(57)【要約】【課題】各種ガスの上方供給／上方排気を行う場合において、基板に対するプロセス処理を適切に行うことを可能にする。【解決手段】基板が載置される基板載置台と、基板載置台の上方側から基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、処理ガス供給部の側方にて基板載置台の上方側から基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、処理ガス供給部と不活性ガス供給部との間にて基板の面上に供給されたガスを基板の上方側へ排気する複数のガス排気部とを備えて、基板処理装置を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が載置される基板載置台と、
前記基板載置台の上方側から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガス供給部の側方にて前記基板載置台の上方側から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記基板の面上に供給されたガスを前記基板の上方側へ排気する複数のガス排気部と、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
前記処理ガス供給部の下面に対して前記不活性ガス供給部の下面が前記基板に近接して配されている請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給工程と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に配された複数のガス排気部の少なくとも一部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気工程と、
前記複数のガス排気部の少なくとも他の一部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気工程と、
を並行して行う半導体装置の製造方法。
【請求項４】
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給手順と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手順と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に配された複数のガス排気部の少なくとも一部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気手順と、
前記複数のガス排気部の少なくとも他の一部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気手順と、
を並行してコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項５】
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給手順と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手順と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に配された複数のガス排気部の少なくとも一部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気手順と、
前記複数のガス排気部の少なくとも他の一部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気手順と、
を並行してコンピュータに実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム及び記録媒体に関する。
【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、例えば複数の処理ガスを交互に供給して行うサイクリック処理がある。このサイクリック処理では、処理対象となる基板に対して、例えば、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。
【０００３】
このようなプロセス処理を行う基板処理装置としては、基板を一枚ずつ処理する枚葉式のものが知られている。枚葉式の基板処理装置には、例えば、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（例えば原料ガス、反応ガスまたはパージガス）を供給するとともに、基板の面上に供給された各種ガスを基板の上方側へ排気するように構成されたものがある（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２２２９６０号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／０２２５１９１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板上方側からガス供給およびガス排気を行うように構成された基板処理装置においては、例えば原料ガスと反応ガスとが気相反応を起こしてしまうと基板上で所望のプロセス処理にならない。また、例えば原料ガスあるいは反応ガスとパージガス（不活性ガス）とが混ざると、原料ガスあるいは反応ガスの希釈化を招いてしまう。そのため、かかる基板処理装置においては、各種ガスを混在させず分離した状態で基板の面上へ供給し得るようにすることが、適切なプロセス処理を実現する上では重要となる。
【０００６】
本発明は、各種ガスの上方供給／上方排気を行う場合において、基板に対するプロセス処理を適切に行うことを可能にする基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラムおよび記録媒体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】
【０００７】
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、
前記基板載置台の上方側から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガス供給部の側方にて前記基板載置台の上方側から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記基板の面上に供給されたガスを前記基板の上方側へ排気する複数のガス排気部と、
を備える基板処理装置が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給工程と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に配された複数のガス排気部の少なくとも一部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気工程と、
前記複数のガス排気部の少なくとも他の一部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気工程と、
を並行して行う半導体装置の製造方法が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給手順と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手順と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に配された複数のガス排気部の少なくとも一部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気手順と、
前記複数のガス排気部の少なくとも他の一部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気手順と、
を並行してコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給手順と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手順と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に配された複数のガス排気部の少なくとも一部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気手順と、
前記複数のガス排気部の少なくとも他の一部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気手順と、
を並行してコンピュータに実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、各種ガスの上方供給／上方排気を行う場合において、基板に対するプロセス処理を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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２】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１のＡ−Ａ断面を示す側断面図である。
【図３】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４】図３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５】図３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６】本発明の比較例となる基板処理装置の要部の詳細構成例を示す側断面図である。
【図７】本発明の第二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側断面図である。
【図８】本発明の第二実施形態において、カートリッジ内の圧力がカートリッジ外の圧力よりも高い場合の、不活性ガス流量およびウエハ−カートリッジ間の隙間と、不活性ガスによるシール性との関係について解析を行った結果を示す説明図である。
【図９】本発明の第三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側断面図である。
【図１０】本発明の第三実施形態において、カートリッジ内の圧力がカートリッジ外の圧力よりも高い場合の、不活性ガス流量およびウエハ−カートリッジ間の隙間と、不活性ガスによるシール性との関係について解析を行った結果を示す説明図である。
【図１１】本発明の第四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１２】本発明の第四実施形態に係る基板処理装置の要部の変形例の詳細構成を示す側断面図である。
【図１３】本発明の第五実施形態に係る基板処理装置の要部の概略構成の一例を示す概念図である。
【図１４】本発明の第五実施形態に係る基板処理装置の要部の概略構成の他の例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜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。
【００１４】
（１）第一実施形態に係る基板処理装置の構成
第一実施形態に係る基板処理装置は、処理対象となる基板に対して一枚ずつ処理を行う枚葉式の基板処理装置として構成されている。
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。
このような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成膜処理を行うものとする。
【００１５】
図１は、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。
【００１６】
（処理容器）
第一実施形態で説明する基板処理装置１００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２００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。
【００１７】
（基板載置台）
処理容器の内部には、ウエハ２００が載置される基板載置台２１０が設けられている。基板載置台２１０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２００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２１０は、加熱源として図示しないヒータを内包しており、そのヒータを用いてウエハ２００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２００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２１０の大型化を抑制できる。基板載置台２１０における基板載置面は、ウエハ２００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。
【００１８】
（カートリッジヘッド）
基板載置台２１０の上方側には、基板載置台２１０上のウエハ２００に対するガス供給機構としてのカートリッジヘッド２３０が設けられている。カートリッジヘッド２３０は、基板載置台２１０の中心位置近傍に配された中央支持部２３０ａと、その中央支持部２３０ａから基板載置台２１０の外周側に向けて放射状に延びる複数のカートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃと、を備えて構成されている。各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、基板載置台２１０上のウエハ２００の外周端を超えて、さらにその外周側まで延びている。
【００１９】
各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、詳細を後述するように、処理ガス供給部２３２、不活性ガス供給部２３４およびガス排気部２３６ａ，２３６ｂを有して構成されている。そして、主として、処理ガス供給部２３２がウエハ２００の面上に処理ガスを供給することで、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、ウエハ２００に対するガス供給機構として機能するようになっている。なお、第一実施形態において、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃのうち、一部のカートリッジ部２３０ｂとその他のカートリッジ部２３０ｃとは、それぞれにおける処理ガス供給部２３２が異なる種類の処理ガス（例えば、原料ガスと反応ガス）を供給する。
【００２０】
各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃの設置数は、図例では中央支持部２３０ａを中心とした円周方向に均等に総数で四つが設けられている場合を示しているが、これに限られることはなく、ウエハ２００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、処理ガスとして原料ガスと反応ガスを供給する場合であれば総数で少なくとも二つのカートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃが設けられていればよく、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。
【００２１】
