(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ガスと当該第１ガスよりも単位面積当たりの吸着量が多い第２ガスを交互に供給し、前記第１ガスの供給と前記第２ガスの供給の間で、当該第１ガス又は当該第２ガスをパージして基板を処理する基板処理装置であって、
前記基板を処理する処理室と、
前記基板を支持する基板支持部と、
前記第１ガスが前記基板に対して平行方向から導入される第１バッファ空間と当該第１バッファ空間から前記処理室に前記第１ガスを供給する第１ガス分散孔とを有する第１ガス供給部と、
前記第１バッファ空間の上方に設けられ、前記第２ガスが前記基板に対して垂直方向から当該基板の径方向に向かうにつれ径が広がる円錐形状のガスガイドの中央に導入され前記第１バッファ空間の表面積よりも小さい表面積を有する第２バッファ空間と当該第２バッファ空間から前記第１バッファ空間を貫通して前記処理空間に前記第２ガスを供給する第２ガス分散孔とを有する第２ガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気部と、
前記第１ガス供給部と前記第２ガス供給部の両方を介して前記処理室にパージガスを供給可能なパージガス供給部と、
前記第１ガス供給部の前記処理室側表面に設けられた断熱部と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記断熱部は、真空で構成される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記第１バッファ空間に前記第１ガスを供給する第１ガス供給管と前記第２バッファ空間に前記第２ガスを供給する第２ガス供給管とを有し、前記制御部は、前記第１ガスを供給する時に前記第２バッファ空間に前記パージガスを供給し、前記第２ガスを供給する時に前記第１バッファ空間に前記パージガスを供給する様に前記第１ガス供給部と前記第２ガス供給部と前記パージガス供給部とを制御する様に構成される請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
第１ガスと当該第１ガスよりも単位面積当たりの吸着量が多い第２ガスを交互に供給し、前記第１ガスの供給と前記第２ガスの供給の間で、当該第１ガス又は当該第２ガスをパージして基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
前記基板を処理室に収容する工程と、
第１ガスを分散させる第１バッファ空間に前記基板と平行方向から前記第１ガスを導入し、前記第１バッファ空間に接続された第１ガス分散孔と、当該第１ガス分散孔の前記処理室側表面に設けられた断熱部と、を介して前記基板に前記第１ガスを供給する工程と、  前記第１バッファ空間の上方であって、前記第１バッファ空間の表面積よりも小さい表面積を有し前記第２ガスを分散させる第２バッファ空間に前記基板と垂直方向から当該基板の径方向に向かうにつれ径が広がる円錐形状のガスガイドの中央に前記第２ガスを導入し、当該第２バッファ空間から前記第１バッファ空間を貫通した第２ガス分散孔から、前記断熱部を介して前記基板に前記第２ガスを供給する工程と、
前記第１ガスを供給する工程と、前記第２ガスを供給する工程との間で前記処理室の排気と、当該処理室にパージガスの供給とのいずれか若しくは両方を行うパージ工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１ガスを供給する工程では、前記第２バッファ空間にパージガスを供給し、 
前記第２ガスを供給する工程では、前記第１バッファ空間にパージガスを供給する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１ガスを供給する工程の後、前記第１バッファ空間に前記パージガスを供給しつつ、前記第１バッファ空間に接続された第１バッファ空間排気口から排気する工程と、
前記第２ガスを供給する工程の後、前記第２バッファ空間に前記パージガスを供給しつつ、前記第２バッファ空間に接続された第２バッファ空間排気口から排気する工程と、を有する請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
第１ガスと当該第１ガスよりも単位面積当たりの吸着量が多い第２ガスを交互に供給し、前記第１ガスの供給と前記第２ガスの供給の間で、当該第１ガス又は当該第２ガスをパージして基板を処理させる手順をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムであって、
前記基板を処理室に収容する工程と、
第１ガスを分散させる第１バッファ空間に前記基板と平行方向から前記第１ガスを導入し、前記第１バッファ空間に接続された第１ガス分散孔と、当該第１ガス分散孔の前記処理室側表面に設けられた断熱部と、を介して前記基板に前記第１ガスを供給させる手順と、
前記第１バッファ空間の上方であって、前記第２ガスを分散し、前記第１バッファ空間の表面積よりも小さい表面積を有する第２バッファ空間に前記基板と垂直方向から当該基板の径方向に向かうにつれ径が広がる円錐形状のガスガイドの中央に前記第２ガスを導入し、当該第２バッファ空間から前記第１バッファ空間を貫通した第２ガス分散孔から、前記断熱部を介して前記基板に前記第２ガスを供給させる手順と、
前記第１ガスを供給させる手順と、前記第２ガスを供給させる手順との間で前記処理室の排気と、当該処理室にパージガスの供給とのいずれか若しくは両方を行わせるパージ工手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項８】
前記第１ガスを供給させる手順では、前記第２バッファ空間にパージガスを供給し、 
前記第２ガスを供給させる手順では、前記第１バッファ空間にパージガスを供給する請求項７に記載のプログラム。
【請求項９】
前記第１ガスを供給させる手順の後、前記第１バッファ空間に前記パージガスを供給しつつ、前記第１バッファ空間に接続された第１バッファ空間排気口から排気させる手順と、
前記第２ガスを供給させる手順の後、前記第２バッファ空間に前記パージガスを供給しつつ、前記第２バッファ空間に接続された第２分散部排気口から排気させる手順と、
を有する請求項８に記載のプログラム。
【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およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体装置（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：ＩＣ）、特にＤＲＡＭの高集積化、および高性能化に伴い、基板上面内、およびそのパターン面上に、均一膜厚を形成する技術が望まれている。その要求に応える手法の１つとして、複数の原料を用いて基板に膜を形成する方法が有る。この手法では、特にアスペクトレシオの高い、例えばＤＲＡＭキャパシタ電極等の形成において、ステップカバレッジの高いコンフォーマルな成膜を可能にする。例えば、特許文献１，２，３などに記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２３１１２３
【特許文献２】特開２０１２−１０４７１９
【特許文献３】特開２０１２−６９９９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第１ガスと、第２ガスをサイクル供給する成膜方法では、第１ガスと第２ガスとが意図しない反応を発生させることが有り、意図しない反応によって、目的の膜特性が得られず、半導体装置の特性が悪化する課題が有る。
【０００５】
本発明は、基板上に形成される膜の特性を向上させることが可能な基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板を支持する基板支持部と、
第１ガスを分散させる第１分散部を有する第１ガス供給部と、
第２ガスを分散させ、前記第１分散部の表面積よりも小さい表面積を有する第２分散部を有する第２ガス供給部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【０００７】
別の態様によれば、
基板に、第１分散部を介して第１ガスを供給する工程と、
