(57)【要約】  基板を均一に処理することが可能な技術を提供することにある。本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、処理室内に設けられて原料ガスを供給する原料ガス供給部と、処理室内に設けられて反応ガスを供給する反応ガス供給部と、処理室内を排気する排気部と、処理室の中心と排気部とを通る直線を挟んで配置され、反応ガスをプラズマ化することにより活性化させる第１プラズマ生成部と第２のプラズマ生成部と、を備えるプラズマ生成部と、原料ガス供給部と第１プラズマ生成部との間の処理室の内壁に沿って基板のエッジ部から一定の距離の位置に配置される第１仕切部材と、原料ガス供給部と第２プラズマ生成部との間の処理室の内壁に沿って基板の外周部から一定の距離の位置に配置される第２仕切部材と、を備えるガス整流部材と、を有する技術が提供される。
2019059224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられて原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記処理室内に設けられて反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
前記処理室の中心と前記排気部とを通る直線を挟んで配置され、前記反応ガスをプラズマ化することにより活性化させる第１プラズマ生成部と第２プラズマ生成部と、を備えるプラズマ生成部と、
前記原料ガス供給部と前記第１プラズマ生成部との間の前記処理室の内壁に沿って前記基板のエッジ部から一定の距離の位置に配置される第１仕切部材と、前記原料ガス供給部と前記第２プラズマ生成部との間の前記処理室の内壁に沿って前記基板の外周部から一定の距離の位置に配置される第２仕切部材と、を備えるガス整流部材と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
少なくとも平面視において前記原料ガス供給部と前記排気部とは対向する位置に設けられる請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記第１仕切部材と前記第２仕切部材は、それぞれ前記処理室の内壁との間に空間を有する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第１仕切部材の両端に、前記処理室の内壁方向に第１板部材と第２板部材とが、前記処理室の内壁と間隙を形成するように設けられ、
前記第２仕切部材の両端に、前記処理室の内壁方向に第３板部材と第４板部材とが、前記処理室の内壁と間隙を形成するように設けられる請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記第１仕切部材の前記第１板部材と前記第２仕切部材の前記第３板部材とは前記原料ガス供給部側に設けられ、前記第１板部材と前記基板の中心とを結ぶ線分と、前記第３板部材と前記基板の中心とを結ぶ線分と、がなす角度は１０度以上３０度以下である請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記第１仕切部材と前記第２仕切部材との間には、開口部が設けられ、前記原料ガスは、前記開口部を介して前記基板に対して供給される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記反応ガスは、前記開口部を介して前記排気部から排気される請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記第１プラズマ生成部は第１バッファ構造内に設けられ、前記第２プラズマ生成部は第２バッファ構造内に設けられ、前記基板のエッジ部と前記第１バッファ構造の内壁との間隔と、前記基板のエッジ部と前記第２バッファ構造の内壁との間隔とが同一である請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記基板のエッジ部と前記第１仕切部材との間隔と、前記基板のエッジ部と前記第２仕切部材との間隔と、前記基板のエッジ部と前記第１バッファ構造の内壁との間隔と、前記基板のエッジ部と前記第２バッファ構造の内壁との間隔とが同一である請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられて原料ガスを供給する原料ガス供給部と、前記処理室内に設けられて反応ガスを供給する反応ガス供給部と、前記処理室内を排気する排気部と、前記処理室の中心と前記排気部とを通る直線を挟んで配置され、反応ガスをプラズマ化することにより活性化させる第１プラズマ生成部と第２プラズマ生成部と、を備えるプラズマ生成部と、前記原料ガス供給部と前記第１プラズマ生成部との間の前記処理室の内壁に沿って前記基板のエッジ部から一定の距離の位置に配置される第１仕切部材と、前記原料ガス供給部と前記第２プラズマ生成部との間の前記処理室の内壁に沿って前記基板のエッジ部から一定の距離の位置に配置される第２仕切部材と、を備えるガス整流部材と、を有する基板処理装置の前記処理室内に基板を搬入する工程と、
前記処理室内の基板に対して前記原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内の基板に対して前記第１プラズマ生成部および前記第２プラズマ生成部によりプラズマ化された前記反応ガスを供給する工程と、
前記処理室内から前記基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられて原料ガスを供給する原料ガス供給部と、前記処理室内に設けられて反応ガスを供給する反応ガス供給部と、前記処理室内を排気する排気部と、前記処理室の中心と前記排気部とを通る直線を挟んで配置され、反応ガスをプラズマ化することにより活性化させる第１プラズマ生成部と第２プラズマ生成部と、を備えるプラズマ生成部と、前記原料ガス供給部と前記第１プラズマ生成部との間の前記処理室の内壁に沿って前記基板のエッジ部から一定の距離の位置に配置される第１仕切部材と、前記原料ガス供給部と前記第２プラズマ生成部との間の前記処理室の内壁に沿って前記基板のエッジ部から一定の距離の位置に配置される第２仕切部材と、を備えるガス整流部材と、を有する基板処理装置の前記処理室内に基板を搬入する手順と、
前記処理室内の基板に対して前記原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内の基板に対して前記第１プラズマ生成部および前記第２プラズマ生成部によりプラズマ化された前記反応ガスを供給する手順と、
前記処理室内から前記基板を搬出する手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程の１つに、基板処理装置の処理室内に収容した基板に対して、原料ガスや反応ガスなどをプラズマにより活性化させて供給し、基板上に絶縁膜や半導体膜、導体膜等の各種膜を形成したり、各種膜を除去したりする基板処理が行われることがある。プラズマは、薄膜を堆積させる際に生じる化学反応を促進させたり、薄膜から不純物を除去したり、あるいは成膜原料の化学反応を補助したりする為などに用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−９２６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、複数の高周波電源を用いてプラズマ生成する処理装置では、それぞれの高周波電源の周波数の差が相互に干渉するノイズとなってしまうため、安定したプラズマ生成を行うことができない場合があった。【０００５】
本発明の目的は、基板を均一に処理することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられて原料ガスを供給する原料ガス供給部と、前記処理室内に設けられて反応ガスを供給する反応ガス供給部と、前記処理室内を排気する排気部と、前記処理室の中心と前記排気部とを通る直線を挟んで配置され、前記反応ガスをプラズマ化させる第１プラズマ生成部と第２プラズマ生成部と、を備えるプラズマ生成部と、前記原料ガス供給部と前記第１プラズマ生成部との間の前記処理室の内壁に沿って前記基板のエッジ部から一定の距離の位置に配置される第１仕切部材と、前記原料ガス供給部と前記第２プラズマ生成部との間の前記処理室の内壁に沿って前記基板の外周部から一定の距離の位置に配置される第２仕切部材と、を備えるガス整流部材と、を有する技術が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板を均一に処理することが可能な技術を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【図２】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。
【図３】本発明の実施形態で好適に用いられるガス整流部材を説明するための斜視図である。
【図４】図３のガス整流部材が設けられた処理炉部分を説明するための模式的な図であり、図１のＡ−Ａ線に対応する断面図である。
【図５】ガス整流部材とボートに積載されたウエハとの関係を説明するための反応管部分の模式的な縦断面図である。
【図６】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る基板処理工程のフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態に係る基板処理工程におけるガス供給のタイミングを示す図である。
【図９Ａ】比較例に係るウエハの表面上の原料ガスの流れを示す上面図である。
【図９Ｂ】比較例に係る積載されたウエハを横から見た場合の原料ガスの流れを示す部分的な縦断面図である。
【図９Ｃ】比較例に係るウエハの表面上の活性化した反応ガスの流れを示す上面図である。
【図９Ｄ】比較例に係る積載されたウエハを横から見た場合の活性化した反応ガスの流れを示す部分的な縦断面図である。
【図１０Ａ】本発明の実施形態に係るウエハの表面上の原料ガスの流れを示す上面図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施形態に係る積載されたウエハを横から見た場合の原料ガスの流れを示す部分的な縦断面図である。
【図１０Ｃ】本発明の実施形態に係るウエハの表面上の活性化した反応ガスの流れを示す上面図である。
