(57)【要約】【課題】プラズマを利用して行うＡＬＤ成膜処理につき、成膜プロセスの高速化と低温化とを両立させつつ、プロセス温度が低温の場合でも高温の場合と同等の膜質が得られるようにする。【解決手段】基板を処理する処理室と、複数枚の基板を積層した状態で保持する基板保持具と、複数段の各電極体にそれぞれ電力が供給されることで基板間にプラズマを発生させる電極体群と、各電極体にそれぞれ電力を供給する電力導入部と、処理室内に第１の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給系と、処理室内に第２の処理ガスを供給する第２の処理ガス供給系と、処理室内を排気する排気系と、ＡＬＤ成膜処理を行うように電力導入部、第１の処理ガス供給系、第２の処理ガス供給系及び排気系を制御する制御部と、を有して、基板処理装置を構成する。【選択図】  図３
2012099765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で複数枚の基板を積層した状態で保持する基板保持具と、
前記複数枚の各基板の表面から所定の距離にそれぞれ配置される電極体が複数段に積層してなり、前記複数段の各電極体にそれぞれ電力が供給されることで前記基板間にプラズマを発生させる電極体群と、
前記各電極体にそれぞれ接続される導電性部材が前記基板の積層方向に沿って複数段に連結してなる電力供給機構と、
前記電力供給機構に接続され、前記電力供給機構を介して前記各電極体にそれぞれ電力を供給する電力導入部と、
前記処理室内に第１の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給系と、
前記処理室内に第２の処理ガスを供給する第２の処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内に前記第１の処理ガスを供給して前記基板の表面に前記第１のガスを吸着させる工程と、前記処理室内への前記第１の処理ガスの供給を停止した後に、前記第２のガスを前記処理室に供給して前記処理室内に残留した前記第１の処理ガスを排気する工程と、前記処理室内に前記第２のガスを供給しつつ前記電極体に電力を印加して前記第２の処理ガスを活性化させ、活性化した前記第２の処理ガスと前記基板に吸着した前記第１の処理ガスとを反応させる工程と、前記電極体への電力の印加を停止した後に、引き続き前記第２の処理ガスを前記処理室に供給して前記処理室に残留した前記第２の処理ガスを排気する工程と、を１回以上行うことにより前記基板上に膜を形成するように、前記電力導入部、前記第１の処理ガス供給系、前記第２の処理ガス供給系及び前記排気系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造工程で用いられる基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程においてプラズマを利用して行う基板処理の一例として、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による成膜処理が知られている。プラズマを利用したＡＬＤ成膜処理では、処理対象となる基板を収容した処理室内に、例えば、第１の処理ガスとしてのＤＣＳ（ジクロロシラン／ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスと、第２の処理ガスとしてのＮＨ３（アンモニア）ガスとを、それぞれ交互に供給するサイクルを複数回繰り返す。そして、第２の処理ガスであるＮＨ３ガスを供給する際に、プラズマを発生させてＮＨ３ガスを活性化させ、その活性化したＮＨ３ガスと基板上に吸着したＤＣＳガスとを反応させることで、基板上に所望の厚さのＳｉＮ膜（窒化膜）を形成する。プラズマの発生は、処理対象となる基板から離れた箇所（例えばガス供給ノズルが配されたバッファ室内部）にあるプラズマ源を用いる、いわゆるリモートプラズマ法によって行うことが一般的である。また、成膜処理を行う際の処理室内の温度（以下、この温度を「プロセス温度」という）は、６００℃程度であることが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ＡＬＤ成膜処理については、成膜プロセスの高速化や低温化等が求められている。
低温化については、例えば、従来６００℃程度であったプロセス温度を３５０℃程度まで下げることが考えられる。ただし、リモートプラズマによるＡＬＤ成膜処理において、単にプロセス温度を３５０℃程度の低温にすると、６００℃程度の高温の場合と比較して、膜中における不純物（水素含有成分等）の濃度が上がる等の膜質劣化を招いてしまう。そこで、リモートプラズマによるＡＬＤ成膜処理の場合、低温のプロセス温度で膜質を維持するためには、プラズマ発生時間（リモートプラズマ処理時間）を長くする必要がある。具体的には、３５０℃のプロセス温度によるＡＬＤ−ＳｉＮのプロセス条件としては、以下のようなものが挙げられる。
・使用ガス：ＤＳＣ、Ｎ２、ＮＨ３
・圧力：１０〜３０００Ｐａ
・１サイクル当りのＤＣＳ供給時間：３０秒
・１サイクル当りのリモートプラズマによる窒素ラジカル供給時間：６０秒以上
このように、リモートプラズマによるＡＬＤ成膜処理では、プロセス温度を３５０℃程度の低温にしようとすると、６００℃程度の高温の場合は１５秒程度であったプラズマ発生時間を、６０秒以上となるように長くする必要がある。つまり、従来のリモートプラズマによるＡＬＤ成膜処理では、成膜プロセスの高速化と低温化との両立が困難である。
【０００４】
しかも、本願発明者による鋭意研究の結果、従来のリモートプラズマによるＡＬＤ成膜処理では、プロセス温度を３５０℃程度の低温とした場合に、プラズマ発生時間を長くして成膜しても、形成する膜におけるウエットエッチレートが６００℃程度の高温の場合とは同等にならないことが判明した。具体的には、リモートプラズマによるＡＬＤ成膜処理により３５０℃以下の低温で形成された窒化（ＳｉＮ）膜は、１％希フッ酸に対して１００ｎｍ／ｍｉｎ以上のレートでエッチングされてしまうことが判った。そのため、成膜後の未反応なメタルやパーティクル等を除去する洗浄処理工程において、希フッ酸等によるエッチングに対して十分な耐性が得られずに、形成した膜が過度に削り取られてしまう等の事態が発生するおそれがある。つまり、従来のリモートプラズマによるＡＬＤ成膜処理
については、成膜プロセスの高速化と低温化との両立が困難であることに加えて、プロセス温度を低温化した場合に必要十分なエッチング耐性を有する膜質が得られないという新規な課題が存在する。かかる課題は、本願発明者の鋭意研究により初めて明らかとなった新規課題である。
【０００５】
そこで、本発明は、プラズマを利用して行うＡＬＤ成膜処理につき、成膜プロセスの高速化と低温化とを両立させつつ、プロセス温度が低温（例えば３５０℃程度）の場合でも高温（例えば６００℃）の場合と同等の膜質を得ることができる基板処理装置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、基板を処理する処理室と、前記処理室内で複数枚の基板を積層した状態で保持する基板保持具と、前記複数枚の各基板の表面から所定の距離にそれぞれ配置される電極体が複数段に積層してなり、前記複数段の各電極体にそれぞれ電力が供給されることで前記基板間にプラズマを発生させる電極体群と、前記各電極体にそれぞれ接続される導電性部材が前記基板の積層方向に沿って複数段に連結してなる電力供給機構と、前記電力供給機構に接続され、前記電力供給機構を介して前記各電極体にそれぞれ電力を供給する電力導入部と、前記処理室内に第１の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給系と、前記処理室内に第２の処理ガスを供給する第２の処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室内に前記第１の処理ガスを供給して前記基板の表面に前記第１のガスを吸着させる工程と、前記処理室内への前記第１の処理ガスの供給を停止した後に、前記第２のガスを前記処理室に供給して前記処理室内に残留した前記第１の処理ガスを排気する工程と、前記処理室内に前記第２のガスを供給しつつ前記電極体に電力を印加して前記第２の処理ガスを活性化させ、活性化した前記第２の処理ガスと前記基板に吸着した前記第１の処理ガスとを反応させる工程と、前記電極体への電力の印加を停止した後に、引き続き前記第２の処理ガスを前記処理室に供給して前記処理室に残留した前記第２の処理ガスを排気する工程と、を１回以上行うことにより前記基板上に膜を形成するように、前記電力導入部、前記第１の処理ガス供給系、前記第２の処理ガス供給系及び前記排気系を制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る基板処理装置によれば、プラズマを利用して行うＡＬＤ成膜処理につき、成膜プロセスの高速化と低温化とを両立させることができ、しかもプロセス温度が低温の場合でも高温の場合と同等の膜質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置全体の概略構成例を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る基板処理装置全体の概略構成例を示す側面透視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉の部分拡大図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る基板処理装置が備える電力供給機構の概略図であり、（ａ）は上面図を、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。
【図６】本発明の一実施形態に係る基板処理装置が備える電力導入部の部分拡大図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の部分拡大図であり、（ａ）は電力導入部周辺の部分拡大図を、（ｂ）はノズル導入部周辺の部分拡大図を、（ｃ）は電力導入部やノズル導入部が設けられていない領域の部分拡大図をそれぞれ示している。
【図８】本発明の一実施形態に係る基板処理装置により実施される基板処理の一例を示すシーケンス図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る基板処理装置が基板処理を実施する際のプラズマ発生態様の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の比較例となる従来構成により基板処理を実施する際のプラズマ発生態様の一例を示す説明図である。
【図１１】ＡＬＤ成膜処理にてＳｉＮ成膜を行う際の１サイクルあたりのシーケンス内訳の具体例を示すチャート図であり、（ａ）はダイレクトプラズマによるＡＬＤ成膜処理を行う本発明の一実施形態の場合を、（ｂ）はリモートプラズマによるＡＬＤ成膜処理を行う本発明の比較例の場合をそれぞれ示している。
【図１２】ＡＬＤ成膜処理にて得られたＳｉＮ膜の性能比較の一具体例を示す説明図であり、（ａ）はダイレクトプラズマを利用した本発明の一実施形態によるＡＬＤ成膜処理で得られたＳｉＮ膜の性能を、（ｂ）はリモートプラズマ利用によるＡＬＤ成膜処理で得られたＳｉＮ膜の性能をそれぞれ示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜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。
【００１０】
（１）本発明の一実施形態の概要
先ず、本発明の一実施形態の概要を簡単に説明する。
【００１１】
本実施形態で説明する基板処理装置は、半導体装置の製造工程で用いられるもので、処理対象となる複数枚の基板を処理室内に積層した状態で、当該基板の表面に対してプラズマを利用した処理を行うものである。すなわち、本実施形態で説明する基板処理装置は、プラズマを利用して基板の表面を処理する縦型のバッチ式基板処理装置として構成されている。
【００１２】
