(57)【要約】【課題】基板上に所望の膜を形成する成膜処理を行う際、膜厚を向上させることが可能となる技術を提供することにある。【解決手段】基板処理装置は基板を処理する処理室とガス供給部とを備える。ガス供給部はガス供給流路を積層して構成される。ガス供給流路は前記基板の中心から外側に向かって処理ガスを流通させる第１の流路と、第１の流路から分岐され、基板上に処理ガスを供給するガス供給口が設けられた第２の流路と、を有する。ガス供給部はガス供給口から基板上に処理ガスを供給する。【選択図】図１３
2016169402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記基板の中心から外側に向かって処理ガスを流通させる第１の流路と、前記第１の流路から分岐され、前記基板上に前記処理ガスを供給するガス供給口が設けられた第２の流路と、を有するガス供給流路を積層して構成され、前記ガス供給口から前記基板上に前記処理ガスを供給するガス供給部と、
を備える
基板処理装置。
【請求項２】
請求項１の基板処理装置において、
前記第１の流路は中心側の流路断面積よりも外周側の流路断面積の方が小さくなるように構成される。
【請求項３】
請求項１又は２の基板処理装置において、
前記第２の流路は前記第１の流路に接続される前記第２の流路の接続面積が中心側よりも外周側の方が小さくなるように構成される。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つの基板処理装置において、
前記第１の流路と第２の流路によって構成される仮想円の直径は前記基板の直径よりも大きくなるように構成される。
【請求項５】
基板を処理室内に搬入する工程と、
前記基板の中心から外側に向かって処理ガスを流通させる第１の流路と、前記第１の流路から分岐され、前記基板上に前記処理ガスを供給するガス供給口が設けられた第２の流路と、を有するガス供給路を積層して構成されたガス供給部を介して前記基板上に前記処理ガスを供給する工程と、
前記処理ガスによって処理した前記基板を前記処理室から搬出する工程と、
を有する
半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に所望の膜を形成する成膜処理が行われている。このような成膜処理においては、所望の膜における膜厚が均一になるように基板上に形成されることが要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本開示の課題は、基板上に所望の膜を形成する成膜処理を行う際、膜厚を向上させることが可能となる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板の中心から外側に向かって処理ガスを流通させる第１の流路と、前記第１の流路から分岐され、前記基板上に前記処理ガスを供給するガス供給口が設けられた第２の流路と、を有するガス供給流路を積層して構成され、前記ガス供給口から前記基板上に処理ガスを供給するガス供給部と、
を備える技術が提供される。
【発明の効果】
【０００５】
上記基板処理装置によれば、基板上に所望の膜を形成する成膜処理を行う際、膜厚を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施形態で好適に用いられるクラスタ装置の概略構成図である。
【図２】実施例１で好適に用いられる基板処理装置の側方からの概略図（基板載置台が下降している状態）である。
【図３】実施例１で好適に用いられる基板処理装置の側方からの概略図（基板載置台が上昇している状態）である。
【図４Ａ】図２のａ−ａ矢視図である。
【図４Ｂ】図２のｂ−ｂ矢視図である。
【図５Ａ】実施例１で好適に用いられる基板処理装置のトレー回転機構周辺構造及びトレー回転機構の動作を説明するための図である。
【図５Ｂ】実施例１で好適に用いられる基板処理装置のトレー回転機構周辺構造及びトレー回転機構の動作を説明するための図である。
【図６Ａ】変形例１−１で好適に用いられる基板処理装置のトレー回転機構周辺構造及びトレー回転機構の動作を説明するための図である。
【図６Ｂ】変形例１−１で好適に用いられる基板処理装置のトレー回転機構周辺構造及びトレー回転機構の動作を説明するための図である。
【図７】実施例１で好適に用いられる基板処理装置の排気経路を説明するための図である。
【図８】変形例１−２で好適に用いられる基板処理装置を説明するための図である。
【図９Ａ】変形例１−３で好適に用いられる基板処理装置を説明するための図である。
【図９Ｂ】変形例１−３で好適に用いられる基板処理装置を説明するための図である。
【図１０】実施例１で好適に用いられる基板処理装置における基板処理工程を説明するためのフローチャートである。
【図１１】実施例１で好適に用いられる基板処理装置における成膜工程を説明するためのフローチャートである。
【図１２】実施例１で好適に用いられる基板処理装置における成膜工程を説明するための図である。
【図１３】実施例２で好適に用いられる基板処理装置のシャワーヘッドのガス流路網の概念図である。
【図１４Ａ】実施例２で好適に用いられる基板処理装置のシャワーヘッドの構造透視下面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａにおけるガス出口群を拡大した図である。
【図１５】図１３の最上段のガス流路網の断面図である。
【図１６】図１３の第２段目のガス流路網の断面図である。
【図１７】図１３の第３段目のガス流路網の断面図である。
【図１８】図１３の最下段のガス流路網の断面図である。
【図１９】図１５のＡ−Ａ断面図である。
【図２０】図１５のＢ−Ｂ断面図である。
【図２１】実施例２で好適に用いられる基板処理装置のシャワーヘッドの最上段のガス流路網の断面図である。
【図２２】変形例２−１で好適に用いられる基板処理装置のシャワーヘッドの最上段のガス流路網の断面図である。
【図２３】変形例２−２で好適に用いられる基板処理装置のシャワーヘッドを設けたガス流路網の概念図である。
【図２４】変形例２−２で好適に用いられる基板処理装置のシャワーヘッドの構造透視下面図である。
【図２５】実施例３で好適に用いられる基板処理装置のガス分散ヘッドを説明するための図である。
【図２６Ａ】図２５のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２６Ｂ】図２５のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図２６Ｃ】図２５のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図２７】実施例３で好適に用いられる基板処理装置のガス分散ヘッドを説明するための図である。
【図２８】変形例３−１で好適に用いられる基板処理装置のガス分散ヘッドを説明するための図である。