【図１０Ｄ】本発明の実施形態に係る積載されたウエハを横から見た場合の活性化した反応ガスの流れを示す部分的な縦断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る基板処理工程におけるガス供給のタイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜本発明の実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について図１から図８を参照しながら説明する。
【００１０】
（１）基板処理装置の構成（加熱装置）
図１に示すように、処理炉２０２は基板を垂直方向多段に収容することが可能な、いわゆる縦型炉であり、加熱装置（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベースに支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、後述するようにガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
【００１１】
（処理室）
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ2）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド（インレットフランジ）２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属により構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、反応管２０３は垂直に据え付けられた状態となる。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成されている。処理容器の内側である筒中空部には処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、複数枚の基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。なお、処理容器は上記の構成に限らず、反応管２０３のみを処理容器と称する場合もある。
【００１２】
処理室２０１内には、ノズル２４９ａ，２４９ｂ、２４９ｃが、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａには、ガス供給管２３２ａが接続されている。ノズル２４９ｂ、２４９ｃには、ガス供給管２３２ｂが、それぞれ接続されている。このように、反応管２０３には３本のノズル２４９ａ，２４９ｂ、２４９ｃと、２本のガス供給管２３２ａ，２３２ｂとが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することが可能となっている。なお、図面の簡素化および理解を容易とするため、図１には、ノズル２４９ｃの図示は省略されている。ノズル２４９ｃについては、図２を用いて、詳細に説明する。
【００１３】
ガス供給管２３２ａ，２３２ｂには、ガス流の上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ，２４１ｂおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ，２４３ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂのバルブ２４３ａ，２４３ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｃ，２３２ｄがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄおよびバルブ２４３ｃ，２４３ｄがそれぞれ設けられている。
【００１４】
ノズル２４９ａは、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、ノズル２４９ａは、ウエハ２００が配列（載置）されるウエハ配列領域（載置領域）の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。すなわち、ノズル２４９ａは、処理室２０１内へ搬入された各ウエハ２００の端部（周縁部）の側方にウエハ２００の表面（平坦面）と垂直となる方向に設けられている。ノズル２４９ａの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａが設けられている。ガス供給孔２５０ａは、反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００１５】
ガス供給管２３２ｂの先端部には、ノズル２４９ｂが接続されている。ノズル２４９ｂは、ガス分散空間であるバッファ室２３７内に設けられている。バッファ室２３７は、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、また、反応管２０３の内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ２００の積載方向に沿って設けられている。すなわち、バッファ室２３７は、ウエハ配列領域の側方のウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにバッファ構造（第1バッファ構造）３００によって形成されている。バッファ構造３００は、石英などの絶縁物によって構成されており、バッファ構造３００の円弧状に形成された壁面には、ガスを供給するガス供給口３０２，３０４が形成されている。ガス供給口３０２，３０４は、図２に示すように、後述する棒状電極２６９，２７０間、棒状電極２７０，２７１間のプラズマ生成領域２２４ａ，２２４ｂに対向する位置にそれぞれ反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給口３０２，３０４は、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００１６】
ノズル２４９ｂは、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、ノズル２４９ｂは、バッファ構造３００の内側であって、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。すなわち、ノズル２４９ｂは、処理室２０１内へ搬入されたウエハ２００の端部の側方にウエハ２００の表面と垂直となる方向に設けられている。ノズル２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ｂが設けられている。ガス供給孔２５０ｂは、バッファ構造３００の円弧状に形成された壁面に対して径方向に形成された壁面に向くように開口しており、壁面に向けてガスを供給することが可能となっている。これにより、反応ガスがバッファ構造３００内のバッファ室２３７内で分散され、棒状電極２６９〜２７１に直接吹き付けることがなくなり、パーティクルの発生が抑制される。ガス供給孔２５０ｂは、ガス供給孔２５０ａと同様に、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。バッファ構造３００の内側には、それぞれ電極保護管２７５に覆われた棒状電極２６９，２７０，２７１及びノズル２４９ｂが設けられている。
【００１７】
反応管２０３の内壁に、さらにバッファ構造３００と同様の構成であるバッファ構造（第２バッファ構造）４００が設けられている。バッファ構造４００の内側には、それぞれ電極保護管２７５に覆われた棒状電極３６９，３７０，３７１及びノズル２４９ｃが設けられている。棒状電極３６９，３７０，３７１のうち両端に配置される棒状電極３６９，３７１は、整合器３７２を介して高周波電源３７３に接続され、棒状電極３７０は、基準電位であるアースに接続され、接地されている。ノズル２４９ｃは、ガス供給管２３２ｂに接続され、ノズル２４９ｂと同一のガスを供給することが可能となっている。ノズル２４９ｃの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ｃが反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。ガス供給孔２５０ｃは、バッファ構造４００の円弧状に形成された壁面に対して径方向に形成された壁面に向くように開口しており、壁面に向けてガスを供給することが可能となっている。バッファ構造４００の円弧状に形成された壁面には、バッファ室２３７内のガスを供給するガス供給口４０２，４０４が設けられている。ガス供給口４０２，４０４は、棒状電極３６９，３７０間、棒状電極３７０，３７１間のプラズマ生成領域３２４ａ、３２４ｂに対向する位置にそれぞれ反応管２０３の中心を向くように開口し、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００１８】
ノズル２４９ｃは、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、ノズル２４９ｃは、バッファ構造４００の内側であって、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。すなわち、ノズル２４９ｃは、処理室２０１内へ搬入されたウエハ２００の端部の側方にウエハ２００の表面と垂直となる方向に設けられている。ノズル２４９ｃの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ｃが設けられている。ガス供給孔２５０ｃは、バッファ構造４００の円弧状に形成された壁面に対して径方向に形成された壁面に向くように開口しており、壁面に向けてガスを供給することが可能となっている。これにより、反応ガスがバッファ構造４００内のバッファ室２３７内で分散され、棒状電極３６９〜３７１に直接吹き付けることがなくなり、パーティクルの発生が抑制される。ガス供給孔２５０ｃは、ガス供給孔２５０ａと同様に、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。
【００１９】
図２に示すように、平面視において、バッファ構造３００とバッファ構造４００は、排気管（排気部）２３１を挟んで、排気管２３１と反応管２０３の中心を通る直線に対して線対称に設けられている。また、平面視において、ノズル２４９ａは、反応管２０３内において、ウエハ２００を挟んで排気管２３１と対向する位置に設けられている。また、ノズル２４９ｂとノズル２４９ｃは、それぞれバッファ室２３７内の排気管２３１から遠い位置に設けられている。
