(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の処理ガスと、プラズマ化された第２の処理ガスとを交互に処理容器に供給して基板を処理する基板処理装置であって、前記第１の処理ガスを供給する第１のガス供給系と、
前記第２の処理ガスを供給する第２のガス供給系と、
前記処理容器の上流に配置され、少なくとも前記第２の処理ガスをプラズマ化させるプラズマユニットと、
前記処理容器の上流であって前記プラズマユニットの下流に配置された、不活性ガスを供給する第３のガス供給系を備え、
前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとが交互に供給されるように前記第１のガス供給系と前記第２のガス供給系を制御すると共に、
前記第１の処理ガスの供給と前記第２の処理ガスの供給との間で前記不活性ガスを供給し、前記不活性ガスの供給が終了する前から前記第２の処理ガスの供給を開始し、前記第２の処理ガスの供給が終了する前から前記不活性ガスを供給するように前記第２のガス供給系と前記第３のガス供給系を制御すると共に、
前記第２の処理ガスの供給が開始される前から前記第２の処理ガスのプラズマ化に必要な電力印加を実行するように前記プラズマユニットを制御する制御部と、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２の処理ガスの供給が終了した後も前記電力印加を継続するように前記プラズマユニットを制御する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスのいずれも前記プラズマユニットに供給されていないときも前記電力印加を実行するように前記プラズマユニットを制御する請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記基板の処理する間、常に前記電力印加を実行するように前記プラズマユニットを制御する請求項１から３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
少なくとも流量を含む前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスの供給条件は、前記第１の処理ガスは前記プラズマユニットにおいてプラズマ化されず、前記第２の処理ガスは前記プラズマユニットにおいてプラズマ化されるように設定される請求項１から４のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第２の処理ガスの供給中に前記不活性ガスの供給を終了した後、前記第２の処理ガスの供給中に前記不活性ガスの供給を開始するように前記第２のガス供給系と前記第３のガス供給系とを制御する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記基板の処理に寄与しない非処理ガスを前記プラズマユニットに供給する第４のガス供給系を備え、前記制御部は、前記第２の処理ガスの供給を開始する前に前記非処理ガスを前記プラズマユニットに供給するように前記第４のガス供給系を制御する請求項１から５のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項８】
少なくとも流量を含む前記非処理ガスの供給条件は、前記非処理ガスが前記プラズマユニットにおいてプラズマ化されるように設定される請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項９】
第１の処理ガスと、プラズマユニットによってプラズマ化された第２の処理ガスとを処理容器に交互に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
前記第１の処理ガスの供給と前記第２の処理ガスの供給との間で不活性ガスを供給し、
前記不活性ガスの供給が終了する前から前記第２の処理ガスの供給を開始する工程と、
前記第２の処理ガスの供給が終了する前から前記不活性ガスを供給する工程と、
前記プラズマユニットにおいて前記第２の処理ガスのプラズマ化に必要な電力印加が実行されている状態で前記第２の処理ガスの供給の開始と終了を行う半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
第１の処理ガスと、プラズマユニットによってプラズマ化された第２の処理ガスとを処理容器に交互に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
前記第１の処理亜ガスの供給と前記第２の処理ガスの供給との間で不活性ガスを供給し、前記不活性ガスの供給が終了する前から前記第２の処理ガスの供給を開始する工程と、
前記第２の処理ガスの供給が終了する前から前記不活性ガスを供給する工程と、
前記第２の処理ガスが前記プラズマユニットに供給されていないときに前記プラズマユニットにおいて前記第２の処理ガスのプラズマ化に必要な電力印加を開始する工程と、
前記プラズマユニットにおいて前記電力印加が実行されている状態で前記第２の処理ガスの供給を開始する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第２の処理ガスの供給が終了した後も前記プラズマユニットにおいて前記電力印加を継続する工程と、を備える請求項１０に記載の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、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程では、プラズマを使用した基板処理装置が用いられる。プラズマを使用した基板処理装置として、例えば特許文献１に記載されるように枚葉式の装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１１２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プラズマを使用した基板処理装置においては、スループットを向上させると共に、プラズマ励起された処理ガスの供給量や供給時間を正確に規定するために、処理ガスの流れに確実に同期して、プラズマのＯＮ／ＯＦＦをより高速に切り替えられることが望ましい。【０００５】
本発明は、処理ガスの流れに確実に同期して、プラズマのＯＮ／ＯＦＦをより高速に切り替えることのできる基板処理装置および半導体装置に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】
【０００６】
本発明の一態様によれば、第１の処理ガスと、プラズマ化された第２の処理ガスとを交互に処理容器に供給して基板を処理する基板処理装置であって、前記第１の処理ガスを供給する第１のガス供給系と、前記第２の処理ガスを供給する第２のガス供給系と、前記処理容器の上流に配置され、少なくとも前記第２の処理ガスをプラズマ化させるプラズマユニットと、前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとが交互に供給されるように前記第１のガス供給系と前記第２のガス供給系を制御すると共に、前記第２の処理ガスの供給が開始される前から前記第２の処理ガスのプラズマ化に必要な電力印加を実行するように前記プラズマユニットを制御する制御部と、を備えるように構成した。【０００７】
また、本発明の他の態様によれば、少なくとも第１の処理ガスと第２の処理ガスを処理容器に供給して基板を処理する基板処理装置であって、前記第１の処理ガスの供給路を開閉する第１のバルブと、前記第２の処理ガスの供給路を開閉する第２のバルブと、前記処理容器の上流であって前記第２のバルブの下流に配置されたプラズマユニットと、前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとが交互に供給されるように前記第１のバルブと前記第２のバルブの開閉を制御すると共に、前記第２のバルブが開かれる前から前記第２の処理ガスのプラズマ化に必要な電力印加を実行するように前記プラズマユニットを制御する制御部と、を備えるように構成した。【０００８】
