(57)【要約】【課題】処理容器内の基板に対向して配置され、前記基板にガスを供給してガス処理を行うにあたり、その内部の流路におけるガスの置換を高速で行うことができるガス供給装置を提供すること。【解決手段】縮径端側から拡径端側にガスを通流させるための概ね円錐形状のガス通流空間を形成する本体部と、前記ガス通流空間の縮径端側に設けられ、当該ガス通流空間にガスを導入するためのガス導入ポートと、前記ガス通流空間を、外側に向かうにつれて末広がりの程度が大きくなるように同心円状に区画するための区画部材と、を備えるようにガス供給装置を構成することで従来のガスシャワーヘッドに比べてガス供給装置内部のガス流路におけるコンダクタンスを大きくして、そのガス流路におけるガスの置換性を向上させることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内の基板に対向して配置され、前記基板にガスを供給してガス処理を行うためのガス供給装置において、
縮径端側から拡径端側にガスを通流させるための概ね円錐形状のガス通流空間を形成する本体部と、
前記ガス通流空間の縮径端側に設けられ、当該ガス通流空間にガスを導入するためのガス導入ポートと、
前記ガス通流空間を、外側に向かうにつれて末広がりの程度が大きくなるように同心円状に区画するための区画部材と、を備えたことを特徴とするガス供給装置。
【請求項２】
前記ガス通流空間の上流側にて当該ガス通流空間の軸方向に伸びるガス導入路を備え、前記ガス導入ポートはこのガス導入路の上流側に設けられていることを特徴とする請求項１記載のガス供給装置。
【請求項３】
前記区画部材は、本体部の内周面から伸びだす支持部材に支持されていることを特徴とする請求項１または２記載のガス供給装置。
【請求項４】
前記区画部材により区画された流路は、径方向の中央側の流路のコンダクタンスが外側の流路のコンダクタンスよりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載のガス供給装置。
【請求項５】
前記通流空間の径方向の中心領域にはガスが流れないように構成されていることを特徴とする請求項４記載のガス供給装置。
【請求項６】
前記ガス導入路内に設けられ、当該ガス導入路を径方向に内側領域と、外側領域とに仕切ると共に、内側領域に供給されたガスを外側領域に拡散させるための複数の開口部が形成された仕切り部材とを備え、
前記ガス導入ポートは前記内側領域にガスを供給するように構成されていることを特徴とする請求項２記載のガス供給装置。
【請求項７】
前記仕切り部材は、前記区画部材の上流端に連接されていることを特徴とする請求項６記載のガス供給装置。
【請求項８】
前記区画部材は、前記ガス通流空間における縮径端から拡径端に亘って設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一に記載のガス供給装置。
【請求項９】
前記本体部には温調手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一に記載のガス供給装置。
【請求項１０】
基板を載置するための載置台が内部に設けられた処理容器と、
前記載置台に対向して設けられ、前記処理容器内に基板を処理するための処理ガスを供給する請求項１ないし９のいずれか一つに記載されたガス供給装置と、
処理容器内を排気する手段と、を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項１１】
前記ガス供給装置のガス導入ポートに接続された、複数種類の処理ガスを夫々供給するための複数のガス流路及びパージ用の不活性ガスを供給するガス流路と、
これらガス流路におけるガスの供給を制御するガス供給機器と、
前記複数種類の処理ガスを順番にかつサイクリックに供給すると共に一の処理ガスの供給ステップと他の処理ガスの供給ステップとの間には不活性ガスの供給ステップを行うように前記ガス供給機器を制御する制御部と、を備え、
前記基板の表面に前記複数種類の処理ガスの反応生成物からなる層が順次積層されて薄膜が成膜されることを特徴とする請求項１０記載の処理装置。
【請求項１２】
処理容器の内部の載置台に基板を載置する工程と、
前記載置台に対向して設けられた請求項１ないし９のいずれか一つに記載されたガス供給装置から、前記処理容器内に基板を処理するための処理ガスを供給する工程と、
前記処理容器内を排気する工程と、を備えたことを特徴とする処理方法。
【請求項１３】
前記処理ガスを供給する工程は、複数種類の処理ガスを順番にかつサイクリックに供給すると共に一の処理ガスの供給ステップと他の処理ガスの供給ステップとの間には不活性ガスの供給ステップを行う工程であり、
前記基板の表面に前記複数種類の処理ガスの反応生成物からなる層が順次積層されて薄膜が成膜されることを特徴とする請求項１２記載の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対して処理ガスを供給するためのガス供給装置、当該ガス供給装置を備えた処理装置及びガス供給装置を用いた処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶＤ（chemical vapor deposition）やエッチングなどへのガス供給装置としてガスシャワーヘッドが用いられている。このガスシャワーヘッドは扁平な円柱形状に形成され、上部に設けられたガス導入ポートから供給されたガスを内部の拡散空間にて拡散させて、下面に形成された多数の孔からシャワー状に供給する。複数種類の処理ガスを供給するガスシャワーヘッドのタイプとしては、一系統のガス流路の途中で複数種類の処理ガスを混合してから供給するいわゆるプリミックス方式と、複数種類のガスに対して個別にガス流路を設けて供給するポストミックス方式とがある。
【０００３】
一方、成膜方法として複数種類の処理ガスの供給を例えば２ステップに分けて、第１の処理ガスの供給を行う第１のステップと、第２の処理ガスの供給を行う第２のステップと、を交互に行うことによりこれら処理ガスによる反応生成物を順次積層して、成膜を行ういわゆるＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）も知られている。
【０００４】
