(57)【要約】【課題】基板に均一にガスを供給することが可能であり、基板に対し均一な処理を施すことが可能な処理装置及び処理方法の提供。【解決手段】シリコン基板２が収容された圧力調整可能な処理室１内にＯ２含有ガス５を供給してシリコン基板２に所望の処理を施すに際し、Ｏ２含有ガス５を放射状に供給し、パラボラ状曲面を有する反射板１１を用いて放射状に供給されたＯ２含有ガス５を反射し、シリコン基板２に対するＯ２含有ガス５のガス流れを平行にしてシリコン基板２にＯ２含有ガス５を供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを利用した基板処理が施される処理室と、
ガスを処理室内に放射状に供給するガス放射供給手段と、
ガス放射供給手段により放射状に供給されたガスを曲面で反射することで基板に対するガス流れを平行にして基板にガスを供給するガス反射手段と
を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項２】
基板の上方に設けられる金属製の被エッチング部材と、
ハロゲン含有ガスを放射状に供給するガス放射供給手段と、
ハロゲン含有ガスをプラズマ化し、ハロゲン含有ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとからなる前駆体を生成するプラズマ発生手段と、
ガス放射供給手段により放射状に供給されたハロゲン含有ガスを曲面で反射し、ハロゲン含有ガスの流れを基板に対して平行にすると共に前駆体の基板に対する流れを平行にするガス反射手段と、
基板上に前駆体を付着させ、基板上に付着された前駆体とハロゲンラジカルとを反応させて基板上に金属膜を作製する圧力制御可能な処理室と
を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の処理装置において、
ガス放射供給手段が、曲面形状を有する放射反射板を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の処理装置において、
ガス放射供給手段の曲面形状がパラボラ状或いは半楕円回転体状であることを特徴とする処理装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の処理装置において、
ガス放射供給手段は、管状先端部及び開口を有し、ガスが放射状に供給されるように開口が管状先端部の管径に対して小径とされたノズルを備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の処理装置において、
ガス反射手段がパラボラ状曲面或いは半楕円回転体状曲面を有することを特徴とする処理装置。
【請求項７】
基板が収容された処理室内に、ガスを放射状に供給し、供給されたガスを曲面で反射し、基板に対するガス流れを平行にして基板にガスを供給し、基板に所望の処理を施すことを特徴とする処理方法。
【請求項８】
基板が収容された圧力調整可能な処理室内にハロゲン含有ガスを供給し、ハロゲン含有ガスを放射状に供給し、供給されたハロゲン含有ガスを曲面で反射して、基板に対するガス流れを平行にして基板にハロゲン含有ガスを供給すると共に、ハロゲン含有ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで金属製の被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとからなる前駆体を生成し、基板の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより基板に所望の処理を施すことを特徴とする処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスを利用した基板処理に際し、基板へのガス流れをより均一にして基板に均一な処理を施す処理装置及び処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体の製造等においては、真空状態とされた装置を用いてガスを供給し基板に所望の処理を行う処理装置が一般的に用いられている。
【０００３】