【図２９】変形例３−２で好適に用いられる基板処理装置のガス分散ヘッドを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態、実施例及び変形例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【０００８】
まず、実施形態に係る基板処理装置について図１を用いて説明する。
本実施形態で好適に用いられる基板処理システムとしての基板処理装置は、図１に示すように、クラスタ装置として構成されている。なお、本実施形態で好適に用いられるクラスタ装置においては、ウェハ２を搬送するウェハ搬送用キャリア（基板収納容器）としては、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod。以下、ポッドという。）１が使用されている。
【０００９】
図１に示すように、クラスタ装置１０は、大気圧未満の圧力（負圧）に耐え得る構造に構成されたトランスファモジュール（搬送室）としての第１ウェハ移載室（真空搬送室とも称する。以下、負圧移載室という。）１１を備えている。負圧移載室１１の筐体（以下、負圧移載室筐体という。）１２は、平面視が七角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。負圧移載室筐体１２は、搬送容器（密閉容器）として構成されている。負圧移載室１１の中央部には、負圧下においてウェハ２を移載する搬送ロボットとしてのウェハ移載機（真空搬送ロボット、真空搬送装置とも称する。以下、負圧移載機という。）１３が設置されている。
【００１０】
負圧移載室筐体１２の７枚の側壁のうち最も大きい側壁（正面壁）には、ロードロックモジュール（ロードロック室）としての搬入用予備室（以下、搬入室という。）１４と搬出用予備室（以下、搬出室という。）１５とがそれぞれ隣接して連結されている。搬入室１４の筐体と搬出室１５の筐体とは、それぞれ平面視が略菱形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されているとともに、負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。
【００１１】
搬入室１４及び搬出室１５の負圧移載室１１と反対側には、大気圧以上の圧力（以下、正圧という。）を維持可能な構造に構成されたフロントエンドモジュールとしての第２ウェハ移載室（大気搬送室とも称する。以下、正圧移載室という。）１６が隣接して連結されている。正圧移載室１６の筐体は、平面視が横長の長方形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。搬入室１４と正圧移載室１６との境にはゲートバルブ１７Ａが設置されており、搬入室１４と負圧移載室１１との間にはゲートバルブ１７Ｂが設置されている。搬出室１５と正圧移載室１６との境にはゲートバルブ１８Ａが設置されており、搬出室１５と負圧移載室１１との間にはゲートバルブ１８Ｂが設置されている。正圧移載室１６には、正圧下でウェハ２を移載する搬送ロボットとしての第２ウェハ移載機（大気搬送ロボット、大気搬送装置とも称する。以下、正圧移載機という。）１９が設置されている。正圧移載機１９は、正圧移載室１６に設置されたエレベータによって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータによって左右方向に往復移動されるように構成されている。正圧移載室１６の左側端部には、ノッチ合わせ装置２０が設置されている。
【００１２】
正圧移載室１６の正面壁には三つのウェハ搬入搬出口２１，２２，２３が、隣合わせに並べられて開設されている。これらのウェハ搬入搬出口２１，２２，２３は、ウェハ２を正圧移載室１６に対して搬入搬出し得るように構成されている。これらのウェハ搬入搬出口２１，２２，２３には、ポッドオープナ２４がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ２４は、ポッド１を載置する載置台２５と、載置台２５上に載置されたポッド１のキャップを着脱するキャップ着脱機構２６と、を備えており、載置台２５上に載置されたポッド１のキャップをキャップ着脱機構２６によって着脱することにより、ポッド１のウェハ出し入れ口を開閉するようになっている。ポッドオープナ２４の載置台２５に対しては、ポッド１が、工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって供給及び排出されるようになっている。
【００１３】
図１に示すように、負圧移載室筐体１２の７枚の側壁のうち正圧移載室１６と反対側に位置する２枚の側壁（背面壁）には、プロセスモジュールとしての第１処理ユニット３１と第２処理ユニット３２とがそれぞれ隣接して連結されている。第１処理ユニット３１と負圧移載室１１との間にはゲートバルブ４４が設置されている。第２処理ユニット３２と負圧移載室１１との間にはゲートバルブ１１８が設置されている。また、負圧移載室筐体１２における７枚の側壁のうち正圧移載室１６側の他の２枚の側壁には、クーリングステージとしての第１クーリングユニット３５と第２クーリングユニット３６とがそれぞれ連結されている。第１クーリングユニット３５及び第２クーリングユニット３６は、何れも処理済みのウェハ２を冷却する冷却室として構成されている。
【００１４】
クラスタ装置１０は、後述する基板処理フローを統括的に制御するメインコントローラ３７を備えている。なお、メインコントローラ３７は、クラスタ装置１０を構成する各部の動作を制御する。
【００１５】
第１処理ユニット３１は、例えば枚葉式コールドウォール型の基板処理装置として構成されており、機能的には処理ガス交互供給方法の基板処理装置や処理ガス同時供給の基板処理装置等の膜形成ユニットとして構成されている。
【００１６】
第２処理ユニット３２は、例えば枚葉式コールドウォール型の基板処理装置として構成されており、機能的にはＲＴＰ（Rapid Thermal Processing）装置等の熱処理ユニットとして構成されている。第２処理ユニット３２は、第１処理ユニット３１と同様な処理ガス交互供給方法の基板処理装置や処理ガス同時供給の基板処理装置等の膜形成ユニットであってもよい。
【実施例１】
【００１７】
クラスタ装置１０の第１処理ユニット３１である基板処理装置の第１の実施例について以下説明する。
近年、フラッシュメモリ等の半導体装置は高集積化の傾向にある。それに伴い、パターンサイズが著しく微細化されている。これらのパターンを形成する際、製造工程の一工程として、基板に酸化処理や窒化処理等の所定の処理を行う工程が実施される場合がある。
上記パターンを形成する方法の一つとして、例えば回路間に溝を形成し、そこにライナー膜や配線を形成する工程が存在する。この溝は、近年の微細化に伴い、高いアスペクト比となるよう構成されている。
ライナー膜等を形成するに際しては、溝の上部側面、中部側面、下部側面、底部においても膜厚にばらつきが無い良好なステップカバレッジの膜を形成することが求められている。良好なステップカバレッジの膜とすることで、半導体デバイスの特性を溝間で均一とすることができ、それにより半導体デバイスの特性ばらつきを抑制することができるためである。