シャワーヘッド内のガス流路は複雑で狭いことからコンダクタンスが低く、ガスの置換性が悪い。このためＡＬＤの場合には、時間的に前後して供給される複数の処理ガスがシャワーヘッド内部で混じりあって反応生成物が生じるのを避けるために上記のポストミックスタイプのシャワーヘッドが用いられる。図１７は前記ガスシャワーヘッドの一例の縦断側面を示したものである。このガスシャワーヘッド１は夫々扁平な円形のシャワープレート１１、本体部１２、ベース部材１３などの複数の部材が接合された積層構造となっており、第１のガス供給管１４Ａから供給された第１のガスは、本体部１２とベース部材１３からなるガス拡散空間１５Ａに拡散して第１の吐出口１６Ａに供給され、第２のガス供給管１４Ｂから供給された第２のガスは本体部材１２とシャワープレート１１とからなるガス拡散空間１５Ｂに拡散して第２の吐出口１６Ｂに供給される。上述のように第１のガス及び第２のガスはガスシャワーヘッド１内で混ざり合わないように独立して吐出口１６Ａ，１６Ｂから夫々吐出される。
【０００５】
ところでＡＬＤにおいて、ガスシャワーヘッド１から供給される処理ガスの種類を切り替える際には、次の処理ガスの供給を開始する前にパージガスを供給し、成膜を行う処理雰囲気内に残っている処理ガスを完全に排除（パージ）する工程が必要である。スループットを向上させるため、この処理ガスの切り替え間におけるパージガスを供給する工程はできるだけ短い時間であることが好ましい。
【０００６】
しかし、このガスシャワーヘッド１においては既述のように流路におけるガスのコンダクタンスが低いことから、パージガスを供給する時間が短いと、ガス拡散空間１５Ａ，１５Ｂの隅部などにおいて処理ガスが残留してしまうおそれがある。
【０００７】
このように先に供給された処理ガスがシャワーヘッド内に残留した状態で次の処理ガスが供給されると、この残留ガスがウエハの処理空間に流出して先に供給された処理ガスと、次に供給された処理ガスとがガスシャワーヘッド１の表面で反応して堆積物が付着し、パーティクル汚染の要因となったり、ウエハ上に反応生成物がパーティクルとして直接付着し、ウエハＷの成膜処理が正常に行われないおそれがある。従ってパージの時間をあまり短くすることができず、スループットの向上が困難な状況にある。
【０００８】
また、上述のＡＬＤ、ＣＶＤ、プラズマエッチング処理などにおいてはウエハを所定の温度に加熱するため、ウエハＷの周囲の処理空間は加熱される。従ってガスシャワーヘッド１を構成する材質として熱膨張率が小さいSiCとアルミニウムとを混合したものやセラミックスなどの材質を用いて構成することが好ましい場合がある。しかし上記のようにガスシャワーヘッドは複雑な積層構造を有し、微細な流路を形成する必要がある。特にシャワープレート１１には多数の穴を穿孔する必要があり、上述の各材質にこのような微細な加工を施すことは難しいため製造が困難であったり、製造に使用できる材質が限られるという問題もあった。
【０００９】
なお、特許文献１には、各種のガスを下方に広がる流路から夫々供給する気相成長装置について記載されているが、上述のようにガスを互いに置換するにあたって生じる上述のような問題の解決方法については記載されていない。
【特許文献１】特開平７−２２３２３（段落００１８、図１など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、処理容器内の基板に対向して配置され、前記基板にガスを供給してガス処理を行うにあたり、その内部の流路におけるガスの置換を高速で行うことができるガス供給装置、そのガス供給装置を備えた処理装置及びそのガス供給装置を用いた処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のガス供給装置は、処理容器内の基板に対向して配置され、前記基板にガスを供給してガス処理を行うためのガス供給装置において、
縮径端側から拡径端側にガスを通流させるための概ね円錐形状のガス通流空間を形成する本体部と、
前記ガス通流空間の縮径端側に設けられ、当該ガス通流空間にガスを導入するためのガス導入ポートと、
前記ガス通流空間を、外側に向かうにつれて末広がりの程度が大きくなるように同心円状に区画するための区画部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記ガス通流空間の上流側にて当該ガス通流空間の軸方向に伸びるガス導入路を備え、前記ガス導入ポートはこのガス導入路の上流側に設けられていてもよく、前記区画部材は、本体部の内周面から伸びだす支持部材に支持されていてもよい。また前記区画部材により区画された流路は、例えば径方向の中央側の流路のコンダクタンスが外側の流路のコンダクタンスよりも小さく設定されており、その場合前記通流空間の径方向の中心領域にはガスが流れないように構成されていてもよい。また、前記ガス導入路内に設けられ、当該ガス導入路を径方向に内側領域と、外側領域とに仕切ると共に、内側領域に供給されたガスを外側領域に拡散させるための複数の開口部が形成された仕切り部材とを備え、前記ガス導入ポートは前記内側領域にガスを供給するように構成されていてもよく、その場合例えば前記仕切り部材は、前記区画部材の上流端に連接されている。
【００１３】
また、他の発明のガス供給装置は、処理容器内の基板に対向して配置され、前記基板にガスを供給してガス処理を行うためのガス供給装置において、
縮径端側から拡径端側にガスを通流させるための概ね円錐形状のガス通流空間を形成する本体部と、
前記ガス通流空間の縮径端側に設けられ、当該ガス通流空間にガスを導入するためのガス導入ポートと、
前記ガス通流空間を、周方向に区画するための複数の区画部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
前記ガス通流空間の上流側にて当該ガス通流空間の軸方向に伸びるガス導入路を備え、前記ガス導入ポートはこのガス導入路の上流側に設けられていてもよく、また、前記複数の区画部材は、ガス通流空間の拡径端からガスが本体部の周方向に回転する渦流を形成しながら吐出するように構成されていてもよい。例えば前記区画部材は前記本体部から伸びだしている。また、前記区画部材は、前記ガス通流空間における縮径端から拡径端に亘って設けられていてもよい。
【００１５】
更に他のガス供給装置は、処理容器内の基板に対向して配置され、前記基板にガスを供給してガス処理を行うためのガス供給装置において、
ガスを通流させるためのガス通流空間を形成する本体部と、
前記ガス通流空間の上流端側に設けられ、当該ガス通流空間にガスを導入するためのガス導入ポートと、
前記ガス通流空間の下流端側に設けられ、当該ガス通流空間に供給されたガスを基板に供給するための同心円状に開口した複数のスリットを備えた板状部材と、
