位置まで降下し、ゲートバルブ１１が開かれた後、シリコン基板２は搬送ロボット４５により、搬送口１０を通って搬送室９ａに搬出される。
【００７２】
処理条件の範囲として、温度：２００〜５００℃、圧力：０．１〜１０Ｔｏｒｒ（１３．３〜１３３０Ｐａ）、処理室に供給するガスの総流量：０．１〜２ｓｌｍ、膜厚：１〜５０ｎｍが好ましい。
【００７３】
なお、各工程における基板温度、処理室内圧力はそれぞれ、温度制御手段２１、圧力制御手段２０で制御される。また、この温度制御手段２１、圧力制御手段２０及び各バルブ１２〜１３、１６〜１９や気化器２５、リモートプラズマユニット３３、流量制御装置２２〜２４等、基板処理装置を構成する各部の動作は、制御手段５０により統合制御される。
【００７４】
以下に、上述した実施の形態の作用について述べる。
【００７５】
第１に処理室底部４２等への膜の堆積を防止することができる。プレート７の中空部２
７による排気により処理室下部１ｂへのガスの回り込みを防止し、処理室下部１ｂでのガスと内壁面との接触を低減しているからである。なお、万一処理室下部１ｂ等に微量の原料ガスが回り込んだとしても搬送口１０、貫通孔５８より処理室下部１ｂ内へ供給されているパージガスにより回り込んだ微量の原料ガスを、成膜が生じない程度に希釈して排気口５より排気するようにしている。これにより、処理室底部４２や駆動部、搬送口１０、ゲートバルブ１１等への膜の堆積を大幅に低減することができ、駆動部の動作時に堆積膜の剥離が原因となってパーティクルが発生するのを有効に防止できる。
中空部２７を有するプレート７を設けない場合においては、処理室底部等にガスが回り込み、膜が堆積することとなり、許容厚さ以上の膜が堆積したとき、処理室全体ないし下容器４７を交換する必要が生じるが、処理室１の交換ともなれば、時間と費用の損失は莫大なものとなる。なお、処理室底部４２に別途膜の堆積を防止するためのカバーを設置することも考えられるが、サセプタ６を昇降する駆動部には設置することが困難であるので、実用的でない。この点で、実施の形態では、処理室底部に膜が堆積するのを有効に防止できるので、処理室の交換を要さず、装置の生産性が向上し、装置コストも低減することができる。
【００７６】
第２にサセプタ６への膜の堆積を防止することができる。サセプタ６は基板２を加熱するヒータ６ａを具備しており、基板の温度よりも高温になっている場合が多く、このサセプタ６にも膜が堆積する。堆積膜は累積していき、いずれは剥離して、パーティクル源となり、半導体の歩留まりを低下させることになる。しかし、実施の形態では、プレート７の一部（プレート内側部分３６ｂ）でサセプタ６の上面外周部を覆っているので、サセプタ６の外周部への膜の堆積を防止することができる。万一、微量の堆積がサセプタ６上に進行したときでも、ガスクリーニングにより膜の除去が可能な場合は、堆積膜が剥離する前にガスクリーニングによるメンテナンスを行うこととなるが、その場合であってもプレート７の一部によるサセプタ６の上面外周部の被覆によりサセプタ６上への膜堆積の進行は遅いので、メンテナンス周期を長期化できる。したがって、装置の稼働率が上がり生産性が向上する。一方、ガスクリーニングによる膜の除去が困難な場合は、サセプタ６を交換することとなるが、その場合であっても、サセプタ６の上面外周部をプレート７の一部で覆っているので、サセプタ６上での膜堆積の進行が遅く、サセプタ交換の周期が長くなり、延命化できる。したがって、装置の稼働率が上がり生産性が向上し、装置コストが低減する。
なお、プレート７にも膜が堆積するが、その場合、サセプタ６を交換することなく、プレート７のみを交換するだけで良ので、交換に要する時間、費用を大幅に低減できる。
【００７７】
第３に供給口３、４から供給されるガスの接ガス面積、流路容積を縮小することができる。その理由は、サセプタ６の外周に中空部２７を有するプレート７を設置して、中空部２７を構成する第１プレート３７で処理室側面４０とサセプタ側面６０との間の隙間を塞ぎ、処理室下部１ｂを経ずにガスを中空部２７から排気口５へ排気しているからである。
