(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室の上方に設けられ、前記処理室にガスを均一に供給する分散板を有するバッファ室と、
前記バッファ室の天井構造として構成される天井板に設けられ、ガス供給方向に対して上流側に処理ガス供給部が接続される処理ガス供給孔と、
前記天井板に設けられ、ガス供給方向に対して上流側に不活性ガス供給部が接続される不活性ガス供給孔と、
前記処理ガス供給孔が内周側に位置され、前記不活性ガス供給孔が外周側に位置されるよう前記天井板の下流側の面に接続される周状の基端部と、
前記基端部を有し、前記分散板の上方に配されるガスガイドと、
前記処理室の雰囲気を排気し、前記処理室の下流に設けられる処理室排気部と、
少なくとも前記処理ガス供給部、前記不活性ガス供給部、前記処理室排気部を制御する制御部とを有する基板処理装置。
【請求項２】
基板を処理する処理室と、
前記処理室の上方に設けられ、前記処理室にガスを均一に供給する分散板を有するバッファ室と、  
前記バッファ室の天井構造として構成される天井板に設けられ、ガス供給方向に対して上流側に処理ガス供給部が接続される処理ガス供給孔と、
前記天井板に設けられ、ガス供給方向に対して上流側に不活性ガス供給部が接続される不活性ガス供給孔と、
前記処理ガス供給孔が内周側に位置され、前記不活性ガス供給孔が外周側に位置されるよう前記天井板の下流側の面に接続される周状の基端部と、
前記基端部から前記処理室方向に径が広がるよう構成される円錐状の板部と、
前記板部の内前記基端部と異なる端部である先端部と
前記分散板の上流に設けられ、前記基端部と前記板部と前記先端部を有し、前記分散板の上方に設けられるガスガイドと、
前記処理室の雰囲気を排気し、前記処理室の下流に設けられる処理室排気部と、
少なくとも前記処理ガス供給部、前記不活性ガス供給部、前記処理室排気部を制御する制御部とを有する基板処理装置。
【請求項３】
前記不活性ガス供給孔は、水平方向において、前記先端部と前記基端部との間に設けられる請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記処理ガス供給孔から供給される処理ガスの流量を前記不活性ガス供給孔から供給される不活性ガスの流量よりも多くする処理ガス供給工程を実行するよう前記処理ガス供給部及び前記不活性ガス供給部を制御する請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項５】
更に、前記基板処理装置は、前記バッファ室に接続されると共に前記バッファ室の雰囲気を排気するバッファ室排気部とを有し、
前記制御部は、前記処理ガス供給工程における前記処理ガスの供給を停止した後、前記不活性ガス供給孔から供給される前記不活性ガスの供給量を前記処理ガス供給工程よりも多くしつつ、前記バッファ室の雰囲気を排気するバッファ室排気工程を行うよう前記バッファ室排気部及び前記不活性ガス供給部を制御する請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
バッファ室の天井構造である天井板に設けられた処理ガス供給孔から、ガスガイドの内側領域、前記ガスガイドと処理室の間に設けられ前記バッファ室の底部として構成される分散板を介して前記処理室に原料ガスを供給すると共に、前記天井板に設けられる不活性ガス供給孔から前記ガスガイドの外側領域を介して不活性ガスを供給する第一処理ガス供給工程と、
前記処理ガス供給孔から前記ガスガイドの内側領域及び前記分散板を介して前記処理室に反応ガスを供給する第二処理ガス供給工程と、
前記第一処理ガス供給工程及び前記第二処理ガス供給工程を繰り返す基板処理工程とを有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、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フラッシュメモリ等の半導体装置は高集積化の傾向にある。それに伴い、パターンサイズが著しく微細化されている。これらのパターンを形成する際、製造工程の一工程として、基板に酸化処理や窒化処理等の所定の処理を行う工程が実施される場合がある。
【０００３】
上記パターンを形成する方法の一つとして、回路間に溝を形成し、そこにシード膜やライナー膜や配線を形成する工程が存在する。この溝は、近年の微細化に伴い、高いアスペクト比となるよう構成されている。
【０００４】
ライナー膜等を形成するに際しては、溝の上部側面、中部側面、下部側面、底部においても膜厚にばらつきが無い良好なステップカバレッジの膜を形成することが求められている。良好なステップカバレッジの膜とすることで、半導体デバイスの特性を溝間で均一とすることができ、それにより半導体デバイスの特性ばらつきを抑制することができるためである。
【０００５】
この高いアスペクト比の溝を処理するために、ガスを加熱して処理することや、ガスをプラズマ状態として処理することが試みられたが、良好なステップカバレッジを有する膜を形成することは困難であった。
【０００６】
上記膜を形成する方法として、少なくとも二種類の処理ガスを交互に供給し、基板表面で反応させる交互供給方法がある。
【０００７】
一方、半導体デバイスの特性を均一とする必要があることから、薄膜を形成する際、基板面内に対してガスを均一に供給する必要がある。それを実現するために、基板の処理面から均一にガスを供給することが可能な枚葉装置が開発されている。この枚葉装置では、ガスをより均一に供給するために、例えば基板上にバッファ空間を有するシャワーヘッドを設けている。
【０００８】
交互供給方法では、各ガスが基板表面以外で反応することを抑制するために、各ガスを供給する間に残ガスをパージガスでパージすることが知られているが、そのような工程を有するために成膜時間が遅いという問題がある。そこで処理時間を短縮するために、大量のパージガスを流し、残ガスを排出している。
【０００９】
更には、シャワーヘッドの一形態として、各ガスの混合を防ぐための経路やバッファ空間をガスごとに設けることが考えられるが、構造が複雑であるため、メンテナンスに手間がかかると共に、コストが高くなるという問題がある。そのため、二種類のガス及びパージガスの供給系を一つのバッファ空間でまとめたシャワーヘッドを使用することが現実的である。
【００１０】
二種類のガスに共通したバッファ空間を有するシャワーヘッドを使用した場合、シャワーヘッド内で残ガス同士が反応し、シャワーヘッド内壁に付着物が堆積してしまうことが考えられる。このようなことを防ぐために、バッファ室内の残ガスを効率よく除去できるよう、バッファ室に排気孔を設け、排気孔から雰囲気を排気することが望ましい。この場合、処理室へ供給する二種類のガス及びパージガスが、バッファ空間を排気するための排気孔の方向に拡散しないような構成、例えばガスの流れを形成するガスガイドをバッファ室内に設ける。ガスガイドは、例えばバッファ空間を排気するための排気孔と二種類のガス及びパージガスを供給する供給孔との間に設け、シャワーヘッドの分散板に向けて放射状に設けられていることが望ましい。ガスガイドの内側の空間からガスを効率よく排気するために、ガスガイドの内側とバッファ空間を排気するための排気孔の間の空間、具体的にはガスガイドの外周端と排気孔の間の空間を連通させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