前記基板に、前記第１分散部内の表面積よりも小さい表面積を有する第２分散部を介して第２ガスを供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０００８】
更に別の態様によれば、
基板に、第１分散部を介して第１ガスを供給させる手順と、
前記基板に、前記第１分散部内の表面積よりも小さい表面積を有する第２分散部を介して第２ガスを供給させる手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムによれば、半導体装置の特性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。
【図２】一実施形態に係るシャワーヘッドを基板側から見た図である。
【図３】一実施形態で好適に用いられる基板処理装置のガス供給系統の概略構成図である。
【図４】一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る。
【図５】一実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。
【図６】第２実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。
【図７】第３実施形態に係る基板処理システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１実施形態＞
以下に本発明の第１実施形態を図面に即して説明する。
【００１２】
（１）基板処理装置の構成
まず、第１実施形態に係る基板処理装置について説明する。
【００１３】
本実施形態に係る処理装置１００について説明する。基板処理装置１００は、高誘電率絶縁膜形成ユニットであり、図１に示されているように、枚葉式基板処理装置として構成されている。基板処理装置では、上述のような半導体デバイスの製造の一工程が行われる。
【００１４】
図１に示すとおり、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）などの金属材料または、石英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（処理室）２０１、搬送空間２０３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。上部処理容器２０２ａに囲まれた空間であって、仕切り板２０４よりも上方の空間を処理空間（処理室ともいう）２０１と呼び、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を搬送空間２０３と呼ぶ。
【００１５】
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２０６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。更に、下部容器２０２ｂは接地されている。
【００１６】
処理室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、加熱部としてのヒータ２１３を有する。加熱部を設けることにより、基板を加熱させ、基板上に形成される膜の品質を向上させることができる。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられていても良い。
【００１７】
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の外部で昇降機構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に構成される。なお、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、処理室２０１内は気密に保持されている。
【００１８】
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の位置（ウエハ搬送位置）となるように下降し、ウエハ２００の処理時には図１で示されるように、ウエハ２００が処理室２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）まで上昇する。
【００１９】
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時には、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ようになっている。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ようになっている。なお、リフトピン２０７は、ウエハ２００と直接触れるため、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。なお、リフトピン２０７に昇降機構を設けて、基板載置台２１２とリフトピン２０７が相対的に動くように構成してもよい。
【００２０】
（排気系）
処理室２０１（上部容器２０２ａ）の内壁上面には、処理室２０１の雰囲気を排気する第１排気部としての排気口２２１が設けられている。排気口２２１には第1排気管としての排気管２２４が接続されており、排気管２２４には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２２２、真空ポンプ２２３が順に直列に接続されている。主に、排気口２２１、排気管２２４、圧力調整器２２２により、第１の排気部（排気ライン）が構成される。なお、真空ポンプ２２３を第１の排気部に含めるように構成しても良い。
【００２１】
第1のバッファ空間２３２ａの内壁上面には、第1のバッファ空間２３２ａの雰囲気を排気する第２排気部としてのシャワーヘッド排気口２４０ａが設けられている。シャワーヘッド排気口２４０ａには第２排気管としての排気管２３６が接続されており、排気管２３６には、バルブ２３７ａ、第1のバッファ空間２３２ａ内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２３８、真空ポンプ２３９が順に直列に接続されている。主に、シャワーヘッド排気口２４０ａ、バルブ２３７ａ、排気管２３６、圧力調整器２３８により、第２の排気部（排気ライン）が構成される。なお、真空ポンプ２３９を第２の排気部に含めるように構成しても良い。また、真空ポンプ２３９を設けずに、排気管２３６を真空ポンプ２２３に接続するように構成しても良い。
【００２２】
第２のバッファ空間２３２ｂの内壁上面には、第２のバッファ空間２３２ｂの雰囲気を排気する第３排気部としてのシャワーヘッド排気口２４０ｂが設けられている。シャワーヘッド排気口２４０ｂには第３排気管としての排気管２３６が接続されており、排気管２３６には、バルブ２３７ｂ、第２のバッファ空間２３２ｂ内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２３８、真空ポンプ２３９が順に直列に接続されている。主に、シャワーヘッド排気口２４０ｂ、バルブ２３７ｂ、排気管２３６、圧力調整器２３８により、第３の排気部（排気ライン）が構成される。なお、真空ポンプ２２３を第３の排気部に含めるように構成しても良い。ここでは、排気管２３６、圧力調整器２３８、真空ポンプ２３９は第２の排気部と共用している場合を示している。また、真空ポンプ２３９を設けずに、排気管２３６を真空ポンプ２２３に接続するように構成しても良い。
【００２３】
（ガス導入口）
上部容器２０２ａの側壁には処理室２０１内に各種ガスを供給するための第１ガス導入口２４１ａが第１ガス導入管１５０ａ、を介して設けられている。また、処理室２０１の上部に設けられるシャワーヘッド２３４の上面（天井壁）には、処理室２０１内に各種ガスを供給するための第２ガス導入口２４１ｂが第２ガス導入管１５０ｂを介して設けられている。第１ガス供給部であるガス導入口２４１ａ及び第２ガス供給部であるガス導入口２４１ｂに接続されるガス供給系の構成については後述する。
【００２４】
（ガス分散ユニット）