【００２０】
このように、本実施形態では、反応管２０３の側壁の内壁と、反応管２０３内に配列された複数枚のウエハ２００の端部で定義される平面視において円環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間内に配置したノズル２４９ａ，２４９ｂ、２４９ｃおよびバッファ室２３７を経由してガスを搬送している。そして、ノズル２４９ａ，２４９ｂ、２４９ｃおよびバッファ室２３７にそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ，２５０ｂ，２５０ｃ、ガス供給口３０２，３０４，４０２，４０４から、ウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内にガスを噴出させている。そして、反応管２０３内におけるガスの主たる流れを、ウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち、水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給でき、各ウエハ２００に形成される膜の膜厚の均一性を向上させることが可能となる。ウエハ２００の表面上を流れたガス、すなわち、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管２３１の方向に向かって流れる。但し、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。
【００２１】
ガス供給管２３２ａからは、所定元素を含む原料として、例えば、所定元素としてのシリコン（Ｓｉ）を含むシラン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
【００２２】
原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態である液体原料」を意味する場合、「気体状態である原料ガス」を意味する場合、または、それらの両方を意味する場合がある。
【００２３】
シラン原料ガスとしては、例えば、Ｓｉおよびハロゲン元素を含む原料ガス、すなわち、ハロシラン原料ガスを用いることができる。ハロシラン原料とは、ハロゲン基を有するシラン原料のことである。ハロゲン元素は、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）からなる群より選択される少なくとも１つを含む。すなわち、ハロシラン原料は、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基からなる群より選択される少なくとも１つのハロゲン基を含む。ハロシラン原料は、ハロゲン化物の一種ともいえる。
【００２４】
ハロシラン原料ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含む原料ガス、すなわち、クロロシラン原料ガスを用いることができる。クロロシラン原料ガスとしては、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2、略称：ＤＣＳ）ガスを用いることができる。
【００２５】
ガス供給管２３２ｂからは、上述の所定元素とは異なる元素を含むリアクタント（反応体）として、例えば、反応ガスとしての窒素（Ｎ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂ、２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給されるように構成されている。Ｎ含有ガスとしては、例えば、窒化水素系ガスを用いることができる。窒化水素系ガスは、ＮおよびＨの２元素のみで構成される物質ともいえ、窒化ガス、すなわち、Ｎソースとして作用する。窒化水素系ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ3）ガスを用いることができる。
【００２６】
ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ2）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂ、２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。
【００２７】
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、第１のガス供給系としての原料供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、第２のガス供給系としての反応体供給系（リアクタント供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄにより、不活性ガス供給系が構成される。原料供給系、反応体供給系および不活性ガス供給系を総称して単にガス供給系（ガス供給部）とも称する。
【００２８】
（プラズマ生成部）
バッファ室２３７内には、図２に示すように、導電体である細長い構造を有する６本の棒状電極２６９，２７０，２７１、３６９，３７０，３７１が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれは、ノズル２４９ｂと平行に設けられている。また、棒状電極３６９，３７０，３７１のそれぞれは、ノズル２４９ｃと平行に設けられている。
【００２９】
棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれは、上部より下部にわたって電極保護管２７５により覆われることで保護されている。棒状電極２６９，２７０，２７１のうち両端に配置される棒状電極２６９，２７１は、整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、棒状電極２７０は、基準電位であるアースに接続され、接地されている。すなわち、高周波電源２７３に接続される棒状電極と、接地される棒状電極と、が交互に配置され、高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１の間に配置された棒状電極２７０は、接地された棒状電極として、棒状電極２６９，２７１に対して共通して用いられている。換言すると、接地された棒状電極２７０は、隣り合う高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１に挟まれるように配置され、棒状電極２６９と棒状電極２７０、同じく、棒状電極２７１と棒状電極２７０がそれぞれ対となるように構成されてプラズマを生成する。つまり、接地された棒状電極２７０は、棒状電極２７０に隣り合う２本の高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１に対して共通して用いられている。そして、高周波電源２７３から棒状電極２６９，２７１に高周波（ＲＦ）電力を印加することで、棒状電極２６９，２７０間のプラズマ生成領域２２４ａ、棒状電極２７０，２７１間のプラズマ生成領域２２４ｂにプラズマが生成される。主に、棒状電極２６９，２７０，２７１、電極保護管２７５によりプラズマ源としてのプラズマ生成部（第1プラズマ生成部、プラズマ生成装置）が構成される。整合器２７２、高周波電源２７３をプラズマ源に含めて考えてもよい。プラズマ源は、後述するように、ガスをプラズマ励起、すなわち、プラズマ状態に励起（活性化）させるプラズマ励起部（活性化機構）として機能する。
【００３０】
棒状電極３６９，３７０，３７１のそれぞれは、上部より下部にわたって電極保護管２７５により覆われることで保護されている。棒状電極３６９，３７０，３７１のうち両端に配置される棒状電極３６９，３７１は、整合器３７２を介して高周波電源３７３に接続され、棒状電極３７０は、基準電位であるアースに接続され、接地されている。すなわち、高周波電源３７３に接続される棒状電極と、接地される棒状電極と、が交互に配置され、高周波電源３７３に接続された棒状電極３６９，３７１の間に配置された棒状電極３７０は、接地された棒状電極として、棒状電極３６９，３７１に対して共通して用いられている。換言すると、接地された棒状電極３７０は、隣り合う高周波電源３７３に接続された棒状電極３６９，３７１に挟まれるように配置され、棒状電極３６９と棒状電極３７０、同じく、棒状電極３７１と棒状電極３７０がそれぞれ対となるように構成されてプラズマを生成する。つまり、接地された棒状電極３７０は、棒状電極３７０に隣り合う２本の高周波電源３７３に接続された棒状電極３６９，３７１に対して共通して用いられている。そして、高周波電源３７３から棒状電極３６９，３７１に高周波（ＲＦ）電力を印加することで、棒状電極３６９，３７０間のプラズマ生成領域３２４ａ、棒状電極３７０，３７１間のプラズマ生成領域３２４ｂにプラズマが生成される。主に、棒状電極３６９，３７０，３７１、電極保護管２７５によりプラズマ源としてのプラズマ生成部（第２プラズマ生成部、プラズマ生成装置）が構成される。整合器３７２、高周波電源３７３をプラズマ源に含めて考えてもよい。プラズマ源は、後述するように、ガスをプラズマ励起、すなわち、プラズマ状態に励起（活性化）させるプラズマ励起部（活性化機構）として機能する。
【００３１】
図２に示すように、第１プラズマ生成部（２６９，２７０，２７１）と第２プラズマ生成部（３６９，３７０，３７１）とは、排気部を構成する排気管２３１の左右に設けられる。第１プラズマ生成部と第２プラズマ生成部とは、処理室２０１の中心と排気管２３１を通る直線を挟んで配置される。また、各バッファ構造３００，４００がそれぞれ高周波電源２７３，３７３及び整合器２７２，３７２を備えている。それぞれの高周波電源２７３，３７３はそれぞれコントローラ１２１に接続され、バッファ構造３００，４００のバッファ室２３７ごとのプラズマ制御が可能となる。すなわち、コントローラ１２１は、各バッファ室２３７ごとに活性種量の偏りが生じないよう、それぞれのプラズマ生成部のインピーダンスを監視してそれぞれの高周波電源２７３，３７３を独立して制御し、インピーダンスが大きい場合には、高周波電源の電源が高くなるように制御する。これにより、プラズマ生成部が１つの場合と比較して、各プラズマ生成部の高周波電力を小さくしてもウエハに対して充分な量の活性種を供給することができ、ウエハの面内均一性を向上させることができる。また、２つのプラズマ生成部に対して１つの高周波電源によってプラズマ制御を行うのに対し、プラズマ生成部ごとに高周波電源を設けることによって、各プラズマ生成部に断線等の異常が生じた場合に把握し易くなる。さらに、高周波電源と各電極間の距離を調整し易くなるため、各電極と高周波電源との距離が異なることによって生じるＲＦ電力印加の差異を抑制し易くすることができる。なお、プラズマ生成部は、図２から、整合器３７２と高周波電源３７３とを削除し、１組の整合器２７２と高周波電源３７３により、６本の棒状電極２６９，２７０，２７１、３６９，３７０，３７１を制御する様にしても良い。