これらの処理装置を用いて基板に処理を施す際に、基板にガスを供給する一般的な方法としては、ガスを拡散するための空間を設けて前記空間にガスを拡散した後、前記空間に均一な分布で設けられたガス供給口から基板にガスを供給する方法、即ちシャワーノズルを用いたガス供給方法（特許文献１参照）や、ノズルを用いて放射状にガスを噴射し、放射状に拡散されたガスを基板上に供給する方法等が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３７７１８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のガス供給方法は、ガス拡散のための空間へガスを均一に拡散させることが困難であり、前記空間と前記空間へガスを供給するガス供給管との接続部分と近い基板部分のガス濃度が高くなったり、ノズルとの距離が近い基板部分のガス濃度が高くなったりする場合があった。従って、基板付近のガス濃度の均一性が不十分となり、基板処理の均一性も低下する虞があった。
【０００６】
本発明は上記状況に鑑み、基板に対しより均一な分布でガスを供給し、基板を均一に処理することが可能な処理装置及び処理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】
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の処理装置は、
ガスを利用した基板処理が施される処理室と、
ガスを処理室内に放射状に供給するガス放射供給手段と、
ガス放射供給手段により放射状に供給されたガスを曲面で反射することで基板に対するガス流れを平行にして基板にガスを供給するガス反射手段と
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に係る本発明では、放射状に供給されたガスを曲面で反射し、基板に対しガス流れを平行にすることで、基板により均一にガスを供給し、均一な基板処理を行うことができる。
【０００９】
上記目的を達成するための請求項２に係る本発明の処理装置は、
基板の上方に設けられる金属製の被エッチング部材と、
ハロゲン含有ガスを放射状に供給するガス放射供給手段と、
ハロゲン含有ガスをプラズマ化し、ハロゲン含有ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとからなる前駆体を生成するプラズマ発生手段と、
ガス放射供給手段により放射状に供給されたハロゲン含有ガスを曲面で反射し、ハロゲン含有ガスの流れを基板に対して平行にすると共に前駆体の基板に対する流れを平行にするガス反射手段と、
基板上に前駆体を付着させ、基板上に付着された前駆体とハロゲンラジカルとを反応させて基板上に金属膜を作製する圧力制御可能な処理室と
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る本発明では、放射状に供給されたハロゲン含有ガスを曲面で反射し、基板に対するハロゲン含有ガスのガス流れを平行にすることで、基板により均一にハロゲン含有ガスを供給し、均一な基板処理を行うことができる。
【００１１】
また、請求項３に係る本発明の処理装置は、
請求項１または２に記載の処理装置において、
ガス放射供給手段が、曲面形状を有する放射反射板を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る本発明では、曲面形状を有する放射反射板を用いてガスを放射状に供給し、放射状に供給されたガスを曲面で反射して、基板に対しガス流れを平行にすることができる。
【００１３】
また、請求項４に係る本発明の処理装置は、
請求項３に記載の処理装置において、
ガス放射供給手段の曲面形状がパラボラ状或いは半楕円回転体状であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る本発明では、パラボラ曲面或いは半楕円回転体状曲面を有するガス放射供給手段を用いてガスを効率的に放射状に分散供給し、放射状に供給されたガスを曲面で反射して、基板に対しガス流れを平行にすることができる。
【００１５】
また、請求項５に係る本発明の処理装置は、
請求項１または２に記載の処理装置において、
ガス放射供給手段は、管状先端部及び開口を有し、ガスが放射状に供給されるように開口が管状先端部の管径に対して小径とされたノズルを備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る本発明では、先端の開口が管状先端部の管径に対して小径とされているノズルによりガスを効率的に放射状に分散供給し、放射状に供給されたガスを曲面で反射して、基板に対しガス流れを平行にすることができる。