また、第一実施形態において、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、中央支持部２３０ａから基板載置台２１０の外周側に向けて帯状に延びるように構成されている。つまり、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、基板載置台２１０の外周側に向けて長手方向が配された略矩形状の平面形状を有している。ただし、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃの平面形状は、必ずしも略矩形状である必要はない。例えば、後述する基板載置台２１０とカートリッジヘッド２３０の相対移動の際における内外周の周速差とガス供給量との関係を考慮して、外周側に向けて拡がる扇形状としても構わない。いずれの平面形状の場合においても、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃの長手方向サイズは、ウエハ２００の最大径よりも大きく形成されているものとする。
【００２２】
なお、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃのうちのカートリッジ部２３０ｃには、図示せぬ整合器および高周波電源が接続されていてもよい。その場合には、高周波電源、整合器でインピーダンスを調整することで、カートリッジ部２３０ｃの下方側空間にプラズマが生成される。
【００２３】
（移動機構）
以上のように構成されたカートリッジヘッド２３０は、基板載置台２１０の中心位置（すなわち中央支持部２３０ａの中心位置。換言すれば、放射状に配されたカートリッジ２３０の中心。）を回転軸として、図示しない移動機構によって回転駆動されるようになっている。つまり、移動機構によって回転駆動されることで、カートリッジヘッド２３０における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、基板載置台２１０に載置された各ウエハ２００の面上を順に通過することになる。このようにして、移動機構は、基板載置台２１０とカートリッジヘッド２３０における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃの相対位置を回転方向に移動させる。
【００２４】
カートリッジヘッド２３０を回転駆動する移動機構は、例えば、中央支持部２３０ａ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。
【００２５】
なお、移動機構は、第一実施形態ではカートリッジヘッド２３０を回転駆動する場合を例にあげているが、基板載置台２１０とカートリッジヘッド２３０における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃの相対位置を移動させるものであれば、基板載置台２１０を回転駆動するものであっても構わない。カートリッジヘッド２３０を回転駆動すれば、基板載置台２１０を回転駆動する場合に比べて、ウエハ２００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。また、基板載置台２１０を回転駆動すれば、カートリッジヘッド２３０を回転駆動する場合とは異なり、後述するガス配管等の構成複雑化を抑制できる。
【００２６】
（カートリッジ部）
ここで、カートリッジヘッド２３０における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃについて、さらに詳しく説明する。
図２は、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１のＡ−Ａ断面を示す側断面図である。
なお、ここでは、Ａ−Ａ断面を用いてカートリッジ構成を説明するが、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃのいずれもが同様の構成を有しているものとする。
【００２７】
各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、処理ガス供給部２３２を有している。処理ガス供給部２３２は、基板載置台２１０の上方側からウエハ２００の面上に処理ガスを供給するためのものであり、カートリッジ基体２３１に貫通孔である処理ガス供給孔２３３が設けられて構成されている。カートリッジ基体２３１は、ウエハ２００の金属汚染を防止すべく非金属材料によって形成することが考えられるが、後述するように処理ガスのプラズマ励起に対応するために導電性のある金属で形成することも考えられる。処理ガス供給部２３２が供給する処理ガスは、詳細を後述するように、原料ガスまたは反応ガスのいずれかである。
【００２８】
また、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、処理ガス供給部２３２の両側方に配された不活性ガス供給部２３４を有している。不活性ガス供給部２３４は、処理ガス供給部２３２の両側方にて基板載置台２１０の上方側からウエハ２００の面上に不活性ガスを供給するためのものであり、カートリッジ基体２３１に貫通孔である不活性ガス供給孔２３５が設けられて構成されている。不活性ガス供給部２３４が供給する不活性ガスについては、詳細を後述する。
【００２９】
さらに、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、処理ガス供給部２３２とその両側方の不活性ガス供給部２３４とのそれぞれの間に配されたガス排気部２３６ａ，２３６ｂを有している。ガス排気部２３６ａ，２３６ｂは、処理ガス供給部２３２と不活性ガス供給部２３４との間に複数が配されており、処理ガス供給部２３２と不活性ガス供給部２３４との間において不活性ガス供給部２３４よりも処理ガス供給部２３２に近接して配され主として処理ガス供給部２３２からの処理ガスを排気する処理ガス排気部（第１のガス排気部）２３６ａと、処理ガス供給部２３２と不活性ガス供給部２３４との間において処理ガス供給部２３２よりも不活性ガス供給部２３４に近接して配され主として不活性ガス供給部２３４からの不活性ガスを排気する不活性ガス排気部（第２のガス排気部）２３６ｂと、を含む。
【００３０】
処理ガス排気部２３６ａは、処理ガス供給部２３２を挟むようにその両側方に配されており、カートリッジ基体２３１に貫通孔である処理ガス排気孔２３７ａが設けられて構成されている。
【００３１】
不活性ガス排気部２３６ｂは、処理ガス排気部２３６ａよりもカートリッジ外方側にて各不活性ガス供給部２３４のそれぞれに対応するように配されており、カートリッジ基体２３１に貫通孔である不活性ガス排気孔２３７ｂが設けられて構成されている。
【００３２】
なお、図２は、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃの平面視短手方向における側断面を示している。そのため、図例では、不活性ガス供給部２３４、処理ガス排気部２３６ａおよび不活性ガス排気部２３６ｂのそれぞれが、処理ガス供給部２３２を挟むようにその両側方に配されているが、これらは少なくとも処理ガス供給部２３２の両側方に配されていれば、その処理ガス供給部２３２の周囲を囲うように（すなわち、平面視した場合に処理ガス供給部２３２を囲む四方側に）配されていてもよい。
【００３３】
（処理ガス供給系）
処理ガス供給部２３２の処理ガス供給孔２３３には、処理ガス供給管２４１が接続されている。処理ガス供給管２４１には、上流方向から順に、処理ガス供給源２４２、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）２４３、および、開閉弁であるバルブ２４４が設けられている。
【００３４】
主に、処理ガス供給管２４１、ＭＦＣ２４３、バルブ２４４により、処理ガス供給系が構成される。なお、処理ガス供給系は、処理ガス供給源２４２を含めて考えてもよい。
【００３５】
このような構成により、処理ガス供給系は、処理ガス供給部２３２の処理ガス供給孔２３３を通じて、基板載置台２１０の上方側からウエハ２００の面上に処理ガスを供給する。処理ガス供給系が供給する処理ガスは、カートリッジ部２３０ｂにおいては原料ガスであり、カートリッジ部２３０ｃにおいては反応ガスである。
【００３６】
原料ガスは、処理ガスの一つであり、例えばＴｉ（チタニウム）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。なお、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良い。原料ガスが常温常圧で液体の場合は、処理ガス供給源２４２とＭＦＣ２４３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。
【００３７】
反応ガスは、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。
【００３８】
なお、処理ガス供給系における処理ガス供給管２４１には、原料ガスのキャリアガス、または反応ガスのキャリアガス若しく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。キャリアガス等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。
【００３９】
（不活性ガス供給系）
不活性ガス供給部２３４の不活性ガス供給孔２３５には、不活性ガス供給管２５１が接続されている。不活性ガス供給管２５１には、上流方向から順に、不活性ガス供給源２５２、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）２５３、および、開閉弁であるバルブ２５４が設けられている。
【００４０】
主に、不活性ガス供給管２５１、ＭＦＣ２５３、バルブ２５４により、不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給系は、不活性ガス供給源２５２を含めて考えてもよい。
【００４１】
このような構成により、不活性ガス供給系は、不活性ガス供給部２３４の不活性ガス供給孔２３５を通じて、基板載置台２１０の上方側からウエハ２００の面上に不活性ガスを供給する。
【００４２】
不活性ガスは、ウエハ２００の上面とカートリッジ基体２３１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。
【００４３】
（処理ガス排気系）
処理ガス排気部２３６ａの処理ガス排気孔２３７ａには、処理ガス排気管２６１が接続されている。処理ガス排気管２６１には、バルブ２６２が設けられている。また、処理ガス排気管２６１において、バルブ２６２の下流側には、処理ガス供給部２３２の下方空間を所定圧力に制御する圧力制御器２６３が設けられている。さらに、処理ガス排気管２６１において、圧力制御器２６３の下流側には、真空ポンプ２６４が設けられている。
【００４４】
主に、処理ガス排気管２６１、バルブ２６２、圧力制御器２６３、真空ポンプ２６４により、処理ガス排気系が構成される。
【００４５】
このような構成により、処理ガス排気系は、処理ガス排気部２３６ａの処理ガス排気孔２３７ａを通じて、処理ガス供給部２３２によってウエハ２００の面上に供給された処理ガスをウエハ２００の上方側へ排気する。
【００４６】
（不活性ガス排気系）
不活性ガス排気部２３６ｂの不活性ガス排気孔２３７ｂには、不活性ガス排気管２７１が接続されている。不活性ガス排気管２７１には、バルブ２７２が設けられている。また、不活性ガス排気管２７１において、バルブ２７２の下流側には、不活性ガス供給部２３４の下方空間を所定圧力に制御する圧力制御器２７３が設けられている。さらに、不活性ガス排気管２７１において、圧力制御器２７３の下流側には、真空ポンプ２７４が設けられている。
【００４７】
主に、不活性ガス排気管２７１、バルブ２７２、圧力制御器２７３、真空ポンプ２７４により、不活性ガス排気系が構成される。
【００４８】
このような構成により、不活性ガス排気系は、不活性ガス排気部２３６ｂの不活性ガス排気孔２３７ｂを通じて、不活性ガス供給部２３４によってウエハ２００の面上に供給された不活性ガスをウエハ２００の上方側へ排気する。
【００４９】
（コントローラ）
また図１に示すように、基板処理装置１００は、基板処理装置１００の各部の動作を制御するコントローラ２８０を有している。コントローラ２８０は、演算部２８１および記憶部２８２を少なくとも有する。コントローラ２８０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２８２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２８０は、移動機構、ヒータ、高周波電源、整合器、ＭＦＣ２４３，２５３、バルブ２４４〜２７２、真空ポンプ２６４，２７４等の動作を制御する。
【００５０】
なお、コントローラ２８０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）２８３を用意し、外部記憶装置２８３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすることにより、本実施形態に係るコントローラ２８０を構成することができる。
【００５１】
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２８３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置２８３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶部２８２や外部記憶装置２８３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部２８２単体のみを含む場合、外部記憶装置２８３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【００５２】
（２）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、基板処理装置１００を使用して、ウエハ２００上に薄膜を形成する工程について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。
【００５３】
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ガスが用いて、それらを交互に供給することによってウエハ２００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。
【００５４】
図３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。
【００５５】
（基板搬入工程：Ｓ１０１）
基板処理装置１００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２００を搬入して、基板載置台２１０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。
【００５６】
（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２００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。
【００５７】
また、圧力温度調整工程（Ｓ１０２）では、基板載置台２１０の内部に埋め込まれたヒータに電力を供給し、ウエハ２００の表面が所定温度となるよう制御する。この際、ヒータの温度は、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２００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。
【００５８】
（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。