この高いアスペクト比の溝を処理するために、ガスを加熱して処理することや、ガスをプラズマ状態として処理することが試みられたが、良好なステップカバレッジを有する膜を形成することは困難であった。
上記膜を形成する方法として、少なくとも二種類の処理ガスを交互に供給し、それらのガスを反応させることで一層の膜を形成し、更にそれを複数回繰り返して所望の膜厚の膜を形成する交互供給成膜処理方法が考えられる。一層ずつ形成するので、膜中の成分や膜厚を制御しやすい。
交互供給成膜処理では、少なくとも二種のガスを交互に供給して所望の膜厚を形成することから、所望の膜厚まで到達する時間が遅い、即ち生産効率が低いという問題がある。そこで、生産効率を高める方法が求められている。生産効率を高めるために、１チャンバでウェハ１枚を処理するのではなく、１チャンバの中で多数枚のウェハを処理する装置形態が考えられる。
しかし、多枚葉装置の排気経路において、排気ガスの出口がチャンバ下部一ヶ所にしかない場合、排ガスが滞在できる空間、時間が多くなり、このことに起因して副生成物が発生したり、排気ポートの位置の偏りからくる不均一排気により膜厚均一性が悪化するなどの問題が生じる可能性がある。
（１）基板処理装置の構成
上記課題を解決する実施例１に係る基板処理装置について図２から図４Ｂを参照して説明する。
実施例１に係る基板処理装置１０１は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂとその間をＯリング２０８で密封して構成される反応チャンバである基板処理容器２０２を有する。
基板処理容器２０２の内部には、サセプタ２７４を移動するのに用いられるトレー回転機構２７０が回転自在に設けられている。トレー回転機構２７０には、基板としてのウェハ２００（ウェハ２に相当）を載置するサセプタ２７４が複数、設置されている。図４Ａに示すように、本実施例おいては、サセプタ２７４はそれぞれが基板処理容器２０２の中央を中心とした中心角が略９０度の間隔となるように、周方向に４つ設けられている。ここで本実施例はウェハの処理枚数が４枚の例で説明しているが、これに限定されるものではない。
トレー回転機構２７０の下方には、モータ等により構成される回転駆動部２７２が設けられており、この回転駆動部２７２は、回転軸２７１を介してトレー回転機構２７０に接続されている。トレー回転機構２７０は、回転駆動部２７２が回転軸２７１を回転させるのに従って、回転するようになっている。トレー回転機構２７０が回転することで、４つのサセプタ２７４それぞれが一括して回転される。
また、トレー回転機構２７０の下方には、載置昇降部２７５が設けられている。載置昇降部２７５は、トレー回転機構２７０を昇降させるように構成されている。このように、トレー回転機構２７０は、回転自在及び昇降自在に構成されている。
回転軸２７１が連通する開口には、トレー回転機構２７０の昇降に対応して伸縮するトレー回転機構用ベローズ２７３が設けられており、基板処理容器２０２内が密閉に保たれるようになっている。
【００１８】
基板処理容器２０２内には、基板載置台２１２が複数（実施例１においては４つ）配設されている。基板載置台２１２それぞれには、ヒータ２１３等により構成される基板加熱部２１０とシフトピン２０７を通す貫通孔２１４が設けられている。つまり、基板載置台２１２は、少なくともヒータ２１３等により構成される基板加熱部２１０と、貫通孔２１４によって構成されている。基板加熱部２１０それぞれは、別個に制御されるようになっている。
基板載置台２１２の下方には、昇降機構２１８が設けられており、この昇降機構２１８は、シャフト２１７を介して基板載置台２１２に接続されている。
シャフト２１７が連通する開口には、基板載置台２１２の昇降に対応して伸縮するベローズ２１９が設けられており、基板処理容器２０２内が密閉に保たれるようになっている。
なお、基板載置台２１２それぞれは、別個に昇降するように構成してもよいし、一体として昇降するように構成してもよい。本図では、基板載置台２１２を垂直に昇降させるためのスライド（ガイド）機構は省略している。
【００１９】
基板処理容器２０２ｃの上面に設けられた基板を処理する処理空間と基板を移載する移載空間とを仕切るためのしきり板２０２ｃには、円形状に形成された複数の開口２０２ｄが形成されている。図４Ｂに示すように、実施例１においては、開口２０２ｄは、しきり板２０２ｃの基板処理容器２０２の中央を中心とした中心角が略９０度の間隔となるように周方向に４つ形成されている。開口２０２ｄの直径は、サセプタ２７４に載置されるウェハ２００の直径よりも大きく構成されている。しきり板２０２ｃの上部には、第１の反応部２９５と、第２の反応部２９６と、第３及び第４の反応部２９７，２９８とが設けられている。
実施例１においては、第１の反応部２９５、第２の反応部２９６、第３の反応部２９７及び第４の反応部２９８が基板処理容器２０２の中央を中心とした中心角が略９０度の間隔となるように周方向に設けられている。第１の反応部２９５、第２の反応部２９６、第３の反応部２９７及び第４の反応部２９８のそれぞれは、開口２０２ｄの上方を覆うようにして設けられている。また、第１の反応部２９５及び第２の反応部２９６、第３の反応部２９７及び第４の反応部２９８のそれぞれは、基板載置台２１２に対向するように設けられている。さらに、第１の反応部２９５及び第２の反応部２９６、第３の反応部２９７及び第４の反応部２９８は、それぞれの反応部の中心が同一の円周上に位置するように設けられている。
【００２０】
第１の反応部２９５は、ガス供給部として用いられる第１のシャワーヘッド２３０を備える。第１のシャワーヘッド２３０には、第１のガス供給管２４３ａが接続されている。第１のガス供給管２４３ａは、ガス流路を開閉する第１の開閉部２４５ｂ及びガスの流量を制御する第１の流量制御部２４５ｃを介して、第１のガス供給源（図示せず）に接続している。第１のガス供給源は原料ガス（例えばＴｉＣｌ４）の供給源である。また、第１のガス供給管２４３ａは、ガス流路を開閉する第２の開閉部２４６ｂ及びガスの流量を制御する第２の流量制御部２４６ｃを介して、第２のガス供給源（図示せず）に接続している。第２のガス供給源は第１の反応ガス（例えばＮＨ３）の供給源である。さらに、第１のガス供給管２４３ａは、ガス流路を開閉する第３の開閉部２４７ｂ及びガスの流量を制御する第３の流量制御部２４７ｃを介して、第３のガス供給源（図示せず）に接続している。第３のガス供給源は不活性ガス（例えばＮ２）の供給源である。さらに、第１のガス供給管２４３ａは、ガス流路を開閉する第４の開閉部２４８ｂ及びガスの流量を制御する第４の流量制御部２４８ｃを介して、第４のガス供給源（図示せず）に接続している。第４のガス供給源はキャリアガス（例えばＮ２又はＨ２）又は第２の反応ガス（例えばＰＨ３）の供給源である
