(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマ発生部で生成された活性種が、ウェハ上に十分供給されやすく、成膜速度を向上させることでき、また、ウェハの面内、面間における膜厚均一性を向上させることができる基板処理装置を提供する。【解決手段】一端が閉塞し、他端が開口した筒状のアウターチューブと、前記アウターチューブ内に設けられるインナーチューブであって、一端が閉塞し、他端が開口した筒状に形成され、内部で基板を処理可能とするインナーチューブと、該インナーチューブの前記開口した他端を閉塞する閉塞部とを備えた基板処理装置において、前記アウターチューブの側壁と前記インナーチューブの側壁との間の空間に、石英パイプ１０で被覆されたアンテナ２３を設置したプラズマ生成部を設け、前記プラズマ生成部で生成された反応活性種を、前記インナーチューブの側壁に設けられた活性種供給口から、前記インナーチューブ内へ供給する。【選択図】図２
2011061037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が閉塞し、他端が開口した筒状のアウターチューブと、
前記アウターチューブ内に設けられるインナーチューブであって、一端が閉塞し、他端が開口した筒状に形成され、内部で基板を処理可能とするインナーチューブと、
該インナーチューブの前記開口端に当接して閉塞する閉塞部と、
前記アウターチューブの側壁と、前記インナーチューブの側壁との間の空間に設けられ、反応活性種を生成するプラズマ生成部と、
前記インナーチューブの側壁に設けられ、前記プラズマ生成部で生成された反応活性種を前記インナーチューブ内へ供給する活性種供給口とを備えた基板処理装置。
【請求項２】
一端が閉塞し、他端が開口した筒状のアウターチューブ内に設けられるインナーチューブであって、一端が閉塞し、他端が開口した筒状に形成されるインナーチューブの前記開口端に閉塞部を当接しつつ、前記インナーチューブ内に基板を搬送する工程と、
前記アウターチューブの側壁と前記インナーチューブの側壁との間の空間に設けられるプラズマ生成部で反応活性種を生成し、該反応活性種を、前記インナーチューブの側壁に設けられた活性種供給口から前記インナーチューブ内へ供給し、前記基板を処理する工程と、を備えた半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理技術に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）
の製造装置や製造方法において、半導体集積回路が作り込まれる半導体基板（例えば、半導体ウエハ）を複数、同時にプラズマ処理するうえで有効な基板処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣの高集積化や、高性能化のため、微細化プロセスの要求やＩＣ製造工程における熱履歴低減の要求が強まっており、そのための重要な技術の一つとして、電子密度１０１１〜１０１３ｃｍ３程度の高密度プラズマ源を用いたプラズマ処理プロセスがある。
従来のバッチ式のプラズマ装置においては、反応室内部にプラズマ発生室を設けておき、複数のウェハを保持したボートを反応室に搬入して、複数のウェハに対して同時にプラズマ処理をする際に、前記プラズマ発生室にプラズマを発生させて、プラズマ発生室から反応室内に活性種を送り込むようにしていた（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２００８−３００４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、従来のバッチ式縦型プラズマ処理装置においては、反応室内に大きなプラズマ発生室を設けているので、反応室の内壁とボートに積層されたウェハのエッジ（周縁）との距離が大きくなっていた。その結果、プラズマ発生室内で生成された活性種が、ウェハ上に十分供給されにくく、成膜速度を向上させることが困難であった。また、ウェハの面内、面間における膜厚を均一にするのが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明に係る基板処理装置は、
一端が閉塞し、他端が開口した筒状のアウターチューブと、
前記アウターチューブ内に設けられるインナーチューブであって、一端が閉塞し、他端が開口した筒状に形成され、内部で基板を処理可能とするインナーチューブと、
該インナーチューブの前記開口端に当接して閉塞する閉塞部と、
前記アウターチューブの側壁と、前記インナーチューブの側壁との間の空間に設けられ、反応活性種を生成するプラズマ生成部と、
前記インナーチューブの側壁に設けられ、前記プラズマ生成部で生成された反応活性種を前記インナーチューブ内へ供給する活性種供給口とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明においては、プラズマ生成部としてのアンテナ又は電極を、インナーチューブとアウターチューブの間の空間に設置したので、インナーチューブの内壁とウェハのエッジとの距離を小さくすることができる。その結果、インナーチューブとアウターチューブの間の空間で生成された反応活性種を、ウェハ上により十分に供給することができ、成膜速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。
【図３】図１の垂直断面図の一部分の詳細図である
【図４】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の処理炉の水平断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の斜透視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態を説明する。
（基板処理装置の構成）
本発明を実施するための形態として、半導体装置（ＩＣ）の製造工程の１工程としての基板処理工程を実施する基板処理装置の構成例について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の斜透視図である。図５に示すように、基板処理装置１０１は、筐体１１１を備え、シリコン等からなる基板であるウェハ８を筐体１１１内外へ搬送するために、ウェハキャリア（基板収容器）としてカセット１１０が使用される。
【０００９】
筐体１１１の正面前方側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１１４が設置されている。カセット１１０は、筐体１１１外の工程内搬送装置（図示せず）によって、カセットステージ１１４上に搬入、載置され、また、カセットステージ１１４上から筐体１１１外へ搬出されるように構成されている。
カセットステージ１１４は、載置されたカセット１１０を、筐体１１１の後方に向けて垂直方向（縦方向）に９０度回転させ、カセット１１０内のウェハ１０を水平姿勢とさせ、カセット１１０のウェハ出し入れ口を、筐体１１１内の後方、かつ、水平方向に向かせることが可能なように構成されている。
【００１０】
筐体１１１内の前後方向における略中央部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されている。カセット棚１０５は、複数段、複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１０５の一部として、移載棚１２３が設けられ、移載棚１２３には、後述するウェハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される。
