(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板が円周状に並ぶように載置された状態で回転可能に構成される基板載置台と、
前記基板載置台を内包する処理室と、
前記処理室内へのガス供給を行うガス供給部と、
前記ガス供給部が前記処理室内に供給するガスをプラズマ状態にするプラズマ生成部と、
を有し、
前記プラズマ生成部は、
前記ガス供給部が前記処理室内に供給するガスの流路となるプラズマ生成室と、
前記プラズマ生成室を取り囲むように配置された導体により構成されるプラズマ発生導体と、
前記プラズマ発生導体に電力を与えるための入力用導体と、
前記プラズマ発生導体に与えられた電力を取り出すための出力用導体と、
を有し、
前記プラズマ発生導体は、
前記プラズマ生成室内におけるガスの主流方向に沿って延びる複数の主導体部と、
前記主導体部同士を電気的に接続する接続導体部と、
を有し、
前記入力用導体および前記出力用導体は、それぞれが別の前記主導体部に接続されるとともに、当該主導体部が延びる方向に沿って当該主導体部からそのまま上方側に向けて配置されて接続されており、
前記処理室および前記ガス供給部は、回転する前記基板載置台上の各基板のそれぞれに対して、前記プラズマ生成部でプラズマ状態にしたガスが順に供給されるように構成され、
前記プラズマ生成部における前記プラズマ発生導体は、前記基板載置台の回転中心側から外周側に向けて、複数の前記主導体部が並ぶように配置されて構成されるとともに、前記基板載置台の回転中心側から外周側に向けて並ぶ各主導体部は、前記プラズマ生成室内のガス主流方向に沿った長さが、配置場所によって相違するよう構成される
基板処理装置。
【請求項２】
前記プラズマ発生導体は、少なくとも前記主導体部の下端同士を接続する位置に配置される前記接続導体部を有することで、前記導体が前記プラズマ生成室内におけるガスの主流方向に振れる波形状に配置され、または、前記接続導体部によって接続される前記主導体部の対であるＵ字型形状部分を複数対有して配置される
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記プラズマ発生導体は、前記主導体部の下端同士を接続する位置に配置される前記接続導体部と、前記主導体部の上端同士を接続する位置に配置される前記接続導体部とを有することで、前記導体が前記プラズマ生成室内におけるガスの主流方向に振れる波形状に配置される
請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記プラズマ発生導体の導体端に位置することになる一つの前記主導体部には、前記入力用導体が接続され、
前記プラズマ発生導体の導体端に位置することになる他の一つの前記主導体部には、前記出力用導体が接続される
請求項３記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記プラズマ発生導体は、前記主導体部の下端同士を接続する位置のみに配置される前記接続導体部を有することで、前記接続導体部によって接続される前記主導体部の対であるＵ字型形状部分を複数有する
請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記Ｕ字型形状部分を構成する一方の前記主導体部には、前記入力用導体が接続され、
前記Ｕ字型形状部分を構成する他方の前記主導体部には、前記出力用導体が接続される
請求項５記載の基板処理装置。
【請求項７】
複数の前記Ｕ字型形状部分に接続されるそれぞれの前記入力用導体が入力共通線を介して電源に接続され、
複数の前記Ｕ字型形状部分に接続されるそれぞれの前記出力用導体が出力共通線を介して前記電源に接続される
請求項６記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記プラズマ生成室は、当該プラズマ生成室内を流れるガスの流れ方向を制御する蛇行構造を有する
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記プラズマ生成部は、前記回転中心側が前記外周側よりも前記主導体部の長さが短く構成されており、前記回転中心側のプラズマ密度を前記外周側のプラズマ密度よりも低くするように構成される
請求項１から８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記プラズマ生成部は、複数の前記Ｕ字型形状部分のそれぞれに異なる電力供給系統または電力制御系統が接続されて構成されており、前記回転中心側のプラズマ密度を前記外周側のプラズマ密度よりも低くするように構成される
請求項５または６に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記プラズマ発生導体を配置するよう構成された密封空間と、
前記密閉空間内に不活性ガスを供給し、前記プラズマ発生導体の周囲を流れる前記不活性ガスを利用して、前記プラズマ発生導体の温度を調整する温度調整部と、を有する
請求項１から１０のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記密封空間には、前記不活性ガスが供給される供給路と、前記不活性ガスが排気される排気路とが接続され、
前記排気路には、前記不活性ガスの温度を計測する温度センサが設けられる
請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
処理室に内包され回転可能に構成される基板載置台上に複数の基板が円周状に並ぶように載置する基板載置工程と、
前記処理室内に供給するガスの流路となるプラズマ生成室を取り囲むように配置された導体により構成されるとともに、当該導体として、前記プラズマ生成室内におけるガスの主流方向に沿って延びる複数の主導体部と、前記主導体部同士を電気的に接続する接続導体部と、を有するプラズマ発生導体を用いて、前記プラズマ生成室内を流れるガスをプラズマ状態にするプラズマ生成工程と、
回転する前記基板載置台上の各基板のそれぞれに対して、前記プラズマ発生導体を用いてプラズマ状態にしたガスを順に供給するガス供給工程と、
を有し、
前記プラズマ生成工程では、
前記プラズマ発生導体として、前記基板載置台の回転中心側から外周側に向けて、複数の前記主導体部が並ぶように配置されて構成されるとともに、前記基板載置台の回転中心側から外周側に向けて並ぶ各主導体部は、前記プラズマ生成室内のガス主流方向に沿った長さが、配置場所によって相違するよう構成されたものを用い、
前記プラズマ発生導体に接続される入力用導体から前記プラズマ発生導体に電力を与え、前記プラズマ発生導体に接続される出力用導体から前記プラズマ発生導体に与えられた電力を取り出すことで、前記プラズマ生成室内を流れるガスをプラズマ状態にし、
前記入力用導体および前記出力用導体として、それぞれが別の前記主導体部に接続されるとともに、当該主導体部が延びる方向に沿って当該主導体部からそのまま上方側に向けて配置されて接続されたものを用いる
半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
コンピュータによって、
処理室に内包され回転可能に構成される基板載置台上に複数の基板が円周状に並ぶように載置する基板載置工程と、
前記処理室内に供給するガスの流路となるプラズマ生成室を取り囲むように配置された導体により構成されるとともに、当該導体として、前記プラズマ生成室内におけるガスの主流方向に沿って延びる複数の主導体部と、前記主導体部同士を電気的に接続する接続導体部と、を有するプラズマ発生導体を用いて、前記プラズマ生成室内を流れるガスをプラズマ状態にするプラズマ生成工程と、
回転する前記基板載置台上の各基板のそれぞれに対して、前記プラズマ発生導体を用いてプラズマ状態にしたガスを順に供給するガス供給工程と、
を基板処理装置に実行させるとともに、
前記プラズマ生成工程を、
前記プラズマ発生導体として、前記基板載置台の回転中心側から外周側に向けて、複数の前記主導体部が並ぶように配置されて構成されるとともに、前記基板載置台の回転中心側から外周側に向けて並ぶ各主導体部は、前記プラズマ生成室内のガス主流方向に沿った長さが、配置場所によって相違するよう構成されたものを用い、
前記プラズマ発生導体に接続される入力用導体から前記プラズマ発生導体に電力を与え、前記プラズマ発生導体に接続される出力用導体から前記プラズマ発生導体に与えられた電力を取り出すことで、前記プラズマ生成室内を流れるガスをプラズマ状態にし、
前記入力用導体および前記出力用導体として、それぞれが別の前記主導体部に接続されるとともに、当該主導体部が延びる方向に沿って当該主導体部からそのまま上方側に向けて配置されて接続されたものを用いて、
前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項１５】
コンピュータによって、
処理室に内包され回転可能に構成される基板載置台上に複数の基板が円周状に並ぶように載置する基板載置工程と、
前記処理室内に供給するガスの流路となるプラズマ生成室を取り囲むように配置された導体により構成されるとともに、当該導体として、前記プラズマ生成室内におけるガスの主流方向に沿って延びる複数の主導体部と、前記主導体部同士を電気的に接続する接続導体部と、を有するプラズマ発生導体を用いて、前記プラズマ生成室内を流れるガスをプラズマ状態にするプラズマ生成工程と、
回転する前記基板載置台上の各基板のそれぞれに対して、前記プラズマ発生導体を用いてプラズマ状態にしたガスを順に供給するガス供給工程と、
を基板処理装置に実行させるとともに、
前記プラズマ生成工程を、
前記プラズマ発生導体として、前記基板載置台の回転中心側から外周側に向けて、複数の前記主導体部が並ぶように配置されて構成されるとともに、前記基板載置台の回転中心側から外周側に向けて並ぶ各主導体部は、前記プラズマ生成室内のガス主流方向に沿った長さが、配置場所によって相違するよう構成されたものを用い、
前記プラズマ発生導体に接続される入力用導体から前記プラズマ発生導体に電力を与え、前記プラズマ発生導体に接続される出力用導体から前記プラズマ発生導体に与えられた電力を取り出すことで、前記プラズマ生成室内を流れるガスをプラズマ状態にし、
前記入力用導体および前記出力用導体として、それぞれが別の前記主導体部に接続されるとともに、当該主導体部が延びる方向に沿って当該主導体部からそのまま上方側に向けて配置されて接続されたものを用いて、
前記基板処理装置に実行させるプログラムを記録した記録媒体。
【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】
一般に、半導体装置の製造工程では、ウエハ等の基板に対して成膜処理等のプロセス処理を行う基板処理装置が用いられる。基板処理装置が行うプロセス処理としては、例えば交互供給法による成膜処理がある。交互供給法による成膜処理では、処理対象となる基板に対して、原料ガス供給工程、パージ工程、反応ガス供給工程、パージ工程を１サイクルとして、このサイクルを所定回数（ｎサイクル）繰り返すことで、基板上への膜形成を行う。
このような成膜処理を行う基板処理装置としては、処理対象となる基板に対して、その上方側から基板の面上に各種ガス（原料ガス、反応ガスまたはパージガス）を順に供給し、基板の面上で原料ガスと反応ガスとを反応させて基板上への膜形成を行う。そして、原料ガスとの反応効率を高めるために反応ガスを供給する際に当該反応ガスをプラズマ状態とするように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２２９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような装置形態においては、プラズマの使用効率をより高めて、膜質を向上させることが求められることがある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、プラズマを用いて高品質な膜を形成する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
基板が載置される基板載置台と、
前記基板載置台を内包する処理室と、
前記処理室内へのガス供給を行うガス供給部と、
前記ガス供給部が前記処理室内に供給するガスをプラズマ状態にするプラズマ生成部と、
を有し、
前記プラズマ生成部は、
前記ガス供給部が前記処理室内に供給するガスの流路となるプラズマ生成室と、
前記プラズマ生成室を取り囲むように配置された導体により構成されるプラズマ発生導体と、
を有し、
前記プラズマ発生導体は、
前記プラズマ生成室内におけるガスの主流方向に沿って延びる複数の主導体部と、
前記主導体部同士を電気的に接続する接続導体部と、
を有する技術が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、プラズマを用いて高品質な膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係るＩＣＰコイルおよびその比較例の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は本発明の第一実施形態における概略構成例を示す図、（ｂ）は比較例における概略構成例を示す図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置の要部の概略構成例を示す概念図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置で用いられるガス供給ユニットの構成例を示す図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその側断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置の要部の詳細構成例を示す図であり、図２のＡ−Ａ断面を示す側断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置の要部の詳細構成例を示す図であり、図２のＢ−Ｂ断面を示す側断面図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置の要部の詳細構成例を示す図であり、図４のＣ−Ｃ断面を示す平面図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置の要部の他の詳細構成例を示す図であり、図４のＣ−Ｃ断面を示す平面図である。