処理対象となる基板としては、例えば、半導体集積回路装置（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。
【００１３】
基板処理装置が行う処理としては、例えばエッチング、成膜、表面改質等の処理が挙げられるが、ここでは特にＡＬＤ成膜処理を行う場合を例に挙げる。ＡＬＤ成膜処理は、二種類の原料（例えば、ＤＣＳと窒素またはＤＣＳとＮＨ３等）を交互に供給し、各原料と基板表面との化学反応によって一原子層ずつ成膜を行う。ＡＬＤ成膜処理の特徴は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法よりも低温（６００℃未満）で良質の薄膜が形成でき、かつ、ステップカバレッジが良いことである。ＡＬＤ成膜処理は、近年の半導体デバイス作成におけるＨｉｇｈ−ｋ（高誘電率）膜やその他の薄膜の形成に重要な役割を果たしている。
【００１４】
ところで、リモートプラズマによるＡＬＤ成膜処理については、既に説明したように、成膜プロセスの高速化と低温化との両立が困難であり、さらにはプロセス温度を低温化した場合に必要十分なエッチング耐性を有する膜質が得られないおそれがある。かかる課題は、本願発明者の鋭意研究により初めて明らかとなった新規課題である。この点につき、本願発明者は、鋭意研究を重ねた結果、ウエハから離れた箇所でプラズマを発生させるリモートプラズマではなく、各ウエハの表面から所定の距離にあるそれぞれの箇所にてプラズマを発生させる、いわゆるダイレクトプラズマ法を採用するという着想を得た。そして、ダイレクトプラズマによる成膜プロセスを行う際の処理条件を適宜設定することで、成膜プロセスの高速化と低温化とを両立させつつ、プロセス温度を低温化した場合であっても必要十分なエッチング耐性を有する膜質が得られる、という見解を得た。本実施形態で
説明する基板処理装置は、このような本願発明者による知見に基づくものである。つまり、本実施形態における基板処理装置は、以下に詳細に説明する構成を備えることで、上述した課題の解決を可能にしたものである。
【００１５】
（２）基板処理装置全体の概略
次に、本発明の一実施形態に係る基板処理装置全体の概略について説明する。
【００１６】
（装置全体の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置全体の概略構成例を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置全体の概略構成例を示す側面透視図である。
【００１７】
図１、図２に示すように、本実施形態に係る基板処理装置１００は、耐圧容器として構成された筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの正面前方部（図２の左側）には、メンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１０３が開設されている。正面メンテナンス口１０３には、正面メンテナンス口１０３を開閉する一対の正面メンテナンス扉１０４が設けられている。基板としてのウエハ２００を筐体１１１内外へ搬送するには、ウエハ２００を収納するポッド（基板収納容器）１１０がウエハキャリアとして使用される。
【００１８】
筐体１１１の正面壁１１１ａには、ポッド搬送口（基板収納容器搬送口）１１２が、筐体１１１内外を連通するように開設されている。ポッド搬送口１１２は、フロントシャッタ（基板収納容器搬送口開閉機構）１１３によって開閉されるように構成されている。ポッド搬送口１１２の正面前方側には、ロードポート（基板収納容器受渡し台）１１４が設置されている。ロードポート１１４上には、ポッド１１０が載置され位置合わせされるように構成されている。ポッド１１０は、工程内搬送装置（図示せず）によってロードポート１１４上に搬送されるように構成されている。
【００１９】
筐体１１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚（基板収納容器載置棚）１０５が設置されている。回転式ポッド棚１０５上には複数個のポッド１１０が保管されるように構成されている。回転式ポッド棚１０５は、垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１１６と、支柱１１６に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板（基板収納容器載置台）１１７と、を備えている。複数枚の棚板１１７は、ポッド１１０を複数個それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。
【００２０】
筐体１１１内におけるロードポート１１４と回転式ポッド棚１０５との間には、ポッド搬送装置（基板収納容器搬送装置）１１８が設置されている。ポッド搬送装置１１８は、ポッド１１０を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ（基板収納容器昇降機構）１１８ａと、搬送機構としてのポッド搬送機構（基板収納容器搬送機構）１１８ｂと、で構成されている。ポッド搬送装置１１８は、ポッドエレベータ１１８ａとポッド搬送機構１１８ｂとの連続動作により、ロードポート１１４、回転式ポッド棚１０５、ポッドオープナ（基板収納容器蓋体開閉機構）１２１との間で、ポッド１１０を相互に搬送するように構成されている。
【００２１】
筐体１１１内の下部には、サブ筐体１１９が、筐体１１１内の前後方向の略中央部から後端に亘り設けられている。サブ筐体１１９の正面壁１１９ａには、ウエハ２００をサブ筐体１１９内外に搬送する一対のウエハ搬送口（基板搬送口）１２０が、垂直方向に上下２段に並べられて設けられている。上下段のウエハ搬送口１２０には、ポッドオープナ１２１がそれぞれ設置されている。
【００２２】
各ポッドオープナ１２１は、ポッド１１０を載置する一対の載置台１２２と、ポッド１１０のキャップ（蓋体）を着脱するキャップ着脱機構（蓋体着脱機構）１２３と、を備えている。ポッドオープナ１２１は、載置台１２２上に載置されたポッド１１０のキャップをキャップ着脱機構１２３によって着脱することにより、ポッド１１０のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。
【００２３】
サブ筐体１１９内には、ポッド搬送装置１１８や回転式ポッド棚１０５等が設置された空間から流体的に隔絶された移載室１２４が構成されている。移載室１２４の前側領域にはウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂと、で構成されている。図１に示すように、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂは、サブ筐体１１９の移載室１２４前方領域右端部と筐体１１１右側端部との間に設置されている。ウエハ移載装置１２５ａは、ウエハ２００の載置部としてのツイーザ（基板保持体）１２５ｃを備えている。これらウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ及びウエハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウエハ２００を基板保持具としてのボート２１７に対して装填（ウエハチャージ）及び脱装（ウエハディスチャージ）することが可能なように構成されている。なお、ボート２１７の構成については後述する。
【００２４】
移載室１２４の後側領域には、ボート２１７を収容して待機させる待機部１２６が構成されている。待機部１２６の上方には、基板処理系としての処理炉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により開閉されるように構成されている。
【００２５】
図１に示すように、サブ筐体１１９の待機部１２６右端部と筐体１１１右側端部との間には、ボート２１７を昇降させるボートエレベータ（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の昇降台には、連結具としてのアーム１２８が連結されている。アーム１２８には、後述するシールキャップ２１９が水平に据え付けられている。シールキャップ２１９は、ボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
【００２６】
図１に示すように、移載室１２４のウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ側及びボートエレベータ１１５側と反対側である左側端部には、清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるクリーンエア１３３を供給する供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４が設置されている。ウエハ移載装置１２５ａとクリーンユニット１３４との間には、ウエハの円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてのノッチ合わせ装置（図示せず）が設置されている。
【００２７】
クリーンユニット１３４から吹き出されたクリーンエア１３３は、図示しないノッチ合わせ装置、ウエハ移載装置１２５ａ、待機部１２６にあるボート２１７の周囲を流通した後、図示しないダクトにより吸い込まれて筐体１１１の外部に排気されるか、もしくはクリーンユニット１３４の吸い込み側である一次側（供給側）にまで循環されてクリーンユニット１３４によって移載室１２４内に再び吹き出されるように構成されている。
【００２８】
（装置全体の動作）
続いて、本実施形態に係る基板処理装置１００の動作について説明する。
【００２９】
図１、図２に示すように、基板処理装置１００では、ポッド１１０がロードポート１１４に供給されると、ポッド搬送口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放される。そして、ロードポート１１４の上のポッド１１０が、ポッド搬送装置１１８によってポッ
ド搬送口１１２から筐体１１１内部へと搬入される。
【００３０】
筐体１１１内部へと搬入されたポッド１１０は、ポッド搬送装置１１８によって回転式ポッド棚１０５の棚板１１７上へ自動的に搬送されて一時的に保管された後、棚板１１７上から一方のポッドオープナ１２１の載置台１２２上に移載される。なお、筐体１１１内部へと搬入されたポッド１１０は、ポッド搬送装置１１８によって直接ポッドオープナ１２１の載置台１２２上に移載されてもよい。この際、ポッドオープナ１２１のウエハ搬送口１２０はキャップ着脱機構１２３によって閉じられており、移載室１２４内にはクリーンエア１３３が流通され、充満されている。例えば、移載室１２４内にクリーンエア１３３として窒素ガスが充満することにより、移載室１２４内の酸素濃度が例えば２０ｐｐｍ以下となり、大気雰囲気である筐体１１１内の酸素濃度よりも遥かに低くなるように設定されている。
【００３１】
載置台１２２上に載置されたポッド１１０は、その開口側端面がサブ筐体１１９の正面壁１１９ａにおけるウエハ搬送口１２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構１２３によって取り外され、ウエハ出し入れ口が開放される。その後、ウエハ２００は、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口を通じてポッド１１０内からピックアップされ、ノッチ合わせ装置にて方位が整合された後、移載室１２４の後方にある待機部１２６内へ搬入され、ボート２１７に装填（ウエハチャージ）される。ボート２１７にウエハ２００を装填したウエハ移載装置１２５ａは、ポッド１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。
【００３２】
この一方（上段または下段）のポッドオープナ１２１におけるウエハ移載機構１２５によるウエハのボート２１７への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ１２１の載置台１２２上には、別のポッド１１０が回転式ポッド棚１０５上からポッド搬送装置１１８によって搬送されて移載され、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が同時進行される。
