(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に少なくともプリカーサとなる原料ガス、前記プリカーサと反応する反応ガス、パージガスを前記基板の中心部と前記基板の周縁部の夫々に独立して供給するガス供給孔を備えたガス供給部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
前記処理室内に前記原料ガスを供給し、前記原料ガスを供給後に前記パージガスを供給し、前記パージガスを供給後に前記反応ガスを前記基板の周縁部に供給し、前記反応ガスを前記基板の周縁部に供給した後に前記反応ガスを前記基板の中心部に供給し、前記反応ガスを供給後に前記パージガスを供給するように前記ガス供給部を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記ガス供給部は、内部空間が基板の周縁部にガス供給するための第１のバッファ空間と、基板の中心部にガス供給するための第２のバッファ空間とに分けられているシャワーヘッド構造を有する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記排気部は、前記基板の径方向外側に設けられる請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記ガス供給部が基板の周縁部に処理ガスを供給する第１の供給面積と、基板の中心部に処理ガスを供給する第２の供給面積とが同面積である、請求項１から３のいずれか１つに記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記第１のバッファ空間と前記第２のバッファ空間はそれぞれ円錐形状を有する請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記ガス供給部が有する前記ガス供給孔の径は、基板の周縁部にガスを供給する第１のガス供給孔と、基板の中心部にガスを供給する第２のガス供給孔とで径が異なるように構成される請求項１から５のいずれか１つに記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記第１のガス供給孔が前記第２のガス供給孔よりも径が大きく構成される請求項６記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記ガス供給部が有する前記ガス供給孔は、基板の周縁部にガスを供給する第１のガス供給孔と、基板の中心部にガスを供給する第２のガス供給孔とを有し、前記第１のガス供給孔を通過するガスの流量を前記第２のガス供給孔を通過するガスの流量よりも大きくするように構成される請求項１から５のいずれか１つに記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記ガス供給部が有する前記ガス供給孔は、基板の周縁部にガスを供給する第１のガス供給孔と、基板の中心部にガスを供給する第２のガス供給孔とを有し、前記第１のガス供給孔を通過するガスの流速を前記第２のガス供給孔を通過するガスの流速よりも速くするように構成される請求項１から５のいずれか１つに記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記処理室内に前記原料ガスを供給し、前記原料ガスを供給後に前記パージガスを供給し、前記パージガスを供給後に前記反応ガスを前記基板の周縁部に供給し、前記基板の周縁部に反応ガスを供給後に前記パージガスを供給し、前記パージガスを供給後に前記反応ガスを前記基板の中心部に供給し、前記基板の中心部に反応ガスを供給後、前記パージガスを供給することを１サイクルとして、少なくとも１サイクル以上行うよう前記ガス供給部を制御する請求項１から請求項９のうち、いずれか１つに記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記反応ガスを前記基板の周縁部に供給した後、前記基板の中心部に供給する前に、前記パージガスを供給するよう前記ガス供給部を制御する請求項１から請求項１０のうち、いずれか１つに記載の基板処理装置。
【請求項１２】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に少なくとも原料ガス、反応ガス、パージガスを前記基板の中心部と前記基板の周縁部の夫々に独立して供給するガス供給孔を備えたガス供給部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
前記処理室内に前記原料ガスを供給し、前記原料ガスを供給後に前記パージガスを供給し、前記パージガスを供給後に前記反応ガスを前記基板の周縁部に供給し、前記基板の周縁部に前記反応ガスを供給した後に前記パージガスを供給し、前記パージガスを供給後に前記反応ガスを前記基板の中心部に供給し、前記基板の中心部に前記反応ガスを供給後に前記パージガスを供給するように前記ガス供給部を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項１３】
前記制御部は、パージガスを常時供給し続けるように制御する請求項１２に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
基板を処理室内へ搬送する工程と、
前記処理室内に原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内にパージガスを供給する第１のパージ工程と、
前記第１のパージ工程後、前記処理室内に反応ガスを前記基板の周縁部に対して供給し、前記基板の周縁部を処理する工程と、
前記基板の周縁部を処理する工程後、前記反応ガスを前記基板の中心部に対して供給し、前記基板の中心部を処理する工程と、
前記基板の中心部を処理する工程後、前記処理室内に前記パージガスを供給する第２のパージ工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記処理室内に少なくとも原料ガス、反応ガス、パージガスを供給するガス供給部は、内部空間が基板の周縁部にガス供給するための第１のバッファ空間と、基板の中心部にガス供給するための第２のバッファ空間とに分けられているシャワーヘッド構造であって、前記基板の周縁部を処理する工程では、前記第１のバッファ空間から前記処理室内に反応ガスを前記基板の周縁部に対して供給し、前記基板の中心部を処理する工程では、前記第２のバッファ空間から前記反応ガスを前記基板の中心部に対して供給する請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記処理室内に少なくとも原料ガス、反応ガス、パージガスを供給するガス供給部が基板の周縁部に処理ガスを供給する第１のガス供給孔の総面積である第１の供給面積と、基板の中心部に処理ガスを供給する第２のガス供給孔の総面積である第２の供給面積とが同面積であって、前記基板の周縁部を処理する工程では、前記第１のガス供給孔から前記処理室内に反応ガスを前記基板の周縁部に対して供給し、前記基板の中心部を処理する工程では、前記第２のガス供給孔から前記反応ガスを前記基板の中心部に対して供給する、請求項１４または請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記基板の周縁部を処理する工程後、前記基板の中心部を処理する工程の前に、前記パージガスを供給する第３のパージ工程を有する請求項１４から請求項１６のうち、いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