【図８】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置におけるガス配管の構成例を模式的に示す概念図である。
【図９】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置で用いられるプラズマ生成部（ＩＣＰコイル）の構成例を示す図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその側断面図である。
【図１０】本発明の第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１１】図１０における成膜工程で行う相対位置移動処理動作の詳細を示すフロー図である。
【図１２】図１０における成膜工程で行うガス供給排気処理動作の詳細を示すフロー図である。
【図１３】本発明の第二実施形態に係る基板処理装置で用いられるプラズマ生成部（ＩＣＰコイル）の概略構成例を示す模式図である。
【図１４】本発明の第三実施形態に係るプラズマ生成部（ＩＣＰコイル）の概略構成例を示す模式図である。
【図１５】本発明の第三実施形態に係るプラズマ生成部の他の構成例を示す模式図である。
【図１６】本発明の第三実施形態に係るプラズマ生成部のさらに他の構成例を示す模式図である。
【図１７】本発明の第四実施形態に係る基板処理装置で用いられるプラズマ生成部（ＩＣＰコイル）の構成例を示す模式図であり、（ａ）はその一例を示す図、（ｂ）は他の一例を示す図である。
【図１８】本発明の第五実施形態に係る基板処理装置で用いられるプラズマ生成部（ＩＣＰコイル）の概略構成例を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜本発明の第一実施形態＞
以下に、本発明の第一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（１）本発明の第一実施形態の概要
先ず、本発明の第一実施形態の概要について、従来技術と比較しつつ説明する。
【００１１】
第一実施形態では、枚葉式の基板処理装置を用いて基板に対する処理を行う。
処理対象となる基板としては、例えば、半導体装置（半導体デバイス）が作り込まれる半導体ウエハ基板（以下、単に「ウエハ」という。）が挙げられる。
また、基板に対して行う処理としては、エッチング、アッシング、成膜処理等が挙げられるが、第一実施形態では特に交互供給法による成膜処理を行うものとする。
【００１２】
交互供給法による成膜処理では、処理対象となる基板に対して、その上方側から基板の面上に原料ガス、パージガス、反応ガス、パージガスを順に供給し、基板の面上で原料ガスと反応ガスとを反応させて基板上への膜形成を行うとともに、原料ガスとの反応効率を高めるために反応ガスを供給する際に当該反応ガスをプラズマ状態とする。
【００１３】
反応ガスをプラズマ状態とするのは、誘電結合方式により行うことが考えられる。誘電結合方式であれば、容量結合方式に比べて、高密度プラズマを得ることが容易に実現可能となるからである。
【００１４】
ここで、比較例における誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ、以下「ＩＣＰ」と略す。）の発生態様について説明する。
図１（ｂ）は、比較例におけるＩＣＰコイルの概略構成を示す模式図である。
図例のように、比較例においては、プラズマ状態にすべきガスが通過する流路４１０の周囲に螺旋状にコイル４５１を巻き、そのコイル４５１に高周波数の大電流を流す。大電流を流すことで流路４１０に磁界を生じさせ、これによりＩＣＰを発生させる。
【００１５】
ところで、枚葉式の基板処理装置においては、処理対象となるウエハＷに対して、その上方側からウエハＷの面上に各種ガス（原料ガス、反応ガスまたはパージガス）を供給する。具体的には、原料ガスの供給領域と反応ガスの供給領域を順に通過するようにウエハＷを移動させるとともに、原料ガスと反応ガスとの混合を防ぐために原料ガスの供給領域と反応ガスの供給領域との間にパージガスの供給領域が配置される。そして、それぞれのガス供給領域において、ウエハＷに対して上方側から各種ガスを供給する。このような構成の基板処理装置においては、各種ガスの供給領域が隣接することになるので、他のガス供給領域との干渉を回避すべく、反応ガスをプラズマ状態にするためのコイル４５１に対して上方側から電力を与えるように構成される。
【００１６】
しかしながら、螺旋状のコイル４５１に上方側から電力を与える場合には、コイル４５１の下端から上方側に向けて延設された導体４５２が必要となるが、その導体４５２とコイル４５１との間に十分な間隔Ｓを確保しなければならない。十分な間隔Ｓを確保しないと、導体４５２で生じる磁界によりコイル４５１で生じる磁界が相殺されてしまい、その結果として流路４１０内で発生させるプラズマの不均一化等といった悪影響が及んでしまうからである。そのため、比較例におけるＩＣＰコイルでは、高いプラズマ密度を維持しつつ、反応ガスをプラズマ状態とするのを省スペースにて行うことが困難となるおそれがある。
【００１７】
この点につき、本願の発明者は、鋭意検討を重ね、比較例におけるものとは異なる新規な構成のＩＣＰコイルに想到するに至った。
図１（ａ）は、本発明の第一実施形態におけるＩＣＰコイルの概略構成を示す模式図である。
図例のＩＣＰコイルは、ウエハＷに対して供給する反応ガスをプラズマ状態にするプラズマ生成部として機能するもので、プラズマ状態にすべき反応ガスが通過する流路となるプラズマ生成室４１０と、そのプラズマ生成室４１０を取り囲むように配置された導体により構成されるプラズマ発生導体４２０と、を有する。つまり、プラズマ生成室４１０内を流れる反応ガスは、プラズマ発生導体４２０によって形成される環状体の環内を通過することになる。
【００１８】
プラズマ発生導体４２０は、プラズマ生成室４１０内におけるガスの主流方向に沿って延びる複数の主導体部４２１と、主導体部４２１同士を電気的に接続する接続導体部４２２と、を有する。つまり、プラズマ発生導体４２０を構成する導体には、主導体部４２１となる導体部分と、接続導体部４２２となる導体部分とが含まれる。
【００１９】
接続導体部４２２は、主導体部４２１の下端同士を接続する位置に配置されるものと、主導体部４２１の上端同士を接続する位置に配置されるものがある。このような主導体部４２１および接続導体部４２２を有することで、プラズマ発生導体４２０は、導体がプラズマ生成室４１０内におけるガスの主流方向に振れる波形状に配置されることになる。
【００２０】
複数の主導体部４２１のうち、プラズマ発生導体４２０の導体端に位置することになる一つの主導体部４２１には、プラズマ発生導体４２０に電力を与えるための入力用導体４３１が接続されている。また、プラズマ発生導体４２０の導体端に位置することになる他の一つの主導体部４２１には、プラズマ発生導体４２０に与えられた電力を取り出すための出力用導体４３２が接続されている。入力用導体４３１および出力用導体４３２は、図示せぬ整合器および高周波電源に接続されている。
【００２１】
このような構成のＩＣＰコイルでは、プラズマ生成室４１０内を流れる反応ガスをプラズマ状態にするのにあたり、プラズマ発生導体４２０に対して入力用導体４３１および出力用導体４３２を介して高周波数の電流を印加する。電流を印加すると、プラズマ発生導体４２０の周囲には、磁界が発生する。
ここで、プラズマ発生導体４２０は、プラズマ生成室４１０を取り囲むように配置されるとともに、複数の主導体部４２１を有して構成されている。つまり、プラズマ生成室４１０の周囲には、複数の主導体部４２１が並ぶように配置されている。
したがって、プラズマ発生導体４２０に電流を印加すると、プラズマ生成室４１０内では、複数の主導体部４２１が配置された領域の範囲内において、各主導体部４２１による磁界が合成された合成磁界が形成される。合成磁界が形成されたプラズマ生成室４１０内を反応ガスが通過すると、その反応ガスは、合成磁界によって励起されてプラズマ状態となる。
このようにして、第一実施形態におけるＩＣＰコイルは、プラズマ生成室４１０内を通過する反応ガスをプラズマ状態にするのである。
【００２２】
ところで、プラズマ発生導体４２０に電流を印加するための入力用導体４３１および出力用導体４３２は、プラズマ発生導体４２０の導体端に位置することになる主導体部４２１に接続されている。つまり、主導体部４２１からそのまま上方側に向けて、入力用導体４３１および出力用導体４３２を配置することが可能である。
そのため、第一実施形態におけるＩＣＰコイルでは、比較例（図１（ｂ）に記載のＩＣＰコイル）とは異なりコイル下端から上方側に向けて延設された導体４５１とコイル４５２との間隔Ｓを十分に確保する必要が生じることがなく、その分だけ比較例の構成よりも省スペース化を実現することができる。しかも、プラズマ生成室４１０を取り囲むように複数の主導体部４２１を均等に配置すれば、プラズマ生成室４１０内で発生させるプラズマが不均一になってしまうこともない。さらには、プラズマ生成室４１０内に形成された合成磁界を利用するという、誘電結合方式により反応ガスをプラズマ状態にすることになるので、高密度プラズマを得ることが容易に実現可能となる。
つまり、第一実施形態におけるＩＣＰコイルによれば、プラズマ発生導体４２０を比較例のものとは異なる新規な構成とすることで、高いプラズマ密度を維持ししつつ、反応ガスをプラズマ状態にするのを省スペースにて行うことができるようになる。
【００２３】
（２）第一実施形態に係る基板処理装置の構成
次に、第一実施形態に係る基板処理装置の具体的な構成について、図２〜図９を参照しつつ説明する。
図２は、第一実施形態に係る基板処理装置の要部の概略構成例を示す概念図である。図３は、第一実施形態に係る基板処理装置で用いられるガス供給ユニットの構成例を示す概念図である。図４は、図２のＡ−Ａ断面を示す側断面図である。図５は、図２のＢ−Ｂ断面を示す側断面図である。図６は、図４のＣ−Ｃ断面を示す平面図である。図７は、図４のＣ−Ｃ断面の他の構成例を示す平面図である。図８は、第一実施形態に係る基板処理装置におけるガス配管の構成例を模式的に示す概念図である。図９は、第一実施形態に係る基板処理装置で用いられるプラズマ生成部（ＩＣＰコイル）の構成例を示す概念図である。
【００２４】
（処理容器）
第一実施形態で説明する基板処理装置は、図示しない処理容器を備えている。処理容器は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料により密閉容器として構成されている。また、処理容器の側面には、図示しない基板搬入出口が設けられており、その基板搬入出口を介してウエハが搬送されるようになっている。さらに、処理容器には、図示しない真空ポンプや圧力制御器等のガス排気系が接続されており、そのガス排気系を用いて処理容器内を所定圧力に調整し得るようになっている。
【００２５】
（基板載置台）
処理容器の内部には、図２に示すように、ウエハＷが載置される基板載置台１０が設けられている。基板載置台１０は、例えば円板状に形成され、その上面（基板載置面）に複数枚のウエハＷが円周方向に均等な間隔で載置されるように構成されている。また、基板載置台１０は、加熱源としてのヒータ１１を内包しており、そのヒータ１１を用いてウエハＷの温度を所定温度に維持し得るようになっている。なお、図例では五枚のウエハＷが載置されるように構成された場合を示しているが、これに限られることはなく、載置枚数は適宜設定されたものであればよい。例えば、載置枚数が多ければ処理スループットの向上が期待でき、載置枚数が少なければ基板載置台１０の大型化を抑制できる。基板載置台１０における基板載置面は、ウエハＷと直接触れるため、例えば石英やアルミナ等の材質で形成することが望ましい。
【００２６】
基板載置台１０は、複数枚のウエハＷが載置された状態で回転可能に構成されている。具体的には、基板載置台１０は、円板中心付近を回転軸とする回転駆動機構１２に連結されており、その回転駆動機構１２によって回転駆動されるようになっている。回転駆動機構１２は、例えば、基板載置台１０を回転可能に支持する回転軸受や、電動モータに代表される駆動源等を備えて構成することが考えられる。
【００２７】
なお、ここでは、基板載置台１０が回転可能に構成されている場合を例に挙げているが、基板載置台１０上の各ウエハＷと後述するカートリッジヘッド２０との相対位置を移動させ得れば、カートリッジヘッド２０を回転させるように構成しても構わない。基板載置台１０を回転可能に構成すれば、カートリッジヘッド２０を回転させる場合とは異なり、後述するガス配管等の構成複雑化を抑制できる。これに対して、カートリッジヘッド２０を回転させるようにすれば、基板載置台１０を回転させる場合に比べて、ウエハＷに作用する慣性モーメントを抑制でき、回転速度を大きくすることができる。
【００２８】
（カートリッジヘッド）
また、処理容器の内部において、基板載置台１０の上方側には、カートリッジヘッド２０が設けられている。カートリッジヘッド２０は、基板載置台１０上のウエハＷに対して、その上方側から各種ガス（原料ガス、反応ガスまたはパージガス）を供給するとともに、供給した各種ガスを上方側へ排気するためのものである。
【００２９】
各種ガスの上方供給／上方排気を行うために、カートリッジヘッド２０は、円板状に形成された天井部２１と、天井部２１の外周端縁部分から下方側に向けて延びる円筒状の外筒部２２と、外筒部２２の内側に配された円筒状の内筒部２３と、基板載置台１０の回転軸に対応して配された円筒状の中心筒部２４と、内筒部２３と中心筒部２４との間における天井部２１の下方側に設けられた複数のガス供給ユニット２５と、を備えて構成されている。そして、外筒部２２には、当該外筒部２２と内筒部２３との間に形成される空間と連通する排気用ポート２６が設けられている。カートリッジヘッド２０を構成する天井部２１、外筒部２２、内筒部２３、各ガス供給ユニット２５および排気用ポート２６は、いずれも、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料によって形成されている。
【００３０】