【００５９】
（相対位置移動処理動作）
ここで、先ず、相対位置移動処理動作について説明する。
図４は、図３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。
【００６０】
基板処理装置１００では、先ず、移動機構によってカートリッジヘッド２３０を回転駆動することで、基板載置台２１０とカートリッジヘッド２３０における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃとの相対位置移動を開始する（Ｓ２０１）。これにより、カートリッジヘッド２３０における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、基板載置台２１０に載置された各ウエハ２００の面上を順に通過することになる。
【００６１】
また、基板処理装置１００では、詳細を後述するようにして、ガス供給排気処理動作を開始する。これにより、カートリッジヘッド２３０におけるカートリッジ部２３０ｂからは原料ガス（ＴｉＣｌ４ガス）が供給され、カートリッジヘッド２３０におけるカートリッジ部２３０ｃからは反応ガス（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カートリッジ部２３０ｂを「原料ガス用カートリッジ部」と呼び、反応ガスを供給するカートリッジ部２３０ｃを「反応ガス用カートリッジ部」と呼ぶ。
【００６２】
ここで、ある一つのウエハ２００に着目すると、移動機構が相対位置移動を開始することによって、先ず、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂがそのウエハ２００の面上を通過する（Ｓ２０２）。このとき、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂからは、ウエハ２００の面上に対して、原料ガス（ＴｉＣｌ４ガス）が供給される。また、ウエハ２００の面上の空間は、原料ガスが自己分解しない程度の処理圧力、処理温度に調整されている。そのため、ウエハ２００の面上には、原料ガスのガス分子が吸着することになる。なお、ウエハ２００の面上に対する原料ガス用カートリッジ部２３０ｂ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。
【００６３】
原料ガス用カートリッジ部２３０ｂが通過すると、その後は、続いて、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃがウエハ２００の面上を通過する（Ｓ２０３）。このとき、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃからは、ウエハ２００の面上に対して、反応ガス（ＮＨ３ガス）が供給される。また、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃの下方側空間には、図示せぬ整合器および高周波電源を利用してプラズマが生成される。プラズマ状態の反応ガスは、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃの通過によってウエハ２００の面上に均一に供給され、ウエハ２００上に吸着している原料ガスのガス分子と反応して、ウエハ２００上に１原子層未満（１Å未満）程度のＴｉＮ膜を生成する。なお、ウエハ２００の面上に対する反応ガス用カートリッジ部２３０ｃ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。
【００６４】
以上のような原料ガス用カートリッジ部２３０ｂの通過動作および反応ガス用カートリッジ部２３０ｃの通過動作を１サイクルとして、コントローラ２８０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２００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のである。また、成膜工程（Ｓ１０３）では、基板載置台２１０に載置された各ウエハ２００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２００に対して同時並行的にＴｉＮ膜を形成するのである。
【００６５】
そして、所定回数のサイクリック処理動作を終了すると、移動機構は、基板載置台２１０とカートリッジヘッド２３０における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃ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。
【００６６】
（ガス供給排気処理動作）
次に、成膜工程（Ｓ１０３）におけるガス供給排気処理動作について説明する。
図５は、図３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。
ガス供給排気処理動作としては、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂを用いて行う処理動作（Ｓ３０１〜Ｓ３０４，Ｓ３０５〜Ｓ３０８）と、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃを用いて行う処理動作（Ｓ４０１〜Ｓ４０４，Ｓ４０５〜Ｓ４０８）とがある。
【００６７】
原料ガス用カートリッジ部２３０ｂを用いたガス供給排気処理動作では、先ず、不活性ガス供給工程（Ｓ３０１）と不活性ガス排気工程（Ｓ３０２）とを開始する。
【００６８】
不活性ガス供給工程（Ｓ３０１）では、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂに接続する不活性ガス供給系のバルブ２５４を開状態とするとともに、流量が所定流量となるようにＭＦＣ２５３を調整することで、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂにおける不活性ガス供給孔２３５を通じて、基板載置台２１０の上方側からウエハ２００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。
【００６９】
不活性ガス排気工程（Ｓ３０２）では、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂに接続する不活性ガス排気系の真空ポンプ２７４を作動させつつバルブ２７２を開状態とし、主として不活性ガス供給部２３４によってウエハ２００の面上に供給された不活性ガスを、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂにおける不活性ガス排気孔２３７ｂを通じて、ウエハ２００の上方側へ排気する。このとき、不活性ガス排気系の圧力制御器２７３によって、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂにおける不活性ガス供給部２３４の下方空間の圧力が所定圧力となるように制御される。所定圧力は、処理ガス供給部２３２の下方空間の圧力よりも高圧であることが望ましい。
【００７０】
このような不活性ガス供給工程（Ｓ３０１）および不活性ガス排気工程（Ｓ３０２）を行うことで、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂにおける不活性ガス供給部２３４の下方空間には、不活性ガスによるエアシールが形成される。しかも、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂにおける不活性ガス供給部２３４は、その原料ガス用カートリッジ部２３０ｂにおける処理ガス供給部２３２の両側方に配されている。そのため、処理ガス供給部２３２の下方空間は、不活性ガス供給部２３４からの不活性ガスのエアシールによって封止されることになる。
【００７１】
また、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂに対するガス供給排気処理動作では、原料ガス供給工程（Ｓ３０３）と原料ガス排気工程（Ｓ３０４）とを開始する。
【００７２】
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、上述した基板搬入工程（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。
【００７３】
そして、原料ガスを生成したら、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂに接続する処理ガス供給系のバルブ２４４を開状態とするとともに、流量が所定流量となるようにＭＦＣ２４３を調整することで、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂにおける処理ガス供給孔２３３を通じて、基板載置台２１０の上方側からウエハ２００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。
【００７４】
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。
【００７５】
原料ガス排気工程（Ｓ３０４）では、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂに接続する処理ガス排気系の真空ポンプ２６４を作動させつつバルブ２６２を開状態とし、主として処理ガス供給部２３２によってウエハ２００の面上に供給された原料ガスを、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂにおける処理ガス排気孔２３７ａを通じて、ウエハ２００の上方側へ排気する。このとき、処理ガス排気系の圧力制御器２６３によって、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂにおける処理ガス供給部２３２の下方空間の圧力が所定圧力となるように制御される。所定圧力は、不活性ガス供給部２３４の下方空間の圧力よりも低圧であることが望ましい。
【００７６】
このような原料ガス供給工程（Ｓ３０３）および原料ガス排気工程（Ｓ３０４）を行うことで、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂにおける処理ガス供給部２３２の下方空間には、原料ガスが供給されて滞留する。しかも、処理ガス供給部２３２の下方空間の両側方には不活性ガス供給部２３４による不活性ガスのエアシールが形成されている。そのため、処理ガス供給部２３２の下方空間に原料ガスが滞留しても、その原料ガスが原料ガス用カートリッジ部２３０ｂの下方空間から外方に漏れ出てしまうのを抑制することができる。
【００７７】
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。
【００７８】
一方、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃを用いて行うガス供給排気処理動作においても、先ず、不活性ガス供給工程（Ｓ４０１）と不活性ガス排気工程（Ｓ４０２）とを開始する。これらの各工程（Ｓ４０１，Ｓ４０２）は、既に説明した不活性ガス供給工程（Ｓ３０１）および不活性ガス排気工程（Ｓ３０２）と同様に行えばよいため、ここでの説明は省略する。
【００７９】
また、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃを用いて行うガス供給排気処理動作では、反応ガス供給工程（Ｓ４０３）と反応ガス排気工程（Ｓ４０４）とを開始する。
【００８０】
反応ガス供給工程（Ｓ４０３）では、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃに接続する処理ガス供給系のバルブ２４４を開状態とするとともに、流量が所定流量となるようにＭＦＣ２４３を調整することで、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃにおける処理ガス供給孔２３３を通じて、基板載置台２１０の上方側からウエハ２００の面上に反応ガス（ＮＨ３ガス）を供給する。原料ガスの供給流量は、例えば１０〜１００００ｓｃｃｍである。
【００８１】
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。
【００８２】
反応ガス排気工程（Ｓ４０４）では、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃに接続する処理ガス排気系の真空ポンプ２６４を作動させつつバルブ２６２を開状態とし、処理ガス供給部２３２によってウエハ２００の面上に供給された反応ガスを、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃにおける処理ガス排気孔２３７ａを通じて、ウエハ２００の上方側へ排気する。このとき、処理ガス排気系の圧力制御器２６３によって、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃにおける処理ガス供給部２３２の下方空間の圧力が所定圧力となるように制御される。所定圧力は、不活性ガス供給部２３４の下方空間の圧力よりも低圧であることが望ましい。
【００８３】
このような反応ガス供給工程（Ｓ４０３）および反応ガス排気工程（Ｓ４０４）を行うことで、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃにおける処理ガス供給部２３２の下方空間には、反応ガスが供給されて滞留する。しかも、処理ガス供給部２３２の下方空間の両側方には不活性ガス供給部２３４による不活性ガスのエアシールが形成されている。そのため、処理ガス供給部２３２の下方空間に反応ガスが滞留しても、その反応ガスが反応ガス用カートリッジ部２３０ｃの下方空間から外方に漏れ出てしまうのを抑制することができる。
【００８４】
上述した各工程（Ｓ４０１〜Ｓ４０４）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（Ｓ４０１〜Ｓ４０４）を同時に開始しても構わない。また、このことは、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂに対するガス供給排気処理動作の各工程（Ｓ３０１〜Ｓ３０４）との関係においても同様である。すなわち、成膜工程（Ｓ１０３）の間並行して行えば、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂに対して行う各工程（Ｓ３０１〜Ｓ３０４）と、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃに対して行う各工程（Ｓ４０１〜Ｓ４０４）とを、それぞれを異なるタイミングで開始してもよいし、同時に開始してもよい。
【００８５】
ガス供給排気処理動作を終了する際には、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂについては、原料ガス供給工程（Ｓ３０５）と原料ガス排気工程（Ｓ３０６）とを終了し、次いで不活性ガス供給工程（Ｓ３０７）と不活性ガス排気工程（Ｓ３０８）とを終了する。また、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃについては、反応ガス供給工程（Ｓ４０５）と反応ガス排気工程（Ｓ４０６）とを終了し、次いで不活性ガス供給工程（Ｓ４０７）と不活性ガス排気工程（Ｓ４０８）とを終了する。ただし、これらの各工程（Ｓ３０５〜Ｓ３０８，Ｓ４０５〜Ｓ４０８）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。
【００８６】
（ガス供給排気処理動作におけるガスの流れ）