また、本発明の一態様によれば、第１の処理ガスと、プラズマユニットによってプラズマ化された第２の処理ガスとを処理容器に交互に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、前記プラズマユニットにおいて前記第２の処理ガスのプラズマ化に必要な電力印加が実行されている状態で前記第２の処理ガスの供給の開始と終了を行うように構成した。【０００９】
また、本発明の他の態様によれば、プラズマユニットによってプラズマ化された第２の処理ガスとを処理容器に交互に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、前記第２の処理ガスが前記プラズマユニットに供給されていないときに前記プラズマユニットにおいて前記第２の処理ガスのプラズマ化に必要な電力印加を開始する工程と、前記プラズマユニットにおいて前記電力印加が実行されている状態で前記第２の処理ガスの供給を開始する工程と、を有するように構成した。【００１０】
また、本発明の他の態様によれば、半導体装置の製造方法において、第１の処理ガスを基板の処理容器に供給する第１の工程と、不活性ガスをプラズマユニットの下流から前記処理容器に供給する第２の工程と、前記プラズマユニットにおいてプラズマ化された第２の処理ガスを前記処理容器に向けて供給する第３の工程と、不活性ガスを前記プラズマユニットの下流から前記処理容器に供給する第４の工程と、を有し、前記第３の工程では、前記第２の工程が終了する前に前記プラズマ化された第２の処理ガスの供給を開始すると共に、前記第４の工程が開始した後に前記プラズマ化された第２の処理ガスの供給を終了するように構成した。【００１１】
また、本発明の他の態様によれば、半導体装置の製造方法において、第１の処理ガスを基板の処理容器に供給する第１の工程と、プラズマユニットによってプラズマ化された第２の処理ガスを前記処理容器に供給する第２の工程と、前記第２の工程を除く工程において、前記基板の処理に寄与しない非処理ガスを前記プラズマユニットに供給することによって前記プラズマユニットにおいてプラズマを生成させる第３の工程と、を有するように構成した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る基板処理装置および半導体装置の製造方法によれば、処理ガスの流れに確実に同期して、プラズマのＯＮ／ＯＦＦをより高速に切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る基板処理工程を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る成膜工程を示すフローチャートである。
【図４】図３に示す成膜工程のタイムチャートである。
【図５】図３に示す成膜工程におけるプラズマ着火のタイミングを示すタイムチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る成膜工程を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る基板処理装置を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る成膜工程を示すフローチャートである。
【図１０】図９に示す成膜工程のタイムチャートである。
【図１１】従来技術に係る成膜工程を示すタイムチャートである。
【図１２】図１１に示す成膜工程におけるプラズマ着火のタイミングを示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１の実施形態＞
【００１５】
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１６】
（１）基板処理装置の構成
【００１７】
まず、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１００を示す図である。基板処理装置１００は、図示のように、枚葉式の基板処理装置として構成されている。
【００１９】
基板処理装置１００は処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２００を処理する処理空間２０１と、搬送空間２０３とが形成されている。処理容器２０２は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂとで構成される。上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間には仕切り板２０４が設けられる。上部容器２０２ａに囲まれた空間であって、仕切り板２０４よりも上方の空間が処理空間２０１であり、下部容器２０２ｂに囲まれた空間であって、仕切り板よりも下方の空間が搬送空間２０３である。
【００２０】
下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ２０５に隣接した基板搬入出口２０６が設けられており、ウエハ２００は基板搬入出口２０３を介して図示しない搬送室との間を移動する。下部容器２０２ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。
【００２１】
処理空間２０１内には、ウエハ２００を支持する基板支持部２１０が設けられている。基板支持部２１０は、ウエハ２００を載置する載置面２１１と、載置面２１１を表面に持つ基板載置台２１２と、基板載置台２１２に内包された加熱源としてのヒータ２１３とを主に備える。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する複数の貫通孔２１４が、リフトピン２０７のそれぞれに対応する位置に設けられる。
【００２２】
基板載置台２１２はシャフト２１７によって支持される。シャフト２１７は、処理容器２０２の底部を貫通しており、更には処理容器２０２の外部において昇降機構２１８に接続されている。昇降機構２１８を作動させてシャフト２１７及び基板載置台２１２を昇降させることにより、基板載置面２１１上に載置されるウエハ２００を昇降させることが可能となっている。なお、シャフト２１７の下部の周囲はベローズ２１９により覆われており、これによって処理空間２０１内は気密に保持されている。
【００２３】
基板載置台２１２は、ウエハ２００の搬送時には、基板載置面２１１が基板搬入出口２０６と同じ高さ（ウエハ搬送位置）まで下降し、ウエハ２００の処理時には図１で示されるように、ウエハ２００が処理空間２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）まで上昇する。
【００２４】
具体的には、基板載置台２１２をウエハ搬送位置まで下降させたときには、リフトピン２０７の上端部が基板載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７がウエハ２００を下方から支持する。また、基板載置台２１２をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は基板載置面２１１の上面から埋没して、基板載置面２１１がウエハ２００を下方から支持する。なお、リフトピン２０７は、ウエハ２００と接触するため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
【００２５】
（排気系）
【００２６】