【００１７】
また、請求項６に係る本発明の処理装置は、
請求項１〜５の何れかに記載の処理装置において、
ガス反射手段がパラボラ状曲面或いは半楕円回転体状曲面を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項６に係る本発明では、パラボラ曲面或いは半楕円回転体状曲面を有するガス反射手段を用いて放射状に供給されたガスを反射して、効率的に基板に対するガス流れを平行にすることができる。
【００１９】
上記目的を達成するための請求項７に係る本発明の処理方法は、
基板が収容された処理室内に、ガスを放射状に供給し、供給されたガスを曲面で反射し、基板に対するガス流れを平行にして基板にガスを供給し、基板に所望の処理を施すことを特徴とする。
【００２０】
請求項７に係る本発明では、放射状に供給されたガスを曲面で反射し、基板に対しガス流れを平行にすることで、基板により均一にガスを供給し、均一な基板処理を行うことができる。
【００２１】
上記目的を達成するための請求項８に係る本発明の処理方法は、
基板が収容された圧力調整可能な処理室内にハロゲン含有ガスを供給し、ハロゲン含有ガスを放射状に供給し、供給されたハロゲン含有ガスを曲面で反射して、基板に対するガス流れを平行にして基板にハロゲン含有ガスを供給すると共に、ハロゲン含有ガスプラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで金属製の被エッチング部材をエッチングすることにより被エッチング部材に含まれる金属成分とハロゲンとからなる前駆体を生成し、基板の温度を被エッチング部材の温度よりも低くすることにより基板に所望の処理を施すことを特徴とする。
【００２２】
請求項８に係る本発明では、放射状に供給されたハロゲン含有ガスを曲面で反射し、基板に対しガス流れを平行にすることで、基板により均一にハロゲン含有ガスを供給し、均一な基板処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、供給されたガスを曲面で反射し、基板に対しガス流れを平行にして基板にガスを供給することで、基板により均一にガスを供給することが可能となり、したがって基板に対し均一な処理を施すことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。なお、本発明は以下に示した実施の形態には限定されない。
【００２５】
（第１実施形態）
本実施形態は、真空処理室内に均一なガス分布でＯ２含有ガスを供給し、加熱処理によりシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する処理装置及び処理方法に係る。
【００２６】
以下に本発明の本実施形態に係る処理装置及び処理方法を図面に基づき説明する。
【００２７】
図１に本実施形態に係る処理装置の断面概略図、図２及び図３に本実施形態例に係るガス放射供給手段としてのノズルの断面概略図、図４〜５にガスの放射状供給が不可能または困難なノズルの例を示す断面概略図、図６に本実施形態に係るガス放射供給手段として別のノズルを用いた処理装置の断面概略図、図７に図６のノズルの上面図、図８に図６のノズルの断面詳細図を示す。重複する部材説明は省略する。
【００２８】
処理室１の底部近傍にはシリコン基板２を支持する支持体３が設けられる。処理室１の上面は開口部とされ、開口部は天井板４によって塞がれている。処理室１には不図示の温度調節機構が設けられ、加熱処理を行うことが可能である。
【００２９】
支持体３と天井板４の間に、処理室１の外から側壁を通して処理室１内部まで、Ｏ２含有ガス５を放射状に供給するためのノズル６が設けられ、ノズル６は先端に図２のような管状先端部７、ノズル内先端面８、及びノズル内先端面８に設けられた開口９を有し、開口９は上方に向けられている。ノズル６先端の開口９が管状先端部７の管径に対して小径とされていることで、多くのＯ２含有ガス５はノズル内先端面８に当たってガス流れの向きが変更され、したがってＯ２含有ガス５が放射状に供給される。ノズル６、管状先端部７、ノズル内先端面８、及びノズル内先端面８に設けられた開口９によりガス放射供給手段が構成される。
【００３０】
ノズル６には流量及び圧力が制御される流量制御器１０を介してＯ２含有ガス５が送られる。処理室１内に供給されたＯ２含有ガス５は排気口１２から排気され、処理室１内は真空装置１３よって所定の圧力に維持される。
【００３１】