発明者による鋭意研究の結果、従来の構造には次の課題が発見された。即ち、処理ガスを供給する際、ガスガイドの外周端と排気孔の間に設けられた空間から、処理ガスが排気孔方向へ拡散してしまうことである。空間からガスガイド上部へ拡散したガスは、ガスガイド周辺のガス溜まり等にガスが残留してしまうため、前述のバッファ空間内の排気工程においても除去しづらいことがわかった。付着物は、パーティクルとなり、基板の特性に悪影響を及ぼしたり歩留まりの低下につながる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、本発明の目的は、ガスガイド上方の空間においても付着物を抑制可能とし、良質な基板特性を提供可能な基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供するものである。
【００１３】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室の上方に設けられ、前記処理室にガスを均一に供給する分散板を有するバッファ室と、
前記バッファ室の天井構造として構成される天井板に設けられ、ガス供給方向に対して上流側に処理ガス供給部が接続される処理ガス供給孔と、
前記天井板に設けられ、ガス供給方向に対して上流側に不活性ガス供給部が接続される不活性ガス供給孔と、
前記処理ガス供給孔が内周側に位置され、前記不活性ガス供給孔が外周側に位置されるよう前記天井板の下流側の面に接続される周状の基端部と、
前記基端部を有し、前記分散板の上方に配されるガスガイドと、
前記処理室の雰囲気を排気し、前記処理室の下方に設けられる処理室排気部と、
少なくとも前記処理ガス供給部、前記不活性ガス供給部、前記処理室排気部を制御する制御部とを有する基板処理装置が提供される。
【００１４】
更に、発明の別の態様によれば、
バッファ室の天井構造である天井板に設けられた処理ガス供給孔から、ガスガイドの内側領域、前記ガスガイドと処理室の間に設けられ前記バッファ室の底部として構成される分散板を介して前記処理室に原料ガスを供給すると共に、前記天井板に設けられる不活性ガス供給孔から前記ガスガイドの外側領域を介して不活性ガスを供給する第一処理ガス供給工程と、
前記処理ガス供給孔から前記ガスガイドの内側領域及び前記分散板を介して前記処理室に反応ガスを供給する第二処理ガス供給工程と、
前記第一処理ガス供給工程及び前記第二処理ガス供給工程を繰り返す基板処理工程と
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ガスガイド上方においても付着物を抑制可能とし、良質な基板特性を提供可能な基板処理装置及び半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る基板処理装置の断面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る成膜工程のガス供給タイミングを説明する説明図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る成膜工程を示すフロー図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る基板処理装置の断面図である。
【図６】本発明の第二の実施形態に係る基板処理装置のガス淀みを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜本発明の第一の実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
本発明の第一実施形態に係る基板処理装置について、図１を用いて以下に説明する。図１は、本実施形態に係る基板処理装置の断面図である。
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る基板処理装置について説明する。
【００１９】
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、薄膜を形成する装置であり、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。
【００２０】
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の側壁や底壁は、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、シャワーヘッド２３０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及びシャワーヘッド２３０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室空間と呼び、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と呼ぶ。上部処理容器２０２ａ及びシャワーヘッド２３０で構成され、処理空間を囲む構成を処理室２０１と呼ぶ。更には、搬送空間を囲む構成を処理室内搬送室２０３と呼ぶ。各構造の間には、処理容器２０２内を機密にするためのＯリング２０８が設けられている。
【００２１】
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。更に、下部容器２０２ｂは接地されている。
【００２２】
処理室２０１内には、ウエハ２００を支持する基板支持部（基板載置部とも呼ぶ）２１０が位置するよう構成される。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を表面に持つ載置台２１２、基板載置台２１２に内包された、ウエハを加熱する加熱源としての基板載置台加熱部２１３（第一の加熱部とも呼ぶ）を主に有する。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る。
【００２３】
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及び支持台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下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、処理容器２０２内は気密に保持されている。
【００２４】
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）となるよう基板支持台まで下降し、ウエハ２００の処理時には図１で示されるように、ウエハ２００が処理室２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）まで上昇する。
【００２５】
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。
【００２６】
（処理ガス導入孔）
処理室２０１の上方（ガス流れ方向の上流側）には後述するシャワーヘッド２３０が設けられ、シャワーヘッド２３０には天井板２３１（蓋２３１とも呼ぶ）がもうけられている。天井板２３１には、処理室２０１内に処理ガスを供給するための処理ガス導入孔２３１ａが設けられている。処理ガス導入孔２３１ａに接続される処理ガス供給系の構成については後述する。天井板２３１はシャワーヘッド２３０の天井壁や、バッファ室の天井壁としても用いられる。
【００２７】
（不活性ガス導入孔）
更に、天井板２３１には、処理室２０１内に不活性ガスを供給するための不活性ガス導入孔２３１ｂが設けられている。
【００２８】
（シャワーヘッド）