このようにして接ガス面積を縮小することにより原料ガスの処理室内での付着量を低減し、パーティクルの発生を抑制することができる。
また、流路容積を縮小することにより、処理室内における原料ガス自体の存在量を低減することができ、供給原料ガス量及び残留原料ガス量が減少するので、効率良く原料ガスを供給、又は残留ガスをパージすることができる。したがって、２種類の反応ガスを交互に供給する成膜方法において、短時間で原料ガス供給、残留原料のパージを行うことができる。
その結果、高歩留りで、スループットの高い生産性に優れた半導体製造装置を実現することができる。
【００７８】
第４に、処理室全体の容積を小さくすることができる。中空部２７を有するプレート７全体を基板処理位置に固定してしまうと、基板搬入搬出時に、処理室内への基板搬入搬出
を可能にするため、プレート７と基板搬送口１０とが重ならないよう、基板搬送口１０をプレート７よりも下方に配置する必要がある。そうすると、処理室全体の高さが高くなり、処理室全体の容積が大きくなるとういうデメリットがある。しかし、実施の形態では、プレート７が昇降可能に設けられているので、基板搬入搬出時に、プレート７を基板搬送口１０よりも下方の、サセプタ６側方に配置でき、また基板処理時は、プレート７を基板搬送口１０と重なるように配置することができ、その重なりの分だけ処理室全体の高さを低くすることができる。そのため処理室全体の容積を小さくすることができ、これにより一層パージ効率を高めることが可能となる。
【００７９】
なお、本実施の形態では、第１の反応ガスとして金属含有原料であるＲｕ（ＥｔＣｐ）２を用い、第２の反応ガスとして酸素又は窒素を含有するガスである酸素Ｏ２を用いたが、本発明で用いるガスは用途に応じて様々な種類から適宜選択可能である。例えば、金属含有原料ガスとしては、Ｒｕを含む金属の他に、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｗ、Ｐｂ、Ｂｉのいずれかの金属を含むものがある。また、酸素又は窒素を含有するガスとしては、Ｏ２の他に，Ｏ３，ＮＯ，Ｎ２Ｏ，Ｈ２Ｏ，Ｈ２Ｏ２，Ｎ２，ＮＨ３，Ｎ２Ｈ６のいずれかと、いずれかを活性化手段により活性化させることにより生成した、これらのラジカル種、又はイオン種がある。
【００８０】
また、本実施の形態の成膜法では、ＡＬＤについて説明し、サイクリックＭＯＣＶＤにも言及しているが、この他に、従来から実施されている、金属含有原料と酸素又は窒素を含有するガスを同時に供給する成膜や金属含有原料の熱分解による成膜によるＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法においても利用できることはいうまでもない。
【００８１】
また、上述した実施の形態では、中空部２７を有するプレート７の排出口２６は、これを中空部２７の上部を全開として形成せず、スリット状に絞って形成することによりコンダクタス調整の機能を持たせる場合を説明した。また、プレート７の一部がサセプタ６の一部のみを覆っており、かつプレート７がサセプタ６とは別体に構成されている場合を説明した。さらにプレート７の外側壁にプレート排気口２８が形成されている場合について説明したが、本発明はこれらに限定されず、種々の変形が可能である。
【００８２】
例えば、図５（ａ）に示すプレートは、中空部２７を有するプレート７の排出口２６がコンダクタス調整の機能を有していない形態を例示している。すなわち、第１プレート３７の凹部３７ａを第２プレート３６で覆わず、凹部３７ａの上部開口を全開にして排出口２６としたものである。ＡＬＤのように、ガスのシリコン基板２への吸着が主体的で、ガス流れの影響が小さい場合は、コンダクタンス調整を行わない形態でもよいので、この例示のものはＡＬＤに適用するのが好ましい。