ガス分散ユニットとしてのシャワーヘッド２３４は、第1のバッファ室（空間）２３２ａ、第１の分散孔２３４ａ、第２のバッファ室（空間）２３２ｂ及び第２の分散孔２３４ｂにより構成されている。シャワーヘッド２３４は、第２ガス導入口２４１ｂと処理室２０１との間に設けられている。第１ガス導入口２４１ａから導入される第１ガスはシャワーヘッド２３４の第１のバッファ空間２３２ａ（第１分散部）に供給される。更に、第２ガス導入口２４１ｂはシャワーヘッド２３４の蓋２３１に接続され、第２ガス導入口２４１ｂから導入される第２のガスは蓋２３１に設けられた孔２３１ａを介してシャワーヘッド２３４の第２のバッファ空間２３２ｂ（第２分散部）に供給される。シャワーヘッド２３４は、例えば、石英、アルミナ、ステンレス、アルミなどの材料で構成される。
【００２５】
なお、シャワーヘッド２３４の蓋２３１を導電性のある金属で形成して、第1のバッファ空間２３２ａ、第２のバッファ空間２３２ｂ又は処理室２０１内に存在するガスを励起するための活性化部（励起部）としても良い。この際には、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の間を絶縁している。活性化部としての電極（蓋２３１）には、整合器２５１と高周波電源２５２を接続し、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されても良い。
【００２６】
シャワーヘッド２３４は、第1のバッファ空間２３２ａ及び第２のバッファ空間２３２ｂと処理室２０１の間で、第１ガス導入口２４１ａ、第２ガス導入口２４１ｂから導入されるガスを分散させるための機能を有している。シャワーヘッド２３４には、複数の（第１の）分散孔２３４ａ及び（第２の）分散孔２３４ｂが設けられている。第１の分散孔２３４ａからは、第１のバッファ空間２３２ａを介して第１ガスが処理空間２０１へ供給され、第２の分散孔２３４ｂからは、第２のバッファ空間２３２ｂを介して第２ガスが処理空間２０１へ供給される。
第１の分散孔２３４ａ及び第２の分散孔２３４ｂは、基板載置面２１１と対向するように配置されている。
【００２７】
第２のバッファ空間２３２ｂに、供給された第２ガスの流れを形成するガスガイド２３５が設けられていても良い。ガスガイド２３５は、孔２３１ａを中心としてウエハ２００の径方向に向かうにつれ径が広がる円錐形状である。ガスガイド２３５の下端の水平方向の径は第１の分散孔２３４ａ及び第２の分散孔２３４ｂの端部よりも更に外周にまで延びて形成される。
【００２８】
図２にシャワーヘッド２３４を基板２００側から見た図を示す。本図においては、理解し易いように、ガス供給孔の数を省略している。図のように、第１ガス供給孔２３４ａと第２ガス供給孔２３４ｂの同径の孔が規則的に並ぶように設けられている。なお、各孔の径や孔の位置は基板処理の種類や用いられるガスの種類等に応じて変更しても良い。
【００２９】
（供給系）
上部容器２０２ａに接続された第１ガス供給部であるガス導入孔２４１ａには、第１ガス供給管１５０ａが接続されている。シャワーヘッド２３４の蓋２３１に接続された第２ガス供給部であるガス導入孔２４１ｂには、第２ガス供給管１５０ｂが接続されている。第１ガス供給管１５０ａからは、後述の原料ガス、パージガスが供給され、第２ガス供給管１５０ｂからは、後述の反応ガス、パージガスが供給される。
【００３０】
図３に、第１ガス供給部、第２ガス供給部、パージガス供給部の概略構成図を示す。
【００３１】
図３に示す様に、第１ガス供給管１５０ａには、第１ガス供給管集合部１４０ａが接続されている。第２ガス供給管１５０ｂには、第２ガス供給管集合部１４０ｂが接続されている。
第1ガス供給管集合部１４０ａには、第１ガス供給管１５０ａと、パージガス供給部１３１ａが接続される。第２ガス供給管集合部１４０ｂには、第２ガス供給管１５０ｂと、パージガス供給部１３１ｂが接続される。
【００３２】
（第１ガス供給部）
第１ガス供給部には、第１ガス原料バルブ１６０、気化器１８０、第１ガス供給管１５０ａ、マスフロ―コントローラ（ＭＦＣ）１１５、バルブ１１６、気化器残量測定部１９０が設けられている。なお、第１ガス源１１３を第１ガス供給部に含めて構成しても良い。気化器１８０は、液体状態のガス原料中にキャリアガスを供給してバブリングさせることによって、ガスを気化させる様に構成される。
【００３３】
キャリアガスは、パージガス供給源１３３に接続されたガス供給管１１２から供給される。キャリアガス流量は、ガス供給管１１２に設けられた、ＭＦＣ１４５で調整され、ガスバルブ１１４を介して気化器１８０に供給される。気化器残量測定部１９０は、気化器１８０内のガス原料の重量、水位などでガス原料の量を測定するように構成される。気化器残量測定部１９０で、測定された結果に基づいて、気化器１８０内のガス原料が所定の量となるように、ガスバルブ１１４を開閉されるように制御される。
【００３４】
（第２ガス供給部）
第２ガス供給部には、第２ガス供給管１５０ｂ、ＭＦＣ１２５、バルブ１２６が設けられている。なお、第２ガス源１２３、を第２ガス供給部に含めて構成しても良い。
なお、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）１２４を設けて、第２ガスを活性化させるように構成しても良い。
また、ベントバルブ１７０とベント管１７１を設けて、第２ガス供給管１５０ｂ内に溜まった不活性な反応ガスを排気可能に構成しても良い。
【００３５】
（パージガス供給部）
パージガス供給部には、ガス供給管１１２、１３１ａ、１３１ｂ、ＭＦＣ１４５、１３５ａ、１３５ｂ、バルブ１１４、１３６ａ、１３６ｂが設けられている。なお、パージガス源１３３をパージガス供給部に含めても構成しても良い。
【００３６】
（制御部）
図１に示すように基板処理装置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。
【００３７】
コントローラ２６０の概略を図４に示す。制御部（制御手段）であるコントローラ２６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２６０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、内部バス２６０ｅを介して、ＣＰＵ２６０ａ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２６０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２６１や、外部記憶装置２６２が接続可能に構成されている。
【００３８】
記憶装置２６０ｃ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２６０ｃ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、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプログラムレシピ等が読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２６０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、このプログラム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。なお、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、プログラム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、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２６０ｂは、ＣＰＵ２６０ａ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。
【００３９】
Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、ゲートバルブ２０５、昇降機構２１８、ヒータ２１３、圧力調整器２２２，２３８、真空ポンプ２２３，２３９、気化器１８０、気化器残量測定部１９０等に接続されている。また、後述の、ＭＦＣ１１５，１２５，１３５（１３５ａ，１３５ｂ），１４５、バルブ２３７（２３７ａ，２３７ｂ）、ガスバルブ１１４，１１６，１２６，１３６（１３６ａ，１３６ｂ）、第１ガス原料バルブ１６０，ベントバルブ１７０、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）１２４、整合器２５１、高周波電源２５２、搬送ロボット１０５、大気搬送ユニット１０２、ロードロックユニット１０３等にも接続されていても良い。