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収容器昇降機構）１１８ａと、カセット１１０を保持したまま水平動作が可能なカセット水平搬送機構（基板収容器水平搬送機構）１１８ｂとで構成されている。カセットエレベータ１１８ａとカセット水平搬送機構１１８ｂとの連係動作により、カセット搬送装置１１８は、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、移載棚１２３の間で、カセット１１０を搬送することができる。
【００１１】
カセット棚１０５の後方には、ウェハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されている。ウェハ移載機構１２５は、ウェハ８を水平方向に回転乃至直動可能なウェハ移載装置（基板移載装置）１２５ａと、ウェハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウェハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとを備えている。また、ウェハ移載装置１２５ａは、ウェハ８を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用保持具）１２５ｃを備えている。これらウェハ移載装置１２５ａとウェハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連係動作により、ウェハ８を移載棚１２３上のカセット１１０内からピックアップして、後述するボート（基板保持具）７へ装填（チャージング）したり、ウェハ８をボート７から脱装（ディスチャージング）して、移載棚１２３上のカセット１１０内へ収納したりすることができる。
【００１２】
筐体１１１の後側上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉可能なように構成されている。処理炉２０２の構成については後述する。
【００１３】
処理炉２０２の下方には、ボート７を昇降させて処理炉２０２内外へ搬送する機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設置されている。ボートエレベータ１１５には、昇降台としてのアーム１２８が設置されている。アーム１２８上には、シールキャップ１３が水平姿勢で設置されている。シールキャップ１３は、ボート７を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１１５によりボート７が上昇したときに、処理炉２０２の下端部を気密に閉塞する蓋体である閉塞部として機能するものである。
ボート７は、複数本のボート支柱７１を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウェハ８を水平姿勢で、かつ、その中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて、多段に積層して保持するように構成されている。ボート７の詳細な構成については後述する。
【００１４】
（基板処理装置の動作概要）
次に、本発明に係る基板処理装置１０１の動作概要について、図５を用いて説明する。なお、基板処理装置１０１は、後述するコントローラ２４０により制御されるものである。まず、カセット１１０が、図示しない工程内搬送装置によって、カセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、カセット１１０内のウェハ８が水平姿勢となり、カセット１１０のウェハ出し入れ口が筐体１１１内の後方を向くように、姿勢を変換される。
カセットステージ１１４上で上記の姿勢変換を行ったカセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５へ自動的に搬送されて、一時的に保管された後、移載棚１２３に搬送される。あるいは、カセットステージから、直接、移載棚１２３に搬送される。
【００１５】
カセット１１０が移載棚１２３に搬送されると、ウェハ８は、ウェハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによって、カセット１１０のウェハ出し入れ口からピックアップされ、ウェハ移載装置１２５ａとウェハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連係動作により、ボート７に装填（チャージング）される。ボート７にウェハ８を受け渡したウェハ移載装置１２５ａは、カセット１１０側に戻り、次のウェハ８をカセット１１０からピックアップしてボート７に装填する。
【００１６】
予め指定された枚数のウェハ８がボート７に装填されると、処理炉２０２の下端部を閉じていた炉口シャッタ１４７が開放動作され、処理炉２０２の下端部の開口が開放される。続いて、ボート７を載置したシールキャップ１３がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、処理対象のウェハ８群を保持したボート７が、処理炉２０２内へ搬入（ボートローディング）される。ボートローディング後は、シールキャップ１３により処理炉２０２の下端部開口が閉じられ、処理炉２０２にてウェハ８に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。
【００１７】
処理後は、ウェハ８およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で、筐体１１１の外部へ払い出される。すなわち、ボート７を載置したシールキャップ１３がボートエレベータ１１５によって下降され、ボート７上のウェハ８がウェハ移載機構１２５によってピックアップされて、移載棚１２３上のカセット１１０へ受け渡される。移載棚１２３上のカセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５に一時的に保管された後、カセットステージ１１４に搬送されるか、あるいは、カセット搬送装置１１８によって、直接、カセットステージ１１４に搬送される。カセットステージ１１４上のカセット１１０は、工程内搬送装置により、筐体１１１の外部へ払い出される。
【００１８】
（処理炉の構成）
次に、本実施形態に係る処理炉２０２の構成について、図１及び図３を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。図３は、図１の垂直断面図の一部分の詳細図である。本実施形態の例においては、処理炉２０２は、バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ用の処理室として構成されている。
【００１９】
（プロセスチューブ）
図１に示すように、処理炉２０２は、その内側に、インナーチューブ（内管）３とアウターチューブ（外管）１とを備えている。インナーチューブ３およびアウターチューブ１はいずれも、本例では、石英（ＳｉＯ２）や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料によって、それぞれ略円筒形状に一体成形されている。
アウターチューブ１は、耐真空強度を有するように、上端が外側に膨らむように曲面をなして閉塞し、下端が開口した略円筒形状に形成されており、インナーチューブ３の外側を取り囲むように同心円状に被せられている。インナーチューブ３は、耐真空強度が不要なので、上端が平面をなして閉塞し、下端が開口した略円筒形状に形成されている。インナーチューブ３内には、基板保持具としてのボート７によって水平姿勢で多段に積層された複数枚のウエハ８を収容して処理する処理室が形成される。インナーチューブ３の下端開口は、ウエハ８群を保持したボート７を出し入れするための炉口を構成している。