処理空間２０１（上部容器２０２ａ）の内壁側面には、処理空間２０１の雰囲気を排気する排気口２２１が設けられている。排気口２２１には排気管２２２が接続されており、排気管２２２には、処理空間２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２２３と真空ポンプ２２４とが順に直列に接続されている。主に、排気口２２１、排気管２２２、圧力調整器２２３、真空ポンプ２２４により排気系２２０が構成される。
【００２７】
（ガス導入口）
【００２８】
処理空間２０１の上部に設けられる後述のシャワーヘッド２３０の上面（天井壁）には、処理空間２０１内に各種ガスを供給するためのガス導入口２４１が設けられている。ガス導入口２４１にはガス供給系が接続される。このガス供給系の構成については後述する。
【００２９】
（シャワーヘッド）
【００３０】
ガス導入口２４１と処理空間２０１との間には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２３０が設けられる。ガス導入口２４１はシャワーヘッド２３０の蓋２３１に接続される。ガス導入口２４１から導入されるガスは、蓋２３１に設けられた孔２３１ａを介してシャワーヘッド２３０のバッファ空間２３２に供給される。
【００３１】
シャワーヘッドの蓋２３１は例えば金属で形成される。蓋２３１と上部容器２０２ａとの間には絶縁ブロック２３３が設けられ、蓋２３１と上部容器２０２ａとの間を絶縁している。
【００３２】
シャワーヘッド２３０において、バッファ空間２３２と処理空間２０１の間には、ガス導入口２４１から導入されるガスを分散させるための分散板２３４が設けられる。分散板２３４は、基板載置面２１１と対向するように配置される。また、分散板２３４には、複数の貫通孔２３４ａが形成される。
【００３３】
バッファ空間２３２には、供給されたガスの流れを形成するガスガイド２３５が設けられる。ガスガイド２３５は、孔２３１ａを頂点として、分散板２３４に近づくにつれて径が広がる円錐形状とされる。
【００３４】
バッファ空間２３２の側方には、排気管２３６が接続されている。排気管２３６には、排気のオン/オフを切り替えるバルブ２３７、排気バッファ空間２３２内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２３８と真空ポンプ２３９とが順に直列に接続されている。
【００３５】
（ガス供給系）
【００３６】
上述したように、ガス導入孔２４１には、ガス供給系が接続される。ガス供給系は、共通ガス供給管２４２、第１ガス供給系２４３、第２ガス供給系２４４、第３ガス供給系２４５およびリモートプラズマユニット（ＲＰＵ）２５０を備える。ガス導入孔２４１には共通ガス供給管２４２が接続されており、共通ガス供給管２４２には、第１ガス供給系２４３と第３ガス供給系２４５が接続されると共に、リモートプラズマユニット２５０を介して第２ガス供給系２４４が接続される。
【００３７】
（第１ガス供給系２４３）
【００３８】
第１ガス供給系２４３のガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、ガス供給源２４３ｂ、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）２４３ｃ、開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。
【００３９】
ガス供給源２４３ｂには第１元素を含有するガス（以下、「第１元素含有ガス」）が貯蔵される。第１元素含有ガスは、ガス供給管２４３ａに設けられたマスフローコントローラ２４３ｃとバルブ２４３ｄとを通過して共通ガス供給管２４２に流入し、さらにシャワーヘッド２３０を介して処理容器２０２に供給される。
【００４０】
第一元素含有ガスは、原料ガス、すなわち、処理ガスの一つである。ここで、第一元素は、例えば金属元素であり、第一元素含有ガスは、金属含有ガスである。本実施形態では、金属元素としてチタン（Ｔｉ）を用いる。チタン含有ガスとしては、例えばＴＤＭＡＴ（Ｔｅｔｒａｋｉｓ−Ｄｉｍｅｔｈｙｌ−Ａｍｉｎｏ−Ｔｉｔａｎｉｕｍ  ：  Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）ガスを用いることができる。なお、ＴＤＭＡＴは液体原料であり、例えば、ガス供給源２４３ｂの構成要素として気化器（図示せず）を設け、当該気化器で液体原料を気化させることによって気体原料として使用することができる。
【００４１】
なお、チタン含有ガスとしては、ＴｉＣｌ４などを用いてもよい。また、金属元素はチタンに限られるものではなく、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）など、他の元素であってもよい。さらに、第一元素含有ガスは、金属含有ガスに限られるものではなく、シリコン含有ガスなどであってもよい。
【００４２】
（第２ガス供給系２４４）
【００４３】
第２ガス供給系２４４のガス供給管２４４ａには、上流方向から順に、ガス供給源２４４ｂ、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）２４４ｃ、開閉弁であるバルブ２４４ｄが設けられている。
【００４４】
ガス供給源２４３ｂには第２元素を含有するガス（以下、「第２元素含有ガス」）が貯蔵される。第２元素含有ガスは、ガス供給管２４４ａに設けられたマスフローコントローラ２４４ｃとバルブ２４４ｄとを通過し、リモートプラズマユニット２５０に供給される。リモートプラズマユニット２５０に供給された第２元素含有ガスは、リモートプラズマユニット２５０を通過する際にプラズマ励起される。プラズマ励起された第２元素含有ガスは、共通ガス供給管２４２に流入し、さらにシャワーヘッド２３０を介して処理容器２０２に供給される。
【００４５】
第２元素含有ガスは、処理ガスの一つである。なお、第２元素含有ガスは、反応ガスまたは改質ガスとして考えてもよい。
【００４６】
ここで、第２元素含有ガスは、酸化剤としての酸素含有ガスであり、酸素元素（Ｏ）を含む。本実施形態では、酸素含有ガスとして酸素（Ｏ２）ガスを用いる。なお、第２元素含有ガスは酸素含有ガスに限られるものではなく、窒化剤としての窒素含有ガス、例えばアンモニア（ＮＨ３）であってもよい。また、第２元素含有ガスとしては、プラズマによって活性化され得る他のガスを用いることもできる。
【００４７】
（第３ガス供給系２４５）
【００４８】
第３ガス供給系２４５のガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、ガス供給源２４５ｂ、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）２４５ｃ、開閉弁であるバルブ２４５ｄが設けられている。
【００４９】
ガス供給源２４５ｂには不活性ガスが貯蔵される。不活性ガスは、ガス供給管２４５ａに設けられたマスフローコントローラ２４５ｃとバルブ２４５ｄとを通過して共通ガス供給管２４２に流入し、さらにシャワーヘッド２３０を介して処理容器２０２に供給される。
【００５０】
本実施形態では、不活性ガスとして窒素（Ｎ２）ガスを用いる。なお、不活性ガスとしては、Ｎ２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いることができる。
【００５１】
（リモートプラズマユニット２５０）
【００５２】