基板を処理室内へ搬送する工程と、
前記処理室内に原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内にパージガスを供給する第１のパージ工程と、
前記第１のパージ工程後、前記処理室内に反応ガスを前記基板の周縁部に対して供給し、前記基板の周縁部を処理する工程と、
前記基板の周縁部を処理する工程後、前記パージガスを供給する第２のパージ工程と、
前記第２のパージ工程後、前記反応ガスを前記基板の中心部に対して供給し、前記基板の中心部を処理する工程と、
前記基板の中心部を処理する工程後、前記パージガスを供給する第３のパージ工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
基板を処理室内へ搬送する手順と、
前記処理室内に原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内にパージガスを供給する第１のパージ手順と、
前記第１のパージ手順後、前記処理室内に反応ガスを前記基板の周縁部に対して供給し、前記基板の周縁部を処理する手順と、
前記基板の周縁部を処理する手順後、前記反応ガスを前記基板の中心部に対して供給し、前記基板の中心部を処理する手順と、
前記基板の中心部を処理する手順後、前記処理室内に前記パージガスを供給する第２のパージ手順と、
をコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項２０】
基板を処理室内へ搬送する手順と、
前記処理室内に原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内にパージガスを供給する第１のパージ手順と、
前記第１のパージ手順後、前記処理室内に反応ガスを前記基板の周縁部に対して供給し、前記基板の周縁部を処理する手順と、
前記基板の周縁部を処理する手順後、前記パージガスを供給する第２のパージ手順と、
前記第２のパージ手順後、前記反応ガスを前記基板の中心部に対して供給し、前記基板の中心部を処理する手順と、
前記基板の中心部を処理する手順後、前記パージガスを供給する第３のパージ手順と、
をコンピュータにより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、基板処理方法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】
ここで、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反応させ膜を形成するＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などがある。
【０００７】
ここで、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室を有するシャワーヘッドを設けている。
【０００８】
従来、被処理体の支持体とシャワーヘッド部の直径を同一になるように構成することで、成膜により消費される処理ガスの量とヘッド部より処理空間に供給される処理ガスの量が単位面積当たりにおいて均等にし、成膜の面内均一性を向上させる技術や、シャワーヘッドを用いて基板上のＰｏｌｙ−Ｓｉ層をエッチングする場合、シャワーヘッドと基板を載置する下部電極との距離によってガスが拡散してしまわないように、ガス導入部の形状を処理室内に突出する突起状にし、更に互いに異なる方向に向けて開口するように複数のガス導入孔を設ける技術、また、噴射機構である噴射孔の目詰まりが生じることによって基板上の膜厚均一性が悪化することを防止するため、処理ガスが基板表面に垂直な軸方向に供給される第１の領域に処理ガスを供給する軸上噴射供給孔と、斜め方向にガスを供給する第２の領域に処理ガスを供給する軸外噴射供給孔を設ける技術が開発されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
枚葉装置を用いて少なくとも二種類の処理ガスによって所望の膜を形成する際、その処理ガスを基板上方、もしくは基板表面で反応させることで膜を形成している。ところが、バッファ室を介してガスを供給するような従来の装置では、バッファ室内でガスが反応し、バッファ室内に副生成物が発生してしまうことが考えられる。この発生した副生成物は、基板の特性に悪影響を及ぼすことがあった。
【００１０】
また、枚葉型装置において、シャワーヘッドを用いてガス供給を行った場合、シャワーヘッドから均一に流出した反応ガスは、流出場所に応じて基板表面上を流れる距離が変化するため、面内均一性が悪くなるといった問題があった。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決し、副生成物の発生を抑制し、基板の面内均一性を向上させることができる基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法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】
【００１２】
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室内に基板を処理する処理ガスを前記基板の中心部と前記基板の周縁部の夫々に独立して供給するガス供給孔を備えたガス供給部と、前記処理室内を排気する排気部と、前記ガス供給部から供給される処理ガスを前記基板の周縁部に供給した後に前記基板の中心部に供給するように前記ガス供給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。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、基板を処理室内へ搬送する工程と、前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給孔を備えたガス供給部によって前記基板の周縁部に対してガス供給し、前記基板の周縁部を処理する工程と、前記基板の周縁部を処理する工程後、前記ガス供給部によって前記基板の中心部に対してガス供給し、前記基板の中心部を処理する工程と、を有する基板処理方法が提供される。
【００１４】
本発明のさらに他の態様によれば、基板を処理室内へ搬送する工程と、前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給孔を備えたガス供給部によって前記基板の周縁部に対してガス供給し、前記基板の周縁部を処理する工程と、前記基板の周縁部を処理する工程後、前記ガス供給部によって前記基板の中心部に対してガス供給し、前記基板の中心部を処理する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法によれば、副生成物の発生を抑制し、基板の面内均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の縦断面図である。
【図２】図１に示されているガス導入口部分を図１におけるＡ−Ａ線断面図で示す図である。
