(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の処理領域、第１のパージ領域、第２の処理領域、第２のパージ領域が順番に配列されるように分割構造体によって分割された反応容器内に複数枚の基板を搬入し、前記反応容器内に設けられた基板支持部に複数枚の前記基板を同一面上に並べて支持する工程と、
加熱部により前記基板を加熱し、前記処理領域及び前記パージ領域を排気系により排気しつつ、処理ガス供給系から前記処理領域内に不活性ガスと共に処理ガスを供給し、不活性ガス供給系から前記パージ領域内に前記不活性ガスを供給し、前記基板支持部を回転させて、前記処理領域と前記パージ領域との間で前記基板を交互に移動させることにより、前記基板への処理ガスの供給及び不活性ガスの供給を交互に行って前記基板を処理する工程と、
前記基板を処理する工程が終了した後、前記基板支持部の回転を継続しながら、前記処理ガス供給系から前記処理領域内への前記処理ガスの供給を停止すると共に前記処理領域内への前記不活性ガスの供給を継続し、且つ、前記不活性ガス供給系から前記パージ領域内への前記不活性ガスの供給を継続して、処理済みの前記基板を冷却する工程と、
冷却した前記基板を前記反応容器内から搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記処理ガス供給系は、
前記処理ガスである第１のガスを前記第１の処理領域内に供給する第１の処理ガス供給系と、
前記不活性ガスを前記第１の処理領域内に供給する第１の不活性ガス供給系と、
前記処理ガスである第２のガスを前記第２の処理領域内に供給する第２の処理ガス供給系と、
前記不活性ガスを前記第２の処理領域内に供給する第２の不活性ガス供給系と、を有し、
処理済みの前記基板を冷却する工程では、
前記第１の処理ガス供給系及び前記第２の処理ガス供給系から、前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域内への前記第１のガス及び前記第２のガスの供給を停止すると共に、前記第１の不活性ガス供給系及び前記第２の不活性ガス供給系から、前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域内への前記不活性ガスの供給を、前記基板を処理する工程から継続して行う、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内にて、複数の前記基板を同一面上に並べて支持し、回転自在に構成された基板支持部と、
前記基板支持部の回転方向に沿って第１の処理領域、第１のパージ領域、第２の処理領域、第２のパージ領域が順番に配列されるように、前記反応容器内を分割する分割構造体と、
前記第１の処理領域内に不活性ガスと共に第１のガスを供給すると共に、前記第２の処理領域内に前記不活性ガスと共に第２のガスを供給する処理ガス供給系と、
少なくとも前記第１のパージ領域及び前記第２のパージ領域内に前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記基板を加熱する加熱部と、
前記反応容器内を排気する排気系と、
少なくとも前記基板支持部、前記処理ガス供給系、前記不活性ガス供給系、前記加熱部及び前記排気系を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記加熱部により前記基板を所定の処理温度に加熱しつつ、前記基板支持部を回転させ、前記排気系により前記反応容器内を排気しつつ、前記処理ガス供給系から前記不活性ガスと共に前記第１のガスを前記第１の処理領域内に供給し、前記処理ガス供給系から前記不活性ガスと共に前記第２のガスを前記第２の処理領域内に供給し、前記不活性ガス供給系から前記不活性ガスを前記第１のパージ領域及び前記第２のパージ領域内に供給して前記基板上に薄膜を形成する処理を行い、
前記薄膜を形成する処理が終了した後、前記基板支持部の回転を継続しながら、前記処理ガス供給系から前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域内への前記第１のガス及び前記第２のガスの供給を停止すると共に、前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域内への前記不活性ガスの供給を継続し、且つ、前記不活性ガス供給系から前記第１のパージ領域及び前記第２のパージ領域内への前記不活性ガスの供給を継続するよう制御する基板処理装置。
【請求項４】
前記処理ガス供給系は、
前記第１のガスを前記第１の処理領域内に供給する第１の処理ガス供給系と、
前記不活性ガスを前記第１の処理領域内に供給する第１の不活性ガス供給系と、
前記第２のガスを前記第２の処理領域内に供給する第２の処理ガス供給系と、
前記不活性ガスを前記第２の処理領域内に供給する第２の不活性ガス供給系と、を有し、
前記制御部は、前記薄膜を形成する処理が終了した後、前記第１の処理ガス供給系及び前記第２の処理ガス供給系を制御して、前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域内への前記第１のガス及び前記第２のガスの供給を停止させると共に、前記第１の不活性ガス供給系及び前記第２の不活性ガス供給系を制御して、前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域内への前記不活性ガスの供給を継続させるよう構成される、
請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
第１の処理領域、第１のパージ領域、第２の処理領域、第２のパージ領域が順番に配列されるように分割構造体によって分割された反応容器内に複数枚の基板を搬入し、前記反応容器内に設けられた基板支持部に複数枚の前記基板を同一面上に並べて支持する手順と、
加熱部により前記基板を加熱し、前記処理領域及び前記パージ領域を排気系により排気しつつ、処理ガス供給系から前記処理領域内に不活性ガスと共に処理ガスを供給し、不活性ガス供給系から前記パージ領域内に前記不活性ガスを供給し、前記基板支持部を回転させて、前記処理領域と前記パージ領域との間で前記基板を交互に移動させることにより、前記基板への処理ガスの供給及び不活性ガスの供給を交互に行って前記基板を処理する手順と、
前記基板を処理する手順が終了した後、前記基板支持部の回転を継続しながら、前記処理ガス供給系から前記処理領域内への前記処理ガスの供給を停止すると共に前記処理領域内への前記不活性ガスの供給を継続し、且つ、前記不活性ガス供給系から前記パージ領域内への前記不活性ガスの供給を継続して、処理済みの前記基板を冷却する手順と、
冷却した前記基板を前記反応容器内から搬出する手順と、
が実行される基板処理装置を、コンピュータによって制御させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法、及び係る工程を実施する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばフラッシュメモリやＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に薄膜を形成する基板処理工程が実施されることがある。係る工程を実施する基板処理装置として、サセプタ上に載置された複数の基板上に同時に薄膜を形成する反応チャンバを備えた薄膜蒸着装置が知られている（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】特表２００８−５２４８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の薄膜蒸着装置は、基板処理が終了した後、直ちに反応容器から基板を搬出するように構成されていた。すなわち、成膜処理直後の高温の基板を反応容器から搬出するように構成されていた。このため、基板の処理が終了した後であっても、基板の余熱によって基板上に形成された薄膜が高温に維持されてしまい、薄膜上で所望しない反応が生じてしまう場合があった。また、基板の処理の終了直後は、基板上に形成された薄膜の結晶構造が安定していないため、処理領域内に残留する不純物等が膜中に混入し、膜質が低下してしまう場合があった。さらに、基板の搬出に用いる搬送ロボット等が、熱により破損してしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、基板処理の終了後に余熱によって薄膜に所望しない反応が生じてしまうことを防止でき、薄膜の結晶構造を安定させ、搬送ロボット等の破損を低減することが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ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
複数の処理領域を有する反応容器内に設けられた基板支持部に基板を載置する工程と、
前記基板を所定の処理温度に加熱しつつ、第１のガスを第１の処理領域内に供給し、プラズマ状態とした第２のガスを第２の処理領域内に供給し、前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域を前記基板が通過するようにさせて、前記基板上に薄膜を形成する工程と、
前記反応容器内への第１のガス及び第２のガスの供給を停止し、前記反応容器内に不活性ガスを供給して処理済みの前記基板を冷却する工程と、
前記反応容器外に処理後の前記基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内にて、複数の前記基板を同一面上に並べて支持し、回転自在に構成された基板支持部と、
前記基板支持部の回転方向に沿って第１の処理領域、第１のパージ領域、第２の処理領
域、第２のパージ領域が交互に配列されるように、前記反応容器内を分割する分割構造体と、
前記第１の処理領域内に第１のガスを供給すると共に、前記第２の処理領域内に第２のガスを供給する処理ガス供給系と、
少なくとも前記第１のパージ領域及び前記第２のパージ領域内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記基板を加熱する加熱部と、
前記反応容器内を排気する排気系と、
少なくとも前記基板支持部、前記処理ガス供給系、前記不活性ガス供給系、前記加熱部及び前記排気系を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記加熱部により前記基板を所定の処理温度に加熱しつつ、前記基板支持部を回転させ、前記排気系により前記反応容器内を排気しつつ、前記処理ガス供給系から第１のガスを前記第１の処理領域内に供給し、前記処理ガス供給系から第２のガスを前記第２の処理領域内に供給し、前記不活性ガス供給系から不活性ガスを前記第１のパージ領域及び前記第２のパージ領域内に供給して前記基板上に薄膜を形成する処理を行い、