ここで、第１の開閉部２４５ｂ、第２の開閉部２４６ｂ、第３の開閉部２４７ｂ、第４の開閉部２４８ｂのそれぞれは、例えば開閉バルブなどで構成され、第１の流量制御部２４５ｃ、第２の流量制御部２４６ｃ、第３の流量制御部２４７ｃ、第４の流量制御部２４８ｃのそれぞれは、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）などで構成され、それぞれが後述する制御部としてのコントローラ２６０と電気的に接続されて制御される。
第１のシャワーヘッド２３０は、シャワーヘッド２３０内に処理ガスを導入するガス導入口２３１ａと、シャワーヘッド２３０を加熱するヒータとしての蓋加熱部２３１ｃとを有する蓋２３１と、複数の第１のガス供給口２３４ａを有する分散板２３４とを備え、蓋２３１と分散板２３４との間にバッファ空間２３２を備える。すなわち、シャワーヘッド２３０は、少なくともガス導入口２３１ａと、蓋２３１と、分散板２３４とによって構成されている。
第１のシャワーヘッド２３０に供給されたガスは、第１のガス供給口２３４ａからウェハ２００に向けて供給される。
このように、第１の反応部２９５は、所定の温度に温められた第１の処理空間（処理室）２９１に処理ガスを供給する構成となっている。なお、第１の反応部２９５は、誘電体で形成した蓋２３１に高周波電源を接続してプラズマの生成を可能とすることで、所定の処理ガスをプラズマ励起して供給するようにして低温での基板処理が可能なように構成してもよい。
【００２１】
第１のシャワーヘッド２３０の外周には、後述する第１の処理空間２９１を囲繞するように形成された第１のリング状排気管２７７が設けられ、この第１のリング状排気管２７７の処理空間側の壁面には、第１のシャワーヘッド２３０からウェハ２００へ供給されたガスを均等に排出する排気口２７６を１つまたは複数設置する。ここで、第１のリング状排気管２７７に排気口２７６を複数設ける場合には、円周方向に等間隔になるように設けることが好ましく、このように構成することによって、処理空間２９１内に供給された排気ガスを均等に排気することが可能となる。排気口２７６から排気された排気ガスは、均一に第１のリング状排気管２７７へ排気されたあと、第１のリング状排気管２７７の排気口２７６が設けられている側壁面とは反対側の側壁面に接続される第１の排気配管２８１へ流れる。このようにして第１の処理空間２９１は第１のリング状排気管２７７を形成する壁によって囲まれる。
第２のシャワーヘッド２９０，第３のシャワーヘッド３１０，第４のシャワーヘッド３２０も同様であり、第２のリング状排気管２７８、第３のリング状排気管２７９、第４のリング状排気管２８０を経由し、第１の排気配管２８２、２８３、２８４へ流れる。排気経路に関しては図７以降にて詳しく後述する。
【００２２】
図３に示すように、基板載置台２１２が上昇すると、サセプタ２７４はそれぞれ、このサセプタ２７４によって開口２０２ｄの下方を覆うようにして配置される。これにより、開口２０２ｄを挟むようにして、サセプタ２７４と第１のシャワーヘッド２３０と第１のリング状排気管２７７を形成する壁（側壁）とにより囲まれた基板を処理する空間としての第１の処理空間２９１が形成される。第１の処理空間２９１は、少なくともその一部がサセプタ２７４及び第１のシャワーヘッド２３０によって構成されている。第２の処理空間２９２、第３の処理空間２９３、第４の処理空間２９４も同様である。
基板載置台２１２を上昇させると、サセプタ２７４それぞれの下方に基板加熱部２１０が配置される。このように、基板加熱部２１０は第１の処理空間２９１、第２の処理空間２９２、第３の処理空間２９３、第４の処理空間２９４を加熱する加熱源として機能する。
【００２３】
次に、トレー回転機構２７０の周辺構造及びトレー回転機構２７０の動作について図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。
基板処理容器２０２には、気密に構成された搬入出室１２０（負圧移載室１１に相当）がゲートバルブ２０５（ゲートバルブ４４に相当）を介して隣接するように設けられている。ゲートバルブ２０５が開かれることで、基板処理容器２０２内と搬入出室１２０内とが連通するようになっている。搬入出室１２０には、ウェハ２００を同時に２枚搬送する搬送装置１２５（負圧移載機１３に相当）が設けられている。搬送装置１２５は、外部の装置（図１における搬入室１４及び搬出室１５や、第１クーリングユニット３５及び第２クーリングユニット３６に相当）とトレー回転機構２７０上のサセプタ２７４との間で、ウェハ２００を搬送する。
【００２４】
サセプタ２７４にウェハ２００を搬送する際、基板載置台２１２は搬送位置に移動される。具体的には、基板載置台２１２は、下降した位置（図２に示す位置）となる。そして、図５Ａに示すように、ゲートバルブ２０５が開かれ、搬送装置１２５によって、搬入出室１２０に近接する２個のサセプタ２７４（サセプタ２７４ａ，２７４ｂ）にウェハ２００が２枚搬送される。
１番目と２番目のウェハ２００がサセプタ２７４ａ及びサセプタ２７４ｂに搬送されると、トレー回転機構２７０は、矢印ＡＲの方向に１８０度回転し、空の２枚のサセプタ２７４（サセプタ２７４ｃ、２７４ｄ）が搬入出室１２０に近接するように移動する。そして、搬送装置１２５によって、搬入出室１２０に近接する２個のサセプタ２７４ｃ及びサセプタ２７４ｄに３番目と４番目のウェハ２００が搬送される。この結果、図５Ｂに示すように、すべてのサセプタ２７４（サセプタ２７４ａ、２７４ｂ、２７４ｃ、２７４ｄ）にウェハ２００が配置され、成膜処理が行われる。ウェハ２００に所定の処理をする際、基板載置台２１２は処理位置に移動される。具体的には、基板載置台２１２は、上昇した位置（図３に示す位置）となり、サセプタ２７４が、第１の反応部２９５、第２の反応部２９６、第３の反応部２９７、第４の反応部２９８と対向する位置（第１の処理空間２９１、第２の処理空間２９２、第３の処理空間２９３、第４の処理空間２９４、を形成する位置）となる。本実施例においては、搬送位置にある基板載置台２１２が上昇されることで、この基板載置台２１２は処理位置に移動される。
【００２５】
次に、基板処理装置１０１の排気経路について図７を用いて説明する。上述の通り、第１乃至第４の反応部２９５〜２９８のそれぞれで発生した排ガスは排気口２７６から、それぞれの反応部のリング状排気管２７７〜２８０へ均等に排気される。排気口２７６は、図７では周囲（反応部の側壁）に均等の大きさ及び間隔に空いた複数の孔である。各リング状排気管２７７〜２８０へ均等に排気された排ガスは各第１の排気配管２８１〜２８４へ流れる。第１の排気配管２８１と第１の排気配管２８３は第２の排気配管２８５に合流し、第１の排気配管２８２と第１の排気配管２８４は第２の排気配管２８６に合流する。第２の排気配管２８５と第２の排気配管２８６とは一つに合流し、真空ポンプやメカニカルポンプ等のポンプ（ＰＵＭＰ）へと接続される。その途中には反応空間の圧力を調整するための圧力調整器２２３が設置される。
排気方法として重要なのは、副生成物の発生防止や、排気速度の向上を目的として速やかに均一に処理空間から処理済のガスを排気することにある。具体的には図３に示すように、ウェハ搬送空間３００の処理ガスを排気するのではなく、処理空間（例えば、処理空間２９１）のすぐ外側に設置したリング状排気空間（例えば、第１のリング状排気管２７７）を速やかに排気するのが望ましい。