なお、図例ではカートリッジヘッド２０に十二個のガス供給ユニット２５が設けられている場合を例に挙げているが、ガス供給ユニット２５の設置数は、これに限られることはなく、ウエハＷに対して供給するガス種の数や処理スループット等を考慮して適宜設定されたものであればよい。例えば、処理対象となるウエハＷに対して、詳細を後述するように原料ガス供給工程、パージ工程、反応ガス供給工程、パージ工程を１サイクルとした成膜処理を行う場合であれば、各工程に対応して四の倍数に相当する数のガス供給ユニット２５が設置されていればよい。ただし、処理スループットの向上を図るためには設置総数が多いほうが望ましい。
【００３１】
（ガス供給ユニット）
ここで、カートリッジヘッド２０における各ガス供給ユニット２５について、さらに詳しく説明する。
【００３２】
ガス供給ユニット２５は、ウエハＷに対して各種ガスの上方供給／上方排気を行う際のガス流路を形成するためのものである。そのために、ガス供給ユニット２５は、図３（ａ）に示すように、直方体状に形成された第一部材２５１と、板状に形成され第一部材２５１の下側に着設される第二部材２５２とを有する。第二部材２５２は、第一部材２５１の平面形状よりも幅広の平面形状を有している。具体的には、例えば、平面形状が長方形状である第一部材２５１に対して、第二部材２５２の平面形状は、第一部材２５１の長手方向の一端縁側が狭く他端縁側に向けて拡がる扇状または台形状に形成されている。このような第一部材２５１および第二部材２５２を有することで、ガス供給ユニット２５は、図３（ｂ）に示すように、第一部材２５１の長手方向の一端縁側からみたときに、第一部材２５１と第二部材２５２の間に角部２５１ａが構成され、側面形状が上方に向けて突出する凸形状となる。
【００３３】
また、ガス供給ユニット２５は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、例えば平面長方形状の貫通孔からなるガス供給経路２５３を有する。ガス供給経路２５３は、第一部材２５１および第二部材２５２を貫通するように穿設されたもので、ウエハＷに対して上方側からガスを供給する際のガス流路となるものである。つまり、ガス供給ユニット２５は、ガス流路となるガス供給経路２５３と、そのガス供給経路２５３の上方側部分を囲うように配される第一部材２５１と、ガス供給経路２５３の下方側部分を囲うように配される第二部材２５２と、を有して構成されている。なお、第一部材２５１およびガス供給経路２５３は、必ずしも平面長方形状である必要はなく、他の平面形状（例えば長円状や扇型状）に形成されていてもよい。
【００３４】
このように構成されたガス供給ユニット２５は、図４に示すように、複数が所定間隔を空けて並ぶように、カートリッジヘッド２０の天井部２１に吊設されて用いられる。複数のガス供給ユニット２５は、それぞれにおける第二部材２５２の下面が、基板載置台１０上のウエハＷと対向し、かつ、その基板載置台１０におけるウエハＷの載置面と平行となるように配置される。
【００３５】
このように配置されることで、隣り合う各ガス供給ユニット２５は、それぞれにおける第二部材２５２の端縁が、ウエハＷに対して供給したガスを上方側へ向けて排気するためのガス排気孔２５４の一部を構成することになる。
【００３６】
また、隣り合う各ガス供給ユニット２５は、それぞれにおける第一部材２５１の壁面および第二部材２５２の幅広部分の上面が、ガス排気孔２５４を通過したガスを滞留させる空間である排気バッファ室２５５の一部を構成することになる。より詳しくは、排気バッファ室２５５の天井面は、カートリッジヘッド２０の天井部２１によって構成される。排気バッファ室２５５の底面は、隣り合う各ガス供給ユニット２５における第二部材２５２の上面によって構成される。排気バッファ室２５５の側壁面は、隣り合う各ガス供給ユニット２５における第一部材２５１の壁面と、カートリッジヘッド２０の内筒部２３および中心筒部２４とによって構成される。
【００３７】
なお、排気バッファ室２５５の側壁面を構成する内筒部２３の部分には、図５に示すように、排気バッファ室２５５を外筒部２２と内筒部２３との間に形成される空間と連通させる排気孔２３１が、それぞれの排気バッファ室２５５に対応して設けられているものとする。
【００３８】
ところで、カートリッジヘッド２０の天井部２１は、既に説明したように円板状に形成されている。そのため、天井部２１に吊設される複数のガス供給ユニット２５は、図６に示すように、基板載置台１０の回転中心側から外周側に向けてそれぞれが放射状に配置される。このような構成とすることで、それぞれが基板載置台１０の回転周方向に沿って並ぶことになる。
【００３９】
各ガス供給ユニット２５が放射状に配置されると、それぞれにおける第一部材２５１の平面形状が長方形状であることから、その第一部材２５１によって側壁面が規定される排気バッファ室２５５は、基板載置台１０の回転中心側から外周側に向けて拡がる平面形状を有することになる。つまり、排気バッファ室２５５は、基板載置台１０の回転周方向における大きさが、内周側から外周側に向けて徐々に拡がるように形成されている。
【００４０】
また、各ガス供給ユニット２５は、扇状または台形状の第二部材２５２が基板載置台１０の回転中心側から外周側に向けて拡がるように配置される。これに伴い、第二部材２５２の端縁を含んで構成されるガス排気孔２５４についても、基板載置台１０の回転中心側から外周側に向けて拡がる平面形状を有することになる。
【００４１】
ところで、ガス排気孔２５４は、必ずしも回転中心側から外周側に向けて拡がる平面形状ではなく、図７に示すように、回転中心側から外周側へ実質的に同一幅のスリット状に形成されたものでも良い。このような構造とすると、処理室の中心から外周にかけて、スリットにおける排気コンダクタンスを一定にすることができる。したがって、後述するように排気効率を設定する際、排気孔２５４のコンダクタンスを考慮せず、排気バッファ室２５５の構造を調整するだけで良いので、処理空間全体の排気効率を調整しやすい、という利点がある。
【００４２】
（ガス供給／排気系）
以上のようなガス供給ユニット２５を備えて構成されたカートリッジヘッド２０には、基板載置台１０上のウエハＷに対して各種ガスの上方供給／上方排気を行うために、図８に示すように、以下に述べるガス供給／排気系が接続されている。
【００４３】
（処理ガス供給部）
カートリッジヘッド２０を構成する複数のガス供給ユニット２５のうちの少なくとも一つのガス供給ユニット２５ａには、そのガス供給ユニット２５ａにおけるガス供給経路２５３に原料ガス供給管３１１が接続されている。原料ガス供給管３１１には、上流方向から順に、原料ガス供給源３１２、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）３１３、および、開閉弁であるバルブ３１４が設けられている。このような構成により、原料ガス供給管３１１が接続されたガス供給ユニット２５ａのガス供給経路２５３は、基板載置台１０の上方側からウエハＷの面上に原料ガスを供給する。この原料ガス供給管３１１に接続されるガス供給ユニット２５ａを、「原料ガス供給ユニット」と呼ぶ。つまり、原料ガス供給ユニット２５ａは、基板載置台１０の上方に配されて、基板載置台１０の上方側から基板Ｗの面上に原料ガスを供給する。
【００４４】
原料ガスは、ウエハＷに対して供給する処理ガスの一つであり、例えばチタニウム（Ｔｉ）元素を含む金属液体原料であるＴｉＣｌ４（Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｉｄｅ）を気化させて得られる原料ガス（すなわちＴｉＣｌ４ガス）である。原料ガスは、常温常圧で固体、液体または気体のいずれであってもよい。原料ガスが常温常圧で液体の場合は、原料ガス供給源３１２とＭＦＣ３１３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。
【００４５】
なお、原料ガス供給管３１１には、原料ガスのキャリアガスとして作用する不活性ガスを供給するための図示しないガス供給系が接続されていてもよい。キャリアガスとして作用する不活性ガスは、具体的には、例えば、窒素（Ｎ２）ガスを用いることができる。また、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てもよい。
【００４６】
また、原料ガス供給管３１１が接続されたガス供給ユニット２５ａと一つのガス供給ユニット２５ｃを挟んで並ぶ他のガス供給ユニット２５ｂには、そのガス供給ユニット２５ｂにおけるガス供給経路２５３に反応ガス供給管３２１が接続されている。反応ガス供給管３２１には、上流方向から順に、反応ガス供給源３２２、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）３２３、および、開閉弁であるバルブ３２４が設けられている。このような構成により、反応ガス供給管３２１が接続されたガス供給ユニット２５ｂのガス供給経路２５３は、基板載置台１０の上方側からウエハＷの面上に反応ガスを供給する。この反応ガス供給管３２１に接続されるガス供給ユニット２５ｂを、「反応ガス供給ユニット」と呼ぶ。つまり、反応ガス供給ユニット２５ｂは、基板載置台１０の上方に配されて、基板載置台１０の上方側から基板Ｗの面上に反応ガスを供給する。
【００４７】
なお、本明細書においては、「原料ガス供給ユニット」と「反応ガス供給ユニット」をまとめて「処理ガス供給ユニット」と呼んでも良い。また、「原料ガス供給ユニット」と「反応ガス供給ユニット」のいずれかを「処理ガス供給ユニット」と呼んでも良い。
【００４８】
反応ガスは、ウエハＷに対して供給する処理ガスの他の一つであり、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。
【００４９】
なお、反応ガス供給管３２１には、反応ガスのキャリアガスまたは希釈ガスとして作用する不活性ガスを供給するための図示しないガス供給系が接続されていてもよい。キャリアガスまたは希釈ガスとして作用する不活性ガスは、具体的には、例えば、Ｎ２ガスを用いることが考えられるが、Ｎ２ガスのほか、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスを用いてもよい。
【００５０】
また、反応ガス供給管３２１が接続されるガス供給ユニット２５ｂには、詳細を後述するプラズマ生成部４０が設けられている。プラズマ生成部４０は、ガス供給ユニット２５ｂにおけるガス供給経路２５３を通過する反応ガスをプラズマ状態にするためのものである。
【００５１】
主に、原料ガス供給管３１１、原料ガス供給源３１２、ＭＦＣ３１３、バルブ３１４、および、原料ガス供給管３１１が接続されるガス供給ユニット２５ａのガス供給経路２５３、並びに、反応ガス供給管３２１、反応ガス供給源３２２、ＭＦＣ３２３、バルブ３２４、および、反応ガス供給管３２１が接続されるガス供給ユニット２５ｂのガス供給経路２５３により、処理ガス供給部が構成される。
【００５２】
（不活性ガス供給部）
原料ガス供給管３１１が接続されたガス供給ユニット２５ａと反応ガス供給管３２１が接続されたガス供給ユニット２５ｂとの間に介在するガス供給ユニット２５ｃには、そのガス供給ユニット２５ｃにおけるガス供給経路２５３に不活性ガス供給管３３１が接続されている。不活性ガス供給管３３１には、上流方向から順に、不活性ガス供給源３３２、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）３３３、および、開閉弁であるバルブ３３４が設けられている。このような構成により、不活性ガス供給管３３１が接続されたガス供給ユニット２５ｃのガス供給経路２５３は、原料ガス供給管３１１が接続されたガス供給ユニット２５ａおよび反応ガス供給管３２１が接続されたガス供給ユニット２５ｂのそれぞれの側方にて、基板載置台１０の上方側からウエハＷの面上に不活性ガスを供給する。この不活性ガス供給管３３１に接続されるガス供給ユニット２５ｃを、「不活性ガス供給ユニット」と呼ぶ。つまり、不活性ガス供給ユニット２５ｃは、原料ガス供給ユニット２５ａまたは反応ガス供給ユニット２５ｂの側方に配されて、基板載置台１０の上方側から基板Ｗの面上に不活性ガスを供給する。
【００５３】
不活性ガスは、原料ガスと反応ガスとがウエハＷの面上で混在しないように、ウエハＷの上面とガス供給ユニット２５ｃの下面との間の空間を封止するエアシールとして作用するものである。具体的には、例えば、Ｎ２ガスを用いることができる。また、Ｎ２ガスのほか、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスを用いてもよい。
【００５４】
主に、不活性ガス供給管３３１、不活性ガス供給源３３２、ＭＦＣ３３３、バルブ３３４、および、不活性ガス供給管３３１が接続されるガス供給ユニット２５ｃのガス供給経路２５３により、不活性ガス供給部が構成される。
【００５５】
（ガス排気部）
カートリッジヘッド２０に設けられた排気用ポート２６には、ガス排気管３４１が接続されている。ガス排気管３４１には、バルブ３４２が設けられている。また、ガス排気管３４１において、バルブ３４２の下流側には、カートリッジヘッド２０の外筒部２２の内側空間を所定圧力に制御する圧力制御器３４３が設けられている。さらに、ガス排気管３４１において、圧力制御器３４３の下流側には、真空ポンプ３４４が設けられている。
【００５６】
このような構成により、カートリッジヘッド２０の排気用ポート２６からは、外筒部２２の内側空間に対する排気が行われる。このとき、カートリッジヘッド２０の内筒部２３には排気孔２３１が設けられており、内筒部２３の内側（すなわち排気バッファ室２５５）と外側（すなわち外筒部２２と内筒部２３との間に形成される空間）とが連通している。そのため、排気用ポート２６からの排気が行われると、排気バッファ室２５５内では、排気孔２３１が設けられた側（すなわち基板載置台１０の外周側）に向けたガス流が生じるとともに、ガス排気孔２５４から排気バッファ室２５５内に向けた（すなわちガス排気孔２５４から上方側に向けた）ガス流が生じる。これにより、処理ガス供給部または不活性ガス供給部によってウエハＷの面上に供給されたガス（すなわち原料ガス、反応ガスまたは不活性ガス）は、各ガス供給ユニット２５の間に形成されたガス排気孔２５４および排気バッファ室２５５を通じてウエハＷの上方側へ排気され、さらに排気バッファ室２５５内から排気孔２３１および排気用ポート２６を通じてカートリッジヘッド２０の外方へ排気されることになる。
【００５７】
主に、各ガス供給ユニット２５の間に形成されたガス排気孔２５４および排気バッファ室２５５、並びに、排気孔２３１、排気用ポート２６、ガス排気管３４１、バルブ３４２、圧力制御器３４３、真空ポンプ３４４により、ガス排気部が構成される。