前記薄膜を形成する処理が終了した後、少なくとも前記不活性ガス供給系から前記第１のパージ領域及び前記第２のパージ領域内に不活性ガスを供給するよう制御する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る基板処理装置及び半導体装置の製造方法によれば、基板の処理の終了後に余熱によって薄膜に所望しない反応が生じてしまうことを防止でき、薄膜の結晶構造を安定させることができ、搬送ロボット等の破損を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るクラスタ型の基板処理装置の横断面概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る反応容器の概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る処理炉の横断面概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る処理炉の縦断面概略図であり、図３に示す処理炉のＡ−Ａ’線断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る処理ガス供給系から供給された処理ガスをプラズマ状態とするプラズマ生成部としてのくし型電極の概要構成図である。
【図６】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る基板の処理工程を示すフロー図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る基板処理工程及び基板冷却工程のフロー図である。
【図９】従来の基板処理装置を用いた場合の基板処理工程のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜発明者等が得た知見＞
複数種の処理ガス（例えばＤＣＳガスやＮＨ３ガス）を基板に交互に供給することで基板上に薄膜（例えばシリコン窒化膜）を形成する場合、例えば図９に示すステップａ〜ｄの４つのステップが繰り返される。すなわち、基板が搬入された反応容器内にＤＣＳガスを供給する工程（ステップａ）と、反応容器内に不活性ガスを供給して反応容器内をパージする工程（ステップｂ）と、反応容器内にＮＨ３ガスを供給する工程（ステップｃ）と、反応容器内に不活性ガスを供給して反応容器内をパージする工程（ステップｄ）と、を１サイクルとし、このサイクルを所定回数実施することにより、基板上にシリコン窒化膜
が形成される。
【００１１】
通常、反応容器内全体のパージ（ステップｂ及びステップｄ）には長い時間を要する。更には、通常の基板処理では、ステップａ〜ｄからなるサイクルを数十回から数百回繰り返す必要がある。このため、基板の処理に長い時間を要してしまい、生産性が低下してしまう場合がある。また、使用するガスの種類が増加する場合は、１サイクルのステップ数も増加するため、基板の処理にかかる時間がより長くなってしまう。生産性を高めるには、各ステップにおけるガスの供給や排気を高速で行う必要があるが、このような手法で生産性をさらに高めることは難しくなってきている。
【００１２】
また、上述の手法で基板上に薄膜を形成する場合、基板を所定の処理温度（成膜温度）に加熱する必要がある。半導体装置（デバイス）は複数の工程を経て構築されることが知られている。そのため、例えば後の工程で、前の工程より高い温度で処理されると、それまでに基板上に形成されたデバイス構造等が破損したり、基板上に成膜されていた薄膜の特性が変化したりしてしまう場合がある。このため、後の工程では、それより前の工程よりも低温で処理を行うことが要求されている。また、処理対象の基板のサイズは、将来的には現在の主流である３００ｍｍから４５０ｍｍに代替わりすることが考えられる。このような大基板は、接触面積の小さいピンサセプタ等に支持された状態で加熱されると熱ダレが起こることが考えられる。このように、低温処理の要求は今後も高まっていくことが予想される。
【００１３】
しかしながら、低温で成膜等の処理を行うと、処理ガスが十分に反応せず、不完全反応による生成物等の異物が反応容器内に発生してしまうことがある。この異物が基板上に付着すると、形成した薄膜の膜質を低下させてしまうことがある。例えば、このような異物は、形成した薄膜の均質性や耐電圧特性を劣化させてしまうことがある。従って、基板処理を低温で行うには、この異物を低減する工夫が必要となる。また、低温では、処理ガスが十分に反応しないため、基板上に膜を形成することができない場合もあった。
【００１４】
また、上述の手法で基板上に薄膜を形成した後、直ちに反応容器から基板を搬出する場合、薄膜上で所望しない反応（例えば酸化、不純物の拡散、結晶構造の変化等）が生じてしまうことがある。これは、薄膜形成時に加熱された基板の余熱によって、基板上に形成された薄膜が高温に維持されてしまうためである。また、処理が終了した直後の基板は、形成された薄膜の結晶構造が安定していないため、処理領域内に残留する不純物等が膜中に混入し、膜質が低下してしまうことがある。さらに、基板を搬出する搬送ロボット等が、熱により破損してしまうことがある。
【００１５】
発明者等は、これらの課題を解決する方法について鋭意研究を行った。
その結果、発明者等は、「複数の処理領域及び処理領域と同数のパージ領域が交互に配列されるように分割構造体によって分割された反応容器内に複数枚の基板を搬入し、基板支持部により複数枚の基板を同一面上に並べて支持し、処理領域内及びパージ領域内にそれぞれ処理ガス及び不活性ガスを供給しつつ、基板支持部を回転させて基板を反応容器内で移動させる」ことにより、反応容器内全体をパージ（リセット）することなく、上述のステップａ〜ｄに相当する工程を行うことが可能であり、基板処理の生産性に関する上述の課題を解決可能であるとの知見を得た。
【００１６】
また、発明者等は、「基板を所定の処理温度に加熱しつつ、第１のガスを基板に供給する工程と、プラズマ状態とした第２のガスを基板に供給する工程と、を交互に所定回数実施して、基板上に薄膜を形成する」ことで、成膜を低温化しつつ、成膜時の異物の発生等の課題を解決可能との知見を得た。
【００１７】
さらに、発明者等は、「基板の処理が終了した後、基板に不活性ガスを供給して処理済みの基板を冷却し、冷却した基板を反応容器内から搬出する」ことで、成膜後の余熱に起因する上述の課題を解決可能との知見を得た。
【００１８】
本発明は、発明者等が得た上記知見に基づくものである。
【００１９】
＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（１）基板処理装置の構成
図１は、本実施形態にかかるクラスタ型の基板処理装置の横断面図である。なお、本発明が適用される基板処理装置では、基板としてのウエハ２００を搬送するキャリヤとしては、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ：以下、ポッドという。）が使用されている。本実施形態にかかるクラスタ型の基板処理装置の搬送装置は、真空側と大気側とに分かれている。本明細書中における「真空」とは工業的真空を意味する。なお、説明の便宜上、図１の真空搬送室１０３から大気搬送室１０８へ向かう方向を前側と呼ぶ。
【００２１】
（真空側の構成）
クラスタ型の基板処理装置１００は、内部を真空状態などの大気圧未満の圧力（例えば１００Ｐａ）に減圧可能なロードロックチャンバ構造に構成された第１搬送室としての真空搬送室１０３を備えている。真空搬送室１０３の筐体１０１は、平面視が例えば六角形で、上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。
【００２２】
真空搬送室１０３の筐体１０１を構成する六枚の側壁のうち、前側に位置する二枚の側壁には、ゲートバルブ１２６，１２７を介して，ロードロック室１２２，１２３が真空搬送室１０３と連通可能にそれぞれ設けられている。
【００２３】
真空搬送室１０３の他の四枚の側壁のうち、二枚の側壁には、ゲートバルブ２４４ａ，２４４ｂを介して、プロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂが真空搬送室１０３と連通可能にそれぞれ設けられている。プロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂは、後述する処理ガス供給系、不活性ガス供給系、排気系等が設けられている。プロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂは、後述するように、１つの反応容器内に複数の処理領域及び処理領域と同数のパージ領域が交互に配列されている。そして、反応容器２０３内に設けられる基板支持部としてのサセプタ２１７を回転させて、基板であるウエハ２００が処理領域及びパージ領域を交互に通過するように構成されている。このような構成とすることで、ウエハ２００に処理ガス及び不活性ガスが交互に供給され、次のような基板処理が為される。具体的には、ウエハ２００上へ薄膜を形成する処理や、ウエハ２００表面を酸化、窒化、炭化等する処理や、ウエハ２００表面をエッチングする処理等の各種基板処理が為される。
【００２４】
真空搬送室１０３の残りの二枚の側壁には、ゲートバルブ２４４ｃ，２４４ｄを介して、冷却室２０２ｃ，２０２ｄが真空搬送室１０３と連通可能にそれぞれ設けられている。
【００２５】
真空搬送室１０３内には、第１搬送機構としての真空搬送ロボット１１２が設けられている。真空搬送ロボット１１２は、ロードロック室１２２，１２３と、プロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂと、冷却室２０２ｃ，２０２ｄとの間で、例えば２枚のウエハ２００（図１中、点線で示す）を同時に搬送可能に構成されている。真空搬送ロボット１１２は、エレベータ１１５によって、真空搬送室１０３の気密性を維持しつつ昇降可能に構成されている。また、ロードロック室１２２，１２３のゲートバルブ１２６，１２７、プロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂのゲートバルブ２４４ａ，２４４ｂ、冷却室２０２ｃ，２
０２ｄのゲートバルブ２４４ｃ，２４４ｄのそれぞれの近傍には、ウエハ２００の有無を検知する図示しないウエハ検知センサが設けられている。ウエハ検知センサを基板検知部とも呼ぶ。
【００２６】
ロードロック室１２２，１２３は、内部が真空状態などの大気圧未満の圧力（減圧）に減圧可能なロードロックチャンバ構造に構成されている。すなわち、ロードロック室の前側には、ゲートバルブ１２８，１２９を介して、後述する第２搬送室としての大気搬送室１２１が設けられている。このため、ゲートバルブ１２６〜１２９を閉じてロードロック室１２２，１２３内部を真空排気した後、ゲートバルブ１２６，１２７を開けることで、真空搬送室１０３の真空状態を保持しつつ、ロードロック室１２２，１２３と真空搬送室１０３との間でウエハ２００を搬送可能にしている。また、ロードロック室１２２，１２３は、真空搬送室１０３内へ搬入するウエハ２００を一時的に収納する予備室として機能する。この際、ロードロック室１２２内では基板載置部１４０上に、ロードロック室１２３内では基板載置部１４１上にそれぞれウエハ２００が載置されるように構成されている。
【００２７】
（大気側の構成）
基板処理装置１００の大気側には、略大気圧下で用いられる、第２搬送室としての大気搬送室１２１が設けられている。すなわち、ロードロック室１２２，１２３の前側（真空搬送室１０３と異なる側）には、ゲートバルブ１２８，１２９を介して、大気搬送室１２１が設けられている。なお、大気搬送室１２１は、ロードロック室１２２，１２３と連通可能に設けられている。
【００２８】