また、各処理空間から、ＡＰＣバルブなどの圧力調整器２２３までの各排気配管のコンダクタンス（排気量）を統一することも重要である。図７では第１乃至第４のリング状排気管２７７〜２８０の形状は同一であり、排気口２７６の孔径、孔数も同一である。第１の排気配管２８１〜２８４の配管径も同一で、第２の排気配管２８５，２８６の配管径も同一で、圧力調整器２２３までの距離も同一となるようにする。これらにより、各排気系のコンダクタンスが同一となり、各処理空間の圧力を同一にしたり、各処理空間の排ガスを均一に排気したりすることが可能である。
【００２６】
主に第１乃至第４のリング状排気管２７７〜２８０、第１の排気配管２８１〜２８４、第２の排気配管２８５、２８６、圧力調整器２２３により、ガス排気系（ガス排気ライン）が構成される。なお、上述したポンプをガス排気系に含めて考えてもよい。
【００２７】
基板処理装置１０１は、基板処理装置１０１の各部の動作を制御する制御部であるコントローラ２６０を有している。コントローラ２６０は、ＣＰＵ等の演算部２６１及び記憶部２６２を少なくとも有する。演算部２６１は、上位コントローラ３７や使用者の指示に応じて、記憶部２６２から基板処理装置１０１の動作を制御する制御プログラムや。基板の手順や条件等が記載された処理プログラム（プロセスレシピ）を呼び出し、その内容に応じて基板処理装置１０１の各構成を制御する。記憶部２６２に格納される処理プログラムや制御プログラムは等を総称して単にプログラムともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合には、プロセスレシピである処理プログラム単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。記憶装置としての記憶部２６２は、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。
コントローラ２６０は、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）２６３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置２６２や外部記憶装置は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置２６２単体のみを含む場合、外部記憶装置２６３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置２６３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
【００２８】
＜変形例１−１＞
次に、実施例１の第１の変形例（変形例１−１）に係る基板処理装置のトレー回転機構の周辺構造及びトレー回転機構２７０の動作について図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。
変形例１−１に係る基板処理装置は搬送装置及びトレー回転機構の周辺構造を除いて、基板処理装置１０１と同様である。すなわち、搬送装置の基板搬送枚数が１枚であること、トレー回転機構が９０度ずつ回転することが上述した実施例１とは大きく異なる。
基板処理容器２０２には、気密に構成された搬入出室１２０がゲートバルブ２０５を介して隣接するように設けられている。ゲートバルブ２０５が開かれることで、基板処理容器２０２内と搬入出室１２０内とが連通するようになっている。搬入出室１２０には、ウェハ２００を搬送する搬送装置（負圧移載機１３に相当）１２４が設けられている。搬送装置１２４は、外部の装置（図１における搬入室１４及び搬出室１５や、第１クーリングユニット３５及び第２クーリングユニット３６に相当）とトレー回転機構２７０上のサセプタ２７４との間で、ウェハ２００を搬送する。
【００２９】
サセプタ２７４にウェハ２００を搬送する際、基板載置台２１２は搬送位置に移動される。具体的には、基板載置台２１２は、下降した位置（図２に示す位置）となる。そして、図６Ａに示すように、ゲートバルブ２０５が開かれ、搬送装置１２４によって、搬入出室１２０に近接するサセプタ２７４（サセプタ２７４ａ）にウェハ２００が搬送される。
【００３０】
１番目のウェハ２００がサセプタ２７４に搬送されると、トレー回転機構２７０は、矢印ＡＲの方向に９０度回転し、空のサセプタ２７４（サセプタ２７４ｂ）が搬入出室１２０に近接するように移動する。そして、搬送装置１２４によって、搬入出室１２０に近接するサセプタ２７４（サセプタ２７４ｂ）に２番目のウェハ２００が搬送される。この動作を繰り返し、４枚のウェハ２００を４つのサセプタ２７４（サセプタ２７４ａ、２７４ｂ、２７４ｃ、２７４ｄ）それぞれに搬送する。この結果、図６Ｂに示すように、すべてのサセプタ２７４（サセプタ２７４ａ，２７４ｂ，２７４ｃ，２７４ｄ）にウェハ２００が配置され、成膜処理が行われる。ウェハ２００に所定の処理をする際、基板載置台２１２は処理位置に移動される。具体的には、基板載置台２１２は、上昇した位置（図３に示す位置）となり、サセプタ２７４が、第１の反応部２９５、第２の反応部２９６、第３の反応部２９７、第４の反応部２９８と対向する位置（第１の処理空間２９１、第２の処理空間２９２、第３の処理空間２９３、第４の処理空間２９４、を形成する位置）となる。本変形例においては、搬送位置にある基板載置台２１２が上昇されることで、この基板載置台２１２は処理位置に移動される。
【００３１】
＜変形例１−２＞
実施例１の第２の変形例（変形例１−２）に係る基板処理装置の排気経路について図８を用いて説明する。変形例１−２に係る基板処理装置は排気経路を除いて基板処理装置１０１と同様である。
装置の配置上、全ての排気配管の長さを揃えることができない場合でも、図８に示すように第１の排気配管２８１と第１の排気配管２８３の径の大きさを変化（図では小さく）させてコンダクタンスを調整してもよい。これに限らず、複数本の各排気配管の各径や各長さを調整することにより、コンダクタンスが同一であれば良い。
【００３２】
＜変形例１−３＞
実施例１の第３の変形例（変形例１−３）に係る基板処理装置の排気経路について図９Ａ及び図９Ｂを用いて説明する。変形例１−３に係る基板処理装置はリング状排気管を除いて基板処理装置１０１と同様である。
第１の排気配管２８１一ヶ所へガスが排気されるために、排気口２７６（図９Ａ及び図９Ｂでは孔）だけでは第１の排気配管２８１の方へ多く排気されてしまう場合は、リング状排気管２７７の空間を分割し、均等に排気するように設計された孔やスリット等が開けられた整流板を設置してもよい。具体的には図９Ｂに示すように、リング状排気管２７７の空間の中に、環状板２７７ｃを設置してリング状排気管２７７の空間を反応炉（処理空間）側２７７ａと排気側２７７ｂに分割する。環状板２７７ｃに反応炉側２７７ａから排気側２７７ｂへ貫通するガス流路２７７ｄを設置する。ガス流路２７７ｄは孔やスリット形状でも良く、均一配置や、不均一配置でも良い。不均一配置の例としては第１の排気配管２８１の方から多くガスが排気されるのを防ぐような配置、例えば第１の排気配管２８１の反対側に多くガス流路２７７ｄを配置したり、孔は均等ピッチで配置するが第１の排気配管２８１の反対側の方が孔径を大きくしたりする配置が考えられる。なお、整流板を設置する代わりに排気口２７６の大きさや間隔を調整して均等に排気するようにしてもよい。