リモートプラズマユニット２５０としては、例えば、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ   Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）装置を用いることができる。ＩＣＰ装置は、誘電コイルと、それに電力を供給する高周波電源などから構成され、誘電コイルに高周波電源から電力を供給した際にリモートプラズマユニット２５０のインピーダンスのマッチングが取れていれば（例えば、リモートプラズマユニット２５０のインピーダンスが５０Ωあるいはその近傍の値であれば）プラズマが生成（着火）され、リモートプラズマユニット２５０に供給されているガスがプラズマ化される。リモートプラズマユニット２５０のマッチング状態（インピーダンス）は、リモートプラズマユニット２５０内の空間のガス雰囲気（ガス種や圧力など）によって変化する。なお、リモートプラズマユニット２５０としては、ＩＣＰ装置に限らず、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）装置やＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）などを用いてもよい。
【００５３】
（コントローラ）
【００５４】
基板処理装置１００は、基板処理装置１００の各部の動作を制御するコントローラ２６０を有している。コントローラ２６０は、演算部２６１及び記憶部２６２を少なくとも有する。コントローラ２６０は、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部からプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各構成を制御する。
【００５５】
なお、コントローラ２６０は、専用のコンピュータとして構成してもよいし、汎用のコンピュータとして構成してもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ（ＵＳＢ  Ｆｌａｓｈ  Ｄｒｉｖｅ）やメモリカード等の半導体メモリ）２６３を用意し、外部記憶装置２６３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすることにより、本実施形態に係るコントローラ２６０を構成することができる。
【００５６】
また、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２６３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置２６３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶部２６２や外部記憶装置２６３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る。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部２６２単体のみを含む場合、外部記憶装置２６３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【００５７】
（２）基板処理工程
【００５８】
次に、基板処理装置１００でウエハ２００上に薄膜を形成する工程について説明する。
【００５９】
図２は、本発明の第１の実施形態にかかる基板処理工程を示すフローチャートである。なお、以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作はコントローラ２６０により制御されるものとする。
【００６０】
本実施形態においては、上述したＴＤＭＡＴガスとプラズマ化されたＯ２ガスを交互に供給し、ウエハ２００上に高誘電率絶縁膜であるＴｉＯ２膜を形成する例について説明する。なお、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。
【００６１】
（基板搬入・載置工程Ｓ１０２）
【００６２】
先ず、基板処理装置１００において、基板載置台２１２をウエハ２００の搬送位置まで下降させることにより、基板載置台２１２の貫通孔２１４にリフトピン２０７を貫通させる。その結果、リフトピン２０７が、基板載置台２１２の表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。続いて、ゲートバルブ２０５を開き、図示しないウエハ移載機を用いて、処理容器２０２の搬送空間２０３にウエハ２００を搬入し、リフトピン２０７上にウエハ２００を移載する。これにより、ウエハ２００は、基板載置台２１２の表面から突出したリフトピン２０７上に水平姿勢で支持される。
【００６３】
搬送空間２０３にウエハ２００を搬入した後、ウエハ移載機を処理容器２０２の外へ退避させ、ゲートバルブ２０５を閉じて処理容器２０２を密閉する。その後、基板載置台２１２を上昇させることにより、基板載置台２１２の基板載置面２１１上にウエハ２００を載置する。
【００６４】
なお、ウエハ２００を搬送空間２０３に搬入する際には、排気系により処理容器２０２内を排気しつつ、第３ガス供給系から処理容器２０２内に不活性ガスとしてのＮ２ガスを供給することが好ましい。すなわち、真空ポンプ２２４を作動させると共に、ＡＰＣバルブ２２３を開弁して処理容器２０２内を排気している状態で、少なくとも第３ガス供給系のバルブ２４５ｄを開弁することにより、処理容器２０２内にＮ２ガスを供給することが好ましい。これにより、処理容器２０２へのパーティクルの侵入や、ウエハ２００上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。また、真空ポンプ２２４は、少なくとも基板搬入・載置工程（Ｓ１０２）から後述する基板搬出工程（Ｓ１０６）までの間は、常に作動させた状態とする。
【００６５】
ウエハ２００を基板載置台２１２の上に載置する際は、基板載置台２１２の内部に埋め込まれたヒータ２１３に電力を供給し、ウエハ２００の表面を所定の温度に制御する。ウエハ２００の温度は、例えば室温以上であって５００℃以下であり、好ましくは、室温以上であって４００℃以下である。ヒータ２１３の温度は、図示しない温度センサによって検出された温度情報に基づいてヒータ２１３への通電を制御することによって調整される。
【００６６】
（成膜工程Ｓ１０４）
【００６７】
次に、成膜（薄膜形成）工程Ｓ１０４を行う。成膜工程Ｓ１０４については後述する。
【００６８】
（基板搬出工程Ｓ１０６）
【００６９】
次に、基板載置台２１２を下降させ、基板載置台２１２の表面から突出させたリフトピン２０７上にウエハ２００を支持させる。その後、ゲートバルブ２０５を開き、ウエハ移載機を用いてウエハ２００を処理容器２０２の外へ搬出する。
【００７０】
（処理回数判断工程Ｓ１０８）
【００７１】
ウエハ２００を搬出後、成膜工程が所定回数実施されたか否か判断する。成膜工程が所定回数実施されたと判断された場合、基板処理工程を終了する。なお、基板処理工程を終了する前に、クリーニング工程を実施してもよい。一方、成膜工程を所定回数実施していないと判断された場合、次に待機しているウエハ２００の処理を開始するため、基板搬入・載置工程Ｓ１０２に戻る。
【００７２】
（３）成膜工程
【００７３】
次に、成膜工程Ｓ１０４について説明する。
【００７４】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る成膜工程を示すフローチャートであり、図２に示すフローチャートにおける成膜工程の詳細フローチャートである。以下、成膜工程Ｓ１０４の詳細について、図３を参照して説明する。
【００７５】
（リモートプラズマユニットＯＮ工程Ｓ２００）
【００７６】
各種ガスの供給に先立ち、リモートプラズマユニット２５０をＯＮにする。ここで、リモートプラズマユニット２５０の「ＯＮ」とは、リモートプラズマユニット２５０において高周波電源から誘電コイルに一定の電力を印加することを意味する。また、一定の電力とは、具体的にはＯ２ガスをプラズマ化（プラズマ着火）させるのに必要な電力である。リモートプラズマユニット２５０がＯＮのとき、リモートプラズマユニット２５０のマッチングが取れていればプラズマが着火し、マッチングが取れていなければプラズマは着火しない。
【００７７】