【００８３】
なお、リング状の排出口２６を形成するスリットを全周にわたって一律に同じ幅に設定するのではなく、例えば排気口側の排出口を形成するスリットの大きさ（幅）と、それとは反対側の排出口を形成するスリットの大きさ（幅）とを変えることによって、排気口側とそれとは反対側のコンダクタンスを変えるようにしてもよい。排気口側とそれとは反対側とでガス圧力が異なり、基板上の圧力分布の均一化が図れないときに有効である。
【００８４】
また、図５（ｂ）に示すプレートの変形例は、プレート７の一部がサセプタ６の表面の全体を覆っている場合を示している。このようにサセプタ６表面全体をカバーすれば、一層、サセプタ６への膜堆積が防止できる。但し、この場合は、サセプタ６内のヒータ６ａからの熱伝導が悪くなるので、成膜手法に応じた選択が必要である。例えば、サイクリックＭＯＣＶＤでは温度依存性が高いが、ＡＬＤではあまり温度に依存しない。従って、本変形例はＡＬＤに適用するのが好ましい。
さらに、前述した図３（ｂ）及び図３（ｄ）の図示例では、プレート排気口２８は第１プレート３７の外側壁のみに設けられているが、図５（ｃ）に示すように、第１プレート３７の外側壁から底面にわたって設けられるようにしてもよいし、底面のみに設けられるようにしてもよい。
【００８５】
また、図３及び図４では、第２プレート３６の中央部に設ける穴の径をシリコン基板２の径と略同形としたが、後述する第３の実施形態のように、第２プレートの中央部に設ける穴の径をシリコン基板２の径よりも小さくして、この第２プレート３６をシリコン基板２の外周までも覆うように載置するようにしてもよい。このようにすれば、半導体装置を製造する工程の一部の工程、例えばＲｕなどの金属系の膜の成膜工程などで要求される、シリコン基板外周の膜付着防止を実現することができる。
【００８６】
また、図６に示すプレートの変形例は、中空部６ｂを有するプレート７がサセプタ６の本体６ｃと一体に構成されているものである。このようにサセプタ６とプレート７（排気ダクト）を一体化すると、構成の簡素化が図れる。なおこの場合、サセプタの材質としてＡｌＮが好ましい。なお、この変形例では、排気口５とは反対側の排出口２６の開口面積を排気口５側の排出口２６の開口面積よりも大きくし、排気口５（プレート排気口２８）とは反対側の排出口２６のコンダクタンスを排気口５側の排出口２６のコンダクタンスよりも大きくした例を示している。
【００８７】
ところで、上述したように第１の実施の形態では、プレート７で処理室側面４０とサセプタ６の外周側面６０との隙間を塞ぐようにしたので、基板処理時に処理室上部１ａに供給されたガスが処理室下部１ｂに回り込むのを防止することができる。しかしながら、この場合でも、プレート７の一部をサセプタ６上に載置してサセプタ６と共に処理室１内を昇降するようにしているので、処理室側面４０とプレート７の側面との間に隙間を確保する必要があり、隙間が形成されるのが避けられない。このため、基板処理時に処理室上部１ａに供給されたガスの一部が、排気ダクト３５を構成するプレート７の中空部２７に排出されずに、この隙間を通って処理室下部１ｂに回り込むことが考えられる。
【００８８】
この点について、本発明者は次のような知見を得た。すなわち、プレートが基板処理位置に運ばれたとき、プレート側面と処理室側面との間に形成される隙間を、基板処理位置で塞いでやれば、上述したようなガスの一部の回り込みをなくすことが可能になる。そして、このようなことを可能にするためには、プレートを分離可能として、一方のプレートを昇降可能に設け、他方のプレートを基板処理位置に保持して、一方のプレートと処理室側面との間に形成される隙間を、一方のプレートが基板処理位置に運ばれたとき、その隙間を他方のプレートで上から塞いでやれば、実現できることを見い出した。
【００８９】