【図３】図１に示されているバッファ空間部分を図１におけるＢ−Ｂ線断面図で示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るシャワーヘッドのバッファ空間を説明するための斜視模式図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る基板処理装置に用いた制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の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７】本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態に係る成膜工程のフロー図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る成膜工程のガス供給のタイミング図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る成膜工程のガス供給のタイミング図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る成膜工程のフロー図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る成膜工程のガス供給のタイミング図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る成膜工程における基板表面の様子を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。
【００１８】
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。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１００の縦断面図である。
図２は、図１に示されているガス導入口２３１を図１におけるＡ−Ａ線断面図で示す図である。
図３は、図１に示されているバッファ空間２３２を図１におけるＢ−Ｂ線断面図で示す図である。
図４は、本発明の一実施形態に係るシャワーヘッド２３０のバッファ空間２３２を説明するための斜視模式図である。
【００２０】
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を処理する処理室としての処理空間２０１と搬送空間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２０１と呼び、下部容器２０２ｂに囲まれた空間であって、仕切り板２０４よりも下方の空間を搬送空間２０３と呼ぶ。
【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。
【００２２】
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、基板載置台２１２に内包された加熱源としてのヒータ２１３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及び基板載置台２１２を昇降させることにより、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、処理空間２０１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、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。
【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は載置面２１１の上面から埋没して、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ＡＰＣバルブ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、ＡＰＣバルブ２２３、真空ポンプ２２４により排気部２２０が構成される。
【００２７】
処理空間２０１の上部に設けられる後述するシャワーヘッド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２３１が設けられている。
【００２８】
ガス導入口２３１は、図２に示されているように、第１のガス導入口２３１ａと第２のガス導入口２３１ｂで構成され、第１のガス導入口２３１ａを形成する第１のガス導入管２２９ａの内側に第２のガス導入口２３１ｂを形成する第２のガス導入管２２９ｂが同心円上に配設され、２重の管構造となっている。ここで、第１のガス導入口２３１ａの断面積と第２のガス導入口２３１ｂの断面積はほぼ同じであるのが好ましい。
【００２９】
ガス導入口２３１と処理空間２０１との間には、ガス供給部としてのシャワーヘッド２３０が設けられている。ガス導入口２３１はシャワーヘッド２３０の蓋３００に接続され、ガス導入口２３１から導入されるガスはシャワーヘッド２３０のバッファ空間２３２に供給される。
【００３０】
シャワーヘッド２３０の蓋３００は導電性のある金属で形成され、バッファ空間２３２又は処理空間２０１内でプラズマを生成するための電極として用いられる。蓋３００と上部容器２０２ａとの間には絶縁ブロック２３３が設けられ、蓋３００と上部容器２０２ａの間を絶縁している。
【００３１】
バッファ空間２３２は、図３及び図４に示されているように、第１のガス導入口２３１ａと連通する第１のバッファ空間２３２ａと、第２のガス導入口２３１ｂと連通する第２のバッファ空間２３２ｂで構成される。
【００３２】
シャワーヘッド２３０は、バッファ空間２３２と処理空間２０１の間に、ガス導入口２３１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、ガス供給孔としての貫通孔２３６が複数形成されている。貫通孔２３６は、第１のバッファ空間２３２ａと処理空間２０１を連通する貫通孔２３６ａと、第２のバッファ空間２３２ｂと処理空間２０１を連通する貫通孔２３６ｂから構成される。この貫通孔は円周上に一周した（一部つながっている）スリット形状でも良い。分散板２３４は、基板載置面２１１と対向するように配置され、ウエハ２００と略同径が好ましい。
【００３３】
具体的には、バッファ空間２３２には、第１のガス導入口２３１ａから供給されるガスを貫通孔２３６ａを介して処理空間２０１へ向けて供給するガスガイド２４０ａと、第２のガス導入口２３１ｂから供給されるガスを貫通孔２３６ｂを介して処理空間２０１へ向けて供給するガスガイド２４０ｂが設けられている。すなわち、バッファ空間２３２は、ウエハ２００の周縁部にガスを供給するための第１のバッファ空間２３２ａとウエハ２００の中心部にガスを供給するための第２のバッファ空間２３２ｂに分けられている。ここで、第１のバッファ空間２３２ａと連通する貫通孔２３６ａの総面積（ウエハ周縁部に対するガス供給面積）と第２のバッファ空間２３２ｂと連通する貫通孔２３６ｂの総面積（ウエハ中心部に対するガス供給面積）は、ほぼ同じであるのが好ましい。また、貫通孔２３６ａの径が、貫通孔２３６ｂの径より大きいほうが好ましい。また、第１のバッファ空間２３２ａにある分散板２３４の面積と、第２のバッファ空間２３２ｂにある分散板２３４の面積が同一になってもよい。
【００３４】
ガスガイド２４０ａは、第１のガス導入口２３１ａを頂点として分散板２３４方向に向かうにつれ径が広がる円錐形状に形成される。ガスガイド２４０ｂは、第２のガス導入口２３１ｂを頂点として分散板２３４方向に向かうにつれ径が広がる円錐形状に形成される。
【００３５】
すなわち、バッファ空間２３２は、第１のバッファ空間２３２ａの内側に第２のバッファ空間２３２ｂが同心円上に配設され、それぞれ分散板２３４方向に向かうにつれて径が広がる２重の円錐構造となっている。これにより、各ガス導入口２３１ａ、２３１ｂから各バッファ空間２３２ａ、２３２ｂへ供給される処理ガスの流れをスムースにし、流量を均一にできる。
【００３６】