ノズル６と天井板４の間にはガス反射手段としてのパラボラ状の反射板１１が設けられる。パラボラ状の反射板１１の焦点に相当する位置にノズル６の開口９が来るように反射板１１とノズル６との相対位置を設定し、開口９から放射状にＯ２含有ガス５を供給し、Ｏ２含有ガス５を反射板１１で反射すると、ガス流れが平行になるようにＯ２含有ガス５を反射させてシリコン基板２により均一にＯ２含有ガス５を供給することができる。
【００３２】
上記のようにしてＯ２含有ガス５を放射状に供給し、反射板１１のパラボラ状曲面を利用して放射状に供給されたＯ２含有ガス５の流れが平行になるようにシリコン基板２に反射することで、シリコン基板２に均一にＯ２含有ガス５を供給し、シリコン基板２表面に均一にＯ２含有ガス５を反応させてシリコン基板２上に均一なシリコン酸化膜を形成することができる。
【００３３】
ノズル６を用いてガスを放射状に供給するためには、ノズル６内のＯ２含有ガス５の圧力を処理室１内の圧力よりも大きくすること、及びノズル６の開口９を管状先端部７の管径に対し小さくすることが重要である。ガスを均一に放射するためには、処理室１内を圧力調整可能とし、Ｏ２含有ガス５の圧力よりも低い圧力（特に真空状態）とすることが好ましい。本発明の処理装置及び処理方法は、ノズル６内のＯ２含有ガス５の圧力を処理室１内の圧力よりも大きくし、ノズル６の開口９を管状先端部７の管径に対し小さくすることで、Ｏ２含有ガス５がノズル内先端面８に当たってガス流れの向きが変更されるようにして、Ｏ２含有ガス５を放射状に供給することが可能となる。
【００３４】
ノズル６の先端形状が、図２に示した形状の他、図３のように管状先端部１４の長手方向に対して垂直なノズル内先端面１５を有する形状であっても、Ｏ２含有ガス５を放射状に供給することが可能である。これらに対し、ノズル６の先端形状が図４及び図５のように開口１８、２１の径と管状先端部１７、１９の管径が同程度である場合は、ガス流れをノズル内先端面２０で変更することが困難であるか、或いは不可能であるため、ガスの拡散供給のための手段には向かない。
【００３５】
また、ノズル６の先端は、図６〜８に示すようにノズル内先端面２３の先端が閉じた形状であり、先端の手前に開口２４が設けられている。これにより、管状先端部２２の側壁やノズル内先端面２３にＯ２含有ガス５が当たりＯ２含有ガス５が開口２４側に向けられるガス流れと、流量制御器１０からの流れのまま先端側に向けられるガス流れとが生じ、Ｏ２含有ガス５を放射状に供給することが可能である。
【００３６】
本発明は光学分野で用いられる凹面鏡や電波の送受信に用いられるパラボラアンテナを参考としてガス流れをパラボラ形状の反射板１１で反射してＯ２含有ガス５をより均一に分散させるものであるが、気体の粒子は光や電波と比較するとマクロなものであり、処理室１内のＯ２含有ガス５の動きは光や電波と異なってノズル６からのＯ２含有ガス５の放射形状や処理室１内のノズル６の開口９、１６から排気口１２へ向かうガス流れなどに左右される虞がある。したがって、反射板１１の曲面形状はノズル６からのＯ２含有ガス５の放射形状や排気口１２の位置などにより変化されるＯ２含有ガス５の動きに応じて変更される。
【００３７】
また、反射板１１の形状は図１に示したようなパラボラ形状の他、焦点を二つ有する半楕円回転体状の反射板を用い、一方の焦点にノズルの開口を設置し、他方の焦点の鉛直下方に基板を設置しても良い。
【００３８】
本発明の処理装置及び処理方法を用いることにより、基板に対して、例えば、所望の表面処理（平坦化、表面改質等）、加熱、冷却等を行うための機能性ガスを均一に噴射する用途にも適用可能である。
【００３９】
（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態のガスの供給方法及び反射方法を利用して第１実施形態と異なる処理を行う。具体的には、金属にハロゲンラジカルを作用させ、金属成分とハロゲン含有ガス成分との前駆体を生成し、前駆体を基板上に輸送し、基板上で再び還元する金属含有膜の作成、及びハロゲンラジカルを利用したエッチングを行うことが可能な処理装置及び処理方法に係る。
【００４０】
本実施形態は実際に行う処理は第１実施形態と異なるが、金属の供給手段及びラジカルの発生手段に係る部材及び事項を除き、ガス流れに係る部材及び事項に関しては第１実施形態と同様である。
【００４１】