図７及び図８は、そのような分離可能なプレートを用いて、上述したガスの一部の回り込みを防止するようにした第２の実施の形態による枚葉式の基板処理装置の断面図である。図７は基板搬入搬出時の縦断面図、図８は基板処理時の縦断面図である。第２の実施の形態は基本的には、第１の実施の形態と構成は同じであるので、同一箇所は同一符号を付して説明を省略する。第１の実施の形態と異なる点は、第１の実施の形態の排気ダクト３５を構成する中空部２７を有するプレート７を分離可能に構成した点である。以下、主に第１の実施の形態と異なる点について詳細に説明する。
【００９０】
排気ダクト３５は処理室１に連通する中空部２７を有するプレート７により構成され、プレート７は凹部３９ａを有する第１プレート３９と、第１プレート３９の凹部３９ａを覆う第２プレート２９とからなり、それらは分離可能に設けられている。
【００９１】
この第１プレート３９は、凹部３９ａと平板部３９ｂとから構成される。凹部３９ａは
、サセプタ６の側面６０と処理室１の側面４０との間の隙間を塞ぐように設けられ、基板処理時において処理室上部１ａ内に供給されたガスを、排気口５へ導く排気路を形成する。凹部３９ａは、上部が開口し、排気口５に対応する位置にプレート排気口２８を有するよう構成される。平板部３９ｂは、サセプタ６の全体を覆ってサセプタ６上に載置され、サセプタ６への膜の堆積を防止する円板状プレートで構成される。第１プレート３９は、その平板部３９ｂがサセプタ６上に載置されることにより、サセプタ６とともに昇降可能に設けられる。
【００９２】
第２プレート２９は基板処理位置に保持される。この第２プレート２９は、１枚のドーナツ状をした円板で構成される。第２プレート２９には、その内周部に基板２を収容する穴３４が設けられ、第１プレート３９の凹部３９ａを覆う外周部にリング状に配列された複数の排出口２６が設けられる。第２プレート２９は、処理室１の内周に設けた段差部（突出部）４１によって保持される。上容器４６の側面４０の下方を上方よりも処理室１の内側に設け、上容器４６の下方内側面４０ｂが上方内側面４０ａよりも内側に突出する部分を上記段差部４１とする。この段差部４１上に第２プレート２９を保持することによって、処理室１の段差部４１と第２プレート２９との隙間をなくしている。
なお、第２プレート２９のうち、排出口２６を境にして内周部側をプレート内側部分２９ｂといい、外周部側をプレート外側部分２９ａということにする。プレート外側部分２９ａとプレート内側部分２９ｂとは一体に構成されているから、段差部４１で直接保持されるプレート外側部分２９ａによってプレート内側部分２９ｂを支える必要上、上記排出口２６は連続には形成できず、不連続に形成してある。
【００９３】
さて、上記のような構成において、図７に示すように、サセプタ６を搬入搬出位置に下降させた状態では、第１プレート３９は、基板搬入搬出の妨げにならないように、基板搬送口１０よりも下方に配置される。また、第２プレート２９は段差部４１に水平姿勢で保持される。処理室１内に基板２を搬入し、突上げピン８上に載置した後、昇降機構９により、サセプタ６を基板処理位置まで上昇させる。サセプタ６の上昇に伴いサセプタ６に載置された第１のプレート３９がサセプタ６と一緒に上昇する。サセプタ６を基板処理位置まで上昇させる途中において、基板２は自動的に突き上げピン８上からサセプタ６上に載置された第１プレート３９（平板部３９ｂ）上に載置される。
【００９４】
図８に示すように、サセプタ６を基板処理位置まで上昇させると、基板処理位置に保持してある第２プレート２９によって、第１プレート３９の凹部３９ａの開口上部が覆われて、中空部２７が形成される。この中空部２７は、第１の実施形態の中空部２７と同様な機能を有する排気路となる。この場合、プレート７の側面と処理室側面４０との間に隙間が存在しても、その隙間に通じる処理室上部１ａからの流路は段差部４１上に保持された第２プレート２９によって塞がれている。