【００４０】
ＣＰＵ２６０ａは、記憶装置２６０ｃからの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２６１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２６０ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ２６０ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、気化器残量測定部１９０の残量測定動作、ゲートバルブ２０５の開閉動作、昇降機構２１８の昇降動作、ヒータ２１３への電力供給動作、圧力調整器２２２，２３８の圧力調整動作、真空ポンプ２２３，２３９のオンオフ制御、リモートプラズマユニット１２４のガスの活性化動作、ＭＦＣ１１５，１２５，１３５（１３５ａ，１３５ｂ）の流量調整動作、バルブ２３７（２３７ａ，２３７ｂ），ガスバルブ１１４，１１６，１２６，１３６（１３６ａ，１３６ｂ），第１ガス原料バルブ１６０、ベントバルブ１７０の開閉制御、整合器２５１の電力の整合動作、高周波電源２５２のオンオフ制御等を制御可能に構成されている。
【００４１】
なお、コントローラ２６０は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていても良い。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などの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２６２を用意し、係る外部記憶装置２６２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等により、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。なお、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２６２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２６２を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置２６０ｃや外部記憶装置２６２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、記憶装置２６０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２６２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合が有る。
【００４２】
（２）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置の処理炉を用いて半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に導電膜であって、例えば金属含有膜である遷移金属窒化膜としてのチタニウム窒化（ＴｉＮ）膜を成膜するシーケンス例について図５を参照して説明する。なお、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２６０により制御される。
【００４３】
なお、本明細書において、「ウエハ」という言葉を用いた場合には、「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等とその積層体（集合体）」を意味する場合（すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合）がある。また、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（露出面）」を意味する場合や、「ウエハに形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。
【００４４】
従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハに形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合が有る。また、本明細書において「ウエハに形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハ最表面の上に所定の層（又は膜）を形成する」ことを意味する場合が有る。
【００４５】
なお、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様であり、その場合、上記説明において、「ウエハ」を「基板」に置き換えて考えればよい。
【００４６】
以下に、基板処理工程について説明する。
【００４７】
（基板搬入工程Ｓ２０１）
成膜処理に際しては、先ず、ウエハ２００を処理室２０１に搬入させる。具体的には、基板支持部２１０を昇降機構２１８によって下降させ、リフトピン２０７が貫通孔２１４から基板支持部２１０の上面側に突出させた状態にする。また、処理室２０１内を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ２０５を開放し、ゲートバルブ２０５からリフトピン２０７上にウエハ２００を載置させる。ウエハ２００をリフトピン２０７上に載置させた後、昇降２１８によって基板支持部２１０を所定の位置まで上昇させることによって、ウエハ２００が、リフトピン２０７から基板支持部２１０へ載置されるようになる。
【００４８】
（減圧・昇温工程Ｓ２０２）
続いて、処理室２０１内が所定の圧力（真空度）となるように、排気管２２４を介して処理室２０１内を排気する。この際、圧力センサが測定した圧力値に基づき、圧力調整器２２２としてのＡＰＣバルブの弁の開度をフィードバック制御する。また、温度センサ（不図示）が検出した温度値に基づき、処理室２０１内が所定の温度となるようにヒータ２１３への通電量をフィードバック制御する。具体的には、基板支持部２１０をヒータ２１３により予め加熱しておき、ウエハ２００又は基板支持部２１０の温度変化が無くなってから一定時間置く。この間、処理室２０１内に残留している水分あるいは部材からの脱ガス等が有る場合は、真空排気やＮ２ガスの供給によるパージによって除去しても良い。これで成膜プロセス前の準備が完了することになる。なお、処理室２０１内を所定の圧力に排気する際に、一度、到達可能な真空度まで真空排気しても良い。
【００４９】
（成膜工程Ｓ３０１）
続いて、ウエハ２００にＴｉＮ膜を成膜する例について説明する。成膜工程Ｓ３０１の詳細について、図５を用いて説明する。
【００５０】
ウエハ２００が基板支持部２１０に載置され、処理室２０１内の雰囲気が安定した後、図５に示す、Ｓ２０３〜Ｓ２０７のステップが行われる。
【００５１】
（第１ガス供給工程Ｓ２０３）
第１ガス供給工程Ｓ２０３では、第１ガス供給系から処理室２０１内に第１ガス（原料ガス）としての四塩化チタニウム（ＴｉＣｌ４）ガスを供給する。具体的には、ガスバルブ１６０を開き、ＴｉＣｌ４を気化器１８０に供給する。その際ガスバルブ１１４を開き、ＭＦＣ１４５で所定流量に調整されたキャリアガスを気化器１８０に供給し、ＴｉＣｌ４をバブリングさせることによって、ＴｉＣｌ４をガス化する。なお、このガス化は、基板搬入工程Ｓ２０１前から始めておいても良い。ガス化したＴｉＣｌ４ガスは、ＭＦＣ１１５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給する。流量調整されたＴｉＣｌ４ガスは、第１のバッファ空間２３２ａを通り、シャワーヘッド２３４のガス供給孔２３４ａから、減圧状態の処理室２０１内に供給される。また、排気系による処理室２０１内の排気を継続し処理室２０１内の圧力を所定の圧力範囲（第１圧力）となるように制御する。このとき、ウエハ２００に対してＴｉＣｌ４ガスが供給されることとなるＴｉＣｌ４ガスは、所定の圧力（第１圧力：例えば１００Ｐａ以上２００００Ｐａ以下）で処理室２０１内に供給する。このようにして、ウエハ２００にＴｉＣｌ４を供給する。ＴｉＣｌ４が供給されることにより、ウエハ２００上に、Ｔｉ含有層が形成される。