具体的には、真空処理室内に金属（Ｍ）製の被エッチング部材を備え、ハロゲン含有ガスを供給し、誘導プラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングすることにより金属成分とハロゲンガス成分との前駆体を生成し、被エッチング部材よりも低い温度の基板上において、前駆体をハロゲンラジカルにより還元し、金属成分を基板表面に成膜する。
【００４２】
この一連の反応はハロゲンを塩素とした場合、次式の様に示される。
（１）プラズマの解離反応；Ｃｌ２→２Ｃｌ＊
（２）エッチング反応；Ｍ＋Ｃｌ＊→ＭＣｌ（ｇ）
（３）基板への吸着反応；ＭＣｌ（ｇ）→ＭＣｌ（ａｄ）
（４）成膜反応；ＭＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ＊→Ｍ＋Ｃｌ２↑
式中のＣｌ＊は塩素ラジカル、（ｇ）はガス状態、（ａｄ）は吸着状態を示す。金属Ｍには高蒸気圧ハロゲン化物を作る物質（銅など）が使用される。
【００４３】
この（１）〜（４）の一連の反応を用いて、場合によっては反応を逆に進めることや、成膜とは逆のエッチングを行うことも可能である。
【００４４】
図９に上記の処理を行う本実施形態に係る処理装置の断面概略図を示す。
【００４５】
処理室３１の底部近傍には基板３２を支持する支持体３３が設けられる。処理室３１の上面は開口部とされ、開口部は天井板３４によって塞がれている。
【００４６】
処理室３１内の支持体３３の上部にはガス反射手段且つ材料源である高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属からなるパラボラ形状の被エッチング部材３８が設けられている。
【００４７】
支持体３３と被エッチング部材３８の間に、処理室３１の外から側壁を通して処理室３１内部まで、ハロゲン含有ガス３９を放射状に供給するためのノズル４０が設けられ、ノズル４０は先端に図２のような管状先端部４１、ノズル内先端面４２、及びノズル内先端面４２に設けられた開口４３を有し、開口４３は上方に向けられている。ノズル４０先端の開口４３が管状先端部４１の管径に対して小径とされていることで、多くのハロゲン含有ガス３９はノズル内先端面４２に当たってガス流れの向きを変更され、したがってハロゲン含有ガス３９が放射状に供給される。ノズル４０、管状先端部４１、ノズル内先端面４２、及びノズル内先端面４２に設けられた開口４３によりガス放射供給手段が構成される。
【００４８】
パラボラ形状の被エッチング部材３８の焦点に相当する位置にノズル４０の開口４３が来るように被エッチング部材３８とノズル４０との相対位置を設定し、開口４３から放射状にハロゲン含有ガス３９を供給し、被エッチング部材３８で反射すると、ガス流れが平行になるようにハロゲン含有ガス３９を反射させて基板３２方向により均一にハロゲン含有ガス３９を供給することができる。
【００４９】
ノズル４０の開口４３の上方且つ被エッチング部材３８の下方に位置する処理室３１の側面には処理室３１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ３５が設けられ、プラズマアンテナ３５には整合器３６及び高周波電源３７が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ３５、整合器３６及び高周波電源３７により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
【００５０】
ノズル４０には流量及び圧力が制御される流量制御器４４を介してハロゲン含有ガス３９が送られる。処理室３１内に供給されたハロゲン含有ガス３９は排気口４５から排気され、処理室３１内は真空装置４６よって所定の圧力に維持される。
【００５１】
所定の圧力に維持された処理室３１の内部にハロゲン含有ガス３９を供給し、プラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルにより金属からなる被エッチング部材３８をエッチングし、金属成分とハロゲンとの前駆体を生成し、前駆体を不図示の温度調節機構により被エッチング部材３８よりも低温とされている基板３２上に吸着させ、基板３２上で前駆体を還元することで、金属成分のみを堆積することが可能である。
【００５２】
また、ハロゲンラジカルと前駆体との量的バランスを変化させたり、他の原料ガスを供給したりすることにより、エッチングを行ったり、金属のハロゲン化膜、酸化膜、窒化膜などを成膜したりすることも可能である。
【００５３】