【００３２】
電極保護管２７５は、棒状電極２６９，２７０，２７１、３６９，３７０，３７１のそれぞれをバッファ室２３７内の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７内へ挿入できる構造となっている。電極保護管２７５の内部のＯ2濃度が外気（大気）のＯ2濃度と同程度であると、電極保護管２７５内へそれぞれ挿入された棒状電極２６９，２７０，２７１、３６９，３７０，３７１は、ヒータ２０７による熱で酸化されてしまう。このため、電極保護管２７５の内部にＮ2ガス等の不活性ガスを充填しておくか、不活性ガスパージ機構を用いて電極保護管２７５の内部をＮ2ガス等の不活性ガスでパージすることで、電極保護管２７５の内部のＯ2濃度を低減させ、棒状電極２６９，２７０，２７１、３６９，３７０，３７１の酸化を防止することができる。
【００３３】
（排気部）
反応管２０３には、図１に示すように、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気部としての排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および排気バルブ（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系（排気部）が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。排気管２３１は、反応管２０３に設ける場合に限らず、ノズル２４９ａ，２４９ｂ、２４９ｃと同様にマニホールド２０９に設けてもよい。
【００３４】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、マニホールド２０９の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。また、マニホールド２０９の下方には、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を降下させている間、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属により構成され、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓの上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。
【００３５】
（基板支持具）
図１に示すように基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、所定の間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる断熱板２１８が多段に支持されている。
【００３６】
図２に示すように反応管２０３の内部には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度を所望の温度分布とする。温度センサ２６３は、ノズル２４９ａ，２４９ｂ、２４９ｃと同様に反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【００３７】
（ガス整流部材）
図３、図４および図５を用いて、反応管２０３の内部に設置されるガス整流部材５０の構成を説明する。図３は、ガス整流部材５０の斜視図である。図４は、図３に示されるガス整流部材５０が反応管２０３に設置された状態を説明するための模式的な図であり、図１のＡ−Ａ線に対応する断面図である。図５は、ガス整流部材５０とボート２１７に積載されたウエハ２００との関係を説明するための反応管部分の模式的な縦断面図である。
【００３８】
ガス整流部材５０は、反応管２０３内に設けられた反応管ウォールまたは整流壁と見做すこと事も可能である。後述される成膜ステップ（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）において、ガス整流部材５０は、反応管２０３内における反応ガスおよび原料ガスの流れを整流化するために、反応管２０３内に設けられる。
【００３９】
ガス整流部材５０は、Ｃ字型形状の下側板部材５１と、一対の仕切部材（仕切板）５２１，５２２と、一対の仕切部材５２１，５２２の上端および下端を連結する円弧形状の一対の連結部材５３ａ、５３ｂと、を備えており、これらはいずれも透明な石英が使用されて形成され溶接によって連結されている。ガス整流部材５０を石英によって構成すると、次のような利点を得ることができる。透明部材であるために、熱線（赤外線等の高い熱を持つ光線）を遮断しない。熱膨張率や熱伝導率等の特性が反応管２０３等の他の構成物と同じであるために、熱による影響を制御し易い。高い耐熱性を得ることができる。更には、仕切部材５２１，５２２と、反応管２０３との間に空間５３１，５３２を設けることにより、仕切り部材５２１，５２２での熱線の透過性を向上させることが可能となる。即ち、ヒータ２０７からの熱線を減衰させることなく基板２００に供給させることが可能となる。好ましくは、仕切部材５２１，５２２の厚みは、バッファ構造３００の壁の厚さと同等に構成される。このような厚みに構成することで、基板２００の周方向からの熱線の供給量の不均一化を抑制させることが可能となる。なお、仕切部材５２１は第１仕切部材と言うことができ、仕切部材５２２は第２仕切部材と言うことができる。
【００４０】
一対の仕切部材５２１，５２２は、Ｃ字型形状の下側板部材５１の外周に沿う様に設けられ、長さがボート２１７の全高と略等しい円弧形の彎曲板形状にそれぞれ形成されている中央仕切部材５２ａ、５２ｂを有する。一対の仕切部材５２１、５２２は、また、ボート２１７に積載されたウエハ２００と同心円状に設けられる。仕切部材５２１の中央仕切部材５２ａの円周方向の両端には、第１板部材５５ａと第２板部材５６ａとが中央仕切部材５２ａの長さと同じ長さで設けられる。第１板部材５５ａと第２板部材５６ａとは、ガス整流部材５０の外側方向（反応管２０３の内壁方向）に延在し、反応管２０３の内壁に接しない程度で、反応管２０３内に位置する構成とされる。接しない程度に設けることで、仕切部材５２１と反応管２０３の内壁との間に隙間（空間）を形成することができる。仕切部材５２１と反応管２０３の内壁との間の空間に各種ガスが進入してきたとしても、この隙間から進入したガスを排気することができ、反応管２０３内のガスの滞留を抑制させることができる。反応管２０３内において、第１板部材５５ａはノズル２４９ａの側に設けられ、第２板部材５６ａはノズル２４９ｂの側に設けられる。
同様に、仕切部材５２２の中央仕切部材５２ｂの円周方向の両端には、第１板部材（第３板部材ともいう）５５ｂと第２板部材（第４板部材ともいう）５６ｂとが中央仕切部材５２ｂの長さと同じ長さで設けられる。第１板部材５５ｂと第２板部材５６ｂは、ガス整流部材５０の外側方向（反応管２０３の内壁方向）に延在し、反応管２０３の内壁に接しない程度で、反応管２０３内に位置する様な構成とされる。接しない程度に設けることで、仕切部材５２２と反応管２０３の内壁との間に隙間（空間）を形成することができる。仕切部材５２２と反応管２０３の内壁との間の空間に各種ガスが進入してきたとしても、この隙間から進入したガスを排気することができ、反応管２０３内のガスの滞留を抑制させることができる。反応管２０３内において、第１板部材５５ｂはノズル２４９ａの側に設けられ、第２板部材５６ｂはノズル２４９ｃの側に設けられる。
なお、第１板部材５５ａと第２板部材５６ａは、反応管２０３の内壁に接触するように構成しても構わない。また、同様に、第１板部材５５ｂと第２板部材５６ｂは、反応管２０３の内壁に接触するように構成しても構わない。接触するように構成することで、仕切部材５２１，５２２と反応管２０３との間に、各種ガスが進入することを抑制させることが可能となる。
【００４１】
中央仕切部材５２ａ、５２ｂ（または、第１板部材５５ａ、５５ｂ）と一対の連結部材５３ａ、５３ｂとの間は開口されて、開口部５７が設けられており、ガス管２４９ａは開口部５７の間に位置する様に、設置可能とされている。また、中央仕切部材５２ａ、５２ｂ（または、第２板部材５６ａ、５６ｂ）と間は開口されて、開口部５８が設けられている。開口部５８は、反応管２０３内において、開口部５７に対して排気管２３１側に設けられる。すなわち、ガス整流部材５０は、原料ガス供給部であるノズル２４９ａと、反応ガス供給部であるノズル２４９ｂ、２４９ｃが設けられるバッファ室３００，４００とが配置される位置以外の反応管２０３内に設けられる。
【００４２】
開口部５７及び開口部５８は、ノズル２４９ａからの原料ガスがボート２１７に積載されたウエハ２００の表面上を通過し、排気管２３１から効率よく排気されるように設けられる。また、開口部５７及び開口部５８は、ノズル２４９ｂ、２４９ｃからの反応ガスがボート２１７に積載されたウエハ２００の表面上を通過し、排気管２３１から効率よく排気されるように設けられる。
【００４３】
ガス整流部材５０の下端部５０ａと上端部５０ｂは、共に、開放された構造とされており、原料ガスおよび反応ガスが澱まない構造とされている。仕切部材５２１、５２２は、ボート２１７に積載されたウエハ２００が存在する領域に設けられている。ガス整流部材５０は、原料ガス供給部であるノズル２４９ａと反応ガス供給部であるバッファ構造３００，４００（またはバッファ室２３７）が配置されている位置以外において、ボート２１７に積載された複数のウエハ２００の側面を覆う様に設けられる。つまり、ガス整流部材５０の下端部５０ａに位置する仕切部材５２１、５２２の下部は、断熱板２１８の設けられる領域の上側にあり、ガス整流部材５０の上端部５０ｂに位置する仕切部材５２１、５２２の上部は、ボート２１７に積載されたウエハ２００の上側に位置する。なお、ガス整流部材５０の下端部５０ａに位置する仕切部材５２１、５２２の下部は、断熱板２１８を覆うように構成しても構わない。