ここで、リモートプラズマユニット２５０においてマッチングが取れてプラズマが実際に着火して生成されるか否かは、電力が一定であれば、ガス種やガス流量、リモートプラズマユニット２５０内の空間の圧力、温度などに依存する。本発明においては、リモートプラズマユニット２５０内の空間にＯ２ガスが供給されている（通過している）ときにのみマッチングしてプラズマが生成されるようにした。すなわち、リモートプラズマユニット２５０がＯＮのときにＴＤＭＡＴガスがリモートプラズマユニット２５０を通過したとしてもマッチングせずにプラズマが生成されず、Ｏ２ガスが通過したときはマッチングしてプラズマが生成されるようにＴＤＭＡＴガスとＯ２ガスの供給条件は設定される。この供給条件には、少なくとも流量が含まれ、より好適には、リモートプラズマユニット２５０内の空間の圧力に影響するその他パラメータ（処理空間２０１の圧力など）や、温度などが含まれる。また、ＴＤＭＡＴガスが供給されてもプラズマが生成されず、Ｏ２ガスが供給されたときのみにプラズマが生成されるように、リモートプラズマユニット２５０の印加電力等を設定してもよい。
【００７８】
（第１の処理ガス供給工程Ｓ２０２）
【００７９】
ウエハ２００を加熱して所望の温度に達すると、バルブ２４３ｄを開弁し、処理容器２０２の処理空間２０１内にＴＤＭＡＴガスの供給を開始する。
【００８０】
このとき、ＴＤＭＡＴガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ２４３ｃを調整する。なお、ＴＤＭＡＴガスの供給流量は、例えば１ｓｃｃｍ以上、１００ｓｃｃｍ以下である。また、ＡＰＣバルブ２２３の弁開度を調整することにより、処理容器２０２内の圧力を所定の圧力に制御する。なお、第１ガス供給系２４３に不活性ガス供給系を接続し、ＴＤＭＡＴガスとともにキャリアガスとしてＮ２ガスを流してもよい。また、気化したＴＤＭＡＴが液化しないよう、第１ガス供給系２４３を所定温度に制御し、ＴＤＭＡＴガスを所定の気化温度に維持してもよい。
【００８１】
なお、第１ガス供給系２４３はリモートプラズマユニット２５０よりも下流に配置されるが、仮に共通ガス供給管２４２を介してＴＤＭＡＴガスがリモートプラズマユニット２５０内に拡散したとしても、上記したように、リモートプラズマユニット２５０内でＴＤＭＡＴガスはプラズマ化されない。
【００８２】
処理容器２０２に供給されたＴＤＭＡＴガスはウエハ２００上に供給される。ウエハ２００表面の上には、ＴＤＭＡＴガスが接触することによって「第１元素含有層」としての金属含有層（チタン含有層）が形成される。
【００８３】
金属含有層は、例えば、処理容器２０２内の圧力、ＴＤＭＡＴガスの流量、サセプタ２１７の温度、ＴＤＭＡＴガスが処理空間２０１を通過するのに要する時間（処理時間）等に応じて、所定の厚さ及び所定の分布で形成される。
【００８４】
ＴＤＭＡＴガスが所定時間供給されると、バルブ２４３ｄを閉弁してＴＤＭＡＴガスの供給を終了する。
【００８５】
（パージ工程Ｓ２０４）
【００８６】
第１の処理ガス供給工程Ｓ２０２の後、バルブ２４５ｄを開弁しＮ２ガスを処理容器２０２の処理空間２０１に供給する。このとき、上述したように、真空ポンプ２２４とＡＰＣバルブ２２３の動作によって処理容器２０２内が排気されている。これにより、処理容器２０２に供給されたＮ２ガスは、第１の処理ガス供給工程Ｓ２０２で供給された余剰な（成膜に寄与しなかった）ＴＤＭＡＴガスをウエハ２００上から除去しつつ、処理容器２０２から排出される。また、バルブ２３７を開弁すると共に、圧力調整器２３７と真空ポンプ２３８を制御することにより、シャワーヘッド２３０内に残留したＴＤＭＡＴガスをも除去する。そして、所定時間パージを実行すると、バルブ２４５ｄを閉弁してＮ２ガスの供給を停止すると共に、バブル２３７を閉弁してシャワーヘッド２０３と真空ポンプ２３９の間を遮断する。尚、Ｎ２ガスの供給流量は、例えば０．１ｓｃｃｍ以上、１０ｓｃｃｍ以下である。
【００８７】
また、Ｎ２ガスの供給条件は、リモートプラズマユニット２５０がＯＮのときにＮ２ガスがリモートプラズマユニット２５０を通過したとしてもプラズマが生成されないように設定される。第３ガス供給系２４５はリモートプラズマユニット２５０よりも下流に配置されるが、仮に共通ガス供給管２４２を介してＮ２ガスがリモートプラズマユニット２５０内に拡散したとしても、Ｎ２ガスの供給条件が上記のように設定されることにより、リモートプラズマユニット２５０内でＮ２ガスがプラズマ化されることはない。
【００８８】
（第２の処理ガス供給工程Ｓ２０６）
【００８９】
パージ工程Ｓ２０４の後、バルブ２４４ｄを開弁し、リモートプラズマユニット２５０でＯ２ガスをプラズマ励起させ、このプラズマ化されたＯ２ガスを処理空間２０１内に供給する。
【００９０】
このとき、Ｏ２ガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ２４４ｃを調整する。なお、Ｏ２ガスの供給流量は、例えば０．１ｓｃｃｍ以上、１０ｓｃｃｍに設定される。また、ＡＰＣバルブ２２３の弁開度を適正に調整することにより、処理容器２０２内の圧力を所定の圧力に制御する。なお、第２ガス供給系２４４に不活性ガス供給系を接続し、Ｏ２ガスとともにキャリアガスとしてＮ２ガスを流してもよい。
【００９１】
上記したリモートプラズマユニットＯＮ工程Ｓ２００において既にリモートプラズマユニット２５０がＯＮとされ、Ｏ２ガスのプラズマ化に必要で電力印加が開始されていることから、Ｏ２ガスがリモートプラズマユニット２５０に供給されてマッチングが取れることにより、速やかにプラズマが着火して生成される。
【００９２】
リモートプラズマユニット２５０によってプラズマ化されたＯ２ガスは、シャワーヘッド２３０を介してウエハ２００上に供給される。既に形成されている金属含有層（チタン含有層）がこのＯ２ガスのプラズマによって改質（酸化）されることにより、ウエハ２００の上には、金属酸化膜（ＴｉＯ２膜）が形成される。
【００９３】
改質層たる金属酸化膜は、例えば、処理容器２０２内の圧力、Ｏ２ガスの流量、基板載置台２１２の温度、リモートプラズマユニット２５０の供給電力等に応じて、所定の厚さ、所定の分布、金属含有層に対する所定の酸素成分の侵入深さで形成される。
【００９４】
Ｏ２ガスが所定時間供給されると、バルブ２４４ｄを閉弁してＯ２ガスの供給を終了する。このとき、リモートプラズマユニット２５０へのＯ２ガスの供給が終了することにより、マッチングが崩れ、速やかにプラズマが消弧（消失）される。
【００９５】
（パージ工程Ｓ２０８）
【００９６】
第２の処理ガス供給工程Ｓ２０６の後、バルブ２４５ｄを開弁しＮ２ガスを処理容器２０２の処理空間２０１に供給する。処理容器２０２に供給されたＮ２ガスは、第２の処理ガス供給工程Ｓ２０６で供給された余剰な（成膜に寄与しなかった）Ｏ２ガスをウエハ２００上から除去しつつ、処理容器２０２から排出される。また、バルブ２３７を開弁すると共に、圧力調整器２３７と真空ポンプ２３８を制御することにより、シャワーヘッド２３０内に残留したＯ２ガスをも除去する。そして、所定時間パージを実行すると、バルブ２４５ｄを閉弁してＮ２ガスの供給を停止すると共に、バブル２３７を閉弁してシャワーヘッド２０３と真空ポンプ２３９の間を遮断する。尚、Ｎ２ガスの供給流量は、例えば０．１ｓｃｃｍ以上、１０ｓｃｃｍ以下である。
【００９７】
また、前述のパージ工程Ｓ２０４と同様に、Ｎ２ガスの供給条件は、リモートプラズマユニット２５０がＯＮのときにＮ２ガスがリモートプラズマユニット２５０に供給されたとしてもプラズマが生成されないように設定される。したがって、仮に共通ガス供給管２４２を介してＮ２ガスがリモートプラズマユニット２５０内に拡散したとしても、リモートプラズマユニット２５０内でＮ２ガスがプラズマ化されることはない。
【００９８】
（判断工程Ｓ２１０）
【００９９】