【００５８】
（プラズマ生成部）
プラズマ生成部４０は、ガス供給ユニット２５ｂにおけるガス供給経路２５３を通過する反応ガスをプラズマ状態にするためのＩＣＰコイルとして機能するものである。
反応ガスをプラズマ状態にするために、プラズマ生成部４０は、図９に示すように、ガス供給ユニット２５ｂにおけるガス供給経路２５３内に、プラズマ状態にすべき反応ガスが通過する流路となるプラズマ生成室４１０を有するとともに、ガス供給ユニット２５ｂにおける第一部材２５１の外周に、プラズマ生成室４１０を取り囲むように配置された導体により構成されるプラズマ発生導体４２０を有する。つまり、プラズマ生成室４１０内を流れる反応ガスは、プラズマ発生導体４２０によって形成される環状体の環内を通過することになる。プラズマ発生導体４２０が雰囲気に曝されないよう、周囲に図示しないカバーが設けられている。ここでは説明の便宜上省略する。
【００５９】
プラズマ発生導体４２０は、例えば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）等の導電材料によって形成され、プラズマ生成室４１０内における反応ガスの主流方向に沿って延びる複数の主導体部４２１と、主導体部４２１同士を電気的に接続する接続導体部４２２と、を有する。つまり、プラズマ発生導体４２０を構成する導体には、主導体部４２１となる導体部分と、接続導体部４２２となる導体部分とが含まれる。
【００６０】
複数の主導体部４２１は、ガス供給ユニット２５ｂにおける第一部材２５１と第二部材２５２の間の角部２５１ａを構成する辺が延びる方向に沿って、それぞれが並ぶように配置されている。つまり、複数の主導体部４２１は、基板載置台１０の回転中心側から外周側に向けて、それぞれが並ぶように配置されることになる。なお、これらの主導体部４２１は、それぞれが略同一の長さに形成されているものとする。
また、接続導体部４２２は、主導体部４２１の下端同士を接続する位置に配置されるものと、主導体部４２１の上端同士を接続する位置に配置されるものがある。
このような主導体部４２１および接続導体部４２２を有することで、プラズマ発生導体４２０は、プラズマ生成室４１０を取り囲むように、導体がプラズマ生成室４１０内におけるガスの主流方向に振れる波形状に配置されることになる。波形状の波長（周期）および波高（振幅）は、特に限定されるものではなく、ガス供給ユニット２５ｂにおける第一部材２５１の大きさや、その第一部材２５１のプラズマ生成室４１０内に発生させようとする磁界の強さ等を考慮して、適宜決定されたものであればよい。
【００６１】
複数の主導体部４２１のうち、プラズマ発生導体４２０の導体端に位置することになる一つ、具体的には例えばガス供給ユニット２５ｂにおける第一部材２５１の外周側面に配された一つの主導体部４２１には、プラズマ発生導体４２０に電力を与えるための入力用導体４３１が接続されている。
また、複数の主導体部４２１のうち、プラズマ発生導体４２０の導体端に位置することになる他の一つ、具体的には例えばガス供給ユニット２５ｂにおける第一部材２５１の外周側面に配された他の一つの主導体部４２１には、プラズマ発生導体４２０に与えられた電力を取り出すための出力用導体４３２が接続されている。
【００６２】
このように、入力用導体４３１および出力用導体４３２は、プラズマ発生導体４２０を構成する主導体部４２１に直接接続されている。そのため、入力用導体４３１および出力用導体４３２については、主導体部４２１からそのまま上方側に向けて配置すること、すなわち第一部材２５１の外周側面との間隔を確保することなく当該外周側面に沿うように配置することが可能である。
【００６３】
このような入力用導体４３１および出力用導体４３２のうち、入力用導体４３１には、ＲＦセンサ４３３、高周波電源４３４および周波数整合器４３５が接続されている。
高周波電源４３４は、入力用導体４３１を通じてプラズマ発生導体４２０に高周波電力を供給するものである。
ＲＦセンサ４３３は、高周波電源４３４の出力側に設けられている。ＲＦセンサ４３３は、供給される高周波の進行波や反射波の情報をモニタするものである。ＲＦセンサ４３３によってモニタされた反射波電力は、周波数整合器４３５に入力される。
周波数整合器４３５は、ＲＦセンサ４３３でモニタされた反射波の情報に基づいて、反射波が最小となるよう、高周波電源４３４が供給する高周波電力の周波数を制御するものである。
つまり、ＲＦセンサ４３３、高周波電源４３４および周波数整合器４３５は、プラズマ発生導体４２０への電力供給を行う給電部として機能する。
【００６４】
また、入力用導体４３１および出力用導体４３２は、それぞれの端縁が電気的に接地されている。したがって、プラズマ発生導体４２０は、電気的に接地されたグランド部を両端に備え、かつ、電力供給を行う給電部を各グランド部の間に備えることになる。
【００６５】
プラズマ生成部４０は、主に、プラズマ生成室４１０、プラズマ発生導体４２０、入力用導体４３１および出力用導体４３２、並びに、ＲＦセンサ４３３、高周波電源４３４および周波数整合器４３５から構成される給電部を有して構成される。
【００６６】
以上のような構成のプラズマ生成部４０では、詳細を後述するように、プラズマ発生導体４２０に対して入力用導体４３１および出力用導体４３２を介して高周波数の電流を印加することで、プラズマ生成室４１０内に磁界を発生させ、これによりプラズマ生成室４１０内を通過する反応ガスをプラズマ状態とするようになっている。これにより、ガス供給ユニット２５ｂの下方側空間には、プラズマ状態の反応ガスが供給されることになる。
【００６７】
（コントローラ）
また図２に示すように、第一実施形態に係る基板処理装置は、当該基板処理装置の各部の動作を制御するコントローラ５０を有している。コントローラ５０は、演算部５０１および記憶部５０２を少なくとも有する。コントローラ５０は、上述した各構成に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部５０２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の動作を制御する。具体的には、コントローラ５０は、ヒータ１１、回転駆動機構１２、ＲＦセンサ４３３、高周波電源４３４、周波数整合器４３５、ＭＦＣ３１３〜３３３、バルブ３１４〜３３４，３４２、圧力制御器３４３、真空ポンプ３４４等の動作を制御する。
【００６８】
なお、コントローラ５０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メモリやメモリカード等の半導体メモリ）４１を用意し、その外部記憶装置５１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５０を構成することができる。
【００６９】
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５１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５１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５０２や外部記憶装置５１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５０２単体のみを含む場合、外部記憶装置５１単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【００７０】
（３）基板処理工程
次に、半導体装置の製造方法の一工程として、第一実施形態に係る基板処理装置を使用して、ウエハＷ上に薄膜を形成する工程について説明する。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５０により制御される。
【００７１】
ここでは、原料ガス（第一の処理ガス）としてＴｉＣｌ４を気化させて得られるＴｉＣｌ４ガスを用い、反応ガス（第二の処理ガス）としてＮＨ３ガスを用いて、それらを交互に供給することによってウエハＷ上に金属薄膜としてＴｉＮ膜を形成する例について説明する。
【００７２】
（基板処理工程における基本的な処理動作）
先ず、ウエハＷ上に薄膜を形成する基板処理工程における基本的な処理動作について説明する。
図１０は、本発明の第一実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。
【００７３】
（基板搬入工程：Ｓ１０１）
第一実施形態に係る基板処理装置では、先ず、基板搬入工程（Ｓ１０１）として、処理容器の基板搬入出口を開いて、図示しないウエハ移載機を用いて処理容器内に複数枚（例えば五枚）のウエハＷを搬入して、基板載置台１０上に並べて載置する。そして、ウエハ移載機を処理容器の外へ退避させ、基板搬入出口を閉じて処理容器内を密閉する。
【００７４】
（圧力温度調整工程：Ｓ１０２）
基板搬入工程（Ｓ１０１）の後は、次に、圧力温度調整工程（Ｓ１０２）を行う。圧力温度調整工程（Ｓ１０２）では、基板搬入工程（Ｓ１０１）で処理容器内を密閉した後に、処理容器に接続されている図示しないガス排気系を作動させて、処理容器内が所定圧力となるように制御する。所定圧力は、後述する成膜工程（Ｓ１０３）においてＴｉＮ膜を形成可能な処理圧力であり、例えばウエハＷに対して供給する原料ガスが自己分解しない程度の処理圧力である。具体的には、処理圧力は５０〜５０００Ｐａとすることが考えられる。この処理圧力は、後述する成膜工程（Ｓ１０３）においても維持されることになる。
【００７５】
また、圧力温度調整工程（Ｓ１０２）では、基板載置台１０の内部に埋め込まれたヒータ１１に電力を供給し、ウエハＷの表面が所定温度となるよう制御する。この際、ヒータ１１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１１への通電具合を制御することによって調整される。所定温度は、後述する成膜工程（Ｓ１０３）において、ＴｉＮ膜を形成可能な処理温度であり、例えばウエハＷに対して供給する原料ガスが自己分解しない程度の処理温度である。具体的には、処理温度は室温以上５００℃以下、好ましくは室温以上４００℃以下とすることが考えられる。この処理温度は、後述する成膜工程（Ｓ１０３）においても維持されることになる。
【００７６】
（成膜工程：Ｓ１０３）
圧力温度調整工程（Ｓ１０２）の後は、次に、成膜工程（Ｓ１０３）を行う。成膜工程（Ｓ１０３）で行う処理動作としては、大別すると、相対位置移動処理動作と、ガス供給排気処理動作とがある。なお、相対位置移動処理動作およびガス供給排気処理動作については、詳細を後述する。
【００７７】
（基板搬出工程：Ｓ１０４）
以上のような成膜工程（Ｓ１０３）の後は、次に、基板搬出工程（Ｓ１０４）を行う。基板搬出工程（Ｓ１０４）では、既に説明した基板搬入工程（Ｓ１０１）の場合と逆の手順で、ウエハ移載機を用いて処理済のウエハＷを処理容器外へ搬出する。
【００７８】
（処理回数判定工程：Ｓ１０５）
ウエハＷの搬出後、コントローラ５０は、基板搬入工程（Ｓ１０１）、圧力温度調整工程（Ｓ１０２）、成膜工程（Ｓ１０３）および基板搬出工程（Ｓ１０４）の一連の各工程の実施回数が所定の回数に到達したか否かを判定する（Ｓ１０５）。所定の回数に到達していないと判定したら、次に待機しているウエハＷの処理を開始するため、基板搬入工程（Ｓ１０１）に移行する。また、所定の回数に到達したと判定したら、必要に応じて処理容器内等に対するクリーニング工程を行った後に、一連の各工程を終了する。なお、クリーニング工程については、公知技術を利用して行うことができるため、ここではその説明を省略する。
【００７９】
（相対位置移動処理動作）
次に、成膜工程（Ｓ１０３）で行う相対位置移動処理動作について説明する。相対位置移動処理動作は、基板載置台１０を回転させて、その基板載置台１０上に載置された各ウエハＷとカートリッジヘッド２０との相対位置を移動させる処理動作である。
図１１は、図１０における成膜工程で行う相対位置移動処理動作の詳細を示すフロー図である。
【００８０】
成膜工程（Ｓ１０３）で行う相対位置移動処理動作では、先ず、回転駆動機構１２によって基板載置台１０を回転駆動することで、基板載置台１０とカートリッジヘッド２０との相対位置移動を開始する（Ｓ２０１）。これにより、基板載置台１０に載置された各ウエハＷは、カートリッジヘッド２０を構成する各ガス供給ユニット２５の下方側を順に通過することになる。
【００８１】
このとき、カートリッジヘッド２０においては、詳細を後述するガス供給排気処理動作が開始されている。これにより、あるガス供給ユニット２５ａにおけるガス供給経路２５３からは原料ガス（ＴｉＣｌ４ガス）が供給され、そのガス供給ユニット２５ａと一つのガス供給ユニット２５ｃを挟んで並ぶ他のガス供給ユニット２５ｂにおけるガス供給経路２５３からはプラズマ状態の反応ガス（ＮＨ３ガス）が供給されることになる。以下、原料ガスを供給するガス供給経路２５３を含んで構成される処理ガス供給部を「原料ガス供給部」と呼び、反応ガスを供給するガス供給経路２５３を含んで構成される処理ガス供給部を「反応ガス供給部」と呼ぶ。
【００８２】
ここで、ある一つのウエハＷに着目すると、基板載置台１０が回転を開始すると、そのウエハＷは、原料ガス供給部におけるガス供給経路２５３の下方を通過する（Ｓ２０２）。このとき、そのガス供給経路２５３からは、ウエハＷの面上に対して、原料ガス（ＴｉＣｌ４ガス）が供給される。供給された原料ガスはウエハＷ上に付着され、原料ガス含有層を形成する。なお、原料ガス供給部のガス供給経路２５３の下方をウエハＷが通過する際の通過時間、すなわち原料ガスの供給時間は、例えば０．１〜２０秒となるように調整されている。
【００８３】
原料ガス供給部のガス供給経路２５３の下方を通過すると、ウエハＷは、不活性ガス（Ｎ２ガス）を供給するガス供給ユニット２５ｃの下方を通過した後に、続いて、反応ガス供給部におけるガス供給経路２５３の下方を通過する（Ｓ２０３）。このとき、そのガス供給経路２５３からは、ウエハＷの面上に対して、プラズマ状態の反応ガス（ＮＨ３ガス）が供給される。プラズマ状態の反応ガスは、ウエハＷの面上に均一に供給され、ウエハＷ上に吸着している原料ガス含有層と反応して、ウエハＷ上にＴｉＮ膜を生成する。なお、反応ガス供給部のガス供給経路２５３の下方をウエハＷが通過する際の通過時間、すなわち反応ガスの供給時間は、例えば０．１〜２０秒となるように調整されている。