【００５２】
（パージ工程Ｓ２０４）
ウエハ２００上にチタニウム含有層が形成された後、第１ガス供給管１５０ａのガスバルブ１１６を閉じ、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。原料ガスを停止することで、処理室２０１中に存在する原料ガスや、第１のバッファ空間２３２ａの中に存在する原料ガスを第１の排気部から排気されることによりパージ工程Ｓ２０４が行われる。
【００５３】
また、パージ工程では、単にガスを排気（真空引き）してガスを排出すること以外に、不活性ガスを供給して、残留ガスを押し出すことによる排出処理を行うように構成しても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を組み合わせて行っても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を交互に行うように構成しても良い。
【００５４】
なお、このとき、排気管２３６の、バルブ２３７ａを開き、排気管２３６を介して、第１のバッファ空間２３２ａ内に存在するガスを排気ポンプ２３９から排気しても良い。このとき、排気ポンプ２３９は事前に作動させておき、少なくとも基板処理工程の終了時まで作動させておく。なお、排気中に、ＡＰＣバルブ２３８により、排気管２３６と第1のバッファ空間２３２ａ内の圧力（排気コンダクタンス）を制御する。排気コンダクタンスは、第１のバッファ空間２３２ａにおける第１の排気系からの排気コンダクタンスが、処理室２０１を介した排気ポンプ２２４のコンダクタンスよりも高くなるように圧力調整器２３８及び真空ポンプ２３９を制御しても良い。このように調整することで、第１のバッファ空間２３２ａの端部である第１ガス導入口２４１ａからもう一方の端部であるシャワーヘッド排気口２４０ａに向けたガス流れが形成される。このようにすることで、第１のバッファ空間２３２ａの壁に付着したガスや、第１のバッファ空間２３２ａ内に浮遊したガスが処理室２０１に進入することなく第１の排気系から排気できるようになる。なお、処理室２０１から、第１のバッファ空間２３２ａ内へのガスの逆流を抑制するように第１のバッファ空間２３２ａ内の圧力と処理室２０１の圧力（排気コンダクタンス）を調整しても良い。
【００５５】
また、パージ工程では、真空ポンプ２２３の動作を継続し、処理空間２０１内に存在するガスを真空ポンプ２２３から排気する。なお、処理室２０１から真空ポンプ２２３への排気コンダクタンスが、第１のバッファ空間２３２ａへの排気コンダクタンスよりも高くなるように圧力調整器２２２を調整しても良い。このように調整することで、処理室２０１を経由した第２の排気系に向けたガス流れが形成され、処理室２０１内に残留するガスを排気することができる。また、ここで、ガスバルブ１３６ａを開き、ＭＦＣ１３５ａを調整し、不活性ガスを供給することによって、不活性ガスを確実に基板上に供給することが可能となり、基板上の残留ガスの除去効率が高くなる。
【００５６】
所定の時間経過後、バルブ１３６ａを閉じて、不活性ガスの供給を停止すると共に、バルブ２３７ａを閉じて第1のバッファ空間２３２ａと真空ポンプ２３９の間を遮断する。
【００５７】
より好ましくは、所定時間経過後、真空ポンプ２２３を引き続き作動させつつ、バルブ２３７ａを閉じることが望ましい。このようにすると、処理室２０１を経由した第２の排気系に向けた流れが第１の排気系の影響を受けないので、より確実に不活性ガスを基板上に供給することが可能となり、基板上の残留ガスの除去効率を更に向上させることができる。
【００５８】
なお、処理室のパージも単に真空引きしてガスを排出すること以外に、不活性ガスの供給によるガスの押し出し動作も意味する。よって、パージ工程で、バッファ空間２３２ａ内に、不活性ガスを供給して、残留ガスを押し出すことによる排出動作を行うように構成しても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を組み合わせて行っても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を交互に行うように構成しても良い。
【００５９】
また、このとき処理室２０１内に供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要は無く、例えば、処理室２０１の容積と同程度の量を供給することで、次の工程において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、製造スループットを向上させることができる。また、Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
【００６０】
このときのヒータ２１３の温度は、ウエハ２００への原料ガス供給時と同様に２００〜７５０℃、好ましくは３００〜６００℃、より好ましくは３００〜５５０℃の範囲内の一定の温度となるように設定する。各不活性ガス供給系から供給するパージガスとしてのＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜２００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。パージガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等の希ガスを用いても良い。
【００６１】
（第２ガス供給工程Ｓ２０５）
第１ガスパージ工程の後、バルブ１２６を開け、ガス導入孔２４１ｂ、第２のバッファ空間２３２ｂ、複数の分散孔２３４ｂを介して、処理室２０１内に第２のガス（反応ガス）としての、アンモニアガス（ＮＨ３）を供給する。第２のバッファ空間２３２ｂ、分散孔２３４ｂを介して処理室２０１に供給するので、基板上に均一にガスを供給することができる。そのため、膜厚を均一にすることができる。なお、第２のガスを供給する際に、活性化部（励起部）としてのリモートプラズマユニット（ＲＰＵ）１２４を介して、活性化させた第２のガスを処理室２０１内に供給可能に構成しても良い。
【００６２】
このとき、ＮＨ３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１２５を調整する。なお、ＮＨ３ガスの供給流量は、例えば、１００ｓｃｃｍ以上１００００ｓｃｃｍ以下である。また、圧力調整器２３８を適正に調整することにより、第２のバッファ空間２３２ｂ内の圧力を所定の圧力範囲内とする。また、ＮＨ３ガスがＲＰＵ１２４内を流れているときは、ＲＰＵ１２４をＯＮ状態（電源が入った状態）とし、ＮＨ３ガスを活性化（励起）させるように制御する。
【００６３】
ＮＨ３ガスが、ウエハ２００上に形成されているチタン含有層に供給されると、チタン含有層が改質される。例えば、チタン元素またはチタン元素を含有する改質層が形成される。なお、ＲＰＵ１２４を設けて、活性化したＮＨ３ガスをウエハ２００上に供給することによって、より多くの改質層を形成することができる。
【００６４】
改質層は、例えば、処理室２０１内の圧力、ＮＨ３ガスの流量、ウエハ２００の温度、ＲＰＵ１２４の電力供給具合に応じて、所定の厚さ、所定の分布、チタン含有層に対する所定の窒素成分等の侵入深さで形成される。
【００６５】
所定の時間経過後、バルブ１２６を閉じ、ＮＨ３ガスの供給を停止する。
【００６６】
（パージ工程Ｓ２０６）
ＮＨ３ガスの供給を停止することで、処理室２０１中に存在する原料ガスや、第２のバッファ空間２３２ｂの中に存在する原料ガスを第１の排気部から排気されることによりパージ工程Ｓ２０６が行われる。
【００６７】
また、パージ工程では、単にガスを排気（真空引き）してガスを排出すること以外に、不活性ガスを供給して、残留ガスを押し出すことによる排出処理を行うように構成しても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を組み合わせて行っても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を交互に行うように構成しても良い。