次いで、コントローラ２６０は、上記したＳ２０２からＳ２０８からなる１つのサイクルを所定回数実施したか否か判断する。このサイクルを所定回数実施していないとき（Ｓ２１０でＮｏの場合）は、第１の処理ガス供給工程Ｓ２０２に戻って成膜処理を繰り返す。このサイクルを所定回数実施したとき（Ｓ２１０でＹｅｓの場合）は、成膜工程を終了する。このとき、リモートプラズマユニット２５０をＯＦＦにして電力印加を停止してもよい。
【０１００】
図４、図５、図１１および図１２を参照し、上記した処理について再説する。図４は、図３に示す成膜工程におけるプラズマ着火のタイミングを示すタイムチャートである。図５は、図３に示す成膜工程におけるプラズマ着火のタイミングを示すタイムチャートである。また、図１１は、従来技術に係る成膜工程を示すタイムチャートであり、図１２は、図１１に示す成膜工程におけるプラズマ着火のタイミングを示すタイムチャートである。
【０１０１】
図４に示すように、リモートプラズマユニット２５０は、成膜工程中、常にＯＮ状態とされる。しかしながら、ＴＤＭＡＴガスの供給時（ＴＤＭＡＴ  Ｆｌｏｗ）とＮ２ガスの供給時（Ｎ２  Ｐｕｒｇｅ）は、上記したようにプラズマ着火されず、Ｏ２ガス供給時のみプラズマ着火される。
【０１０２】
プラズマ着火およびプラズマ消弧のタイミングについて、図５を参照して説明する。図５に示すように、リモートプラズマユニット２５０は常にＯＮ状態に維持されることから、第２ガス供給系２４４のバルブ２４４ｄが開弁されてＯ２ガスの供給が開始され、Ｏ２ガスの流量が所定流量に達することにより、マッチングが取れ、プラズマが着火（プラズマＯＮ）される。また、第２ガス供給系２４４のバルブ２４４ｄが閉弁されてＯ２ガスの流量が所定流量未満となると、インピーダンスのマッチングが崩れ、プラズマが消弧（プラズマＯＦＦ）される。このように、本発明においては、処理ガスの流れ（流量、あるいは、処理ガスの有無）に確実に同期して、プラズマのＯＮ／ＯＦＦを高速に切り替えることができる。
【０１０３】
これに対し、従来技術にあっては、図１１に示すように、リモートプラズマユニットのＯＮ／ＯＦＦ動作を処理ガスの供給に同期させて制御するのが一般的であった。しかしながら、リモートプラズマユニットのＯＮ／ＯＦＦ動作と処理ガスの供給・停止を行うバルブの動作を厳密に一致されることは困難であり、プラズマのＯＮ／ＯＦＦを処理ガスの流れに確実に同期させることは困難であった。例えば、図１２に示すように、リモートプラズマユニットのＯＮタイミングが処理ガスの供給開始タイミングより遅れると、実際にプラズマが着火されるまでの遅延量が大きくなる。また、リモートプラズマユニットのＯＦＦタイミングが処理ガスの供給終了タイミングより早まると、プラズマが消弧し、残りの処理ガスをプラズマ化させることができない。
【０１０４】
以上のように、本発明においては、リモートプラズマユニット２５０を常にＯＮ状態（ガスをプラズマ化するのに必要な電力印加を実行している状態）とすることにより、Ｏ２ガスの供給とその停止を行うバルブ２４４ｄの開閉のみによってプラズマの生成を制御することができるため、処理ガスの流れに確実に同期させたプラズマのＯＮ／ＯＦＦを実現することができる。また、処理ガスの流量、あるいは、処理ガスの有無のみによってプラズマの生成を制御できるため、プラズマのＯＮ／ＯＦＦの切り替えも高速に行うことができる。これにより、スループットを向上させることができると共に、プラズマ化された処理ガスの供給量や供給時間を正確に規定することができる。また、処理ガスの供給に同期させてリモートプラズマユニット２５０を制御する必要がないため、コントロールユニット２６０における制御を簡素化することもできる。
【０１０５】
なお、上記では、成膜工程中、リモートプラズマユニット２５０を常にＯＮ状態としたが、少なくともＯ２ガスの供給開始から所定時間前（第１の処理ガス供給工程Ｓ２０２中やパージ工程Ｓ２０４中）にＯＮにするようにしてもよい。また、Ｏ２ガスの供給終了後も所定時間ＯＮ状態を継続し、その後（パージ工程Ｓ２０８中や第１の処理ガス供給工程Ｓ２０２中）に、リモートプラズマユニット２５０をＯＮからＯＦＦに切り替えてもよい。
【０１０６】
また、リモートプラズマユニット２５０へのＴＤＭＡＴガスの拡散を考慮する必要がない場合（例えばリモートプラズマユニット２５０と第１ガス供給系２４３の間にバルブを設け、ＴＤＭＡＴガスの供給中は当該バルブを閉弁するようにしてもよい）、ＴＤＭＡＴガスの供給条件において、プラズマ化されるか否かは考慮する必要はなく、プラズマ化され得る供給条件であっても良い。同様に、リモートプラズマユニット２５０へのＮ２ガスの拡散を考慮する必要がない場合（例えばリモートプラズマユニット２５０と第３ガス供給系２４５の間にバルブを設け、Ｎ２ガスの供給中は当該バルブを閉弁するようにしてもよい）、Ｎ２ガスの供給条件において、プラズマ化されるか否かは考慮する必要はなく、プラズマ化され得る供給条件であっても良い。
【０１０７】
＜第２の実施形態＞
【０１０８】
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、リモートプラズマユニット２５０の配置にある。以下では第１の実施形態との相違点のみ説明し、同様な構成や処理については説明を省略する。
【０１０９】
図６は、第２の実施形態に係る基板処理装置１０００を示す図である。基板処理装置１０００においては、リモートプラズマユニット２５０の上流に、上述した第１ガス供給系２４３、第２ガス供給系２４４および第３ガス供給系２４５が設けられる。
【０１１０】
第２の実施形態に係る成膜工程は上述の図３から図５と同じである。すなわち、リモートプラズマユニット２５０を常にＯＮ状態とし、ＴＤＭＡＴガス、Ｎ２ガス、Ｏ２ガス、Ｎ２ガスの順で、各ガスがリモートプラズマユニット２５０を介して処理容器２０２に供給される。この際、Ｏ２ガスの供給時のみ（プラズマユニット２５０をＯ２ガスが通過するときのみ）マッチングが取れ、プラズマが生成される。
【０１１１】
したがって、第２実施形態においても、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
【０１１２】
＜第３の実施形態＞
【０１１３】
以下、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態において、従前の実施形態と異なる点は、Ｏ２ガスの供給タイミングにある。なお、基板処理装置の構成は第１の実施形態のそれと同じである。以下では第１の実施形態との相違点のみ説明し、同様な構成や処理については説明を省略する。
【０１１４】
図７は、本発明の第３の実施形態に係る成膜工程を示すタイムチャートである。同図に示すように、リモートプラズマユニット２５０を常にＯＮ状態に維持しつつ、ＴＤＭＡＴガスの供給後のＮ２ガスパージの実行中にバルブ２４４ｄを開弁してＯ２ガスの供給を開始する。また、Ｏ２ガスの供給中にバルブ２４５ｄを開弁してＮ２ガスパージを開始し、当該Ｎ２ガスパージの実行中にバルブ２４４ｄを閉弁してＯ２ガスの供給を終了する。すなわち、第３の実施形態においては、前述の図３に示したフローチャートにおいて、Ｓ２０６の始期と終期が、それぞれＳ２０４とＳ２０８に時間的に重複することになる。
【０１１５】
Ｏ２ガスの供給期間にわたり、Ｏ２ガスはリモートプラズマユニット２５０によってプラズマ化される。プラズマ化されたＯ２ガスは、リモートプラズマユニット２５０から排出された後、Ｎ２ガスと混合される。ここで、パージ中のＮ２ガスの流量は、Ｏ２ガスのプラズマを消弧させるのに十分な流量に設定される。これにより、Ｏ２ガスのプラズマは、処理容器２０２に至るまでの間に消弧する。すなわち、Ｎ２パージ期間中は、Ｏ２ガスは成膜に寄与しない。
【０１１６】
一方、Ｎ２ガスパージ（前述の図３に示したフローチャートにおけるＳ２０４）が終了すると、Ｏ２ガスのプラズマは消弧されることなく処理容器２０２に供給され、成膜に寄与する。また、Ｏ２ガスの供給中にＮ２ガスパージ（前述の図３に示したフローチャートにおけるＳ２０８）が開始されると、Ｏ２ガスのプラズマは処理容器２０２に至るまでの間に消弧する。