【００９５】
このように第２の実施の形態によれば、プレートを分離型として、第２のプレート２９で第１のプレート３９の凹部３９ａの開口上部を覆うことによって中空部２７を形成するようにしたので、第１の実施の形態のような中空部２７を有する一体型のプレートの場合と同様に、処理室上部１ａ内に供給されたガスをガス排出口２６から中空部２７に流通させ、プレート排気口２８より排気して、排気口５から処理室１外に排気することができる。また、特に第２の実施の形態では、プレート７の側面と処理室側面４０との間に不可避的に形成される隙間に通じる処理室上部１ａからの流路は、段差部４１上に保持された第２プレート２９によって遮断されるため、基板処理時に処理室上部１ａに供給されたガスの一部が、中空部２７に排出されずに、上記隙間を通って処理室下部１ｂに回り込むことを防止することができる。
【００９６】
なお、上述した第２の実施の形態では、第１プレート３９がサセプタ６の上面全体を覆
ってサセプタ６上に載置される場合について説明したが、図１０の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２プレート２９と同様に、第１プレート３９の中央部に基板２を配置（収容）する穴を形成して、この第１プレート３９が第２プレート２９とともに、サセプタ６の一部（外周部）を覆ってサセプタ６上に載置されるようにしてもよい。
【００９７】
ところで、上述した図７、図８又は図１０の実施の形態の構造では、プレート７の側面と処理室側面４０との間に形成される隙間を、段差部４１上に載置した第２プレート２９で塞ぐことにより、この隙間からの処理室下部１ｂへのガスの回り込みを防止するようにしたが、この場合、第２プレート２９自体と段差部４１上面との間に隙間が形成されることが考えられる。すなわち、図９に示すように、サセプタ６を上昇させて第２プレート２９で第１プレート３９の凹部３９ａの開口上部を覆うとき、第２プレート２９が第１プレート３９に持ち上げられ、段差部４１と第２プレート２９との間に隙間３１が形成されることが考えられる。理想的には、隙間３１が形成されないように、第１のプレート３９を第２プレート２９に接触させるべきだが、サセプタ６の昇降機構の精度や、第１プレート３９や第２プレート２９の製作上の寸法精度により、上記隙間３１が形成されるのが避けられない。この隙間３１のコンダクタンスが、排出口２６に対して無視できないコンダクタンスとなると、供給口３、４からシリコン基板２上に供給されたガスは、ガス流路である排出口２６から中空部２７へ流れる一方、隙間３１から処理室下部１ｂへも流れる（回り込む）ことが考えられる。
この場合、排出口２６に比べて隙間３１の方のコンダクタンスを小さくすることは可能であるが、それでも実際の寸法では、例えば排出口２６が５ｍｍ、隙間３１が２ｍｍ程度となることが想定される。このような場合、排出口２６と比べて、隙間３１からも無視できない量のガスが排気されることが考えられる。
【００９８】
この点について、本発明者は次のような知見を得た。すなわち、第１プレート３９が基板処理位置に運ばれたとき、段差部４１上に載置されている第２プレート２９が第１プレート３９によって持ち上げられなければ、段差部４１と第２プレート２９との間に隙間３１が形成されなくなる。そして、このようなことは、第２プレート２９をさらに分離可能とし、第１プレート３９が基板処理位置に運ばれたとき、第２プレート２９の一方の分離プレートは段差部４１上に載置されたままとし、第２プレート２９の他方の分離プレートのみが、第１プレート３９により持ち上げられるようにすれば、実現できることを見い出した。
【００９９】