次に、上述した各工程（Ｓ３０１〜Ｓ３０４，Ｓ４０１〜Ｓ４０４）を並行して行った際の原料ガス用カートリッジ部２３０ｂまたは反応ガス用カートリッジ部２３０ｃの下方空間におけるガスの流れについて、さらに詳しく説明する。
【００８７】
ここでは、先ず、第一実施形態の比較例について簡単に説明する。
図６は、比較例となる基板処理装置の要部の詳細構成例を示す側断面図である。
比較例の構成では、処理ガス供給部２３２とその両側方の不活性ガス供給部２３４とのそれぞれの間に、複数ではなく単数のガス排気部２３６が配されている。そして、そのガス排気部２３６におけるガス排気孔２３７を通じて、処理ガス供給部２３２からの処理ガスと不活性ガス供給部２３４からの不活性ガスとの両方をウエハ２００の上方側へ排気する。さらに具体的には、不活性ガス供給部２３４からの不活性ガスは、不活性ガス供給部２３４の下方空間にエアシールを形成しつつ、余剰分がカートリッジ基体２３１の外方（側方）に排気されるとともにガス排気部２３６によってウエハ２００の上方側へ排気される。また、処理ガス供給部２３２からの処理ガス（原料ガスまたは反応ガス）は、不活性ガスのエアシールによって封止された状態で処理ガス供給部２３２の下方空間に滞留し、余剰分がガス排気部２３６によってウエハ２００の上方側へ排気される。つまり、処理ガスの排気および不活性ガスの排気のために、同じガス排気部２３６が共用されることになる。
【００８８】
ただし、このような構成においては、ガス排気部２３６が単数であり、処理ガスの排気および不活性ガスの排気のために同じガス排気部２３６が共用されるため、ウエハ２００に対する成膜処理を適切に行えないおそれがある。具体的には、例えば処理ガス供給部２３２の下方空間の圧力が不活性ガス供給部２３４の下方空間の圧力よりも高圧であると、不活性ガスによるエアシールが機能せず、処理ガスがカートリッジ基体２３１の外方（側方）に漏れ出てしまうことが考えられる。この場合には、ウエハ２００の面上で原料ガスと反応ガスが混在し、所望せぬ反応生成物等が形成されてしまう可能性があり、その結果として成膜処理を適切に行えなくなってしまう。また、例えば不活性ガス供給部２３４の下方空間の圧力のほうを処理ガス供給部２３２の下方空間の圧力よりも高圧にすると、不活性ガスがガス排気部２３６を超えて処理ガス供給部２３２の下方空間まで流入してしまうことが考えられる。この場合には、処理ガス供給部２３２の下方空間に供給された処理ガスが希釈化してしまうので、その結果として成膜処理を適切に行えなくなってしまう。
【００８９】
これに対して、第一実施形態における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、図２を参照しながら説明したように、処理ガス供給部２３２とその両側方の不活性ガス供給部２３４とのそれぞれの間に、複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂが配されている。そのため、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃの下方空間では、以下に述べるようなガスの流れが実現される。
【００９０】
具体的には、不活性ガス供給部２３４からの不活性ガスは、不活性ガス供給部２３４の下方空間にエアシールを形成しつつ、余剰分がカートリッジ基体２３１の外方（側方）に排気されるとともに、不活性ガス供給部２３４に近接して配された不活性ガス排気部２３６ｂによってウエハ２００の上方側へ排気される。また、処理ガス供給部２３２からの処理ガス（原料ガスまたは反応ガス）は、不活性ガスのエアシールによって封止された状態で処理ガス供給部２３２の下方空間に滞留し、余剰分が処理ガス供給部２３２に近接して配された処理ガス排気部２３６ａによってウエハ２００の上方側へ排気される。つまり、処理ガス供給部２３２からの処理ガスについては主として処理ガス排気部２３６ａが排気し、不活性ガス供給部２３４からの不活性ガスについては主として不活性ガス排気部２３６ｂが排気するといったように、複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂのそれぞれに担わせる役割が分担されるのである。
【００９１】
したがって、第一実施形態の各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃでは、例えば不活性ガス供給部２３４の下方空間の圧力を処理ガス供給部２３２の下方空間の圧力より高圧にしても、不活性ガスが不活性ガス排気部２３６ｂによって排気されるので、不活性ガスが処理ガス排気部２３６ａを超えて処理ガス供給部２３２の下方空間まで流入してしまうことがない。さらには、不活性ガス供給部２３４の下方空間の圧力を処理ガス供給部２３２の下方空間の圧力より高圧にできることから、不活性ガスをエアシールとして確実に機能させることが実現可能となり、処理ガスがカートリッジ基体２３１の外方（側方）に漏れ出てしまうのを未然に防止することができる。つまり、本実施形態の各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃによれば、各種ガスを混在させず分離した状態でウエハ２００の面上へ供給し得るようになり、その結果として適切な成膜処理を実現することが可能となる。
【００９２】
（基板搬出工程：Ｓ１０４）
以上のような成膜工程（Ｓ１０３）の後は、図３に示すように、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２００を処理容器外へ搬出する。
【００９３】
（処理回数判定工程：Ｓ１０５）
ウエハ２００の搬出後、コントローラ２８０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２００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。
【００９４】
（３）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。
【００９５】
（ａ）第一実施形態によれば、処理ガス供給部２３２と不活性ガス供給部２３４との間に複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂが配されており、各ガス排気部２３６ａ，２３６ｂがウエハ２００の面上に供給された各種ガスをウエハ２００の上方側へ排気する。したがって、処理ガス供給部２３２からの処理ガスについては主として複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂのうちの一部が排気し、不活性ガス供給部２３４からの不活性ガスについては主として複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂのうちの他部が排気するといったように、複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂのそれぞれに担わせる役割を分担させることができる。つまり、複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂに役割を分担させることで、不活性ガスが処理ガス供給部２３２の下方空間まで流入してしまうのを抑制して、当該下方空間における処理ガスの希釈化を防止することができるので、その処理ガスを用いた成膜処理の効率低下を招いてしまうことがない。また、不活性ガスをエアシールとして確実に機能させて処理ガスがカートリッジ基体２３１の外方（側方）に漏れ出てしまうのを未然に防止できるので、各種ガスを混在させず分離した状態でウエハ２００の面上へ供給し得るようになる。これらの結果として、適切な成膜処理を実現することが可能となる。
【００９６】
さらに、第一実施形態によれば、複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂに役割を分担させることで、不活性ガス供給部２３４の下方空間の圧力の高圧化が実現可能となり、これに伴って処理ガス供給部２３２の下方空間の圧力についても、不活性ガス供給部２３４の下方空間の圧力を超えない範囲で高圧化が実現可能となる。処理ガス供給部２３２の下方空間の高圧化が実現可能となれば、処理ガスの圧力向上による成膜速度の向上が期待できる。つまり、複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂに役割を分担させることで、成膜処理の効率向上についても実現し得るようになる。
【００９７】
またさらに、第一実施形態によれば、複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂに役割を分担させており、それぞれに独立したガス排気系が接続されているので、処理ガスの排気レートと不活性ガスの排気レートとを個別に設定し得るようになる。これにより、例えば処理ガスよりも不活性ガスの供給レートを大きくするといったように、処理ガスの供給レートと不活性ガスの供給レートについても個別に設定し得るようになるので、不活性ガスによるエアシールのシール性向上や処理ガス供給部２３２の下方空間の高圧化等を実現する上で非常に好適なものとなる。
【００９８】
（ｂ）また、第一実施形態においては、複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂとして、処理ガス供給部２３２に近接して配された処理ガス排気部２３６ａと、不活性ガス供給部２３４に近接して配された不活性ガス排気部２３６ｂと、を含んでいる。したがって、各ガス供給部２３２，２３４と各ガス排気部２３６ａ，２３６ｂとの位置関係から、複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂのそれぞれが担う役割を適切に分担させることができる。つまり、各種ガスを混在させず分離した状態でウエハ２００の面上へ供給し、これにより適切な成膜処理を実現する上で、非常に好適なものとなる。
【００９９】
（ｃ）また、第一実施形態によれば、不活性ガス供給部２３４が処理ガス供給部２３２の両側方に配されており、両側方の各不活性ガス供給部２３４と処理ガス供給部２３２とのそれぞれの間に複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂが設けられている。これにより、処理ガス供給部２３２の下方空間の両側方に不活性ガスによるエアシールが形成され、これにより当該下方空間（すなわち処理ガスが供給されて滞留する空間）が封止されることになる。したがって、例えば各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃがウエハ２００の面上を順に通過することで成膜工程（Ｓ１０３）を行う場合であっても、ウエハ２００の面上で異なる種類の処理ガス（原料ガス、反応ガス）が混在してしまうのを未然に防止することができる。
【０１００】
（ｄ）また、第一実施形態によれば、移動機構が基板載置台２１０とカートリッジヘッド２３０における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃとの相対位置を移動させることで、ウエハ２００の面上への成膜処理を行う。したがって、処理容器内を原料ガスまたは反応ガスで満たし、パージ工程を介してこれを交互に入れ替える場合に比べると、処理ガス（原料ガスまたは反応ガス）の消費量を抑制することができ、この点でも効率的な成膜処理を実現することができる。つまり、最小限のガス使用量で最大の成膜レートを得ることが可能となる。
【０１０１】
（ｅ）また、第一実施形態によれば、複数枚（例えば五枚）のウエハ２００が載置される基板載置台２１０の上方側に、放射状に延びる複数（例えば四つ）のカートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃを備えたカートリッジヘッド２３０が配置されており、移動機構が回転駆動をすることで基板載置台２１０と各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃの相対位置を回転方向に移動させる。したがって、例えば基板載置台２１０と各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃの相対位置を直動方向に移動させる場合に比べると、移動機構等の構成を簡素化させることができ、また複数枚のウエハ２００を同時に処理できるので成膜処理の生産性向上を図ることができる。
【０１０２】
（ｆ）また、第一実施形態によれば、カートリッジヘッド２３０における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃが異なる種類の処理ガスを供給するように構成されている。すなわち、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂはウエハ２００の面上に対して原料ガス（ＴｉＣｌ４ガス）を供給し、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃはウエハ２００の面上に対して反応ガス（ＮＨ３ガス）を供給する。したがって、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃが基板載置台２１０上に載置されたウエハ２００の面上を順に通過すれば、処理ガスの入れ替えやパージ工程の介在等を要することなく、ウエハ２００の面上にＴｉＮ膜が形成されることになるので、成膜処理の高スループット化が実現することが可能となる。しかも、その場合であっても、既に説明したように各処理ガス（原料ガスまたは反応ガス）を混在させず分離した状態でウエハ２００の面上へ供給し得るので、適切な成膜処理を実現することが可能である。
【０１０３】
＜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。
【０１０４】
ここで、先ず、第一実施形態でも説明した図６に示す比較例の構成について、再び簡単に説明する。比較例の構成においても、処理ガス供給部２３２の下方空間の圧力と不活性ガス供給部２３４の下方空間の圧力とを適切に設定すれば、不活性ガスをエアシールとして機能させつつ、そのエアシールによって封止された処理ガス供給部２３２の下方空間に処理ガスを希釈化させずに供給することが実現可能である。その場合には、不活性ガスによるエアシールとしての機能を向上させるために、ウエハ２００の上面と不活性ガス供給部２３４を構成するカートリッジ基体２３１の下面との間隔を、成膜工程（Ｓ１０３）で行う相対位置移動処理動作に支障を来さない範囲で、極力狭くすることが望ましい。
【０１０５】
ところが、比較例の構成では、カートリッジ基体２３１の下面が、処理ガス供給部２３２と不活性ガス供給部２３４のいずれの部分においても、同一面を構成している。つまり、処理ガス供給部２３２の下面と不活性ガス供給部２３４の下面とが、同じ高さとなっている。したがって、ウエハ２００上面と不活性ガス供給部２３４の下面との間隔を狭くすると、これに伴ってウエハ２００上面と処理ガス供給部２３２の下面との間隔も狭くなる。
【０１０６】
ウエハ２００上面と処理ガス供給部２３２の下面との間隔が狭くなると、処理ガス供給部２３２の下方空間では、処理ガス供給孔２３３を通じてウエハ２００の面上に処理ガスを供給しても、その処理ガスが均一に拡がらずに、処理ガスの濃度分布にバラツキが生じてしまうおそれがある。このような状態で成膜処理を行うと、その成膜処理で得られる薄膜の膜厚の面内均一性が損なわれてしまう可能性がある。
【０１０７】
そこで、本発明の第二実施形態において説明する基板処理装置１００では、成膜処理で得られる薄膜の膜厚の面内均一性のさらなる向上を図るべく、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃが以下に述べるように構成されている。
【０１０８】