【００４４】
ガス整流部材５０は、中央仕切部材５２ａ、５２ｂの内壁と反応管２０３内のウエハ２００の外周部（エッジ部または側面部）との間隔（距離）が、バッファ構造３００，４００の内壁（ウエハ２００に対向する壁面）と反応管２０３内のウエハ２００の外周部との間隔（距離）と、略同一となる様に、反応管２００内に設置される。すなわち、中央仕切部材５２ａとウエハ２００の外周部との間隔ｄ１、中央仕切部材５２ｂとウエハ２００の外周部との間隔ｄ２、バッファ構造３００の内壁と反応管２０３内のウエハ２００の外周部との間隔ｄ３、バッファ構造４００の内壁と反応管２０３内のウエハ２００の外周部との間隔ｄ４とした場合、間隔ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４は略同一の値とされている。間隔ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４は一定の距離とされている。
つまり、第１仕切部材５２１は、原料ガス供給部（２４９ａ）と第１プラズマ生成部（２６９，２７０，２７１）との間の反応管２０３の内壁に沿って、基板２００のエッジ部から一定の距離（ｄ１）の位置に配置される。同様に、第２仕切部材５２２は、原料ガス供給部（２４９ａ）と第２プラズマ生成部（３６９，３７０，３７１）との間の反応管２０３の内壁に沿って、基板２００の外周部から一定の距離（ｄ２）の位置に配置される。
ノズル２４９ａ側に設けられる仕切部材５２１の第1板部材５５ａと仕切部材５２２の第1板部材５５ｂとの開度θ（基板２００の中心と仕切部材５２１の第1板部材５５ａとを結んだ線分と、基板２００の中心と仕切部材５２２の第1板部材５５ｂとを結んだ線分と、がなす角度）は、１０度以上、３０度以下に構成される。開度θが３０度を超えると、ガスが基板２００の周囲へ拡散していまい、基板２００の中央への供給量が少なくなってしまう。また、開度θが１０度未満になると、基板２００の中央への供給量が増えてしまい、基板２００の周囲への供給量が少なくなってしまう。
【００４５】
ガス整流部材５０を反応管２０３内に設けたことにより、反応ガスおよび原料ガスの流れが整流化され、ボート２１７に積載されたウエハ２００への反応ガスおよび原料ガスの供給が効率よく行われる。反応ガスおよび原料ガスの流れが整流化については、後に詳細に説明する。
【００４６】
なお、反応管２０３は、減圧に耐えられるように、円筒形状とされているが、ガス整流部材５０を反応管２０３内に設けることで、反応管２０３を構成する石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料の板厚を、薄くすることが可能であり、反応管２０３を軽量で製作しやすい簡易な構成とすることが可能である。
【００４７】
（制御装置）
次に制御装置について図６を用いて説明する。図６に示すように、制御部（制御装置）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。
【００４８】
記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理工程の成膜処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する各種処理（成膜処理）における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
【００４９】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄ、バルブ２４３ａ〜２４３ｄ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、整合器２７２，３７２、高周波電源２７３，３７３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ等に接続されている。
【００５０】
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、回転機構２６７の制御、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｄの開閉動作、インピーダンス監視に基づく高周波電源２７３，３７３の調整動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の正逆回転、回転角度および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。
【００５１】
コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
【００５２】
（２）基板処理工程
次に、基板処理装置を使用して、半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハ２００上に薄膜を形成する工程について、図７及び図８を参照しながら説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。
【００５３】
ここでは、原料ガスとしてＤＣＳガスを供給するステップと、反応ガスとしてプラズマ励起させたＮＨ3ガスを供給するステップとを非同時に、すなわち同期させることなく所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＮを含む膜として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を形成する例について説明する。また、例えば、ウエハ２００上には、予め所定の膜が形成されていてもよい。また、ウエハ２００または所定の膜には予め所定のパターンが形成されていてもよい。
【００５４】
本明細書では、図８に示す成膜処理のプロセスフローを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の他の実施形態の説明においても、同様の表記を用いることとする。
（ＤＣＳ→ＮＨ3*）×ｎ ⇒ ＳｉＮ
本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【００５５】
（搬入ステップ：Ｓ１）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【００５６】
（圧力・温度調整ステップ：Ｓ２）
処理室２０１の内部、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。真空ポンプ２４６は、少なくとも後述する成膜ステップが終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。
【００５７】
また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくとも後述する成膜ステップが終了するまでの間は継続して行われる。ただし、成膜ステップを室温以下の温度条件下で行う場合は、ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は行わなくてもよい。なお、このような温度下での処理だけを行う場合には、ヒータ２０７は不要となり、ヒータ２０７を基板処理装置に設置しなくてもよい。この場合、基板処理装置の構成を簡素化することができる。
【００５８】
続いて、回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転は、少なくとも成膜ステップが終了するまでの間は継続して行われる。
【００５９】
（成膜ステップ：Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）
その後、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６を順次実行することで成膜ステップを行う。
【００６０】
（原料ガス供給ステップ：Ｓ３，Ｓ４）
ステップＳ３では、処理室２０１内のウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給する。
【００６１】
バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＤＣＳガスを流す。ＤＣＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介してガス供給孔２５０ａから処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき同時にバルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へＮ2ガスを流す。Ｎ2ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ＤＣＳガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
【００６２】
また、ノズル２４９ｂ、２４９ｃ内へのＤＣＳガスの侵入を抑制するため、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へＮ2ガスを流す。Ｎ2ガスは、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂ、２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
【００６３】
ＭＦＣ２４１ａで制御するＤＣＳガスの供給流量は、例えば１ｓｃｃｍ以上、６０００ｓｃｃｍ以下、好ましくは２０００ｓｃｃｍ以上、３０００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄで制御するＮ2ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００ｓｃｃｍ以上、１００００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１Ｐａ以上、２６６６Ｐａ以下、好ましくは６６５Ｐａ以上、１３３３Ｐａの範囲内の圧力とする。ＤＣＳガスにウエハ２００を晒す時間は、例えば１秒以上、１０秒以下、好ましくは１秒以上、３秒以下の範囲内の時間とする。