【００３３】
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、炉口シャッタ１４７によって開放される。続いて、ウエハ２００群を保持したボート２１７は、シールキャップ２１９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炉２０２内へ搬入（ローディング）されていく。
【００３４】
ローディング後は、処理炉２０２内にてウエハ２００に任意の処理が実施される。処理後は、ノッチ合わせ装置１３５でのウエハの整合工程を除き、上述の手順とほぼ逆の手順で、処理後のウエハ２００を格納したボート２１７が処理室２０１内より搬出され、処理後のウエハ２００を格納したポッド１１０が筐体１１１外へと搬出される。
【００３５】
（３）処理炉の構成
次に、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１００における処理炉２０２の構成について説明する。
【００３６】
図３は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。図４は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉の部分拡大図である。図５は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置が備える電力供給機構の概略図であり、（ａ）は上面図を、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。図６は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置が備える電力導入部の部分拡大図である。図７は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の部分拡大図であり、（ａ）は電力導入部周辺の部分拡大図を、（ｂ）はノズル導入部周辺の部分拡大図を、（ｃ）は電力導入部やノズル導入部が設けられてい
ない領域の部分拡大図をそれぞれ示している。
【００３７】
（反応管）
図３及び図４に示すように、処理炉２０２は、反応管としてのプロセスチューブ２０３を備えている。プロセスチューブ２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。プロセスチューブ２０３の下方には、インレットアダプタとしてのマニホールド２０９が設けられている。マニホールド２０９は、例えばステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。なお、マニホールド２０９の上端開口部は、プロセスチューブ固定リング２０３ａによりプロセスチューブ２０３の下端開口に固定されている。プロセスチューブ２０３下端とマニホールド２０９上端との間には、シール部材としてのＯリング２０３ｂが設けられている。主に、プロセスチューブ２０３及びマニホールド２０９により反応管が構成される。反応管内には、基板としてのウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。なお、マニホールド２０９の下端開口は処理室２０１の炉口を形成している。
【００３８】
（シールキャップ）
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口（炉口）を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９は、シール部材としてのＯリング２１９ａを介してマニホールド２０９の下端開口に垂直方向下側から当接されるようになっている。
【００３９】
シールキャップ２１９の中心部付近であって処理室２０１側の反対側（下方側）には、回転軸２５５を備えた回転機構２６７が設けられている。回転軸２５５は、シールキャップ２１９を垂直方向に貫通し、回転テーブル２２０及び断熱板ホルダ２１８を介して、後述する基板保持具としてのボート２１７を下方から支持するように構成されている。なお、回転軸２５５は、図示せぬ磁気シールによって、シールキャップ２１９を貫通しても処理室２０１内の機密を保持し得るようになっている。回転テーブル２２０は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円盤として構成されている。断熱板ホルダ２１８は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状の断熱板２１８ａを水平姿勢で多段に保持し、ボート２１７からの熱をマニホールド２０９側へ伝えにくくするように構成されている。断熱板ホルダ２１８も、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料から構成される。
【００４０】
上述のボートエレベータ１１５は、当該ボートエレベータ１１５を作動させることにより、回転軸２５５に支持されるボート２１７を、処理室２０１内外に搬送することが可能なように構成されている。また、回転機構２６７は、当該回転機構２６７を作動させることにより、回転軸２５５に支持されるボート２１７を、処理室２０１内にて回転させることが可能なように構成されている。回転機構２６７及びボートエレベータ１１５には、制御部２８０が電気的に接続されている。制御部２８０は、回転機構２６７及びボートエレベータ１１５に所望のタイミングで所望の動作をさせる制御を行うように構成されている。
【００４１】
（ボート及び電極体群）
本実施形態に係るボート２１７は、複数枚（例えば５０枚〜１２５枚）の電極体とウエハ２００とを、交互に、かつ、それぞれ水平姿勢で多段に積層された状態で保持するように構成されている。
【００４２】
ボート２１７は、上下で一対の端板２１７ｃ及び端板２１７ｄと、これらの間に垂直に
架設された複数本（例えば３本）の支柱２１７ａと、を備えている。端板２１７ｃ、端板２１７ｄ、及び支柱２１７ａは、それぞれ例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料から構成されている。各支柱２１７ａには、複数の保持溝２１７ｂが、支柱２１７ａの長手方向に沿って等間隔（例えば、１７ｍｍ間隔）に配列するようにそれぞれ形成されている。各支柱２１７ａは、保持溝２１７ｂが互いに対向するようにそれぞれ配置されている。なお、複数本の支柱２１７ａは、ボート２１７へウエハ２００を装填したり脱装したりする際に、ツイーザ１２５ｃと干渉しない位置にそれぞれ配置される。
【００４３】
各電極体は、ウエハ２００よりも大きな外径を有し、例えば高純度シリコン（Ｓｉ）或いはボロン（Ｂ）がドープされたシリコンからなる厚さ２ｍｍ程度の円板としてそれぞれ構成されており、それぞれ第１電極体群または第２電極体群のいずれかに属している。以下、第１電極体群に属する電極体を第１電極体３０１ａと呼び、第２電極体群に属する電極体を第２電極体３０１ｂと呼び、第１電極体３０１ａ及び第２電極体３０１ｂを総称して単に電極体と呼ぶことにする。なお、図５（ａ）に示すように、第１電極体３０１ａには、第１電極体３０１ａの外周から径方向に向けて部分的に突出した突出部３５０ａが設けられている。また、第２電極体３０１ｂにも、第２電極体３０１ｂの外周から径方向に向けて部分的に突出した突出部３５０ｂが設けられている。突出部３５０ａ及び突出部３５０ｂには、後述する第１導電性部材３０２ａ及び第２導電性部材３０２ｂがそれぞれ取り付けられる。
【００４４】
図３及び図４に示すように、ボート２１７の支柱２１７ａに設けられた各保持溝２１７ｂ内には、第１電極体３０１ａと第２電極体３０１ｂとが水平姿勢で交互に挿入される（すなわち、第１電極体３０１ａ、第２電極体３０１ｂ、第１電極体３０１ａ、第２電極体３０１ｂ・・・のように交互に挿入される）。これにより、水平姿勢で載置された複数枚の電極体が多段に積層してなる電極体群が構成される。なお、第１電極体３０１ａが多段に積層されることにより第１電極体群が構成され、第２電極体３０１ｂが多段に積層されることにより第２電極体群が構成される。
【００４５】
第１電極体３０１ａ及び第２電極体３０１ｂはそれぞれ異なる方向から挿入される。図３では、第１電極体３０１ａがそれぞれ図中左側から挿入され、第２電極体３０１ｂがそれぞれ図中右側から挿入される例を示している。また、第１電極体群においては、各第１電極体３０１ａに設けられた突出部３５０ａの位置が所定の方向（例えば図中左側）に揃った状態となり、第２電極体群においては、各第２電極体３０１ｂに設けられた突出部３５０ｂの位置が所定の方向（例えば図中右側）に揃った状態となるように構成されている。なお、第１電極体３０１ａ及び第２電極体３０１ｂの各方位調整を容易にするため、第１電極体３０１ａ及び第２電極体３０１ｂの外周には、ボート２１７の支柱２１７ａに適合するような切り欠け部（図示しない）や突起部等を設けて、第１電極体３０１ａ及び第２電極体３０１ｂを支柱２１７ａに嵌め込むようにしてもよい。
【００４６】
各ウエハ２００は、交互に積層された第１電極体３０１ａと第２電極体３０１ｂとの間に水平姿勢でそれぞれ挿入されるように構成されている。具体的には、ボート２１７に保持される各ウエハ２００は、各ウエハ２００よりも下方側に保持されている電極体（第１電極体３０１ａあるいは第２電極体３０１ｂ）上に水平姿勢でそれぞれ載置されるように構成されている。なお、各ウエハ２００は、各ウエハ２００の下方側に保持されている電極体の表面に形成された座繰り加工穴２００ｈの内部にそれぞれ載置される。なお、図示しないが、各電極体には、電極体上に載置されたウエハ２００の移載（上下動作）を用意にする為の切り溝（図示せず）が設けられている。切り溝の下方からウエハ持ち上げ治具（図示しない）を挿入することにより、電極体上に載置されたウエハ２００を持ち上げることが可能なように構成されている。
【００４７】
以上のように構成された結果、ボート２１７には、複数枚の電極体とウエハ２００とが、交互に、かつ、それぞれ水平姿勢で多段に積層された状態で保持されることとなる。また、各電極体が、ボート２１７に保持される各ウエハ２００の表面から所定の距離（例えば１７ｍｍ）にそれぞれ配置されることとなる。
【００４８】
（電力供給機構）
図３及び図４に示すように、各第１電極体３０１ａの突出部３５０ａには、例えば円柱や角柱のコマ（スペーサー、カラー）として構成された第１導電性部材３０２ａがそれぞれ接続される。そして、第１導電性部材３０２ａがウエハ２００の積層方向に沿って多段に連結することにより、第１電力供給機構が構成される。なお、第１導電性部材３０２ａは、例えば炭素（Ｃ）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の導電性材料から構成されている。
【００４９】
具体的には、上下に隣接する第１導電性部材３０２ａが、水平姿勢で配置された第１電極体３０１ａの突出部３５０ａを、上下方向の両側から挟み込むように多段に連結することにより、第１電力供給機構３００ａが構成されている。なお、上下に隣接する第１導電性部材３０２ａは、第１電極体３０１ａの突出部３５０ａを挟み込む際に、第１電極体３０１ａの突出部３５０ａと共に、水平姿勢で配置された第１導電性平板５００ａを重ね合わせて挟み込むように構成されている。第１導電性平板５００ａは、例えば厚さ３ｍｍ程度の短冊状の板片として構成されている。第１導電性平板５００ａも、例えば炭素（Ｃ）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の導電性材料から構成されている。なお、第１導電性平板５００ａの材料としてシリコン（Ｓｉ）を用いることも可能であるが、部材の放電特性を考慮すると炭素を用いることが好ましい。但し、ウエハ２００への炭素汚染を敬遠する場合には炭化珪素を用いることが好ましい。
【００５０】
なお、上下に隣接する第１導電性部材３０２ａは、ウエハ２００の積層方向に沿って直線上に並ばないように連結されている。かかる様子を図５に示す。図５は第１電力供給機構３００ａの概略図であり、（ａ）は上面図を、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。