【００６８】
なお、バルブ２３７ｂを開き、排気管２３６を介して、第２のバッファ空間２３２ｂ内に存在するガスを真空ポンプ２３９から排気しても良い。なお、排気中に、圧力調整器２３８により、排気管２３６と第２のバッファ空間２３２ｂ内の圧力（排気コンダクタンス）を制御する。排気コンダクタンスは、第２のバッファ空間２３２ｂにおける第１の排気系からの排気コンダクタンスが、処理室２０１を介した真空ポンプ２２３のコンダクタンスよりも高くなるように圧力調整器２３８及び真空ポンプ２３９を制御しても良い。このように調整することで、第２のバッファ空間２３２ｂの中央からシャワーヘッド排気口２４０ｂに向けたガス流れが形成される。このようにすることで、第２のバッファ空間２３２ｂの壁に付着したガスや、第２のバッファ空間２３２ｂ内に浮遊したガスが処理室２０１に進入することなく第３の排気系から排気できるようになる。なお、処理室２０１から、第２のバッファ空間２３２ｂ内へのガスの逆流を抑制するように第２のバッファ空間２３２ｂ内の圧力と処理室２０１の圧力（排気コンダクタンス）を調整しても良い。
【００６９】
また、パージ工程では、真空ポンプ２２３の動作を継続し、処理空間２０１内に存在するガスを真空ポンプ２２３から排気する。なお、処理室２０１から真空ポンプ２２３への排気コンダクタンスが、第２のバッファ空間２３２ｂへの排気コンダクタンスよりも高くなるように圧力調整器２２２を調整しても良い。このように調整することで、処理室２０１を経由した第３の排気系に向けたガス流れが形成され、処理室２０１内に残留するガスを排気することができる。また、ここで、ガスバルブ１３６ｂを開き、ＭＦＣ１３５ｂを調整し、不活性ガスを供給することによって、不活性ガスを確実に基板上に供給することが可能となり、基板上の残留ガスの除去効率が高くなる。
【００７０】
所定の時間経過後、バルブ１３６ｂを閉じて、不活性ガスの供給を停止すると共に、バルブ２３７ｂを閉じて第２のバッファ空間２３２ｂと真空ポンプ２３９の間を遮断する。
【００７１】
より好ましくは、所定時間経過後、真空ポンプ２２３を引き続き作動させつつ、バルブ２３７ｂを閉じることが望ましい。このようにすると、処理室２０１を経由した第３の排気系に向けた流れが第１の排気系の影響を受けないので、より確実に不活性ガスを基板上に供給することが可能となり、基板上の残留ガスの除去効率を更に向上させることができる。
【００７２】
なお、処理室のパージも単に真空引きしてガスを排出すること以外に、不活性ガスの供給によるガスの押し出し動作も意味する。よって、パージ工程で、第２のバッファ空間２３２ｂ内に、不活性ガスを供給して、残留ガスを押し出すことによる排出動作を行うように構成しても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を組み合わせて行っても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を交互に行うように構成しても良い。
【００７３】
また、このとき処理室２０１内に供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要は無く、例えば、処理室２０１の容積と同程度の量を供給することで、次の工程において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、製造スループットを向上させることができる。また、Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
【００７４】
このときのヒータ２１３の温度は、ウエハ２００への原料ガス供給時と同様に２００〜７５０℃、好ましくは３００〜６００℃、より好ましくは３００〜５５０℃の範囲内の一定の温度となるように設定する。各不活性ガス供給系から供給するパージガスとしてのＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜２００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。パージガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等の希ガスを用いても良い。
【００７５】
（判定工程Ｓ２０７）
パージ工程Ｓ２０６の終了後、コントローラ２６０は、上記の成膜工程Ｓ３０１（Ｓ２０３〜Ｓ２０６）が所定のサイクル数ｎが実行されたか否かを判定する。即ち、ウエハ２００上に所望の厚さの膜が形成されたか否かを判定する。上述したステップＳ２０３〜Ｓ２０６を１サイクルとして、このサイクルを少なくとも１回以上行う（ステップＳ２０７）ことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のチタニウムおよび窒素を含む導電膜、すなわち、ＴｉＮ膜を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰返すことが好ましい。これにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＴｉＮ膜が形成される。
【００７６】
所定回数実施されていないとき（Ｎｏ判定のとき）は、Ｓ２０３〜Ｓ２０６のサイクルを繰り返す。所定回数実施されたとき（Ｙ判定のとき）は、成膜工程Ｓ３０１を終了し、基板搬出工程Ｓ２０８を実行する。
【００７７】
（基板搬出工程Ｓ２０８）
成膜工程Ｓ３０１が終わった後、基板支持部２１０を昇降機構２１８によって下降させ、リフトピン２０７が貫通孔２１４から基板支持部２１０の上面側に突出させた状態にする。また、処理室２０１内を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ２０５を解放し、ウエハ２００をリフトピン２０７上からゲートバルブ２０５外へ搬送する。
【００７８】
前記した第１ガス供給工程Ｓ２０３や第２ガス供給工程Ｓ２０５においては、第１ガスを供給する際には第２分散部である第２のバッファ空間２３２ｂに不活性ガスを供給し、第２ガスを供給する際には第１分散部である第１のバッファ空間２３２ａに不活性ガスを供給するようにすれば、それぞれのガスが異なるバッファ空間に逆流することを防ぐことができる。
【００７９】
第１ガスとしてのチタニウム含有ガスと、第２ガスとしての窒素含有ガスを用いて、窒化チタニウム（ＴｉＮ）膜を成膜する場合の、意図しない反応による目的の膜特性とならない原因として、以下が有る。一つは、副生成物としてのＮＨ４Ｃｌが生成されることにより、反応が阻害されることが有る。このＮＨ４Ｃｌは、残留したチタニウム含有ガスとしてのＴｉＣｌ４と窒素含有ガスとしてのＮＨ３が反応することによって生じるため、ＮＨ３の残留量を低減させることが課題となる。もう一つは、残留又は処理室内の部材に吸着した第２ガス（ＮＨ３）が、第１ガスや他のガス供給時に部材から脱離し、脱離した第２ガスが基板に供給されることによって、意図しない反応が発生することが有る。ここで意図しない反応とは、例えば空間中での反応（気相反応）である。これらの原因によって、半導体装置の特性が悪化してしまう。  
【００８０】
続いて、第１ガス供給部である第1のバッファ空間２３２ａと第２ガス供給部である第２のバッファ空間２３２ｂとの関係について説明する。
第1のバッファ空間２３２ａから処理空間２０１へ複数の分散孔２３４ａが延びている。第２のバッファ空間２３２ｂから処理空間２０１へ複数の分散孔２３４ｂが延びている。第1のバッファ空間２３２ａの上側に第２のバッファ空間２３２ｂが設けられている。このため、図１に示すように、第1のバッファ空間２３２ａ内を第２のバッファ空間２３２ｂからの分散孔２３４ｂが貫通するように処理空間２０１へ延びている。
【００８１】
ここで、第1のバッファ空間２３２ａ内を第２のバッファ空間２３２ｂの分散孔２３４ｂが貫通しているため、第1のバッファ空間２３２ａ内には、分散孔２３４ｂの外表面が露出している。この露出した表面の面積分、第1のバッファ空間２３２ａ内の表面積は、第２のバッファ空間２３２ｂ内の表面積より広くなっている。すなわち、バッファ室２３２ａ内の表面積＞バッファ室２３２ｂ内の表面積という関係になっている。この第1のバッファ空間２３２ａ内の分散孔２３４ｂの外表面は、基板２００に対して垂直方向の表面積であるとも言える。