【００８４】
以上のような原料ガス供給部のガス供給経路２５３の下方の通過動作および反応ガス供給部のガス供給経路２５３の下方の通過動作を１サイクルとして、コントローラ５０は、このサイクルを所定回数（ｎサイクル）実施したか否かを判定する（Ｓ２０４）。このサイクルを所定回数実施すると、ウエハＷ上には、所望膜厚の窒化チタン（ＴｉＮ）膜が形成される。つまり、成膜工程（Ｓ１０３）では、相対位置移動処理動作を行うことによって、異なる処理ガスをウエハＷに対して交互に供給する工程を繰り返すサイクリック処理動作を行う。また、成膜工程（Ｓ１０３）では、基板載置台１０に載置された各ウエハＷのそれぞれにサイクリック処理動作を行うことで、各ウエハＷに対して同時並行的にＴｉＮ膜を形成する。
【００８５】
そして、所定回数のサイクリック処理動作を終了すると、コントローラ５０は、回転駆動機構１２による基板載置台１０の回転駆動を終了し、基板載置台１０とカートリッジヘッド２０との相対位置移動を停止する（Ｓ２０５）。これにより、相対位置移動処理動作が終了することになる。なお、所定回数のサイクリック処理動作を終了したら、ガス供給排気処理動作についても終了することになる。
【００８６】
（ガス供給排気処理動作）
次に、成膜工程（Ｓ１０３）で行うガス供給排気処理動作について説明する。ガス供給排気処理動作は、基板載置台１０上のウエハＷに対して各種ガスの上方供給／上方排気を行う処理動作である。
図１２は、図１０における成膜工程で行うガス供給排気処理動作の詳細を示すフロー図である。
【００８７】
成膜工程（Ｓ１０３）で行うガス供給排気処理動作では、先ず、ガス排気工程（Ｓ３０１）を開始する。ガス排気工程（Ｓ３０１）では、真空ポンプ３４４を作動させつつバルブ３４２を開状態とする。そして、圧力制御器３４３によって、各ガス供給ユニット２５の間に形成されたガス排気孔２５４の下方空間の圧力が所定圧力となるように制御する。所定圧力は、各ガス供給ユニット２５の下方空間の圧力よりも低圧であるものとする。これにより、ガス排気工程（Ｓ３０１）では、各ガス供給ユニット２５の下方空間のガスを、ガス排気孔２５４、排気バッファ室２５５、排気孔２３１、内筒部２３と外筒部２２との間の空間、および、排気用ポート２６を通じて、カートリッジヘッド２０の外方へ排気することになる。
【００８８】
ガス排気工程（Ｓ３０１）の開始後は、次いで、不活性ガス供給工程（Ｓ３０２）を開始する。不活性ガス供給工程（Ｓ３０２）では、不活性ガス供給管３３１におけるバルブ３３４を開状態とするとともに、流量が所定流量となるようにＭＦＣ３３３を調整することで、その不活性ガス供給管３３１が接続されたガス供給ユニット２５ｃのガス供給経路２５３を通じて、基板載置台１０の上方側からウエハＷの面上に不活性ガス（Ｎ２ガス）を供給する。不活性ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍである。
【００８９】
このような不活性ガス供給工程（Ｓ３０２）を行うと、ガス供給ユニット２５ｃのガス供給経路２５３から噴出された不活性ガス（Ｎ２ガス）は、ガス供給ユニット２５ｃにおける第二部材２５２の下面が基板載置台１０上のウエハＷと平行であることから、第二部材２５２の下面とウエハＷの上面との間の空間に均等に拡がる。そして、既にガス排気工程（Ｓ３０１）が開始されていることから、第二部材２５２の下面とウエハＷの上面との間の空間に拡がった不活性ガス（Ｎ２ガス）は、その第二部材２５２の端縁に位置するガス排気孔２５４からウエハＷの上方側へ向けて排気される。これにより、不活性ガス供給管３３１が接続されたガス供給ユニット２５ｃの下方空間には、不活性ガスによるエアカーテンが形成されることになる。
【００９０】
不活性ガス供給工程（Ｓ３０２）の開始後は、次いで、原料ガス供給工程（Ｓ３０３）および反応ガス供給工程（Ｓ３０４）を開始する。
【００９１】
原料ガス供給工程（Ｓ３０３）に際しては、原料（ＴｉＣｌ４）を気化させて原料ガス（すなわちＴｉＣｌ４ガス）を生成（予備気化）させておく。原料ガスの予備気化は、既に説明した基板搬入工程（Ｓ１０１）や圧力温度調整工程（Ｓ１０２）等と並行して行ってもよい。原料ガスを安定して生成させるには、所定の時間を要するからである。
【００９２】
そして、原料ガスを生成したら、原料ガス供給工程（Ｓ３０３）では、原料ガス供給管３１１におけるバルブ３１４を開状態とするとともに、流量が所定流量となるようにＭＦＣ３１３を調整することで、その原料ガス供給管３１１が接続されたガス供給ユニット２５ａのガス供給経路２５３を通じて、基板載置台１０の上方側からウエハＷの面上に原料ガス（ＴｉＣｌ４ガス）を供給する。原料ガスの供給流量は、例えば１０〜３０００ｓｃｃｍである。
【００９３】
このとき、原料ガスのキャリアガスとして、不活性ガス（Ｎ２ガス）を供給してもよい。その場合の不活性ガスの供給流量は、例えば１０〜５０００ｓｃｃｍである。
【００９４】
このような原料ガス供給工程（Ｓ３０３）を行うと、ガス供給ユニット２５ａのガス供給経路２５３から噴出された原料ガス（ＴｉＣｌ４ガス）は、ガス供給ユニット２５ａにおける第二部材２５２の下面が基板載置台１０上のウエハＷと平行であることから、第二部材２５２の下面とウエハＷの上面との間の空間に均等に拡がる。そして、既にガス排気工程（Ｓ３０１）が開始されていることから、第二部材２５２の下面とウエハＷの上面との間の空間に拡がった原料ガス（ＴｉＣｌ４ガス）は、その第二部材２５２の端縁に位置するガス排気孔２５４からウエハＷの上方側へ向けて排気される。しかも、このとき、隣接するガス供給ユニット２５ｃの下方空間には、不活性ガス供給工程（Ｓ３０２）の開始により、不活性ガスのエアカーテンが形成されている。そのため、ガス供給ユニット２５ａの下方空間に拡がった原料ガスは、隣接するガス供給ユニット２５ｃの下方空間に漏れ出てしまうことがない。
【００９５】
また、原料ガス供給工程（Ｓ３０３）では、ウエハＷに対して供給した原料ガスをガス排気孔２５４から上方側へ向けて排気する。このとき、ガス排気孔２５４を通過した原料ガスは、排気バッファ室２５５に流れ込んで、その排気バッファ室２５５内に拡がる。つまり、ウエハＷ上に供給した原料ガスは、ガス排気孔２５４および排気バッファ室２５５を通じ、その排気バッファ室２５５内での滞留を経て排気されることになる。そのため、ガス排気孔２５４の平面形状に起因して原料ガスがガス排気孔２５４を通過する際の流動抵抗に内外周で差が生じている場合であっても、排気バッファ室２５５内に排気すべき原料ガスを一時的に滞留させることで、ガス供給ユニット２５ｃの下方空間においては、流動抵抗の差に起因する内外周での圧力差を緩和することができる。つまり、内外周での圧力差に起因するウエハＷへのガス暴露量の内外周での偏りを抑制することができ、その結果としてウエハＷの面内を均一に処理することができるようになる。
【００９６】
一方、原料ガス供給工程（Ｓ３０３）と並行する反応ガス供給工程（Ｓ３０４）では、反応ガス供給管３２１におけるバルブ３２４を開状態とするとともに、流量が所定流量となるようにＭＦＣ３２３を調整する。このようにすることで、その反応ガス供給管３２１が接続されたガス供給ユニット２５ｂのガス供給経路２５３を通じて、基板載置台１０の上方側からウエハＷの面上に反応ガス（ＮＨ３ガス）を供給する。反応ガス（ＮＨ３ガス）の供給流量は、例えば１０〜１００００ｓｃｃｍである。
【００９７】
このとき、反応ガスのキャリアガスまたは希釈ガスとして、不活性ガス（Ｎ２ガス）を供給してもよい。その場合の不活性ガスの供給流量は、例えば１０〜５０００ｓｃｃｍである。
【００９８】
さらに、反応ガス供給工程（Ｓ３０４）では、ガス供給経路２５３を通じてウエハＷの面上に供給する反応ガス（ＮＨ３ガス）をプラズマ状態にする。
具体的には、入力用導体４３１および出力用導体４３２を介して、プラズマ発生導体４２０に対してＲＦセンサ４３３でモニタしつつ高周波電源４３４および周波数整合器４３５から高周波数の電流を印加する。電流を印加すると、プラズマ発生導体４２０の周囲には、磁界が発生する。
このとき、プラズマ発生導体４２０は、プラズマ生成室４１０を取り囲むように配置されるとともに、複数の主導体部４２１を有して構成されている。つまり、プラズマ生成室４１０の周囲には、複数の主導体部４２１が均等に並ぶように配置されている。そのため、プラズマ発生導体４２０に電流を印加してその周囲に磁界を発生させると、プラズマ生成室４１０内では、複数の主導体部４２１が配置された領域の範囲内において、各主導体部４２１による磁界が合成された合成磁界が形成される。
合成磁界が形成されたプラズマ生成室４１０内を反応ガスが通過すると、その反応ガスは、合成磁界によって励起されてプラズマ状態となる。
このようにして、反応ガス供給工程（Ｓ３０４）では、ガス供給ユニット２５ｂのガス供給経路２５３内に形成されたプラズマ生成室４１０を通過する反応ガス（ＮＨ３ガス）をプラズマ状態にする。これにより、ガス供給ユニット２５ｂの下方側空間には、プラズマ状態の反応ガス（ＮＨ３ガス）が供給されることになる。
なお、反応ガス供給工程（Ｓ３０４）では、プラズマ生成室４１０を取り囲むように均等に並ぶ複数の主導体部４２１を用いて反応ガスをプラズマ状態にするので、プラズマ生成室４１０内で発生させるプラズマが不均一になってしまうことがない。しかも、プラズマ生成室４１０内に形成された合成磁界を利用するという、誘電結合方式によりプラズマ状態にすることになるので、高密度プラズマを得ることが容易に実現可能となる。
【００９９】
このような反応ガス供給工程（Ｓ３０４）を行うと、ガス供給ユニット２５ｂのガス供給経路２５３から噴出されたプラズマ状態の反応ガス（ＮＨ３ガス）は、ガス供給ユニット２５ｂにおける第二部材２５２の下面が基板載置台１０上のウエハＷと平行であることから、第二部材２５２の下面とウエハＷの上面との間の空間に均等に拡がる。そして、既にガス排気工程（Ｓ３０１）が開始されていることから、第二部材２５２の下面とウエハＷの上面との間の空間に拡がったプラズマ状態の反応ガス（ＮＨ３ガス）は、その第二部材２５２の端縁に位置するガス排気孔２５４からウエハＷの上方側へ向けて排気される。しかも、このとき、隣接するガス供給ユニット２５ｃの下方空間には、不活性ガス供給工程（Ｓ３０２）の開始により、不活性ガスのエアカーテンが形成されている。そのため、ガス供給ユニット２５ｂの下方空間に拡がったプラズマ状態の反応ガスは、隣接するガス供給ユニット２５ｃの下方空間に漏れ出てしまうことがない。
【０１００】
また、反応ガス供給工程（Ｓ３０４）では、ウエハＷに対して供給したプラズマ状態の反応ガスをガス排気孔２５４から上方側へ向けて排気する。このとき、ガス排気孔２５４を通過したプラズマ状態の反応ガスは、排気バッファ室２５５に流れ込んで、その排気バッファ室２５５内に拡がる。つまり、ウエハＷ上に供給した反応ガスは、ガス排気孔２５４および排気バッファ室２５５を通じ、その排気バッファ室２５５内での滞留を経て排気されることになる。そのため、ガス排気孔２５４の平面形状に起因して反応ガスがガス排気孔２５４を通過する際の流動抵抗に内外周で差が生じている場合であっても、排気バッファ室２５５内に排気すべき反応ガスを一時的に滞留させることで、ガス供給ユニット２５ｃの下方空間においては、流動抵抗の差に起因する内外周での圧力差を緩和することができる。つまり、内外周での圧力差に起因するウエハＷへのガス暴露量の内外周での偏りを抑制することができ、その結果としてウエハＷの面内を均一に処理することができるようになる。
【０１０１】
しかも、排気バッファ室２５５があれば、当該排気バッファ室２５５がない場合に比べてガス排気孔２５４からの排気効率を高められる。したがって、ガス供給ユニット２５の下方の空間２５６で生成される反応阻害物（例えば塩化アンモニア）等の副生成物が効率的に排出されるようになる。つまり、排気バッファ室２５５を設けた場合であれば、反応阻害物等が効率的に排出されるので、ウエハＷ上への再付着等を抑制することができ、これによりウエハＷ上に形成する膜の膜質改善が図れる。
【０１０２】
上述した各工程（Ｓ３０１〜Ｓ３０４）は、成膜工程（Ｓ１０３）の間、並行して行うものとする。ただし、その開始タイミングは、不活性ガスによるシール性向上のために上述した順で行うことが考えられるが、必ずしもこれに限られることはなく、各工程（Ｓ３０１〜Ｓ３０４）を同時に開始しても構わない。
【０１０３】
上述した各工程（Ｓ３０１〜Ｓ３０４）を並行して行うことで、成膜工程（Ｓ１０３）では、基板載置台１０に載置された各ウエハＷが、原料ガス（ＴｉＣｌ４ガス）を供給するガス供給ユニット２５ａの下方空間と、プラズマ状態の反応ガス（ＮＨ３ガス）を供給するガス供給ユニット２５ｂの下方空間とを、それぞれ順に通過することになる。しかも、原料ガスを供給するガス供給ユニット２５ａと反応ガスを供給するガス供給ユニット２５ｂとの間には不活性ガス（Ｎ２ガス）を供給するガス供給ユニット２５ｃが介在していることから、各ウエハＷに対して供給した原料ガスと反応ガスとが混在してしまうこともない。
【０１０４】
ガス供給排気処理動作を終了する際には、先ず、原料ガス供給工程を終了するとともに（Ｓ３０５）、反応ガス供給工程を終了する（Ｓ３０６）。そして、不活性ガス供給工程を終了した後に（Ｓ３０７）、ガス排気工程を終了する（Ｓ３０８）。ただし、これらの各工程（Ｓ３０５〜Ｓ３０８）の終了タイミングについても上述した開始タイミングと同様であり、それぞれを異なるタイミングで終了してもよいし、同時に終了してもよい。
【０１０５】
（４）第一実施形態における効果
第一実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。
【０１０６】
（ａ）第一実施形態によれば、ガス供給ユニット２５ｂにプラズマ生成部４０が設けられていることから、反応ガス供給工程（Ｓ３０４）において、プラズマ状態の反応ガスをウエハＷの面上に供給することが可能である。したがって、成膜工程（Ｓ１０３）にあたり、反応ガスをプラズマ状態にしない場合に比べて、ウエハＷ上に吸着している原料ガス含有層に対する反応ガスの反応効率を高めることができ、そのウエハＷの面上への成膜を効率良く行うことができる。
【０１０７】