を備えたことを特徴とする。前記ガス通流空間の上流側にて当該ガス通流空間の軸方向に伸びるガス導入路を備え、前記ガス導入ポートはこのガス導入路の上流側に設けられている。前記板状部材に設けられたスリットは、当該板状部材の中心部から周縁部に向かうにつれてその開口幅が大きくなるように形成されていてもよい。
前記本体部には例えば温調手段が設けられている。
【００１６】
本発明の処理装置は、基板を載置するための載置台が内部に設けられた処理容器と、
前記載置台に対向して設けられ、前記処理容器内に基板を処理するための処理ガスを供給する上述のガス供給装置と、
処理容器内を排気する手段と、を備えたことを特徴とする。このガス供給装置においては例えば  前記ガス供給装置のガス導入ポートに接続された、複数種類の処理ガスを夫々供給するための複数のガス流路及びパージ用の不活性ガスを供給するガス流路と、
これらガス流路におけるガスの供給を制御するガス供給機器と、
前記複数種類の処理ガスを順番にかつサイクリックに供給すると共に一の処理ガスの供給ステップと他の処理ガスの供給ステップとの間には不活性ガスの供給ステップを行うように前記ガス供給機器を制御する制御部と、を備え、
前記基板の表面に前記複数種類の処理ガスの反応生成物からなる層が順次積層されて薄膜が成膜される。
【００１７】
本発明の処理方法は、処理容器の内部の載置台に基板を載置する工程と、
前記載置台に対向して設けられた上述のガス供給装置から、前記処理容器内に基板を処理するための処理ガスを供給する工程と、
前記処理容器内を排気する工程と、を備えたことを特徴とする。この処理方法において、前記処理ガスを供給する工程は、複数種類の処理ガスを順番にかつサイクリックに供給すると共に一の処理ガスの供給ステップと他の処理ガスの供給ステップとの間には不活性ガスの供給ステップを行う工程であり、
前記基板の表面に前記複数種類の処理ガスの反応生成物からなる層が順次積層されて薄膜が成膜される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のガス供給装置によれば、概ね円錐形状のガス通流空間の縮径端側にガス導入ポートからガスを導入し、そのガスが外側に向かうにつれて末広がりの程度が大きくなるように同心円状に区画する区画部材に沿って、あるいは周方向に区画するための複数の区画部材に沿って、前記ガス通流空間を通流して基板へと供給される。従って基板に供給するまでのガスの流路のコンダクタンスを大きくすることができ、ガス通流空間におけるガスの置換を速やかに行うことができる。また、本発明のガス供給装置は従来のように各段の部材に精密に複雑な加工を要する構造ではないので、製造が容易であり、また、そのため使用できる材質の選択の自由度が大きい利点もある。また、このガス供給装置を用いていわゆるＡＬＤなどと呼ばれている複数の処理ガスを順番にサイクリックに供給して成膜を行う場合にパージガスによるガス供給装置内のガスの置換を高速に行うことができることから、スループットの向上に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の実施の形態である成膜装置２全体の構成について図１を参照しながら説明する。本実施の形態に係る成膜装置２は、例えば第１の処理ガスとしてストロンチウム（Ｓｒ）を含む原料ガス（以下、Ｓｒ原料ガスという）、第２の処理ガスとしてチタン（Ｔｉ）を含む原料ガス（以下、Ｔｉ原料ガスという）を用い、これらを第３の処理ガスとして酸化ガスであるオゾン（Ｏ3）ガスと反応させて、ＡＬＤプロセスにより、基板である半導体ウエハ(以下、ウエハと記載する)Ｗ表面に高誘電体材料であるチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３、以下ＳＴＯと略記する）の薄膜を成膜する機能を備えている。
【００２０】
成膜装置２は処理容器２１を備えており、処理容器２１内には、ウエハＷを水平に載置するための載置台２２が設けられている。載置台２２内にはウエハＷの温調手段をなすヒータ２２ａが設けられている。更に載置台２２には、昇降機構２２ｂにより昇降自在な３本の昇降ピン２２ｃ（便宜上２本のみ図示）が設けられており、この昇降ピン２２ｃを介して成膜装置２の外部の不図示のウエハ搬送機構と載置台２２との間でウエハＷの受け渡しが行われる。処理容器２１の底部には排気管２３の一端側が接続され、この排気管２３の他端側には真空ポンプなどにより構成される排気手段２４が接続されている。排気手段２４は図示しない圧力調整機構を備え、後述の制御部３Ａからの制御信号を受けて成膜処理中に処理容器２１内の圧力を所定の圧力に維持することができるようになっている。また処理容器２１の側壁には、ゲートバルブＧにより開閉される搬送口２５が形成されている。図中Ｓは載置台２２に載置されたウエハＷの周囲の処理空間である。
【００２１】
処理容器２１の上部には、載置台２２に載置されるウエハＷに対向するように本発明のガス供給装置を構成するガス供給部３が設けられている。このガス供給部３について、その縦断側面図である図２及び縦断斜視図である図３も参照しながら説明する。ガス供給部３は、その下部側が扁平な大径の円形柱状に、その上部側が小径の円形柱状に夫々構成されることにより側面視逆Ｔ字状に形成された本体部３１を備えている。本体部３１の内部には上方側から下方側へ向かうガス通流空間３２が設けられており、当該ガス通流空間３２は下方側へ向かって広がる概ね円錐形状に構成されている。
【００２２】
ガス通流空間３２においては区画部材４１〜４６が当該ガス通流空間３２の縮径端側から拡径端側に亘って設けられており、これら区画部材４１〜４６は前記縮径端側から拡径端側に向かうに従って拡径された筒状に構成されている。区画部材４１〜４６は互いに異なる径を有し、区画部材４１、４２、４３、４４、４５、４６の順にガス通流空間３２の径方向に内側から外側へ向けて配置され、当該ガス通流空間３２を外側に向かうにつれて末広がりの程度が大きくなるように同心円状に区画しており、ガス通流空間３２において径方向に区画されたガス流路５１〜５７を形成している。
【００２３】
図３は、図２のＡ-Ａ矢視断面図、図５は本体部３１の下方側の斜視図であり、これらの図に示すように区画部材４１〜４６は、その上端、下端を夫々本体部３１の内周面３３から区画部材４１に向かってガス通流空間３２を径方向に夫々伸びる複数の支持部材４８、４９により支持されている。区画部材４１から見れば支持部材４８，４９は夫々本体部３１の内周面３３へと放射状に広がっている。この支持部材４８、４９は、区画部材４１〜４６を支持する役割を有する他に例えば本体部３１に設けられた温調手段例えばヒータ３４などの熱を区画部材４１〜４６へと伝達し、処理ガスが当該区画部材４１〜４６表面で冷却されて当該表面に成膜されることを防ぐ役割を有する。図３に示すようにヒータ３４は例えばガス通流空間３２及び区画部材４１〜４６を囲むように本体部３１に設けられている。なお、図示の便宜上図４では支持部材４８，４９の表示を省略している。