天井板２３１とガス分散板２３４を主構成として、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２３０が構成される。ガス分散板234は、処理室２０１の天井部として構成され、更にはシャワーヘッドの底部として構成される。即ち、処理室２０１の上流方向にシャワーヘッド２３０が設けられている。処理ガスは処理ガス導入孔２３１ａを介してシャワーヘッド２３０のバッファ室２３２内のバッファ空間に供給される。また不活性ガスは、不活性ガス導入孔２３１ｂを介してシャワーヘッド２３０のバッファ室２３２内のバッファ空間に供給される。
【００２９】
バッファ室２３２は、蓋２３１の下端部と後述する分散板２３４の上端で形成される。即ち、分散板２３４は、バッファ室から見て、ガス流れ方向下流（ここでは処理室方向であり、バッファ室の下方。）に設けられている。更には、天井板２３１は、バッファ室２３２から見てガス供給方向の上流に設けられている。
【００３０】
シャワーヘッド２３０は、バッファ室２３２内の空間と処理室２０１の処理空間との間に、処理ガス導入孔２３１ａから導入されるガスを分散させるための分散板２３４を備えている。分散板２３４には、複数の貫通孔２３４ａが設けられている。分散板２３４は、基板載置面２１１と対向するように配置されている。分散板２３４は、貫通孔２３４ａが設けられた凸状部と、凸状部の周囲に設けられたフランジ部を有し、フランジ部は絶縁ブロック２３３に支持されている。
【００３１】
バッファ室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、天井２３１に接続される基端部２３５ａと、板部２３５ｂと、先端部２３５ｃを有する。基端部２３５ａは例えば円周状で構成されており、処理ガス供給孔２３１ａが円の内周側に位置され、不活性ガス供給孔２３１ｂが円の外周側に位置されるよう天井板２３１に接続される。尚、ここでは基端部２３５ａは円周状であると記載したが、それに限るものでなく、四角等の形状でも良い。即ち、不活性ガスと処理ガスが混合しないよう、処理ガス供給孔２３１ａと不活性ガス供給孔２３１ｂを板部２３５ｂで隔離するような周状の構成であれば良い。
【００３２】
板部２３５ｂは、基端部２３５ａから連続した構成であり、分散板２３４方向（処理室方向）に向かうにつれ径が広がる円錐形状である。先端部２３５ｃは、基端部２３５ａと異なる側の板部２３５ｂの端部である。即ち、板部２３５ｂの処理室２０１側の端部である。先端部２３５ｃにおいても、基端部２３５ａと同様に円周構造で構成される。先端部２３５ｃの径は貫通孔２３４ａ群の最外周よりも更に外周に形成される。更に、水平方向において、不活性ガス供給孔２３１ｂは、基端部２３５ａと先端部２３５ｃとの間に配置されている。
【００３３】
本実施形態においては、板部２３５ｂの内側（分散板２３４側）の領域をバッファ空間２３２の内側領域２３２ａ、外側（天井２３１側）の領域をバッファ空間２３２の外側領域２３２ｂと呼ぶ。
【００３４】
板部２３５ｂは基端部２３５ａと連続しているため、処理ガス供給孔２３５ａから供給される処理ガスと不活性ガス供給孔２３５ｂから供給される不活性ガスを分離している。処理ガス供給孔２３５ａから内側領域２３２ａに供給される処理ガスと、不活性ガス供給孔２３５ｂから外側領域２３２ｂに供給される不活性ガスは、板部２３５ｂの内側、外側において互いに影響されない。
【００３５】
先端部２３５ｃとバッファ室２３２の側壁の間には空間２３２Ｃが存在する。後述する第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２や第二の処理ガス供給工程Ｓ２０８等の処理ガス供給工程では、処理ガスが内側領域２３２ａ内で分散板２３４方向に拡散し、不活性ガスが板部２３５ｂの外側領域２３５ｂ側の面に沿って分散板２３４方向に流れる。
【００３６】
（第一の排気系）
バッファ室２３２の上方には、シャワーヘッド用排気孔２３１ｃを介して、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、排気バッファ室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、真空ポンプ２３９が順に直列に接続されている。尚、排気管２３６、バルブ２３７、圧力調整器２３８をまとめて第一の排気系、もしくはバッファ室排気部と呼ぶ。
【００３７】
（処理ガス供給系）
第一ガス供給管２４３ａを含む第一処理ガス供給系２４３からは第一元素含有ガスが主に供給され、第二ガス供給管２４４ａを含む第二処理ガス供給系２４４からは主に第二元素含有ガスが供給される。第一処理ガス供給系２４３と第二処理ガス供給系で処理ガス供給系が構成される。
【００３８】
尚、処理ガス供給系を処理ガス供給部と呼んでも良い。
【００３９】
（第一処理ガス供給系）
第一ガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、第一ガス供給源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、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。
【００４０】
第一ガス供給管２４３ａから、第一元素を含有するガス（以下、「第一元素含有ガス」）が、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、共通ガス供給管２４２を介してシャワーヘッド２３０に供給される。
【００４１】
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、例えばチタン（Ｔｉ）である。すなわち、第一元素含有ガスは、例えばチタン含有ガスである。チタン含有ガスとしては、例えばＴｉＣｌ４ガスを用いることができる。なお、第一元素含有ガスは、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良い。第一元素含有ガスが常温常圧で液体の場合は、第一ガス供給源２３２ｂとマスフローコントローラ２４３ｃとの間に、図示しない気化器を設ければよい。ここでは気体として説明する。
【００４２】
なお、シリコン含有ガスを用いても良い。シリコン含有ガスとしては、例えば有機シリコン材料であるヘキサメチルジシラザン（Ｃ６Ｈ１９ＮＳｉ２、略称：ＨＭＤＳ）やトリシリルアミン（（ＳｉＨ３）３Ｎ、略称：ＴＳＡ）、ＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ２（ＮＨ（Ｃ４Ｈ９））２（ビス  タシャリー  ブチル  アミノ  シラン）ガス等を用いることができる。これらのガスは、プリカーサーとして働く。
【００４３】
第一ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄよりも下流側には、第一不活性ガス供給管２４６ａの下流端が接続されている。第一不活性ガス供給管２４６ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４６ｂ、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）２４６ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４６ｄが設けられている。
【００４４】
ここで、不活性ガスは、例えば窒素（Ｎ２）ガスである。なお、不活性ガスとして、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。
【００４５】