（ｂ）また、第一実施形態によれば、反応ガスをプラズマ状態にするためのプラズマ生成部４０が、反応ガスの流路となるプラズマ生成室４１０を取り囲むように配置されたプラズマ発生導体４２０を有して構成されている。そして、プラズマ発生導体４２０は、プラズマ生成室４１０内のガス主流方向に沿って延びる複数の主導体部４２１と、主導体部４２１同士を電気的に接続する接続導体部４２２と、を有している。つまり、プラズマ発生導体４２０は、プラズマ生成室４１０を取り囲むように配置されるとともに、そのプラズマ生成室４１０の周囲に複数の主導体部４２１が並んで配置されるように構成されている。
【０１０８】
このような構成のプラズマ生成部４０であれば、プラズマ発生導体４２０の導体端に位置することになる主導体部４２１からそのまま上方側に向けて入力用導体４３１および出力用導体４３２を配置し、これらの入力用導体４３１および出力用導体４３２を用いてプラズマ発生導体４２０に高周波の電力を与えることで、反応ガスをプラズマ状態にすることが可能となる。そのため、第一実施形態によれば、入力用導体４３１および出力用導体４３２の配置にあたり、第一部材２５１の外周側面との間隔を確保する必要がない。すなわち、比較例のＩＣＰコイル（図１（ｂ）参照）を用いる場合に比べて、省スペース化の実現が容易に可能となる。このことは、特に、原料ガス供給ユニット２５ａ、不活性ガス供給ユニット２５ｃ、反応ガス供給ユニット２５ｂおよび不活性ガス供給ユニット２５ｃが順に隣接するように配置された枚葉式の基板処理装置において、省スペースでプラズマ生成部４０を配置し得るようにするために非常に有用である。
【０１０９】
さらに、第一実施形態によれば、プラズマ発生導体４２０における主導体部４２１が配置された領域の範囲内において形成された合成磁界の影響によって、プラズマ生成室４１０内を流れる反応ガスがプラズマ状態となる。つまり、プラズマ生成室４１０内を流れる反応ガスに対して、主導体部４２１の長さ分に相当する領域範囲内においては、合成磁界の影響が及ぶ。そのため、例えばプラズマ生成室４１０を取り囲むように導体が配置されているが主導体部４２１を有しておらず単なる環状に配置されているに過ぎない構成の場合に比べると、反応ガスに対して確実にプラズマ状態にすることが実現可能となる。
しかも、合成磁界を形成するプラズマ発生導体４２０について、プラズマ生成室４１０を取り囲むように複数の主導体部４２１を均等に配置すれば、プラズマ生成室４１０内で発生させるプラズマが不均一になってしまうこともない。
その上、第一実施形態では、プラズマ生成室４１０内に形成された合成磁界を利用するという、誘電結合方式により反応ガスをプラズマ状態にすることになるので、高密度プラズマを得ることが容易に実現可能となる。
【０１１０】
以上のように、第一実施形態によれば、プラズマ発生導体４２０を比較例の構成とは異なる新規な構成とすることで、高いプラズマ密度を維持ししつつ、反応ガスをプラズマ状態にすることを省スペースにて行うことができる。
【０１１１】
（ｃ）また、第一実施形態によれば、プラズマ生成室４１０を取り囲むプラズマ発生導体４２０が、プラズマ生成室４１０内におけるガスの主流方向に振れる波形状に配置されている。つまり、プラズマ発生導体４２０は、プラズマ生成室４１０の全周にわたり波形状が連続するように配置されているとともに、第一部材２５１の外周側面にて入力用導体４３１および出力用導体４３２のそれぞれに接続されている。そのため、プラズマ生成室４１０を取り囲むようにプラズマ発生導体４２０を配置する場合であっても、入力用導体４３１および出力用導体４３２については第一部材２５１の外周側面に一つずつ設ければよく、プラズマ生成部４０の構成が複雑化してしまうのを抑制することができる。
【０１１２】
＜本発明の第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、ここでは、主として、上述した第一実施形態との相違点について説明し、その他の点についての説明は省略する。
【０１１３】
（第二実施形態に係る基板処理装置の構成）
第二実施形態に係る基板処理装置は、プラズマ生成部４０の構成が第一実施形態の場合とは異なる。
【０１１４】
図１３は、第二実施形態に係るプラズマ生成部（ＩＣＰコイル）の概略構成例を示す模式図である。図例は、第二実施形態においてＩＣＰコイルとして機能するプラズマ生成部４０の概略構成の概要を、図１と同様に模式的に示している。なお、ここでは説明を簡素化するために模式的な図を用いているが、第二実施形態においても、基板処理装置を構成する場合には、プラズマ生成部４０は、ガス供給ユニット２５ｂに設けられて用いられる（図９参照）。
【０１１５】
ここで説明するプラズマ生成部４０は、プラズマ生成室４１０内を流れる反応ガスの流れ方向を制御するために、当該プラズマ生成室４１０内に複数のバッフル板４１１が設けられている。各バッフル板４１１は、いずれも、平面視したときの形状が例えば半円状の板状部材によって形成されている。そして、各バッフル板４１１における円弧部分が互い違いの方向に向くとともに、各バッフル板４１１が所定間隔でプラズマ生成室４１０内のガス主流方向に沿って並ぶように、当該プラズマ生成室４１０内に配置されている。
【０１１６】
このような構成のプラズマ生成部４０では、プラズマ生成室４１０内での反応ガスの流れがバッフル板４１１によって遮られて蛇行する。これにより、反応ガスは、プラズマ生成室４１０の内壁面に近づきながら、当該プラズマ生成室４１０内を流れることになる。このとき、プラズマ生成室４１０内では、プラズマ発生導体４２０によって磁界が形成されている。この磁界は、プラズマ発生導体４２０がプラズマ生成室４１０を取り囲むように配置されていることから、プラズマ生成室４１０の内壁面に近づくほど強いものとなる。したがって、バッフル板４１１によって流れ方向が制御される反応ガスは、プラズマ生成室４１０内において比較的磁界の強い領域を流れながらプラズマ状態にされることになり、その結果としてバッフル板４１１がない場合に比べるとプラズマ密度が高くなる。
【０１１７】
なお、バッフル板４１１を蛇行構造と呼んでも良い。また、複数のバッフル板４１１をまとめて蛇行部とも呼ぶ。
【０１１８】
ここでは、バッフル板４１１が半円状に形成されている場合を例に挙げたが、プラズマ生成室４１０内における反応ガスの流れ方向を制御し得るものであれば、その形状が特に限定されるものではない。例えば、ガス流と対向する面が、下流側に向かって斜めになる構造でも良い。このような構造とすると、プラズマと蛇行構造との間の衝突回数を少なくすることができるので、密度の高いプラズマをより確実に維持することができる。また、プラズマ生成室４１０内におけるバッフル板４１１の数についても、全く同様であり、特に限定されるものではない。
【０１１９】
（第二実施形態における効果）
第二実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【０１２０】
（ｄ）第二実施形態によれば、プラズマ生成室４１０内にバッフル板４１１を有することで、プラズマ生成室４１０内を流れる反応ガスの流れ方向を制御して、反応ガスをプラズマ発生導体４２０に近づけながら流すことが可能となる。したがって、バッフル板４１１がない場合に比べると、反応ガスのプラズマ密度を高くすることが実現可能となる。
【０１２１】
＜本発明の第三実施形態＞
次に、本発明の第三実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、ここでも、主として、上述した第一実施形態との相違点について説明し、その他の点についての説明は省略する。
【０１２２】
（第三実施形態に係る基板処理装置の構成）
第三実施形態に係る基板処理装置は、プラズマ生成部４０におけるプラズマ発生導体４２０ａの構成が第一実施形態の場合とは異なる。
【０１２３】
（構成の概要）
図１４は、第三実施形態に係るプラズマ生成部（ＩＣＰコイル）の概略構成例を示す模式図である。図例は、第三実施形態においてＩＣＰコイルとして機能するプラズマ生成部４０の概略構成の概要を、図１と同様に模式的に示している。なお、ここでは説明を簡素化するために模式的な図を用いているが、第三実施形態においても、基板処理装置を構成する場合には、プラズマ生成部４０は、ガス供給ユニット２５ｂに設けられて用いられる（図９参照）。
【０１２４】
ここで説明するプラズマ発生導体４２０ａは、第一実施形態の場合と同様にプラズマ生成室４１０内のガス主流方向に振れる波形状に配置されているが、第一実施形態の場合とは異なり各主導体部４２１の長さが場所によって相違している。つまり、第一実施形態の場合は各主導体部４２１が略同一の長さに形成されているが、第三実施形態におけるプラズマ発生導体４２０ａは、図１４（ａ）に示すように、主導体部４２１が長く波形状の波高（振幅）が大きさＡである領域部分４２５と、主導体部４２１が短く波形状の波高（振幅）が大きさＢである領域部分４２６と、を有して構成されている。
【０１２５】
このような構成のプラズマ生成部４０では、プラズマ生成室４１０内を反応ガスが通過する際の当該反応ガスに対する磁界暴露量（通過時間や通過距離等）が、主導体部４２１が長い領域部分４２５の近傍と主導体部４２１が短い領域部分４２６の近傍とで相違する。そのために、プラズマ生成室４１０内でプラズマ状態にされた反応ガスのプラズマ密度についても、主導体部４２１が長い領域部分４２５の近傍を通過するとプラズマ密度が高く、主導体部４２１が短い領域部分４２６の近傍を通過するとプラズマ密度が低い、といった違いが生じることになる。このことは、換言すると、各主導体部４２１の長さを一律ではなく場所によって相違させることで、反応ガスのプラズマ密度の高低を場所別にコントロールし得ることを意味する。
【０１２６】
なお、図１４（ａ）に示した例では、プラズマ発生導体４２０ａの領域部分４２５と領域部分４２６とが波形状の下側を基準にして配置されている場合、すなわち波形状の下端側が揃うように各領域部分４２５，４２６が配置されている場合を挙げている。このようにプラズマ発生導体４２０ａが構成されていれば、領域部分４２６についてもウエハＷに近い側で磁界を発生させることになるので、ウエハＷに供給する反応ガスをプラズマ状態にする上では好ましい。ただし、プラズマ発生導体４２０ａは、このような構成に限られるものではなく、図１４（ｂ）に示すように、各領域部分４２５，４２６が波形状の上側を基準にして配置されたものであってもよい。
【０１２７】
（構成の具体例）
ここで、第三実施形態におけるプラズマ発生導体４２０ａの構成について、さらに具体的に説明する。
【０１２８】
第三実施形態においても、複数のガス供給ユニット２５は、基板載置台１０の回転中心側から外周側に向けて放射状に配置される。そのうちのガス供給ユニット２５ｂにおける第一部材２５１には、プラズマ発生導体４２０ａを構成する複数の主導体部４２１がガス供給ユニット２５ｂの角部２５１ａを構成する辺に沿って基板載置台１０の回転中心側から外周側に向けて並ぶように配置される。
【０１２９】
ところで、ガス供給ユニット２５ｂのガス供給経路２５３は、その平面形状が特に限定されるものではなく、また、ガス供給経路２５３に対する反応ガス供給管３２１の接続箇所についても特に限定されるものではない。そのため、ガス供給ユニット２５ｂにおいては、ガス供給経路２５３の平面形状や反応ガス供給管３２１の接続箇所の位置等によって、プラズマ生成室４１０内に反応ガスが集まり易い箇所と集まり難い箇所が生じてしまうことがある。このような反応ガスの分布バラツキは、ガス供給経路２５３の平面形状や反応ガス供給管３２１の接続箇所の位置等に基づいて、その発生態様を予測することが可能である。
【０１３０】
具体的には、例えば、ガス供給経路２５３の平面形状が基板載置台１０の外周側に向けて拡がる扇型状であれば、ガスコンダクタンスの影響で、基板載置台１０の回転中心側は反応ガスが集まり難く、基板載置台１０の外周側は反応ガスが集まり易い、といったことが起こり得る。また、例えば、ガス供給経路２５３の平面形状が長方形状であっても、ガス供給経路２５３の平面形状の中央付近は反応ガスが集まり易く、当該平面形状の端縁付近（壁面近傍）は反応ガスが集まり難い、といったことが起こり得る。
【０１３１】
これに対して、第三実施形態におけるプラズマ発生導体４２０ａであれば、プラズマ生成室４１０内に反応ガスの分布バラツキが生じても、予測したバラツキの発生態様に応じて、反応ガスが集まり易い箇所に対応するように主導体部４２１が長く波形状の波高（振幅）が大きさＡである領域部分４２５を配し、反応ガスが集まり難い箇所（例えばプラズマ生成室４１０の外周端縁側）に対応するように主導体部４２１が短く波形状の波高（振幅）が大きさＢである領域部分４２６を配する、といったことが実現可能となる。
【０１３２】
具体的には、例えば、基板載置台１０の回転中心側に反応ガスが集まり難く、その外周側は反応ガスが集まり易い場合であれば、当該回転中心側に主導体部４２１が長く波形状の波高（振幅）が大きさＡである領域部分４２５を配し、当該外周側に主導体部４２１が短く波形状の波高（振幅）が大きさＢである領域部分４２６を配する。つまり、主導体部４２１の長さは、基板載置台１０の回転中心側が外周側よりも短く構成される。このように各領域部分４２５，４２６を配置すれば、基板載置台１０の回転中心側におけるプラズマ密度を外周側のプラズマ密度よりも低くするように、プラズマ生成部４０が構成されることになる。
また、例えば、ガス供給経路２５３の平面形状の中央付近は反応ガスが集まり易く、当該平面形状の端縁付近（壁面近傍）は反応ガスが集まり難い場合であれば、ガス供給ユニット２５ｂの角部２５１ａを構成する辺の中点を含む領域範囲（すなわちプラズマ生成室４１０の中央近傍）に主導体部４２１が長く波形状の波高（振幅）が大きさＡである領域部分４２５を配し、当該辺の端縁を含む領域範囲（すなわちプラズマ生成室４１０の端縁近傍）に主導体部４２１が短く波形状の波高（振幅）が大きさＢである領域部分４２６を配する。つまり、主導体部４２１の長さは、プラズマ生成室４１０の中央近傍が端縁側よりも長く構成される。このように各領域部分４２５，４２６を配置すれば、プラズマ生成室４１０の中央近傍におけるプラズマ密度を端縁側のプラズマ密度よりも高くするように、プラズマ生成部４０が構成されることになる。
【０１３３】
したがって、第三実施形態におけるプラズマ生成部４０によれば、プラズマ生成室４１０内に反応ガスの分布バラツキが生じ得る場合であっても、反応ガスが集まり易い箇所のプラズマ密度を高く、反応ガスが集まり難い箇所のプラズマ密度を低くすることができるので、プラズマ生成室４１０内で発生させるプラズマが不均一になってしまうのが抑制されることになる。