【００２０】
図３に示すように、インナーチューブ３の下端のフランジ４の上に、Ｏリング１５を挟んで、アウターチューブ１の下端のフランジ２が配置される。アウターチューブ１の下端のフランジ２は、ステンレス等の金属製のアウター固定リング上１７とアウター固定リング下１８により、テフロン（登録商標）等のクッション材を介して、挟まれる形で固定されている。アウター固定リング下１８が、上ヒータベース１９に固定されることにより、アウターチューブ１が、上ヒータベース１９に固定される。上ヒータベース１９は、筐体１１１に固定されているので、アウターチューブ１は、筐体１１１に固定されることになる。
インナーチューブ３は、インナ固定リング２８により保持され、インナ固定リング２８は、上記アウター固定リング下１８に、金属製の柱等（図示せず）により固定される。したがって、インナーチューブ３は、アウターチューブ１とは独立して、筐体１１１に固定されている。
【００２１】
図１に示すように、インナーチューブ３のフランジ４には、インナーチューブ３内の雰囲気を排気するインナー排気口５が形成されている。インナー排気口５は、後述する排気管５ａと接続するため、フランジ４の側面より突出している。インナーチューブ３とフランジ４とインナー排気口５は、石英ガラス製の一体構造とすることが好ましい。インナーチューブ３、フランジ４、インナー排気口５を別体構造とした場合は、それぞれの隙間からプラズマが漏れ出て、周辺に剥離しやすい成膜が行われ、パーティクルの原因となる恐れがあるが、一体構造とするとその恐れがない。
また、図１に示すように、フランジ４には、ガス導入ノズル２１を通すための穴が、フランジ４を内側から外方向に向けて貫通して形成されている。また、図２〜４に示すように、フランジ４には、アウター排気口３４が、フランジ４の上面から側面外方向に向け、屈曲して形成されている。また、図２、４に示すように、フランジ４には、プラズマ生成用ガス供給口３６が、フランジ４の上面から側面外方向に向け、屈曲して形成されている。また、図２、４に示すように、フランジ４には、アンテナ２３あるいは石英パイプ１０を通すための穴が４つ、フランジ４の上面から側面外方向に向け、屈曲して形成されている。ガス導入ノズル２１、アンテナ２３、石英パイプ１０、アウター排気口３４、プラズマ生成用ガス供給口３６については後述する。
【００２２】
なお、ウエハ８に直接、面しているインナーチューブ３の内壁は、インナーチューブ３の垂直方向に亘って、その水平断面が一定のサイズになるよう構成することが望ましい。一定のサイズに構成すると、処理ガスや活性種の流速、流量が上下において一定となるために、ウエハ面間の成膜均一性が向上する。
また、ウエハ８のエッジ部とインナーチューブ３の内壁との距離、すなわち、インナーチューブ３の内径は、極力小さくすることが好ましい。このようにすると、上下のウエハ８とウエハ８との間に処理ガスや活性種をより十分に供給することができ、処理速度、成膜速度を向上させることができる。ただし、インナーチューブ３内に上下間の圧力差が生じると、インナーチューブ３の上下間における膜厚の均一性（面間均一性）が悪化するので、図４に示すように、インナーチューブ３内のガス導入ノズル２１と対向する側を、インナーチューブ３の上下に亘って外方向に膨らませて形成し、排気バッファ空間３３を設けている。また、インナーチューブ３内のガス導入ノズル２１側は、図４に示すように、ガス導入ノズル２１を収容するため、外方向に膨らませて形成している。このようにすると、ウエハ８のエッジ部とインナーチューブ３の内壁との距離を、極力小さくすることができる。ガス導入ノズル２１については後述する。
【００２３】
インナーチューブ３には、図２や図４に示すように、反応活性種としてのラジカルをインナーチューブ３内に導入するための小径の穴であるラジカル供給口３５が設けられている。反応活性種供給口としてのラジカル供給口３５は、上下に積層されたウエハ８の間の空間のそれぞれに設けると、各ウエハ８に対する処理の均一性を向上させるので、そのように設けることが好ましい。このように、インナーチューブ３に開設するラジカル供給口３５の個数は、処理するウエハ８の枚数に一致させることが好ましいが、これに限らず、処理するウエハ８の枚数に対応して増減することができる。例えば、ラジカル供給口３５は上下で隣合うウエハ８同士間にそれぞれ対向して配置するに限らず、２枚や３枚置きに配設することもできる。図４の例では、ラジカル供給口３５は、１枚のウエハ８に対し２箇所設けられている。
【００２４】
（プラズマ生成部）
次に、本実施形態に係るプラズマ生成部の構成について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。図２に示すように、インナーチューブ３とアウターチューブ１の間の空間（以降、アンテナ設置空間と称する）３８には、石英パイプ１０に収容されたプラズマ生成部としてのアンテナ２３が設けられている。図２及び図４の例では、１本のアンテナ２３に対して、インナーチューブ３のフランジ４の上面から側面にかけて、斜め方向に曲線を描くように貫通孔が２つ設けられ、この２つの貫通孔内を、Ｕ字状の石英パイプ１０の両端が貫通して設置されている。石英パイプ１０は、アンテナ設置空間３８を、フランジ４の上面から上方向に延在して、インナーチューブ３の上端付近でＵターンして曲線状に折り返し、フランジ４の上面に戻るような形状をしている。なお、石英パイプ１０は、溶接などによりフランジ４と一体的に形成されることが好ましいが、フランジ４と気密に接続されれば、必ずしも、一体的に形成される必要はない。また、石英パイプ１０自体は、フランジ４の貫通孔内を貫通させずに、フランジ４の上面の貫通孔開口に、設置するようにしてもよい。
【００２５】
上記したように、石英パイプ１０の曲線部は、穏やかなカーブとなっているので、柔軟な金属製アンテナ２３を石英パイプ１０の一方の開口から石英パイプ１０内に挿入していき、他方の開口から取り出すようにして、金属製アンテナ２３を石英パイプ１０内に設置することができる。柔軟な金属製アンテナ２３としては、線径の小さい金網を巻いて棒状にしたものや、ワイヤーロープや、フレキシブルチューブなどを用いることができる。
このように、金属製アンテナ２３を石英パイプ１０内に収容しているので、ウエハ８等への金属汚染を防止することができる。また、石英パイプ１０は、成膜プロセスで使用した後、適宜、ＨＦ溶液等により洗浄する必要があるが、その際、金属製アンテナ２３が柔軟な材質で構成されているので、石英パイプ１０から容易に取り外すことができる。
【００２６】
このような金属製アンテナ２３を１本、又は複数本設置するが、本例では、図４に示すように、２本設置している。図４は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の処理炉の水平断面図である。図４に示すように、１本の金属製アンテナ２３の両端に、１３．５６ＭＨｚ等の高周波電源２３ａを接続することにより、アンテナ２３は、ＩＣＰ（Ｉnductively  Ｃoupled  Ｐlasma：誘導結合プラズマ）方式のアンテナとして機能し、アンテナ設置空間３８にプラズマを生成する。ＩＣＰモードでプラズマを生成すると、ＣＣＰ（Capacitively Coupled Plasma：容量結合プラズマ）モードよりもプラズマ密度を大きくでき、成膜速度を向上することができる。