第一不活性ガス供給管２４６ａからは、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４６ｃ、バルブ２４６ｄ、第一ガス供給管２４３ａを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。不活性ガスは、後述する薄膜形成工程（Ｓ１０４）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。
【００４６】
主に、第一ガス供給管２４３ａ、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、第一ガス供給系２４３（チタン含有ガス供給系ともいう）が構成される。
【００４７】
また、主に、第一不活性ガス供給管２４６ａ、マスフローコントローラ２４６ｃ及びバルブ２４６ｄにより第一不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２３４ｂ、第一ガス供給管２４３ａを、第一不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００４８】
更には、第一ガス供給源２４３ｂ、第一不活性ガス供給系を、第一ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００４９】
尚、第一処理ガス供給系を第一処理ガス供給部、又は原料ガス供給部と呼んでも良い。
【００５０】
（第二処理ガス供給系）
第二ガス供給管２４４ａには上流方向から順に、第二ガス供給源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、及び開閉弁であるバルブ２４４ｄ、リモートプラズマユニット２４４ｅが設けられている。
【００５１】
第二ガス供給管２４４ａからは、第二元素を含有するガス（以下、「第二元素含有ガス」）が、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、リモートプラズマユニット２４４ｅ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。第二元素含有ガスは、リモートプラズマユニット２４４ｅによりプラズマ状態とされ、ウエハ２００上に照射される。
【００５２】
第二元素含有ガスは、処理ガスの一つである。なお、第二元素含有ガスは、第一元素含有ガスと反応する反応ガスまたは第一元素含有ガス含有膜を改質する改質ガスとして考えてもよい。
【００５３】
ここで、第二元素含有ガスは、第一元素と異なる第二元素を含有する。第二元素としては、例えば、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）のいずれか一つである。本実施形態では、第二元素含有ガスは、例えば窒素含有ガスとする。具体的には、窒素含有ガスとしてアンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。
【００５４】
主に、第二ガス供給管２４４ａ、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄにより、第二処理ガス供給系２４４（窒素含有ガス供給系ともいう）が構成される。
【００５５】
また、第二ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄよりも下流側には、第二不活性ガス供給管２４７ａの下流端が接続されている。第二不活性ガス供給管２４７ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源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。
【００５６】
第二不活性ガス供給管２４７ａからは、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、第二ガス供給管２４４ａ、リモートプラズマユニット２４４ｅを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。不活性ガスは、後述する成膜工程（薄膜形成工程とも呼ぶ）（Ｓ１０４）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。
【００５７】
主に、第二不活性ガス供給管２４７ａ、マスフローコントローラ２４７ｃ及びバルブ２４７ｄにより第二不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２４７ｂ、第二ガス供給管２４３ａ、リモートプラズマユニット２４４ｅを第二不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００５８】
更には、第二ガス供給源２４４ｂ、リモートプラズマユニット２４４ｅ、第二不活性ガス供給系を、第二処理ガス供給系２４４に含めて考えてもよい。
【００５９】
尚、第二処理ガス供給系を第二処理ガス供給部、又は反応ガス供給部と呼んでも良い。
【００６０】
（不活性ガス供給系）
第三ガス供給管２４５ａを含む第三ガス供給系２４５からは、ウエハを処理する際には主に不活性ガスが供給される。
【００６１】
第三ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、第三ガス供給源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、及び開閉弁であるバルブ２４５ｄが設けられている。
【００６２】
第三ガス供給管２４５ａから、パージガスとしての不活性ガスが、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、共通ガス供給管２４５を介してシャワーヘッド２３０に供給される。
【００６３】
ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ２）ガスである。なお、不活性ガスとして、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。
【００６４】
第三ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源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、及び開閉弁であるバルブ２４５ｄが設けられている。
【００６５】
主に、第三ガス供給管２４５ａ、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄにより、不活性ガス供給系２４５が構成される。
【００６６】
更には、第三ガス供給源２４５ｂ、クリーニングガス供給系を、第三ガス供給系２４５に含めて考えてもよい。
【００６７】
第三ガス供給管２４５ａからは、基板処理工程では不活性ガスが、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。
【００６８】
不活性ガス供給源２４５ｂから供給される不活性ガスは、後述する薄膜形成工程（Ｓ１０４）では、処理室２０２やシャワーヘッド２３０内に留まったガスをパージするパージガスとして作用する。
尚、本明細書においては、不活性ガス供給系２４５を第三ガス供給系とも呼ぶ。
【００６９】
（第二の排気系）
処理室２０１（上部容器２０２ａ）の内壁には、処理室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２２３、真空ポンプ２２４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により第二の排気系（排気ライン）２２０が構成される。第二の排気系は、処理室排気部とも呼ぶ。