図１１は、そのような第３の実施の形態を示したものであって、第２の実施の形態における第２プレート２９を分離可能にして、段差部４１と第２プレート２９との間に隙間３１が形成されないようにすることにより、上述したガスの回り込みを防止するようにしたものである。図１１は基板処理装置の要部説明図であって、（ａ）は基板搬入搬出時の要部縦断面図、（ｂ）は基板処理時の要部縦断面図である。また、図１４は第１プレート３９の説明図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ’線断面図、及び（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。また、図１５は第２プレート２９を分離した斜視図である。
【０１００】
第１プレート３９は、図１１に示すように、サセプタ６の上面全面を覆うタイプで構成している。第１プレート３９は、図１４（ａ）に示すように、外側に上部が開口した凹部３９ａを有し、内側にサセプタ上面全面を覆う円形の平板部３９ｂを有している。この平板部３９ｂの上面中央部には凹部３８が設けられ、その凹部３８に基板２を収容するようにしており、凹部３８に基板２を載置したとき、基板２の表面が平板部３９ｂの外周部上面と面一になるように構成している。平板部３９の外周の盛り上がった部分は、後述する内側プレート２９ｄを持ち上げ、外側プレート２９ｃを持ち上げないようにするために、その盛り上がった部分の上面位置を、凹部３９ａの外側壁上端部の位置よりも高くしている。
また、図１４（ｂ）に示すようにＡ−Ａ’線上に位置する第１プレート３９には、凹部３９ａが両側に設けられ、そのうち、凹部３９ａのゲートバルブ側とは反対側の排気口側にはプレート排気口２８が設けられる。また、図１４（ｃ）に示すようにＢ−Ｂ線上に位置する第１プレート３９にはプレート排気口２８のない凹部３９ａが両側に設けられる。
【０１０１】
第２プレート２９は、図１１（ａ）に示すように、内側プレート２９ｄと外側プレート２９ｃとを有し、これらは分離可能に構成される。外側プレート２９ｃは、段差部４１上に載置されている。内側プレート２９ｄは、この外側プレート２９ｃ上に載置されるようになっている。具体的には、図１５に示すように、第２プレート２９は、リング状をした内側プレート２９ｄと、内側プレート２９ｄの外径より外径が大きく内径が小さいリング状をした外側プレート２９ｃとを有する。この外側プレート２９ｃの内周部に段差部からなる係合部が形成され、その係合部に係合する段差部からなる被係合部が内側プレート２９ｄの外周部に形成される。内側プレート部分２９ｄは外側プレート２９ｃ上に同心状に載置され、部分的に重なるようになっている。部分的に重なるような構造としては、図１１（ａ）及び図１５に示すように、段差部同士が係合して重なり部が厚くならず、外側プレート２９ｃ上に内側プレート２９ｄを載置したときは、両者の表裏が面一となる方式とするのがよい。このようにサセプタ６が基板搬入搬出位置にある状態では、内側プレート２９ｄは外側プレート２９ｃ上に載置されるので、第２プレート２９の内側プレート２９ｄと外側プレート２９ｃとの間には、後述する排出口２６となるべき隙間は形成されていない。
【０１０２】
図１１（ｂ）に示すようにサセプタ６を基板処理位置まで移動させた状態では、内側プレート２９ｄのみが第１プレート３９と接触し、外側プレート２９ｃは第１プレート３９とは接触しないよう構成される。上記接触により、内側プレート２９ｄは第１プレート３９により持ち上げられて外側プレート２９ｃから離れ、内側プレート２９ｄと外側プレート２９ｃとの間に隙間が形成される。処理室上部１ａ内に供給されたガスを排出する排出口２６は、この隙間により形成されるようになっている。他方、外側プレート２９ｃは第１プレート３９とは接触しないので、段差部４１と外側プレート２９ｃとの間は塞がれたままで、隙間は形成されない。
【０１０３】
なお、図１１（ｂ）に示すように内側プレート２９ｄが第１プレート３９と接触したとき、内側プレート２９ｄによってシリコン基板２の外周を覆うようになっているが、これは内側プレート２９ｄに、基板処理工程の一部の工程で要求されるシリコン基板外周への膜付着防止の機能をもたせるためである。