上記のようにしてハロゲン含有ガス３９を放射状に供給し、被エッチング部材３８のパラボラ状曲面の焦点に相当する位置にノズル４０の開口４３を設けて、パラボラ状曲面を利用して放射状に供給されたハロゲン含有ガス３９の流れが平行になるように基板３２に反射することで、基板３２方向にハロゲン含有ガス３９を均一に供給し、より均一な基板３２の処理を行うことができる。
【００５４】
ノズル４０を用いてガスを放射状に供給するためには、ノズル４０内のハロゲン含有ガス３９の圧力を処理室内の圧力よりも大きくすること、及びノズル４０の開口４３を管状先端部４１の管径に対し小さくすることが重要である。本発明の処理装置及び処理方法は、ノズル４０内のハロゲン含有ガス３９の圧力を処理室内の圧力よりも大きくし、ノズル４０の開口４３を管状先端部４１の管径に対し小さくすることで、ハロゲン含有ガス３９がノズル内先端面４２に当たってガス流れの向きを変更されるようにして、ハロゲン含有ガス３９を放射状に供給することが可能となる。
【００５５】
上記の本実施形態に係る処理装置及び処理方法により、ノズル４０より放射状に供給されたハロゲン含有ガス３９を、被エッチング部材３８を用いて反射することでハロゲン含有ガス３９を基板３２に向けてハロゲン含有ガス３９の分布が均一になるように反射して基板３２に均一な処理を行うことが可能になる。例えば基板３２の処理として金属成膜を行う場合には、ハロゲン含有ガス３９をより均一に供給することで成膜成分の前駆体を均一な分布で生成させ、基板３２上に均一な分布で前駆体を付着させ、空間内に水平面内で均一な分布に生成させたハロゲンラジカルを用いて基板３２上により均一に付着された前駆体とハロゲンラジカルとを反応させて基板３２上に均一な金属膜を作製することが可能となる。
【００５６】
本実施形態の処理装置及び処理方法により、ハロゲン含有ガス３９の反射のために特別な部材を用いることなく、被エッチング部材３８を用いて容易且つ効率的に均一はガス供給を行うことが可能となる。
【００５７】
本発明の処理装置及び処理方法を用いれば、上述したように金属膜を形成した後の基板に対して、例えば、金属膜の表面に対して所望の処理（平坦化、表面改質等）、加熱、冷却等を行うための機能性ガスを均一に噴射することも可能である。
【００５８】
（第３実施形態）
本実施形態は、第２実施形態と同様に金属にハロゲンラジカルを作用させ、金属成分とハロゲン含有ガス成分との前駆体を生成し、前駆体を基板上に輸送し、基板上で再び還元する金属含有膜の作成、及びハロゲンラジカルを利用したエッチングを行うことが可能な処理装置及び処理方法に係る。
【００５９】
図１０に上記の処理を行う処理装置の断面概略図を示す。
【００６０】
処理室５１の底部近傍には基板５２を支持する支持体５３が設けられる。処理室５１の上面は開口部とされ、開口部はガス反射手段であるパラボラ形状の天井板５４によって塞がれている。
【００６１】
支持体５３の上方に、処理室５１の外から側壁を通して処理室５１内部まで、ハロゲン含有ガス５５を放射状に供給するためのノズル５６が設けられ、ノズル５６は先端に図２と同一形状の管状先端部５７、ノズル内先端面５８、及びノズル内先端面５８に設けられた開口５９を有し、開口５９は上方に向けられている。ノズル５６先端の開口５９が管状先端部５７の管径に対して小径とされていることで、多くのハロゲン含有ガス５５はノズル内先端面５８に当たってガス流れの向きを変更され、したがってハロゲン含有ガス５５が放射状に供給される。ノズル５６、管状先端部５７、ノズル内先端面５８、及びノズル内先端面５８に設けられた開口５９によりガス放射供給手段が構成される。
【００６２】
パラボラ形状の天井板５４の焦点に相当する位置にノズル５６の開口５９が来るように天井板５４とノズル５６との相対位置を設定し、開口５９から放射状にハロゲン含有ガス５５を供給し、天井板５４で反射すると、ガス流れが平行になるようにハロゲン含有ガス５５を反射させて基板５２方向により均一にハロゲン含有ガス５５を供給することができる。
【００６３】
処理室５１内の支持体５３とノズル５６の間には高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属からなる被エッチング部材６０が設けられ、被エッチング部材６０には多数の流通のための孔６１が均一な分布で設けられている。
【００６４】