大気搬送室１２１には、ウエハ２００を移載する第２搬送機構としての大気搬送ロボット１２４が設けられている。大気搬送ロボット１２４は、大気搬送室１２１に設けられた図示しないエレベータによって昇降されるように構成されているとともに、図示しないリニアアクチュエータによって左右方向に往復移動されるように構成されている。また、大気搬送室１２１のゲートバルブ１２８，１２９の近傍には、ウエハ２００の有無を検知する図示しないウエハ検知センサが設けられている。ウエハ検知センサを基板検知部とも呼ぶ。
【００２９】
また、大気搬送室１２１内には、ウエハ２００位置の補正装置として、ノッチ合わせ装置１０６が設けられている。ノッチ合わせ装置１０６は、ウエハ２００の結晶方向や位置合わせ等をウエハ２００のノッチで把握し、その把握した情報を元にウエハ２００の位置を補正する。なお、ノッチ合わせ装置１０６の代わりに、図示しないオリフラ（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｆｌａｔ）合わせ装置が設けられてもよい。そして、大気搬送室１２１の上部には、クリーンエアを供給する図示しないクリーンユニットが設けられている。
【００３０】
大気搬送室１２１の筐体１２５の前側には、ウエハ２００を大気搬送室１２１内外に搬送する基板搬送口１３４と、ポッドオープナ１０８とが設けられている。基板搬送口１３４を挟んで、ポッドオープナ１０８と反対側、すなわち筐体１２５の外側にはロードポート（Ｉ／Ｏステージ）１０５が設けられている。ロードポート１０５上には、複数枚のウエハ２００を収納するポッド１０９が載置されている。また、大気搬送室１２１内には、基板搬送口１３４を開閉する蓋１３５や、ポッド１０９のキャップ等を開閉させる開閉機構１４３と、開閉機構１４３を駆動する開閉機構駆動部１３６とが設けられている。ポッドオープナ１０８は、ロードポート１０５に載置されたポッド１０９のキャップを開閉することにより、ポッド１０９に対するウエハ２００の出し入れを可能にする。また、ポッド１０９は図示しない搬送装置（ＲＧＶ）によって、ロードポート１０５に対して、搬入（供給）および搬出（排出）されるようになっている。
【００３１】
主に、真空搬送室１０３、ロードロック室１２２，１２３、大気搬送室１２１、及びゲートバルブ１２６〜１２９により、本実施形態に係る基板処理装置１００の搬送装置が構成される。
【００３２】
また、基板処理装置１００の搬送装置の構成各部には、後述する制御部２２１が電気的に接続されている。そして、上述した構成各部の動作を、それぞれ制御するように構成されている。
【００３３】
（ウエハ搬送動作）
次に、本実施形態に係る基板処理装置１００内におけるウエハ２００の搬送動作を説明する。なお、基板処理装置１００の搬送装置の構成各部の動作は、制御部２２１によって制御される。
【００３４】
まず、例えば２５枚の未処理のウエハ２００を収納したポッド１０９が、図示しない搬送装置によって基板処理装置１００に搬入される。搬入されたポッド１０９は、ロードポート１０５上に載置される。開閉機構１４３は、蓋１３５及びポッド１０９のキャップを取り外し、基板搬送口１３４及びポッド１０９のウエハ出入口を開放する。
【００３５】
ポッド１０９のウエハ出入口を開放すると、大気搬送室１２１内に設置されている大気搬送ロボット１２４は、ポッド１０９からウエハ２００を１枚ピックアップして、ノッチ合わせ装置１０６上へ載置する。
【００３６】
ノッチ合わせ装置１０６は、載置されたウエハ２００を、水平の縦横方向（Ｘ方向，Ｙ方向）及び円周方向に動かして、ウエハ２００のノッチ位置等を調整する。ノッチ合わせ装置１０６で１枚目のウエハ２００の位置を調整中に、大気搬送ロボット１２４は、２枚目のウエハ２００をポッド１０９からピックアップして大気搬送室１２１内に搬入し、大気搬送室１２１内で待機する。
【００３７】
ノッチ合わせ装置１０６により１枚目のウエハ２００の位置調整が終了した後、大気搬送ロボット１２４は、ノッチ合わせ装置１０６上の１枚目のウエハ２００をピックアップする。大気搬送ロボット１２４は、そのとき大気搬送ロボット１２４が保持している２枚目のウエハ２００を、ノッチ合わせ装置１０６上へ載置する。その後、ノッチ合わせ装置１０６は、載置された２枚目のウエハ２００のノッチ位置等を調整する。
【００３８】
次に、ゲートバルブ１２８が開けられ、大気搬送ロボット１２４は、１枚目のウエハ２００をロードロック室１２２内に搬入し、基板載置部１４０上に載置する。この移載作業中には、真空搬送室１０３側のゲートバルブ１２６は閉じられており、真空搬送室１０３内の減圧雰囲気は維持されている。１枚目のウエハ２００の基板載置部１４０上への移載が完了すると、ゲートバルブ１２８が閉じられ、ロードロック室１２２内が図示しない排気装置によって負圧になるよう排気される。
【００３９】
以降、大気搬送ロボット１２４は、上述の動作を繰り返す。但し、ロードロック室１２２が負圧状態の場合、大気搬送ロボット１２４は、ロードロック室１２２内へのウエハ２００の搬入を実行せず、ロードロック室１２２の直前位置で停止して待機する。
【００４０】
ロードロック室１２２内が予め設定された圧力値（例えば１００Ｐａ）に減圧されると、ゲートバルブ１２６が開けられて、ロードロック室１２２と真空搬送室１０３とが連通される。続いて、真空搬送室１０３内に配置された真空搬送ロボット１１２は、基板載置部１４０から１枚目のウエハ２００をピックアップして、真空搬送室１０３内に搬入する。
【００４１】
真空搬送ロボット１１２が基板載置部１４０から１枚目のウエハ２００をピックアップした後、ゲートバルブ１２６が閉じられ、ロードロック室１２２内が大気圧に復帰させられ、ロードロック室１２２内に次のウエハ２００を搬入するための準備が行われる。それと並行して、所定の圧力（例えば１００Ｐａ）にあるプロセスチャンバ２０２ａのゲートバルブ２４４ａが開けられ、真空搬送ロボット１１２が１枚目のウエハ２００をプロセスチャンバ２０２ａ内に搬入する。この動作をプロセスチャンバ２０２ａ内にウエハ２００が任意の枚数（例えば５枚）搬入されるまで繰り返す。プロセスチャンバ２０２ａ内への任意の枚数（例えば５枚）のウエハ２００の搬入が完了したら、ゲートバルブ２４４ａが閉じられる。そして、プロセスチャンバ２０２ａ内に後述するガス供給部から処理ガスが供給され、ウエハ２００に所定の処理が施される。
【００４２】
プロセスチャンバ２０２ａにおいて所定の処理が終了し、後述するようにプロセスチャンバ２０２ａ内でウエハ２００の冷却が終了すると、ゲートバルブ２４４ａが開けられる。その後、真空搬送ロボット１１２によって、処理済のウエハ２００がプロセスチャンバ２０２ａ内から真空搬送室１０３へ搬出される。搬出された後、ゲートバルブ２４４ａが閉じられる。
【００４３】
続いて、ゲートバルブ１２７が開けられ、プロセスチャンバ２０２ａから搬出したウエハ２００は、ロードロック室１２３内へ搬入されて、基板載置部１４１上に載置される。なお、ロードロック室１２３は、図示しない排気装置によって、予め設定された圧力値に減圧されている。そして、ゲートバルブ１２７が閉じられ、ロードロック室１２３に接続された図示しない不活性ガス供給部から不活性ガスが導入され、ロードロック室１２３内の圧力が大気圧に復帰させられる。
【００４４】
ロードロック室１２３内の圧力が大気圧に復帰させられると、ゲートバルブ１２９が開けられる。続いて、大気搬送ロボット１２４が基板載置部１４１上から処理済みのウエハ２００をピックアップして大気搬送室１２１内に搬出した後、ゲートバルブ１２９が閉じられる。その後、大気搬送ロボット１２４は、大気搬送室１２１の基板搬送口１３４を通して、処理済のウエハ２００をポッド１０９に収納する。ここで、ポッド１０９のキャップは、最大２５枚のウエハ２００が戻されるまでずっと開け続けていてもよく、空きのポッド１０９に収納せずにウエハを搬出してきたポッド１０９に戻してもよい。
【００４５】
前述の工程によってポッド１０９内の全てのウエハ２００に所定の処理が施され、処理済みの２５枚のウエハ２００のすべてが所定のポッド１０９へ収納されると、ポッド１０９のキャップと、基板搬送口１３４の蓋１３５とが開閉機構１４３によって閉じられる。その後、ポッド１０９は、ロードポート１０５上から次の工程へ、図示しない搬送装置によって搬送される。以上の動作が繰り返されることにより、ウエハ２００が２５枚ずつ順次処理される。
【００４６】
（２）プロセスチャンバの構成
続いて、本実施形態に係る処理炉としてのプロセスチャンバ２０２ａの構成について、主に図２〜図４を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る反応容器の概略斜視図である。図３は、本実施形態に係る処理炉の横断面概略図である。図４は、本実施形態に係る処理炉の縦断面概略図であり、図３に示す処理炉のＡ−Ａ’線断面図である。なお、プロセスチャンバ２０２ｂについては、プロセスチャンバ２０２ａと同様に構成されているため、説明を省略する。
【００４７】
（反応容器）
図２〜図４に示すように、処理炉としてのプロセスチャンバ２０２ａは、円筒状の気密
容器である反応容器２０３を備えている。反応容器２０３内には、ウエハ２００の処理空間が形成されている。反応容器２０３内の処理空間の上側には、中心部から放射状に延びる４枚の仕切板２０５が設けられている。４枚の仕切板２０５は、反応容器２０３内の処理空間を、第１の処理領域２０１ａ、第１のパージ領域２０４ａ、第２の処理領域２０１ｂ、第２のパージ領域２０４ｂに仕切るように構成されている。すなわち、４枚の仕切板２０５はそれぞれ、反応容器２０３内を第１の処理領域２０１ａと、第１のパージ領域２０４ａと、第２の処理領域２０１ｂと、第２のパージ領域２０４ｂとに分割する分割構造体として用いられる。なお、第１の処理領域２０１ａ、第１のパージ領域２０４ａ、第２の処理領域２０１ｂ、第２のパージ領域２０４ｂは、後述するサセプタ２１７の回転方向に沿って、この順番に配列するように、すなわち処理領域とパージ領域とが交互に配列されるように構成されている。
【００４８】
後述するように、サセプタ２１７を回転させることで、サセプタ２１７上に載置されたウエハ２００は、第１の処理領域２０１ａ、第１のパージ領域２０４ａ、第２の処理領域２０１ｂ、第２のパージ領域２０４ｂの順に移動することとなる。また、後述するように、第１の処理領域２０１ａ内には第１のガスとしての第１の処理ガスが供給され、第２の処理領域２０１ｂ内には第２のガスとしての第２の処理ガスが供給され、第１のパージ領域２０４ａ内及び第２のパージ領域２０４ｂ内には、不活性ガスが供給されるように構成されている。そのため、サセプタ２１７を回転させることで、ウエハ２００上には、第１の処理ガス、不活性ガス、第２の処理ガス、不活性ガスがこの順に供給されることとなる。サセプタ２１７及びガス供給系の構成については後述する。
【００４９】
仕切板２０５の端部と反応容器２０３の側壁との間には、所定の幅の隙間が設けられており、この隙間をガスが通過できるように構成されている。この隙間を介し、第１のパージ領域２０４ａ内及び第２のパージ領域２０４ｂ内から第１の処理領域２０１ａ内及び第２の処理領域２０１ｂ内に向けて不活性ガスを噴出させるようにする。このようにすることで、第１のパージ領域２０４ａ内及び第２のパージ領域２０４ｂ内への処理ガスの侵入を抑制することができ、処理ガスの反応や、その反応による異物の生成を抑制する。
【００５０】
なお、本実施形態では、各仕切板２０５の間の角度をそれぞれ９０度としたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ウエハ２００への各種ガスの供給時間等を考慮して、例えば第２の処理領域２０１ｂを形成する２枚の仕切板２０５の間の角度を大きくしたりする等、適宜変更してもよい。