（４）第二実施形態に係るカートリッジ部の構成
図７は、本発明の第二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側断面図である。
【０１０９】
第二実施形態における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、上述した比較例の構成と同様に、ウエハ２００の面上に対して、カートリッジ基体２３１の側断面の略中央近傍から処理ガス供給孔２３３を通じて処理ガスを供給し、その両端近傍から不活性ガス供給孔２３５を通じて不活性ガスを供給し、これらの間に配されたガス排気孔２３７を通じてウエハ２００の面上に供給された処理ガスおよび不活性ガスを上方側へ排気する。これにより、不活性ガス供給部２３４の下方空間には不活性ガスによるエアシールが形成され、処理ガス供給部２３２の下方空間に供給された処理ガスはカートリッジ基体２３１の外方（側方）に漏れることなくガス排気孔２３７から排気される。
【０１１０】
また、第二実施形態における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、処理ガス供給部２３２の下面２３８に対して、その両側方に位置する不活性ガス供給部２３４の下面２３９がウエハ２００に近接して配されている。そして、不活性ガス供給部２３４の下面２３９とウエハ２００の上面との間隔は、成膜工程（Ｓ１０３）で行う相対位置移動処理動作に支障を来さない範囲で極力狭く設定されている。ただし、その場合であっても、処理ガス供給部２３２の下面２３８と不活性ガス供給部２３４の下面２３９とは異なる高さに位置しているので、ウエハ２００上面と不活性ガス供給部２３４の下面２３９との間隔を狭くしても、処理ガス供給部２３２の下面２３８とウエハ２００の上面との間には、ある程度の広さの空間が確保される。
【０１１１】
なお、ここでいう処理ガス供給部２３２の下面２３８の高さ方向の位置は、処理ガス供給部２３２を構成する処理ガス供給孔２３３の下端位置に一致する。また、不活性ガス供給部２３４の下面２３９の高さ方向の位置は、不活性ガス供給部２３４を構成する不活性ガス供給孔２３５の下端位置に一致する。
【０１１２】
このような構成の各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃにおいては、不活性ガス供給部２３４の下面２３９をウエハ２００に近接させることによって、その不活性ガス供給部２３４が形成する不活性ガスによるエアシールのシール性が向上する。しかも、その場合であっても、処理ガス供給部２３２の下面２３８とウエハ２００の上面との間の距離が確保されることから、処理ガス供給部２３２の下方空間に供給する処理ガスが均一に拡がるようになる。つまり、処理ガス供給部２３２の下方空間における処理ガスの濃度分布のバラツキを抑制し、これにより成膜処理で得られる薄膜の膜厚の面内均一性が向上する。
【０１１３】
さらに、このような構成の各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃにおいては、ウエハ２００の上面と不活性ガス供給部２３４の下面２３９との間隔と、不活性ガス供給部２３４から供給する不活性ガスの流量とを適宜調整することによって、カートリッジ内外で圧力差を設けることができる。具体的には、カートリッジ外は副生成物等をパージするために低圧とし、カートリッジ内は成膜速度を上げるために高圧とするように、望ましい圧力とすることができ、かつ、効率的に処理ガスを使用することができる。なお、カートリッジ内とは、ウエハ２００とカートリッジ基体２３１との間の空間、特に処理ガス供給部２３２の下方空間のことをいう。また、カートリッジ外とは、カートリッジ基体２３１の外方（側方）のことをいう。
【０１１４】
図８は、カートリッジ内の圧力がカートリッジ外の圧力よりも高い場合の、不活性ガス流量およびウエハ−カートリッジ間の隙間と、不活性ガスによるシール性との関係について解析を行った結果を示す説明図である。図中において、横軸は不活性ガス流量、縦軸は反応ガスのカートリッジ外のモル濃度（すなわち漏れ量）を示している。
【０１１５】
図例の解析結果によれば、不活性ガスの流量が多いほど、また、ウエハ−カートリッジ間の隙間が小さいほど、反応ガスの漏れ量が少なく、不活性ガスによるシール性が良いことが明らかにわかる。ただし、ウエハ−カートリッジ間の隙間については、成膜工程（Ｓ１０３）で行う相対位置移動処理動作に支障を来さない程度の間隔を確保しなければならない。したがって、シール性向上を図るためには、ある程度の流量の不活性ガスを不活性ガス供給部２３４から供給する必要がある。その一方で、不活性ガスの流量を多くし過ぎると、不活性ガスがカートリッジ内に大量に侵入してしまい、カートリッジ内における反応ガスの濃度が低下して成膜効率が落ちてしまうおそれがある。このことから、不活性ガス供給部２３４から供給する不活性ガスの流量については、ウエハ−カートリッジ間の隙間を補う程度の流量より多く、かつ、カートリッジ内における反応ガス濃度の低下を招く流量より少なくなるように設定することが考えられる。
【０１１６】
（５）第二実施形態における効果
第二実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。
【０１１７】
（ｇ）第二実施形態によれば、処理ガス供給部２３２の下面２３８に対して、その両側方に位置する不活性ガス供給部２３４の下面２３９がウエハ２００に近接して配されているので、不活性ガス供給部２３４が形成する不活性ガスによるエアシールのシール性を容易に向上させることができる。しかも、活性ガスによるエアシールのシール性を向上させても、処理ガス供給部２３２の下面２３８とウエハ２００の上面との間の距離が確保されることから、処理ガス供給部２３２の下方空間に供給する処理ガスが均一に拡がるようになる。つまり、処理ガス供給部２３２と不活性ガス供給部２３４の各下面が同一面を構成している場合に比べて、処理ガス供給部２３２の下方空間における処理ガスの濃度分布のバラツキを抑制することができ、これにより成膜処理で得られる薄膜の膜厚の面内均一性を向上させることができる。
【０１１８】
（ｈ）また、第二実施形態によれば、処理ガス供給部２３２の下面２３８に対して、その両側方に位置する不活性ガス供給部２３４の下面２３９がウエハ２００に近接して配されているので、カートリッジ内外で圧力差を容易に設けることができる。具体的には、カートリッジ外は副生成物等をパージするために低圧とし、カートリッジ内は成膜速度を上げるために高圧とするように、望ましい圧力とすることができ、かつ、効率的に処理ガスを使用することができる。
【０１１９】
＜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または第二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。
【０１２０】
（６）第三実施形態に係るカートリッジ部の構成
図９は、本発明の第三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側断面図である。
【０１２１】
（基本的な構成）
第三実施形態における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、第一実施形態で説明した構成と第二実施形態で説明した構成とを組み合わせたものである。
具体的には、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、第一実施形態で説明したように、処理ガス供給部２３２と不活性ガス供給部２３４との間に複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂが配されているとともに、複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂとして、処理ガス供給部２３２に近接して配された処理ガス排気部２３６ａと、不活性ガス供給部２３４に近接して配された不活性ガス排気部２３６ｂと、を含んでいる。そして、処理ガス供給部２３２からの処理ガスについては主として処理ガス排気部２３６ａがウエハ２００の上方側へ排気し、不活性ガス供給部２３４からの不活性ガスについては主として不活性ガス排気部２３６ｂがウエハ２００の上方側へ排気する。
また、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、第二実施形態で説明したように、処理ガス供給部２３２の下面２３８に対して、その両側方に位置する不活性ガス供給部２３４の下面２３９がウエハ２００に近接して配されている。
【０１２２】
ところで、第三実施形態における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂとして、処理ガス排気部２３６ａおよび不活性ガス排気部２３６ｂを備えている。これらのガス排気部２３６ａ，２３６ｂのうち、処理ガス排気部２３６ａについては、その下面が処理ガス供給部２３２の下面２３８と一致する（すなわち、処理ガス供給部２３２の下面２３８と同じ高さ位置となる）ように構成されている。なお、ここでいう処理ガス排気部２３６ａの下面とは、処理ガス排気部２３６ａを構成する処理ガス排気孔２３７ａの下端位置と高さ方向の位置が一致する面のことである。したがって、第三実施形態における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃでは、処理ガス供給部２３２の下面２３８のみならず、処理ガス排気部２３６ａの下面に対しても、不活性ガス供給部２３４の下面２３９がウエハ２００に近接して配されていることになる。このような構成によって、処理ガス供給部２３２の下方空間および処理ガス排気部２３６ａの下方空間によって構成される処理空間では、処理ガス供給部２３２から供給され処理空間内に滞留する処理ガスの圧力の均一化および濃度分布バラツキを抑制が図れ、これにより成膜処理で得られる薄膜の膜厚の面内均一性が向上することになる。
【０１２３】
一方、複数のガス排気部２３６ａ，２３６ｂのうち、不活性ガス排気部２３６ｂについては、その下面が不活性ガス供給部２３４の下面２３９と一致する（すなわち、不活性ガス供給部２３４の下面２３９と同じ高さ位置となる）ように構成されている。なお、ここでいう不活性ガス排気部２３６ｂの下面とは、不活性ガス排気部２３６ｂを構成する不活性ガス排気孔２３７ｂの下端位置と高さ方向の位置が一致する面のことである。したがって、第三実施形態における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃでは、処理ガス排気部２３６ａの下面に対して、不活性ガス排気部２３６ｂの下面がウエハ２００に近接して配されていることになる。このような構成によって、不活性ガス供給部２３４および不活性ガス排気部２３６ｂの下方空間を容易に高圧化させ得るようになり、これにより不活性ガス供給部２３４が形成する不活性ガスによるエアシールの更なるシール性向上が図れる。なお、不活性ガス排気部２３６ｂの下面は、処理ガス排気部２３６ａの下面に対してウエハ２００に近接して配されていれば、必ずしも不活性ガス供給部２３４の下面２３９と一致している必要はない。
【０１２４】
ここで、上述したように構成された第三実施形態の各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃにおける不活性ガス流量およびウエハ−カートリッジ間の隙間と、不活性ガスによるシール性との関係について説明する。
図１０は、第三実施形態において、カートリッジ内の圧力がカートリッジ外の圧力よりも高い場合の、不活性ガス流量およびウエハ−カートリッジ間の隙間と、不活性ガスによるシール性との関係について解析を行った結果を示す説明図である。図中において、横軸は不活性ガス流量、縦軸は反応ガスのカートリッジ外のモル濃度（すなわち漏れ量）を示している。
図例の解析結果によれば、第二実施形態で説明した解析結果（図８参照）と同様に、不活性ガスの流量が多いほど、また、ウエハ−カートリッジ間の隙間が小さいほど、不活性ガスによるシール性が良くなっているが、同じ条件で比べると第三実施形態の構成の場合のほうが第二実施形態の構成の場合よりもシール性に優れていることがわかる。また、不活性ガスの流量を多くしていっても、第二実施形態の構成の場合とは異なり、不活性ガス排気部２３６ｂによって不活性ガスが排気されるので、不活性ガスのカートリッジ内への流入が抑制され、カートリッジ内におけるガス濃度が保たれる点で、第二実施形態の構成の場合よりも有利である。
【０１２５】
以上の点を踏まえ、第三実施形態の各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃについては、以下に述べるような具体的構成を採用することが考えられる。ここでは、反応ガス用カートリッジ部２３０ｃについて、反応ガスとしてＮＨ３ガス（１００％）を、また不活性ガスとしてＮ２ガス（１００％）をそれぞれ供給し、カートリッジ内（特に処理ガス供給部２３２の下方空間）の圧力が５００Ｐａ、カートリッジ外の圧力が５０Ｐａ、カートリッジ外の温度が３５０℃である場合を例にあげる。このような場合において、ウエハ−カートリッジ間の隙間は、例えば３ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度とする。また、Ｎ２ガスの流量は、例えば２ｓｌｍ〜５０ｓｌｍ程度とする。さらに詳しくは、例えば、ウエハ−カートリッジ間の隙間が１ｍｍ程度であればＮ２ガスの流量を２ｓｌｍ〜１０ｓｌｍ程度とし、ウエハ−カートリッジ間の隙間が２ｍｍ程度であればＮ２ガスの流量を１０ｓｌｍ〜２０ｓｌｍ程度とし、ウエハ−カートリッジ間の隙間が３ｍｍ程度であればＮ２ガスの流量を５０ｓｌｍ程度とする。
【０１２６】
（更なるシール性向上のための構成）
第三実施形態の各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃにおいて、不活性ガスによるエアシールの更なるシール性向上を図るためには、以下に述べるような構成を採用することが考えられる。
【０１２７】
例えば、第三実施形態の各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃにおいて、処理ガス排気部２３６ａに対して不活性ガス排気部２３６ｂのほうが高い排気能力を持つようにする。具体的には、処理ガス排気部２３６ａの処理ガス排気孔２３７ａに接続する処理ガス排気系によるガス排気流量よりも、不活性ガス排気部２３６ｂの不活性ガス排気孔２３７ｂに接続する不活性ガス排気系によるガス排気流量のほうを多くすることが考えられる。このような構成によって、処理ガス供給部２３２から供給されたフレッシュな処理ガスをカートリッジ外に排気してしまうことが抑制され、またウエハ２００に晒されて処理空間の外方に流れた処理ガスが確実に上方側へ向けて排気されることになる。
【０１２８】
また、例えば、第三実施形態の各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃにおいて、処理ガス排気部２３６ａに対して不活性ガス排気部２３６ｂのほうが高い排気コンダクタンスを持つようにする。つまり、不活性ガス排気部２３６ｂのほうをガスが流れ易くする。具体的には、処理ガス排気部２３６ａの処理ガス排気孔２３７ａの孔径よりも不活性ガス排気部２３６ｂの不活性ガス排気孔２３７ｂの孔径を大きくしたり、孔内の壁面の表面状態を相違させたりすることで、排気コンダクタンスを調整することが考えられる。このような構成によっても、処理ガス供給部２３２から供給されたフレッシュな処理ガスをカートリッジ外に排気してしまうことが抑制され、またウエハ２００に晒されて処理空間の外方に流れた処理ガスが確実に上方側へ向けて排気されることになる。
【０１２９】