次に、上述したガス導入口２３１に接続されるガス供給系の構成について説明する。
【００３７】
（原料ガス供給系）
第１のガス導入管２２９ａには、第１の処理ガスとしての原料ガスを供給する原料ガス供給管３０４が接続されている。また、第２のガス導入管２２９ｂには、原料ガス供給管３０８が接続されている。原料ガス供給管３０４には、上流側からガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ４０４と、ガスの供給を制御するバルブ２４４が配設されている。原料ガス供給管３０８には、上流側からマスフローコントローラ４０８とバルブ２４８が配設されている。原料ガス供給管３０４、３０８には、第１の処理ガスとして、原料ガスとしての例えばＴｉＣｌ４（四塩化チタン）ガスが用いられる。
【００３８】
（反応ガス供給系）
第１のガス導入管２２９ａには、第２の処理ガスとしての反応ガスを供給する反応ガス供給管３０５が接続されている。また、第２のガス導入管２２９ｂには、反応ガス供給管３０９が接続されている。反応ガス供給管３０５には、上流側からマスフローコントローラ４０５とバルブ２４５が配設されている。反応ガス供給管３０９には、上流側からマスフローコントローラ４０９とバルブ２４９が配設されている。反応ガス供給管３０５、３０９には、第２の処理ガスとして、反応ガスとしての例えばＮＨ３（アンモニア）ガスが用いられる。
【００３９】
（パージガス供給系）
原料ガス供給管３０４には、バルブ２４４の下流側に不活性ガスとしてのパージガスを供給するパージガス供給管３０６が接続されている。また、反応ガス供給管３０５には、バルブ２４５の下流側にパージガス供給管３０７が接続されている。原料ガス供給管３０８には、バルブ２４８の下流側にパージガス供給管３１０が接続されている。また、反応ガス供給管３０９には、バルブ２４９の下流側にパージガス供給管３１１が接続されている。
【００４０】
パージガス供給管３０６，３０７，３１０，３１１には、それぞれ上流側からマスフローコントローラ４０６、４０７，４１０，４１１、バルブ２４６，２４７，２５０，２５１が配設されている。パージガス供給管３０６、３０７，３１０，３１１には、不活性ガスとして、パージガスとしての例えばＮ２（窒素）ガスが用いられる。なお、パージガスとして、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。
【００４１】
図５には、制御部としてのコントローラ２８０が示されている。コントローラ２８０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２８０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２８０ｂ、記憶装置２８０ｃ、Ｉ／Ｏポート２８０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２８０ｂ、記憶装置２８０ｃ、Ｉ／Ｏポート２８０ｄは、内部バス２８０ｅを介して、ＣＰＵ２８０ａ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２８０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２８２が接続されている。
【００４２】
記憶装置２８０ｃ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２８０ｃ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セスレシピ等が、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２８０に実行させ、所定の結果を得ることができ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。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、プロセス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、ＲＡＭ２８０ｂは、ＣＰＵ２８０ａ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。
【００４３】
Ｉ／Ｏポート２８０ｄは、上述のマスフローコントローラ４０４，４０５，４０６，４０７，４０８，４０９，４１０，４１１、バルブ２４４，２４５，２４６，２４７，２４８，２４９，２５０，２５１、ＡＰＣバルブ２２３、真空ポンプ２２４、ヒータ２１３、昇降機構２１８等に接続されている。
【００４４】
ＣＰＵ２８０ａは、記憶装置２８０ｃ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２８２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２８０ｃ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、ＣＰＵ２８０ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、マスフローコントローラ４０４，４０５，４０６，４０７，４０８，４０９，４１０，４１１による各種ガスの流量調整動作、バルブ２４４，２４５，２４６，２４７，２４８，２４９，２５０，２５１の開閉動作、ＡＰＣバルブ２２３に基づく圧力調整動作、不図示の温度センサに基づくヒータ２１３の温度調整動作、真空ポンプ２２４の起動および停止、昇降機構２１８によるシャフト２１７の昇降、回転および回転速度調節動作等を制御するように構成されている。
【００４５】
なお、コントローラ２８０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メモリやメモリカード等の半導体メモリ）２８３を用意し、係る外部記憶装置２８３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２８０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２８３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２８３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、記憶装置２８０ｃや外部記憶装置２８３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２８０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２８３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【００４６】
次に、上述の基板処理装置１００を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板処理工程を行う例について説明する。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２８０により制御される。
図６は、本発明の一実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。
【００４７】
＜基板搬入・載置工程、ステップＳ１０２＞