【００５１】
図５（ａ）によれば、第１電極体３０１ａの突出部３５０ａには、周方向に沿って所定の間隔で一対の貫通孔３５５ａが設けられている。また、第１導電性平板５００ａにも、所定の間隔で一対の螺子穴５５５ａが設けられている。第１電極体３０１ａの突出部３５０ａと第１導電性平板５００ａとが重なり合ったときに、一方の貫通孔３５５ａと一方の螺子孔５５５ａとが上下方向に一致し、他方の貫通孔３５５ａと他方の螺子穴５５５ａとが上下方向に一致するように構成されている。
【００５２】
図５（ｂ）によれば、第１導電性部材３０２ａには、上端に螺子穴（雌螺子）が形成されていると共に下端に雄螺子が形成されている。そして、導電体よりなる螺子３０５ａが、第１電極体３０１ａの突出部３５０ａに設けられた一方の貫通孔３５５ａを上方から貫通し、第１導電性平板５００ａの一方の螺子孔５５５ａに締結されると共に、下側の第１導電性部材３０２ａに設けられた螺子穴に締結されることにより、下側の第１導電性部材３０２ａ、第１電極体３０１ａ、及び第１導電性平板５００ａが連結されるように構成されている。また、第１導電性部材３０２ａの下端に設けられた雄螺子が、第１電極体３０１ａの突出部３５０ａに設けられた他方の貫通孔３５５ａを上方から貫通して、第１導電性平板５００ａの他方の螺子穴５５５ａに締結されることにより、上側の第１導電性部材３０２ａ、第１電極体３０１ａ、及び第１導電性平板５００ａが連結されるように構成されている。なお、螺子３０５ａは、例えば高純度炭素（Ｃ）により構成されている。
【００５３】
このように構成された結果、上下に隣接する第１導電性部材３０２ａは、ウエハ２００の積層方向に沿って直線上に並ばないように連結されることとなる。すなわち、第１電力供給機構３００ａを構成する各第１導電性部材３０２ａが、第１電極体３０１ａの突出部
３５０ａ及び第１導電性平板５００ａを介して多段に接続されることにより、第１電力供給機構３００ａはクランク状（ジグザグ状）に構成されることとなる。そして、第１導電性平板５００ａと第１電極体３０１ａとが、第１導電性平板５００ａの主面全域に亘り密着することとなる。その結果、第１導電性部材３０２ａから第１電極体３０１ａへの電力供給が安定し、かつ電力供給効率が高まることとなる。なお、短冊状の第１導電性平板５００ａの面積は、広すぎると第１電極体３０１ａへの電力供給効率が低下する場合もあるため、第１電極体３０１ａに供給する電力量等に合わせて適宜調整することが好ましい。
【００５４】
同様に、各第２電極体３０１ｂの突出部３５０ｂにも、第１導電性部材３０２ａと同様に構成された第２導電性部材３０２ｂがそれぞれ接続されている。そして、上下に隣接する第２導電性部材３０２ｂが、ウエハ２００の積層方向に沿って第２電極体３０１ｂの突出部３５０ｂと、第１導電性平板５００ａと同様に構成された第２導電性平板５００ｂとを上下方向の両側から挟み込むように多段に連結することにより、第２電力供給機構３００ｂが構成されている。このように構成された結果、上下に隣接する第２導電性部材３０２ｂは、ウエハ２００の積層方向に沿って直線上に並ばないように連結されることとなる。すなわち、第２電力供給機構３００ｂを構成する各第２導電性部材３０２ｂは、第２電極体３０１ｂの突出部３５０ｂ及び第２導電性平板５００ｂを介して多段に接続されることにより、第２電力供給機構３００ｂはクランク状（ジグザグ状）に構成されることとなり、ウエハ２００や電極体の周方向にずらして配置されている。そして、第２電極体３０１ｂの突出部３５０ｂと第２導電性平板５００ｂとが、第２導電性平板５００ｂの主面全域に亘り密着することとなる。その結果、第２導電性部材３０２ｂから第２電極体３０１ｂへの電力供給が安定し、かつ電力供給効率が高まることとなる。なお、短冊状の第２導電性平板５００ｂの面積は、広すぎると第２電極体３０１ｂへの電力供給効率が低下する場合もあるため、第２電極体３０１ｂに供給する電力量に合わせて適宜調整することが好ましい。
【００５５】
（電力導入部）
続いて、処理室２０１内に電力を供給する給電切換機構部について説明する。給電切換機構部は後述する電力導入部を備えている。
【００５６】
図３に示すように、処理室２０１の側壁（マニホールド２０９の側壁）には電力導入部が設けられている。電力導入部は、処理室２０１の側壁を水平方向に貫通すると共に水平方向に移動自在に設けられた第１送電部材（カソード）４１０ａと、第１電力供給機構３００ａに接続されると共にボート２１７と共に回転するリング状の第１受電部材（アノード）４２０ａと、処理室の側壁を水平方向に貫通すると共に水平方向に移動自在に設けられた第２送電部材（カソード）４１０ｂと、第２電力供給機構３００ｂに接続されると共にボート２１７と共に回転するリング状の第２受電部材（アノード）４２０ｂと、を備えている。
【００５７】
図６に示すように、第１送電部材４１０ａは、例えばハステロイ（登録商標）等のニッケル基の導電性・耐食合金からなる導電性材料のピンとして構成されており、処理室２０１の側壁（マニホールド２０９の側壁）に設けられた貫通孔２０９ａの中心を水平姿勢で貫通するように保持されている。第１送電部材４１０ａの先端部は、球状に加工されており、処理室２０１内側（第１受電部材４２０ａ側）を向いている。第１送電部材４１０ａの後端部は、処理室２０１外に突出しており、処理室２０１外側を向いている。第１送電部材４１０ａの胴部（軸部）の外周は、絶縁性材料からなる絶縁カバー４１２ａにより覆われている。絶縁カバー４１２ａの外径は、マニホールド２０９の側壁に設けられた貫通孔２０９ａの内径よりも小さく構成されており、絶縁カバー４１２ａがマニホールド２０９の側壁に接触しないように構成されている。絶縁カバー４１２ａの尾部には、絶縁性材料からなる絶縁プレート４１５ａを介して、アーム状の移動プレート４１７ａの一端部（
下部側）が設けられている。移動プレート４１７ａの他端部（上部側）には、エアシリンダ４１３ａの作動軸が接続されている。エアシリンダ４１３ａは、作動弁４１８ａを介してエアシリンダ４１３ａ内にガスを供給すると作動軸が水平方向に移動し、これにより第１送電部材４１０ａを水平方向に移動させ得るように構成されている。なお、エアシリンダ４１３ａは、シリンダ固定部材４１４ａによりマニホールド２０９の側壁外側に固定されている。また、第１送電部材４１０ａの外周を覆う絶縁カバー４１２ａの胴部外周にはベローズ４１９ａが設けられている。ベローズ４１９ａの両端部はマニホールド２０９と絶縁プレート４１５ａとにＯリングを介してそれぞれ接続されており、第１送電部材４１０ａがマニホールド２０９の側壁を貫通するように移動しても、処理室２０１内の気密が保持されるように構成されている。
【００５８】
第１受電部材４２０ａは、例えばハステロイ（登録商標）等のニッケル基の導電性・耐熱・耐食合金からなるリング状の部材として構成されている。第１受電部材４２０ａは、回転テーブル２２０の外周を囲うように取り付けられている。なお、第１受電部材４２０ａと回転テーブル２２０との間には、円盤状の回転テーブル２２０の外周を囲うようにリング状に設けられた高純度アルミナ等の絶縁性材料からなる絶縁部材４３０ｃが設けられている。絶縁部材４３０ｃは、必ずしもリング状である必要はなく、後述するように回転テーブル２２０の上面の全域を覆う円板状に形成されていてもよい。
【００５９】
第１送電部材４１０ａと第１受電部材４２０ａとは、それぞれの高さ位置が一致するように構成されている。また、図４に示すように、第１受電部材４２０ａは、導電性材料からなる連結板３２１ａ及び連結棒３２２ａを介して、第１電力供給機構３００ａの下端部（最下端の第１導電性部材３０２ａ或いは最下端の第１導電性平板５００ａ）に接続されている。このように構成された結果、第１受電部材４２０ａは、ボート２１７と共に回転するようになっている。また、第１送電部材４１０ａは、処理室２０１内側へ移動することにより第１受電部材４２０ａと接続すると共に、処理室２０１外側へ移動することにより第１受電部材４２０ａから切り離されるように構成されている。
【００６０】
第２送電部材４１０ｂ及び第２受電部材４２０ｂの周辺の機構についても、第１送電部材４１０ａ及び第１受電部材４２０ａと同様に構成されている。つまり、第２送電部材４１０ｂがマニホールド２０９の側壁を貫通するように移動しても、処理室２０１内の気密が保持されるように構成されている。また、第２受電部材４２０ｂは、ボート２１７と共に回転するように構成されている。また、第２送電部材４１０ｂは、処理室２０１内側へ移動することにより第２受電部材４２０ｂと接続すると共に、処理室２０１外側へ移動することにより第２受電部材４２０ｂから切り離されるように構成されている。なお、第２送電部材４１０ｂ及び第２受電部材４２０ｂは、第１送電部材４１０ａ及び第１受電部材４２０ａと接触することがないように、第１送電部材４１０ａ及び第１受電部材４２０ａと異なる高さ位置に設けられている。本実施形態では、第２送電部材４１０ｂ及び第２受電部材４２０ｂが、第１送電部材４１０ａ及び第１受電部材４２０ａよりも高い位置に設けられている。
【００６１】
第１受電部材４２０ａと回転テーブル２２０との間、第２受電部材４２０ｂと回転テーブル２２０との間、及び、第１受電部材４２０ａと第２受電部材４２０ｂとの間を絶縁する絶縁部材４３０ｃは、上述したように、回転テーブル２２０の外周を囲うリング状に形成されている。ただし、絶縁部材４３０ｃは、必ずしもリング状である必要はなく、回転テーブル２２０の上面の全域を覆う円板状に形成されていてもよい。絶縁部材４３０ｃが円板状に形成されている場合には、第１導電性部材３０２ａ（または連結棒３２２ａ）及び第２導電性部材３０２ｂ（または連結棒３２２ｂ）を絶縁部材４３０ｃまで延ばし、当該絶縁部材４３０ｃを第１導電性部材３０２ａ等の受け部材として用いるように構成することも考えられる。なお、絶縁部材４３０ｃがリング状または円板状のいずれの場合であ
っても、絶縁性部材からなる絶縁部材４３０ｃが存在することによって、第１導電性部材３０２ａと導通する第１電極体３０１ａ及び第２導電性部材３０２ｂと導通する第２電極体３０１ｂは、アース電位（接地電位）と絶縁されることになる。したがって、第１電極体３０１ａ及び第２電極体３０１ｂには、大きな負の直流バイアスがかかることはない。
【００６２】
（交流電源）
図３に示すように、第１送電部材４１０ａ及び第２送電部材４１０ｂの各後端部には、発振器（高周波発振器）４５０及び整合器４５１を備えた交流電源（高周波電源）の出力端子（二次側）がそれぞれ接続されている。なお、第１送電部材４１０ａと第２送電部材４１０ｂとをマニホールド２０９の周方向に沿って互いに１８０°程度ずらした位置に設けることで、交流電源からの電力供給効率を高めることが可能となる。ただし、処理室２０１内へのガス供給や基板処理装置のメンテナンスの利便性を考慮し、第１送電部材４１０ａと第２送電部材４１０ｂとをマニホールド２０９の周方向に沿って互いに９０°程度ずらした位置に設けてもよい。
【００６３】
第１送電部材４１０ａ及び第２送電部材４１０ｂの各後端部に交流電源の出力端子がそれぞれ接続されているので、ボート２１７の回転を停止した状態で、第１送電部材４１０ａを処理室２０１内側へ移動させて第１受電部材４２０ａと接続させ、第２送電部材４１０ｂを処理室２０１内側へ移動させて第２受電部材４２０ｂと接続させると、各第１電極体３０１ａ及び各第２電極体には、第１電力供給機構３００ａ及び第２電力供給機構３００ｂを介して、位相が１８０°異なる交流電力がそれぞれ並列に供給されることになる。このような構成を備えることで、ウエハ２００を上下に挟む電極体間に交流電場を生成して、隣接するウエハ２００間にプラズマを発生させることが可能となる。電極体一段あたりの高周波電力は、例えば直径３００ｍｍのウエハ２００に対して４０Ｗ程度であれば、安定で均一なプラズマが生成され得る。
【００６４】
なお、プラズマによるウエハ表面の処理が終了した後は、第１送電部材４１０ａを処理室２０１外側へ移動させて第１受電部材４２０ａと切り離し、第２送電部材４１０ｂを処理室２０１外側へ移動させて第２受電部材４２０ｂと切り離し、ボート２１７の回転を開始させ、後述する処理ガス供給系により処理室２０１内に処理ガスを供給すると共に後述する排気系により処理室２０１内を排気することにより、ウエハ２００間に供給された処理ガスをウエハ２００の表面に吸着させ得るようになる。