【００２４】
ガス通流空間３２の上流側には、当該ガス通流空間３２の軸方向に伸びるようにガス導入路３５が形成されており、ガス導入路３５の側壁には、当該ガス導入路３５を介してガス通流空間３２にガスを供給するためのガス導入ポート６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ，６３ａ，６３ｂが設けられている。ガス導入ポート６１ａ、６２ａ、６３ａが上から下に向けこの順に形成され、ガス導入ポート６１ｂ、６２ｂ、６３ｂが上から下に向けこの順に形成されている。
【００２５】
各ガス導入ポート６１ａ〜６３ａ、６１ｂ〜６３ｂは例えば図４に示すようにその断面が円形で、本体部３１を側方に向かって開口した孔であり、また、図２においてＸ軸、Ｙ軸に互いに直交する方向を前後方向とすると、ガス導入ポート６１ａ〜６３ａ、ガス導入ポート６１ｂ〜６３ｂは例えば前後に互いにずれるように形成されている。これらガス導入ポート６１ａ〜６３ａ及び６１ｂ〜６３ｂから供給されたガスは図６に示すようにガス導入路３５において周方向に回転する渦流を形成しながら下方へと向かう。
【００２６】
また、図４において本体部３１のガス導入路３５の高さｈ１は例えば８０ｍｍであり、ガス通流空間３２の縮径端から区画部材４１〜４６の上端までの高さｈ２は例えば２０ｍｍである。区画部材４１〜４６の上端から下端までの高さｈ３は例えば３０ｍｍである。また、ガス通流空間３２の拡径端の直径Ｒは例えば３００ｍｍである。
【００２７】
図１及び図２に示すように各ガス導入ポート６１ａ〜６３ａ及び６１ｂ〜６３ｂには各種のガスを供給するためのガス供給ライン７１〜７３が接続されており、ガス導入ポート６１ａ，６１ｂはＳｒ原料ガス供給ライン７１と、ガス導入ポート６２ａ，６２ｂはＴｉ原料ガス供給ライン７２と、ガス導入ポート６３ａ，６３ｂはオゾンガス供給ライン７３と、夫々接続されている。
【００２８】
Ｓｒ原料ガス供給ライン７１はＳｒ原料供給源７Ａと接続されていて、当該供給源７Ａには、例えばＳｒ（ＴＨＤ）２（ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト）やＳｒ（Ｍｅ５Ｃｐ）２（ビスペンタメチルシクロペンタジエニエルストロンチウム）等の液体Ｓｒ原料が貯留されており、このＳｒ原料が供給ラインに押し出され、図示しない気化器により気化されてＳｒ原料ガスがＳｒ原料ガス供給ライン７１へと供給される。
【００２９】
Ｔｉ原料ガス供給ライン７２はＴｉ原料供給源７Ｂと接続されていて、当該供給源７Ｂには、例えばＴｉ（ＯｉＰｒ）２（ＴＨＤ）２（チタニウムビスイソプロポキサイドビステトラメチルヘプタンジオナト）やＴｉ（ＯｉＰｒ）（チタニウムテトライソプロポキサイド）等のＴｉ原料が貯留されており、Ｓｒ原料の場合と同様に図示しない気化器によって気化されたＴｉ原料ガスが供給されるようになっている。
【００３０】
オゾンガス供給ライン７３は例えばオゾンガス供給源７Ｃに接続されている。また、Ｓｒ原料ガス供給ライン７１、Ｔｉ原料ガス供給ライン７２、オゾンガス供給ライン７３は夫々経路の途中で分岐してＡｒ（アルゴン）ガス供給源７Ｄへと接続されており、夫々の処理ガスと共にＡｒガスを各ガス導入ポート６１ａ〜６３ａ及び６１ｂ〜６３ｂに供給することができる。
【００３１】
また、ガス導入路３５の上流端は本体部３１の上部に開口してガス導入ポート６４を形成しており、このガス導入ポート６４にはガス供給ライン７４の一端が接続されている。ガス供給ライン７４の他端は前記Ａｒガス供給源７Ｄに接続されており、このガス供給ライン７４はガス通流空間３２にＡｒガスを供給することで、ガス通流空間３２におけるガスの流れを促進して、後述の成膜処理工程においてはガス導入ポート６１ａ〜６３ａ、６１ｂ〜６３ｂから供給された処理ガスによる成膜を効率よく行い、パージ工程においてはパージに要する時間を短くする役割を有しており、このガス供給ライン７４からのＡｒガスをカウンターガスと呼ぶ。各ガス供給ライン７１〜７４にはバルブ、流量計等からなる流量制御機器群７５，７６が介設されており、後述する制御部３Ａからの指示に基づいて各種のガスの供給タイミング及び供給量が制御される。
【００３２】
この成膜装置２には、例えばコンピュータからなる制御部３Ａが設けられており、この制御部３Ａはプログラムを備え、当該プログラムには制御部３Ａから成膜装置２の各部に制御信号を送り、ウエハＷの処理を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。このプログラム（処理パラメータの入力操作や表示に関するプログラムも含む）は、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）などからなる記憶部３Ｂに格納されて制御部３Ａにインストールされる。
【００３３】
続いて成膜装置２を用いてウエハＷにＳＴＯを形成するプロセスについて説明する。先ず搬送口２５を介して外部のウエハ搬送機構により処理容器２１内にウエハＷを搬入し、次いで昇降ピン２２ｃを介して、載置台２２上にウエハＷを載置する。続いてウエハＷを所定の温度に加熱すると共に処理容器２１内を真空排気して所定の圧力にする。
【００３４】
ＡＬＤプロセスによるＳＴＯの成膜処理は、図７（ａ）〜図７（ｄ）に示すガス供給シーケンスに基づいて実行される。図７（ａ）〜図７（ｃ）の各図に示した白抜きのカラムは各ガス供給ライン７１〜７３からの処理ガス（Ｓｒ原料ガス、Ｔｉ原料ガス、オゾンガス）の供給量を示し、また図７（ａ）〜図７（ｄ）の斜線のハッチで塗りつぶしたカラムは、各ガス供給ライン７１〜７４からのＡｒガスの供給量を示している。
【００３５】
図７（ａ）に示すように、先ずＳｒ原料ガス供給ライン７１からＳｒ原料ガス及びＡｒガスが、ガス供給ライン７４からＡｒガスが夫々ガス導入路３５を介してガス通流空間３２に供給される（Ｓｒ原料ガス供給工程）。また、この際、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示すように、Ｓｒ原料ガスが各ガス導入ポート内に流入して成膜されることを防ぐためにＴｉ原料ガス供給ライン７２及びオゾンガス供給ライン７３からもガス導入路３５に少量のＡｒガスを流している。なお、Ｔｉ原料ガスの供給工程、オゾンガスの供給工程においても同様の理由で成膜に用いないガスの導入ポートからＡｒガスを供給する。