【００７０】
（コントローラ）
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基板処理装置のプログラムや制御レシピを呼び出し、その内容に応じて各構成を制御する。
【００７１】
（２）基板処理工程
【００７２】
＜成膜工程＞
次に、基板処理装置１００としての基板処理装置１００を使用して、ウエハ２００上に薄膜を形成する工程について、図２、図３、図４を参照しながら説明する。図２、図３、図４は、本発明の実施形態にかかる成膜工程のフロー図である。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。
【００７３】
（２）基板処理工程
図２、図３、図４を用い、基板処理工程の概略について説明する。図２は、本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。
【００７４】
ここでは、第一元素含有ガスとしてＴｉＣｌ４ガスを用い、第二元素含有ガスとしてアンモニア（ＮＨ３）ガスを用い、ウエハ２００上に薄膜として窒化チタン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。
【００７５】
（基板搬入・載置工程Ｓ１０２）
処理装置１００では基板載置台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、処理室内にウエハ２００（処理基板）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。
【００７６】
処理容器２０２内にウエハ２００を搬入したら、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内を密閉する。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に設けられた基板載置面２１１上にウエハ２００を載置する。
【００７７】
なお、ウエハ２００を処理容器２０２内に搬入する際には、排気系により処理容器２０２内を排気しつつ、不活性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ＡＰＣバルブ２２３を開けることにより処理容器２０２内を排気した状態で、少なくとも第三ガス供給系のバルブ２４５ｄを開けることにより、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内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）が終了するまでの間は、常に作動させた状態とする。
【００７８】
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及び又はシャワーヘッドに電力を供給し、ウエハ２００の表面が所定の温度となるよう制御される。ウエハ２００の温度は、例えば室温以上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。この際、ヒータ２１３の温度は、図示しない温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータ２１３への通電具合を制御することによって調整される。
【００７９】
（成膜工程Ｓ１０４）
次に、薄膜形成工程Ｓ１０４を行う。薄膜形成工程Ｓ１０４の基本的な流れについて説明し、本実施形態の特徴部分については詳細を後述する。
【００８０】
薄膜形成工程Ｓ１０４では、シャワーヘッド２３０のバッファ室２３２を介して、処理室２０１内にＴｉＣｌ４ガスを供給する。ＴｉＣｌ４ガスを供給し、所定の時間経過後、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止し、パージガスにより、バッファ室２３２、処理室２０１からＴｉＣｌ４ガスを排出する。
【００８１】
ＴｉＣｌ４ガスを排出後、バッファ室２３２を介して、処理室２０１内にプラズマ状態のアンモニアガスを供給する。アンモニアガスは、ウエハ２００上に形成されたチタン含有膜と反応し、窒化チタン膜を形成する。所定の時間経過後、アンモニアガスの供給を停止し、パージガスによりシャワーヘッド２３０、処理室２０１からアンモニアガスを排出する。
【００８２】
成膜工程１０４では、以上を繰り返すことで、所望の膜厚の窒化チタン膜を形成する。
【００８３】
（基板搬出工程Ｓ１０６）
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。その後、基板処理工程を終了する場合は、第三ガス供給系から処理容器２０２内に不活性ガスを供給することを停止する。
【００８４】
（処理回数判定工程Ｓ１０８）
基板を搬出後、薄膜形成工程が所定の回数に到達したか否かを判定する。所定の回数に到達したと判断されたら、クリーニング工程に移行する。所定の回数に到達していないと判断されたら、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に移行する。
【００８５】
続いて、成膜工程Ｓ１０４の詳細について図３，図４を用いて説明する。
【００８６】
（第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２）
それぞれ所望とする温度に達したら、バルブ２４３ｄを開け、処理ガス導入孔２３１ａ、バッファ室２３２の内側領域２３２ａ、複数の貫通孔２３４ａを介して、処理室２０１内に第一の処理ガスとしてのＴｉＣｌ４を供給開始する。このとき、バルブ２４６ａを開け、キャリアガスとしての不活性ガスも供給開始する。
【００８７】
第二処理ガス供給系では、バルブ２４４ｄを閉とし、バルブ２４７ｄを開とする。このようにして、第一の処理ガスが第二の処理ガス供給管２４４へ供給されることを防止する。防止することで、第二の処理ガス供給管２４４内でのガス付着を防止する。
【００８８】
第三ガス供給系では、バルブ２４５ｄを開け、不活性ガス導入孔２３１ｂを介してバッファ室２３２の外側領域２３２ｂに不活性ガスを供給する。供給された不活性ガスはガスガイド２３５の板部２３５ｂに沿って先端部２３５ｃと側壁の間の空間２３２ｃに供給される。供給された不活性ガスは、第一の処理ガスが外側領域２３５ｂに回りこむことを抑制するガスカーテンとして活用される。回り込みを抑えることで、外側領域２３５ｂに隣接する板部２３５ｂやバッファ室壁へのガス付着を防止する。
【００８９】
尚、より良くは、第三ガス供給系から供給される不活性ガスの供給量を、外側領域２３２ｂへのガスの回り込みを抑制する量であって、更には処理ガス供給系から供給されるガスの供給量よりも少なくすることが望ましい。言い換えれば、第一処理ガス供給系から供給される第一ガスと不活性ガス、更には第二処理ガス供給系から供給される不活性ガスの総供給量よりも、第三ガス供給系から供給される不活性ガスの供給量を少なくすることが望ましい。
【００９０】
少なくすることで、先端部２３５ｃ近傍における第一ガスの希釈を抑えることが可能となる。その結果、基板の中央部分と外周部分とで均一に原料ガスである第一の処理ガスを供給し、基板面内を均一に処理することができる。
【００９１】
仮に、第一ガスが希釈される程の量であった場合、基板の中央部分と外周部分で原料ガスの供給量が異なってしまう恐れがある。この場合、基板の中央部分と外周部分との曝露量が異なり、その結果基板面内で膜質が異なってしまうため、デバイスの歩留まり低下につながる。