【００６５】
（放電抑制カバー）
図３や図６等に示すように、第１送電部材４１０ａ、第１受電部材４２０ａ、第２送電部材４１０ｂ、及び第２受電部材４２０ｂの周辺には、これらの部材からの放電の発生を抑制するように、第１送電部材４１０ａ、第１受電部材４２０ａ、第２送電部材４１０ｂ、及び第２受電部材４２０ｂの各周囲をそれぞれ囲う絶縁性部材が設けられている。
【００６６】
具体的には、第１受電部材４２０ａあるいは第２受電部材４２０ｂのうち上方側に設けられた受電部材（本実施形態では第２受電部材４２０ｂ）と第１電力供給機構３００ａ（第１導電性部材３０２ａ、連結板３２１ａ、連結棒３２２ａ）との間の放電、及び、第２受電部材４２０ｂと第２電力供給機構３００ｂ（第２導電性部材３０２ｂ、連結板３２１ｂ、連結棒３２２ｂ）との間の放電の発生をそれぞれ抑制するように、第２受電部材４２０ｂと第１電力供給機構３００ａとの間、及び、第２受電部材４２０ｂと第２電力供給機構３００ｂとの間には、それぞれの間を遮断する絶縁性部材としての絶縁カバー３８０ａを備える。絶縁カバー３８０ａは、例えば高純度アルミナや石英等の絶縁性材料から構成される。なお、絶縁カバー３８０ａは、例えば第２受電部材４２０ｂの上面に固定される。
【００６７】
また、第１送電部材４１０ａと第２受電部材４２０ｂとの間の放電、及び、第２送電部材４１０ｂと第１受電部材４２０ａとの間の放電の発生をそれぞれ抑制するように、第１送電部材４１０ａと第２受電部材４２０ｂとの間及び第２送電部材４１０ｂと第１受電部材４２０ａとの間には、それぞれの間を遮断する絶縁性部材としての絶縁カバー３８０ｂを備える。絶縁カバー３８０ｂは、例えば高純度アルミナや石英等の絶縁性材料から構成され、マニホールド２０９の内壁に沿って設けられる。なお、絶縁カバー３８０ｂの取り付けは、図７（ｂ）に示すようなマニホールド２０９内壁に設けられたノズル固定用ツバ（ノズルサポート）２０９ｂや図７（ｃ）に示すような絶縁カバー取り付け枠２０９ｃ等を用いて行う。また、絶縁カバー３８０ｂには、第１送電部材４１０ａや第２送電部材４１０ｂの水平動作を妨げないように、これらの送電部材と対応する位置に少なくとも２箇所の貫通孔が設けられている。
【００６８】
また、第１受電部材４２０ａあるいは前記第２受電部材４２０ｂのうち下方側に設けられた受電部材（本実施形態では第１受電部材４２０ａ）と処理室２０１下方を封止するシールキャップ２１９との間の放電、及び第１送電部材４１０ａあるいは第２送電部材４１０ｂのうち下方側に設けられた送電部材（本実施形態では第１送電部材４１０ａ）とシールキャップ２１９との間の放電をそれぞれ抑制するように、第１受電部材４２０ａとシールキャップ２１９との間及び第１送電部材４１０ａとシールキャップ２１９との間には、それぞれの間を遮断する絶縁性部材としての絶縁カバー３８０ｃを備える。絶縁カバー３８０ｃは、例えば高純度アルミナや石英等の絶縁性材料から構成される。なお、絶縁カバー３８０ｃは例えばシールキャップ２１９の上面に固定される。
【００６９】
なお、上述の絶縁部材４３０ｃは、第１受電部材４２０ａと第２受電部材４２０ｂとの間の放電の発生を抑制するように、第１受電部材４２０ａと第２受電部材４２０ｂとの間を遮断する絶縁性部材として機能する。
【００７０】
（処理ガス供給系）
マニホールド２０９の側壁には、ガス導入部としての第１ノズル２３０ａ及び第２ノズル２３０ｂが接続されている。第１ノズル２３０ａ及び第２ノズル２３０ｂの下流側（処理室２０１内側）は、それぞれがウエハ２００の積層方向に沿って処理室２０１の内壁に配設されている。第１ノズル２３０ａ及び第２ノズル２３０ｂには、長手方向に沿って複数個のガス噴出口がそれぞれに開設されている。各ガス噴出口は、隣接するウエハ２００間に対応する高さ位置にそれぞれ設けられ、隣接するウエハ２００間に処理ガスをそれぞれ噴出するように構成されている。第１ノズル２３０ａの上流側（処理室２０１外側）端には、図示しない第１の処理ガス供給管が接続されている。そして、第１の処理ガス供給管の上流側（ノズル２３０との接続側と反対側）には、第１の処理ガス供給源、ＭＦＣ（マスフローコントローラ）、開閉バルブが上流から順に設けられている（ただしいずれも図示せず）。また、第２ノズル２３０ｂの上流側（処理室２０１外側）端には、図示しない第２の処理ガス供給管が接続されている。そして、第２の処理ガス供給管の上流側（ノズル２３０との接続側と反対側）には、第２の処理ガス供給源、ＭＦＣ（マスフローコントローラ）、開閉バルブが上流から順に設けられている（ただしいずれも図示せず）。主に、第１ノズル２３０ａ、第１の処理ガス供給管、第１の処理ガス供給源、ＭＦＣ、開閉バルブにより、第１の処理ガス供給系が構成される。また、第２ノズル２３０ｂ、第２の処理ガス供給管、第２の処理ガス供給源、ＭＦＣ、開閉バルブにより、第２の処理ガス供給系が構成される。
【００７１】
第１の処理ガス供給系及び第２の処理ガス供給系のそれぞれにおいて、ＭＦＣ及び開閉バルブには、制御部２８０が電気的に接続されている。制御部２８０は、処理室２０１内に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に、ＭＦＣの開度を制御するように構成されている。
【００７２】
第１の処理ガス供給系が処理室２０１内に供給する第１の処理ガスとしては、例えば、ＤＣＳ（ジクロロシラン／ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを用いる。また、第２の処理ガス供給系が処理室２０１内に供給する第２の処理ガスとしては、例えば、Ｎ２（窒素）ガスを用いる。
【００７３】
（排気系）
マニホールド２０９の側壁であって第１ノズル２３０ａ及び第２ノズル２３０ｂが設けられた箇所と干渉しない位置には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が接続されている。排気管２３１の下流側（マニホールド２０９との接続側と反対側）には、圧力検出器としての圧力センサ（図示せず）、圧力調整装置として構成されたＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｒ）バルブ（図示せず）、真空ポンプ（図示せず）が上流から順に設けられている。ＡＰＣバルブや圧力センサには、制御部２８０が電気的に接続されている。制御部２８０は、圧力センサにより検出された圧力値に基づいて、処理室２０１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、ＡＰＣバルブの開度を制御するように構成されている。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ、圧力センサ、真空ポンプにより排気系が供給される。
【００７４】
（ヒータ）
プロセスチューブ２０３の外側には、プロセスチューブ２０３の側壁面を囲うように、加熱機構としてのヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としての図示しないヒータベースに支持されることにより垂直姿勢で据え付けられている。また、プロセスチューブ２０３内には、温度センサ（図示せず）が設けられている。ヒータ２０７や温度センサには、制御部２８０が電気的に接続されている。制御部２８０は、温度センサにより検出された温度情報に基づいて、処理室２０１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、ヒータ２０７への通電具合を調整するように構成されている。
【００７５】
（制御部）
上述したように、電力導入部、第１の処理ガス供給系、第２の処理ガス供給系、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、ＭＦＣ、開閉バルブ、ＡＰＣバルブ、圧力センサ、ヒータ２０７、温度センサには、制御部２８０が接続されている。制御部２８０は、これらの各構成要素と接続することによって、本実施形態で説明する基板処理の一例であるＡＬＤ成膜処理、さらに詳しくはＡＬＤ法を用いたＳｉＮ膜の成膜に関するシーケンス動作を制御するように構成されている。かかるシーケンス動作では、第１の処理ガスとしてＤＣＳガスを、第２の処理ガスとしてＮ２ガスを用い、ＤＣＳとＮ２とを交互に流すサイクルを１回以上行うことにより、ウエハ２００上に所望の厚さのＳｉＮ膜（窒化膜）を形成する。例えば、１サイクルで成膜される膜厚が０．７Åであるとき、ＤＣＳガスとＮ２ガスとを交互に流すサイクルを１０００回繰り返すことにより、７００ÅのＳｉＮ膜を形成することができる。かかる処理の詳細については後述する。
【００７６】
ところで、本実施形態で説明するＡＬＤ成膜処理では、プラズマを利用してウエハ２００上へのＳｉＮ膜の形成を行う。このことから、制御部２８０は、以下に述べるような制御を行い得るように構成されている。すなわち、制御部２８０は、処理室２０１内にプラズマを発生させる際に、第１の処理ガス供給系による第１の処理ガスの供給と回転機構２６７によるボート２１７の回転とをそれぞれ停止させると共に、第２の処理ガス供給系による第２の処理ガスの供給を行いつつ、第１送電部材４１０ａ及び第２送電部材４１０ｂを処理室２０１内側へ移動させて第１受電部材４２０ａ及び第２受電部材４２０ｂにそれぞれ接続させるように構成されている。また、制御部２８０は、処理室２０１内に第１の処理ガスを供給する際に、第１送電部材４１０ａ及び第２送電部材４１０ｂを処理室２０
１外側へ移動させて第１受電部材４２０ａ及び第２受電部材４２０ｂからそれぞれ切り離すと共に、処理室２０１内を排気しつつ第１の処理ガス供給系による第１の処理ガスの供給と回転機構２６７によるボート２１７の回転とをそれぞれ開始させるように構成されている。
【００７７】
（４）処理炉の動作
次に、半導体デバイスの製造工程の一工程として、上記構成に係る処理炉２０２を用いてウエハ２００を処理する基板処理の手順について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は制御部２８０により制御される。
【００７８】
図８は、本実施形態に係る基板処理装置により実施される基板処理の一例を示すシーケンス図である。図例は、プラズマを利用したＡＬＤ成膜処理を行ってウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する場合のシーケンス動作を示している。図９は、本実施形態に係る基板処理装置が基板処理を実施する際のプラズマ発生態様の一例を示す説明図である。なお、図例では、処理炉２０２の構成について、絶縁部材４３０ｃがリング状ではなく円板状に形成されている場合を、簡略化した側断面図によって示している。
【００７９】
（基板搬入工程）
プラズマを利用したＡＬＤ成膜処理の実施に際しては、先ず、複数枚のウエハ２００をボート２１７に水平姿勢で装填（ウエハチャージ）する。そして、図３に示すように、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７を、ボートエレベータ１１５によって上昇させて処理室２０１内に搬入（ボートロード）する。この状態で、シールキャップ２１９はＯリングを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。なお、回転機構２６７によるボート２１７の回転は停止しておく。
【００８０】
（減圧・昇温工程）
続いて、処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように、排気管２３１を介して処理室２０１内を排気する。この際、圧力センサが測定した圧力値に基づき、ＡＰＣバルブの弁の開度をフィードバック制御する。また、温度センサ２６３が検出した温度値に基づき、処理室２０１内が所望の温度となるように、ヒータ２０７への通電量をフィードバック制御する。具体的には、ヒータ設定温度を例えばボート昇降時の待機温度（例えば２００℃）からプロセス温度（例えば３５０℃）に上げ、温度変化がなくなってから一定時間置く。なお、この間、処理室２０１内に残留している水分あるいは部材からの脱ガス等を、Ｎ２パージによって除去する。これで成膜プロセス前の準備が完了することになる。