【００８２】
それぞれのバッファ空間の内壁には、それぞれのバッファ空間に供給されるガスの分子が吸着する。ガス分子は、パージ工程Ｓ２０４，Ｓ２０６で除去される。しかしながら、ガスの種類によっては、ガス分子がバッファ空間の内壁に残り、他の工程で内壁から脱離し、意図しない反応が起きる課題を発明者は見出した。例えば、上述のＴｉＣｌ４とＮＨ３を交互に供給してＴｉＮを成膜した場合、ＴｉＣｌ４の供給時に、バッファ空間の内壁からＮＨ３分子が脱離し、処理空間２０１内に供給されることによって、処理空間２０１内でＴｉＣｌ４とＮＨ３とが気相反応し、意図しない膜が形成されることが有る。また、副生成物であるＮＨ４Ｃｌが生成され、所望の膜形成を阻害されることが有る。
【００８３】
また、第1のバッファ空間２３２ａ内の分散孔２３４ｂの外表面の右側のガス対向面２３４ｃは、供給されるガスと対向している面（ガス供給管１５０ａから供給されるガスの流れ方向と逆向きの面）であるため、パージ工程の際に右側面２３４ｃにパージガスが当たり、吸着したガス分子が除去され易い。一方、第1のバッファ空間２３２ａ内の分散孔２３４ｂの外表面の左側のガス順方向面２３４ｄは、供給されるガスと反対側の面（ガス供給管１５０ａから供給されるガスの流れ方向と同じ方向の面）であるため、パージの際にパージガスが供給され難く、吸着したガス分子が除去されず、ガス分子が残存する課題を見出した。また、順方向面２３４ｄ付近はガス分子が周り込みにくい場所とも言える。なお、ガス対向面２３４ｃとガス順方向面２３４ｄは、バッファ空間に接続されるガス管の位置で変わる。例えば、中心から供給される際には、ガス対向面２３４ｃはバッファ空間の中心方向に形成され、ガス順方向面２３４ｄは、バッファ空間の外周方向に形成される。なお、分散孔２３４ａ及び分散孔２３４ｂは同じ直径の円形状の孔である。
【００８４】
一方、第２のバッファ空間２３２ｂにおいては、ガス供給管１５０ｂから供給されるガスの流れ方向と逆向きの面として、ガス対向面２３４ｅが形成される。ガスガイド２３５の表面は、第２のバッファ空間２３２ｂ内の基板の径方向のガス流れと対向するため、第２のバッファ空間２３２ｂでのガス順方向面２３４ｄに対応する面は、ガスガイド２３５の表面積の一部に相当する。
【００８５】
そこで、発明者らは、原料ガスと反応ガスの特性（吸着性、蒸気圧など）に応じて、供給位置を変更することにより、意図しない反応を低減できることを見出した。例えば、ＴｉＣｌ４とＮＨ３を供給する場合、ＴｉＣｌ４と比較して、バッファ空間内の壁に付着され易いＮＨ３を表面積の狭いバッファ空間へ供給し、ＴｉＣｌ４を表面積の多いバッファ空間へ供給することにより、意図しない反応（意図しない膜形成やＮＨ４Ｃｌの発生）を低減できる。
【００８６】
そこで、本実施形態では、第１ガスであるＴｉＣｌ４をバッファ室内の表面積の広い第1のバッファ空間２３２ａへ供給し、第２ガスであるＮＨ３をバッファ室内の表面積の狭い第２のバッファ空間２３２ｂへ供給する。ここで、第１ガスであるＴｉＣｌ４は、第２ガスであるＮＨ３よりも単位面積当たりの吸着量が少ないガスである。また、第１ガスは第２ガスよりも吸着後に脱離し易いガス（第２ガスは第１ガスよりも吸着後に脱離し難いガス）であっても良い。
【００８７】
なお、上述では、原料ガスを表面積の広い第１のバッファ空間２３２ａに供給し、反応ガスを表面積の狭い第２のバッファ空間２３２ｂに供給するように構成したが、ガス特性（吸着性、蒸気圧など）に応じて供給場所を入れ替えても良い。
【００８８】
また、単位面積当たりの吸着量が少ないガスを、ガス対向面の表面積＜ガス順方向面の表面積となる空間に供給し、単位面積当たりの吸着量の多いガスを、ガス対向面の表面積＞ガス順方向面の表面積となる空間に供給することによって同様の効果を得られる。
【００８９】
＜本実施形態に係る効果＞
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
（ａ）２種類以上のガスを供給して成膜する装置であって、吸着しやすいガスを表面積の狭いバッファ空間に供給し、吸着し難いガスを表面積の広いバッファ空間に供給することによって、意図しない反応を抑制することができる。
【００９０】
（ｂ）吸着しやすいガスを供給する第２のバッファ空間の表面積を吸着し難いガスを供給する第１のバッファ空間の表面積より小さくすることで、バッファ空間内でのガスの吸着を抑制することができる。
【００９１】
（ｃ）ＮＨ３の残留量を低減することにより、ＮＨ４Ｃｌの発生量を抑制または、意図しない反応を抑制することができる。
【００９２】
＜第２実施形態＞
図６に本発明の第２実施形態を示す。本実施形態では、第１実施形態における基板２００と第１分散部である第１のバッファ空間２３２ａとの間に、断熱部を有するものである。
【００９３】
基板に均一にガスを供給させるために、シャワーヘッド２３４に第１の分散孔２３４ａ及び第２の分散孔２３４ｂが設けられていたとしても、シャワーヘッド２３４の温度が基板の径方向で均一になっていない場合、シャワーヘッド２３４の位置（温度）によってガスの粘度が変化してしまうため、基板２００に供給されるガス濃度やガス量が場所によって変化する課題が有る。この課題の原因は、例えば、基板載置台（サセプタ）２１２からの熱によってシャワーヘッド２３４が加熱され、かつ、シャワーヘッド２３４の外周から上側処理容器２０２ａに熱逃げが発生することによって、引き起こされる。そこで、本実施形態においては、基板２００と第１分散部である第１のバッファ空間２３２ａとの間に、断熱部２５０を設けた。この構成により、シャワーヘッド２３４が基板載置台２１２から受ける熱を遮断し、シャワーヘッド２３４の温度を均一化することが可能となる。また、断熱部２５０を設けることにより、熱逃げによる基板載置台２１２の温度変化や、ヒータ２１３への電力量を一定にできる効果が有る。なお、この断熱部２５０は真空層としたが、真空層に限らず、熱の伝導を阻害する材料や構造体であればよく、珪素，アルミ，カーボンの何れかを含むセラミックスや、珪素，アルミニウム，カーボン，の何れかを含むエアロゲルなどでもよい。
【００９４】
＜第３実施形態＞
以上、第２実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものでは無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００９５】
例えば、図７に示す基板処理装置システム構造が有る。
【００９６】
ここでは、図７に示すように、真空搬送室１０４に４つの基板処理装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄが設けられた基板処理システム４００について説明する。各基板処理装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄでは同じ種類の処理が行われる。各基板処理装置には、真空搬送室１０４に設けられた真空搬送ロボット１０５によってウエハ２００が順に搬送されるように構成される。なお、ウエハ２００は、大気搬送室１０２からロードロックユニット１０３を介して真空搬送室１０４に搬入される。また、ここでは、基板処理装置が４つ設けられた場合について示したが、これに限らず、２つ以上設けられていれば良く、５つ以上、例えば８つ設けられていても良い。
【００９７】
また、上述では、半導体装置の製造工程について記したが、実施形態に係る発明は、半導体装置の製造工程以外にも適用可能である。例えば、液晶デバイスの製造工程や、セラミック基板へのプラズマ処理などが有る。
【００９８】
また、上述では、原料ガスと反応ガスを交互に供給して成膜する方法について記したが、原料ガスと反応ガスの気相反応量や副生成物の発生量が許容範囲内であれば、他の方法にも適用可能である。例えば、原料ガスと反応ガスの供給タイミングが重なる様な方法である。
【００９９】
また、上述では、成膜処理について記したが、他の処理にも適用可能である。例えば、拡散処理、酸化処理、窒化処理、酸窒化処理、還元処理、酸化還元処理、エッチング処理、加熱処理などが有る
【０１００】