【００３３】
（２）基板処理工程
次に、半導体製造装置としての基板処理装置１０１を使用して、基板を処理する基板処理工程の概略について上述した実施例１の構成を用いて説明する。この基板処理工程は、例えば、半導体装置（デバイス）を製造するための一工程である。なお、以下の説明において、基板処理装置１０１を構成する各部の動作や処理は、コントローラ２６０により制御される。
ここでは、第１のガス供給源には第１元素含有ガスとしてＴｉＣｌ４ガス（四塩化チタンガス）を用い、第２のガス供給源には第２元素含有ガスとしてＮＨ３ガス（アンモニアガス）を用い、ウェハ２００上に薄膜としてＴｉＮ膜（窒化チタン膜）を形成する例について説明する。なお、例えば、ウェハ２００上には、予め所定の膜が形成されていてもよい。また、ウェハ２００又は所定の膜には予め所定のパターンが形成されていてもよい。
【００３４】
本明細書において「ウェハ」という言葉を用いた場合は、「ウェハそのもの」を意味する場合や、「ウェハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体（集合体）」を意味する場合、すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウェハと称する場合がある。また、本明細書において「ウェハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウェハそのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「ウェハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウェハの最表面」を意味する場合がある。
従って、本明細書において「ウェハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウェハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合や、「ウェハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウェハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウェハ上に所定の層（または膜）を形成する」と記載した場合は、「ウェハそのものの表面（露出面）上に所定の層（または膜）を形成する」ことを意味する場合や、「ウェハ上に形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としてのウェハの最表面の上に所定の層（または膜）を形成する」ことを意味する場合がある。
また、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウェハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【００３５】
基板処理工程について図１０を用いて説明する。
（基板搬入・載置工程Ｓ１０２）
まず、ウェハ２００を基板処理容器２０２内へ搬入し、基板載置部２１２上に載置する基板搬入・載置工程Ｓ１０２を行う。具体的には、搬送装置１２５を用いて処理容器２０２内にウェハ２００を搬入した後、基板処理容器２０２内に搬入されたウェハ２００は、基板載置部２１２の上面から突出しているリフトピン２０７上に一時的に載置される。リフトピン２０７上にウェハ２００を載置した搬送装置１２５は、基板処理容器２０２の外へ退避する。搬送装置１２５が退避した後、ゲートバルブ２０５を閉じることによって基板処理容器２０２が密閉される。その後、基板載置部２１２を上昇させることにより、リフトピン２０７は基板載置部２１２の上面から埋没し、ウェハ２００は、基板載置部２１２上面のサセプタ２７４の基板載置面２１１上に載置される。
なお、ウェハ２００を基板処理容器２０２内に搬入する際、又はウェハ２００を基板処理容器２０２内から搬出する際には、第１の排気配管２８１〜２８４により基板処理容器２０２内を排気しつつ、第３のガス供給源から第１及び第２のガス供給管２４３ａ，２４４ａ等を介して基板処理容器２０２内に、不活性ガス（例えばＮ２ガス）を供給することが好ましい。例えば、ポンプを作動させ、圧力調整器２２３を開けることにより、第１の排気配管２８１〜２８４から基板処理容器２０２内の雰囲気を排気している状態で、例えば第３の開閉部を開けることにより、基板処理容器２０２内にＮ２ガスを供給することが好ましい。これにより、ゲートバルブ２０５から基板処理容器２０２内へのパーティクルの侵入や、ウェハ２００上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。なお、ポンプは、少なくとも基板搬入・載置工程（Ｓ１０２）から後述する基板搬出工程（Ｓ１０６）が終了するまでの間は、常に作動させた状態とする。
【００３６】
（成膜工程Ｓ１０４）
次に、ウェハ２００の表面上に薄膜を形成する成膜工程Ｓ１０４を行う。成膜工程Ｓ１０４について図１１及び図１２を用いて説明する。以下、第１の反応部２９５における処理に代表して説明するが、第２乃至第４の反応部２９６〜２９８における処理は第１の反応部２９５における処理と同様である。
【００３７】
（第１の処理ガス供給工程Ｓ２０２）
基板載置部２１２上にウェハ２００を載置した後、第１の処理空間２９１内のガスを第１の排気配管２８１により排気しつつ、第１の開閉部を開け、第１のガス供給管２４３ａ、孔２３１ａ、バッファ空間２３２、第１の供給口２３４ａを介して、第１の処理空間２９１内に第１のガス供給源から第１の処理ガスとしてのＴｉＣｌ４ガスの供給を開始する。バッファ空間２３２内に供給されたガスは、複数の第１の供給口２３４ａを介して、処理空間２９１内のウェハ２００上に均一に供給される。ＴｉＣｌ４ガスは、プリカーサ（前駆体）として働く。このように、第１の処理ガスとしてプリカーサとして働くガスを供給する場合、第１の処理ガスは原料ガスなどと称される場合もある。
また、このとき、ＴｉＣｌ４ガスの流量が所定の流量となるように、第１の流量制御部を調整する。なお、ＴｉＣｌ４ガスとともに、第４のガス供給源からキャリアガスとしてＮ２ガスを、処理空間２９１内に流してもよい。また、圧力調整器２２３の弁開度を適正に調整することにより、基板処理容器２０２内の圧力を、所定の圧力とする。
処理空間２９１内において、ＴｉＣｌ４ガスは、所定の時間、ウェハ２００上に供給される。ウェハ２００表面上には、ＴｉＣｌ４ガスがウェハ２００の表面に接触することによって「第１元素含有層」としてのチタン含有層が形成される。チタン含有層は、例えば、基板処理容器２０２内の圧力、ＴｉＣｌ４ガスの流量、処理空間２９１での処理時間等に応じて、所定の厚さ及び所定の分布で形成される。