【０１３４】
（他の構成例）
以上の説明では、プラズマ生成室４１０内で反応ガスが集まり易いか否かに応じてプラズマ発生導体４２０ａの各領域部分４２５，４２６を配置した場合を例にあげたが、各領域部分４２５，４２６の配置がこれに限定されるものではない。
【０１３５】
図１５は、第三実施形態に係るプラズマ生成部の他の構成例を示す模式図である。図例は、第三実施形態の他の構成例におけるプラズマ発生導体４２０ｂおよび基板載置台１０について、その平面形状を模式的に示している。
図例のプラズマ発生導体４２０ｂは、ガス供給ユニット２５ｂにおける第一部材２５１の外周を取り囲むように、基板載置台１０の径方向に延びる長円状の平面形状を有している。
【０１３６】
このような構成のプラズマ発生導体４２０ｂでは、長円状の短手方向の幅が狭くなると、長円状の長手方向の両端近傍に位置する円弧部分（図中におけるＣ部分）にプラズマが集中してしまうことがある。両端近傍の円弧部分にてプラズマ発生導体４２０ｂが急峻に折り返されるからである。
このことから、平面形状が長円状である場合、プラズマ発生導体４２０ｂについては、両端近傍の円弧部分に主導体部４２１が短く波形状の波高（振幅）が大きさＢである領域部分４２６を配し、それ以外の部分（すなわち長円を構成する直線辺の部分）に主導体部４２１が長く波形状の波高（振幅）が大きさＡである領域部分４２５を配する。このようにすれば、両端近傍の円弧部分におけるプラズマ密度を低くすることによって、当該両端近傍へのプラズマ集中を抑制することができ、これにより基板載置台１０の径方向におけるプラズマの均一性を確保し得るようになる。
【０１３７】
なお、プラズマ発生導体４２０ｂの平面形状が基板載置台１０の径方向に延びる長円状である場合には、その長円状の円弧部分（図中におけるＣ部分）の下方を基板載置台１０上のウエハＷが通過しないように、プラズマ発生導体４２０ｂと基板載置台１０との関係を構築することが好ましい。たとえ円弧部分（図中Ｃ部分）でのプラズマ集中が発生しても、その影響が基板載置台１０上のウエハＷに及ばないようにするためである。
【０１３８】
（さらに他の構成例）
また、以上の説明では、プラズマ発生導体４２０ａ，４２０ｂを主導体部４２１が長い領域部分４２５と主導体部４２１が短い領域部分４２６の二つに区分した場合を例に挙げたが、反応ガスのプラズマ密度の高低を場所別にコントロールするためには三つ以上の領域部分に区分けされていても構わない。
【０１３９】
図１６は、第三実施形態に係るプラズマ生成部のさらに他の構成例を示す模式図である。図例は、第三実施形態のさらに他の構成例におけるプラズマ発生導体４２０ｃおよび基板載置台１０について、その平面形状を模式的に示している。
図例のプラズマ発生導体４２０ｃは、ガス供給ユニット２５ｂにおける第一部材２５１の外周を取り囲むように、円形の平面形状を有している。
【０１４０】
このような構成のプラズマ発生導体４２０ｃでは、その下方を基板載置台１０上のウエハＷが通過する際に、円形状のプラズマ発生導体４２０ｃにおける内周側と外周側とこれらの中間でウエハＷの通過距離に違いが生じてしまう。このような通過距離の違いは、ウエハＷに対する成膜処理の不均一さを招くおそれがある。
このことから、平面形状が円形である場合、プラズマ発生導体４２０ｃについては、三つ以上の領域部分に区分けして、内周側と外周側とこれらの中間とのそれぞれに各領域部分を割り当て、これらの各領域部分で主導体部４２１の長さが異なるようにする。このようにすれば、プラズマ密度を内周側＜中間＜外周側とすることが実現可能となり、これによりウエハＷの通過距離の違いにかかわらず、ウエハＷに対するプラズマの均一性を確保し得るようになる。
【０１４１】
（第三実施形態における効果）
第三実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【０１４２】
（ｅ）第三実施形態によれば、プラズマ生成室４１０内のガス主流方向に振れる波形状に配置されたプラズマ発生導体４２０ａ，４２０ｂ，４２０ｃについて、各主導体部４２１の長さが場所によって相違している。そのため、例えば、反応ガスが集まり易い箇所に主導体部４２１が長く波形状の波高（振幅）が大きい領域部分４２５を配し、反応ガスが集まり難い箇所に主導体部４２１が短く波形状の波高（振幅）が小さい領域部分４２６を配する、といったことが実現可能となる。これにより反応ガスのプラズマ密度の高低を場所別にコントロールして、プラズマ生成室４１０内で発生させるプラズマが不均一になってしまうのを抑制できるようになる。
【０１４３】
（ｆ）特に、第三実施形態によれば、ガス供給ユニット２５が基板載置台１０の回転中心側から外周側に向けて放射状に配置された多枚葉式の基板処理装置に適用して非常に有用である。なぜならば、ウエハＷに反応ガスを供給するガス供給ユニット２５ｂにおいて、例えば、基板載置台１０の回転中心側に反応ガスが集まり難く、外周側に反応ガスが集まり易い場合であっても、回転中心の側のプラズマ密度を外周側のプラズマ密度よりも低くすることができるからである。これによりプラズマ生成室４１０内で発生させるプラズマが不均一になってしまうのを抑制して、ウエハＷに対する成膜処理の面内均一性の向上を図ることができる。
【０１４４】
＜本発明の第四実施形態＞
次に、本発明の第四実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、ここでも、主として、上述した第一実施形態〜第三実施形態との相違点について説明し、その他の点についての説明は省略する。
【０１４５】
（第四実施形態に係る基板処理装置の構成）
第四実施形態に係る基板処理装置は、プラズマ生成部４０におけるプラズマ発生導体４２０ｄの構成が第一〜第三実施形態の場合とは異なる。
【０１４６】
図１７は、第四実施形態に係る基板処理装置で用いられるプラズマ生成部（ＩＣＰコイル）の構成例を示す模式図である。図例は、第四実施形態においてＩＣＰコイルとして機能するプラズマ生成部４０の概略構成の概要を、図１と同様に模式的に示している。なお、ここでは説明を簡素化するために模式的な図を用いているが、第四実施形態においても、基板処理装置を構成する場合には、プラズマ生成部４０は、ガス供給ユニット２５ｂに設けられて用いられる（図９参照）。
【０１４７】
図１７（ａ）に示すように、ここで説明するプラズマ発生導体４２０ｄは、第一実施形態の場合と同様に複数の主導体部４２１が並ぶように配置されてプラズマ発生導体４２０が構成されているが、第一実施形態の場合とは異なり接続導体部４２２が主導体部４２１の下端同士を接続する位置のみに配置されている。つまり、第四実施形態におけるプラズマ発生導体４２０ｄは、主導体部４２１の上端同士を接続する位置に接続導体部４２２を備えておらず、第一実施形態の場合の波形状を複数のＵ字型形状部分に分割した構造、すなわち接続導体部４２２によって接続される主導体部４２１の対を複数対有する構造となっている。なお、各Ｕ字型形状部分の高さ、幅および配置ピッチは、特に限定されるものではなく、ガス供給ユニット２５ｂにおける第一部材２５１の大きさや、その第一部材２５１のプラズマ生成室４１０内に発生させようとする磁界の強さ等を考慮して、適宜決定されたものであればよい。
【０１４８】
Ｕ字型形状部分を構成する一対の主導体部４２１のうち、一方の主導体部４２１には、電力を与えるための入力用導体４３１が接続されている。
また、他方の主導体部４２１には、与えられた電力を取り出すための出力用導体４３２が接続されている。つまり、各Ｕ字型形状部分には、入力用導体４３１と出力用導体４３２がそれぞれに接続されている。
【０１４９】
このような構成のプラズマ発生導体４２０ｄにおいても、各Ｕ字型形状部分のそれぞれに入力用導体４３１および出力用導体４３２を介して電力を与えると、プラズマ生成室４１０内に磁界が発生し、そのプラズマ生成室４１０内を通過する反応ガスがプラズマ状態となる。
【０１５０】
このとき、プラズマ発生導体４２０ｄは、複数のＵ字型形状部分に分割された構造であり、各Ｕ字型形状部分が個別に配置されることになるため、基板載置台１０までの距離を各Ｕ字型形状部分別に容易に制御することが可能である。また、プラズマ発生導体４２０ｄに故障等のトラブルが発生した場合であっても、トラブルがあったＵ字型形状部分のみを交換して対応するといったことも可能となるので、メンテナンスの容易化も図れる。
【０１５１】
さらに、プラズマ発生導体４２０ｄが複数のＵ字型形状部分に分割された構造であれば、各Ｕ字型形状部分のそれぞれに異なる電力供給系統または電力制御系統を接続することで、各Ｕ字型形状部分のそれぞれに個別に電力供給を行えるようになる。つまり、各Ｕ字型形状部分に与える電力を個別に制御することで、プラズマ発生導体４２０ｄにおける複数の主導体部４２１の長さが一律の場合であっても、各Ｕ字型形状部分の近傍でのプラズマ密度を可変させることができる。しかも、例えば第三実施形態のように主導体部４２１の長さを相違させる場合に比べると、プラズマ密度を精緻かつ柔軟にコントロールすることが容易に実現可能となる。
【０１５２】
ただし、プラズマ発生導体４２０ｄを構成する各主導体部４２１の長さについては、図１７（ｂ）に示すように、各Ｕ字型形状部分別に相違させるようにしても構わない。このようにすれば、第三実施形態の場合と同様に、主導体部４２１の長さによってプラズマ密度をコントロールし得るようになる。しかも、主導体部４２１の長さによってプラズマ密度を調整するので、必ずしも各Ｕ字型形状部分のそれぞれに対して個別に電力供給を行う必要はなく、それぞれに一律の電力を供給してもよい。そのため、各Ｕ字型形状部分に個別に電力供給を行う場合に比べると、電力供給系統または電力制御系統の構成が複雑化してしまうのを抑制できる。
【０１５３】
（第四実施形態における効果）
第四実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【０１５４】
（ｇ）第四実施形態によれば、プラズマ発生導体４２０ｄについて、接続導体部４２２が主導体部４２１の下端同士を接続する位置のみに配置されており、接続導体部４２２によって接続される主導体部４２１の対を複数対有する構造となっている。つまり、プラズマ発生導体４２０ｄが複数のＵ字型形状部分に分割された構造となっている。そのため、各Ｕ字型形状部分を個別に配置することが可能となり、第一実施形態〜第三実施形態の場合に比べると、プラズマ発生導体４２０ｄの配置の自由度を高めることが可能であり、またメンテナンスの容易化も図れる。さらには、反応ガスのプラズマ密度の高低を場所別にコントロールすることにも容易に対応することができ、これによりプラズマ生成室４１０内で発生させるプラズマが不均一になってしまうのを抑制して、ウエハＷに対する成膜処理の面内均一性の向上を図ることができる。
【０１５５】
＜本発明の第五実施形態＞
次に、本発明の第五実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、ここでも、主として、上述した第一実施形態〜第四実施形態との相違点について説明し、その他の点についての説明は省略する。
【０１５６】
（第五実施形態に係る基板処理装置の構成）
第五実施形態に係る基板処理装置は、プラズマ生成部４０の構成が第一実施形態〜第四実施形態の場合とは異なる。
【０１５７】
図１８は、第五実施形態に係る基板処理装置で用いられるプラズマ生成部（ＩＣＰコイル）の概略構成例を示す側断面図である。なお、ここでは説明を簡素化するためにプラズマ生成部４０の側断面を示す模式的な図を用いているが、第五実施形態においても、基板処理装置を構成する場合には、プラズマ生成部４０は、ガス供給ユニット２５ｂに設けられて用いられる（図９参照）。
【０１５８】
図例のプラズマ生成部４０は、反応ガスが流れるプラズマ生成室４１０を取り囲むように配置されたプラズマ発生導体４２０ｅを有する。プラズマ発生導体４２０ｅは、プラズマ生成室４１０内における反応ガスの主流方向に沿って延びる複数の主導体部４２１と、主導体部４２１同士を電気的に接続する接続導体部４２２と、を有する。この点は、上述した第一実施形態〜第四実施形態の場合と同様である。
【０１５９】
ただし、ここで説明するプラズマ発生導体４２０ｅは、第一実施形態〜第四実施形態の場合とは異なり、例えば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）等の導電材料によって管状に形成されており、管内に冷却水が流れるように構成されている。プラズマ発生導体４２０ｅの管内に冷却水が流れると、これにより当該プラズマ発生導体４２０ｅの温度が調整されることになる。つまり、第五実施形態におけるプラズマ発生導体４２０ｅは、当該プラズマ発生導体４２０ｅの温度を調整する温度調整部としての機能を有している。
【０１６０】
また、プラズマ発生導体４２０ｅは、密封空間４４１内に配置されている。そして、密封空間４４１内には、不活性ガスが供給されるように構成されている。不活性ガスとしては、Ｎ２ガスを用いることが考えられるが、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等を用いてもよい。密封空間４４１内からの不活性ガスの排気経路には、不活性ガスの温度を計測する温度センサ４４２が設けられている。
【０１６１】
このような構成のプラズマ生成部４０では、プラズマ生成室４１０内を流れる反応ガスをプラズマ状態にするのにあたり、密封空間４４１内から排気される不活性ガスの温度を温度センサ４４２で計測して、密封空間４４１内のプラズマ発生導体４２０ｅの温度をモニタリングする。そして、モニタリングの結果を基にプラズマ発生導体４２０ｅの管内に冷却水を流して温度を調整し、プラズマ発生導体４２０ｅの温度が所定の温度範囲内となるようにする。つまり、第五実施形態におけるプラズマ生成部４０では、プラズマ発生導体４２０ｅの温度モニタリングの結果に基づいてフィードバック制御を行い、当該プラズマ発生導体４２０ｅの温度を所定の温度範囲内に保つようにするのである。
【０１６２】
フィードバック制御を行ってプラズマ発生導体４２０ｅの温度を所定の温度範囲内に保つようにすれば、当該プラズマ発生導体４２０ｅにおける電気抵抗の変動を抑制することができる。したがって、プラズマ密度の変動についても抑制することができ、これによりプラズマ生成室４１０内で発生させるプラズマが不均一になってしまうのを抑制して、ウエハＷに対する成膜処理の面内均一性の向上を図ることができる。