本発明においては、上記のように、金属製アンテナ２３を、低圧雰囲気となるアウターチューブ１の内部に設置したので、反応室外の大気圧雰囲気中に設置する場合と比べ、プラズマの生成効率が向上する。
【００２７】
（排気ライン）
図１に示すように、インナーチューブ３のフランジ４に形成したインナー排気口５には、排気管５ａが接続され、排気管５ａには、上流から順に、圧力センサ５ｄ、圧力調整バルブとしてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ５ｂ、真空排気装置としての真空ポンプ５ｃが設けられている。真空ポンプ５ｃは、インナーチューブ３内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気しうるように構成されている。
また、図２に示すように、インナーチューブ３のフランジ４には、アンテナ設置空間３８内の雰囲気を排気するアウター排気口３４が形成されている。アウター排気口３４には、排気管６ａが接続され、排気管６ａには、上流から順に、圧力センサ６ｄ、ＡＰＣバルブ６ｂ、真空ポンプ６ｃが設けられている。真空ポンプ６ｃは、アンテナ設置空間３８の圧力が所定の圧力となるよう真空排気しうるように構成されている。
ＡＰＣバルブ５ｂ、６ｂおよび圧力センサ５ｄ、６ｄは、圧力制御部２３６に電気的に接続されている。圧力制御部２３６は、インナーチューブ３内の圧力やアンテナ設置空間３８内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力センサ５ｄ、６ｄにより検出された圧力値に基づいてＡＰＣバルブ５ｂ、６ｂの開度を制御するように構成されている。
【００２８】
（基板保持具）
次に、基板保持具としてのボート及びボート関連の構成について、図１を用いて説明する。図１に示すように、インナーチューブ３のフランジ４には、シールキャップ１３が垂直方向下側から当接され、インナーチューブ３の下端開口を閉塞するようになっている。シールキャップ１３は、インナーチューブ３の内径より大きい外径を有する円盤形状に形成されており、処理炉２０２の外部に垂直に設備されたボートエレベータ１１５によって、前記円盤形状を水平姿勢に保った状態で垂直方向に昇降されるように構成されている。
シールキャップ１３上には、ウエハ８を保持する基板保持具としてのボート７が垂直に支持されるようになっている。ボート７は、上下で一対の端板７２、７３と、両端板７２、７３間に亘って垂直に設けられた複数本、本例では３本のボート支柱７１とを備えている。端板７２、７３の間には、補助端板７４が設けられている。
上側端板７２と補助端板７４との間の各ボート支柱７１には、水平方向に刻まれた多数条のウエハ保持溝７５が、長手方向にわたって等間隔に設けられている。各ボート支柱７１は、ウエハ保持溝７５が互いに対向し、各ボート支柱７１のウエハ保持溝７５の垂直位置（垂直方向の位置）が一致するように設けられている。ウエハ８の周縁が、複数本のボート支柱７１における同一の段のウエハ保持溝７５内に、それぞれ挿入されることにより、複数枚のウエハ８は、水平姿勢、かつ互いにウエハの中心を揃えた状態で多段に積層されて保持されるように構成されている。
【００２９】
また、補助端板７４と下側端板７３との間の各ボート支柱７１には、水平方向に刻まれた多数条の断熱板保持溝７６が設けられている。断熱板保持溝７６には、円盤形状をした複数枚の断熱板９が、水平姿勢で多段に積層されて保持されるように構成されている。断熱板９によって、後述するヒータユニット３１からの熱が、インナーチューブ３のフランジ４側に伝わるのを抑止する。
なお、端板７２、７３、補助端板７４、断熱板９及びボート支柱７１は、例えば、石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料から構成される。
【００３０】
シールキャップ１３の下側（インナーチューブ３と反対側）には、ボート７を回転させるボート回転装置１６が設けられている。ボート回転装置１６のボート回転軸１２は、シールキャップ１３を貫通してボート７を下方から支持している。ボート回転軸１２を回転させることにより、インナーチューブ３内にてウエハ８を回転させることが可能となる。シールキャップ１３は、上述のボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これにより、ボート７をインナーチューブ３内外に搬送することが可能となっている。
ボート回転装置１６及びボートエレベータ１１５は、駆動制御部２３７に電気的に接続されている。駆動制御部２３７は、ボート回転装置１６及びボートエレベータ１１５が所望のタイミングにて所望の動作をするように制御する。
【００３１】
図３に示すように、金属製のシールキャップ１３の上側（インナーチューブ３側）には、石英ガラス製のシールキャップカバー１４が設けられている。シールキャップ１３がインナーチューブ３の下端開口を閉塞する際は、シールキャップカバー１４が、Ｏリング１５を介してフランジ４の下側に当接する。シールキャップ１３とシールキャップカバー１４との間は、Ｏリング１５によりシールされている。シールキャップ１３及びシールキャップカバー１４の上面には、Ｏリング１５を収容するアリ溝が設けられている。
シールキャップカバー１４により、アンテナ２３とシールキャップ１３の間で、容量結合による放電が発生することを防止している。アンテナ２３とシールキャップ１３の間で放電が発生すると、アンテナ２３による誘導結合による放電の電力が減少し、アンテナ設置空間３８内に十分な密度のプラズマを発生させることができない。また、シールキャップ１３が放電すると、放電箇所付近に不安定な剥離しやすい膜が生成されることがあり、このような剥離しやすい膜は、パーティクルの原因となる。
【００３２】
（ヒータユニット）
図１に示すように、アウターチューブ１の外部には、インナーチューブ３内を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱する加熱機構としてのヒータユニット３１が、アウターチューブ１を包囲するように設けられている。ヒータユニット３１は、基板処理装置１０１の筐体１１１に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっており、例えば、カーボンヒータ等の抵抗加熱ヒータにより構成されている。
インナーチューブ３内には、温度検出器としての図示しない温度センサが設置されている。ヒータユニット３１と温度センサは、温度制御部２３８に電気的に接続されている。温度制御部２３８は、インナーチューブ３内やアウターチューブ１内の温度が所望のタイミングにて所望の温度分布となるように、前記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ユニット３１への通電量を制御する。
【００３３】
（処理ガス供給系）
処理ガス供給系について、図１を用いて説明する。図１に示すように、処理ガス供給部としての処理ガス導入ノズル２１は、インナーチューブ３の内周面に沿ってインナーチューブ３の底部から天井部にかけて設置されている。処理ガス導入ノズル２１は、インナーチューブ３の低部において９０度屈曲し、インナーチューブ３のフランジ４を外方向に貫通して、処理ガス供給管２４と接続されている。処理ガス供給管２４には、上流から順に、例えば、四塩化チタンやＤＣＳ（ＳｉＨ２Ｃｌ２：ジクロロシラン）等の処理ガスを供給する処理ガス供給源２４ａ、流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４ｂ、及び開閉バルブ２４ｃが設けられている。