いずれの構成においても、不活性ガスによるエアシールのシール性向上を図るためには、処理ガス供給部２３２の下方領域におけるガス圧力に対して、不活性ガス供給部２３４の下方領域におけるガス圧力のほうが高く設定されていることが望ましい。ガス圧力の調整は、処理ガス排気系における圧力制御器２６３や不活性ガス排気系における圧力制御器２７３等を利用して行えばよい。
【０１３０】
なお、第三実施形態における各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃでは、処理ガス供給部２３２の両側方に配された各処理ガス排気部２３６ａ同士の離間距離が、ウエハ２００の平面サイズ（すなわち最大径サイズ）よりも小さく構成されていることが望ましい。ここで、各処理ガス排気部２３６ａ同士の離間距離とは、各処理ガス排気部２３６ａの外端縁同士の間の距離（すなわち処理ガス供給部２３２および各処理ガス排気部２３６ａの下方空間である処理空間の水平方向サイズ）のことをいい、さらに具体的には、例えば処理ガス排気部２３６ａの処理ガス排気孔２３７ａにおける外側壁面同士の間の距離のことをいう。このような構成によって、処理ガス（原料ガスまたは反応ガス）の反応によって生じた反応阻害物質がウエハ２００上を流れる距離を小さくすることができ、これによりウエハ２００上への反応阻害物質の堆積が未然に防止されることになる。
【０１３１】
（７）第三実施形態における効果
第三実施形態によれば、第一実施形態または第二実施形態で説明した効果に加えて、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。
【０１３２】
（ｉ）第三実施形態によれば、第一実施形態で説明した構成と第二実施形態で説明した構成とを組み合わせているので、第二実施形態で説明した構成に比べて不活性ガスによるエアシールのシール性が向上し、同じ条件でも処理ガスの漏れ量が少なくなる。また、不活性ガス流量を増やしても不活性ガス排気部２３６ｂによって排気されるため、カートリッジ内の処理ガス濃度は下がらず、成膜効率が落ちない。しかも、第一実施形態で説明した構成に比べると、カートリッジ内に処理ガスが均一に拡がるようになり、成膜処理で得られる薄膜の膜厚の面内均一性を向上させることができる。
【０１３３】
したがって、第三実施形態によれば、基板処理装置１００が原料ガス用カートリッジ部２３０ｂと反応ガス用カートリッジ部２３０ｃとを備えており、処理容器内に原料ガスと反応ガスが同時に存在し得る場合であっても、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃにおいて不活性ガスによるエアシールを確実に機能させることできるので、原料ガスと反応ガスが混合してしまうことがなく、気相反応も生じない。また、カートリッジ内では処理ガスが十分な濃度で均一に拡がるように供給されており、しかもウエハ２００と各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃとの相対移動によりウエハ２００の面上の全域に処理ガスが供給されるので、ウエハ２００の面上に供給される処理ガスの濃度分布にバラツキが生じてしまうことがなく、これにより成膜速度を面内で均一とすることができる。
【０１３４】
（ｊ）また、第三実施形態によれば、処理ガス供給部２３２の下面２３８のみならず、処理ガス排気部２３６ａの下面に対しても、不活性ガス供給部２３４の下面２３９がウエハ２００に近接して配されている。そのため、処理ガス供給部２３２の下方空間および処理ガス排気部２３６ａの下方空間によって構成される処理空間では、処理ガス供給部２３２から供給され処理空間内に滞留する処理ガスの圧力の均一化および濃度分布バラツキを抑制が図れ、これにより成膜処理で得られる薄膜の膜厚の面内均一性が向上する。
【０１３５】
（ｋ）また、第三実施形態によれば、処理ガス排気部２３６ａの下面に対して、不活性ガス排気部２３６ｂの下面がウエハ２００に近接して配されている。そのため、不活性ガス供給部２３４および不活性ガス排気部２３６ｂの下方空間を容易に高圧化させ得るようになり、これにより不活性ガス供給部２３４が形成する不活性ガスによるエアシールの更なるシール性向上が図れる。
【０１３６】
（ｌ）また、第三実施形態によれば、処理ガス排気部２３６ａに対して不活性ガス排気部２３６ｂのほうが高い排気能力を有していたり、処理ガス排気部２３６ａに対して不活性ガス排気部２３６ｂのほうが高い排気コンダクタンスを有していたりすることで、不活性ガスによるエアシールの更なるシール性向上を図れる。そのため、フレッシュな処理ガスがカートリッジ外に排気されてしまうのを抑制でき、またウエハ２００に晒されて処理空間の外方に流れた処理ガスを確実に上方側へ向けて排気することができる。
【０１３７】
（ｍ）また、第三実施形態によれば、処理ガス供給部２３２の下方領域におけるガス圧力に対して、不活性ガス供給部２３４の下方領域におけるガス圧力のほう高くなるように構成することによっても、不活性ガスによるエアシールの更なるシール性向上を図れる。
【０１３８】
（ｎ）また、第三実施形態によれば、処理ガス供給部２３２の両側方に配された各処理ガス排気部２３６ａ同士の離間距離をウエハ２００の平面サイズよりも小さく構成することで、処理ガス（原料ガスまたは反応ガス）の反応によって生じた反応阻害物質がウエハ２００上を流れる距離が小さくなり、これによりウエハ２００上への反応阻害物質の堆積を未然に防止できる。
【０１３９】
＜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、上述した第一から第三の各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。
【０１４０】
（８）第四実施形態に係る基板処理装置の構成
図１１は、本発明の第四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。
【０１４１】
（基本的な構成）
第四実施形態で説明する基板処理装置は、基板載置台２１０、カートリッジヘッド２３０および移動機構が、上述した第一実施形態の構成とは異なる。
【０１４２】
基板載置台２１０は、その上面（基板載置面）に一枚のウエハ２００が載置されるように構成されている。なお、図例では、基板載置台２１０が円板状に形成されている場合を例にあげているが、特に限定されるものではなく、他の形状であっても構わない。
【０１４３】
カートリッジヘッド２３０は、一つの原料ガス用カートリッジ部２３０ｂと一つの反応ガス用カートリッジ部２３０ｃとを備えて構成されている。そして、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、第一実施形態の場合のように放射状に延びるのではなく、それぞれの長手方向が平行に延びるように配置されている。なお、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃ自体は、第一から第三の各実施形態のいずれかで説明したものと同様に構成されたものであればよい。
【０１４４】
移動機構は、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃをそれぞれの長手方向と直交する方向に並行して往復移動させることで、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃに基板載置台２１０に載置されたウエハ２００の面上を通過させるように構成されている。つまり、移動機構は、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃを並行に往復移動させることで、基板載置台２１０と各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃとの相対位置を直動方向に移動させる。このとき、移動機構は、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂと反応ガス用カートリッジ部２３０ｃについて、一方を移動させてウエハ２００の面上を通過させた後に他方を移動させてウエハ２００の面上を通過させるといったように、それぞれを交互に動作させるようにすることが考えられる。ただし、必ずしもこれに限定されることはなく、それぞれを同期させて同方向に同時に移動させることで、ウエハ２００の面上を順に通過させるようにしてもよい。また、移動機構は、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃを移動させるのではなく、ウエハ２００が載置された基板載置台２１０を移動させることで、基板載置台２１０と各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃとの相対位置を直動方向に移動させるようにしてもよい。
【０１４５】
このように構成においても、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂと反応ガス用カートリッジ部２３０ｃがウエハ２００の面上を順に通過することで、そのウエハ２００の面上に金属薄膜が成膜されることになる。
【０１４６】
（変形例）
上述したように、移動機構が基板載置台２１０と各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃとの相対位置を直動方向に往復移動させる構成の場合、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃは、第一から第三の各実施形態の場合とは異なり、必ずしも処理ガス供給部２３２の両側方に不活性ガス供給部２３４が配されている必要はない。
【０１４７】
図１２は、本発明の第四実施形態に係る基板処理装置の要部の変形例の詳細構成を示す側断面図である。
図例の構成では、処理ガス供給部２３２の一側方（具体的には、相対位置移動の際にウエハ２００が挿抜される側）のみに不活性ガス供給部２３４が配されている。このような構成であっても、一つの原料ガス用カートリッジ部２３０ｂと一つの反応ガス用カートリッジ部２３０ｃとを備えて直動方向に相対位置移動を行う場合には、不活性ガス供給部２３４が不活性ガスによるエアシールを形成することで、原料ガスと反応ガスが混ざることなくウエハ２００の面上に分離供給することが可能となる。
【０１４８】
（９）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。
【０１４９】
（ｏ）第四実施形態によれば、平行に延びる一つの原料ガス用カートリッジ部２３０ｂと一つの反応ガス用カートリッジ部２３０ｃとを備えており、これらの各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃと基板載置台２１０との相対位置を移動機構が直動方向に移動させる。したがって、例えば基板載置台２１０と各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃの相対位置を回転方向に移動させる場合に比べると、基板処理装置１００の小型化や設置スペースの省スペース化等が容易に実現可能となる。
【０１５０】
＜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、上述した第一から第四の各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。
【０１５１】
（１０）第五実施形態に係る基板処理装置の構成
第五実施形態で説明する基板処理装置は、基板載置台２１０と各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃの相対位置を、直動方向に往復移動させるのではなく一方向のみに移動させることで、複数枚のウエハ２００に対して連続的に成膜処理を行い得る点で、上述した第四実施形態の構成とは異なる。
【０１５２】
図１３は、本発明の第五実施形態に係る基板処理装置の要部の概略構成の一例を示す概念図である。
図例の基板処理装置は、基板載置台２１０上に複数のウエハ２００が一列に並ぶように配されているとともに、成膜処理の際の繰り返しサイクル数に応じた数の原料ガス用カートリッジ部２３０ｂと反応ガス用カートリッジ部２３０ｃとが交互に隣接するように配されてカートリッジヘッドが構成されている。そして、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃが基板載置台２１０上の各ウエハ２００の面上を順に通過するように、移動機構がカートリッジヘッドを一方向に移動させることで、基板載置台２１０と各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃとの相対位置が直動方向に変化する。
このような構成の基板処理装置によれば、カートリッジヘッドの一方向への移動により、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃが基板載置台２１０上の各ウエハ２００の面上を順に通過するので、各ウエハ２００に対して連続的に成膜処理を行えるようになる。
【０１５３】
図１４は、本発明の第五実施形態に係る基板処理装置の要部の概略構成の他の例を示す概念図である。
図例の基板処理装置は、カートリッジヘッドではなく基板載置台２１０が移動するように構成されている。すなわち、一方向に移動可能な基板載置台２１０上には、少なくとも一枚のウエハ２００が配されている。また、原料ガス用カートリッジ部２３０ｂと反応ガス用カートリッジ部２３０ｃとは、それぞれが交互に隣接するように一列に配されている。そして、ウエハ２００を載せた基板載置台２１０が各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃの下方空間を順に通過するように、移動機構が基板載置台２１０を一方向に移動させることで、基板載置台２１０と各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃとの相対位置が直動方向に変化する。なお、各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃにおいては、必ずしもこれらの全てがウエハ２００に対するガス供給を行うのではなく、成膜処理の際の繰り返しサイクル数に応じた数のカートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃだけがウエハ２００に対するガス供給を行うようになっている。
このような構成の基板処理装置によれば、基板載置台２１０の一方向への移動により、基板載置台２１０上のウエハ２００が各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃの下方空間を順に通過するので、複数の基板載置台２１０を順次移動させるようにすれば、複数のウエハ２００に対して連続的に成膜処理を行えるようになる。しかも、ウエハ２００に対するガス供給を行うカートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃの数を適宜調整することで、どのような膜厚の成膜処理に対しても適切に対応し得るようになる。
【０１５４】
（１１）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。
【０１５５】
（ｐ）第五実施形態によれば、複数の各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃが交互に隣接するように並べて、複数のウエハ２００に対して連続的に成膜処理を行えるようにしている。したがって、例えば基板載置台２１０と各カートリッジ部２３０ｂ，２３０ｃの相対位置を回転方向に移動させる場合に比べても、より一層の成膜処理の効率向上や高スループット化等が実現可能となる。
【０１５６】
＜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。