【００５１】
（サセプタ）
図２〜図４に示すように、仕切板２０５の下側、すなわち反応容器２０３内の底側中央には、反応容器２０３の中心に回転軸の中心を有し、回転自在に構成されたサセプタ２１７が設けられている。サセプタ２１７を基板支持部とも呼ぶ。サセプタ２１７は、ウエハ２００の金属汚染を低減することができるように、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、セラミックス、石英等の非金属材料で形成されている。なお、サセプタ２１７は、反応容器２０３とは電気的に絶縁されている。
【００５２】
サセプタ２１７は、反応容器２０３内にて、複数枚（本実施形態では例えば５枚）のウエハ２００を同一面上に、かつ同一円周上に並べて支持するように構成されている。ここで、同一面上とは、完全な同一面に限られるものではない。例えば、サセプタ２１７を上面から見たときに、図２及び図３に示すように、複数枚のウエハ２００が互いに重ならないように並べられていればよい。
【００５３】
なお、サセプタ２１７表面におけるウエハ２００の支持位置には、図示しない円形状の凹部を設けてもよい。この凹部は、その直径がウエハ２００の直径よりもわずかに大きく
なるように構成することが好ましい。この凹部内にウエハ２００を載置することにより、ウエハ２００の位置決めを容易に行うことができる。また、サセプタが回転する際、ウエハ２００に遠心力が発生するが、ウエハ２００を凹部内に載置することで、遠心力によるウエハ２００の位置ずれを防ぐことができる。
【００５４】
図４に示すように、サセプタ２１７には、サセプタ２１７を昇降させる昇降機構２６８が設けられている。サセプタ２１７には、貫通孔２１７ａが複数設けられている。上述の反応容器２０３の底面には、ウエハ突き上げピン２６６が複数設けられている。ウエハ突き上げピン２６６は、反応容器２０３内へのウエハ２００の搬入・搬出時に、ウエハ２００を突き上げて、ウエハ２００の裏面を支持する。貫通孔２１７ａ及びウエハ突き上げピン２６６は、ウエハ突き上げピン２６６が上昇させられた時、又は昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられた時に、ウエハ突き上げピン２６６がサセプタ２１７とは非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けるように、互いに配置されている。
【００５５】
昇降機構２６８には、サセプタ２１７を回転させる回転機構２６７が設けられている。回転機構２６７の図示しない回転軸は、サセプタ２１７に接続されており、回転機構２６７を作動させることでサセプタ２１７を回転させることができるように構成されている。回転機構２６７には、後述する制御部２２１が、カップリング部２６７ａを介して接続されている。カップリング部２６７ａは、回転側と固定側との間を金属ブラシ等により電気的に接続するスリップリング機構として構成されている。これにより、サセプタ２１７の回転が妨げられないようになっている。制御部２２１は、サセプタ２１７を所定の速度で所定時間回転させるように、回転機構２６７への通電具合を制御するように構成されている。上述したように、サセプタ２１７を回転させることにより、サセプタ２１７上に載置されたウエハ２００は、第１の処理領域２０１ａ、第１のパージ領域２０４ａ、第２の処理領域２０１ｂ及び第２のパージ領域２０４ｂをこの順番に移動することとなる。
【００５６】
（加熱部）
サセプタ２１７の内部には、加熱部としてのヒータ２１８が一体的に埋め込まれており、ウエハ２００を加熱できるように構成されている。ヒータ２１８に電力が供給されると、ウエハ２００表面が所定温度（例えば室温〜１０００℃程度）にまで加熱されるようになっている。なお、ヒータ２１８は、サセプタ２１７に載置されたそれぞれのウエハ２００を個別に加熱するように、同一面上に複数（例えば５つ）設けてもよい。
【００５７】
サセプタ２１７には温度センサ２７４が設けられている。ヒータ２１８及び温度センサ２７４には、電力供給線２２２を介して、温度調整器２２３、電力調整器２２４及びヒータ電源２２５が電気的に接続されている。温度センサ２７４により検出された温度情報に基づいて、ヒータ２１８への通電具合が制御されるように構成されている。
【００５８】
（ガス供給部）
反応容器２０３の上側には、第１の処理ガス導入部２５１と、第２の処理ガス導入部２５２と、不活性ガス導入部２５３と、を備えるガス供給部２５０が設けられている。ガス供給部２５０は、反応容器２０３の上側に開設された開口に気密に設けられている。第１の処理ガス導入部２５１の側壁には、第１のガス噴出口２５４が設けられている。第２の処理ガス導入部２５２の側壁には、第２のガス噴出口２５５が設けられている。不活性ガス導入部２５３の側壁には、第１の不活性ガス噴出口２５６及び第２の不活性ガス噴出口２５７がそれぞれ対向するように設けられている。ガス供給部２５０は、第１の処理ガス導入部２５１から第１の処理領域２０１ａ内に第１の処理ガスを供給し、第２の処理ガス導入部２５２から第２の処理領域２０１ｂ内に第２の処理ガスを供給し、不活性ガス導入部２５３から第１のパージ領域２０４ａ内及び第２のパージ領域２０４ｂ内に不活性ガスを供給するように構成されている。ガス供給部２５０は、各処理ガス及び不活性ガスを混
合させずに個別に供給することができる。また、ガス供給部２５０は、各処理ガス及び不活性ガスを併行して供給することができるように構成されている。
【００５９】
（処理ガス供給系）
第１の処理ガス導入部２５１の上流側には、第１のガス供給管２３２ａが接続されている。第１のガス供給管２３２ａの上流側には、上流方向から順に、原料ガス供給源２３３ａ、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）２３４ａ、及び開閉弁であるバルブ２３５ａが設けられている。
【００６０】
第１のガス供給管２３２ａからは、第１のガス（第１の処理ガス）として、例えば、シリコン含有ガスが、マスフローコントローラ２３４ａ、バルブ２３５ａ、第１のガス導入部２５１及び第１のガス噴出口２５４を介して、第１の処理領域２０１ａ内に供給される。シリコン含有ガスとしては、例えばトリシリルアミン（（ＳｉＨ３）３Ｎ、略称：ＴＳＡ）ガスを用いることができる。なお、第１の処理ガスは、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良いが、ここでは気体として説明する。第１の処理ガスが常温常圧で液体の場合は、原料ガス供給源２３３ａとマスフローコントローラ２３４ａとの間に、図示しない気化器を設ければよい。
【００６１】
なお、シリコン含有ガスとしては、ＴＳＡガスの他に、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）ガス等を用いることができる。
【００６２】
第２の処理ガス導入部２５２の上流側には、第２のガス供給管２３２ｂが接続されている。第２のガス供給管２３２ｂの上流側には、上流方向から順に、原料ガス供給源２３３ｂ、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）２３４ｂ、及び開閉弁であるバルブ２３５ｂが設けられている。
【００６３】
第２のガス供給管２３２ｂからは、第２のガス（第２の処理ガス）として、例えば酸素含有ガスである酸素（Ｏ２）ガスが、マスフローコントローラ２３４ｂ、バルブ２３５ｂ、第２のガス導入部２５２及び第２のガス噴出口２５５を介して、第２の処理領域２０１ｂ内に供給される。第２の処理ガスである酸素ガスは、上述のプラズマ生成部２０６によりプラズマ状態とされ、ウエハ２００に供給される。なお、第２の処理ガスである酸素ガスは、ヒータ２１８の温度及び反応容器２０３内の圧力を所定の範囲に調整し、熱で活性化させてもよい。なお、酸素含有ガスとしては、オゾン（Ｏ３）ガスや水蒸気（Ｈ２Ｏ）を用いてもよい。
【００６４】
主に、第１のガス供給管２３２ａ、マスフローコントローラ２３４ａ及びバルブ２３５ａにより、第１の処理ガス供給系（シリコン含有ガス供給系ともいう）が構成される。なお、原料ガス供給源２３３ａ、第１の処理ガス導入部２５１、第１のガス噴出口２５４を、第１の処理ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第２のガス供給管２３２ｂ、マスフローコントローラ２３４ｂ及びバルブ２３５ｂにより、第２の処理ガス供給系（酸素含有ガス供給系ともいう）が構成される。なお、原料ガス供給源２３３ｂ、第２のガス導入部２５２、第２のガス噴出口２５５を、第２の処理ガス供給系に含めて考えてもよい。そして、主に、第１のガス供給系及び第２のガス供給系により、処理ガス供給系が構成される。
【００６５】
（不活性ガス供給系）
不活性ガス導入部２５３の上流側には、第１の不活性ガス供給管２３２ｃが接続されている。第１の不活性ガス供給管２３２ｃの上流側には、上流方向から順に、不活性ガス供給源２３３ｃ、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）２３
４ｃ、及び開閉弁であるバルブ２３５ｃが設けられている。
【００６６】
第１の不活性ガス供給管２３２ｃからは、不活性ガスとして、例えば窒素（Ｎ２）ガスが、マスフローコントローラ２３４ｃ、バルブ２３５ｃ、不活性ガス導入部２５３、第１の不活性ガス噴出口２５６及び第２の不活性ガス噴出口２５７を介して、第１のパージ領域２０４ａ内及び第２のパージ領域２０４ｂ内にそれぞれ供給される。第１のパージ領域２０４ａ内及び第２のパージ領域２０４ｂ内に供給される不活性ガスは、後述する成膜工程（Ｓ３０）ではパージガスとして作用する。また、成膜後の基板冷却工程（Ｓ４０）では冷却ガスとして作用する。なお、不活性ガスとしては、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ることができる。
【００６７】
第１のガス供給管２３２ａのバルブ２３５ａよりも下流側には、第２の不活性ガス供給管２３２ｄの下流端が接続されている。第２の不活性ガス供給管２３２ｄの上流端は、第１の不活性ガス供給系のマスフローコントローラ２３４ｃとバルブ２３５ｃとの間に接続されている。第２の不活性ガス供給管２３２ｄには、開閉弁であるバルブ２３５ｄが設けられている。
【００６８】
第２の不活性ガス供給管２３２ｄからは、不活性ガスとして、例えばＮ２ガスが、マスフローコントローラ２３４ｃ、バルブ２３５ｄ、第１のガス供給管２３２ａ、第１のガス導入部２５１及び第１のガス噴出口２５４を介して、第１の処理領域２０１ａ内に供給される。第１の処理領域２０１ａ内に供給される不活性ガスは、成膜工程（Ｓ３０）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。また、成膜後の基板冷却工程（Ｓ４０）では冷却ガスとして作用する。
【００６９】
また、第２のガス供給管２３２ｂのバルブ２３５ｂよりも下流側には、第３の不活性ガス供給管２３２ｅの下流端が接続されている。第３の不活性ガス供給管２３２ａの上流端は、第１の不活性ガス供給系のマスフローコントローラ２３４ｃとバルブ２３５ｃとの間に接続されている。第３の不活性ガス供給管２３２ｅには、開閉弁であるバルブ２３５ｅが設けられている。
【００７０】