被エッチング部材６０の上方に位置する天井板５４の側面には処理室５１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ６２が設けられ、プラズマアンテナ６２には整合器６３及び高周波電源６４が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ６２、整合器６３及び高周波電源６４により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
【００６５】
ノズル５６には流量及び圧力が制御される流量制御器６５を介してハロゲン含有ガス５５が送られる。処理室５１内に供給されたハロゲン含有ガス５５は排気口６６から排気され、処理室５１内は真空装置６７よって所定の圧力に維持される。
【００６６】
所定の圧力に維持された処理室５１の内部にハロゲン含有ガス５５を供給し、プラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成し、ハロゲンラジカルにより金属からなる被エッチング部材６０をエッチングし、金属成分とハロゲンとの前駆体を生成し、前駆体を不図示の温度調節機構により被エッチング部材６０よりも低温とされている基板５２上に吸着させ、基板５２上で前駆体を還元することで、金属成分のみを堆積することが可能である。また、ハロゲンラジカルと前駆体との量的バランスを変化させたり、他の原料ガスを供給したりすることにより、エッチングを行ったり、金属のハロゲン化膜、酸化膜、窒化膜などを成膜したりすることも可能である。
【００６７】
上記のようにして開口５９が管状先端部５７の管径より小さいノズル５６を用いて処理室内の圧力よりも高圧のハロゲン含有ガス５５を放射状に供給し、被エッチング部材６０のパラボラ状曲面の焦点に相当する位置にノズル５６の開口５９を設けて、パラボラ状曲面を利用して放射状に供給されたハロゲン含有ガス５５の流れが平行になるように基板５２に反射することで、基板５２方向にハロゲン含有ガス５５を均一に供給し、より均一な基板５２の処理を行うことができる。
【００６８】
ノズルを用いてガスを放射状に供給するためには、ノズル内のハロゲン含有ガス５５の圧力を処理室内の圧力よりも大きくすること、及びノズル５６の開口５９を管状先端部５７の管径に対し小さくすることが重要である。本発明の処理装置及び処理方法は、ノズル内のハロゲン含有ガス５５の圧力を処理室内の圧力よりも大きくし、ノズル５６の開口５９を管状先端部５７の管径に対し小さくすることで、ハロゲン含有ガス５５がノズル内先端面５８に当たってガス流れの向きを変更されるようにして、ハロゲン含有ガス５５を放射状に供給することが可能となる。
【００６９】
上記の本実施形態に係る処理装置及び処理方法により、ノズル５６より放射状に供給されたハロゲン含有ガス５５を、天井板５４を用いて反射することでハロゲン含有ガス５５を基板５２に向けてハロゲン含有ガス５５の分布がより均一になるように反射して基板５２に均一な処理を行うことが可能になる。例えば基板５２の処理として金属成膜を行う場合には、ハロゲン含有ガス５５を均一に供給することで成膜成分の前駆体を均一な分布で生成させ、基板５２上に均一な分布で前駆体を付着させ、空間内に水平面内で均一な分布に生成させたハロゲンラジカルを用いて基板５２上に均一に付着された前駆体とハロゲンラジカルとを反応させて基板５２上に均一な金属膜を作製することが可能となる。
【００７０】
本実施形態の処理装置及び処理方法により、ハロゲン含有ガス５５の反射のために特別な部材を用いることなく、天井板５４を用いて容易且つ効率的に均一はガス供給を行うことが可能となる。
【００７１】
本発明の処理装置及び処理方法を用いれば、上述したように金属膜を形成した後の基板に対して、例えば、金属膜の表面に対して所望の処理（平坦化、表面改質等）、加熱、冷却等を行うための機能性ガスを均一に噴射することも可能である。
【００７２】
（第４実施形態）
本実施形態は、第１実施形態と同様に、真空処理室内に均一なガス分布でＯ２含有ガスを供給し、加熱処理によりシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する処理装置及び処理方法に係る。
【００７３】
以下に本発明の本実施形態に係る処理装置及び処理方法を図面に基づき説明する。
【００７４】
図１１に本実施形態に係る処理装置の断面概略図を示す。
【００７５】
処理室７１の底部近傍にはシリコン基板７２を支持する支持体７３が設けられる。処理室７１の上面は開口部とされ、開口部は天井板７４によって塞がれている。処理室には不図示の温度調節機構が設けられ、加熱処理を行うことが可能である。