所定の時間経過後、第１の開閉部を閉じ、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。
【００３８】
（第１の排気工程Ｓ２０４）
ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止した後、第１の排気配管２８１を介して、第１のシャワーヘッド２３０内（詳しくはバッファ空間２３２内）及び第１の処理空間２９１内の雰囲気（ガス）を排出する。具体的には、第３のガス供給源から、第１のガス供給管２４３ａを介して、バッファ空間２３２内へＮ２ガスなどのパージガスが供給され、第１の供給口２３４ａを介して、第１の処理空間２９１内へパージガスが供給され、第１の排気配管２８１を介して、バッファ空間２３２内及び第１の処理空間２９１内の雰囲気が排出される。
第１の排気工程Ｓ２０４において供給された不活性ガスは、第１の処理ガス供給工程Ｓ２０２でウェハ２００表面で膜を形成できずに余剰となったチタン成分を、ウェハ２００上から除去する。このとき、キャリアガスにパージガスと同じガスを用いる場合には、第４の開閉部を開き、キャリアガスをパージガスとして供給するように制御してもよく、このように制御することによって排気工程の時間を短縮することができる。
所定の時間、第１の排気工程Ｓ２０４を行った後、第３の開閉部を閉じて、第３のガス供給源からのパージガスの供給を停止し、第１の排気工程Ｓ２０４を終了する。
【００３９】
（第２の処理ガス供給工程Ｓ２０６）
第１の排気工程Ｓ２０４の後、第１の処理空間２９１内のガスを第１の排気配管２８１により排気しつつ、第２の開閉部を開け、第１のガス供給管２４３ａ、バッファ空間２３２、第１の供給口２３４ａを介して、第１の処理空間２９１内に第２の処理ガスとしてのＮＨ３ガスを供給開始する。第１の処理空間２９１内に供給されるＮＨ３ガスを、バッファ空間２３２と分散板２３４が有する複数の第１の供給口２３４ａを介して、第１の処理空間２９１内に供給するので、ウェハ２００上に均一にＮＨ３ガスを供給することができる。そのため、ウェハ２００上に形成される膜厚を均一にすることができる。
このとき、ＮＨ３ガスの流量が所定の流量となるように、第２の流量制御部を調整する。なお、ＮＨ３ガスとともに、第４のガス供給源からキャリアガスとしてＮ２ガスを、第１の処理空間２９１内に流してもよい。また、圧力調整器２２３の弁開度を適正に調整することにより、基板処理容器２０２内の圧力を、所定の圧力とする。
このとき、シャワーヘッド２３０に高周波電源を接続し、プラズマユニットとして第２の処理ガスをプラズマにより活性化させるように構成している場合には、処理空間２９１内において、プラズマによって活性化したＮＨ３ガスが所定の時間ウェハ２００上に供給される。ウェハ２００上に既に形成されているチタン含有層が、ＮＨ３ガスのプラズマによって改質されることにより、ウェハ２００の上には、チタン元素及び窒素元素を含有する層が形成される。このＮＨ３ガスはリアクタント）として働く。このように、第２の処理ガスとしてリアクタントとなるガスを供給する場合、第２の処理ガスは反応ガス又は改質ガスなどと称される場合もある。
チタン元素及び窒素元素を含有する改質層は、例えば、基板処理容器２０２内の圧力、ＮＨ３ガスの流量等に応じて、所定の厚さ、所定の分布、チタン含有層に対する所定の窒素成分等の侵入深さで形成される。
所定の時間経過後、第２の開閉部を閉じ、第１の処理空間２９１内へのＮＨ３ガスの供給を停止する。ただし、第１の排気配管２８１を介した排気、つまり、バッファ空間２３２内と第１の処理空間２９１内のガスの排気は続行する。
【００４０】
（第２の排気工程Ｓ２０８）
ＮＨ３ガスの供給を停止した後、第１の排気配管２８１を介して、シャワーヘッド２３０内（詳しくはバッファ空間２３２内）及び第１の処理空間２９１内の雰囲気（ガス）を排出する。具体的には、第３のガス供給源から、第１のガス供給管２４３ａを介して、バッファ空間２３２内へＮ２ガスなどのパージガスが供給され、第１の供給口２３４ａを介して、第１の処理空間２９１内へパージガスが供給され、第１の排気配管２８１を介して、バッファ空間２３２内及び第１の処理空間２９１内の雰囲気が排出される。
第２の排気工程Ｓ２０８において供給された不活性ガスは、第２の処理ガス供給工程Ｓ２０６でウェハ２００上に形成された膜に結合できずに余剰となった窒素成分を、ウェハ２００上から除去する。なお、第１の排気工程Ｓ２０４と同様、キャリアガスにパージガスと同じガスを用いる場合には、第４の開閉部を開き、キャリアガスをパージガスとして供給するように制御してもよく、このように制御することによって排気工程の時間を短縮することができる。
所定の時間、第２の排気工程Ｓ２０８を行った後、第３の開閉部を閉じて、第３のガス供給源からのパージガスの供給を停止し、第２の排気工程Ｓ２０８を終了する。
【００４１】
（判定Ｓ２１０）
第２の排気工程Ｓ２０８が終了した後、コントローラ２６０は、第１の処理ガス供給工程Ｓ２０２から第２の排気工程Ｓ２０８までを１サイクルとする処理サイクルを、所定回数実施したか否かを判定する。
所定回数実施していない場合（判定Ｓ２１０でＮｏの場合）、第１の処理ガス供給工程Ｓ２０２へ移行し、第１の処理ガス供給工程Ｓ２０２、第１の排気工程Ｓ２０４、第２の処理ガス供給工程Ｓ２０６、第２の排気工程Ｓ２０８を行う。所定回数実施した場合（判定Ｓ２１０でＹｅｓの場合）、成膜工程Ｓ１０４を終了する。
【００４２】
（基板搬出工程Ｓ１０６）
次に、窒化チタン膜が形成されたウェハ２００を、処理容器２０２から搬出する。
詳しくは、基板載置部２１０を下降させ、第３のガス供給源から処理容器２０２内へ不活性ガスを供給しつつ、ゲートバルブ２０５を開き、搬送装置１２５を用いて、ウェハ２００を基板処理容器２０２内から搬入出室１２０内へ搬出する。その後、基板処理工程を終了する場合は、第３のガス供給源から基板処理容器２０２内への不活性ガス供給を停止する。
【００４３】
変形例１−１、変形例１−２及び変形例１−３に係る基板処理装置における基板処理工程は実施例１と同様である。
【００４４】
本実施例及び変形例によれば、多枚葉型の基板処理装置の排気経路において、排ガスが滞在できる空間を小さく、時間を短くでき、排気を均一にすることが可能であり、副生成物の発生の問題や、膜厚均一性の悪化などの問題を防止することができる。
【実施例２】
【００４５】
クラスタ装置１０の第１処理ユニット３１である基板処理装置の第２の実施例について以下説明する。
【００４６】
基板処理装置１０１のように枚葉型の基板処理装置のガス供給形態は、基板に形成される膜の膜厚均一性や膜質均一性を考慮するとシャワーヘッドによる処理ガス供給方式が良いが、シャワーヘッド内のガス置換特性が悪い。ガス置換が遅いと成膜処理時間が長くなり生産性が落ちるので、ガス置換の早いシャワーヘッドが必要とされる。
【００４７】