第３の不活性ガス供給管２３２ｅからは、不活性ガスとして、例えばＮ２ガスが、マスフローコントローラ２３４ｃ、バルブ２３５ｅ、第２のガス供給管２３２ｂ、第２のガス導入部２５２及び第２のガス噴出口２５５を介して、第２の処理領域２０１ｂ内に供給される。第２の処理領域２０１ｂ内に供給される不活性ガスは、第１の処理領域２０１ａ内に供給される不活性ガスと同様に、成膜工程（Ｓ３０）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用し、また、成膜後の基板冷却工程（Ｓ４０）では冷却ガスとして作用する。
【００７１】
主に、第１の不活性ガス供給管２３２ｃ、マスフローコントローラ２３４ｃ及びバルブ２３５ｃにより第１の不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２３３ｃ、不活性ガス導入部２５３、第１の不活性ガス噴出口２５６、第２の不活性ガス噴出口２５７を、第１の不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第２の不活性ガス供給管２３２ｄ及びバルブ２３５ｄにより第２の不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２３３ｃ、マスフローコントローラ２３４ｃ、第１のガス供給管２３２ａ、第１のガス導入部２５１及び第１のガス噴出口２５４を、第２の不活性ガスに含めて考えてもよい。また、主に、第３の不活性ガス供給管２３２ｅ及びバルブ２３５ｅにより第３の不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２３３ｃ、マスフローコントローラ２３４ｃ、第２のガス供給管２３２ｂ、第２のガス導入部２５２及び第２のガス噴出口２５５を、第３の不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。そして、主に、第１〜第３の不活性ガス供給系により、不活性ガス供給系が構成される。
【００７２】
（プラズマ生成部）
図３に示すように、第２の処理領域２０１ｂの上方には、供給された処理ガスをプラズマ状態とするプラズマ生成部２０６が設けられている。プラズマ状態とすることで、低温でウエハ２００の処理を行うことができる。プラズマ生成部２０６は、図５に示すように、少なくとも一対の対向するくし型電極２０７ａ，２０７ｂを備えている。くし型電極２０７ａ，２０７ｂには、絶縁トランス２０８の二次側出力が電気的に接続されている。高周波電源２０９の出力する交流電力が、整合器２１０を介してくし型電極２０７ａ，２０７ｂに供給されると、くし型電極２０７ａ，２０７ｂの周辺にプラズマが生成されるように構成されている。
【００７３】
くし型電極２０７ａ，２０７ｂは、サセプタ２１７に支持されたウエハ２００の処理面から５ｍｍ以上２５ｍｍ以下の高さ位置に、ウエハ２００の処理面と対向するように配置することが好ましい。このように、くし型電極２０７ａ，２０７ｂをウエハ２００の処理面の極近傍に設けると、活性化させた処理ガスがウエハ２００に到達する前に失活してしまうことを抑制できる。
【００７４】
なお、くし型電極２０７ａ，２０７ｂの電極の本数や、幅、各電極の間隔は、処理条件等により適宜変更できる。また、プラズマ生成部２０６の構成は、第２の処理領域２０１ｂ内にくし型電極２０７ａ，２０７ｂを備える上述の構成に限定されない。すなわち、サセプタ２１７に支持されたウエハ２００の処理面にプラズマを供給できるものであればよく、処理ガス供給系の途中等に設けられたリモートプラズマ機構であってもよい。リモートプラズマ機構を用いた場合、第２の処理領域２０１ｂを小さくすることが可能となる。
【００７５】
（排気系）
図４に示すように、反応容器２０３には、処理領域２０１ａ，２０１ｂ内及びパージ領域２０４ａ，２０４ｂ内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、反応容器２０３内（処理領域２０１ａ，２０１ｂ内及びパージ領域２０４ａ，２０４ｂ内）の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５、及び圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されており、反応容器２０３内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。なお、ＡＰＣバルブ２４３は、弁を開閉して反応容器２０３内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能となっている開閉弁である。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３、及び圧力センサ２４５により排気系が構成される。なお、真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
【００７６】
（制御部）
図６に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ２２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２２１ｂ、記憶装置２２１ｃ、Ｉ／Ｏポート２２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２２１ｂ、記憶装置２２１ｃ、Ｉ／Ｏポート２２１ｄは、内部バス２２１ｅを介して、ＣＰＵ２２１ａ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２２１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２２８が接続されている。
【００７７】
記憶装置２２１ｃ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２２１ｃ内には、基板処理装置１００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２２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように
組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロ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、ＲＡＭ２２１ｂは、ＣＰＵ２２１ａ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。
【００７８】
Ｉ／Ｏポート２２１ｄは、上述のマスフローコントローラ２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃ、バルブ２３５ａ、２３５ｂ、２３５ｃ、２３５ｄ、２３５ｅ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、ヒータ２１８、温度センサ２７４、回転機構２６７、昇降機構２６８、高周波電源２０９、整合器２１０、ヒータ電源２２５等に接続されている。
【００７９】
ＣＰＵ２２１ａは、記憶装置２２１ｃ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２２８からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２２１ｃ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、ＣＰＵ２２１ａ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２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２３５ａ、２３５ｂ、２３５ｃ、２３５ｄ、２３５ｅの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉及び圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２７４に基づくヒータ２１８の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動・停止、回転機構２６７の回転速度調節動作、昇降機構２６８の昇降動作、高周波電源２０９の電力供給、ヒータ電源２２５による電力供給等を制御したり、整合器２１０によるインピーダンス制御を行うように構成されている。
【００８０】
なお、コントローラ２２１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）２２９を用意し、係る外部記憶装置２２９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２２１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２２９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２２９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２２１ｃや外部記憶装置２２９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２２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２２９単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【００８１】
（３）基板処理工程
続いて、本実施形態にかかる半導体製造工程の一工程として、上述した反応容器２０３を備えるプロセスチャンバ２０２ａを用いて実施される基板処理工程について、図７及び図８を用いて説明する。図７は、本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図であり、図８は、本実施形態に係る基板処理工程における成膜工程及び基板冷却工程での基板への処理を示すフロー図である。なお、以下の説明において、基板処理装置１００のプロセスチャンバ２０２ａの構成各部の動作は、コントローラ２２１により制御される。
【００８２】
ここでは、第１の処理ガスとして、シリコン含有ガスであるトリシリルアミン（ＴＳＡ）ガスを用い、第２の処理ガスとして、酸素含有ガスである酸素ガスを用い、ウエハ２００上に絶縁膜としてＳｉＯ膜を形成する例について説明する。
【００８３】
（基板搬入・載置工程（Ｓ１０））
まず、ウエハ２００の搬送位置までウエハ突き上げピン２６６を上昇させ、サセプタ２１７の貫通孔２１７ａにウエハ突き上げピン２６６を貫通させる。その結果、ウエハ突き上げピン２６６が、サセプタ２１７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２４４ａを開き、真空搬送ロボット１１２を用いて、反応容器２０３内に所定枚数（例えば５枚）のウエハ２００を搬入する。そして、サセプタ２１７の図示しない回転軸を中心として、各ウエハ２００が重ならないように、サセプタ２１７の同一面上に載置する。これにより、ウエハ２００は、サセプタ２１７の表面から突出したウエハ突き上げピン２６６上に水平姿勢で支持される。
【００８４】