【００６４】
ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば０℃以上７００℃以下、好ましくは室温（２５℃）以上５５０℃以下、より好ましくは４０℃以上５００℃以下の範囲内の温度となるような温度に設定する。本実施形態のように、ウエハ２００の温度を７００℃以下、さらには５５０℃以下、さらには５００℃以下とすることで、ウエハ２００に加わる熱量を低減させることができ、ウエハ２００が受ける熱履歴の制御を良好に行うことができる。
【００６５】
上述の条件下でウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、Ｓｉ含有層が形成される。Ｓｉ含有層はＳｉ層の他、ＣｌやＨを含み得る。Ｓｉ含有層は、ウエハ２００の最表面に、ＤＣＳが物理吸着したり、ＤＣＳの一部が分解した物質が化学吸着したり、ＤＣＳが熱分解することでＳｉが堆積したりすること等により形成される。すなわち、Ｓｉ含有層は、ＤＣＳやＤＣＳの一部が分解した物質の吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ｓｉの堆積層（Ｓｉ層）であってもよい。
【００６６】
Ｓｉ含有層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＤＣＳガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４を開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＳｉ含有層の形成に寄与した後のＤＣＳガスや反応副生成物等を処理室２０１内から排除する（Ｓ４）。また、バルブ２４３ｃ，２４３ｄは開いたままとして、処理室２０１内へのＮ2ガスの供給を維持する。Ｎ2ガスはパージガスとして作用する。なお、このステップＳ４を省略してもよい。
【００６７】
原料ガスとしては、ＤＣＳガスのほか、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ3）2］4、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ3）2］3Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビスジメチルアミシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ3）2］2Ｈ2、略称：ＢＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ2Ｈ5）2］2Ｈ2、略称：ＢＤＥＡＳ）、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ2［ＮＨ（Ｃ4Ｈ9）］2 、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、ジメチルアミノシラン（ＤＭＡＳ）ガス、ジエチルアミノシラン（ＤＥＡＳ）ガス、ジプロピルアミノシラン（ＤＰＡＳ）ガス、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガス、ブチルアミノシラン（ＢＡＳ）ガス、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）ガス等の各種アミノシラン原料ガスや、モノクロロシラン（ＳｉＨ3Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ3、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ4、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ2Ｃｌ6、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ3Ｃｌ8、略称：ＯＣＴＳ）ガス等の無機系ハロシラン原料ガスや、モノシラン（ＳｉＨ4、略称：ＭＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6、略称：ＤＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ3Ｈ8、略称：ＴＳ）ガス等のハロゲン基非含有の無機系シラン原料ガスを好適に用いることができる。
【００６８】
不活性ガスとしては、Ｎ2ガスの他、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。
【００６９】
（反応ガス供給ステップ：Ｓ５，Ｓ６）
成膜処理が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００に対して反応ガスとしてのプラズマ励起させたＮＨ3ガスを供給する（Ｓ５）。
【００７０】
このステップでは、バルブ２４３ｂ〜２４３ｄの開閉制御を、ステップＳ３におけるバルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄの開閉制御と同様の手順で行う。ＮＨ3ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂ、２４９ｃを介してバッファ室２３７内へ供給される。このとき、棒状電極２６９，２７０，２７１、３６９，３７０，３７１間に高周波電力を供給する。バッファ室２３７内へ供給されたＮＨ3ガスはプラズマ状態に励起され（プラズマ化して活性化され）、活性種（ＮＨ3*）として処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
【００７１】
ＭＦＣ２４１ｂで制御するＮＨ3ガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上、１００００ｓｃｃｍ以下、好ましくは１０００ｓｃｃｍ以上、２０００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量とする。棒状電極２６９，２７０，２７１、３６９，３７０，３７１に印加する高周波電力は、例えば５０Ｗ以上、６００Ｗ以下の範囲内の電力とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１Ｐａ以上、５００Ｐａ以下の範囲内の圧力とする。プラズマを用いることで、処理室２０１内の圧力をこのような比較的低い圧力帯としても、ＮＨ3ガスを活性化させることが可能となる。ＮＨ3ガスをプラズマ励起することにより得られた活性種をウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１秒以上、１８０秒以下、好ましくは１秒以上、６０秒以下の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、上述のＳ３と同様な処理条件とする。
【００７２】
上述の条件下でウエハ２００に対してＮＨ3ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層がプラズマ窒化される。この際、プラズマ励起されたＮＨ3ガスのエネルギーにより、Ｓｉ含有層が有するＳｉ−Ｃｌ結合、Ｓｉ−Ｈ結合が切断される。Ｓｉとの結合を切り離されたＣｌ、Ｈは、Ｓｉ含有層から脱離することとなる。そして、Ｃｌ等が脱離することで未結合手（ダングリングボンド）を有することとなったＳｉ含有層中のＳｉが、ＮＨ3ガスに含まれるＮと結合し、Ｓｉ−Ｎ結合が形成されることとなる。この反応が進行することにより、Ｓｉ含有層は、ＳｉおよびＮを含む層、すなわち、シリコン窒化層（ＳｉＮ層）へと変化させられる（改質される）。
【００７３】
なお、Ｓｉ含有層をＳｉＮ層へと改質させるには、ＮＨ3ガスをプラズマ励起させて供給する必要がある。ＮＨ3ガスをノンプラズマの雰囲気下で供給しても、上述の温度帯では、Ｓｉ含有層を窒化させるのに必要なエネルギーが不足しており、Ｓｉ含有層からＣｌやＨを充分に脱離させたり、Ｓｉ含有層を充分に窒化させてＳｉ−Ｎ結合を増加させたりすることは、困難なためである。
【００７４】
Ｓｉ含有層をＳｉＮ層へ変化させた後、バルブ２４３ｂを閉じ、ＮＨ3ガスの供給を停止する。また、棒状電極２６９，２７０，２７１、３６９，３７０，３７１間への高周波電力の供給を停止する。そして、ステップＳ４と同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留するＮＨ3ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する（Ｓ６）。なお、このステップＳ６を省略してもよい。
【００７５】
窒化剤、すなわち、プラズマ励起させるＮＨ3含有ガスとしては、ＮＨ3ガスの他、ジアゼン（Ｎ2Ｈ2）ガス、ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）ガス、Ｎ3Ｈ8ガス等を用いてもよい。
【００７６】
不活性ガスとしては、Ｎ2ガスの他、例えば、ステップＳ４で例示した各種希ガスを用いることができる。
【００７７】
（所定回数実施：Ｓ７）
上述したＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６をこの順番に沿って非同時に、すなわち、同期させることなく行うことを１サイクルとし、このサイクルを所定回数（ｎ回）、すなわち、１回以上行う（Ｓ７）ことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＮ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すことが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成されるＳｉＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、ＳｉＮ層を積層することで形成されるＳｉＮ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すことが好ましい。
【００７８】
（大気圧復帰ステップ：Ｓ８）