【０１０４】
上述したように第３の実施の形態によれば、段差部４１と第２プレート２９との間には隙間が形成されないので、そのような隙間から無視できない量のガスが排気されるのを有効に防止できる。なお、図１１の点線で囲った箇所を見るとわかるように、外側プレート２９ｃが第１プレート３９と接触しないことにより、外側プレート２９ｃと第１プレート３９との間に隙間３０が形成される。すなわち処理室上部１ａに供給され、排出口２６から中空部２７に排出されたガスは、この隙間３０を通って処理室下部１ｂに回り込むことが考えられる。しかし、この点については、第１プレート３９に設けたプレート排気口２８の開口面積を大きくして、そのプレート排気口２８のコンダクタンスを隙間３０のコンダクタンスより充分大きく、すなわちガス流れの抵抗を小さくすることにより、中空部２７に排出されたガスが隙間３０から処理室下部１ｂに回り込むことを抑制できる。
【０１０５】
ここで図１１（ｂ）の構成、すなわち外側プレート２９ｃと第１プレート３９との間に上記隙間３０が形成されるものと、前述した図９の構成、すなわち外側プレート２９ｃと段差部４１との間に隙間３１が形成されるものとを比較すると図９のものでは、供給口３、４からシリコン基板２上に供給されたガスは、隙間３１と排出口２６の両方から排出さ
れることになる。排出口２６に比べて隙間３１の方がコンダクタンスは小さくなるが、隙間３１からは排出口２６に比べて、無視できないガスが排出される。これに対して、図１１（ｂ）のものでは、供給口３、４からシリコン基板２上に供給されたガスは、唯一のガス流路である排出口２６から中空部２７へと流れる。中空部２７においてはプレート排気口２８を大きく開口してプレート排気口２８のコンダクタンスを隙間３０のコンダクタンスより充分大きくすることにより、隙間３０からのガス漏れは抑制できる。ここで隙間３０と隙間３１とが同じ寸法だと仮定しても、上述した構成の違いから、図１１（ｂ）の構成の方が図９の構成より、上述した隙間から処理室下部１ｂへのガスの回り込みを防止でき、接ガス面積及び流路容積を低減する効果が高くなると言える。
【０１０６】
なお、第３の実施の形態において、隙間３０からのガスの流出を抑制するために、隙間３０のコンダクタンスを小さくすることも可能である。例えば、図１２に示すように、プレート外側部分２９ａの裏面に凹所を設け、その凹所に第１プレート３９の外側壁上端部を接触しないように嵌合させる。これによれば、隙間３０はラビリンス構造となるので、隙間３０のコンダクタンスが小さくなり、隙間３０からのガスの流出を一層抑制することができる。
【０１０７】
このように第３の実施の形態によれば、サセプタ６を上昇させて第２プレート２９で第１プレート３９の凹部３９ａの開口上部を覆って中空部２７を形成するとき、段差部４１と第２プレート２９との間に隙間が形成されないので、その隙間を通って処理室下部１ｂにガスが回り込むようなことがなくなる。また、このとき第１プレート３９により第２プレート２９の内側プレート２９ｄを持ち上げ、外側プレート２９ｃと内側プレート２９ｄとの間に処理室下部１ａと中空部２７とを連通させる隙間を形成するようにしたので、処理室上部１ａからプレート７の中空部２７内にガスを排出する排出口２６を確保することができる。
【０１０８】
また、第３の実施の形態を種々変形することも可能である。例えば、第３の実施の形態では、第２プレート２９を構成する内側プレート２９ｄと外側プレート２９ｃとにより形成される排出口２６は、シリコン基板２上のガス流れを均一化するための、コンダクタンス調整の機能を備えている。但し、成膜条件によってはシリコン基板２への吸着が主体的で、ガス流れの影響が小さい場合はコンダクタンスの調整を行う必要がないので、第１プレート３９と第２プレート２９の外側プレート２９ｃのみの形態としてもよい。
【０１０９】