反応容器２０３内にウエハ２００を搬入したら、真空搬送ロボット１１２を反応容器２０３外へ退避させ、ゲートバルブ２４４ａを閉じて反応容器２０３内を密閉する。その後、ウエハ突き上げピン２６６を下降させて、第１の処理領域２０１ａ、第１のパージ領域２０４ａ、第２の処理領域２０１ｂ、第２のパージ領域２０４ｂの各底面のサセプタ２１７上にウエハ２００を載置する。
【００８５】
なお、ウエハ２００を反応容器２０３内に搬入する際には、排気部により反応容器２０３内を排気しつつ、不活性ガス供給系から反応容器２０３内にパージガスとしてのＮ２ガスを供給することが好ましい。具体的には、真空ポンプ２４６を作動させ、ＡＰＣバルブ２４３を開けることにより、反応容器２０３内を排気する。それと併行して、少なくとも第１の不活性ガス供給系のバルブ２３５ｃを開けることにより、反応容器２０３内にＮ２ガスを供給する。このようにして、Ｎ２ガスを供給することが好ましい。これにより、処理領域２０１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。ここで、さらに第２の不活性ガス供給系及び第３の不活性ガス供給系から不活性ガスを供給してもよい。なお、真空ポンプ２４６は、少なくとも基板搬入・載置工程（Ｓ１０）から後述する基板搬出工程（Ｓ５０）が終了するまでの間は、常に作動させた状態とする。
【００８６】
（昇温・圧力調整工程（Ｓ２０））
続いて、サセプタ２１７の内部に埋め込まれたヒータ２１８に電力を供給し、ウエハ２００の表面が所定の温度（例えば２００℃以上であって４００℃以下）となるように加熱する。この際、ヒータ２１８の温度は、温度センサ２７４により検出された温度情報に基づいてヒータ２１８への通電具合を制御することによって調整される。
【００８７】
なお、シリコンで構成されるウエハ２００の加熱処理では、表面温度を７５０℃以上にまで加熱すると、ウエハ２００の表面に形成されたソース領域やドレイン領域等に拡散が生じ、回路特性が劣化し、半導体デバイスの性能が低下してしまう場合がある。ウエハ２００の温度を上述のように制限することにより、ウエハ２００の表面に形成されたソース領域やドレイン領域における不純物の拡散、回路特性の劣化、半導体デバイスの性能の低下を抑制できる。
【００８８】
また、反応容器２０３内が所望の圧力（例えば０．１Ｐａ〜３００Ｐａ、好ましくは２０Ｐａ〜４０Ｐａ）となるように、反応容器２０３内を真空ポンプ２４６によって真空排気する。この際、反応容器２０３内の圧力は図中省略の圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４３の開度をフィードバック制御する。
【００８９】
また、ウエハ２００を加熱しつつ、回転機構２６７を作動して、サセプタ２１７の回転を開始させる。この際、サセプタ２１７の回転速度はコントローラ２２１によって制御される。サセプタ２１７の回転速度は例えば１回転／秒である。なお、サセプタ２１７は、
後述する基板冷却工程（Ｓ４０）が終了するまでの間、常に回転させた状態とする。サセプタ２１７を回転させることにより、ウエハ２００は、第１の処理領域２０１ａ、第１のパージ領域２０４ａ、第２の処理領域２０１ｂ、第２のパージ領域２０４ｂの順に移動し、各領域をウエハ２００が通過する。
【００９０】
（成膜工程（Ｓ３０））
次に、第１の処理領域２０１ａ内に第１の処理ガスとしてのＴＳＡガスを供給し、第２の処理領域２０１ｂ内に第２の処理ガスとしての酸素ガスを供給して、ウエハ２００上にＳｉＯ膜を成膜する工程を例に説明する。なお、以下の説明において、ＴＳＡガスの供給、酸素ガスの供給、不活性ガスの供給は同時に行う。
【００９１】
ウエハ２００を加熱して所望とする温度に達し、サセプタ２１７が所望とする回転速度に到達したら、少なくともバルブ２３５ａ，２３５ｂ及び２３５ｃを開け、処理ガス及び不活性ガスの処理領域２０１及びパージ領域２０４への供給を開始する。具体的には、バルブ２３５ａを開けて第１の処理領域２０１ａ内にＴＳＡガスの供給し、それと併行してバルブ２３５ｂを開けて第２の処理領域２０１ｂ内に酸素ガスを供給する。さらにバルブ２３５ｃを開けて第１のパージ領域２０４ａ及び第２のパージ領域２０４ｂ内に不活性ガスであるＮ２ガスを供給する。このとき、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して反応容器２０３内の圧力を、例えば１０Ｐａ〜１０００Ｐａの範囲内の圧力とする。ヒータ２１８の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば２００℃〜４００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
【００９２】
ＴＳＡガスは、バルブ２３５ａを開け、第１のガス供給管２３２ａから第１のガス導入部２５１及び第１のガス噴出口２５４を介して第１の処理領域２０１ａにＴＳＡガスを供給しつつ、排気管２３１から排気する。このとき、ＴＳＡ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２３４ａを調整する。なお、マスフローコントローラ２３４ａで制御するＴＳＡガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ〜５０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。
【００９３】
ＴＳＡガスを第１の処理領域２０１ａ内に供給する際には、バルブ２３５ｄを開け、第２の不活性ガス供給管２３２ｄからキャリアガス或いは希釈ガスとしてのＮ２ガスを第１の処理領域２０１ａ内に供給することが好ましい。これにより、第１の処理領域２０１ａ内へのＴＳＡガスの供給を促進させることができる。
【００９４】
また、バルブ２３５ａ及びバルブ２３５ｂを開け、第２のガス供給管２３２ｂから第２のガス導入部２５２及び第２のガス噴出口２５５を介して第２の処理領域２０１ｂに酸素ガスを供給しつつ、排気管２３１から排気する。このとき、酸素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２３４ｂを調整する。なお、マスフローコントローラ２３４ｂで制御する酸素ガスの供給流量は、例えば１０００ｓｃｃｍ〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。
【００９５】
酸素ガスを第２の処理領域２０１ｂ内に供給する際には、バルブ２３５ｅを開け、第３の不活性ガス供給管２３２ｅからキャリアガス、或いは希釈ガスとしてのＮ２ガスを第２の処理領域２０１ｂ内に供給することが好ましい。これにより、第２の処理領域２０１ｂ内への酸素ガスの供給を促進することができる。
【００９６】
また、バルブ２３５ａ及びバルブ２３５ｂ、さらにバルブ２３５ｃを開け、パージガスとしての不活性ガスであるＮ２ガスを、第１の不活性ガス供給管２３２ｃから不活性ガス導入部２５３、第１の不活性ガス噴出口２５６及び第２の不活性ガス噴出口２５７を介して第１のパージ領域２０４ａ及び第２のパージ領域２０４ｂにそれぞれ供給しつつ排気す
る。このとき、Ｎ２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２３４ｃを調整する。なお、仕切板２０５の端部と反応容器２０３の側壁との隙間を介し、第１のパージ領域２０４ａ内及び第２のパージ領域２０４ｂ内から第１の処理領域２０１ａ内及び第２の処理領域２０１ｂ内に向けて不活性ガスを噴出させる。これにより、第１のパージ領域２０４ａ内及び第２のパージ領域２０４ｂ内への処理ガスの侵入を抑制することができる。
【００９７】
ガスの供給開始と共に、第２の処理領域２０１ｂの上方に設けられたプラズマ生成部２０６の電極２０７ａ，２０７ｂに、高周波電源２０９から高周波電力を供給する。第２の処理領域２０１ｂ内に供給され、プラズマ生成部２０６の下方を通過した酸素ガスは、第２の処理領域２０１ｂ内でプラズマ状態となり、これに含まれる活性種がウエハ２００に供給される。なお、高周波電源２０９から一対のくし型電極２０７ａ，２０７ｂ間に印加する高周波電力は、例えば５０Ｗ〜１０００Ｗの範囲内の電力となるように設定する。
【００９８】
酸素ガスは反応温度が高く、上述のようなウエハ２００の処理温度、反応容器２０３内の圧力では反応しづらい。しかしながら、本実施形態のように酸素ガスをプラズマ状態とし、これに含まれる活性種を供給するようにすると、例えば４００℃以下の温度帯でも成膜処理を行うことができる。なお、第１の処理ガスと第２の処理ガスとで要求する処理温度が異なる場合、処理温度が低い方の処理ガスの温度に合わせてヒータ２１８を制御し、処理温度を高くする必要のある他方の処理ガスを、プラズマ状態として供給するとよい。このようにプラズマを利用することによりウエハ２００を低温で処理することができる。低温で処理することで、アルミニウム等の熱に弱い配線等を有するウエハ２００に対する熱ダメージを抑制することができる。また、処理ガスの不完全反応による生成物等の異物の発生を抑制することができ、ウエハ２００上に形成する薄膜の均質性や耐電圧特性等を向上させることができる。また、プラズマ状態とした酸素ガスの高い酸化力によって、酸化処理時間を短縮することができる等、基板処理の生産性を向上させることができる。
【００９９】
上述したように、サセプタ２１７を回転させることにより、ウエハ２００は、第１の処理領域２０１ａ、第１のパージ領域２０４ａ、第２の処理領域２０１ｂ、第２のパージ領域２０４ｂの順に移動を繰り返す。そのため、図８に示すように、ウエハ２００には、ＴＳＡガスの供給、Ｎ２ガスの供給（パージ）、プラズマ状態とされた酸素ガスの供給、Ｎ２ガスの供給（パージ）が交互に所定回数実施されることになる。
【０１００】
まず、第１の処理領域２０１ａを通過したウエハ２００表面にＴＳＡガスが供給され、ウエハ２００上にシリコン含有層が形成される。
【０１０１】
次に、シリコン含有層が形成されたウエハ２００が第１のパージ領域２０４ａを通過する。このとき、ウエハ２００に不活性ガスであるＮ２ガスが供給される。
【０１０２】
次に、第２の処理領域２０１ｂを通過したウエハ２００に酸素ガスが供給され、ウエハ２００上にシリコン酸化層（ＳｉＯ層）が形成される。すなわち、酸素ガスは、第１の処理領域２０１ａでウエハ２００上に形成されたシリコン含有層の少なくとも一部と反応する。これにより、シリコン含有層は酸化されて、シリコン及び酸素を含むＳｉＯ層へと改質される。
【０１０３】
そして、第２の処理領域２０１ｂでＳｉＯ層が形成されたウエハ２００が第２のパージ領域２０４ｂを通過する。このとき、ウエハ２００に不活性ガスであるＮ２ガスが供給される。
【０１０４】
このように、サセプタ２１７の１回転を１サイクルとしてＳｉＯ膜を成膜することがで
きる。すなわち第１の処理領域２０１ａ、第１のパージ領域２０４ａ、第２の処理領域２０１ｂ及び第２のパージ領域２０４ｂのウエハ２００の通過を１サイクルとし、このサイクルを少なくとも１回以上行うことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＳｉＯ膜を成膜することができる。
【０１０５】
ウエハ２００上に所望の膜厚のＳｉＯ膜が形成された後、少なくともバルブ２３４ａ及びバルブ２３５ｂを閉じ、第１の処理領域２０１ａ及び第２の処理領域２０１ｂへのＴＳＡガス及び酸素ガスの供給を停止する。このとき、くし型電極２０７ａ，２０７ｂに対する電力供給も停止する。さらに、ヒータ２１８の通電量を制御して温度を低くするか、あるいはヒータ２１８への通電を停止する。なお、ＴＳＡガス及び酸素ガスの流量を、ウエハ２００上にＳｉＯ膜が成膜されない程度の流量にすれば、第１の処理領域２０１ａ及び第２の処理領域２０１ｂへ供給し続けてもよく、これにより生産性をより向上させることができる。