【００３６】
これらガス導入路３５に供給されたＳｒ原料ガス及びＡｒガスは上述のように本体部３１の周方向に回転する渦流を形成しながらガス導入路３５を下流へと向かい、ガス通流空間３２に流入する。そして、これらのガスは図２に矢印で示すように区画部材４１〜４６により区画された流路５１〜５７に分散されてウエハＷ表面に供給され、Ｓｒ原料ガスを構成する分子がウエハＷに吸着する。余剰なＳｒ原料ガス及びＡｒガスは排気管２３により排気されて処理空間Ｓから除去される。
【００３７】
所定時間が経過し、ウエハＷ上にＳｒ原料ガスの吸着層が形成されたら、各ガスの供給を停止して、Ｓｒ原料ガス供給ライン７１及びガス供給ライン７４からパージガスとしてＡｒガスを供給し、処理容器２１内及びガス供給部３内に残存するＳｒ原料ガスをパージする（Ｓｒ原料ガスパージ工程）。また、この際図７（ｂ）及び（ｃ）に示すように、Ｓｒ原料ガスが各ガス導入ポート内に流入して、各処理ガスと反応することを防ぐためにＳｒ原料ガス供給工程と同様にＴｉ原料ガス供給ライン７２及びオゾンガス供給ライン７３からもガス導入路３５に少量のＡｒガスを流している。なお、Ｔｉ原料ガスの供給工程後、オゾンガスの供給工程後の各パージ工程においても同様の理由で各導入ポートからＡｒガスを供給する。
【００３８】
Ａｒガスを所定の時間供給してＳｒ原料ガスのパージを終えたら、図７（ｂ）、（ｄ）に示すようにＴｉ原料ガス供給ライン７２からＴｉ原料ガス及びＡｒガスが、ガス供給ライン７４からＡｒガスが夫々ガス導入路３５に供給される（Ｔｉ原料ガス供給工程）。これらガス導入路３５に供給されたＴｉ原料ガス及びＡｒガスは、上述のＳｒ原料ガス供給工程におけるＳｒ原料ガス及びＡｒガスと同様にガス通流空間３２を流通してウエハＷに供給されて、ウエハＷ表面にＴｉ原料ガスを構成する分子が吸着され、余剰なＴｉ原料ガス及びＡｒガスは排気管２３により処理容器２１から除去される。
【００３９】
所定時間が経過し、ウエハＷ上にＴｉ原料ガスの吸着層が形成されたら、各ガスの供給を停止し、図７（ｂ）、（ｄ）に示すようＴｉ原料ガス供給ライン７２及びカウンターガス供給ライン７４からパージガスとしてＡｒガスを供給し、処理容器２１内及びガス供給部３内に残存するＴｉ原料ガスをパージする（Ｔｉ原料ガスパージ工程）。
【００４０】
Ａｒガスを所定の時間供給してＴｉ原料ガスのパージを終えたら、図７（ｃ）、（ｄ）に示すようにオゾンガス供給ライン７３からオゾンガス及びＡｒガスが、ガス供給ライン７４からＡｒガスが夫々ガス導入路３５に供給される（オゾンガス供給工程）。これらガス導入路３５に供給されたオゾンガス及びＡｒガスは、上述のＳｒ原料ガス供給工程におけるＳｒ原料ガス及びＡｒガスと同様にガス通流空間３２を流通してウエハＷに供給される。そして載置台２２のヒータ２２ａの熱によりオゾンガスが既にウエハＷの表面に吸着している原料ガスの分子と反応して、ＳＴＯの分子層が形成される。
【００４１】
所定時間経過後、オゾンガス及びＡｒガスの供給を停止し、図７（ｃ）、（ｄ）に示すようにオゾンガス供給ライン７３、カウンターガス供給ライン７４からパージガスとしてＡｒガスを供給して、処理容器２１内及びガス供給部３内部に残存するオゾンガスをパージする（オゾンガスパージ工程）。
【００４２】
図７に示すように、以上に説明した６つの工程を１サイクルとすると、当該サイクルを予め決められた回数、例えば１００回繰り返してＳＴＯの分子層を多層化し、所定の膜厚を備えたＳＴＯ膜の成膜を完了する。そして成膜を終えたら各種のガス供給を停止し、処理容器２１内の圧力を真空排気前の状態に戻した後、搬入時とは逆の経路で外部の搬送機構によりウエハＷを搬出し、一連の成膜動作を終える。
【００４３】
上述の成膜装置２においては、概ね円錐形状のガス通流空間３２の縮径端側にガス供給ライン７１〜７３に接続される各ガス導入ポート６１ａ〜６３ａ、６１ｂ〜６３ｂ及び６４から各ガスを導入し、そのガスが外側に向かうにつれて末広がりの程度が大きくなるように同心円状に設けられた区画部材４１〜４６に沿ってガス通流空間３２を通流して、ウエハＷへと供給されるので、ウエハＷに供給するまでのガスの流路のコンダクタンスを大きくすることができる。従って、上述のようなＡＬＤプロセスにおいて、ガス通流空間３２にＳｒ原料ガス、Ｔｉ原料ガスあるいはオゾンガスを含んだ処理ガスを供給した後、高速でウエハＷに供給することができる、また各原料ガスを供給した後、Ａｒガスに置換するパージを高速で行うことができる。このため、スループットの向上を図ることができる。
【００４４】
ガス供給部３には、上述のガスシャワーヘッドのように精密に複雑な加工を要する構造ではないため、ガスシャワーヘッドに比べて製造が容易であり、本体部３１や区画部材４１〜４６を構成する材料としては例えばアルミニウムやＳｉＣとアルミニウムとの混合物やセラミックス等を用いることができる。ガス供給部３は、このように製造に使用できる材質の自由度が大きいという利点がある。また、例えば加工性が容易なアルミニウムなどの材質を選択することで、プロセスに必要なガスの種類の数に応じてガス導入ポートの追加あるいは削除を容易に行うことができる。
【００４５】
続いてガス供給部３の第１の変形例について図８（ａ）を参照しながら説明する。なお、以下の説明において上述の実施形態と同様に形成された箇所についてはその実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。この図８（ａ）の変形例においては区画部材４１の内側に棒状の気流制御部材８１を設けており、この気流制御部材８１によりガス通流空間３２の径方向の中心領域にはガスが流れないように構成されている。概ね円錐形状であるガス通流空間３２においてガスが供給されやすい径方向の中心側にこのような気流制御部材８１を設けることで、ウエハＷ全体に均一にガスを供給し、面内の処理の均一性を高めることができる。
【００４６】
図８（ｂ）は気流制御部材の斜視図であり、図８（ｃ）はガス供給部３の下面側における気流制御部材８１の周辺の斜視図である。図８（ｂ）では図示の便宜上表示を省略しているが、支持部材４８、４９が区画部材４１の内側へと伸び、気流制御部材８１を支持している。
【００４７】