また、上述では、原料ガスとしてチタン含有ガス（ＴｉＣｌ４）ガス、反応ガスとして窒素含有ガス（ＮＨ３ガス）を用いて、窒化チタニウム膜を形成する例を示したが、他のガスを用いた成膜にも適用可能である。例えば、酸素含有膜、窒素含有膜、炭素含有膜、ホウ素含有膜、金属含有膜とこれらの元素が複数含有した膜等が有る。なお、これらの膜としては、例えば、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜、ＡｌＯ膜、ＺｒＯ膜、ＨｆＯ膜、ＨｆＡｌＯ膜、ＺｒＡｌＯ膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＢＮ膜、ＴｉＣ膜、ＴｉＡｌＣ膜などが有る。これらの膜を成膜するために使われる原料ガスと反応ガスそれぞれのガス特性（吸着性、脱離性、蒸気圧など）を比較して、供給位置やシャワーヘッド２３４内の構造を適宜変更することにより、同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【０１０２】
＜付記１＞
基板を処理する処理室と、
前記基板を支持する基板支持部と、
第１ガスを分散させる第１分散部を有する第１ガス供給部と、
第２ガスを分散させ、前記第１分散部の表面積よりも小さい表面積を有する第２分散部を有する第２ガス供給部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【０１０３】
＜付記２＞
前記表面積は、前記基板に対して垂直方向の表面積である付記１に記載の基板処理装置が提供される。
【０１０４】
＜付記３＞
前記第２分散部に設けられたガス順方向面の表面積が、前記第１分散部に設けられたガス順方向面の表面積よりも小さく構成される付記１に記載の基板処理装置が提供される。
【０１０５】
＜付記４＞
前記第１ガス供給部には、原料ガスを供給し、
前記第２ガス供給部には、反応ガスが供給される付記１または付記２に記載の基板処理装置が提供される。
【０１０６】
＜付記５＞
前記第２ガスは、前記第１ガスよりも単位面積当たりの吸着量が多いガスである付記１または付記２に記載の基板処理装置が提供される。
【０１０７】
＜付記６＞
前記第１ガスと前記第２ガスを交互に供給するように前記第１ガス供給部と前記第２ガス供給部とを制御する制御部を有する付記１乃至付記５のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。
【０１０８】
＜付記７＞
前記第１分散部は、前記基板と対向する様に設けられ、
前記第２分散部は、前記第１分散部上に設けられる付記１乃至付記６のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。
【０１０９】
＜付記８＞
前記第１分散部と前記第２分散部それぞれに、不活性ガスを供給する不活性ガス供給部を有し、
前記制御部は、前記第１ガスを供給する時に前記第２分散部に前記不活性ガスを供給し、前記第２ガスを供給する時に前記第１分散部に前記不活性ガスを供給する様に前記第１ガス供給部と前記第２ガス供給部と前記不活性ガス供給部とを制御する様に構成される付記１乃至付記７のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。
【０１１０】
＜付記９＞
前記基板と前記第１分散部との間に、断熱部を有する付記１乃至８のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。
【０１１１】
＜付記１０＞
前記断熱部は、真空で構成される付記９に記載の基板処理装置が提供される。
【０１１２】
＜付記１１＞
他の態様によれば、
基板に、第１分散部を介して第１ガスを供給する工程と、
前記基板に、前記第１分散部内の表面積よりも小さい表面積を有する第２分散部を介して第２ガスを供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１１３】
＜付記１２＞
前記第２ガスは、前記第１ガスよりも単位面積当たりの吸着量が多いガスである付記１１に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
【０１１４】
＜付記１３＞
前記第１ガスと前記第２ガスを交互に供給する工程を有する付記１０または付記１２に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
【０１１５】
＜付記１４＞
前記第１ガスを供給する工程では、前記第２分散部に不活性ガスを供給し、
前記第２ガスを供給する工程では、前記第１分散部に不活性ガスを供給する付記１１乃至付記１３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法が提供される。
【０１１６】
＜付記１５＞
前記第１ガスを供給する工程の後、前記第２分散部に不活性ガスを供給しつつ、前記第１分散部に接続された第１分散部排気口から排気する工程と、
前記第２ガスを供給する工程の後、前記第１分散部に不活性ガスを供給しつつ、前記第２分散部に接続された第２分散部排気口から排気する工程と、
を有する付記１４に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
【０１１７】
＜付記１６＞
更に他の態様によれば、
基板に、第１分散部を介して第１ガスを供給させる手順と、
前記基板に、前記第１分散部内の表面積よりも小さい表面積を有する第２分散部を介して第２ガスを供給させる手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【０１１８】
＜付記１７＞
前記第２ガスは、前記第１ガスよりも単位面積当たりの吸着量が多いガスである付記１６に記載のプログラムが提供される。
【０１１９】
＜付記１８＞
前記第１ガスを供給させる手順では、前記第２分散部に不活性ガスを供給し、
前記第２ガスを供給させる手順では、前記第１分散部に不活性ガスを供給する付記１６または付記１７に記載のプログラムが提供される。
【０１２０】
＜付記１９＞
前記第１ガスを供給させる手順の後、前記第２分散部に不活性ガスを供給しつつ、前記第１分散部に接続された第１分散部排気口から排気させる手順と、
前記第２ガスを供給させる手順の後、前記第１分散部に不活性ガスを供給しつつ、前記第２分散部に接続された第２分散部排気口から排気させる手順と、
を有する付記１８に記載のプログラムが提供される。
【０１２１】
＜付記２０＞
更に他の態様によれば、
基板に、第１分散部を介して第１ガスを供給させる手順と、
前記基板に、前記第１分散部内の表面積よりも小さい表面積を有する第２分散部を介して第２ガスを供給させる手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムを順に行うようコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【０１２２】
＜付記２１＞
前記第２ガスは、前記第１ガスよりも単位面積当たりの吸着量が多いガスである付記２０に記載の記録媒体が提供される。
【０１２３】
＜付記２２＞
前記第１ガスを供給させる手順では、前記第２分散部に不活性ガスを供給し、
前記第２ガスを供給させる手順では、前記第１分散部に不活性ガスを供給する付記２０または付記２１に記載の記録媒体が提供される。
【０１２４】
＜付記２３＞
前記第１ガスを供給させる手順の後、前記第２分散部に不活性ガスを供給しつつ、前記第１分散部に接続された第１分散部排気口から排気させる手順と、
前記第２ガスを供給させる手順の後、前記第１分散部に不活性ガスを供給しつつ、前記第２分散部に接続された第２分散部排気口から排気させる手順と、
を有する付記２２に記載の記録媒体が提供される。
【符号の説明】
【０１２５】
１００      基板処理装置
２００      ウエハ（基板）
２０１      処理室
２０２      処理容器
２１２      基板載置台
２３２ａ    第1のバッファ空間
２３２ｂ    第２のバッファ空間
２３４      シャワーヘッド
２３４ａ    第１の分散孔
２３４ｂ    第２の分散孔
２４１ａ    第１ガス導入口  
２４１ｂ    第２ガス導入口
【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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