まず、ゲートバルブ２０５を開き、不図示の搬送室と搬送空間２０３とを連通させる。次に、処理対象のウエハ２００を、不図示の搬送ロボットにより、搬送室内から搬送空間２０３内へ搬入する。搬送空間２０３内に搬入されたウエハ２００は、基板搬入出口２０６の位置まで下降された基板載置台２１２に搬送ロボットによって載置され、基板処理位置まで昇降機構２１８により昇降される。次に、搬送ロボットが搬送空間２０３内から搬送室内へ戻ると、ゲートバルブ２０５が閉じられる。
【００４８】
＜成膜工程、ステップＳ１０４＞
次に、後述する成膜工程（ステップＳ１０４）を行う。
【００４９】
＜基板搬出工程、ステップＳ１０６＞
成膜工程（ステップＳ１０４）が終了すると、上述した基板搬入・載置工程（ステップＳ１０２）に示した手順とは逆の手順により、成膜処理したウエハ２００を搬送空間２０３から搬送室内へ搬出する。
【００５０】
＜ステップＳ１０８＞
以上のように、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０６までを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことにより、所定枚数のウエハ２００が成膜処理される。
【００５１】
＜クリーニング工程、ステップＳ１１０＞
一連の処理が終了すると、バルブ２４６，２４７，２５０，２５１を開き、第１のガス導入管２２９ａ、第２のガス導入管２２９ｂ、第１のバッファ空間２３２ａ、第２のバッファ空間２３２ｂを介して処理空間２０１内にＮ２ガスを供給する。このとき、排気管２２２のＡＰＣバルブ２２３は開いたままとして、真空ポンプ２２４により処理空間２０１を真空排気する。これにより、処理空間２０１及び搬送空間２０３内に残留するガスや副生成物を除去する。
【００５２】
以下では、成膜工程（ステップＳ１０４）において、ウエハ２００上にＴｉＮ膜を形成する工程を行う例について説明する。
【００５３】
（第１の実施形態）
図７は、本発明の第１の実施形態に係るＴｉＮ膜の成膜工程のフローを示す図である。図８は、本発明の第１の実施形態に係るＴｉＮ膜成膜工程におけるガス供給のタイミングを示す図である。図１２は、本発明の実施形態に係るＴｉＮ膜成膜工程におけるウエハ表面の様子を説明する模式図である。
【００５４】
＜ＴｉＣｌ４ガス供給、ステップＳ２０２＞
バルブ２４４及びバルブ２４８を開き、第１のガス導入管２２９ａ及び第２のガス導入管２２９ｂ内にＴｉＣｌ４ガスを流す。第１のガス導入管２２９ａ及び第２のガス導入管２２９ｂ内を流れたＴｉＣｌ４ガスは、マスフローコントローラ４０４，４０８によりそれぞれ流量調整される。流量調整されたＴｉＣｌ４ガスは、第１のガス導入口２３１ａ及び第２のガス導入口２３１ｂからそれぞれ第１のバッファ空間２３２ａ及び第２のバッファ空間２３２ｂ内に供給され、分散板２３４の貫通孔２３６ａ、２３６ｂを介して処理空間２０１内に供給され、排気口２２１を介して排気管２２２から排気される。すなわち、ウエハ２００に対してＴｉＣｌ４ガスが供給され、ウエハ２００の表面はＴｉＣｌ４ガスに暴露されることとなる。
【００５５】
このＴｉＣｌ４ガスの供給により、ウエハ２００上にチタン（Ｔｉ）含有層が形成される（図１２（ａ）参照）。
【００５６】
＜パージ、ステップＳ２０４＞
ウエハ２００上にＴｉ含有層が形成された後、バルブ２４４とバルブ２４８を閉じて、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。そして、パージガス供給管３０６，３１０のバルブ２４６，２５０を開くことで、Ｎ２ガスを第１のガス導入管２２９ａ、第２のガス導入管２２９ｂ、第１のバッファ空間２３２ａ、第２のバッファ空間２３２ｂを介して処理空間２０１内へ供給する。パージガス供給管３０６，３１０内を流れたＮ２ガスは、マスフローコントローラ４０６，４１０により流量調整される。流量調整されたＮ２ガスは、パージガスとして作用し、第１のガス導入管２２９ａ、第２のガス導入管２２９ｂ、第１のバッファ空間２３２ａ、第２のバッファ空間２３２ｂ及び処理空間２０１内に残留する未反応もしくはＴｉ含有層形成に寄与した後のＴｉＣｌ４ガスを第１のガス導入管２２９ａ、第２のガス導入管２２９ｂ、第１のバッファ空間２３２ａ、第２のバッファ空間２３２ｂ及び処理空間２０１内から排除する（図１２（ｂ）参照）。このとき、排気管２２２のＡＰＣバルブ２２３は開いたままとして、真空ポンプ２２４により処理空間２０１内を真空排気する。
【００５７】
なお、バルブ２４６，２５０だけでなく、バルブ２４６，２４７，２５０，２５１のすべてのパージガス供給管のバルブを開いて、Ｎ２ガスを第１のガス導入管２２９ａ、第２のガス導入管２２９ｂ、第１のバッファ空間２３２ａ、第２のバッファ空間２３２ｂ及び処理空間２０１内へ供給してもよい。これにより処理ガスの逆流が防止される。
【００５８】
＜ＮＨ３ガス供給（周縁部）、ステップＳ２０６＞
ステップＳ２０４が終了し処理空間２０１内の残留ガスを除去した後、バルブ２４６，２５０を閉じ、バルブ２４５を開いて、反応ガス供給管３０５内にＮＨ３ガスを流す。反応ガス供給管３０５内を流れたＮＨ３ガスは、マスフローコントローラ４０５により流量調整される。流量調整されたＮＨ３ガスは、第１のガス導入管２２９ａから第１のバッファ空間２３２ａを介して分散板２３４の周縁部の貫通孔２３６ａを介して処理空間２０１内へ供給され、排気管２２２から排気される。このときウエハ２００の周縁部に対してＮＨ３ガスが供給されることとなる。すなわち、ウエハ２００の周縁部の表面はＮＨ３ガスに暴露されることとなる。
【００５９】
このウエハ２００周縁部へのＮＨ３ガスの供給により、ウエハ周縁部におけるウエハ２００上に形成されたＴｉ含有層とＮＨ３ガスとが反応する。このとき、主に、ウエハ周縁部におけるウエハ２００上に形成されたＴｉ含有層が窒化されてチタン窒化層（ＴｉＮ層）へと改質される（図１２（ｃ）参照）。
【００６０】
＜パージ、ステップＳ２０８＞
その後、反応ガス供給管３０５のバルブ２４５を閉じて、第１のガス導入管２２９ａへのＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、パージガス供給管３０７のバルブ２４７を開くことで、Ｎ２ガスを第１のガス導入管２２９ａ、第１のバッファ空間２３２ａを介して処理空間２０１内へ供給する。パージガス供給管３０７内を流れたＮ２ガスは、マスフローコントローラ４０７により流量調整される。流量調整されたＮ２ガスは、パージガスとして作用し、第１のガス導入管２２９ａ、第１のバッファ空間２３２ａ及び処理空間２０１内に残留する未反応もしくはＴｉＮ層形成に寄与した後のＮＨ３ガスやＨＣｌ（塩酸）やＮＨ４Ｃｌ（塩化アンモニウム）ガス等の反応副生成物を第１のガス導入管２２９ａ、第１のバッファ空間２３２ａ及び処理空間２０１内から排除する（図１２（ｄ）参照）。このとき、排気管２２２のＡＰＣバルブ２２３は開いたままとして、真空ポンプ２２４により処理空間２０１内を真空排気する。
【００６１】
なお、バルブ２４７だけでなく、バルブ２４６，２４７，２５０，２５１のすべてのパージガス供給管のバルブを開いて、Ｎ２ガスを第１のガス導入管２２９ａ、第２のガス導入管２２９ｂ、第１のバッファ空間２３２ａ、第２のバッファ空間２３２ｂ及び処理空間２０１内へ供給してもよい。これにより処理ガスや反応副生成物等の逆流が防止される。
【００６２】
＜ＮＨ３ガス供給（中心部）、ステップＳ２１０＞
ステップＳ２０８が終了し処理空間２０１内の残留ガスを除去した後、バルブ２４７を閉じ、バルブ２４９を開いて、反応ガス供給管３０９内にＮＨ３ガスを流す。反応ガス供給管３０９内を流れたＮＨ３ガスは、マスフローコントローラ４０９により流量調整される。流量調整されたＮＨ３ガスは、第２のガス導入管２２９ｂから第２のバッファ空間２４２ｂを介して分散板２３４の中心部の貫通孔２３６ｂから処理空間２０１内へ供給され、排気管２２２から排気される。このときウエハ２００の中心部に対してＮＨ３ガスが供給されることとなる。すなわちウエハ２００の中心部の表面はＮＨ３ガスに暴露されることとなる。