また、処理ガス供給管２４には、不活性ガス供給管２５が接続されている。不活性ガス供給管２５には、上流から順にそれぞれ、例えば、Ｎ２（窒素）等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給源５ａ、ＭＦＣ２５ｂ、及び開閉バルブ２５ｃが設けられている。
【００３４】
ＭＦＣ２４ｂ、２５ｂ、及び開閉バルブ２４ｃ，２５ｃは、ガス供給制御部２３５に電気的に接続されている。ガス供給制御部２３５は、インナーチューブ３内に供給するガスの種類が所望のタイミングにて所望のガス種となるよう、また、供給するガスの流量が所望のタイミングにて所望の流量となるよう、ＭＦＣ２４ｂ、２５ｂ、及び開閉バルブ２４ｃ，２５ｃを制御する。
【００３５】
図１に示すように、インナーチューブ３内における処理ガス供給ノズル２１の筒部には、複数個の噴出口２１ａが垂直方向に配列するように設けられている。噴出口２１ａの個数は、例えば、ボート７に保持されたウエハ８の枚数と一致するように形成するのが好ましい。各噴出口２１ａの高さ位置は、例えば、ボート７に保持された上下で隣合うウエハ８間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。なお、各噴出口２１ａの口径は、各ウエハ８へのガスの供給量が均一になるように、それぞれ上下方向で異なる大きさに設定されていてもよい。
【００３６】
（プラズマ生成用ガス供給系）
プラズマ生成用ガス供給系について、図２を用いて説明する。図２に示すように、インナーチューブ３のフランジ４の上面には、アンテナ設置空間３８に対して開口するプラズマ生成用ガス供給口３６が設けられている。プラズマ生成用ガス供給経路は、インナーチューブ３のフランジ４を上面から外方向に貫通して、プラズマ生成用ガス供給管３６ｄと接続されている。プラズマ生成用ガス供給管３６ｄには、上流から順に、プラズマ生成用ガスを供給するプラズマ生成用ガス供給源３６ａ、ＭＦＣ３６ｂ、及び開閉バルブ３６ｃが設けられている。プラズマ生成用ガスとしては、単独で分解しにくいガス、例えば、チタン成膜ではＨ２（水素）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化珪素）成膜ではＮＨ３（アンモニア）等が用いられる。
また、プラズマ生成用ガス供給管３６ｄには、不活性ガス供給管３７ｄが接続されている。不活性ガス供給管３７ｄには、上流から順にそれぞれ、例えば、Ｎ２（窒素）等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給３７ａ、ＭＦＣ３７ｂ、及び開閉バルブ３７ｃが設けられている。
【００３７】
ＭＦＣ３６ｂ、３７ｂ、及び開閉バルブ３６ｃ、３７ｃは、ガス供給制御部２３５に電気的に接続されている。ガス供給制御部２３５は、アンテナ設置空間３８内に供給するガスの種類が所望のタイミングにて所望のガス種となるよう、また、供給するガスの流量が所望のタイミングにて所望の流量となるよう、ＭＦＣ３６ｂ、３７ｂ、及び開閉バルブ３６ｃ、３７ｃを制御する。なお、好適には、図４に示すように水平断面において、ラジカル供給口３５に対して、アンテナ２３よりもプラズマ生成用ガス供給口３６を離間させて配置し、プラズマ生成用ガス供給口３６から供給されたプラズマ生成用ガスが、アンテナ２３周辺を通過しやすいようにするとよい。これにより、効率的にプラズマを生成することができる。また、好適には、図４に示すように水平断面において、ラジカル供給口３５とアンテナ２３との距離を、アンテナ２３とプラズマ生成用ガス供給口３６との距離よりも大きくするように構成するとよい。これにより、特にラジカル供給口３５とアンテナ２３との間の空間がバッファ空間として機能し、このバッファ空間により、プラズマ生成部で生成されたプラズマ中のイオンや電子の多くを消滅させることができ、該イオンや電子がウエハ８にダメージを与えるのを抑制することができる。さらに好適には、ラジカル供給口３５は、インナーチューブ３における排気バッファ空間３３よりもガス導入ノズル２１の近くに配置し、アンテナ２３とプラズマ生成用ガス供給口３６は、ガス導入ノズル２１よりも排気バッファ空間３３の近くに配置するとよい。これにより、ラジカル供給口３５よりインナーチューブ３内に供給されたラジカルが、ウエハ８を通過しやすくなり、より効率的なウエハ処理が可能となるとともに、ウエハ８にダメージを与えるのを抑制することができる。
【００３８】
（コントローラ）
図１に示すように、前記ガス供給制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８は、基板処理装置１０１全体を制御する主制御部２３９と電気的に接続されており、これらの各制御部や図示しない操作部、入出力部等によりコントローラ２４０が構成されている。主制御部２３９は、前記ガス供給制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８に対して、成膜プロセスの制御シーケンスを時間軸で示したレシピに基づく温度制御や圧力制御、流量制御および機械駆動制御を指令する。また、主制御部２３９を始めとして、各制御部は、ハードウェア構成として、ＣＰＵ（中央演算ユニット）とメモリとを備えるものである。
【００３９】
（基板処理方法）
次に、本発明に係る基板処理方法の一例を、ＩＣの製造方法における成膜工程を例にして説明する。ウェハ８の処理方法は、次の（１）〜（８）の工程によって行われる。
（１）まず、ウェハ８を互いに平行かつ水平、多段に積層した前記ボート７を前記ボートエレベータ１１５の上昇によりインナーチューブ３内に搬入する。この状態において、シールキャップ１３はインナーチューブ３の下端をシールした状態になる。
（２）真空ポンプ５ｃによってインナーチューブ３内を排気しつつ、圧力制御部２３６が、ＡＰＣバルブ５ｂの開度を制御してインナーチューブ３内を所定の圧力に調節すると共に、温度制御部２３８が、ヒータ３１を温度制御してインナーチューブ３内を所定の処理温度に加熱する。また、駆動制御部２３７が、ボート回転装置１６により、ボート７を所定の回転速度で回転させる。このとき、アウター排気口３４に繋がるＡＰＣバルブ６ｂを閉めておいてもよいが、インナーチューブ３内を所定の圧力にするよう、圧力制御部２３６が、ＡＰＣバルブ６ｂの開度を制御するようにしてもよい。
【００４０】
（３）インナーチューブ３内の温度、圧力がそれぞれ所定の処理温度、処理圧力に安定すると、ガス供給制御部２３５が、処理ガス供給系の開閉バルブ２４ｃを開き、ＭＦＣ２４ｂにより処理ガスの流量を所定の流量に制御して、処理ガス導入ノズル２１に処理ガスを供給して、インナーチューブ３内に処理ガスを導入する。
この処理ガス導入時には、アンテナ２３に高周波電力が供給されてなく、プラズマを発生させない非プラズマ処理が行われている。また、圧力制御部２３６が、ＡＰＣバルブ５ｂや６ｂを制御して、インナーチューブ３内を所定の圧力に維持すると共に、温度制御部２３８が、インナーチューブ３内を所定の処理温度に維持している。このようにして、所定の処理時間、ウェハ８の表面に処理ガスによる処理膜が形成される。ここで、処理膜とは、堆積による生成膜に限らず、還元等により処理された膜を含む。
このとき、ＡＰＣバルブ６ｂを閉めておき、不活性ガスをプラズマ生成用ガス供給口３６からアンテナ設置空間３８に供給し、アンテナ設置空間３８からラジカル供給口３５を経由してインナーチューブ３内に、不活性ガスを導入するようにすると、アンテナ設置空間３８の圧力がインナーチューブ３内の圧力よりも高く保持され、処理ガスがアンテナ設置空間３８に進入することを抑制できる。なお、ＡＰＣバルブ６ｂを閉めることなく、アンテナ設置空間３８の圧力がインナーチューブ３内の圧力よりも高く保持されるように、圧力制御部２３６が、ＡＰＣバルブ６ｂの開度を制御するようにしてもよい。