【００７６】
処理室７１の外から天井板７４の中心部を通して処理室７１内部まで、直線状にガスを供給可能な図４と同一形状のノズル７５が設置される。図４のノズルは第１実施形態に示した通り、単独で用いる場合はガスの放射供給を行うことが出来ないが、以下に示す通り他の部材と組み合わせて用いることでガスの放射供給を行うことが可能である。
【００７７】
ノズル７５からＯ２含有ガス７６が直線状に供給される。ノズル７５の下方にはパラボラ形状の放射反射板７７が設置される。
【００７８】
ノズル７５の開口部からＯ２含有ガス７６を直線状に供給し、放射反射板７７で反射すると、ガス流れが上向きの放射状になるようにＯ２含有ガス７６を反射させてＯ２含有ガス７６を供給することができる。ノズル７５及び放射反射板７７によりガス放射供給手段が構成される。
【００７９】
ノズル７５の開口部と天井板７４との間にはガス反射手段としてのパラボラ形状の反射板７８が設けられる。
【００８０】
反射板７８の焦点に相当する位置から放射反射板７７を用いてＯ２含有ガス７６を上向きの放射状に供給し、反射板７８によりＯ２含有ガス７６を反射することで、ガス流れが平行になるようにＯ２含有ガス７６をシリコン基板７２に供給することができ、Ｏ２含有ガス７６をより均一にシリコン基板７２に供給することができる。
【００８１】
ノズル７５には流量及び圧力が制御される流量制御器７９を介してＯ２含有ガス７６が送られる。処理室７１内に供給されたＯ２含有ガス７６は排気口８０から排気され、処理室７１内は真空装置８１よって所定の圧力に維持される。
【００８２】
上記のようにして直線状にガスを供給可能なノズル７５から直線状に供給されたＯ２含有ガス７６をパラボラ形状の放射反射板７７及びガス反射手段としてのパラボラ形状の反射板７８を用いて二段階に反射し、最終的にシリコン基板７２に対するＯ２含有ガス７６の流れが平行になるようにすることで、シリコン基板７２に均一にＯ２含有ガス７６を供給し、シリコン基板７２表面に均一にＯ２含有ガス７６を反応させてシリコン基板７２上に均一なシリコン酸化膜を形成することができる。
【００８３】
本実施形態の処理装置及び処理方法により、直線状にガスを供給する図４に示したようなノズルを用いても、二つの反射板を用いることで、ガスを広範囲にわたり平行な流れで均一に反射して基板処理を均一に行うことができる。
【００８４】
本発明の処理装置及び処理方法を用いることにより、基板に対して、例えば、所望の表面処理（平坦化、表面改質等）、加熱、冷却等を行うための機能性ガスを均一に噴射する用途にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１実施形態に係る処理装置の断面概略図である。
【図２】第１実施形態に係るノズルの断面概略図である。
【図３】第１実施形態に係るノズルの断面概略図である。
【図４】ガスの放射状供給が不可能または困難なノズルの例を示す断面概略図である。
【図５】ガスの放射状供給が不可能または困難なノズルの例を示す断面概略図である。
【図６】第１実施形態に係る別のノズルを用いた処理装置の断面概略図である。
【図７】図６のノズルの上面図である。
【図８】図６のノズルの断面詳細図である。
【図９】第２実施形態に係る処理装置の断面概略図である。
【図１０】第３実施形態に係る処理装置の断面概略図である。
【図１１】第４実施形態に係る処理装置の断面概略図である。
【符号の説明】
【００８６】
１、３１、５１、７１  処理室
２、７２  シリコン基板
３、３３、５３、７３  支持体
４、３４、５４、７４  天井板
５、７６  Ｏ２含有ガス
６、４０、５６、７５  ノズル
７、１４、１７、１９、２２、４１、５７  管状先端部
８、１５、２０、２３、４２、５８  ノズル内先端面
９、１６、１８、２１、２４、４３、５９  開口
１０、４４、６５、７９  流量制御器
１１  反射板
１２、４５、６６、８０  排気口
１３、４６、６７、８１  真空装置
３２、５２  基板
３５、６２  プラズマアンテナ
３６、６３  整合器
３７、６４  高周波電源
３８、６０  被エッチング部材
３９、５５  ハロゲン含有ガス
６１  孔
７７  放射反射板
７８  反射板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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