上述の成膜処理が完了したら、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄのそれぞれから不活性ガスとしてのＮ2ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。これにより、処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガス等が処理室２０１内から除去される（不活性ガスパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（Ｓ８）。
【００７９】
（搬出ステップ：Ｓ９）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される（Ｓ９）。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出されることとなる（ウエハディスチャージ）。なお、ウエハディスチャージの後は、処理室２０１内へ空のボート２１７を搬入するようにしてもよい。
【００８０】
（ガス整流部材５０による原料ガスおよび反応ガスの整流化）
以下、図９Ａ〜図９Ｄおよび図１０Ａ〜図１０Ｄを用いて、ガス整流部材５０による原料ガスおよび反応ガスの整流化について説明する。図９Ａ〜図９Ｄは、比較例に係る反応管２０３内のガスの流れを説明する概念的な図であり、ガス整流部材５０が反応管２０３内に設けられない場合の反応管内のガスの流れを説明する図である。図１０Ａ〜図１０Ｄは、本実施の形態に係るガス整流部材５０を反応管２０３内に設置した場合の反応管内のガスの流れを説明する概念的な図である。まず、図９Ａ〜図９Ｄの比較例のガスの流れを説明し、その後、図１０Ａ〜図１０Ｄの本実施の形態のガスの流れを説明する。
【００８１】
（比較例のガスの流れ）
図９Ａ及び図９Ｂは、原料ガスをノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａから各ウエハ２００上へ供給した場合の原料ガスの流れを示している。図９Ａはウエハ２００の表面上の原料ガスの流れを示す上面図であり、図９Ｂは、積載されたウエハ２００を横から見た場合の原料ガスの流れを示す部分的な縦断面図である。
【００８２】
図９Ａに示されるように、原料ガスは、ウエハ２００の表面上において、点線矢印で示されるウエハ２００の中心部分付近のガスの流れ（供給量）が、実線矢印で示されるウエハ２００の左右方向のガスの流れ（供給量）より、少なくなる場合がある。これは、反応管２０３の内壁とウエハ２００の外周との間隔（距離）Ｄが、バッファ構造３００の内壁と反応管２０３内のウエハ２００の外周部との間隔ｄ３やバッファ構造４００の内壁と反応管２０３内のウエハ２００の外周部との間隔ｄ４と比較して、広いためである。すなわち、間隔Ｄが、Ｄ＞ｄ３，ｄ４であるため、原料ガスは、反応管２０３の内壁とウエハ２００の外周との間隔（距離）Ｄの隙間から、反応管２０３の下方へ流れやすくなる。
【００８３】
図９Ｂに示すように、原料ガスはノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａから各ウエハ２００の表面上に供給され、各ウエハ２００の表面上を通過し、その後、反応管２０３の内壁とウエハ２００の外周との間隔（距離）Ｄの隙間から、図９Ｂに下方矢印で示すように、反応管２０３の下方へ流れ、排気管２３１から排気される。
【００８４】
図９Ｃおよび図９Ｄは、活性化した反応ガスをバッファ構造３００および４００のガス供給口３０２，３０４，４０２，４０４から各ウエハ２００上へ供給した場合の反応ガスの流れを示している。図９Ｃはウエハ２００の表面上の活性化した反応ガスの流れを示す上面図であり、図９Ｄは、積載されたウエハ２００を横から見た場合の活性化した反応ガスの流れを示す部分的な縦断面図である。
【００８５】
図９Ｃに示されるように、活性化した反応ガスは、ウエハ２００の表面上において、点線矢印で示されるウエハ２００の中心部分付近のガスの流れ（供給量）が、実線矢印で示されるウエハ２００の左右方向のガスの流れ（供給量）より、少なくなる場合がある。これは、前記同様、反応管２０３の内壁とウエハ２００の外周との間隔（距離）Ｄが、バッファ構造３００の内壁と反応管２０３内のウエハ２００の外周部との間隔ｄ３やバッファ構造４００の内壁と反応管２０３内のウエハ２００の外周部との間隔ｄ４と比較して、広いためである。すなわち、間隔Ｄが、Ｄ＞ｄ３，ｄ４であるため、活性化した反応ガスは、反応管２０３の内壁とウエハ２００の外周との間隔（距離）Ｄの隙間から、反応管２０３の下方へ流れやすくなる。また、図９Ｄに示すように、活性化した反応ガスはバッファ構造３００および４００のガス供給口３０２，３０４，４０２，４０４から各ウエハ２００の表面上へ供給され、各ウエハ２００の表面上を通過し、その後、反応管２０３の内壁とウエハ２００の外周との間隔（距離）Ｄの隙間から、図９Ｄに下方矢印で示すように、反応管２０３の下方へ流れ、排気管２３１から排気される。
【００８６】
したがって、各ウエハ２００の中心付近の領域において、原料ガスの供給量および活性化した反応ガスの供給量が、各ウエハ２００の外周付近の領域と比べ、少なくなってしまう為、各ウエハ２００の表面に形成されるＳｉＮ膜など膜厚が不均一となってしまう場合がある。
【００８７】
（本実施形態のガスの流れ）
図１０Ａおよび図１０Ｂは、原料ガスをノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａから各ウエハ２００上へ供給した場合の原料ガスの流れを示している。図１０Ａはウエハ２００の表面上の原料ガスの流れを示す上面図であり、図１０Ｂは、積載されたウエハ２００を横から見た場合の原料ガスの流れを示す部分的な縦断面図である。
【００８８】
図１０Ａに示されるように、原料ガスは、ウエハ２００の表面上において、点線矢印で示されるウエハ２００の左右方向のガスの流れ（供給量）が、実線矢印で示されるウエハ２００の中心付近のガスの流れ（供給量）より、少なくなる。これは、図４で説明された様に、中央仕切部材５２ａとウエハ２００の外周部との間隔ｄ１、中央仕切部材５２ｂとウエハ２００の外周部との間隔ｄ２、バッファ構造３００の内壁と反応管２０３内のウエハ２００の外周部との間隔ｄ３、バッファ構造４００の内壁と反応管２０３内のウエハ２００の外周部との間隔ｄ４が略同一の値とされているからである。
【００８９】
このため、図１０Ｂに示されるように、ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａは、開口部５７を介して、各ウエハ２００の表面上に供給される。ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａから各ウエハ２００の表面上に供給された原料ガスは、各ウエハ２００の中心付近の表面上を通過し、ノズル２４９ａに対向する反応管２０３の内壁の領域、すなわち、バッファ構造３００とバッファ構造４００の間の領域まで到達し、その後の反応管２０３の下方へ流れ、排気管２３１から排気される。
【００９０】
図１０Ｃおよび図１０Ｄは、活性化した反応ガスをバッファ構造３００および４００のガス供給口３０２，３０４，４０２，４０４から各ウエハ２００上へ供給した場合の反応ガスの流れを示している。図１０Ｃはウエハ２００の表面上の活性化した反応ガスの流れを示す上面図であり、図１０Ｄは、積載されたウエハ２００を横から見た場合の活性化した反応ガスの流れを示す部分的な縦断面図である。
【００９１】
図１０Ｃおよび図１０Ｄに示されるように、活性化した反応ガスは、ウエハ２００の表面上において、ガス供給口３０２，３０４，４０２，４０４から実線矢印で示されるように、ウエハ２００の中心部分付近へ流れ、ウエハ２００の外周領域に到達し、その後、仕切部材５２１，５２２の間である開口部５７の近傍まで流れる。活性化した反応ガスは、その後、開口部５７の近傍から、反応管２０３の下方へ流れ、排気管２３１から排気される。これは、図４で説明された様に、間隔ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４が略同一の値とされているからである。
【００９２】
したがって、原料ガスおよび活性化した反応ガスが各ウエハ２００の中心付近の領域に整流化されて流れる為、各ウエハ２００の中心付近の領域の原料ガスの供給量および活性化した反応ガスの供給量が、不足することがなく、十分に供給される。これにより、各ウエハ２００の表面に形成されるＳｉＮ膜等の膜厚が均一化される。また、各ウエハ２００上に発生した反応副生成物も、効率よく排気管２３１から排気することが可能である。
【００９３】
（３）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
【００９４】
１）反応管２０３内に、ガス整流部材５０を設けたことにより、原料ガスおよび活性化した反応ガスの流れが整流化できる。これにより、原料ガスおよび活性化した反応ガスが各ウエハ２００上に効率よく供給できる。
【００９５】
２）上記１により、各ウエハ２００の表面に形成される膜の膜厚が均一化される。
【００９６】
３）ガス整流部材５０は、原料ガス供給部であるノズル２４９ａと、反応ガス供給部であるバッファ構造３００，４００（またはバッファ室２３７）が配置される位置以外の空間に配置される。これにより、原料ガスおよび反応ガスを効率よく排気することが可能である。また、各ウエハ２００上に発生した反応副生成物も、効率よく排気管２３１から排気することが可能である。
【００９７】
４）反応ガス供給部であるバッファ構造３００，４００（またはバッファ室２３７）は、反応ガスを均一に供給するためのバッファ室２３７を有しており、ガス整流部材５０は、基板２００の外周とガス整流部材５０の内壁との間隙（ｄ１、ｄ２）が、基板２００とバッファ室３７１との間隙（ｄ３、ｄ４）と略同一となるように配置される。このため、基板２００上における原料ガスおよび活性化した反応ガスの流れが整流化できる。また、原料ガスおよび活性化した反応ガスが各ウエハ２００上に効率よく供給できる。
【００９８】
５）原料ガス供給部であるノズル２４９ａと反応ガス供給部であるバッファ構造３００，４００（またはバッファ室２３７）は、処理室２０１の中心を通る中心線に対して反対側に位置するように設けられる。ガス整流部材５０は、原料ガス供給部と反応ガス供給部が配置されている位置以外の基板２００の側面を覆う構成とした。これにより、基板２００上における原料ガスおよび反応ガスの流れが整流化される。また、原料ガスおよび反応ガスが効率よく排気できる。
【００９９】
＜本発明の他の実施形態＞
次に、本発明の他の実施形態について図１１を参照しながら説明する。本実施形態において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。