このように、非プラズマ処理時において、アンテナ設置空間３８の圧力がインナーチューブ３内の圧力よりも高く保持されると、非プラズマ処理時の処理ガスがアンテナ設置空間３８に流入することが抑制され、インナーチューブ３の外面やアウターチューブ１の内面、及び石英パイプ１０の表面に処理ガスが付着して成膜されることが防止される。この結果、その後のプラズマ処理時において、アンテナ設置空間３８におけるプラズマの生成状態が安定する。
【００４１】
（４）所定の処理時間が経過すると、ガス供給制御部２３５が、前記処理ガス供給バルブ２４ｃを閉じ、インナーチューブ３内への処理ガスの供給を停止する。そして、圧力制御部２３６が、ＡＰＣバルブ５ｂ、６ｂの設定圧を、より高真空度の０．１〜１０Ｐａに変更し、真空ポンプ５ｃ、６ｃにより、インナーチューブ３内、及びアンテナ設置空間３８の雰囲気を排気するとともに、ガス供給制御部２３５が、処理ガス用の開閉バルブ２４ｃ、及びプラズマ生成用ガス用の開閉バルブ３６ｃを閉じた状態で、不活性ガス用の開閉バルブ２５ｃ、３７ｃを開け、不活性ガス流量が所定の流量となるよう、ＭＦＣ２５ｂ、３７ｂを制御して、不活性ガスを、不活性ガス供給源２５ａ、３７ａからインナーチューブ３内とアンテナ設置空間３８内に流す。
このように、不活性ガスの押し出しと、真空ポンプの排気によって、インナーチューブ３内とアンテナ設置空間３８内の雰囲気を、不活性ガスに置換して排気する。なお、不活性ガスは、上記のように、不活性ガス供給源２５ａ、３７ａの両方から流すのではなく、一方からのみ流すようにしてもよい。また、ＡＰＣバルブ６ｂを閉じ、真空ポンプ６ｃを用いないようにしてもよい。
【００４２】
（５）次に、ガス供給制御部２３５が、不活性ガス用の開閉バルブ２５ｃ、３７ｃを閉じ、プラズマ生成用ガス用の開閉バルブ３６ｃを開けて、プラズマ生成用ガス供給源３６ａから供給されたプラズマ生成用ガスを、ガス導入口３６から、アンテナ設置空間３８内に導入する。このとき、アンテナ設置空間３８の圧力は、インナーチューブ３内の圧力よりも高く設定する。例えば、インナーチューブ３内の圧力を０．１〜１０Ｐａに設定するときは、アンテナ設置空間３８の圧力は、それ以上の圧力、例えば、１００Ｐａに設定する。なお、このとき、ガス供給制御部２３５が、不活性ガス用の開閉バルブ２５ｃ、３７ｃを閉じずに、ＭＦＣ２５ｂ、３７ｂを適切に制御してもよい。
圧力制御部２３６が、圧力センサ６ｄからの情報により、アンテナ設置空間３８の圧力が所定圧に到達したことを検知すると、主制御部２３９は、アンテナ２３に高周波電源２３ａを電気的に接続する。これにより、アンテナ２３に高周波電流が流れ、アンテナ設置空間３８にプラズマが発生し、ラジカルが生成される。生成されたラジカルは、図２や図４に示すように、インナーチューブ３に設けられた小径の穴である活性種供給口としてのラジカル供給口３５からインナーチューブ３内に供給され、インナーチューブ３内に配置されたウエハ８のプラズマ処理を行う。
なお、ラジカル供給中も真空ポンプ５ｃによる排気は継続され、インナーチューブ３内の圧力は０．１〜１０Ｐａに保持され、アンテナ設置空間３８の圧力は１００Ｐａに保持される。このとき、ＡＰＣバルブ６ｂを閉めて真空ポンプ６ｃによる排気を停止してもよいが、インナーチューブ３内及びアンテナ設置空間３８をそれぞれ所定の圧力にするよう、圧力制御部２３６が、ＡＰＣバルブ６ｂの開度を制御するようにしてもよい。
このように、アンテナ設置空間３８の圧力をインナーチューブ３内よりも高圧となるよう制御することにより、プラズマにより生成されたラジカルは、高圧側であるアンテナ設置空間３８から低圧側であるインナーチューブ３内に流れ、上下のウェハ８間に導入され、ウェハ８はラジカルにより処理される。
なお、プラズマ生成用ガスとしては、適宜、不活性ガスが用いられてもよいし、前記非プラズマ処理時における処理ガスが用いられてもよい。
【００４３】
（６）ウェハ８のプラズマ処理時間が終了すると、駆動制御部２３７が、前記回転装置１６を停止し、ガス供給制御部２３５が、プラズマ生成用ガス供給用の開閉バルブ３６ｃを閉じて、プラズマ生成用ガスの導入を停止する。また、主制御部２３９が、アンテナ２３に対する高周波電力の供給を停止する。
（７）次に、ガス供給制御部２３５が、不活性ガス用の開閉バルブ２５ｃ、３７ｃを開けて、不活性ガスをインナーチューブ３内及びアンテナ設置空間３８に導入し、インナーチューブ３内及びアンテナ設置空間３８を大気圧に戻す。インナーチューブ３内及びアンテナ設置空間３８に存在していたプラズマ生成用ガスは、インナー排気口５及びアウター排気口３４から真空ポンプ５ｃ、６ｃにより排気される。なお、このとき、インナー排気口５からのみ排気するようにし、アウター排気口３４及び真空ポンプ６ｃを使用しなくてもかまわないが、アウター排気口３４も併用すると、アンテナ設置空間３８を早く、かつ十分に排気することができる。また、不活性ガスをインナーチューブ３内のみに導入するようにし、アンテナ設置空間３８に導入しないようにしてもかまわないが、不活性ガスをアンテナ設置空間３８にも導入すると、アンテナ設置空間３８を早く、かつ十分に排気することができる。
必要に応じ、上記の（２）〜（７）を繰り返す。
（８）インナーチューブ３内及びアンテナ設置空間３８を大気圧に戻した後、インナーチューブ３からボート７を搬出し、ボート７から処理済のウェハ８を払い出す。
次のロットのウェハを処理する場合は、上記の（１）〜（８）を繰り返す。
【００４４】
次に、本発明の半導体装置の製造方法について、成膜時のＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）シーケンスを例にして説明する。このＡＬＤシーケンスでは、次の（Ａ）〜（Ｄ）の工程により１〜数原子層の成膜を行い、（Ａ）〜（Ｄ）の工程を複数サイクル繰り返し、所定膜厚の成膜を行う。なお、このシーケンスでは、プラズマ生成用ガスとして還元ガスを用いる。
【００４５】
（Ａ）原料ガス導入工程
この工程では、処理ガス導入ノズル２１から原料ガスを導入する前、及び導入中に、プラズマ生成用ガスを導入するためのガス導入口３６からアンテナ設置空間３８に不活性ガスを導入し、アンテナ設置空間３８をインナーチューブ３内よりも高圧にして、インナーチューブ３からアンテナ設置空間３８への原料ガスの侵入を防止する。これにより、原料ガスがアンテナ設置空間３８に侵入し、アンテナ設置空間３８の内面に成膜することが防止できる。ボート回転装置によりボート７を回転させ、ガス供給制御部２３５、圧力制御部２３６、温度制御部２３８の制御により、インナーチューブ３内を成膜に適した温度、圧力に保持しながら、処理ガス導入ノズル２１から原料ガスをインナーチューブ３内に導入する。原料ガスの導入後、所定時間が経過すると、ウェハ８に原料ガスが定着する。
上記のように、アンテナ設置空間３８をインナーチューブ３内よりも高圧にすると、安定的な放電が妨げる導電性の膜がプロセスチューブ７の内面に形成されることがないのでアンテナ２３による放電に悪影響を及ぼすことがなく、プラズマ処理時に、アンテナ設置空間３８にプラズマが安定的に生成される。
【００４６】
（Ｂ）原料ガス排気工程
次に、排気工程では、インナーチューブ３内に残る不要な原料ガスを排気するため、ガス供給制御部２３５、圧力制御部２３６の制御により、処理ガス導入ノズル２１とプラズマ生成用ガス導入口３６から不活性ガスを導入する。不活性ガスの押し出しと、真空ポンプ５ｃによる排気によって、不要な原料ガスが除去され、不活性ガスに置換される。このとき、真空ポンプ６ｃによる排気を併用しても良い。
（Ｃ）プラズマ処理工程