【００８１】
（第１の処理ガス供給工程）
続いて、図８に示すように、第１の処理ガス供給系から処理室２０１内に第１の処理ガスとしてのＤＣＳガスを供給すると共に、排気系による処理室２０１内の排気を継続する。ＤＣＳガスは、所定の圧力（例えば１００Ｐａ以上１０００Ｐａ以下）で処理室２０１内に供給する。このようにして、ウエハ２００間にＤＣＳガスを供給し、ＤＣＳのガス分子をウエハ２００の表面に吸着させる。この際、回転機構２６７によりボート２１７を回転させ、ウエハ２００の表面全域にＤＣＳのガス分子を均一に吸着させるようにする。そして、ＤＣＳガスの供給開始から所定の時間（例えば３０秒）が経過したら、第１の処理ガス供給系からのＤＣＳガスの供給を停止すると共に、ボート２１７の回転を停止する。なお、第１の処理ガス供給工程においては、交流電源からの第１送電部材４１０ａ及び第２送電部材４１０ｂへの送電を行わないようにする。
【００８２】
（Ｎ２パージ工程）
続いて、第２の処理ガス供給系から処理室２０１内に不活性ガス（パージガス）としてのＮ２ガスを供給すると共に、排気系による処理室２０１内の排気を継続することにより
、処理室２０１内に残留したＤＣＳガスを排気して、処理室２０１内の雰囲気をＮ２ガスに置換する。Ｎ２パージの開始から所定時間（例えば７秒）が経過したら、第２の処理ガス供給系からのＮ２ガスの供給を停止する。
【００８３】
（第２の処理ガス供給工程）
続いて、第１の処理ガス供給系によるＤＣＳガスの供給と回転機構２６７によるボート２１７の回転とをそれぞれ停止させた状態で、第２処理ガス供給系から処理室２０１内に第２の処理ガスとしてＮ２ガスを所定時間（例えば２秒）供給する共に、排気系による処理室２０１内の排気を継続する。これにより、ウエハ２００間にＮ２ガスを供給し、処理室２０１内の圧力を所定の値（例えば５０Ｐａ以上１００Ｐａ以下）に保持する。そして、第１送電部材４１０ａを処理室２０１内側へ移動させて第１受電部材４２０ａと接続させ、第２送電部材４１０ｂを処理室２０１内側へ移動させて第２受電部材４２０ｂと接続させる。さらに、交流電源から第１送電部材４１０ａ及び第２送電部材４１０ｂへの送電を開始し、第１電力供給機構３００ａ及び第２電力供給機構３００ｂを介して各第１電極体３０１ａ及び各第２電極体３０１ｂに互いに位相が１８０°異なる交流電力をそれぞれ供給し、ウエハ２００を上下に挟む電極体間に交流電場を生成し、図９に示すように隣接するウエハ２００間にＮ２ガスのプラズマ５００を発生させる。つまり、各ウエハ２００の表面から所定の距離にあるそれぞれの箇所にて、プラズマ５００を発生させる。その結果、ウエハ２００表面と、ウエハ２００表面に吸着しているＤＣＳのガス分子と、プラズマ５００によって活性化されたＮ２とが反応し、ウエハ２００上に１〜数原子層のＳｉＮの薄膜が形成される。以上のようなダイレクトプラズマ法によるプラズマ発生から所定時間（例えば１５秒）が経過したら、処理室２０１内へのＮ２ガスの供給及び交流電源からの第１送電部材４１０ａ及び第２送電部材４１０ｂへの送電をそれぞれ停止し、第１送電部材４１０ａ及び第２送電部材４１０ｂを処理室２０１外側へそれぞれ移動させる。
【００８４】
（Ｎ２パージ工程）
続いて、電力の印加を停止した後に、引き続き第２の処理ガス供給系から処理室２０１内に不活性ガス（パージガス）としてのＮ２ガスを供給すると共に、排気系による処理室２０１内の排気を継続する。Ｎ２パージの開始から所定時間（例えば１０秒）が経過したら、第２の処理ガス供給系からのＮ２ガスの供給を停止する。
【００８５】
（繰り返し工程）
そして、第１の処理ガス供給工程→Ｎ２パージ工程→第２の処理ガス供給工程→Ｎ２パージ工程を１サイクルとしてこのサイクルを１回以上行うことにより、ウエハ２００上に所望の厚さのＳｉＮ膜（窒化膜）を形成する。例えば、１サイクルで成膜される膜厚が０．７Åであるとき、ＤＣＳガスとＮ２ガスとを交互に流すサイクルを１０００回繰り返すことにより（図中のｎが１０００に達したとき）、７００ÅのＳｉＮ膜を形成することができる。
【００８６】
（大気圧復帰・基板搬出工程）
ウエハ２００上に所望の厚さのＳｉＮ膜（窒化膜）を形成した後、処理ガス供給系から処理室２０１内にＮ２ガスを供給しつつ、ＡＰＣバルブの開度を調整して処理室２０１内を大気圧に復帰させる。そして、処理後のウエハ２００を保持したボート２１７を、ボートエレベータ１１５によって降下させ、処理室２０１外へと搬出（ボートアンロード）する。その後、処理済のウエハ２００を図示しないウエハ保持機構と搬送ロボットとの共働によりボート２１７より脱装（ウエハディスチャージ）してポッド１１０内へ格納し、基板処理工程を終了する。処理済のウエハ２００を格納したポッド１１０は次の工程へ搬送される。
【００８７】
（プロセス条件）
以上のような一連の基板処理手順のうち、特にＳｉＮ膜の成膜プロセスの手順及びそのプロセス条件について纏めると、以下の通りとなる。
（ｉ）処理室２０１内をプロセス温度（例えば３５０℃）に昇温。
（ii）ＤＣＳガス（例えば１００Ｐａ以上１０００Ｐａ以下）を処理室２０１内に導入（例えば３０秒）。
（iii）Ｎ２パージでＤＣＳガスを処理室２０１内から除去（例えば７秒）。
（iv）Ｎ２ガスを処理室２０１内に導入（例えば２秒）して圧力を所定の値（例えば５０Ｐａ以上１００Ｐａ以下）にする。
（ｖ）ダイレクトプラズマによるプラズマＯＮ（例えば１５秒）。
（vi）ダイレクトプラズマによるプラズマをＯＦＦし、Ｎ２を処理室２０１内から除去（例えば１０秒）。
（vii）上記の（ii）〜（vi）をＳｉＮ膜が所定の膜厚になるまで一回以上行う。
【００８８】
（比較例）
ここで、上述した本実施形態の基板処理手順に対する比較例となる従来構成による基板処理手順について簡単に説明する。比較例としては、リモートプラズマによるＡＬＤ成膜処理であって、プロセス温度が６００℃程度の高温である場合を例に挙げる。なお、比較例においても、上述した本実施形態の場合と同様に、第１の処理ガスはＤＣＳガスであり、第２の処理ガスはＮ２ガスであり、これらの処理ガスを用いて形成する膜はＳｉＮ膜であるものとする。
【００８９】
図１０は、本発明の比較例となる従来構成により基板処理を実施する際のプラズマ発生態様の一例を示す説明図である。なお、図中に示す処理炉の各構成要素のうち、本実施形態で説明した処理炉２０２と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００９０】
図１０に示すように、リモートプラズマによるＡＬＤ成膜処理を行う処理炉は、マニホールド２０９の側壁にガス導入部としての第１ノズル２３０ａ及び第２ノズル２３０ｂが接続されている。そして、第１ノズル２３０ａ及び第２ノズル２３０ｂは、処理室２０１の内側に設けられたバッファ室６０１の内部を経由して、処理室２０１内へＡＬＤ成膜処理に必要な処理ガスを供給するように構成されている。バッファ室６０１の内部には、第１電極体６０２ａ及び第２電極体６０２ｂが設けられており、これら第１電極体６０２ａ及び第２電極体６０２ｂに対して高周波電力が供給されるように構成されている。さらに詳しくは、第１電極体６０２ａ及び第２電極体６０２ｂには、発振器（高周波発振器）４５０及び整合器４５１を備えた交流電源（高周波電源）から、交互に１８０°位相が異なる交流電力が印加される。このような構成を備えることで、バッファ室６０１の内部では、交流電場が生成されてプラズマ５１０が発生する。すなわち、第１ノズル２３０ａ及び第２ノズル２３０ｂから導入された処理ガスが、バッファ室６０１内にてプラズマ５１０によって活性化されて、ウエハ２００に対して吹き付けるように供給されるリモートプラズマ構造となっている。
【００９１】
以上のようなリモートプラズマ構造の処理炉を用いて行うＡＬＤ成膜処理の手順及びそのプロセス条件について纏めると、以下の通りとなる。
（ｉ）処理室２０１内をプロセス温度（例えば６００℃）に昇温。
（ii）ＤＣＳガス（例えば１００Ｐａ以上１０００Ｐａ以下）を処理室２０１内に導入（例えば３０秒）。
（iii）Ｎ２パージでＤＣＳガスを処理室２０１内から除去（例えば７秒）。
（iv）Ｎ２ガスを処理室２０１内に導入（例えば２秒）して圧力を所定の値（例えば１００Ｐａより大きく１０００Ｐａ以下）にする。
（ｖ）リモートプラズマによるプラズマＯＮ（例えば１５秒）。
（vi）リモートプラズマによるプラズマＯＦＦし、Ｎ２を処理室２０１内から除去（例えば１０秒）。
（vii）上記の（ii）〜（vi）をＳｉＮ膜が所定の膜厚になるまで繰り返す。
【００９２】
（本実施形態との対比）
本実施形態で説明したダイレクトプラズマによるＡＬＤ成膜処理と、その比較例であるリモートプラズマによるＡＬＤ成膜処理とを対比すると、以下のことが分かる。
【００９３】
図１１は、ＡＬＤプロセスにてＳｉＮ成膜を行う際の１サイクルあたりのシーケンス内訳の具体例を示すチャート図であり、（ａ）はダイレクトプラズマによるＡＬＤ成膜処理を行う本実施形態の場合を示しており、（ｂ）はリモートプラズマによるＡＬＤ成膜処理を行う比較例の場合を示している。図１１（ａ）に示すリモートプラズマによる比較例の場合と、図１１（ｂ）に示すダイレクトプラズマによる本実施形態の場合とは、ＡＬＤプロセスの１サイクルに要する時間が、いずれもトータル６４秒であり同一である。このように、本実施形態の場合は、ダイレクトプラズマを利用してウエハ２００の表面の近傍箇所にて均一にプラズマを発生させつつ上述したプロセス条件でＡＬＤ成膜処理を行うので、プロセス温度が３５０℃程度の低温であっても、６００℃程度の高温のプロセス温度にてＡＬＤ成膜処理を行う比較例の場合と同じプラズマ発生時間での処理が可能である。つまり、本実施形態によるＡＬＤ成膜処理によれば、プロセス温度を低温化してもリモートプラズマを利用する場合とは異なりプラズマ発生時間を長くする必要がないので、成膜プロセスの高速化と低温化とを両立させることが実現可能となる。
【００９４】
ところで、既に説明したように、リモートプラズマを利用する場合であっても、プラズマ発生時間を長くすれば、プロセス温度を３５０℃程度に低温化することが可能である。しかしながら、その場合には、形成したＳｉＮ膜について、希フッ酸等によるエッチングに対して十分な耐性が得られないおそれがある。
【００９５】
図１２は、ＡＬＤプロセスにて得られたＳｉＮ膜の性能比較の一具体例を示す説明図であり、（ａ）は本実施形態（ダイレクトプラズマ利用）によるＡＬＤ成膜処理（ＤＣＳ＋Ｎ２）で得られたＳｉＮ膜の性能を示しており、（ｂ）はリモートプラズマ利用によるＡＬＤ成膜処理（ＤＣＳ＋Ｎ２）で得られたＳｉＮ膜の性能を示している。図１２（ａ）及び（ｂ）は、いずれも、ＳｉＮ膜の性能として、１％希フッ酸（ＤＨＦ）によるエッチングレート（ＷＥＲ）を挙げている。また、図１２（ａ）及び（ｂ）は、いずれも、プロセス温度が３５０℃である。なお、図１２（ｂ）に示すリモートプラズマ利用のＡＬＤ成膜処理では、プロセス温度が３５０℃であっても膜質を維持するために、プラズマ発生時間が６０秒以上であるものとする。
【００９６】
図１２（ａ）に示すように、ダイレクトプラズマを利用した本実施形態によるＡＬＤ成膜処理で得られたＳｉＮ膜は、１％希フッ酸に対して４０Å／ｍｉｎ以上１００Å／ｍｉｎ以下のエッチングレートを有している。つまり、図１２（ａ）及び（ｂ）から明らかなように、本実施形態によるＳｉＮ膜は、リモートプラズマを利用した通常のＡＬＤ成膜処理で得られたＳｉＮ膜と比較して、１％希フッ酸によるエッチングレートが９７％以上減少しており、ＳｉＮ膜の膜質が大幅に改善していることがわかる。これは、本実施形態によるＡＬＤ成膜処理が、ダイレクトプラズマを利用してプラズマを発生させつつ、そのプラズマ発生を通常よりも低圧となるプロセス条件で行うからであると考えられる。すなわち、ＳｉＮ膜は、その成膜方法によってフッ素化合物を含むエッチング液におけるエッチング速度が大きく異なるが、通常１００Ｐａより大きく１０００Ｐａ以下である圧力を５０Ｐａ以上１００Ｐａ以下の低圧とするプロセス条件で成膜を行うことで、通常の成膜よりも比較的エッチングされ難い膜が得られる。
【００９７】