【０１００】
本実施形態では、改質ガスとして、例えば水素（Ｈ2）ガスが、ノズル２４９ｃから処理室２０１内へ供給されるように構成が変更されている。すなわち、ノズル２４９ｃは、図２に示されるガス供給管２３２ｂに接続されるのではなく、水素（Ｈ2）ガスを供給する他のガス供給管に他のＭＦＣ、および他のバルブを介して接続される構成へと変更される。
【０１０１】
そして、図１１に示すように、原料ガスとしてＤＣＳガスを供給するステップと、反応ガスとしてプラズマ励起させたＮＨ3ガスを供給するステップと、改質ガスとしてプラズマ励起させたＨ2ガスを非同時に、すなわち同期させることなく所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＮを含む膜として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を形成する。
（ＤＣＳ→ＮＨ3*→Ｈ2*）×ｎ ⇒ ＳｉＮ
以上のように、ノズル２４９ｂから反応ガスとしてＮＨ3ガスをプラズマ励起してウエハに供給した後にＨ2ガスをプラズマ励起して供給する場合にも、本発明を適用することができ、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０２】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【０１０３】
上述の実施形態では、バッファ構造が２つの場合を説明したが、バッファ構造が１つの場合や、バッファ構造が３つの場合等、バッファ構造が複数となる場合にも適用することができ、上述した実施形態及び変形例と同様の効果が得られる。
【０１０４】
また、上述の実施形態では、プラズマ生成部として３本の電極を用いる例について説明したが、これに限らず、２本や、５本や７本などの３本以上の奇数本の電極を用いる場合に適用することもできる。例えば５本の電極を用いてプラズマ生成部を構成する場合、最外位置に配置される２本の電極と、中央位置に配置される１本の電極の合計３本の電極を高周波電源に接続し、高周波電源に挟まれる形で配置される２本の電極を接地するように接続することで構成することができる。
【０１０５】
また、上述の実施形態では、高周波電源側の電極の本数を接地側の電極の本数よりも多くして、接地側の電極を高周波電源側の電極に対して共通にする例について説明したが、これに限らず、接地側の電極の本数を高周波電源側の電極の本数よりも多くして、高周波電源側の電極を接地側の電極に対して共通にするようにしてもよい。ただし、接地側の電極の本数を高周波電源側の電極の本数より多くすると、高周波電源側の電極に印加する電力を大きくする必要が生じ、パーティクルが多く発生してしまう。このため、高周波電源側の電極の本数を接地側の電極の本数より多くなるように設定する方が望ましい。
【０１０６】
また、上述の実施形態では、原料を供給した後に反応ガスを供給する例について説明した。本発明はこのような態様に限定されず、原料、反応ガスの供給順序は逆でもよい。すなわち、反応ガスを供給した後に原料を供給するようにしてもよい。供給順序を変えることにより、形成される膜の膜質や組成比を変化させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
以上述べたように、本発明によれば、基板を均一に処理することが可能な技術を提供できる。
【符号の説明】
【０１０８】
２００：ウエハ、２０１：処理室、２３７：バッファ室、２４９：ノズル、３００，４００：バッファ構造、３０２，３０４，４０２，４０４：ガス供給口、５０：ガス整流部材
【図１】
2019059224.tif 000003
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
2019059224.tif 000015
【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
2019059224.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月22日(2020.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられて原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記処理室内に設けられて反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
前記処理室の中心と前記排気部とを通る直線を挟んで配置され、前記反応ガスをプラズマ化させる第１プラズマ生成部と第２プラズマ生成部と、を備えるプラズマ生成部と、
前記原料ガス供給部と前記第１プラズマ生成部との間の前記処理室の内壁に沿って前記基板のエッジ部から一定の距離の位置に配置される第１仕切部材と、前記原料ガス供給部と前記第２プラズマ生成部との間の前記処理室の内壁に沿って前記基板の外周部から一定の距離の位置に配置される第２仕切部材と、を備えるガス整流部材と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
少なくとも平面視において前記原料ガス供給部と前記排気部とは対向する位置に設けられる請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記第１仕切部材と前記第２仕切部材は、それぞれ前記処理室の壁との間に空間を有する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第１仕切部材の両端に、前記処理室の内壁方向に第１板部材と第２板部材とが、前記処理室の内壁と間隙を形成するように設けられ、
前記第２仕切部材の両端に、前記処理室の内壁方向に第３板部材と第４板部材とが、前記処理室の内壁と間隙を形成するように設けられる請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記第１仕切部材の前記第１板部材と前記第２仕切部材の前記第３板部材とは前記原料ガス供給部側に設けられ、前記第１板部材と前記基板の中心とを結ぶ線分と、前記第３板部材と前記基板の中心とを結ぶ線分と、がなす角度は１０度以上３０度以下である請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記第１仕切部材と前記第２仕切部材との間には、開口部が設けられ、前記原料ガスは、前記開口部を介して前記基板に対して供給される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記反応ガスは、前記開口部を介して前記排気部から排気される請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記第１プラズマ生成部は第１バッファ構造内に設けられ、前記第２プラズマ生成部は第２バッファ構造内に設けられ、前記基板のエッジ部と前記第１バッファ構造の内壁との間隔と、前記基板のエッジ部と前記第２バッファ構造の内壁との間隔とが同一である請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記基板のエッジ部と前記第１仕切部材との間隔と、前記基板のエッジ部と前記第２仕切部材との間隔と、前記基板のエッジ部と前記第１バッファ構造の内壁との間隔と、前記基板のエッジ部と前記第２バッファ構造の内壁との間隔とが同一である請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記第1プラズマ生成部と前記第２プラズマ生成部のそれぞれは、高周波電源に接続される少なくとも２本の第１電極と、前記第1電極の間に接地される少なくとも１本の第２電極とを備える請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられて原料ガスを供給する原料ガス供給部と、前記処理室内に設けられて反応ガスを供給する反応ガス供給部と、前記処理室内を排気する排気部と、前記処理室の中心と前記排気部とを通る直線を挟んで配置され、反応ガスをプラズマ化することにより活性化させる第１プラズマ生成部と第２プラズマ生成部と、を備えるプラズマ生成部と、前記原料ガス供給部と前記第１プラズマ生成部との間の前記処理室の内壁に沿って前記基板のエッジ部から一定の距離の位置に配置される第１仕切部材と、前記原料ガス供給部と前記第２プラズマ生成部との間の前記処理室の内壁に沿って前記基板のエッジ部から一定の距離の位置に配置される第２仕切部材と、を備えるガス整流部材と、を有する基板処理装置の前記処理室内に基板を搬入する工程と、
前記処理室内の基板に対して前記原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内の基板に対して前記第１プラズマ生成部および前記第２プラズマ生成部によりプラズマ化された前記反応ガスを供給する工程と、
前記処理室内から前記基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられて原料ガスを供給する原料ガス供給部と、前記処理室内に設けられて反応ガスを供給する反応ガス供給部と、前記処理室内を排気する排気部と、前記処理室の中心と前記排気部とを通る直線を挟んで配置され、反応ガスをプラズマ化することにより活性化させる第１プラズマ生成部と第２プラズマ生成部と、を備えるプラズマ生成部と、前記原料ガス供給部と前記第１プラズマ生成部との間の前記処理室の内壁に沿って前記基板のエッジ部から一定の距離の位置に配置される第１仕切部材と、前記原料ガス供給部と前記第２プラズマ生成部との間の前記処理室の内壁に沿って前記基板のエッジ部から一定の距離の位置に配置される第２仕切部材と、を備えるガス整流部材と、を有する基板処理装置の前記処理室内に基板を搬入する手順と、
前記処理室内の基板に対して前記原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内の基板に対して前記第１プラズマ生成部および前記第２プラズマ生成部によりプラズマ化された前記反応ガスを供給する手順と、
前記処理室内から前記基板を搬出する手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【国際調査報告】
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