【００６３】
このウエハ２００中心部へのＮＨ３ガスの供給により、ウエハ中心部におけるウエハ２００上に形成されたＴｉ含有層とＮＨ３ガスとが反応する。このとき、主に、ウエハ中心部におけるウエハ２００上に形成されたＴｉ含有層が窒化されてチタン窒化層（ＴｉＮ層）へと改質される（図１２（ｃ）参照）。
【００６４】
＜パージ、ステップＳ２１２＞
その後、反応ガス供給管３０９のバルブ２４９を閉じて、第２のガス導入管２２９ｂへのＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、パージガス供給管３１１のバルブ２５１を開くことで、Ｎ２ガスを第２のガス導入管２２９ｂ、第２のバッファ空間２３２ｂを介して処理空間２０１内へ供給する。パージガス供給管３１１内を流れたＮ２ガスは、マスフローコントローラ４１１により流量調整される。流量調整されたＮ２ガスは、パージガスとして作用し、第２のガス導入管２２９ｂ、第２のバッファ空間２３２ｂ及び処理空間２０１内に残留する未反応もしくはＴｉＮ層形成に寄与した後のＮＨ３ガスやＨＣｌ（塩酸）やＮＨ４Ｃｌ（塩化アンモニウム）ガス等の反応副生成物を第２のガス導入管２２９ｂ、第２のバッファ空間２３２ｂ及び処理空間２０１内から排除する（図１２（ｄ）参照）。このとき、排気管２２２のＡＰＣバルブ２２３は開いたままとして、真空ポンプ２２４により処理空間２０１内を真空排気する。
【００６５】
なお、バルブ２５１だけでなく、バルブ２４６，２４７，２５０，２５１のすべてのパージガス供給管のバルブを開いて、Ｎ２ガスを第１のガス導入管２２９ａ、第２のガス導入管２２９ｂ、第１のバッファ空間２３２ａ、第２のバッファ空間２３２ｂ及び処理空間２０１内へ供給してもよい。これにより処理ガスの逆流が防止される。
【００６６】
＜ステップＳ２１４＞
その後、上述したステップＳ２０２〜Ｓ２１２を１セットとして、このセットを所定回数行なうことにより、所定膜厚のＴｉＮ膜を形成する。このセットは、１回行なうよりも、複数回行なう方が好ましい。
【００６７】
（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態に係るＴｉＮ膜成膜工程におけるガス供給のタイミングを示す図である。本実施形態においては、上述した第１の実施形態に係るＴｉＮ膜の成膜工程のフローとの違いはＮ２ガス供給の供給タイミングのみが異なる。
【００６８】
本実施形態においては、上述した第１の実施形態に係るＴｉＣｌ４ガス供給工程（ステップＳ２０２）、パージ工程（ステップＳ２０４）、ウエハ周縁部へのＮＨ３ガス供給工程（ステップＳ２０６）、パージ工程（ステップＳ２０８）、ウエハ中心部へのＮＨ３ガス供給工程（ステップＳ２１０）及びパージ工程（ステップＳ２１２）と同一であって、各ステップＳ２０２〜ステップＳ２１２の間、パージガス供給管３０６，３０７，３１０，３１１のバルブ２４６，２４７，２５０，２５１を開き、第１のガス導入管２２９ａ、第２のガス導入管２２９ｂ、第１のバッファ空間２３２ａ、第２のバッファ空間２３２ｂ及び処理空間２０１内にＮ２ガス（パージガス）を常時供給し続ける。パージガス供給管３０６，３０７，３１０，３１１内を流れるＮ２ガスは、それぞれマスフローコントローラ４０６，４０７，４１０，４１１により流量調整される。これにより、処理ガスや反応副生成物等のガスの逆流が防止される。
【００６９】
（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係るＴｉＮ膜の成膜工程のフローを示す図である。図１１は、本発明の第３の実施形態に係るＴｉＮ膜成膜工程におけるガス供給のタイミングを示す図である。
【００７０】
＜ＴｉＣｌ４ガス供給、ステップＳ３０２＞
バルブ２４４及びバルブ２４８を開き、第１のガス導入管２２９ａ及び第２のガス導入管２２９ｂ内にＴｉＣｌ４ガスを流す。第１のガス導入管２２９ａ及び第２のガス導入管２２９ｂ内を流れたＴｉＣｌ４ガスは、マスフローコントローラ４０４，４０８によりそれぞれ流量調整される。流量調整されたＴｉＣｌ４ガスは、第１のガス導入口２３１ａ及び第２のガス導入口２３１ｂからそれぞれ第１のバッファ空間２３２ａ及び第２のバッファ空間２３２ｂ内に供給され、分散板２３４の貫通孔２３６ａ、２３６ｂを介して処理空間２０１内に供給され、排気口２２１を介して排気管２２２から排気される。すなわち、ウエハ２００に対してＴｉＣｌ４ガスが供給され、ウエハ２００の表面はＴｉＣｌ４ガスに暴露されることとなる。
【００７１】
このＴｉＣｌ４ガスの供給により、ウエハ２００上にチタン（Ｔｉ）含有層が形成される（図１２（ａ）参照）。
【００７２】
＜パージ、ステップＳ３０４＞
ウエハ２００上にＴｉ含有層が形成された後、バルブ２４４とバルブ２４８を閉じて、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。そして、パージガス供給管３０６，３１０のバルブ２４６，２５０を開くことで、Ｎ２ガスを第１のガス導入管２２９ａ、第２のガス導入管２２９ｂ、第１のバッファ空間２３２ａ、第２のバッファ空間２３２ｂを介して処理空間２０１内へ供給する。パージガス供給管３０６，３１０内を流れたＮ２ガスは、マスフローコントローラ４０６，４１０により流量調整される。流量調整されたＮ２ガスは、パージガスとして作用し、第１のガス導入管２２９ａ、第２のガス導入管２２９ｂ、第１のバッファ空間２３２ａ、第２のバッファ空間２３２ｂ及び処理空間２０１内に残留する未反応もしくはＴｉ含有層形成に寄与した後のＴｉＣｌ４ガスを第１のガス導入管２２９ａ、第２のガス導入管２２９ｂ、第１のバッファ空間２３２ａ、第２のバッファ空間２３２ｂ及び処理空間２０１内から排除する（図１２（ｂ）参照）。このとき、排気管２２２のＡＰＣバルブ２２３は開いたままとして、真空ポンプ２２４により処理空間２０１内を真空排気する。
【００７３】
＜ＮＨ３ガス供給（周縁部）、ステップＳ３０６＞
ステップＳ３０４が終了し処理空間２０１内の残留ガスを除去した後、バルブ２４６，２５０を閉じ、バルブ２４５を開いて、反応ガス供給管３０５内にＮＨ３ガスを流す。反応ガス供給管３０５内を流れたＮＨ３ガスは、マスフローコントローラ４０５により流量調整される。流量調整されたＮＨ３ガスは、第１のガス導入管２２９ａから第１のバッファ空間２３２ａを介して分散板２３４の周縁部の貫通孔２３６ａから処理空間２０１内へ供給され、排気管２２２から排気される。このときウエハ２００の周縁部に対してＮＨ３ガスが供給されることとなる。すなわちウエハ２００の周縁部の表面はＮＨ３ガスに暴露されることとなる。
【００７４】
このウエハ２００周縁部へのＮＨ３ガスの供給により、ウエハ周縁部におけるウエハ２００上に形成されたＴｉ含有層とＮＨ３ガスとが反応する。このとき、主に、ウエハ周縁部におけるウエハ２００上に形成されたＴｉ含有層が窒化されてチタン窒化層（ＴｉＮ層）へと改質される（図１２（ｃ）参照）。
【００７５】
＜ＮＨ３ガス供給（中心部）、ステップＳ３０８＞
その後、反応ガス供給管３０５のバルブ２４５を閉じて、第１のガス導入管２２９ａへのＮＨ３ガスの供給を停止する。次に、バルブ２４９を開き、反応ガス供給管３０９内にＮＨ３ガスを流す。反応ガス供給管３０９内を流れたＮＨ３ガスは、マスフローコントローラ４０９により流量調整される。流量調整されたＮＨ３ガスは、第２のガス導入管２２９ｂ、第２のバッファ空間２４２ｂを介して分散板２３４の中心部の貫通孔２３６ｂから処理空間２０１内へ供給され、排気管２２２から排気される。このときウエハ２００の中心部に対してＮＨ３ガスが供給されることとなる。すなわちウエハ２００の中心部の表面はＮＨ３ガスに暴露されることとなる。