また、フィードバック制御を行っているのに、例えばウエハＷ上に対する成膜処理の膜厚に変動が生じてしまった場合には、プラズマ発生導体４２０ｅに何らかの不具合が生じているものとみなし、メンテナンス時期であると判断するといったことも実現可能となる。
【０１６３】
なお、以上の説明では、プラズマ発生導体４２０ｅの管内に冷却水を流して当該プラズマ発生導体４２０ｅの温度を調整する場合を例に挙げたが、温度調整部がこれに限定されることはなく、他の構成によるものであってもよい。他の構成としては、例えば、プラズマ発生導体４２０ｅの周囲を流れるガスを利用して温度調整を行うものが挙げられる。
プラズマ発生導体４２０ｅの周囲を流れるガスについては、上述したように不活性ガスを用いれば、プラズマ発生導体４２０ｅの表面状態の変化（例えば酸化）を抑制できる点で好ましいが、必ずしも不活性ガスに限定されることはなく、他のガスを用いるようにしても構わない。
【０１６４】
また、以上の説明では、プラズマ生成室４１０内でプラズマ状態にした反応ガスを基板載置台１０上の基板Ｗに供給するように構成されている場合を例に挙げたが、例えばプラズマ生成室４１０の出口部分４４３にプラズマ遮蔽板（ただし不図示）を設けて、いわゆるリモートプラズマのように構成してもよい。このように構成すれば、中性のラジカルが供給可能になる。
【０１６５】
（第五実施形態における効果）
第五実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【０１６６】
（ｈ）第五実施形態によれば、プラズマ発生導体４２０ｅの温度を調整する温度調整部としての機能を有しているので、当該プラズマ発生導体４２０ｅの温度を所定の温度範囲内に保つようにすることができる。したがって、プラズマ発生導体４２０ｅの温度変動に起因する電気抵抗の変動を抑制することができ、これによりプラズマ密度の変動についても抑制することができる。つまり、プラズマ発生導体４２０ｅの温度変動を抑制することで、プラズマ生成室４１０内で発生させるプラズマが不均一になってしまうのを抑制して、ウエハＷに対する成膜処理の面内均一性の向上を図ることができる。
【０１６７】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の各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。
【０１６８】
例えば、上述の各実施形態では、ガス供給ユニット２５ｂにプラズマ生成部４０が設けられており、ガス供給ユニット２５ｂがウエハＷに対して供給する反応ガスをプラズマ生成部４０がプラズマ状態にする場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、本発明は、反応ガスに限らず他のガスであっても、当該ガスをプラズマ状態にする場合に適用することが可能である。
【０１６９】
また、例えば、上述の各実施形態では、基板載置台１０またはカートリッジヘッド２０を回転させることで、基板載置台１０上の各ウエハＷとカートリッジヘッド２０との相対位置を移動させる場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、本発明は、基板載置台１０上の各ウエハＷとカートリッジヘッド２０との相対位置を移動させるものであれば、必ずしも各実施形態で説明した回転駆動式のものである必要はない。例えばコンベア等を利用した直動式のものであっても、全く同様に適用することが可能である。
【０１７０】
また、例えば、上述の各実施形態では、原料ガス供給ユニット２５ａと反応ガス供給ユニット２５ｂの間に不活性ガス供給ユニット２５ｃを設けるよう構成していたが、本発明がこれに限定されることはない。例えば、二つの反応ガス供給ユニット２５ｂの間に不活性ガス供給ユニット２５ｃを設けても良い。この場合、原料ガス供給ユニット２５ａの替わりに、ウエハ上方以外の箇所からガスを供給する供給構造を設けて原料ガスを処理室に供給しても良い。例えば、処理室中央に原料ガス供給孔を設け、処理室中央から原料ガスを供給しても良い。
【０１７１】
また、例えば、上述の各実施形態では、原料ガス供給ユニット２５ａと反応ガス供給ユニット２５ｂの間に不活性ガス供給ユニット２５ｃを設けるよう構成していたが、本発明がこれに限定されることはない。例えば、二つの原料ガス供給ユニット２５ａの間に不活性ガス供給ユニット２５ｃを設けても良い。この場合、反応ガス供給ユニット２５ｃの替わりに、ウエハ上方以外の箇所からガスを供給する供給構造を設けて反応ガスを処理室に供給しても良い。例えば、処理室中央に反応ガス供給孔を設け、処理室中央から反応ガスを供給しても良い。
【０１７２】
また、例えば、上述の各実施形態では、基板処理装置が行う成膜処理として、原料ガス（第一の処理ガス）としてＴｉＣｌ４ガスを用い、反応ガス（第二の処理ガス）としてＮＨ３ガスが用いて、それらを交互に供給することによってウエハＷ上にＴｉＮ膜を形成する場合を例にあげたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、成膜処理に用いる処理ガスは、ＴｉＣｌ４ガスやＮＨ３ガス等に限られることはなく、他の種類のガスを用いて他の種類の薄膜を形成しても構わない。さらには、３種類以上の処理ガスを用いる場合であっても、これらを交互に供給して成膜処理を行うのであれば、本発明を適用することが可能である。
【０１７３】
また、例えば、上述した各実施形態では、基板処理装置が行う処理として成膜処理を例にあげたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、成膜処理の他、酸化膜、窒化膜を形成する処理、金属を含む膜を形成する処理であってもよい。また、基板処理の具体的内容は不問であり、成膜処理だけでなく、アニール処理、酸化処理、窒化処理、拡散処理、リソグラフィ処理等の他の基板処理にも好適に適用できる。さらに、本発明は、他の基板処理装置、例えばアニール処理装置、酸化処理装置、窒化処理装置、露光装置、塗布装置、乾燥装置、加熱装置、プラズマを利用した処理装置等の他の基板処理装置にも好適に適用できる。また、本発明は、これらの装置が混在していてもよい。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
【０１７４】
＜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。
【０１７５】
［付記１］
本発明の一態様によれば、
基板が載置される基板載置台と、
前記基板載置台を内包する処理室と、
前記処理室内へのガス供給を行うガス供給部と、
前記ガス供給部が前記処理室内に供給するガスをプラズマ状態にするプラズマ生成部と、
を有し、
前記プラズマ生成部は、
前記ガス供給部が前記処理室内に供給するガスの流路となるプラズマ生成室と、
前記プラズマ生成室を取り囲むように配置された導体により構成されるプラズマ発生導体と、
を有し、
前記プラズマ発生導体は、
前記プラズマ生成室内におけるガスの主流方向に沿って延びる複数の主導体部と、
前記主導体部同士を電気的に接続する接続導体部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【０１７６】
［付記２］
好ましくは、
前記接続導体部は、少なくとも前記主導体部の下端同士を接続する位置に配置される
付記１記載の基板処理装置が提供される。
【０１７７】
［付記３］
好ましくは、
前記プラズマ発生導体は、前記主導体部および前記接続導体部を有することで、前記導体が前記プラズマ生成室内におけるガスの主流方向に振れる波形状に配置される
付記１または２記載の基板処理装置が提供される。
【０１７８】
［付記４］
好ましくは、
前記主導体部のうちの一つには、前記プラズマ発生導体に電力を与えるための入力用導体が接続され、
前記主導体部のうちの他の一つには、前記プラズマ発生導体に与えられた電力を取り出すための出力用導体が接続される
付記３記載の基板処理装置が提供される。
【０１７９】
［付記５］
好ましくは、
前記プラズマ発生導体は、前記接続導体部によって接続される前記主導体部の対を複数対有する
付記１または２記載の基板処理装置が提供される。
【０１８０】
［付記６］
好ましくは、
前記対を構成する一方の前記主導体部には、前記プラズマ発生導体に電力を与えるための入力用導体が接続され、
前記対を構成する他方の前記主導体部には、前記プラズマ発生導体に与えられた電力を取り出すための出力用導体が接続される
付記５記載の基板処理装置が提供される。
【０１８１】
［付記７］
好ましくは、
前記複数対に接続されるそれぞれの前記入力用導体が入力共通線を介して電源に接続され、
前記複数対に接続されるそれぞれの前記出力用導体が出力共通線を介して前記電源に接続される
付記５記載の基板処理装置が提供される。
【０１８２】
［付記８］
好ましくは、
前記プラズマ生成室は、当該プラズマ生成室内を流れるガスの流れ方向を制御する蛇行構造を有する
付記１から７のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。
【０１８３】
［付記９］
好ましくは、
前記基板載置台は、複数の基板が円周状に並ぶように載置された状態で回転可能に構成され、
前記処理室および前記ガス供給部は、回転する前記基板載置台上の各基板のそれぞれに対して、前記プラズマ生成部でプラズマ状態にしたガスが順に供給されるように構成され、
前記プラズマ生成部における前記プラズマ発生導体は、前記基板載置台の回転中心側から外周側に向けて、複数の前記主導体部が並ぶように配置されて構成される
付記１から８のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。
【０１８４】
［付記１０］
好ましくは、
前記基板載置台の回転中心側から外周側に向けて並ぶように配置される各主導体部は、前記プラズマ生成室内のガス主流方向に沿った長さが、配置場所によって相違する
付記９記載の基板処理装置が提供される。
【０１８５】
［付記１１］
好ましくは、
前記プラズマ生成部は、前記回転中心側のプラズマ密度を前記外周側のプラズマ密度よりも低くするように構成される
付記９または１０記載の基板処理装置が提供される。
【０１８６】
［付記１２］
好ましくは、
前記主導体部の長さは、前記回転中心側が前記外周側よりも短く構成される
付記１０または１１記載の基板処理装置が提供される。
【０１８７】
［付記１３］
好ましくは、
前記プラズマ発生導体の温度を調整する温度調整部を有する
付記１から１２のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。
【０１８８】
［付記１４］
本発明の更に他の一態様によれば、
処理室に内包された基板載置台上に基板を載置する基板載置工程と、
前記処理室内に供給するガスの流路となるプラズマ生成室を取り囲むように配置された導体により構成されるとともに、当該導体として、前記プラズマ生成室内におけるガスの主流方向に沿って延びる複数の主導体部と、前記主導体部同士を電気的に接続する接続導体部と、を有するプラズマ発生導体を用いて、前記プラズマ生成室内を流れるガスをプラズマ状態にするプラズマ生成工程と、
前記基板載置台上の前記基板に対して、前記プラズマ発生導体を用いてプラズマ状態にしたガスを供給するガス供給工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１８９】
［付記１５］
本発明の更に他の一態様によれば、
処理室に内包された基板載置台上に基板を載置する基板載置工程と、
前記処理室内に供給するガスの流路となるプラズマ生成室を取り囲むように配置された導体により構成されるとともに、当該導体として、前記プラズマ生成室内におけるガスの主流方向に沿って延びる複数の主導体部と、前記主導体部同士を電気的に接続する接続導体部と、を有するプラズマ発生導体を用いて、前記プラズマ生成室内を流れるガスをプラズマ状態にするプラズマ生成工程と、
前記基板載置台上の前記基板に対して、前記プラズマ発生導体を用いてプラズマ状態にしたガスを供給するガス供給工程と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【０１９０】
［付記１６］
本発明の更に他の一態様によれば、
好ましくは、
処理室に内包された基板載置台上に基板を載置する基板載置工程と、
前記処理室内に供給するガスの流路となるプラズマ生成室を取り囲むように配置された導体により構成されるとともに、当該導体として、前記プラズマ生成室内におけるガスの主流方向に沿って延びる複数の主導体部と、前記主導体部同士を電気的に接続する接続導体部と、を有するプラズマ発生導体を用いて、前記プラズマ生成室内を流れるガスをプラズマ状態にするプラズマ生成工程と、
前記基板載置台上の前記基板に対して、前記プラズマ発生導体を用いてプラズマ状態にしたガスを供給するガス供給工程と、
をコンピュータに実行させるプログラムを記録した記録媒体が提供される。
【符号の説明】
【０１９１】
１０…基板載置台、２０…カートリッジヘッド、２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…ガス供給ユニット、４０…プラズマ生成部、２５１…第一部材、２５２…第二部材、２５３…ガス供給経路、２５４…ガス排気孔、２５５…排気バッファ室、４１０…プラズマ生成室、４１１…バッフル板、４２０，４２０ａ，４２０ｂ，４２０ｃ，４２０ｄ，４２０ｅ…プラズマ発生導体、４２１…主導体部、４２２…接続導体部、４２５，４２６…領域部分、４３１…入力用導体、４３２…出力用導体、Ｗ…ウエハ（基板）
【要約】
【課題】プラズマを用いて高品質な膜を形成する技術を提供する。
【解決手段】基板が載置される基板載置台を内包する処理室と、処理室内に供給するガスをプラズマ状態にするプラズマ生成部とを有する基板処理装置において、プラズマ生成部は、処理室内に供給するガスの流路となるプラズマ生成室を取り囲むように配置されたプラズマ発生導体を有し、プラズマ発生導体は、プラズマ生成室内におけるガスの主流方向に沿って延びる複数の主導体部と、主導体部同士を電気的に接続する接続導体部と、を有する。
【選択図】図１【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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