【０１１７】
このように、第３の実施形態にあっては、リモートプラズマユニット２５０を常にＯＮ状態に維持しつつ、Ｏ２ガスの供給をＮ２ガスパージの実行中から開始し、Ｏ２ガスの供給をＮ２ガスパージの実行中に終了するようにした。すなわち、プラズマ化されたＯ２ガスの供給量（供給時間）は、実質的に、Ｎ２ガスの供給とのその停止を行うバルブ２４５ｄの開閉のみによって制御される。これにより、所望のＯ２ガスの流れに同期したタイミングでプラズマをＯＮ／ＯＦＦすることができる。また、Ｎ２ガスの有無のみによってプラズマの生成を制御でき、プラズマのＯＮ／ＯＦＦを高速に切り替えることができる。
【０１１８】
＜第４の実施形態＞
【０１１９】
以下、本発明の第４の実施形態について説明する。
【０１２０】
図８は、第４の実施形態に係る基板処理装置１１００を示す図である。基板処理装置１１００において第１の実施形態に係る基板処理装置１００と異なる点は、第４ガス供給系２４７を設けたことと、それを用いた成膜工程にある。以下では第１の実施形態との相違点のみ説明し、同様な構成や処理については説明を省略する。
【０１２１】
（第４ガス供給系２４７）
【０１２２】
図８に示すように、第４ガス供給系２４７は、リモートプラズマユニット２５０の上流に設けられる。第４ガス供給系２４７の第４ガス供給管２４７ａには、上流方向から順に、第４ガス供給源２４７ｂ、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）２４７ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４７ｄが設けられている。
【０１２３】
ガス供給源２４７ｂにはＧａｓＸが貯蔵される。ＧａｓＸは、ガス供給管２４７ａに設けられたマスフローコントローラ２４７ｃとバルブ２４７ｄとを通過し、リモートプラズマユニット２５０に供給される。リモートプラズマユニット２５０を通過したＧａｓＸは、共通ガス供給管２４２に流入し、さらにシャワーヘッド２３０を介して処理容器２０２に供給される。
【０１２４】
ここで、ＧａｓＸとは、リモートプラズマユニット２５０においてプラズマ化されるガスであり、かつ、ウエハ２００の成膜には寄与しない（少なくとも第１の処理ガスとは反応性を有しない）ガス（非処理ガス）である。ＧａｓＸとしては、例えばアルゴン（Ａｒ）などを用いる。
【０１２５】
図９は、本発明の第４の実施形態にかかる成膜工程を示すフローチャートである。以下、図３に示したフローチャートとの相違点を中心に説明すると、リモートプラズマユニットＯＮ工程（Ｓ２００）の後、第１の処理ガス供給工程（Ｓ３０２）において、ＴＤＭＡＴガスを処理容器２０２に供給すると共に、バルブ２４７ｄを開弁し、リモートプラズマユニット２５０を介してＧａｓＸを処理容器２０２に供給する。また、パージ工程（Ｓ３０４、Ｓ３０８）において、Ｎ２ガスを処理容器２０２に供給すると共に、バルブ２４７ｄを開き、リモートプラズマユニット２５０を介してＧａｓＸを処理容器２０２に供給する。なお、第２の処理ガス供給工程では、Ｏ２ガスのみ供給し、ＧａｓＸは供給しない。
【０１２６】
図１０は、図９に示す成膜工程のタイムチャートである。図１０に示すように、第１の処理ガス供給工程（ＴＤＭＡＴ  Ｆｌｏｗ）とパージ工程（Ｎ２ Ｐｕｒｇｅ）においてＧａｓＸがリモートプラズマユニット２５０に供給されることにより、リモートプラズマユニット２５０は常にプラズマが生成された状態に保たれる。従って、Ｏ２ガスを供給すると、直ちにＯ２ガスをプラズマ化することができる。なお、ＧａｓＸがリモートプラズマユニット２５０に供給されることによって生成されるプラズマは、成膜に寄与しない。
【０１２７】
このように、第４の実施形態においては、第１の実施形態で得られる効果に加え、直ちにＯ２ガスをプラズマ化することができる。これにより、より一層、スループットを向上させることができると共に、プラズマ化された処理ガスの供給量や供給時間を正確に規定することができる。
【０１２８】
なお、上記した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。例えば、第２の実施形態におけるＯ２ガスの供給タイミングを、第３の実施形態や第４の実施形態に組み合わせてもよい。
【０１２９】
また、本発明は、例えば、半導体装置の製造工場に存在する既存の基板処理装置のガス供給系を改造し、プロセスレシピを変更することでも実現できる。プロセスレシピを変更する場合は、本発明に係るプロセスレシピを電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体を介して既存の基板処理装置にインストールしたり、また、既存の基板処理装置の入出力装置を操作し、そのプロセスレシピ自体を本発明に係るプロセスレシピに変更したりすることも可能である。
【０１３０】
以上、本発明の種々の典型的な実施の形態として成膜技術について説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。例えば、窒化膜等の種々の膜を形成する成膜処理や、拡散処理、酸化処理、窒化処理、リソグラフィ処理等の他の基板処理を行う場合にも適用できる。また、本発明は、アニール処置装置の他、薄膜形成装置、エッチング装置、酸化処理装置、窒化処理装置、塗布装置、加熱装置等の他の基板処理装置にも適用できる。
【０１３１】
（本発明の好ましい態様）
【０１３２】
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【０１３３】
[付記１]第１の処理ガスと、プラズマ化された第２の処理ガスとを交互に処理容器に供給して基板を処理する基板処理装置であって、前記第１の処理ガスを供給する第１のガス供給系と、前記第２の処理ガスを供給する第２のガス供給系と、前記処理容器の上流に配置され、少なくとも前記第２の処理ガスをプラズマ化させるプラズマユニットと、前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとが交互に供給されるように前記第１のガス供給系と前記第２のガス供給系を制御すると共に、前記第２の処理ガスの供給が開始される前から前記第２の処理ガスのプラズマ化に必要な電力印加を実行するように前記プラズマユニットを制御する制御部と、を備える基板処理装置。
【０１３４】
[付記２]前記制御部は、前記第２の処理ガスの供給が終了した後も前記電力印加を継続するように前記プラズマユニットを制御する付記１に記載の基板処理装置。
【０１３５】
[付記３]前記制御部は、前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスのいずれも前記プラズマユニットに供給されていないときも前記電力印加を実行するように前記プラズマユニットを制御する付記１または２に記載の基板処理装置。
【０１３６】
[付記４]前記制御部は、前記基板の処理工程中、常に前記電力印加を実行するように前記プラズマユニットを制御する付記１から３のいずれかに記載の基板処理装置。
【０１３７】
[付記５]少なくとも流量を含む前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスの供給条件は、前記第１の処理ガスは前記プラズマユニットにおいてプラズマ化されず、前記第２の処理ガスは前記プラズマユニットにおいてプラズマ化されるように設定される付記１から４のいずれかに記載の基板処理装置。
【０１３８】