次のプラズマ処理工程では、ヒータ３１の加熱によってプラズマ処理温度を保持し、真空ポンプ５ｃの排気によってインナーチューブ３内及びアンテナ設置空間３８の圧力を０．１〜１０Ｐａに保持しながら、プラズマ生成用ガスを、プラズマ生成用ガス供給源３６ａからアンテナ設置空間３８に導入する。アンテナ設置空間３８は、インナーチューブ３内よりも高い圧力を維持しており、インナーチューブ３内の原料ガスは、インナーチューブ３のラジカル供給口３５からアンテナ設置空間３８に逆流することはない。
プラズマ生成用ガスの導入により、アンテナ設置空間３８の圧力が所定圧力に安定すると、高周波電力をアンテナ２３に印加しプラズマを発生させ、ラジカルを生成する。このとき、ボート７はボート回転装置１６により回転させておく。ウェハ８はボート７と一緒に回転しているので、ラジカルがウェハ８の表面を面内均一となるように処理する。所定時間、プラズマ処理を行った後、アンテナ２３への高周波電力印加を停止する。また、プラズマ生成用ガスの導入を停止する。
【００４７】
（Ｄ）プラズマ生成用ガスの排気工程
この工程では、プラズマ生成用ガス導入口３６からアンテナ設置空間３８に、不活性ガスを導入するとともに、処理ガス供給ノズル２１からインナーチューブ３内に、不活性ガスを導入し、不活性ガスの押し出しと、真空ポンプ５ｃ、６ｃの排気によってアンテナ設置空間３８内及びインナーチューブ３内の雰囲気を不活性ガスに置換する。
【００４８】
上記の（Ａ）〜（Ｄ）の工程を１サイクルとして繰り返し、所定膜厚の成膜を行うことにより、ＡＬＤシーケンスが終了する。
反応プロセスとしては、例えば、原料ガス導入工程において、原料ガスとして四塩化チタンを導入し、各ウェハ８に四塩化チタンを成膜した後、このプラズマ処理工程でプラズマ生成用ガスとしてＨ２（水素）ガスを導入した場合は、活性化したＨ（水素原子）により、四塩化チタンが還元され、ウェハ８の表面にチタン膜が形成される。
【００４９】
なお、本発明は、上記のようなプラズマＡＬＤプロセスに限らず、プラズマ処理工程のみを実施するものでもよく、プラズマを利用した水素活性種によるウェハ８上の自然酸化膜の除去等にも適用できる。
また、前記実施の形態では、バッチ式縦形ホットウオール形装置に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、適宜、バッチ式横形ホットウオール形装置および他の熱処理装置（ f u r n a c e ） 等の基板処理装置全般に適用することができる。
また、前記実施の形態では、プラズマ生成部としてＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合プラズマ）方式で説明したが、ＣＣＰ方式（Capacitively Coupled Plasma：容量結合プラズマ）を用いることもできる。
【００５０】
また、本発明は前記実施の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に変更が可能であることはいうまでもない。
不活性ガスとしては窒素ガスを使用するに限らず、アルゴンガスやヘリウムガス等の窒素ガス以外の不活性ガスを使用してもよい。
【００５１】
以上の、本明細書の記載に基づき、次の発明を把握することができる。すなわち、第１の発明は、一端が閉塞し、他端が開口した筒状のアウターチューブと、前記アウターチューブ内に設けられるインナーチューブであって、一端が閉塞し、他端が開口した筒状に形成され、内部で基板を処理可能とするインナーチューブと、該インナーチューブの前記開口端に当接して閉塞する閉塞部と、前記アウターチューブの側壁と、前記インナーチューブの側壁との間の空間に設けられ、反応活性種を生成するプラズマ生成部と、前記インナーチューブの側壁に設けられ、前記プラズマ生成部で生成された反応活性種を前記インナーチューブ内へ供給する活性種供給口とを備えた基板処理装置。
このように、プラズマ生成部を、インナーチューブとアウターチューブの間の空間に設置したので、インナーチューブの内壁とウェハのエッジとの距離を小さくすることができ、プラズマ生成部で生成された反応活性種を、ウェハ上により十分に供給することができ、成膜速度を向上させることができる。また、プラズマ生成部の構成部材への成膜が抑制されるので、該成膜がプラズマにより剥離してパーティクルとなることを抑制できる。
【００５２】
第２の発明は、一端が閉塞し、他端が開口した筒状のアウターチューブ内に設けられるインナーチューブであって、一端が閉塞し、他端が開口した筒状に形成されるインナーチューブの前記開口端に閉塞部を当接しつつ、前記インナーチューブ内に基板を搬送する工程と、前記アウターチューブの側壁と前記インナーチューブの側壁との間の空間に設けられるプラズマ生成部で反応活性種を生成し、該反応活性種を、前記インナーチューブの側壁に設けられた活性種供給口から前記インナーチューブ内へ供給し、前記基板を処理する工程と、を備えた半導体装置の製造方法。
このように、プラズマ生成部を、インナーチューブとアウターチューブの間の空間に設置した基板処理装置を用いるので、インナーチューブの内壁とウェハのエッジとの距離を小さくすることができ、プラズマ生成部で生成された反応活性種を、ウェハ上により十分に供給することができ、成膜速度を向上させることができる。
【００５３】
第３の発明は、前記第１の発明の基板処理装置において、前記アウターチューブの開口した他端、及び前記インナーチューブの開口した他端が、それぞれフランジを有し、インナーチューブのフランジには、インナーチューブ内を排気するインナー排気口、及びインナーチューブとアウターチューブの間の空間内を排気するアウター排気口が設けられ、アウターチューブのフランジを、インナーチューブのフランジの上に当接した状態で載置するようにした基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、アウターチューブとインナーチューブの開口端である炉口部を金属でなく石英ガラスで構成することができるので、プラズマ生成部のアンテナと炉口部との間の放電を防止することができ、また、プラズマが炉口部金属をスパッタすることによる金属汚染を防止できる。
【００５４】
第４の発明は、前記第１の発明の基板処理装置において、前記プラズマ生成部で生成された反応活性種を前記インナーチューブ内へ供給するときに、プラズマ生成部が設けられている前記アウターチューブの側壁と前記インナーチューブの側壁との間の空間の圧力を、前記インナーチューブ内の圧力よりも高くするようにした基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、アウターチューブ内とインナーチューブ内との圧力差により、プラズマ生成部で生成された反応活性種を、インナーチューブ内へ効果的に供給することができる。
【００５５】
第５の発明は、前記第１の発明の基板処理装置において、前記活性種供給口は、前記インナーチューブの側壁の周方向に亘って、複数個所に設けられた基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、活性種供給口が複数あるので、プラズマ生成部で生成された反応活性種を、インナーチューブ内へ効果的に供給することができる。
【００５６】
第６の発明は、前記第５の発明の基板処理装置において、前記プラズマ生成部は、前記アウターチューブの側壁と前記インナーチューブの側壁との間の空間における周方向に亘って、複数個所に設けられた基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、プラズマ生成部と活性種供給口がそれぞれ複数あるので、プラズマ生成部でより多くの反応活性種を生成でき、また、プラズマ生成部で生成された反応活性種を、インナーチューブ内へ効果的に供給することができる。