【００９２】
バッファ室２３２内の内側領域２３２ａではガスガイド２３５によってＴｉＣｌ４ガスが均一に分散される。均一に分散されたガスは複数の貫通孔２３４ａを介して、処理室２０１内のウエハ２００上に均一に供給される。
【００９３】
このとき、第一の処理ガスであるＴｉＣｌ４ガスやそのキャリアガス、更には第二処理ガス供給系のキャリアガスの流量が所定の流量となるように、第一処理ガス供給系及び第二処理ガス供給系のマスフローコントローラを調整する。更には、第三の処理ガスである不活性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２４５ｃを調整する。なお、ＴｉＣｌ４の供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下である。また、排気ポンプ２２４を作動させ、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、所定の圧力とする。
【００９４】
供給されたＴｉＣｌ４ガスはウエハ２００上に供給される。ウエハ２００表面の上には、ＴｉＣｌ４ガスがウエハ２００の上に接触することによって「第一元素含有層」としてのチタン含有層が形成される。
【００９５】
チタン含有層は、例えば、処理容器２０２内の圧力、ＴｉＣｌ４ガスの流量、サセプタ２１７の温度、第一処理領域２０１ａでの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。
【００９６】
所定の時間経過後、バルブ２４３ｄを閉じ、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。バルブ２４５ｄは開を維持し、不活性ガスの供給を継続する。
【００９７】
（第一のシャワーヘッド排気工程Ｓ２０４）
バルブ２４３ｄを閉じてＴｉＣｌ４ガスの供給を停止した後、バルブ２３７を開とし、シャワーヘッド２３０内の雰囲気を排気する。具体的には、バッファ室２３２内の雰囲気を排気する。このとき、真空ポンプ２３９は事前に作動させておく。
【００９８】
このとき、バッファ室２３２における第一の排気系からの排気コンダクタンスが、処理室を介した排気ポンプ２４４のコンダクタンスよりも高くなるよう、バルブ２３７の開閉弁及び真空ポンプ２３９を制御する。このように調整することで、バッファ室２３２の中央からシャワーヘッド排気孔２３１ｂに向けたガス流れが形成される。このようにして、バッファ室２３２の壁に付着したガスや、バッファ空間内に浮遊したガスが、処理室２０１に進入することなく第一の排気系から排気される。
【００９９】
また、バッファ室２３２の雰囲気を早期に排気するため、第三ガス供給系から不活性ガスを供給する。
【０１００】
このとき、より良くは、マスフローコントローラ２４５ｃを制御し、第三ガス供給系から供給される不活性ガス供給量を第一の処理ガス供給工程よりも多くする。供給量を多くすることで、バッファ室２３２の雰囲気をより早く排気することができる。更には、内側領域２３２ａにも不活性ガスを多く供給することができ、内側領域２３２ａの残留ガスをより確実に除去することが可能となる。
【０１０１】
言い換えれば、第一ガス供給工程では、第三ガス供給系から供給される不活性ガスが内側領域２３２ａに到達して処理ガスの流れを阻害しないよう、不活性ガスのガス流量を制御する。更に第一のシャワーヘッド排気工程では、バルブ２４３ｄを閉じた直後に残留する第一ガスのガス流れが存在したとしても、第三ガス供給系から供給される不活性ガスが内側領域２３２ａに到達し内側領域２３２ａの残留ガスをするようガス流量を制御する。このような目的から、第三ガス供給系から供給される不活性ガスは、第一のシャワーヘッド排気工程における流量が第一ガス供給工程における流量よりも多くなるよう制御される。
【０１０２】
（第一の処理室排気工程Ｓ２０６）
所定の時間経過後、引き続き第二の排気系の排気ポンプ２２４を作動させつつ、処理空間において第二の排気系からの排気コンダクタンスが、シャワーヘッド２３０を介した第一の排気系からの排気コンダクタンスよりも高くなるようＡＰＣバルブ２２３の弁開度及びバルブ２３７の弁解度を調整する。このように調整することで、処理室２０１を経由した第二の排気系に向けたガス流れが形成される。したがって、バッファ室２３２に供給された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。
【０１０３】
処理室排気工程において供給された不活性ガスは、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２でウエハ２００に結合できなかったチタン成分を、ウエハ２００上から除去する。更には、バルブ２３７を開け、圧力調整器２３７、真空ポンプ２３８を制御して、シャワーヘッド２３０内に残留したＴｉＣｌ４ガスを除去する。所定の時間経過後、バルブ２４５ｄを絞って不活性ガスの供給量を少なくすると共に、バルブ２３７を閉じてシャワーヘッド２３０と真空ポンプ２３９の間を遮断する。
【０１０４】
より良くは、所定の時間経過後、第二の排気系の排気ポンプ２２４を引き続き作動させつつ、バルブ２３７を閉じることが望ましい。このようにすると、処理室２０１を経由した第二の排気系に向けた流れが第一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が更に高くなる。
【０１０５】
また、シャワーヘッド排気工程Ｓ２０４の後に引き続き処理室排気工程Ｓ２０６を行うことで、次の効果を見出すことができる。即ち、シャワーヘッド排気工程Ｓ２０４でバッファ室２３２内の残留物を除去しているので、処理室排気工程Ｓ２０６においてガス流れがウエハ２００上を経由したとしても、残留ガスが基板上に付着することを防ぐことができる。
【０１０６】
（第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６）
第一処理ガス供給系では、バルブ２４３ｄを閉とした状態で、バルブ２４７ｄの開を維持し、引き続き不活性ガスを供給する。
【０１０７】
第二処理ガス供給系では、リモートプラズマユニット２４４ｅの起動状態を維持しつつ、バルブ２４４ｄの開を継続する。アンモニアガスはリモートプラズマユニット２４４ｅを通過しプラズマ化される。ラジカルが主体のプラズマは、バッファ室２３２、貫通孔２３４ａを介して基板上に均一に供給される。
【０１０８】
このとき、アンモニア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、アンモニアガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下である。なお、アンモニアガスとともに、第二不活性ガス供給系からキャリアガスとしてＮ２ガスを流してもよい。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、所定の圧力とする。
【０１０９】
ラジカルが主体のアンモニアガスはウエハ２００上に供給される。既に形成されているチタン含有層がアンモニアラジカルによって改質され、ウエハ２００上に例えばチタン元素および窒素元素を含有する層が形成される。
【０１１０】
改質層は、例えば、処理容器２０２内の圧力、アンモニアガスの流量、基板載置台２１２の温度、プラズマ生成部２０６の電力供給具合等に応じて、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。