【００７６】
このウエハ２００中心部へのＮＨ３ガスの供給により、ウエハ中心部におけるウエハ２００上に形成されたＴｉ含有層とＮＨ３ガスとが反応する。このとき、主に、ウエハ中心部におけるウエハ２００上に形成されたＴｉ含有層が窒化されてチタン窒化層（ＴｉＮ層）へと改質される（図１２（ｃ）参照）。
【００７７】
＜パージ、ステップＳ３１０＞
その後、バルブ２４９を閉じて、第２のガス導入管２２９ｂへのＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、パージガス供給管３０７、３１１のバルブ２４７、２５１をそれぞれ開くことで、Ｎ２ガスを第１のガス導入管２２９ａ、第２のガス導入管２２９ｂ、第１のバッファ空間２３２ａ、第２のバッファ空間２３２ｂを介して処理空間２０１内へ供給する。パージガス供給管３０７、３１１内を流れたＮ２ガスは、マスフローコントローラ４０７、４１１によりそれぞれ流量調整される。流量調整されたＮ２ガスは、パージガスとして作用し、第１のガス導入管２２９ａ、第２のガス導入管２２９ｂ、第１のバッファ空間２３２ａ、第２のバッファ空間２３２ｂ及び処理空間２０１内に残留する未反応もしくはＴｉＮ層形成に寄与した後のＮＨ３ガスやＨＣｌ（塩酸）やＮＨ４Ｃｌ（塩化アンモニウム）ガス等の反応副生成物を第１のガス導入管２２９ａ、第２のガス導入管２２９ｂ、第１のバッファ空間２３２ａ、第２のバッファ空間２３２ｂ及び処理空間２０１内から排除する（図１２（ｄ）参照）。このとき、排気管２２２のＡＰＣバルブ２２３は開いたままとして、真空ポンプ２２４により処理空間２０１内を真空排気する。
【００７８】
＜ステップＳ３１２＞
その後、上述したステップＳ３０２〜Ｓ３１０を１セットとして、このセットを所定回数行なうことにより、所定膜厚のＴｉＮ膜を形成する。このセットは、１回行なうよりも、複数回行なう方が好ましい。
【００７９】
なお、第３の実施形態においても各工程（ステップＳ３０２〜ステップＳ３１０）の間、Ｎ２ガス（パージガス）を常時供給し続けてもよい。これにより、処理ガスや反応副生成物等の逆流が防止される。
【００８０】
ここで、図１２（ａ）は、ウエハ２００上にＴｉ含有層が隙間なく形成された例であって飽和ＡＬＤ状態にある。一方、図１２（ｅ）は、ウエハ２００上にＴｉ含有層の隙間ができてしまう例であって１原子層に満たない膜を形成し、非飽和ＡＬＤ状態にある。これらのＴｉ含有層形成後、パージを行い（図１２（ｂ））、ウエハ表面に反応ガスを供給すると（図１２（ｃ））、処理空間２０１内に未反応もしくはＴｉＮ層形成に寄与した後のＨＣｌ（塩酸）やＮＨ４Ｃｌ（塩化アンモニウム）ガス等の反応副生成物が残留する。このＮＨ４Ｃｌガスは反応阻害要因となり、図１２（ｅ）に示されているような非飽和状態のウエハ表面に付着する恐れがある。
【００８１】
従来装置であるバッファ空間が１つの枚葉型装置においては、シャワーヘッドから均一に流出した反応ガスは、シャワーヘッド直下からウエハの表面上をウエハ外周部の排気口方向へ向かって流れるため、シャワーヘッドの中心部から流出した反応ガスと、シャワーヘッドの外周部から流出した反応ガスとでは、ウエハの表面上を流れる距離が異なる。この距離の違いにより、例えば、反応ガスの反応確率が低い場合には、ウエハ中心部と周縁部では膜厚が異なってしまう。また、所定の時間以上にウエハ表面で高温にさらされた反応ガスは、ウエハ上で目的外の反応を起こしたり、反応ガスが分解し、予期せぬ反応副生成物を発生したりし、反応を阻害する等の悪影響を及ぼす。
【００８２】
本実施形態においては、反応ガスを供給するタイミングをウエハ周縁部へ先に供給し、その後ウエハ中心部に供給するようにずらす。すなわち、ウエハの周縁部から先に反応ガスを供給し、ウエハの中心部よりも先に飽和ＡＬＤ状態とすることにより、その後のパージによって反応副生成物を除去でき（図１２（ｄ））、非飽和ＡＬＤ状態になりやすいウエハ周縁部の表面に反応阻害要因となる物質が付着するのを防止することができる。
【００８３】
すなわち、ウエハの周縁部から中心部に反応ガスを供給することで、処理ガス供給による反応阻害物質の発生を排気に近い外側から発生させることが可能となり、基板処理時間の短縮と膜質の向上を図ることができる。
【００８４】
ここで、例えば反応ガスとしてのＮＨ３ガスをウエハの中心部よりも周縁部に多く流すことにより膜厚や膜質が均一になるのであれば、内側の第２のガス導入管２２９ｂよりも外側の第１のガス導入管２２９ａから供給されるＮＨ３ガスの供給量を増やすとよい。
【００８５】
また、例えば反応ガスとしてのＮＨ３ガスをウエハの中心部よりも周縁部に速く供給することにより膜厚や膜質が均一になるのであれば、内側の第２のガス導入管２２９ｂよりも外側の第１のガス導入管２２９ａから供給されるＮＨ３ガスの供給速度を速くするとよい。
【００８６】
すなわち、シャワーヘッド２３０内のバッファ空間２３２を複数に区切り、空間別のガス供給量やガス比率やガス供給のタイミングを制御することにより、ウエハの面内均一性を向上させることができる。
【００８７】
本実施形態により、膜質の均一性を向上することが可能になるため、歩留まり良く薄膜形成が可能となる。
【００８８】
以上、本発明の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なく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００８９】
例えば、上述の実施形態では、原料ガスとしてＴｉＣｌ４ガス、反応ガスとしてＮＨ３ガスを用いた例について説明したが、これに限らず、他のガス種を用いてもよく、原料ガスと反応ガスの両方において金属性ガスを用いてもよい。
【００９０】
また、上述の実施形態では、高誘電率絶縁膜としてＴｉＮ膜を形成する場合について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。すなわち、高誘電率絶縁膜として、酸化ハフニウム膜（ＨｆＯ２膜）、酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）、酸化ニオブ膜（Ｎｂ２Ｏ５膜）、酸化タンタル膜（Ｔａ２Ｏ５膜）、チタン酸ストロンチウム膜（ＳｒＴｉＯ膜）、チタン酸バリウムストロンチウム膜（ＢａＳｒＴｉＯ膜）、チタン酸ジルコン酸鉛膜（ＰＺＴ膜）、もしくは、それらの膜に他の元素を添加した膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用可能である。
【００９１】
また、上述の実施形態では、バッファ空間２３２を２重の円錐構造としたが、これに限らず、三角錐、四角錐等の角錐形状や２重の円柱構造にしてもよい。
また、上述の実施形態では、バッファ空間２３２を２重の円錐構造としたが、これに限らず、円周方向に複数の空間に区切られていればよい。
また、上述の実施形態では、バッファ空間２３２を２つに分割した例について詳述したが、これに限らず、バッファ空間を３つ以上に分割してもよい。
また、上述の実施形態では、ガスガイド２４０ｂが分散板２３４に接している構成について記載したが、これに限らず、ガスガイド２４０ｂと分散板２３４の間に隙間があってもよい。
【００９２】
また、本発明は、ＡＬＤ、サイクリックＣＶＤ、パルスＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等に適用可能である他、少なくとも２種類以上の処理ガスを反応させて成膜する処理方法（基板処理方法）に適用可能である。