【００５７】
第７の発明は、前記第１の発明の基板処理装置において、前記インナーチューブの内壁に沿って基板の積層方向に延在する処理ガス供給部と、前記インナーチューブ内に載置された基板を挟んで、前記該ガス供給部と対向する前記インナーチューブの内壁に沿って基板の積層方向に延在する排気バッファ空間とをさらに備え、前記活性種供給口は、前記排気バッファ空間より前記処理ガス供給部近くに配置され、前記プラズマ生成部は、前記処理ガス供給部より前記排気バッファ空間近くに配置された基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、プラズマ生成部と活性種供給口とを離すことができるので、プラズマ生成部と活性種供給口との間の距離を、プラズマ生成部で生成されたプラズマ中のイオンや電子の多くが消滅する程度の距離とし、該イオンや電子が基板にダメージを与えるのを抑制することができる。また、活性種供給口を処理ガス供給部近くに配置することにより、インナーチューブ内に供給した反応活性種を、排気バッファ空間に向けて円滑に流すことができる。
【００５８】
第８の発明は、前記第１の発明の基板処理装置において、前記基板はボートに積層されて前記インナーチューブ内に搬入され、前記アウターチューブの閉塞した一端が曲面で形成され、前記インナーチューブの閉塞した一端が平面で形成されている基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、ボートの上側端板と前記インナーチューブの閉塞した一端との間の距離を小さくすることができるので、該ボートの上側端板と前記インナーチューブの閉塞した一端との間の空間への処理ガスの流入を抑制できる。したがって、ボート上部でのガスの流速低下を抑制でき、ボート上部に載置された基板の面内均一性や成膜速度を向上することができ、面間均一性を向上することができる。
【００５９】
第９の発明は、前記第３の発明の基板処理装置において、前記インナーチューブ及び前記インナーチューブのフランジが、非導電部材で一体化して形成され、前記閉塞部が前記インナーチューブの前記開口した他端に当接して閉塞した状態において、前記インナーチューブ内に露出している前記閉塞部の上面が、非導電部材で形成されている基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、インナーチューブの開口端である炉口部を金属でなく石英ガラスで構成することができるので、アンテナと炉口部との間の放電を防止することができ、炉口部への不要な成膜を抑制できる。また、プラズマが炉口部金属をスパッタすることによる金属汚染を防止できる。
【００６０】
第１０の発明は、前記第９の発明の基板処理装置において、前記プラズマ生成部は、金属アンテナと、該金属アンテナを囲う保護管を有しており、前記保護管が、非導導電部材で形成され、前記インナーチューブのフランジと一体化されている基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、金属アンテナを囲う保護管とインナーチューブのフランジの接合部から保護管内部へ、プラズマが侵入するのを容易に防止できる。
【００６１】
第１１の発明は、前記第１０の発明の基板処理装置において、前記プラズマ生成部は、電気的に閉じられている前記金属アンテナに高周波を印加しプラズマを生成する基板処理装置。
このようにＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合プラズマ）モードでプラズマを生成するすると、ＣＣＰ（Capacitively Coupled Plasma：容量結合プラズマ）モードよりもプラズマ密度を大きくでき、成膜速度を向上することができる。
【００６２】
第１２の発明は、前記第１の発明の基板処理装置において、前記アウターチューブを囲う加熱装置をさらに備え、該加熱装置及び前記アウターチューブは、円筒状に形成されている基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、加熱装置からの熱によりプラズマ生成部を適切なプラズマ生成温度に設定することができ、また、加熱装置からの熱とプラズマ生成部からのプラズマを併用して基板処理することができる。また、アウターチューブとインナーチューブの２重管構造としているので、大気圧空間であるアウターチューブとヒータとの間の周方向の距離を略一定とすることができ、インナーチューブ内における熱分布の均一性を向上することができる。
【００６３】
第１３の発明は、前記第３の発明の基板処理装置において、前記アウターチューブの側壁と前記インナーチューブの側壁との間の空間に、プラズマ生成用ガスを供給するプラズマ生成用ガス供給口、前記プラズマ生成部、前記活性種供給口、前記アウター排気口が、この順に設けられた基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、プラズマ生成用ガス供給口から導入されたプラズマ生成用ガスがプラズマ生成部でプラズマ化されて、反応活性種が生成され、該反応活性種が前記活性種供給口からインナーチューブ内に供給され、残りのプラズマ生成用ガスがアウター排気口から排気されるといった円滑な流れを形成することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１ アウターチューブ、２ フランジ、３ インナーチューブ、４ フランジ、５ インナー排気口、５ａ 排気管、５ｂ ＡＰＣバルブ、５ｃ 真空ポンプ、５ｄ 圧力センサ、６ アウター排出口、６ａ 排気管、６ｂ ＡＰＣバルブ、６ｃ 真空ポンプ、６ｄ 圧力センサ、７ ボート、７ａ 排気管、７ｂ ＡＰＣバルブ、７ｃ 真空ポンプ、７ｄ 圧力センサ、８ ウエハ（基板）、９ 断熱板、１０ 石英パイプ、１１ ボート受け、１２ ボート回転軸、１３ シールキャップ、１４ シールキャップカバー、１５ Ｏリング、１６ ボート回転装置、１７ アウター固定リング上、１８ アウター固定リング下、１９ 上ヒータベース、２０ 下ヒータベース、２１ ガス導入ノズル、２１ａ ノズル穴、２３ アンテナ、２３ａ 高周波電源、２４ 処理ガス供給管、２４ａ 処理ガス供給源、２４ｂ ＭＦＣ、２４ｃ 開閉バルブ、２５ 不活性ガス供給管、２５ａ 不活性ガス供給源、２５ｂ ＭＦＣ、２５ｃ 開閉バルブ、２６ 開閉バルブ、２７ ＭＦＣ、２８ インナー固定リング、２９ インナー固定金具、３１ ヒータユニット、３３ 排気バッファ空間、３４ アウター排気口、３５ ラジカル供給口、３６ プラズマ生成用ガス供給口、３６ａ プラズマ生成用ガス供給源、３６ｂ ＭＦＣ、３６ｃ 開閉バルブ、３６ｄ プラズマ生成用ガス供給管、３７ａ 不活性ガス供給源、３７ｂ ＭＦＣ、３７ｃ 開閉バルブ、３７ｄ 不活性ガス供給管、３８ アンテナ設置空間、７１ ボート支柱、７２、７３ 端板、７４ 補助端板、７５ ウエハ保持溝、７６ 断熱板保持溝、１０１ 基板処理装置、１０５ カセット棚、１０７ 予備カセット棚、１１０ カセット、１１１ 筐体、１１４ カセットステージ、１１５ ボートエレベータ、１１８ カセット搬送装置、１２３ 移載棚、１２５ ウエハ移載機構、１４７ 炉口シャッタ、２０２ 処理炉、２３５ ガス供給制御部、２３６ 圧力制御部、２３７ 駆動制御部、２３８ 温度制御部、２３９ 主制御部、２４０ 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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