【０１５７】
例えば、上述した各実施形態では、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２００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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
＜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。
【０１６０】
［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、
前記基板載置台の上方側から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガス供給部の側方にて前記基板載置台の上方側から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記基板の面上に供給されたガスを前記基板の上方側へ排気する複数のガス排気部と、
を備える基板処理装置が提供される。
【０１６１】
［付記２］
好ましくは、
前記複数のガス排気部は、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記不活性ガス供給部よりも前記処理ガス供給部に近接して配される第１のガス排気部と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記処理ガス供給部よりも前記不活性ガス供給部に近接して配される第２のガス排気部と、
を含む付記１記載の基板処理装置が提供される。
【０１６２】
［付記３］
好ましくは、
前記不活性ガス供給部が前記処理ガス供給部の両側方に配されており、
前記両側方の各不活性ガス供給部と前記処理ガス供給部とのそれぞれの間に前記複数のガス排気部が設けられている
付記１または２記載の基板処理装置が提供される。
【０１６３】
［付記４］
好ましくは、
前記処理ガス供給部、前記不活性ガス供給部および前記複数のガス排気部を有して構成されたカートリッジ部と、
前記基板載置台と前記カートリッジ部の相対位置を移動させる移動機構と、
を備える付記１から３のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。
【０１６４】
［付記５］
好ましくは、
放射状に配された複数の前記カートリッジ部を備え、
前記移動機構は、前記基板載置台と前記カートリッジ部の相対位置を前記放射状の中心を回転軸として回転方向に移動させるものであり、
前記基板載置台は、前記回転方向に沿って複数枚の前記基板が載置されるように構成されている
付記４記載の基板処理装置が提供される。
【０１６５】
［付記６］
好ましくは、
前記カートリッジ部を複数備えるとともに、各カートリッジ部における前記処理ガス供給部が異なる種類の処理ガスを供給するように構成されている
付記１から５のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。
【０１６６】
［付記７］
好ましくは、
前記処理ガス供給部の下面に対して前記不活性ガス供給部の下面が前記基板に近接して配されている
付記１から６のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。
【０１６７】
［付記８］
好ましくは、
前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記不活性ガス供給部よりも前記処理ガス供給部に近接するガス排気部の下面に対して、前記不活性ガス供給部の下面が前記基板に近接して配されている
付記７記載の基板処理装置が提供される。
【０１６８】
［付記９］
好ましくは、
前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記不活性ガス供給部よりも前記処理ガス供給部に近接するガス排気部の下面に対して、前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記処理ガス供給部よりも前記不活性ガス供給部に近接するガス排気部の下面が前記基板に近接して配されている
付記７または８記載の基板処理装置が提供される。
【０１６９】
［付記１０］
好ましくは、
前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記不活性ガス供給部よりも前記処理ガス供給部に近接するガス排気部に対して、前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記処理ガス供給部よりも前記不活性ガス供給部に近接するガス排気部のほうが高い排気能力を有する
付記１から９のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。
【０１７０】
［付記１１］
好ましくは、
前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記不活性ガス供給部よりも前記処理ガス供給部に近接するガス排気部に対して、前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記処理ガス供給部よりも前記不活性ガス供給部に近接するガス排気部のほうが高い排気コンダクタンスを有する
付記１から１０のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。
【０１７１】
［付記１２］
好ましくは、
前記処理ガス供給部の下方領域におけるガス圧力に対して、前記不活性ガス供給部の下方領域におけるガス圧力のほうが高く構成されている
付記１から１１のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。
【０１７２】
［付記１３］
前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記不活性ガス供給部よりも前記処理ガス供給部に近接するガス排気部が前記処理ガス供給部を挟んで当該処理ガス供給部の両側方に配されており、
前記両側方の各ガス排気部同士の離間距離が前記基板の平面サイズよりも小さく構成されている
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。
【０１７３】
［付記１４］
本発明の他の態様によれば、
基板が載置される基板載置台と、
前記基板載置台の上方側から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガス供給部の側方にて前記基板載置台の上方側から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記基板の面上に供給されたガスを前記基板の上方側へ排気するガス排気部と、を備え、
前記処理ガス供給部の下面に対して前記不活性ガス供給部の下面が前記基板に近接して配されている基板処理装置が提供される。
【０１７４】
［付記１５］
本発明の他の態様によれば、
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給工程と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に配された複数のガス排気部の少なくとも一部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気工程と、
前記複数のガス排気部の少なくとも他の一部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気工程と、
を並行して行う半導体装置の製造方法が提供される。
【０１７５】
［付記１６］
本発明の他の態様によれば、
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給手順と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手順と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に配された複数のガス排気部の少なくとも一部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気手順と、
前記複数のガス排気部の少なくとも他の一部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気手順と、
を並行してコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【０１７６】
［付記１７］
本発明の他の態様によれば、
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給手順と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手順と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に配された複数のガス排気部の少なくとも一部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気手順と、
前記複数のガス排気部の少なくとも他の一部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気手順と、
を並行してコンピュータに実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【符号の説明】
【０１７７】
１００・・・基板処理装置
２００・・・ウエハ（基板）
２１０・・・基板載置台
２３０・・・カートリッジヘッド
２３０ｂ・・・原料ガス用カートリッジ部
２３０ｃ・・・反応ガス用カートリッジ部
２３２・・・処理ガス供給部
２３４・・・不活性ガス供給部
２３６・・・ガス排気部
２３６ａ・・・処理ガス排気部
２３６ｂ・・・不活性ガス排気部
２８０・・・コントローラ
２８３・・・外部記憶装置
【図３】
2015209557.tif 000003
【図４】
2015209557.tif 000004
【図５】
2015209557.tif 000005
【図１】
2015209557.tif 000006
【図２】
2015209557.tif 000007
【図６】
2015209557.tif 000008
【図７】
2015209557.tif 000009
【図８】
2015209557.tif 000010
【図９】
2015209557.tif 000011
【図１０】
2015209557.tif 000012
【図１１】
2015209557.tif 000013
【図１２】
2015209557.tif 000014
【図１３】
2015209557.tif 000015
【図１４】
2015209557.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月28日(2014.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が載置される基板載置台と、
前記基板載置台の上方側から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガス供給部の側方にて前記基板載置台の上方側から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記基板の面上に供給されたガスを前記基板の上方側へ排気する複数のガス排気部と、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
前記複数のガス排気部は、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記不活性ガス供給部よりも前
記処理ガス供給部に近接して配される第１のガス排気部と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記処理ガス供給部よりも前記
不活性ガス供給部に近接して配される第２のガス排気部と、
を含む請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記不活性ガス供給部が前記処理ガス供給部の両側方に配されており、
前記両側方の各不活性ガス供給部と前記処理ガス供給部とのそれぞれの間に前記複数の
ガス排気部が設けられている
請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記処理ガス供給部、前記不活性ガス供給部および前記複数のガス排気部を有して構成
されたカートリッジ部と、
前記基板載置台と前記カートリッジ部の相対位置を移動させる移動機構と、
を備える請求項１乃至請求項３のいずれかに一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
放射状に配された複数の前記カートリッジ部を備え、
前記移動機構は、前記基板載置台と前記カートリッジ部の相対位置を前記放射状の中心を回転軸として回転方向に移動させるものであり、
前記基板載置台は、前記回転方向に沿って複数枚の前記基板が載置されるように構成されている
請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記カートリッジ部を複数備えるとともに、各カートリッジ部における前記処理ガス供給部が異なる種類の処理ガスを供給するように構成されている
請求項１乃至請求項５のいずれかに一項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記処理ガス供給部の下面に対して前記不活性ガス供給部の下面が前記基板に近接して配されている請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記不活性ガス供給部よりも前記処理ガス供給部に近接するガス排気部の下面に対して、前記不活性ガス供給部の下面が前記基板に近接して配されている
請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記不活性ガス供給部よりも前記処理ガス供給部に近接するガス排気部の下面に対して、前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記処理ガス供給部よりも前記不活性ガス供給部に近接するガス排気部の下面が前記基板に近接して配されている
請求項７または請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記不活性ガス供給部よりも前記処理ガス供給部に近接するガス排気部に対して、前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記処理ガス供給部よりも前記不活性ガス供給部に近接するガス排気部のほうが高い排気能力を有する
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記不活性ガス供給部よりも前記処理ガス供給部に近接するガス排気部に対して、前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記処理ガス供給部よりも前記不活性ガス供給部に近接するガス排気部のほうが高い排気コンダクタンスを有する
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記処理ガス供給部の下方領域におけるガス圧力に対して、前記不活性ガス供給部の下方領域におけるガス圧力のほうが高く構成されている