また、図９（ａ）にはガス供給部３の第２の変形例を示している。この第２の変形例においては、区画部材４１の内側に上端が塞がれた筒状の区画部材８２を設けており、上述のようにガス通流空間３２の径方向の中心領域にガスを流れないようにして、ウエハＷ全体に均一にガスを供給し、面内の処理の均一性を高めている。図９（ｂ）は区画部材８２の斜視図である。区画部材８２は気流制御部材８１と同様にガス通流空間３２の径方向内側に伸びた支持部材４８，４９により支持されているが、図示の便宜上図９（ｂ）ではその表示を省略している。
【００４８】
また、例えばこの図８（ａ）及び図９（ａ）に示すガス供給部３においては、気流制御部材８１，または、区画部材８２を設ける他に、ウエハＷの面内の処理の均一性を高めるために、各区画部材４１〜４６の傾きや間隔及び気流制御部材８１及び区画部材８２の形状を調整し、ガス流路５１〜５７において本体部３１の径方向の内側から外側に向かうにつれてそのコンダクタンスが大きくなるようにすることが好ましい。つまり、ガス流路５１〜５７をコンダクタンスの大きい順に並べると、流路５７＞流路５６＞流路５５＞流路５４＞流路５３＞流路５２＞流路５１となるように構成することで、ガスがウエハＷの面内に均一に供給され、ウエハＷの面内で均一な成膜処理を行うことができる。
【００４９】
また、第１の実施形態において気流制御部材８１を設けなくても、区画部材４１〜４６の傾きや間隔を調整することによって各ガス流路５１〜５７のコンダクタンスを上述のように径方向の外側に向かうにつれて大きくするようにしてガスの供給の均一化を図ってもよい。また第１の実施形態及びその各変形例においてガス通流空間３２に配置する区画部材の数を増減させてガスの供給の均一化を図ってもよい。
【００５０】
続いてガス供給部の第３の変形例であるガス供給部９を図１０（ａ）に示す。このガス供給部９においてはガス導入路３５に当該ガス導入路３５を径方向に内側領域９２と外側領域９３とに仕切る仕切り部材９１が設けられている。ガス通流空間３２には区画部材４１と同様に構成された区画部材９４が設けられており、図１０（ｂ）に示すように仕切り部材９１の下端は区画部材９４の上流端に連接されている。ガス導入ポート６１ａ〜６３ａは内側領域９２に各ガスを供給するように構成されており、前記仕切り部材９１の側壁には内側領域９２に供給されたガスを外側領域に拡散させるための複数の開口部９５が設けられている。このようにガス供給部を構成してもガスシャワーヘッドのように複雑で微細な流路にガスを通過させる必要がないため、第１の実施形態の例と同様の効果が得られる。
【００５１】
（第２の実施形態）
続いて上述のように成膜装置２のガス供給部を構成するガス供給装置の第２の実施の形態について図１１（ａ）を参照しながら説明する。図１１（ａ）のガス供給部１００はガス供給部３と同様に構成されているが、ガス通流空間３２において区画部材４１〜４６が設けられておらず、それらに代わりガス通流空間３２を周方向に区画するように本体部３１の内周面３３からガス通流空間３２の径方向の中心に向かって伸びた板状の区画部材１０３〜１０６が設けられている。例えば区画部材１０３〜１０６の各一端は前記内周面３３に、各他端は前記径方向の中心に設けられた支持部材１０７に夫々支持されている。図１１（ｃ）はこれら区画部材１０３〜１０６及び支持部材１０７の斜視図である。
【００５２】
図１１（ａ）に矢印で示すように各ガス導入ポート６１ａ〜６３ｃａ及び６１ｂ〜６３ｂからガスを吐出したときに、第１の実施形態と同様に本体部３１の周方向に回転する渦流を形成しながら各ガス導入ポートから供給されたガスがガス通流空間３２の拡径端へと向かい、区画部材１０３〜１０６にガイドされて前記拡径端からその渦流がウエハＷに向かって吐出される。図１１（ｂ）はこのようにガスが供給されるときのウエハＷの上面を示したものであり、矢印はガスの流れを示している。
【００５３】
第２の実施形態の構成であってもガスシャワーヘッドに比べて複雑で微細な流路にガスを通過させる必要がないため、ガス通流空間３２におけるガスのコンダクタンスの低下を抑えることができるので第１の実施形態と同様の効果が得られる。また上述のように渦流をなすガスがガス通流空間３２の拡径端からウエハＷに供給されるように区画部材１０３〜１０６を構成することでウエハＷ全体に均一性高くガスを供給することができるため好ましい。前記渦流を形成するために例えば区画部材１０３〜１０６の水平軸回りの角度は適宜設定される。また、この例では区画部材１０３〜１０６はガス通流空間３２の拡径端に設けられているが、拡径端から縮径端へ渡って伸びるように形成されていてもよい。また、ウエハＷに均一にガスを供給できるように区画部材の数は４本に限られず、適宜設定される。
【００５４】
（第３の実施形態）
続いて上述のように成膜装置２のガス供給部を構成するガス供給装置の第３の実施の形態について、その断面斜視図である図１２を参照しながらガス供給部３との差異点を中心に説明する。図１２のガス供給部１１０の本体部１２０は扁平な円形状に構成されており、下側が拡径されたガス通流空間３２の代わりに円板状のガス通流空間１２１を形成している。そしてガス通流空間１２１においては区画部材４１〜４６が設けられておらず、その下流端側には板状部材１１１が設けられている。
【００５５】
板状部材１１１には周方向に４分割されたリング状のスリット１１２が同心円状に開口している。図１３（ａ）は夫々板状部材１１１の下面図、図１３（ｂ）はガス供給部１１０の下側から見た斜視図である。スリット１１２は板状部材１１１の中心から周縁に向かってこの例では１４本開口している。最も中心側に形成された２本のスリット１１２の幅は２ｍｍ、その外側に形成された７本のスリット１１２の幅は３ｍｍ、更にその外側に形成された３本のスリット１１２の幅は４ｍｍ、その外側の、最も周縁側に形成された２本のスリット１１２の幅は５ｍｍである。このようにスリット１１２の幅が板状部材１１１の周縁に向かうにつれて大きくなるように構成し、さらに板状部材１１１の中心部には開口部を形成しない構成とすることで、第１の実施形態の変形例と同様にガス供給部１１０の径方向における周縁側のガスのコンダクタンスを高め、ウエハＷ全体に均一にガスを供給し、ウエハＷの面内の処理の均一性を高めることができる。
【００５６】
図１３（ａ）中Ｌ１で示す、板状部材１１１の最も外側に形成されたスリット１１２の周縁がなす形状を円とみなしたとき、その直径の長さは、例えば３００ｍｍであり、周方向に隣接するスリット１１２間の距離Ｌ２は例えば７ｍｍである。
【００５７】