【００９３】
＜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。
【００９４】
［付記１]
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に基板を処理する処理ガスを前記基板の中心部と前記基板の周縁部の夫々に独立して供給するガス供給孔を備えたガス供給部と、
前記処理室内を排気する排気部と、
前記ガス供給部から供給される処理ガスを前記基板の周縁部に供給した後に前記基板中心部に供給するように前記ガス供給部を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【００９５】
［付記２]
前記ガス供給部は、内部空間が基板の周縁部にガス供給するための第１のバッファ空間と、基板の中心部にガス供給するための第２のバッファ空間とに分けられているシャワーヘッド構造を有する付記１に記載の基板処理装置。
【００９６】
［付記３]
前記排気部は、前記基板の径方向外側に設けられる付記１又は２に記載の基板処理装置。
【００９７】
［付記４]
前記ガス供給部が基板の周縁部に処理ガスを供給する第１の供給面積と、基板の中心部に処理ガスを供給する第２の供給面積とが同面積である、付記１乃至３いずれかに記載の基板処理装置。
【００９８】
［付記５]
前記第１のバッファ空間と前記第２のバッファ空間はそれぞれ円錐形状を有する付記２乃至４いずれかに記載の基板処理装置。
【００９９】
［付記６]
前記ガス供給部が有する前記ガス供給孔の径は、基板の周縁部にガスを供給する第１のガス供給孔と、基板の中心部にガスを供給する第２のガス供給孔とで径が異なるように構成される付記１乃至５いずれかに記載の基板処理装置。
【０１００】
［付記７]
前記第１のガス供給孔が前記第２のガス供給孔よりも径が大きく構成される付記６記載の基板処理装置。
【０１０１】
［付記８］
前記ガス供給部が有する前記ガス供給孔は、基板の周縁部にガスを供給する第１のガス供給孔と、基板の中心部にガスを供給する第２のガス供給孔とを有し、前記第１のガス供給孔を通過するガスの流量を前記第２のガス供給孔を通過するガスの流量よりも大きくするように構成される付記１乃至５いずれかに記載の基板処理装置。
【０１０２】
［付記９］
前記ガス供給部が有する前記ガス供給孔は、基板の周縁部にガスを供給する第１のガス供給孔と、基板の中心部にガスを供給する第２のガス供給孔とを有し、前記第１のガス供給孔を通過するガスの流速を前記第２のガス供給孔を通過するガスの流速よりも速くするように構成される付記１乃至５いずれかに記載の基板処理装置。
【０１０３】
［付記１０］
前記処理ガスは、少なくともプリカーサとなる原料ガスと、プリカーサと反応する反応ガスと、パージガスとを含み、
前記制御部は、前記処理室内に前記原料ガスを供給し、前記原料ガス供給後に前記パージガスを供給し、前記パージガス供給後に前記反応ガスを前記基板周縁部に供給し、前記基板周縁部に反応ガスを供給後に前記パージガスを供給し、前記パージガスを供給後に前記反応ガスを前記基板の中心部に供給し、前記基板の中心部に反応ガスを供給後、前記パージガスを供給することを１サイクルとして、少なくとも１サイクル以上行うように前記ガス供給部を制御する、
付記１乃至９いずれかに記載の基板処理装置。
【０１０４】
［付記１１]
制御部は、パージガスを常時供給し続けるように制御する付記１０に記載の基板処理装置。
【０１０５】
［付記１２]
前記処理ガスは、少なくともプリカーサとなる原料ガスと、プリカーサと反応する反応ガスと、パージガスとを含み、
前記制御部は、前記処理室内に前記原料ガスを供給し、前記原料ガス供給後に前記パージガスを供給し、前記パージガス供給後に前記反応ガスを前記基板周縁部に供給し、前記基板周縁部に反応ガスを供給後に前記反応ガスを前記基板の中心部に供給し、前記基板の中心部に反応ガスを供給後、前記パージガスを供給することを１サイクルとして、少なくとも１サイクル以上行うように前記ガス供給部を制御する、
付記１乃至９いずれかに記載の基板処理装置。
【０１０６】
［付記１３]
基板を処理室内へ搬送する工程と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給孔を備えたガス供給部によって前記基板の周縁部に対してガス供給し、前記基板の周縁部を処理する工程と、
前記基板の周縁部を処理する工程後、前記ガス供給部によって前記基板の中心部に対してガス供給し、前記基板の中心部を処理する工程と、
を有する基板処理方法。
【０１０７】
［付記１４]
基板を処理室内へ搬送する工程と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給孔を備えたガス供給部によって前記基板の周縁部に対してガス供給し、前記基板の周縁部を処理する工程と、
前記基板の周縁部を処理する工程後、前記ガス供給部によって前記基板の中心部に対してガス供給し、前記基板の中心部を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【０１０８】
［付記１５]
基板を処理室内へ搬送する工程と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給孔を備えたガス供給部によって前記基板の周縁部に対してガス供給し、前記基板の周縁部を処理する工程と、
前記基板の周縁部を処理する工程後、前記ガス供給部によって前記基板の中心部に対してガス供給し、前記基板の中心部を処理する工程と、
を有する基板の製造方法。
【０１０９】
［付記１６]
基板を処理室内へ搬送する手順と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給孔を備えたガス供給部によって前記基板の周縁部に対してガス供給し、前記基板の周縁部を処理する手順と、
前記基板の周縁部を処理する工程後、前記ガス供給部によって前記基板の中心部に対してガス供給し、前記基板の中心部を処理する手順と、
を有するプログラム。
【０１１０】
［付記１７]
基板を処理室内へ搬送する手順と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給孔を備えたガス供給部によって前記基板の周縁部に対してガス供給し、前記基板の周縁部を処理する手順と、
前記基板の周縁部を処理する工程後、前記ガス供給部によって前記基板の中心部に対してガス供給し、前記基板の中心部を処理する手順と、
を有す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。
【符号の説明】
【０１１１】
１００      基板処理装置
２００      ウエハ（基板）
２０１      処理空間（処理室）
２０３      搬送空間
２１０      基板支持部
２１３      ヒータ
２２０      排気部
２２９ａ    第１のガス導入管
２２９ｂ    第２のガス導入管
２３０      シャワーヘッド
２３１ａ    第１のガス導入口
２３１ｂ    第２のガス導入口
２３２ａ    第１のバッファ空間
２３２ｂ    第２のバッファ空間
２３６ａ、２３６ｂ    貫通孔（ガス供給孔）
２８０      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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