【０１０６】
（基板冷却工程（Ｓ４０））
図７及び図８に示すように、上述の成膜工程（Ｓ３０）が終了した後、ウエハ２００をサセプタ２１７に載置した状態で、第１のパージ領域２０４ａ及び第２のパージ領域２０４ｂに冷却ガスとしてのＮ２ガスを供給する。このようにして、ＳｉＯ膜が形成された処理済みのウエハ２００を冷却する。
【０１０７】
ここでは、バルブ２３５ａ及びバルブ２３５ｂを閉じて、ＴＳＡガス及び酸素ガスの供給を停止する。バルブ２３５ｃは開けたままとし、第１の不活性ガス供給管２３２ｃから、マスフローコントローラ２３４ｃで流量制御されたＮ２ガスを第１のパージ領域２０４ａ及び第２のパージ領域２０４ｂに供給しつつ排気する。このとき、上述したようにサセプタ２１７の回転は継続している。これにより、ＴＳＡガスや酸素ガスの消費や、ＴＳＡガスと酸素ガスとの反応による副生成物の生成を抑えつつ、ＳｉＯ膜が形成された処理済みのウエハ２００を、反応容器２０３内で急速に冷却することができる。
【０１０８】
このとき、バルブ２３５ｄ，２３５ｅを更に開け、第２の不活性ガス供給管２３２ｄ及び第３の不活性ガス供給管２３２ｅから、第１の処理領域２０１ａ内及び第２の処理領域２０１ｂ内に冷却ガスとしてのＮ２ガスを供給してもよい。これにより、処理済みのウエハ２００をより急速に冷却することができる。
【０１０９】
このように、冷却ガスとしての不活性ガス（Ｎ２ガス）を供給することで、反応容器２０３内で処理済みのウエハ２００を急速に冷却することができる。そして、成膜工程（Ｓ３０）が終了した後に、薄膜が形成されたウエハ２００上で、所望としない反応の発生を抑制することができる。すなわち、薄膜が形成された処理済みのウエハ２００を、不活性ガスにより薄膜側からウエハ２００を早急に冷却することにより、ウエハ２００に蓄積された余熱による薄膜の温度の上昇を抑制できる。従って、成膜処理が終了したウエハ２００の薄膜上で所望としない反応の発生を抑制でき、ウエハ２００の膜質の低下を抑制できる。所望としない反応とは、例えば、余熱によって反応容器２０３内の雰囲気とウエハ２００上に形成された膜とが反応してしまうことを言う。
【０１１０】
また、処理済みのウエハ２００を急速に冷却することにより、ウエハ２００上に形成された薄膜の結晶構造を早急に安定化させることができる。これにより、ウエハ２００上に形成された薄膜中に、第１の処理領域２０１ａ及び第２の処理領域２０１ｂ内に残存する処理ガスや、反応容器内に発生した不要な副生成物が侵入することを防止できる。従って、ウエハ２００の膜質の低下をより抑制できる。
【０１１１】
さらに、後述する基板搬出工程（Ｓ５０）で反応容器２０３内からウエハ２００を搬出
する際に、真空搬送ロボット１１２等の構成部材の熱による破損の発生を回避できる。また、そのような構成部材に要求される耐熱性を低くすることができる。
【０１１２】
（基板搬出工程（Ｓ５０））
そして、ウエハ突き上げピン２６６を上昇させ、サセプタ２１７の表面から突出させたウエハ突き上げピン２６６上にウエハ２００を支持させる。そして、ゲートバルブ２４４ａを開き、真空搬送ロボット１１２を用いてウエハ２００を反応容器２０３の外へ搬出し、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。なお、上記において、ウエハ２００の温度、反応容器２０３内の圧力、各ガスの流量、電極２０７ａ，２０７ｂに印加する電力、処理時間等の条件等は、改質対象の膜の材料や膜厚等によって任意に調整する。
【０１１３】
（４）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
【０１１４】
（ａ）本実施形態によれば、反応容器２０３内を、第１の処理領域２０１ａ、第１のパージ領域２０４ａ、第２の処理領域２０１ｂ、第２のパージ領域２０４ｂが交互に配列されるよう分割している。そして、サセプタ２１７を回転させて、ウエハ２００を、第１の処理領域２０１ａ、第１のパージ領域２０４ａ、第２の処理領域２０１ｂ、第２のパージ領域２０４ｂの順に移動させるようにしている。これにより、反応容器２０３内全体をパージ（リセット）することなく、ウエハ２００への処理ガスの供給及び不活性ガスの供給を交互に行うことが可能となる。その結果、基板処理の生産性を向上させることができる。
【０１１５】
（ｂ）本実施形態では、処理済みのウエハ２００を反応容器２０３内で早急に冷却している。これにより、ウエハ２００に蓄積された余熱による薄膜の温度の上昇を抑制することができる。このような温度の上昇を抑制することで、ウエハ２００に形成された薄膜上で所望としない反応の発生を抑制でき、ウエハ２００の膜質の低下を抑制できる。
【０１１６】
（ｃ）本実施形態では、処理済みのウエハ２００を反応容器２０３内で早急に冷却している。これにより、ウエハ２００上に形成された薄膜の結晶構造を早急に安定化させることができる。薄膜の結晶構造を早急に安定化させることで、反応容器２０３内に発生した不要な副生成物が、ウエハ２００上に形成された薄膜中に侵入することを抑制できる。従って、ウエハ２００上に形成された薄膜の膜質の低下をより抑制できる。なお、上述の実施形態では、ウエハ２００上にＳｉＯ膜が形成される場合について説明したが、ウエハ２００上に形成される膜がＨｉｇｈ−ｋ膜である場合、ウエハ２００上に形成された薄膜を、より早急に安定化させることができる。
【０１１７】
（ｄ）本実施形態では、処理済みのウエハ２００を反応容器２０３内で早急に冷却することできる。これにより、例えば反応容器２０３内からウエハ２００を搬出する真空搬送ロボット１１２等の、基板処理工程より後の工程で使用される構成部材の破損の発生を低減できる。また、基板処理工程より後の工程で使用される構成部材に要求される耐熱性を低減することができる。
【０１１８】
（ｅ）本実施形態では、ウエハ２００の成膜処理が終了した後、パージ領域２０４ａ，２０４ｂへの不活性ガスの供給に加えて、処理領域２０１ａ，２０１ｂ内にも不活性ガスを供給し、処理済みのウエハ２００を冷却している。これにより、処理済みのウエハ２００の冷却をより早急に行うことができる。
【０１１９】
（ｆ）本実施形態では、第２の処理領域２０１ｂは、処理ガスをプラズマ状態とするプラズマ生成部２０６を備えている。これにより、ウエハ２００の処理を低温で行うことができる。従って、処理ガスの不完全反応による生成物等の異物の発生を抑制することができ
、このため基板上に形成された薄膜の均質性や耐電圧特性等を向上させることができる。また、プラズマ状態とされた処理ガスによって、処理時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
【０１２０】
（ｇ）本実施形態では、プラズマ生成部２０６は、一対のくし型電極２０７ａ，２０７ｂを備え、サセプタ２１７に支持されたウエハの処理面から５ｍｍ〜２５ｍｍの位置に、ウエハ２００の処理面と対向するように配置されている。これにより、活性化させた処理ガスが失活することを抑制でき、活性化させた処理ガスをウエハ２００に効率よく供給できる。
【０１２１】
＜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。
【０１２２】
例えば、上述の実施形態では、反応容器２０３内に、２つの処理領域及び２つのパージ領域を設けたが、処理領域及びパージ領域をそれぞれ３つ以上ずつ設け、３種類以上の処理ガスを、それぞれの処理領域に供給してもよい。例えば、３つの処理領域及び３つのパージ領域を設けた場合、第１の処理ガスとしてシリコン含有ガスを用い、第２の処理ガスとして酸素含有ガスを用い、第３の処理ガスとして窒素含有ガス（例えばアンモニア（ＮＨ３））を用いることで、ウエハ２００上にシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）を形成することができる。これによっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１２３】
また、上述の実施形態では、反応容器２０３内を第１の処理領域２０１ａと、第１のパージ領域２０４ａと、第２の処理領域２０１ｂと、第２のパージ領域２０４ｂとに分割する分割構造体として、仕切板２０５を用いたが、これに限られるものではない。この他、例えば、分割構造体は、反応容器２０３内の処理空間を形成する天井の一部に凸部を設けることで形成してもよい。
【０１２４】
また、上述の実施形態では、仕切板２０５の間の角度をそれぞれ９０度とし、処理領域２０１ａ，２０１ｂ及びパージ領域２０４ａ，２０４ｂのそれぞれの容積を一定とし、各領域でウエハ２００が通過する時間、すなわち各領域でウエハ２００が雰囲気に晒される時間を一定としたが、これに限られるものではない。例えば、基板処理に用いられるガスの種類に応じて、各処理領域２０１ａ，２０１ｂや各パージ領域２０４ａ，２０４ｂの容積をそれぞれ変更してもよい。すなわち、分割構造体（仕切板２０５）間の角度を適宜変更して各領域の容積を異ならせ、第１の処理領域２０１ａと第２の処理領域２０１ｂとの間で、ウエハ２００が雰囲気に晒される時間を異ならせてもよい。
【０１２５】
また、上述の実施形態では、処理ガスとしてシリコン含有ガス及び酸素含有ガスを用い、ウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成しているが、これに限られるものではない。すなわち、処理ガスとして、例えばハフニウム（Ｈｆ）含有ガス及び酸素含有ガス、ジルコニウム（Ｚｒ）含有ガス及び酸素含有ガス、チタン（Ｔｉ）含有ガス及び酸素含有ガスを用いて、酸化ハフニウム膜（ＨｆＯ膜）、酸化ジルコニウム（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。また、プラズマ状態とする処理ガスとして、酸素含有ガスのほかに、窒素（Ｎ）含有ガスであるアンモニア（ＮＨ３）ガス等を用いてもよい。
【０１２６】
また、上述の実施形態では、処理済みのウエハ２００の冷却時、サセプタ２１７は回転させている。これに限らず、サセプタ２１７の回転を停止してもよい。また、サセプタ２１７の回転を停止し、特定の処理済みのウエハ２００にのみ不活性ガスを多量に供給して冷却を行うと、特定のウエハ２００を急速に冷却することもできる。
【０１２７】
また、上述の実施形態では、ガス供給部２５０の不活性ガス導入部２５３を、第１のパージ領域２０４ａと第２のパージ領域２０４ｂとで共通としたが、不活性ガス導入部は個別に設けてもよい。
【０１２８】
また、上述の本実施形態では、ウエハ２００の搬入口と搬出口とを個別に設けたが、ウエハ２００の搬入出口とし、共通としてもよい。
【０１２９】
また、上述の本実施形態では、ウエハ突き上げピン２６６が昇降することでウエハ２００を処理位置や搬送位置に移動させたが、昇降機構２６８を用い、サセプタ２１７を昇降させることで、ウエハ２００を処理位置や搬送位置に移動させてもよい。
【０１３０】
また、上述の本実施形態では、処理炉としてプロセスチャンバ２０２ａが使用され、処理済みのウエハ２００がプロセスチャンバ２０２ａ内で冷却される場合を例に説明したが、本実施形態では、このような形態に限定されるものではない。
【０１３１】