図１４はガス導入路３５及びその周辺部の構造を示したものであり、この例では他の実施形態と同様にガス導入路３５で渦流を形成することができるように、４方向にＳｒガス、Ｔｉガス及びＯ3ガスを導入するためのガス導入ポートが設けられている（図は断面形状を示しているため、３方向にガスを導入するポートのみ示している）。図中、ガス導入ポート６１ｃ、６２ｃ、６３ｃは夫々ガス導入ポート６１ａ、６２ａ、６３ａと同様にＳｒガス、Ｔｉガス、Ｏ3ガスの導入路として形成されており、不図示の各ガス導入ポートは、これらのガス導入ポート６１ｃ、６２ｃ、６３ｃと対向するように設けられている。これらＳｒガス、Ｔｉガス及びＯ3ガスを導入するための各ガス導入ポートの径は例えば４ｍｍであり、ガス導入ポート６４の径は例えば１２ｍｍである。
【００５８】
また、ガス供給部１１０の高さｈ４は例えば３０ｍｍ、ｈ５で示すガス通流空間１２１の高さは例えば５ｍｍ、板状部材１１１の厚さｈ６は例えば５ｍｍ、ウエハＷ表面と板状部材１１１の下面との距離ｈ７は例えば１０ｍｍである。
【００５９】
この第３の実施形態のガス供給部１１０においても図１７に示す従来のガスシャワーヘッドに比べて複雑で微細な流路にガスを通過させる必要がないため、ガス通流空間３２におけるガスのコンダクタンスの低下を抑えることができるので第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６０】
上述の第１、第２及び第３の実施形態は、本発明のガス供給装置を成膜装置に適用した例について示したが、このガス供給装置としては基板にガスを供給し、そのガスをプラズマ化させて基板にエッチングを行うプラズマエッチング装置に適用してもよい。また、成膜装置としても上述のように異なる処理ガスを所定のサイクルで断続的に基板に供給するＡＬＤプロセスを行う装置に限られず、処理ガスを連続的にウエハＷに供給して連続的に成膜を行うＣＶＤ装置に適用してもよい。また、基板として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミックス基板等にも本発明を適用することができる。
【００６１】
（評価試験１）
上記の第１の実施形態におけるガス供給部３の効果を確認するために、コンピュータによるシミュレーションを行い、ガス供給部３の各ガス導入ポート６１ａ〜６３ａ、６１ｂ〜６３ｂ及び６４からガス通流空間３２に供給されたガスの当該通流空間３２内及びウエハＷ表面における濃度分布を、ガス導入からの時間の経過に沿って調べた。このシミュレーションの条件としてガス導入ポート６１ａ，６１ｂからは、ＳｒガスとＡｒガスとの混合ガスの代わりにＣ7Ｈ8ガスとＡｒガスとの混合ガスを供給している。ガス導入ポート６１ａ〜６３ａ及び６１ｂ〜６３ｂからのガス供給量は２５０ｍＬ／ｍｉｎ(ｓｃｃｍ)であり、ガス導入ポート６４からの供給量は５００ｍＬ／ｍｉｎ(ｓｃｃｍ)である。また、ガス導入ポート６１ａ及び６１ｂに供給されるガスのうち、Ｃ7Ｈ８ガスの分率、Ａｒガスの分率は夫々２７％、７２％である。またウエハＷ及びその周囲の処理空間の温度を２３０℃とし、ガス供給時にウエハＷの外周において当該ウエハＷ中心から径方向に向かうように排気が行われ、処理空間Ｓ内の圧力が４５Ｐａとなるように設定した。
【００６２】
上述の実施形態のＳｒ原料ガス供給工程に従って各ガス導入ポートからガスを供給するシミュレーションを行い、Ｓｒガスの代わりに供給されたＣ7Ｈ8ガスの分布を調べたところ、ガス吐出後０．０５秒でガス通流空間３２及びウエハＷ表面全体にＣ7Ｈ８ガスが広がっており、０．１秒後にはガス通流空間３２及びウエハＷ表面全体におけるＣ7Ｈ8ガスの濃度は極わずかに７．５％となった領域があるのみで、それ以外は９％と、全体で略均一になった。
【００６３】
その後、上述の実施形態のＳｒ原料ガスパージ工程に従ってＣ7Ｈ8ガスのパージのシミュレーションを行ったところ、パージガス（Ａｒガス）吐出後０．１５秒後にガス通流空間３２及びウエハＷ表面全体においてＣ7Ｈ8ガスの濃度が略０％になりパージが完了した。図１５（ａ）は、上述のようにＣ7Ｈ8ガスを供給して、０．１秒後の処理空間Ｓにおける濃度分布のシミュレーション結果を示しており、その処理空間Ｓにおけるガス濃度分布を等濃度線にて区画表示したものである。この図に示すように略均一なＣ7Ｈ8ガスの分布が得られている。なお、実際のシミュレーション結果は、コンピュータグラフィクスにより濃度分布がグラデーション表示されるようにカラー画面にてアウトプットされているが、図示の便宜上、図１５（ａ）及び後述の図１５（ｂ）では概略の濃度分布を示してある。従って、図１５（ａ）（ｂ）で実際に濃度分布が飛び飛びになってしまっているわけではなく、これらの図において等濃度線で区画した領域間に急な濃度勾配が存在していることを意味している。
【００６４】
続いて従来のガスシャワーヘッドについて同様にＳｒ原料ガス供給工程、Ｓｒ原料ガスパージ工程におけるシミュレーションを行った。ただしガスはガス供給部３のシミュレーションの場合と同様にＳｒガスの代わりにＣ7Ｈ8ガスを用いた。その結果、原料ガス供給工程においてはガス供給後０．１秒経過後においてウエハＷ表面中心部のＣ7Ｈ8ガス濃度が１９％、周縁部のＣ7Ｈ8ガス濃度が８％であり、濃度差が大きかった。図１５（ｂ）はこのシミュレーション結果について、図１５（ａ）と同様にガス濃度分布を等濃度線にて区画表示し、さらに図示の便宜上、処理空間Ｓにおいて所定の濃度を示した部分に点や線などを付して示したものである。黒く塗りつぶした領域のＣ7Ｈ8ガス濃度が１９％、一方向に実線の斜線を付した領域のＣ7Ｈ8ガス濃度が１３％である。網状に斜線を付した領域のＣ7Ｈ8ガス濃度は８％であり、点を付した領域のＣ7Ｈ8ガス濃度は６％である。また、点線の斜線を付した領域のＣ7Ｈ8ガス濃度は１９％よりも小さく１３％よりも大きい。そして点や線を付していない領域のＣ7Ｈ8ガス濃度は１３％よりも小さく８％よりも大きい。  
さらに１．０秒後のシミュレーション結果も同様の濃度差であった。またＳｒ原料ガスパージ工程においてもガス供給後１．０秒経過後、シャワーヘッド内においてＣ7Ｈ8ガスの濃度が高い箇所が存在した。このシミュレーションの結果から本発明のガス供給部３は、従来のガスシャワーヘッドに比べてウエハＷの面内に均一性高くガスを供給でき、また素早くパージを行うことができることが示された。なお、これらの評価試験で％は体積％濃度を示している。
【００６５】
（評価試験２）
評価試験１と同様にガス供給部３におけるオゾンガス供給工程についてのシミュレーションを行い、オゾンガスの通流空間３２内及びウエハＷの表面における濃度分布を調べた。その結果、ガスを吐出してから０．０５秒後に通流空間３２内及びウエハＷの表面における濃度分布が略均一になった。この濃度分布が均一になるまでの速度は、ＡＬＤプロセスを行うには十分な速度であり、このガス供給部３がＡＬＤプロセスにおいて有効であると考えられる。