また、第３の実施の形態では、第２プレート２９で基板２の一部を覆う場合について説明したが、第２プレート２９で基板２を覆わないようにしてもよい。第２プレート２９で基板２を覆わない場合、中空部２７を形成する第１プレート３９と、第２プレート２９との分離箇所は種々の変形が可能である。そのような変形例を図１３に示す。
【０１１０】
図１３（ａ）のプレート構造では、第１プレート３９の方に、その凹部３９ａの一部を覆う第２プレートの内側プレートに相当する部分が付加されている。第２プレート２９の方は、内側プレートに相当する部分が取り除かれて、凹部３９ａの残部を覆う外側プレートに相当する部分だけから構成されている。図１３（ｂ）のプレート構造では、第１プレート３９の方に第２プレートの内側プレートに相当する部分が付加されているが、凹部３９ａを構成する外側の立上がり部が除かれている。第２プレート２９の方は内側プレートに相当する部分が取り除かれているが、凹部３９ａを構成する外側の立上がり部に相当する部分が付加されて構成されている。
【０１１１】
これらの変形例によれば、第１プレートと第２プレートとの分離箇所を変えて、第１プレートの方に凹部を覆う内側プレートに相当する部分を加えるようにしたので、第２プレートは、常時段差部４１に保持されて動きを伴わない外側プレートに相当する部分だけか
ら構成することができるので、第２プレートを簡素化できる。
【０１１２】
なお、上述した第１の実施の形態ないし第３の実施形態では、処理室内にガスを供給する供給口がいずれもシャワーヘッドを用いた径方向流しタイプについて説明したが、本発明のガス供給方法は、これに限定されない。例えば、一方向流れタイプにも適用できる。
ここで、一方向流れタイプとは、基板の側方に設けたガス供給口から、基板面に対してガスを平行な方向に供給し、基板上を一方向に流して、ガス供給口と反対側に設けた排気口から排気するタイプである。
【０１１３】
図１６はそのような一方向流れタイプの第４の実施の形態による枚葉式の基板処理装置を説明するための基板処理時の縦断面図である。基本的には図８に示す第３の実施の形態の構成と同じであるので、同一箇所は同一符号を付して説明を省略する。異なる点は、供給口３、４を、基板２の側方であってプレート７よりも上方の空間に連通するよう設けて、基板２に対してガスを供給するように構成した点である。
【０１１４】
図示するように、ガス供給口３、４は、シャワープレートを介在させることなく、上容器４６の処理室１の基板搬送口１０側に直接連結されて、プレート７の上から処理室１内にガスを供給するようになっている。ガス供給口３、４から、処理室１内のプレート７よりも上方の処理室上部１ａに流れ込んだガスは、第２プレート２９にぶつかり、進路を変えられ、一部は上流側の排出口２６から中空部２７内に排出され、中空部２７内を周回してプレート排気口２８から排気口５へ排気される。残りは第２プレート２９に沿って基板２上を下流側の排出口２６に向かって一方向に流れて、排出口２６から中空部２７内に排出され、プレート排気口２８から排気口５へ排気される。
【０１１５】
本発明をこのような一方向流れタイプの供給口を有する基板処理装置に適用すると、ガスを処理室内に直接供給することができるから、シャワープレートを介して供給するものに比べて、残留ガスを速やかに排気できるので、一層パージ効率を高めることができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１    処理室
２    基板
３、４  供給口
５    排気口
６    サセプタ（保持具）
９    昇降機構
１０    基板搬送口
３５    排気ダクト
４０    処理室側面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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