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記複数のガス排気部のうち前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間にて前記不活性ガス供給部よりも前記処理ガス供給部に近接するガス排気部が前記処理ガス供給部を挟んで当該処理ガス供給部の両側方に配されており、
前記両側方の各ガス排気部同士の離間距離が前記基板の平面サイズよりも小さく構成されている
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給工程と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に配された複数のガス排気部の少なくとも一部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気工程と、
前記複数のガス排気部の少なくとも他の一部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気工程と、
を平行して行う半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給手順と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手順と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に配された複数のガス排気部の少なくとも一部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気手順と、
前記複数のガス排気部の少なくとも他の一部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気手順と、
を並行してコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１６】
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給手順と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手順と、
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部との間に配された複数のガス排気部の少なくとも一部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気手順と、
前記複数のガス排気部の少なくとも他の一部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気手順と、
を並行してコンピュータに実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月6日(2015.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が載置される基板載置台と、
前記基板載置台の上方側から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガス供給部の両側方にて前記基板載置台の上方側から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理ガス供給部の両側方にて前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する第１のガス排気部と、
前記第１のガス排気部と前記不活性ガス供給部との間にて前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する複数の第２のガス排気部と、
前記第１のガス排気部に接続され、前記処理ガスの排気を制御する第１圧力制御器と、
前記第２のガス排気部に接続され、前記不活性ガスの排気を制御する第２圧力制御器と、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
前記不活性ガス供給部の下面が、前記処理ガス供給部の下面よりも前記基板に近接して設けられている
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記第２のガス排気部の下面が、前記第１のガス排気部の下面よりも前記基板に近接して設けられている
請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
第１のガス排気部の下面に対して、前記不活性ガス供給部の下面が前記基板に近接して配されている
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部と前記第１のガス排気部と前記第２のガス排気部とを有し、放射状に配された複数のカートリッジ部と、
前記カートリッジ部を回転させて前記基板載置台と前記カートリッジ部の相対位置を移動させる移動機構と、
を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記カートリッジ部を複数備えるとともに、各カートリッジ部における前記処理ガス供給部が異なる種類の処理ガスを供給するように構成されている
請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記第１のガス排気部が排気する前記処理ガスの排気レートと前記第２のガス排気部が排気する前記不活性ガスの排気レートとを個別に制御するように前記第１圧力制御器と前記第２圧力制御器とを制御するように構成された制御部と、
を有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記第１のガス排気部に対して、前記第２のガス排気部の方が高い排気コンダクタンスを有する
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記第１のガス排気部に対して、前記第２のガス排気部のほうが高い排気能力を有する
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給工程と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の両側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、
前記処理ガス供給部の両側方に配された第１のガス排気部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気工程と、
前記第１のガス排気部と前記不活性ガス供給部との間に配された第２のガス排気部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気工程と、
前記第１のガス排気部に接続された第１圧力制御器により前記処理ガスの排気を制御する第１の排気制御工程と、
前記第２のガス排気部に接続された第２圧力制御器により前記不活性ガスの排気を制御する第２の排気制御工程と、
を並行して行う半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給手順と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の両側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手順と、
前記処理ガス供給部の両側方に配された第１のガス排気部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気手順と、
前記第１のガス排気部と前記不活性ガス供給部との間に配された第２のガス排気部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気手順と、
前記第１のガス排気部に接続された第１圧力制御器により前記処理ガスの排気を制御する第１の排気制御手順と、
前記第２のガス排気部に接続された第２圧力制御器により前記不活性ガスの排気を制御する第２の排気制御手順と、
を並行してコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１２】
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給手順と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の両側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手順と、
前記処理ガス供給部の両側方に配された第１のガス排気部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気手順と、
前記第１のガス排気部と前記不活性ガス供給部との間に配された第２のガス排気部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気手順と、
前記第１のガス排気部に接続された第１圧力制御器により前記処理ガスの排気を制御する第１の排気制御手順と、
前記第２のガス排気部に接続された第２圧力制御器により前記不活性ガスの排気を制御する第２の排気制御手順と、
を並行してコンピュータに実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月22日(2015.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が載置される基板載置台と、
前記基板載置台の上方側から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガス供給部の両側方にて前記基板載置台の上方側から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理ガス供給部の両側方にて前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する第１のガス排気部と、
前記第１のガス排気部と前記不活性ガス供給部との間にて前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気し、前記第１のガス排気部に対して高い排気コンダクタンスを有する複数の第２のガス排気部と、
前記第１のガス排気部に接続され、前記処理ガスの排気を制御する第１圧力制御器と、
前記第２のガス排気部に接続され、前記不活性ガスの排気を制御する第２圧力制御器と、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
前記不活性ガス供給部の下面が、前記処理ガス供給部の下面よりも前記基板に近接して設けられている
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記第２のガス排気部の下面が、前記第１のガス排気部の下面よりも前記基板に近接して設けられている
請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
第１のガス排気部の下面に対して、前記不活性ガス供給部の下面が前記基板に近接して配されている
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記処理ガス供給部と前記不活性ガス供給部と前記第１のガス排気部と前記第２のガス排気部とを有し、放射状に配された複数のカートリッジ部と、
前記カートリッジ部を回転させて前記基板載置台と前記カートリッジ部の相対位置を移動させる移動機構と、
を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記カートリッジ部を複数備えるとともに、各カートリッジ部における前記処理ガス供給部が異なる種類の処理ガスを供給するように構成されている
請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記第１のガス排気部が排気する前記処理ガスの排気レートと前記第２のガス排気部が排気する前記不活性ガスの排気レートとを個別に制御するように前記第１圧力制御器と前記第２圧力制御器とを制御するように構成された制御部と、
を有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記第１のガス排気部に対して、前記第２のガス排気部のほうが高い排気能力を有する
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給工程と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の両側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、
前記処理ガス供給部の両側方に配された第１のガス排気部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気工程と、
前記第１のガス排気部と前記不活性ガス供給部との間に配され、前記第１のガス排気部に対して高い排気コンダクタンスを有する第２のガス排気部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気工程と、
前記第１のガス排気部に接続された第１圧力制御器により前記処理ガスの排気を制御する第１の排気制御工程と、
前記第２のガス排気部に接続された第２圧力制御器により前記不活性ガスの排気を制御する第２の排気制御工程と、
を並行して行う半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給手順と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の両側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手順と、
前記処理ガス供給部の両側方に配された第１のガス排気部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気手順と、
前記第１のガス排気部と前記不活性ガス供給部との間に配され、前記第１のガス排気部に対して高い排気コンダクタンスを有する第２のガス排気部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気手順と、
前記第１のガス排気部に接続された第１圧力制御器により前記処理ガスの排気を制御する第１の排気制御手順と、
前記第２のガス排気部に接続された第２圧力制御器により前記不活性ガスの排気を制御する第２の排気制御手順と、
を並行してコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１１】
基板載置台上に載置された基板に対して、前記基板載置台の上方側に位置する処理ガス供給部から前記基板の面上に処理ガスを供給する処理ガス供給手順と、
前記基板に対して、前記処理ガス供給部の両側方に配されて前記基板載置台の上方側に位置する不活性ガス供給部から前記基板の面上に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手
順と、
前記処理ガス供給部の両側方に配された第１のガス排気部により前記基板の面上に供給された処理ガスを前記基板の上方側へ排気する処理ガス排気手順と、
前記第１のガス排気部と前記不活性ガス供給部との間に配され、前記第１のガス排気部に対して高い排気コンダクタンスを有する第２のガス排気部により前記基板の面上に供給された不活性ガスを前記基板の上方側へ排気する不活性ガス排気手順と、
前記第１のガス排気部に接続された第１圧力制御器により前記処理ガスの排気を制御する第１の排気制御手順と、
前記第２のガス排気部に接続された第２圧力制御器により前記不活性ガスの排気を制御する第２の排気制御手順と、
を並行してコンピュータに実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。