【００６６】
（評価試験３）
続いて評価試験１と同様にＳｒ原料ガス供給工程及びＳｒ原料ガスパージ工程に従って各ガス導入ポートからガスを供給し、Ｃ7Ｈ8ガスの分布を調べるシミュレーションを行った。ただしガス導入ポート６４からカウンターガスであるＡｒガスの供給は行われないように設定した。その結果、Ｓｒ原料ガス供給工程において、ガス供給から０．１秒経過すると、Ｃ7Ｈ8ガスは略均一にガス通流空間３２内及びウエハＷの表面において最も濃度の高いところで１１％、最も濃度の低いところで１０％であり、１０％となっている領域の占める割合は、評価試験１で濃度の低い領域の占める割合よりも大きかった。続くＳｒ原料ガスパージ工程において、ガス供給後から０．１５秒後には最も濃度の高い領域で０．０１％、最も濃度の低い領域で０．００１％であった。評価試験１で示すように、ガス導入ポート６４からＡｒガスを供給した場合には０．１５秒後には既にパージが完了していたので、この評価試験３と評価試験１の結果からガス導入ポート６４からのカウンターガス供給を行うことが、ウエハ面内におけるガス供給の均一化及びパージ工程の高速化を図る上で好ましいことが分かる。
【００６７】
（評価試験４）
続いてシミュレーションにおいて区画部材４１〜４６を持たないガス供給部３を設定し、評価試験１と同様にＳｒ原料ガス供給工程及びＳｒ原料ガスパージ工程に従って各ガス導入ポートからガスを供給するシミュレーションを行った。その結果Ｓｒ原料ガス供給工程においてＣ7Ｈ8ガスの分布は評価試験１と同様になったが、Ｓｒ原料ガスパージ工程においてパージガス供給から０．１５秒経過後、ウエハＷの周縁部のＣ7Ｈ8ガスの濃度が０．０２％、ウエハＷの中心部のＣ7Ｈ8ガスの濃度が０．００１％とその差が評価試験１の結果に比べて大きかった。従って区画部材４１〜４６はガスを均一に置換させる役割を有することが示された。
【００６８】
（評価試験５）
続いてシミュレーションにおいて、図１６に示す、径方向に４分の１に分割されたガス供給部１１０の流路のモデルを設定し、評価試験１と同様にＳｒ原料ガス供給工程及びＳｒ原料ガスパージ工程に従って各ガス導入ポートからガスを供給するシミュレーションを行った。ただし、ガス導入ポート６１ａ及び６１ｃからはＣ7Ｈ8ガスとＡｒガスとの混合ガスの代わりにトルエンガスとＡｒガスとの混合ガスを５００ｍＬ／ｍｉｎ(ｓｃｃｍ)で供給するように設定した。この混合ガス中のトルエンの流量は０．１ｇ／分であり、またウエハＷ及びその周囲の処理空間の温度は２００℃とした。ガス導入ポート６４からのＡｒのガス流量は５００ｍＬ／ｍｉｎ(ｓｃｃｍ)に設定し、ガス導入ポート６２ａ、６２ｃからは計５００ｍＬ／ｍｉｎ(ｓｃｃｍ)のＡｒガスを供給するように設定した。他のガス導入ポートについては、このシミュレーションでは設定していない。そして、処理空間Ｓにおけるトルエンガスの分布を調べた。
【００６９】
シミュレーションの結果、ガス吐出後０．１秒で処理空間Ｓ全体にトルエンガスが広がっており、濃度は４％と処理空間Ｓ全体で均一であった。この結果と、評価試験１の従来のシャワーヘッドの構造のシミュレーション結果とを比較して、このガス供給部１１０は、ウエハＷの面内に均一性高く、そして高速でガスを供給できることが示された。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明のガス供給装置であるガス供給部の第１の実施形態を備えた成膜装置の縦断側面図である。
【図２】前記ガス供給部の縦断側面図である。
【図３】前記ガス供給部の下断面図である。
【図４】前記ガス供給部の縦断側面斜視図である。
【図５】前記ガス供給部の下面側斜視図である。
【図６】前記ガス供給部のガス通流空間における渦流を示した図である。
【図７】前記成膜装置を用いて行うＡＬＤプロセスの工程図である。
【図８】前記ガス供給部の第１の変形例を示した説明図である。
【図９】前記ガス供給部の第２の変形例を示した説明図である。
【図１０】前記ガス供給部の第３の変形例を示した説明図である。
【図１１】前記ガス供給部の第２の実施形態を示した説明図である。
【図１２】前記ガス供給部の第３の実施形態を示した縦断斜視図である。
【図１３】前記第３の実施形態のガス供給部の下側を示した下面図及び下側斜視図である。
【図１４】前記ガス供給部のガス導入ポート周辺の構造を示した縦断斜視図である。
【図１５】評価試験のシミュレーションにおける処理空間のガス濃度分布を示した図である。
【図１６】評価試験のシミュレーションで用いたガス流路のモデルの斜視図である。
【図１７】従来のガスシャワーヘッドの縦断側面図である。
【符号の説明】
【００７１】
Ｗ              半導体ウエハ
２              成膜装置
２１            処理容器
２２            載置台
３              ガス供給部
３１            本体部
３Ａ            制御部
３Ｂ            記憶部
６１ａ、６２ａ、６３ａ、６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４    ガス導入ポート
７１，７２，７３，７４  ガス供給ライン
７５，７６              流量制御機器群
【図１】
2013225684.tif 000003
【図２】
2013225684.tif 000004
【図３】
2013225684.tif 000005
【図４】
2013225684.tif 000006
【図５】
2013225684.tif 000007
【図６】
2013225684.tif 000008
【図７】
2013225684.tif 000009
【図８】
2013225684.tif 000010
【図９】
2013225684.tif 000011
【図１０】
2013225684.tif 000012
【図１１】
2013225684.tif 000013
【図１２】
2013225684.tif 000014
【図１３】
2013225684.tif 000015
【図１４】
2013225684.tif 000016
【図１５】
2013225684.tif 000017
【図１６】
2013225684.tif 000018
【図１７】
2013225684.tif 000019