（５）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に挙げる一つ又はそれ以上の効果を奏する。
【００９８】
（ａ）本実施形態によれば、ＤＳＣガスとＮ２ガスとを用いたＳｉＮ膜のＡＬＤ成膜処理において、Ｎ２放電処理を行う第２の処理ガス供給工程でダイレクトプラズマを用いている。したがって、ＳｉＮ膜の成膜プロセスの高速化と低温化とを両立させつつ、プロセス温度が低温の場合でも高温の場合と同等の膜質を得ることができる。すなわち、プロセス温度が３５０℃程度の低温であっても、リモートプラズマを利用する場合とは異なりプラズマ発生時間を長くする必要がないので、６００℃程度の高温のプロセス温度の場合と同じプラズマ発生時間での処理が可能であり、成膜プロセスの高速化と低温化とを両立させることが実現可能となる。
【００９９】
（ｂ）本実施形態によれば、電極体に電力を印加してＮ２ガスを活性化させる際の処理室２０１内の圧力が５０Ｐａ以上１００Ｐａ以下である。したがって、処理室２０１内の圧力が１００Ｐａより大きく１０００Ｐａ以下である通常の成膜の場合よりも、比較的硬いＳｉＮ膜が得られる。具体的には、ウエハ２００上に形成するＳｉＮ膜が、１％希フッ酸に対して４０Å／ｍｉｎ以上１００Å／ｍｉｎ以下のエッチングレートを有している。つまり、圧力を５０Ｐａ以上１００Ｐａ以下の低圧とするプロセス条件で成膜を行うことで、希フッ酸によるエッチングに対して十分な耐性（具体的には、１％希フッ酸に対して１００ｎｍ／ｍｉｎ未満のエッチングレート）を有するＳｉＮ膜を得ることが可能となる。これは、プロセス温度が６００℃程度の高温の場合に得られるＳｉＮ膜のエッチングレートと同等である。換言すると、窒素の励起ステップを圧力５０Ｐａ以上１００Ｐａ以下のダイレクトプラズマ処理とすることで、プロセス温度が３５０℃以下の低温でも、リモートプラズマを用いた６００℃以上の高温でのプロセスと同等の膜質を得ることができる。そのため、例えば、ＳｉＮ膜の表面に付着している可能性がある有機物やパーティクル等の異物を除去する目的で、希フッ酸等のクリーニング液に浸漬させてＳｉＮ膜の表面をエッチングすることによりこの表面を非常に薄く削り取るクリーニング処理が行われる場合であっても、ＳｉＮ膜が過度に削り取られてしまう等の事態が発生するのを未然に回避することができる。
【０１００】
（ｃ）本実施形態によれば、ダイレクトプラズマを利用して、隣接するウエハ２００間に直接にプラズマを発生させている。したがって、ウエハ２００面内におけるプラズマ密度の均一性を向上させ、ウエハ２００面内における基板処理の均一性を向上させることができる。これに対して、バッファ室６０１内にてプラズマ発生を行うリモートプラズマによる基板処理装置（比較例の構成）では、ウエハ２００の中心部のプラズマ密度が外周部のプラズマ密度より著しく低下してしまい、ウエハ２００面内における基板処理の均一性が低下してしまう場合があった。本実施形態によれば、プラズマを発生させる電極体とウエハ２００との距離がウエハ２００面内に亘り均一であるため、ウエハ２００面内におけるプラズマ密度の均一性を向上させることが可能となる。また、本実施形態によれば、ウエハ２００間に供給した処理ガスをプラズマにより活性化させて（イオン、電子、ラジカル等に変化させて）ウエハ２００を処理している。これにより、ウエハ２００の表面温度を３５０℃程度に低く保ったままウエハ２００を処理することが可能となり、熱によるウエハ２００上に形成された半導体装置の製造劣化を抑制することが可能となる。なお、本実施形態のようにダイレクトプラズマによるプラズマ発生を行う場合、電極体一段あたりの高周波電力は、例えば直径３００ｍｍのウエハ２００に対して４０Ｗ程度であれば、安定した均一なプラズマを生成することが可能である。また、本実施形態のように絶縁部材４３０ｃが存在していれば、電極体がアース電位と絶縁され大きな負のバイアスがかからないことから、ウエハ２００への電気的なダメージも問題がない。
【０１０１】
（ｄ）本実施形態によれば、第１の処理ガス供給工程→Ｎ２パージ工程→ダイレクトプラ
ズマを利用した第２の処理ガス供給工程→Ｎ２パージ工程を１サイクルとして、このサイクルを１回以上行うことにより、ウエハ２００上に所望の厚さのＳｉＮ膜を形成する。つまり、ダイレクトプラズマを利用したＡＬＤ成膜処理の実施によって、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する。したがって、各原料とウエハ２００表面との化学反応によって一原子層ずつ成膜を行うことになり、表面に原子層が吸着すると次の原子はもう入りこむ余地がなくなるため、ステップカバレッジがよい、すなわちコンフォーマルな膜を形成できる。
【０１０２】
（ｅ）本実施形態によれば、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する際のプロセス温度が３５０℃以下である。したがって、プロセス温度が６００℃程度の高温の場合に比べて、ウエハ２００上に形成された半導体装置への熱による悪影響（例えば半導体装置の製造劣化）を極力抑制することができる。また、プロセス温度が３５０℃以下であっても、リモートプラズマを利用する場合とは異なり、プラズマ発生時間を長くする必要がない。さらには、プラズマ発生時間を長くしなくても、ＳｉＮ膜の膜中における不純物（水素含有成分等）の濃度が上がる等の膜質劣化を招いてしまうのを抑制できる。
【０１０３】
（ｆ）本実施形態によれば、第１の処理ガスがＤＣＳガスであり、第２の処理ガスがＮ２ガスであり、ウエハ２００上に形成する膜がＳｉＮ膜である。つまり、本実施形態は、高誘電率（Ｈｉｇｈ−ｋ）膜の一例であるＳｉＮ膜の成膜処理に適用して非常に好適である。また、第２の処理ガスがＮ２ガスなので、ＮＨ３ガスを用いる場合に比べて、ＳｉＮ膜中における不純物（水素含有成分等）の高濃度化抑制に有効である。
【０１０４】
（ｇ）本実施形態によれば、上下に隣接する第１導電性部材３０２ａは、ウエハ２００の積層方向に沿って直線上に並ばないように連結されており、第１電極体３０１ａの突出部３５０ａと第１導電性平板５００ａとが、第１導電性平板５００ａの主面全域に亘り密着するように構成されている。また、上下に隣接する第２導電性部材３０２ｂは、ウエハ２００の積層方向に沿って直線上に並ばないように連結されており、第２電極体３０１ｂの突出部３５０ｂと第２導電性平板５００ｂとが、第２導電性平板５００ｂの主面全域に亘り密着するように構成されている。その結果、第１導電性部材３０２ａから第１電極体３０１ａへの電力供給が安定し、電力供給効率が高まる。また、第２導電性部材３０２ｂから第２電極体３０１ｂへの電力供給が安定し、電力供給効率が高まる。そして、隣接するウエハ（基板）２００内又はウエハ２００間に発生させるプラズマ密度がそれぞれ増大すると共に、ウエハ２００内又はウエハ２００間に亘りプラズマ密度が均一化され、ウエハ２００内又はウエハ２００間に亘る基板処理の均一性が向上する。
【０１０５】
（ｈ）本実施形態によれば、第１受電部材４２０ａ及び第２受電部材４２０ｂがそれぞれリング状に構成されている。そのため、ボート２１７の回転をどのようなタイミングで停止させたとしても、第１送電部材４１０ａを処理室２０１内側へ移動させることのみで第１受電部材４２０ａと接続させることが可能であり、第２送電部材４１０ｂを処理室２０１内側へ移動させることのみで第２受電部材４２０ｂと接続させることが可能となる。すなわち、上述の基板処理工程を実施した後に基板処理工程を再び行う際に、ボート２１７の停止位置を改めて調整することなく、第１電極体３０１ａや第２電極体３０１ｂへ電力供給を再開させることが可能となる。
【０１０６】
（ｉ）本実施形態によれば、上下に隣接する第１導電性部材３０２ａは、ウエハ２００の積層方向に沿って直線上に並ばないように連結されており、また、上下に隣接する第２導電性部材３０２ｂは、ウエハ２００の積層方向に沿って直線上に並ばないように連結されている。その結果、電力供給機構の分割が容易となり、基板処理装置１００のメンテナンス性が向上する。すなわち、多段に連結された複数の導電性部材や電極体のうち、例えば中段に位置する導電性部材や電極体を部分的に交換すること等が容易となり、基板処理装
置１００のメンテナンス性が向上する。
【０１０７】
（ｊ）本実施形態によれば、第１送電部材４１０ａ、第１受電部材４２０ａ、第２送電部材４１０ｂ、及び第２受電部材４２０ｂの各周囲をそれぞれ囲う絶縁性部材（絶縁部材４３０ｃ、絶縁カバー３８０ａ、絶縁カバー３８０ｂ、絶縁カバー３８０ｃ）が設けられている。そのため、上述のプラズマ発生工程において、例えば第１受電部材４２０ａと第２受電部材４２０ｂとの間の局所放電等、第１送電部材４１０ａ、第１受電部材４２０ａ、第２送電部材４１０ｂ、及び第２受電部材４２０ｂからの放電の発生を抑制できる。また、第１送電部材４１０ａ、第１受電部材４２０ａ、第２送電部材４１０ｂ、第２受電部材４２０ｂ間や、これら部材と周辺の導電性部材との間の静電容量結合が弱まり、第１送電部材４１０ａ、第１受電部材４２０ａ、第２送電部材４１０ｂ、第２受電部材４２０ｂに効率よく高周波電力を供給することができるようになる。また、第１送電部材４１０ａ、第１受電部材４２０ａ、第２送電部材４１０ｂ、第２受電部材４２０ｂに起因する金属汚染の発生も抑制でき、基板処理の品質を向上できる。
【０１０８】
（ｋ）本実施形態によれば、上述の通り処理室２０１内に絶縁カバー３８０ａ、絶縁カバー３８０ｂ、絶縁カバー３８０ｃが設けられたことで、例えばマニホールド２０９とシールキャップ２１９との間に設けられたＯリング等のシール部材に処理ガスが晒され難くなり、シール部材の劣化が抑制され、基板処理装置のメンテナンス頻度を低減させることが可能となる。
【０１０９】
（ｌ）本実施形態によれば、プラズマ発生工程においてはボート２１７の回転を停止させている。プラズマ発生工程において、第１送電部材４１０ａと第１受電部材４２０ａとが相対的に移動せず、第２送電部材４１０ｂと第２受電部材４２０ｂとが相対的に移動しないことから、第１送電部材４１０ａと第１受電部材４２０ａとの間あるいは第２送電部材４１０ｂと第２受電部材４２０ｂとの間に接触不良やスパーク等が生じにくくなり、第１受電部材４２０ａや第２受電部材４２０ｂへの電力供給を安定させ、放電に伴う基板処理装置の劣化消耗や基板処理への悪影響を回避することができる。
【０１１０】
（ｍ）本実施形態によれば、第１の処理ガス供給工程においてはボート２１７を回転させている。その結果、ウエハ２００の面内全域に亘り第１の処理ガス（あるいはプラズマにより活性化された処理ガス）を均一に供給することが可能となり、ウエハ２００面内における第１のガスの吸着の均一性を向上させることができる。
【０１１１】
（ｎ）本実施形態によれば、第１の処理ガス供給工程においては交流電源からの第１送電部材４１０ａ及び第２送電部材４１０ｂへの送電を行わない。その結果、処理室２０１内に処理ガスが供給されても、第１送電部材４１０ａ、第２送電部材４１０ｂからの放電が生じ得ず、放電に伴う基板処理装置の劣化消耗や基板処理への悪影響を回避することができる。
【０１１２】
（ｏ）本実施形態によれば、各電極体（第１電極体３０１ａ及び第２電極体３０１ｂ）は、ウエハ２００よりも大きな外径を有している。そのため、ウエハ２００表面に加わる電界をウエハ２００面内に亘り均一化させることが可能となり、ウエハ２００面内におけるプラズマ密度をより均一化することが可能となる。
【０１１３】
（ｐ）本実施形態によれば、第１電極体３０１ａ、第２電極体３０１ｂ、第１導電性部材３０２ａ、第２導電性部材３０２ｂ、第１導電性平板５００ａ、第２導電性平板５００ｂ、螺子３０５ａ等は、例えば、シリコン或いはボロン（Ｂ）をドープしたシリコン、炭素（Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の非金属材料から構成される。その結果、処理室２０１内やウエハ２００表面における金属汚染の発生を抑制できる。
【０１１４】