[付記６]前記処理容器の上流であって前記プラズマユニットの下流に配置された、不活性ガスを供給する第３のガス供給系を備え、前記制御部は、前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとを交互供給する際に各処理ガスが分離されるように前記第３のガス供給系を制御して前記不活性ガスを供給すると共に、前記不活性ガスの供給が終了する前から前記第２の処理ガスの供給を開始するように前記第２のガス供給系を制御する付記１から５のいずれかに記載の基板処理装置。
【０１３９】
[付記７]前記制御部は、前記第２の処理ガスの供給中に前記不活性ガスの供給を終了した後、前記第２の処理ガスの供給中に前記不活性ガスの供給を開始するように前記第２のガス供給系と前記第３のガス供給系とを制御する付記６に記載の基板処理装置。
【０１４０】
[付記８]前記基板の処理に寄与しない非処理ガスを前記プラズマユニットに供給する第４のガス供給系を備え、前記制御部は、前記第２の処理ガスの供給を開始する前に前記非処理ガスを前記プラズマユニットに供給するように前記第４のガス供給系を制御する付記１から５のいずれかに記載の基板処理装置。
【０１４１】
[付記９]少なくとも流量を含む前記非処理ガスの供給条件は、前記非処理ガスが前記プラズマユニットにおいてプラズマ化されるように設定される付記８に記載の基板処理装置。
【０１４２】
[付記１０]少なくとも第１の処理ガスと第２の処理ガスを処理容器に供給して基板を処理する基板処理装置であって、前記第１の処理ガスの供給路を開閉する第１のバルブと、前記第２の処理ガスの供給路を開閉する第２のバルブと、前記処理容器の上流であって前記第２のバルブの下流に配置されたプラズマユニットと、前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとが交互に供給されるように前記第１のバルブと前記第２のバルブの開閉を制御すると共に、前記第２のバルブが開かれる前から前記第２の処理ガスのプラズマ化に必要な電力印加を実行するように前記プラズマユニットを制御する制御部と、を備える基板処理装置。
【０１４３】
[付記１１]前記制御部は、前記第２のバルブが閉じられた後も前記電力印加を継続するように前記プラズマユニットを制御する付記１０に記載の基板処理装置。
【０１４４】
[付記１２]前記第１のバルブは前記プラズマユニットの上流に配置されると共に、少なくとも流量を含む前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスの供給条件は、前記第１の処理ガスが前記プラズマユニットにおいてプラズマ化されず、前記第２の処理ガスが前記プラズマユニットにおいてプラズマ化されるように設定される付記１０または１１に記載の基板処理装置。
【０１４５】
[付記１３]第１の処理ガスと、プラズマユニットによってプラズマ化された第２の処理ガスとを処理容器に交互に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、前記プラズマユニットにおいて前記第２の処理ガスのプラズマ化に必要な電力印加が実行されている状態で前記第２の処理ガスの供給の開始と終了を行う半導体装置の製造方法。
【０１４６】
[付記１４]第１の処理ガスと、プラズマユニットによってプラズマ化された第２の処理ガスとを処理容器に交互に供給して基板を処理する半導体装置の製造方法であって、前記第２の処理ガスが前記プラズマユニットに供給されていないときに前記プラズマユニットにおいて前記第２の処理ガスのプラズマ化に必要な電力印加を開始する工程と、前記プラズマユニットにおいて前記電力印加が実行されている状態で前記第２の処理ガスの供給を開始する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【０１４７】
[付記１５]前記第２の処理ガスの供給が終了した後も前記プラズマユニットにおいて前記電力印加を継続する工程と、を備える付記１４に記載の半導体装置の製造方法。
【０１４８】
[付記１６]第１の処理ガスを基板の処理容器に供給する第１の工程と、不活性ガスをプラズマユニットの下流から前記処理容器に供給する第２の工程と、前記プラズマユニットにおいてプラズマ化された第２の処理ガスを前記処理容器に向けて供給する第３の工程と、不活性ガスを前記プラズマユニットの下流から前記処理容器に供給する第４の工程と、を有し、前記第３の工程では、前記第２の工程が終了する前に前記プラズマ化された第２の処理ガスの供給を開始すると共に、前記第４の工程が開始した後に前記プラズマ化された第２の処理ガスの供給を終了する半導体装置の製造方法。
【０１４９】
[付記１７]第１の処理ガスを基板の処理容器に供給する第１の工程と、プラズマユニットによってプラズマ化された第２の処理ガスを前記処理容器に供給する第２の工程と、前記第２の工程を除く工程において、前記基板の処理に寄与しない非処理ガスを前記プラズマユニットに供給することによって前記プラズマユニットにおいてプラズマを生成させる第３の工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【０１５０】
[付記１８]第１の処理ガスと、プラズマユニットによってプラズマ化された第２の処理ガスとを処理容器に交互に供給して基板を処理するためのプログラムであって、前記プラズマユニットにおいて前記第２の処理ガスのプラズマ化に必要な電力印加が実行されている状態で前記第２の処理ガスの供給の開始と終了を行う手順をコンピュータに実行させるプログラム。
【０１５１】
[付記１９]第１の処理ガスと、プラズマユニットによってプラズマ化された第２の処理ガスとを処理容器に交互に供給して基板を処理するためのプログラムであって、前記第２の処理ガスが前記プラズマユニットに供給されていないときに前記プラズマユニットにおいて前記第２の処理ガスのプラズマ化に必要な電力印加を開始する手順と、前記プラズマユニットにおいて前記電力印加が実行されている状態で前記第２の処理ガスの供給を開始する手順と、をコンピュータに実行させるプログラム。
【０１５２】
[付記２０]第１の処理ガスと、プラズマユニットによってプラズマ化された第２の処理ガスとを処理容器に交互に供給して基板を処理するためのプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記プラズマユニットにおいて前記第２の処理ガスのプラズマ化に必要な電力印加が実行されている状態で前記第２の処理ガスの供給の開始と終了を行う手順をコンピュータに実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０１５３】
[付記２１]第１の処理ガスと、プラズマユニットによってプラズマ化された第２の処理ガスとを処理容器に交互に供給して基板を処理するためのプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記第２の処理ガスが前記プラズマユニットに供給されていないときに前記プラズマユニットにおいて前記第２の処理ガスのプラズマ化に必要な電力印加を開始する手順と、前記プラズマユニットにおいて前記電力印加が実行されている状態で前記第２の処理ガスの供給を開始する手順と、をコンピュータに実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明は、基板を処理する基板処理装置および半導体装置の製造方法に利用することができる。
【符号の説明】
【０１５５】
１００，１０００，１１００・・・基板処理装置、２４３・・・第１ガス供給系、２４３ｄ・・・バルブ、２４４・・・第２ガス供給系、２４４ｄ・・・バルブ、２４５・・・第３ガス供給系、２４５ｄ・・・バルブ、２４７・・・第４ガス供給系、２４７ｄ・・・バルブ、２５０・・・リモートプラズマユニット、２６０・・・コントローラ、
【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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