【０１１１】
所定の時間経過後、バルブ２４４ｄを閉じ、アンモニアガスの供給を停止する。
【０１１２】
より良くは、第二の処理ガス供給工程では、第三ガス供給系でバルブ２４５ｄの開を維持し、不活性ガス導入孔２３１ｂを介してバッファ室２３２に供給することが望ましい。供給された不活性ガスは、第二の処理ガスが外側領域２３５ｂに回りこむことを抑制するガスカーテンとして活用される。第二の処理ガス供給工程では、バッファ室２３２の残留第一ガスとアンモニアガスの反応を抑制することができる。従って、より高い確率でバッファ室内の付着物の発生を抑えることができる。尚、残留第一ガスとは、第一のガス供給工程において、ガスカーテンを超えて外側領域２３２ｂに回り込んでしまった第一のガスや、第一のシャワーヘッド排気工程で排気できなかった第一のガスを呼ぶ。
【０１１３】
更により良くは、第三ガス供給系から供給される不活性ガスの供給量を、外側領域２３２ｂへのガスの回り込みを抑制する量であって、処理ガス供給系から供給されるガスの供給量よりも少なくすることが望ましい。言い換えれば、第二処理ガス供給系から供給される第二ガスと不活性ガス、更には第一処理ガス供給系から供給される不活性ガスの総供給量よりも、第三ガス供給系から供給される不活性ガスの供給量を少なくすることが望ましい。
【０１１４】
少なくすることで、先端部分２３５ｃ近傍における第二ガスの希釈を抑えることが可能となる。その結果、基板の中央部分と外周部分とで均一に反応ガスである第二の処理ガスを供給し、基板面内を均一に処理することができる。
【０１１５】
仮に、アンモニアガスが希釈される程の量であった場合、基板の中央部分と外周部分でアンモニアガスの供給量が異なってしまう恐れがある。この場合、基板の中央部分と外周部分との曝露量が異なり、その結果膜質が異なってしまうため、歩留まりの低下につながる。
【０１１６】
（第二のシャワーヘッド排気工程Ｓ２１０）
バルブ２４４ｄを閉じてアンモニアガスの供給を停止した後、バルブ２３７を開とし、シャワーヘッド２３０内の雰囲気を排気する。具体的には、バッファ室２３２内の雰囲気を排気する。このとき、真空ポンプ２３９は事前に作動させておく。
【０１１７】
バッファ室２３２における第一の排気系からの排気コンダクタンスが、処理室を介した排気ポンプ２４４のコンダクタンスよりも高くなるよう、バルブ２３７の開閉弁及び真空ポンプ２３９を制御する。このように調整することで、バッファ室２３２の中央からシャワーヘッド排気孔２３１ｂに向けたガス流れが形成される。このようにして、バッファ室２３２の壁に付着したガスや、バッファ空間内に浮遊したガスが、処理室２０１に進入することなく第一の排気系から排気される。
【０１１８】
このとき、より良くは、マスフローコントローラ２４５ｃを制御し、第三ガス供給系から供給される不活性ガス供給量を第二の処理ガス供給工程よりも多くする。供給量を多くすることで、バッファ室２３２の雰囲気をより早く排気することができる。更には、内側領域２３２ａにも不活性ガスを多く供給することができ、内側領域２３２ａの残留ガスをより確実に除去することが可能となる。
【０１１９】
言い換えれば、第二ガス供給工程では、第三ガス供給系から供給される不活性ガスが内側領域２３２ａに到達して処理ガスの流れを阻害しないよう、不活性ガスのガス流量を制御する。更に第二のシャワーヘッド排気工程では、バルブ２４４ｄを閉じた直後に残留する処理ガスのガス流れが存在したとしても、第三ガス供給系から供給される不活性ガスが内側領域２３２ａに到達し内側領域２３２ａの残留ガスを押し出すようガス流量を制御する。このような目的から、第三ガス供給系から供給される不活性ガスは、第二のシャワーヘッド排気工程における流量が第二ガス供給工程における流量よりも多くなるよう制御される。
【０１２０】
（第二の処理室排気工程Ｓ２１２）
所定の時間経過後、第二の排気系の排気ポンプ２２４を作動させつつ、処理空間において第二の排気系からの排気コンダクタンスが、シャワーヘッド２３０を介した第一の排気系からの排気コンダクタンスよりも高くなるようＡＰＣバルブ２２３の弁開度及びバルブ２３７の弁解度を調整する。このように調整することで、処理室２０１を経由した第二の排気系に向けたガス流れが形成される。したがって、バッファ室２３２に供給された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。
【０１２１】
処理室排気工程において供給された不活性ガスは、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２でウエハ２００に結合できなかったチタン成分を、ウエハ２００上から除去する。更には、バルブ２３７を開け、圧力調整器２３７、真空ポンプ２３８を制御して、シャワーヘッド２３０内に残留したアンモニアガスを除去する。所定の時間経過後、バルブ２４３ｄを閉じて不活性ガスの供給を停止すると共に、バルブ２３７を閉じてシャワーヘッド２３０と真空ポンプ２３９の間を遮断する。
【０１２２】
より良くは、所定の時間経過後、第二の排気系の排気ポンプ２２４を引き続き作動させつつ、バルブ２３７を閉じることが望ましい。このようにすると、バッファ室内２３２内の残留ガスや、供給された不活性ガスは、処理室２０１を経由した第二の排気系に向けた流れが第一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るため、基板上で、第一のガスと反応しきれなかった残留ガスの除去効率が更に高くなる。
【０１２３】
また、シャワーヘッド排気工程Ｓ２０４の後に引き続き処理室排気工程Ｓ２０６を行うことで、次の効果を見出すことができる。即ち、シャワーヘッド排気工程Ｓ２０４でバッファ室２３２内の残留物を除去しているので、処理室排気工程Ｓ２０６においてガス流れがウエハ２００上を経由したとしても、残留ガスが基板上に付着することを防ぐことができる。
【０１２４】
（判定工程Ｓ２１４）
この間、コントローラ２６０は、上記１サイクルを所定回数実施したか否かを判定する。
【０１２５】
所定回数実施していないとき（Ｓ２１４でＮｏの場合）、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２、第一シャワーヘッド排気工程Ｓ２０４、第一処理室排気工程Ｓ２０６、第二の処理ガス供給工程Ｓ２０８、第二のシャワーヘッド排気工程Ｓ２１０、第二処理室排気工程Ｓ２１２のサイクルを繰り返す。所定回数実施したとき（Ｓ２１４でＹｅｓの場合）、成膜工程Ｓ１０４を終了する。
【０１２６】
続いて、図５、図６を用いて第二の実施形態について説明する。
第二の実施形態においては、第一の実施形態と同様の符号は第一の実施形態と同様の構成であるため説明を省略する。更には、本実施形態の基板処理方法は第一の実施形態と同様であることから説明を省略する。以下、相違点を中心に本実施形態を説明する。
【０１２７】
図５は第二の実施形態に係る装置構成を説明する図である。
第一の実施形態との相違点は、不活性ガス供給孔２３１ｄが、水平方向において、先端部２３５ｃよりも外側に設けられ、更にはバッファ室２３２の側壁を構成する側壁構造と天井２３１の接触部分より内側に設けられている点で相違する。
【０１２８】