すなわち、処理炉としてプロセスチャンバ２０２ｂが使用される場合についても同様の動作が実施される。また、プロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂで同じ処理を行ってもよいし、異なる処理を行ってもよい。そして、例えば、プロセスチャンバ２０２ａとプロセスチャンバ２０２ｂとで別の処理を行う場合、プロセスチャンバ２０２ａでウエハ２００に所定の処理を行った後、続けてプロセスチャンバ２０２ｂで別の処理を行ってもよい。さらに、プロセスチャンバ２０２ａでウエハ２００に所定の処理を行った後、プロセスチャンバ２０２ｂで別の処理を行う場合、ロードロック室１２２又はロードロック室１２３を経由するようにしてもよい。また、本実施形態では４つのプロセスチャンバ２０２ａ〜２０２ｄが設けられているが、設けられるプロセスチャンバは３つ以下でもよいし、５つ以上であってもよい。
【０１３２】
また、プロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂ内で処理済みのウエハ２００を冷却した後、さらに冷却室２０２ｃ，２０２ｄにて処理済みのウエハ２００の冷却を行ってもよい。すなわち、プロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂ内での冷却が終了した後、処理済みのウエハ２００を、真空搬送ロボット１１２によって真空搬送装置１０３を経由し、所定の圧力（例えば１００Ｐａや１Ｐａ未満）に調整された冷却室２０２ｃ，２０２ｄ内へ搬送して載置してもよい。このとき、冷却室２０２ｃ，２０２ｄ内に不活性ガスが所定の流量（例えば１ｓｌｍ）供給されると、処理済みウエハ２００の冷却をより急速にできる。所定時間経過したら、処理済みウエハ２００は真空搬送ロボット１１２により冷却室２０２ｃ，２０２ｄから搬出される。なお、冷却室２０２ｃ，２０２ｄは、真空搬送ロボット１１２の動作範囲の制約と、少ないフットスペースで多くのウエハ２００の載置を可能にするため、積層構造を取ることが望ましい。加えて、より多くのウエハ２００を載置するため、冷却室２０２ｃ，２０２ｄ内部の架台は上下に動作する機構を有してもよい。
【０１３３】
また、プロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂ内で、あるいはプロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂ及び冷却室２０２ｃ，２０２ｄ内で処理済みのウエハ２００を冷却した後、さらにロードロック室１２２，１２３にて処理済みのウエハ２００の冷却を行ってもよい。すなわち、ロードロック室１２２，１２３は、真空搬送室１０３内から搬出したプロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂ内で冷却されたウエハ２００を一時的に収納し、ウエハ２００をさらに冷却する冷却室として機能するように構成されていてもよい。また、ロードロック室１２２，１２３には図示しない隔壁板（中間プレート）が設けられていてもよい。これにより、冷却途中のウエハ２００の冷却が、熱干渉により妨げられることを防止することができる。具体的には、例えば、複数枚の処理済みウエハ２００がロードロック室１２２，１２３内に搬入される場合、後に搬入された処理済みのウエハ２００の熱の影響で
、先に搬入された冷却途中の処理済みのウエハ２００の温度の下がり具合が遅くなることを防止することができる。
【０１３４】
上述した本実施形態では、搬入用の予備室としてロードロック室１２２、搬出用の予備室としてロードロック室１２３を使用する場合を例に説明した。本実施形態では、このような形態に限定されるものではない。すなわち、ロードロック室１２２を搬出用として使用し、ロードロック室１２３を搬入用として使用してもよい。さらに、ロードロック室１２２，１２３を搬入用及び搬出用として併用して使用してもよい。ここで、十分な冷却時間を経ずに大気側のゲートバルブ１２８または１２９を開けると、ウエハ２００の輻射熱によってロードロック室１２２，１２３、またはロードロック室１２２，１２３の周りに接続されている電気部品に損害を与える可能性がある。このため、高温である処理済みのウエハ２００を冷却する場合は、例えばロードロック室１２２を搬入用の予備室として使用し、ロードロック室を搬出用の予備室として使用することが好ましい。これにより、ロードロック室１２３内に処理済みのウエハ２００を搬入して冷却を行っている途中で、ロードロック室１２２のゲートバルブ１２６，１２８を開閉し、プロセスチャンバにウエハを搬入し、ウエハ２００の処理を行うことができる。
【０１３５】
＜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。
【０１３６】
本発明の一態様によれば、
複数の処理領域を有する反応容器内に設けられた基板載置部に基板を載置する工程と、
前記基板を所定の処理温度に加熱しつつ、第１のガスを第１の処理領域内に供給し、プラズマ状態とした第２のガスを第２の処理領域内に供給し、前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域を前記基板が通過するようにさせて、前記基板上に薄膜を形成する工程と、
前記反応容器内への第１のガス及び第２のガスの供給を停止し、前記反応容器内に不活性ガスを供給して処理済みの前記基板を冷却する工程と、
前記反応容器外に処理後の前記基板を搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１３７】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内にて、複数の前記基板を同一面上に並べて支持し、回転自在に構成された基板支持部と、
前記基板支持部の回転方向に沿って第１の処理領域、第１のパージ領域、第２の処理領域、第２のパージ領域が交互に配列されるように、前記反応容器内を分割する分割構造体と、
前記第１の処理領域内に第１のガスを供給すると共に、前記第２の処理領域内に第２のガスを供給する処理ガス供給系と、
少なくとも前記第１のパージ領域及び前記第２のパージ領域内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記基板を加熱する加熱部と、
前記反応容器内を排気する排気系と、
少なくとも前記基板支持部、前記処理ガス供給系、前記不活性ガス供給系、前記加熱部及び前記排気系を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記加熱部により前記基板を所定の処理温度に加熱しつつ、前記基板支持部を回転させ、前記排気系により前記反応容器内を排気しつつ、前記処理ガス供給系から第１のガスを前記第１の処理領域内に供給し、前記処理ガス供給系から第２のガスを前記第２の処理領域内に供給し、前記不活性ガス供給系から不活性ガスを前記第１のパージ
領域及び前記第２のパージ領域内に供給して前記基板上に薄膜を形成する処理を行い、前記薄膜を形成する処理が終了した後、少なくとも前記不活性ガス供給系から前記第１のパージ領域及び前記第２のパージ領域内に不活性ガスを供給するよう制御する基板処理装置が提供される。
【０１３８】
好ましくは、
前記薄膜を形成する処理が終了した後、前記第１の処理領域内及び前記第２の処理領域内に更に不活性ガスが供給され、処理済みの前記基板を冷却する。  
【０１３９】
また好ましくは、
前記基板を冷却する工程では、前記基板支持部を回転させる。
【０１４０】
また好ましくは、
前記基板を冷却する工程では、前記処理領域内に不活性ガスを供給する。
【０１４１】
また好ましくは、
前記プラズマ生成部はくし型電極を備え、前記くし型電極は、前記基板支持部に支持された前記基板の処理面から５ｍｍ〜２５ｍｍの位置に、前記基板の処理面と対向するように配置される。
【０１４２】
また好ましくは、前記第１のガスとしてシリコン含有ガスであるトリシリルアミン（ＴＳＡ）ガスが用いられ、前記第２のガスとして酸素含有ガスである酸素ガスが用いられる。
【０１４３】
本発明の他の態様によれば、
第１の処理領域、第１のパージ領域、第２の処理領域、第２のパージ領域が交互に配列されるように分割構造体によって分割された反応容器内に複数枚の基板を搬入し、基板支持部に複数枚の前記基板を同一面上に並べて支持する工程と、
加熱部により前記基板を加熱し、前記処理領域及び前記パージ領域を排気系により排気しつつ、処理ガス供給系から前記処理領域内に処理ガスを供給し、不活性ガス供給系から前記パージ領域内に不活性ガスを供給し、前記基板支持部を回転させて、前記処理領域と前記パージ領域との間で前記基板を交互に移動させることにより、前記基板への処理ガスの供給及び不活性ガスの供給を交互に行って前記基板を処理する工程と、
前記基板の処理が終了した後、少なくとも前記不活性ガス供給系から前記パージ領域内に不活性ガスを供給して、処理済みの前記基板を冷却する工程と、
冷却した前記基板を前記反応容器内から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１４４】
本発明の更に他の態様によれば、
複数の処理領域を有する反応容器内に設けられる基板支持部に基板を載置する工程と、
前記基板を所定の処理温度に加熱しつつ、第１のガスを第１の処理領域内に供給し、プラズマ状態とした第２のガスを第２の処理領域内に供給し、前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域を前記基板が通過するようにさせて、前記基板上に薄膜を形成する工程と、
前記反応容器内への第１のガス及び第２のガスの供給を停止し、前記反応容器内に不活性ガスを供給して処理済みの前記基板を冷却する工程と、
前記反応容器外に処理後の前記基板を搬出する工程と、を有するプログラムが提供される。
【０１４５】
本発明の更に他の態様によれば、
複数の処理領域を有する反応容器内に基板を搬入する工程と、
前記基板を所定の処理温度に加熱しつつ、第１のガスを第１の処理領域内に供給し、プラズマ状態とした第２のガスを第２の処理領域内に供給し、前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域を前記基板が通過するようにさせて、前記基板上に薄膜を形成する工程と、
前記反応容器内への第１のガス及び第２のガスの供給を停止し、前記反応容器内に不活性ガスを供給して処理済みの前記基板を冷却する工程と、
前記反応容器外に処理後の前記基板を搬出する工程と、を有する記録媒体が提供される。
【０１４６】
また好ましくは、前記冷却する工程の間、前記支持部を回転する。
【０１４７】
また好ましくは、前記冷却する工程の間、前記処理領域に不活性ガスを供給する。
【符号の説明】
【０１４８】
２００    ウエハ
２０１ａ  第１の処理領域
２０１ｂ  第２の処理領域
２０３    反応容器
２０４ａ  第１のパージ領域
２０４ｂ  第２のパージ領域
２０５    仕切板
２１７    基板支持部
２１８    ヒータ
２２１    コントローラ
【図１】
0006000665.tif 000002
【図２】
0006000665.tif 000003
【図３】
0006000665.tif 000004
【図４】
0006000665.tif 000005
【図５】
0006000665.tif 000006
【図６】
0006000665.tif 000007
【図７】
0006000665.tif 000008
【図８】
0006000665.tif 000009
【図９】
0006000665.tif 000010