（ｑ）本実施形態によれば、第１電力供給機構３００ａは、複数個の第１導電性部材３０２ａに分割されている。同様に、第２電力供給機構３００ｂは、複数個の第２導電性部材３０２ｂに分割されている。その結果、各第１導電性部材３０２ａ及び各第２電極体３０１ｂの所要長さはそれぞれ短くてすみ、各第１導電性部材３０２ａ及び各第２電極体３０１ｂの材料に例えば高純度炭素（Ｃ）や高純度炭化珪素（ＳｉＣ）等の採用した場合であっても、その製造は容易であり、製造コストを低く抑制することができる。また、第１導電性部材３０２ａ及び各第２導電性部材３０２ｂがそれぞれ短く構成されることから、熱膨張によるこれらの部材の破損等を抑制できる。また、電力供給機構を複数個の導電性部材に分割することにより、電力供給の道筋が増え、下流部の導電性部材や各電極体へ効率よく電力を供給することができる。さらに、分割された各導電性部材を、基板の積層方向に沿って並ばないように連結することにより、取り外し容易となり、メンテナンスや交換が容易となる。又、電力供給機構が複数個の導電性部材に分割されていることにより、固定のために必要不可欠であるねじの取り付けが容易となる。
【０１１５】
（ｒ）本実施形態によれば、各ウエハ２００は、各ウエハ２００の下方側に位置する電極体の表面に形成された座繰り加工穴２００ｈの内部にそれぞれ載置される。その結果、ウエハ２００の水平方向のズレを抑制できる。また、各ウエハ２００が電極体の中に埋め込まれるように載置されるため、ウエハ２００外周のエッジ部分に電界が集中してしまうことを抑制でき、ウエハ２００面内におけるプラズマ密度をより均一化することが可能となる。
【０１１６】
（ｓ）本実施形態によれば、第１送電部材４１０ａや第２送電部材４１０ｂを処理室２０１の側壁（マニホールド２０９の側壁）を貫通するようにそれぞれ設けている。すなわち、第１送電部材４１０ａや第２送電部材４１０ｂを、ボート２１７と共に移動可能なように構成する必要がない。その結果、第１送電部材４１０ａ及び第２送電部材４１０ｂがシールキャップ２１９を垂直方向に貫通するように構成する場合と比較して、基板処理装置の構造を簡略化でき、基板処理装置の製造コストやメンテナンス頻度を低減できる。
【０１１７】
＜本発明の他の実施形態＞
上述の実施形態においては、処理ガスのガス種毎に第１の処理ガス供給系と第２の処理ガス供給系とをそれぞれ別々に設けた場合を例に挙げたが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、第１の処理ガス及び第２の処理ガスを一つの処理ガス供給系から時分割的に供給するように構成しても良い。また、処理室２０１内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系を、処理ガス供給系と独立して設けることとしても良い。
【０１１８】
上述の実施形態においては、第１の処理ガスがＤＣＳガスであり、第２の処理ガスがＮ２ガスであり、ウエハ２００上に形成する膜がＳｉＮ膜である場合を例に挙げたが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、第１の処理ガスとしてＤＣＳ以外のシリコン含有ガスであるＨＣＤ（ヘキサクロロジシラン）等を用いたり、窒素含有ガスとしてＮ２ガス以外のＮＨ３ガス等を用いたりしてＳｉＮ膜を形成する場合であっても、全く同様に本発明を適用することが可能である。また、ここで挙げた以外のガス種や膜種等についても、本発明を適用して処理することが可能である。
【０１１９】
上述の実施形態においては、第１送電部材４１０ａや第２送電部材４１０ｂは導電性材料からなるピンとして構成されていたが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、第１送電部材４１０ａや第２送電部材４１０ｂの先端は、第１受電部材４２０ａや第２受電部材４２０ｂの表面を転がるように構成された導電性の球体として構成されていてもよい。また、球体のみならず、１受電部材４２０ａや第２受電部材４２０ｂの表面を転がるように構成された導電性の回転体として構成されていてもよい。また、第１送電部材４１０
ａや第２送電部材４１０ｂは、第１受電部材４２０ａや第２受電部材４２０ｂの表面をブラッシングする導電性のブラシとして構成されていてもよい。このように構成した場合、プラズマ発生工程においても回転機構２６７によりボート２１７を回転させることが可能となり、ウエハ２００面内におけるプラズマ処理をさらに均一化させることが可能となる。
【０１２０】
上述の実施形態においては、第１導電性部材３０２ａや第２導電性部材３０２ｂの上端には螺子穴が形成され、下端には雄螺子が形成されていたが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、第１導電性部材３０２ａや第２導電性部材３０２ｂには、上下端共に螺子穴が形成されていてもよい。かかる場合には、第１導電性部材３０２ａや第２導電性部材３０２ｂの連結には上下方向共に導電性の螺子を用いることとなる。
【０１２１】
上述の実施形態においては、第１導電性平板５００ａ及び第２導電性平板５００ｂを第１電極体３０１ａ及び第２電極体３０１ｂの下面側にそれぞれ配置することとしていたが、本発明は係る形態に限定されない。すなわち、第１導電性平板５００ａ及び第２導電性平板５００ｂを第１電極体３０１ａ及び第２電極体３０１ｂの下面側にそれぞれ配置することとしてもよい。但し、各電極体に対して螺子を上から挿入し、導電性平板により下方から螺子を受ける方が電力供給体の組み立てが容易である。
【０１２２】
上述の実施形態においては、第１電極体３０１ａや第２電極体３０１ｂの厚さをそれぞれ２ｍｍ程度とし、第１導電性平板５００ａや第２導電性平板５００ｂの厚さをそれぞれ３ｍｍ程度としていたが、本発明は係る形態に限定されない。但し、電極体や導電性平板を厚くし過ぎるとこれらの部材がウエハ２００に接触してしまう場合があり、また、薄くし過ぎるとこれらの部材が破損してしまう恐れがあるため、適宜調整することが好ましい。上述の実施形態においては、好ましくは第１導電性部材３０２ａと第１導電性平板５００ａとが一体に構成されていてもよく、第２導電性部材３０２ｂと第２導電性平板５００ｂとが一体に構成されていても良い。
【０１２３】
上述の実施形態においては、各ウエハ２００は、ボート２１７に保持された各電極体上にそれぞれ載置されていたが、本発明は係る実施形態に限定されない。すなわち、各ウエハ２００が、ボート２１７の支柱２１７ａに設けられた保持溝内に直接保持されることとしてもよい。
【０１２４】
なお、上述した各実施形態以外にも、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々様々に変形して実施可能なことは勿論である。
【０１２５】
＜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。
【０１２６】
［付記１］
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で複数枚の基板を積層した状態で保持する基板保持具と、
前記複数枚の各基板の表面から所定の距離にそれぞれ配置される電極体が複数段に積層してなり、前記複数段の各電極体にそれぞれ電力が供給されることで前記基板間にプラズマを発生させる電極体群と、
前記各電極体にそれぞれ接続される導電性部材が前記基板の積層方向に沿って複数段に連結してなる電力供給機構と、
前記電力供給機構に接続され、前記電力供給機構を介して前記各電極体にそれぞれ電力を供給する電力導入部と、を備え、
前記各電極体に電力を供給することによって発生したプラズマを用いて、前記処理室内における前記基板上に膜を形成するように構成された基板処理装置が提供される。
【０１２７】
［付記２］
好ましくは、
前記処理室内に第１の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給系と、
前記処理室内に第２の処理ガスを供給する第２の処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記電力導入部、前記第１の処理ガス供給系、前記第２の処理ガス供給系及び前記排気系の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記処理室内に前記第１の処理ガスを供給して前記基板の表面に前記第１のガスを吸着させる工程と、
前記処理室内への前記第１の処理ガスの供給を停止した後に、前記第２のガスを前記処理室に供給して前記処理室内に残留した前記第１の処理ガスを排気する工程と、
前記処理室内に前記第２のガスを供給しつつ前記電極体に電力を印加して前記第２の処理ガスを活性化させ、活性化した前記第２の処理ガスと前記基板に吸着した前記第１の処理ガスとを反応させる工程と、
前記電極体への電力の印加を停止した後に、引き続き前記第２の処理ガスを前記処理室に供給して前記処理室に残留した前記第２の処理ガスを排気する工程と、
を１回以上行うことにより前記基板上に膜を形成するように、前記電力導入部、前記第１の処理ガス供給系、前記第２の処理ガス供給系及び前記排気系を制御する。
【０１２８】
［付記３］
また好ましくは、
前記基板上に膜を形成する際の前記処理室内の温度が３５０℃以下である。
【０１２９】
［付記４］
また好ましくは、
前記電極体に電力を印加して前記第２の処理ガスを活性化させる際の前記処理室内の圧力が５０Ｐａ以上１００Ｐａ以下である。
【０１３０】
［付記５］
また好ましくは、
前記第１の処理ガスがＳｉ含有ガスであり、
前記第２の処理ガスがＮ含有ガスであり、
前記基板上に形成する膜がＳｉＮ膜である。
【０１３１】
［付記６］
また好ましくは、
前記ＳｉＮ膜は、１％希フッ酸に対して４０Å／ｍｉｎ以上１００Å／ｍｉｎ以下のエッチングレートを有する。
【０１３２】
［付記７］
また好ましくは、
前記第２の処理ガスを活性化させて前記基板に吸着した前記第１の処理ガスと反応させる工程を、前記処理室内が３５０℃以下の温度でも、当該反応によって形成される膜が、１％希フッ酸に対して１００ｎｍ／ｍｉｎ未満のエッチングレートとなる処理条件で行うように構成する。
【０１３３】
［付記８］
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、前記処理室内で複数枚の基板を積層した状態で保持する基板保持具と、前記複数枚の各基板の表面から所定の距離にそれぞれ配置される電極体が複数段に積層してなり前記複数段の各電極体にそれぞれ電力が供給されることで前記基板間にプラズマを発生させる電極体群と、を備える基板処理装置を用いて行う半導体装置の製造方法であって、
前記処理室内に第１の処理ガスを供給して前記基板の表面に前記第１のガスを吸着させる工程と、
前記処理室内への前記第１の処理ガスの供給を停止した後に、前記処理室内に第２のガスを供給して前記処理室内に残留した前記第１の処理ガスを排気する工程と、
前記処理室内に前記第２のガスを供給しつつ前記電極体に電力を印加して前記第２の処理ガスを活性化させ、活性化した前記第２の処理ガスと前記基板に吸着した前記第１の処理ガスとを反応させる工程と、
前記電極体への電力の印加を停止した後に、引き続き前記第２の処理ガスを前記処理室に供給して前記処理室に残留した前記第２の処理ガスを排気する工程と、
を１回以上行うことにより前記基板上に膜を形成する
半導体装置の製造方法が提供される。
【符号の説明】
【０１３４】
１００    基板処理装置
２００    ウエハ（基板）
２０１    処理室
２１７    ボート（基板保持具）
２３０ａ  第１ノズル
２３０ｂ  第２ノズル
２３１    排気管
２８０    制御部
３００ａ  第１電力供給機構
３００ｂ  第２電力供給機構
３０１ａ  第１電極体
３０１ｂ  第２電極体
３０２ａ  第１導電性部材
３０２ｂ  第２導電性部材
４１０ａ  第１送電部材
４２０ａ  第１受電部材
４１０ｂ  第２送電部材
４２０ｂ  第２受電部材
【図１】
2012099765.tif 000003
【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】
2012099765.tif 000011
【図１０】
2012099765.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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