図６は前述の側壁構造と天井２３１の接触部分を説明する図である。分散板２３４の側壁構造と天井２３１はＯリング２５１を介して接触している。Ｏリング２５１は、シール用として用いられる。このような構成の場合、分散板２３４の側壁構造と天井２３１の間に隙間が設けられてしまう。更には、角部２３２ｄが形成されてしまう。これらの隙間や角部がガス溜まりとなり、シャワーヘッド排気工程を実施したとしても処理ガスが残留する可能性がある。そこで、本実施形態においては、ガス溜まり近傍に不活性ガス供給孔を設ける。このようにすることで、処理ガス供給工程において、実施形態１と同様にガスガイド２３５の外側領域２３２ｂへの回りこみを防ぐ。更に、ガスカーテンを超えて外側領域２３２ｂに回り込んでしまったガスがガス溜まりに入り込むことを防ぐと共に、シャワーヘッド排気工程で排気できなかったガスをガス溜まりから排除することが可能となる。
【０１２９】
尚、上述の実施形態では、第一元素含有ガスとしてチタン含有ガスを用い、第二元素含有ガスとして窒素含有ガスを用い、ウエハ２００上に窒化チタン膜を形成する場合について説明したが、それに限るものではない。第一元素含有ガスとして、例えばシリコン（Ｓｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）含有ガス、ジルコニウム（Ｚｒ）含有ガス、チタン（Ｔｉ）含有ガスを用い、酸化ハフニウム膜（ＨｆＯ膜）、酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ膜）、酸化チタン膜（ＴｉＯ膜）等のＨｉｇｈ−ｋ膜等をウエハ２００上に形成してもよい。
【０１３０】
また、上述の実施形態では、第一の排気系に接続されるシャワーヘッド排気孔２３１ｂをシャワーヘッドの蓋２３１に設けていたが、それに限るものではなく、例えばバッファ室の側面に設けても良い。  
【０１３１】
以下に、本発明の態様を記す。
【０１３２】
（付記１）
基板を処理する処理室と、
前記処理室の上方に設けられ、前記処理室にガスを均一に供給する分散板を有するバッファ室と、
前記バッファ室の天井構造として構成される天井板に設けられ、ガス供給方向に対して上流側に処理ガス供給部が接続される処理ガス供給孔と、
前記天井板に設けられ、ガス供給方向に対して上流側に不活性ガス供給部が接続される不活性ガス供給孔と、
前記処理ガス供給孔が内周側に位置され、前記不活性ガス供給孔が外周側に位置されるよう前記天井板の下流側の面に接続される周状の基端部と、
前記基端部を有し、前記分散板の上方に配されるガスガイドと、
前記処理室の雰囲気を排気し、前記処理室の下方に設けられる処理室排気部と、
少なくとも前記処理ガス供給部、前記不活性ガス供給部、前記処理室排気部を制御する制御部とを有する基板処理装置。
【０１３３】
（付記２）
基板を処理する処理室と、
前記処理室の上方に設けられ、前記処理室にガスを均一に供給する分散板を有するバッファ室と、  
前記バッファ室の天井構造として構成される天井板に設けられ、ガス供給方向に対して上流側に処理ガス供給部が接続される処理ガス供給孔と、
前記天井板に設けられ、ガス供給方向に対して上流側に不活性ガス供給部が接続される不活性ガス供給孔と、
前記処理ガス供給孔が内周側に位置され、前記不活性ガス供給孔が外周側に位置されるよう前記天井板の下流側の面に接続される周状の基端部と、
前記基端部から前記処理室方向に径が広がるよう構成される円錐状の板部と、
前記板部の内前記基端部と異なる端部である先端部と
前記分散板の上流に設けられ、前記基端部と前記板部と前記先端部を有するガスガイドと、
前記処理室の雰囲気を排気し、前記処理室の下方に設けられる処理室排気部と、
少なくとも前記処理ガス供給部、前記不活性ガス供給部、前記処理室排気部を制御する制御部とを有する基板処理装置。
【０１３４】
（付記３）
前記不活性ガス供給孔は、水平方向において、前記先端部と前記基端部との間に設けられる付記２に記載の基板処理装置。
【０１３５】
（付記４）
前記制御部は、前記処理ガス供給孔から供給されるガスの流量を前記不活性ガス供給孔から供給されるガスの流量よりも多くする処理ガス供給工程を実行するよう前記処理ガス供給部及び前記不活性ガス供給部を制御する付記２または３に記載の基板処理装置。
【０１３６】
（付記５）
更に、前記基板処理装置は、前記バッファ室に接続されると共に前記バッファ室の雰囲気を排気するバッファ室排気部とを有し、
前記制御部は、前記処理ガスの供給を停止した後、前記不活性ガス供給孔から供給される不活性ガスの供給量を前記処理ガス供給工程よりも多くしつつ、前記バッファ室の雰囲気を排気するバッファ室排気工程を行うよう前記バッファ室排気部及び前記不活性ガス供給部を制御する付記４に記載の基板処理装置。
【０１３７】
（付記６）
前記処理ガスは原料ガスまたは前記原料ガスと反応する反応ガスであり、前記制御部は前記処理ガス供給孔から供給される前記原料ガスを含むガスの流量を前記不活性ガス供給孔から供給されるガスの流量よりも多くする第一処理ガス供給工程を実行するよう前記処理ガス供給部及び前記不活性ガス供給部を制御する付記２または３に記載の基板処理装置。
【０１３８】
（付記７）
更に、前記基板処理装置は、前記バッファ室に接続されると共に前記バッファ室の雰囲気を排気するバッファ室排気部とを有し、
前記制御部は、前記原料ガスの供給を停止した後、前記不活性ガス供給孔から供給される不活性ガスの供給量を前記第一処理ガス供給工程よりも多くしつつ、前記バッファ室の雰囲気を排気するバッファ室排気工程を行うよう前記バッファ室排気部及び前記不活性ガス供給部を制御する付記６に記載の基板処理装置。
【０１３９】
（付記８）
前記処理ガスは原料ガスまたは前記原料ガスと反応する反応ガスであって、前記制御部は前記処理ガス供給孔から供給される前記反応ガスを含むガスの流量を前記不活性ガス供給孔から供給されるガスの流量よりも多くする第二処理ガス供給工程を実行するよう前記処理ガス供給系及び前記不活性ガス供給系を制御する付記２または３に記載の基板処理装置。
【０１４０】
（付記９）
更に、前記基板処理装置は、前記バッファ室に接続されると共に前記バッファ室の雰囲気を排気するバッファ室排気部とを有し、
前記制御部は、前記反応ガスの供給を停止した後、前記不活性ガス供給孔から供給される不活性ガスの供給量を前記反応ガス供給工程よりも多くしつつ、前記バッファ室の雰囲気を排気するバッファ室排気工程を行うよう前記バッファ室排気部及び前記不活性ガス供給部を制御する付記８に記載の基板処理装置。
【０１４１】
（付記１１）
前記不活性ガス供給孔は、水平方向において、前記先端部よりも外側に設けられ、更には前記側壁を構成する側壁構造と前記天井を構成する天井構造の接触部分より内側に設けられている付記２に記載の基板処理装置。
【０１４２】
（付記１２）
バッファ室の天井構造である天井板に設けられた処理ガス供給孔から、ガスガイドの内側領域、前記ガスガイドと処理室の間に設けられ前記バッファ室の底部として構成される分散板を介して前記処理室に原料ガスを供給すると共に、前記天井板に設けられる不活性ガス供給孔から前記ガスガイドの外側領域を介して不活性ガスを供給する第一処理ガス供給工程と、
前記処理ガス供給孔から前記ガスガイドの内側領域及び前記分散板を介して前記処理室に反応ガスを供給する第二処理ガス供給工程と、
前記第一処理ガス供給工程及び前記第二処理ガス供給工程を繰り返す基板処理工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【０１４３】
１００…処理装置
２００…ウエハ
２１０…基板載置部
２２０…第一の排気系
２３０…シャワーヘッド
２４３…第一処理ガス供給系
２４４…第二処理ガス供給系
２４５…第三ガス供給系
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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