基板処理装置１０１のシャワーヘッド２３０に代えて用いられる実施例２に係る基板処理装置のシャワーヘッドについて図１３から図２０を用いて説明する。実施例２に係る基板処理装置はシャワーヘッド部及びそれに接続されるガス供給系の構成が異なるが、その他の構成は実施例１に記載した基板処理装置１０１と同様である。なお、実施例１に記載した基板処理装置１０１では一つの基板処理容器２０２に複数のシャワーヘッドを有するが、本実施例のシャワーヘッドはそれに限定されるものではなく、一つの基板処理容器２０２に対して一つのシャワーヘッドが設けられるように構成されていてもよい。
【００４８】
図１３から図１８に示すように、シャワーヘッド３３０は第１乃至第４のガス導入管３３１ａ，３３２ａ，３３３ａ，３３４ａとそれぞれ接続される第１乃至第４のガス流路網３３１Ｎ，３３２Ｎ，３３３Ｎ，３３４Ｎが積層されて構成される。例えば、第１のガス導入管３３１ａには、実施例１で述べた第１の開閉部及び第１の流量制御部を介して、第１のガス供給源が接続され、第１の処理ガスが供給される。また、第１のガス導入管３３１ａには、第３の開閉部及び第３の流量制御部を介して、第３のガス供給源が接続される。第２のガス導入管３３２ａには、実施例１で述べた第２の開閉部及び第２の流量制御部を介して、第２のガス供給源が接続され、第２の処理ガスが供給される。また、第２のガス導入管３３２ａには、第４の開閉部及び第４の流量制御部を介して、第４のガス供給源が接続される。
【００４９】
図１５に示すように、第１のガス流路網３３１Ｎは第１の流路である主流路３３１ｂと第２の流路である分岐流路３３１ｃとガス出口導入流路３３１ｄとを備える。第１のガス流路網３３１Ｎはその中心Ｃ１の上部で第１のガス導入管３３１ａと接続される。主流路３３１ａはガス流路網の中心Ｃ１から平面視で４方向に９０度間隔で延伸し、お互いに交差しない。すなわち、主流路３３１ｂは格子状の流路形状とならずに中心Ｃ１から放射状に延伸される形状を有することとなる。分岐流路３３１ｃは主流路３３１ｂから左右に複数分岐し、主流路３３１ｂの延伸方向に対して平面視で右回り及び左回りに４５度の方向に延伸する。複数の分岐流路３３１ｃは平面視でお互いに平行に延伸し、交差しない。すなわち、分岐流路３３１ｃは主流路３３１ｂと同様に格子状の流路形状とならずに主流路３３１ｂとの接続部から放射状に延伸される形状を有することとなる。ガス出口導入流路３３１ｄは等間隔に配置し分岐流路３３１ｃから下方（処理空間の方向）に延伸する。なお、ガス出口導入流路３３１ｄは主流路３３１ｂから延伸せず、主流路３３１ｂの端部付近から延伸するガス出口導入流路３３１ｄも短い分岐流路３３１ｃを経由して延伸する。
【００５０】
図１６に示すように、第２のガス流路網３３２Ｎは主流路３３２ｂと分岐流路３３２ｃとガス出口導入流路３３２ｄとを備える。第２のガス流路網２３２Ｎはその中心Ｃ２の上部で第２のガス導入管３３２ａと接続される。主流路３３２ｂはガス流路網の中心２３２Ｃから平面視で４方向に９０度間隔で延伸し、お互いに交差しない。すなわち、主流路３３２ｂは格子状の流路形状とならずに中心Ｃ２から放射状に延伸される形状を有することとなる。分岐流路３３２ｃは主流路３３２ｂから左右に複数分岐し、主流路３３２ｂの延伸方向に対して平面視で右回り及び左回りに４５度の方向に延伸する。複数の分岐流路３３２ｃは平面視でお互いに平行に延伸し、交差しない。すなわち、複数の分岐流路３３２ｃのそれぞれは主流路３３２ｂと同様に格子状の流路形状とならずに主流路３３２ｂとの接続部から放射状に延伸される形状を有することとなる。ガス出口導入流路３３２ｄは等間隔に配置し分岐流路３３２ｃから下方（処理空間の方向）に延伸する。なお、ガス出口導入流路３３２ｄは主流路３３２ｂから延伸せず、主流路３３２ｂの端部付近から延伸するガス出口導入流路３３２ｄも短い分岐流路３３２ｃを経由して延伸する。
【００５１】
図１７に示すように、第３のガス流路網３３３Ｎは主流路３３３ｂと分岐流路３３３ｃとガス出口導入流路３３３ｄとを備える。第３のガス流路網３３３Ｎはその中心Ｃ３の上部で第３のガス導入管３３３ａと接続される。主流路３３３ｂはガス流路網の中心Ｃ３から平面視で４方向に９０度間隔で延伸し、お互いに交差しない。すなわち、主流路３３３ｂは格子状の流路形状とならずに中心Ｃ３から放射状に延伸される形状を有することとなる。分岐流路３３３ｃは主流路３３３ｂから左右に複数分岐し、主流路３３３ｂの延伸方向に対して平面視で右回り及び左回りに４５度の方向に延伸する。複数の分岐流路３３３ｃは平面視でお互いに平行に延伸し、交差しない。すなわち、複数の分岐流路３３３ｃのそれぞれは主流路３３３ｂと同様に格子状の流路形状とならずに主流路３３３ｂとの接続部から放射状に延伸される形状を有することとなる。ガス出口導入流路３３３ｄは等間隔に配置し分岐流路３３３ｃから下方（処理空間の方向）に延伸する。なお、ガス出口導入流路３３３ｄは主流路３３３ｂから延伸せず、主流路３３３ｂの端部付近から延伸するガス出口導入流路３３３ｄも短い分岐流路３３３ｃを経由して延伸する。
【００５２】
図１８に示すように、第４のガス流路網３３４Ｎは主流路３３４ｂと分岐流路３３４ｃとガス出口導入流路３３４ｄとを備える。第４のガス流路網３３４Ｎはその中心Ｃ４の上部で第４のガス導入管３３４ａと接続される。主流路３３４ｂはガス流路網の中心Ｃ４から平面視で４方向に９０度間隔で延伸し、お互いに交差しない。すなわち、主流路３３４ｂは格子状の流路形状とならずに中心Ｃ４から放射状に延伸される形状を有することとなる。分岐流路３３４ｃは主流路３３４ｂから左右に複数分岐し、主流路３３４ｂの延伸方向に対して平面視で右回り及び左回りに４５度の方向に延伸する。複数の分岐流路３３４ｃは平面視でお互いに平行に延伸し、交差しない。すなわち、複数の分岐流路３３４ｃのそれぞれは主流路３３４ｂと同様に格子状の流路形状とならずに主流路３３４ｂとの接続部から放射状に延伸される形状を有することとなる。ガス出口導入流路３３４ｄは等間隔に配置し分岐流路３３４ｃから下方（処理空間の方向）に延伸する。なお、ガス出口導入流路３３４ｄは主流路３３４ｂから延伸せず、主流路３３４ｂの端部付近から延伸するガス出口導入流路３３４ｄも短い分岐流路３３４ｃを経由して延伸する。
【００５３】
図１４Ａ乃至図１８に示すように、各ガス流路網の主流路は上下方向の透視視野で重なり、最上段の第１のガス流路網３３１Ｎと上から３段目の第３のガス流路網３３３Ｎの分岐流路は上下方向の透視視野で重なり、上から２段目の第２のガス流路網３３２Ｎと最下段の第４のガス流路網３３４Ｎの分岐流路は上下方向の透視視野で重なる。ガス出口導入路は上下方向の透視視野で主流路及び分岐流路と重ならない。各段のガス流路網のガス出口導入路３３１ｄ、３３２ｄ、３３３ｄ、３３４ｄが１つずつ１か所に密集配置して、図１４Ｂに示すように、ガス出口３３１ｅ、３３２ｅ、３３３ｅ、３３４ｅによってガス出口群３３０ｏを構成する。
【００５４】
これにより、複数のガス出口を密集配置するガス出口群が一定間隔で均一に配置され、上下方向の透視視野において、ガス出口群は主流路及び分岐流路と重ならないように配置される。複数のガス流路網は、上下方向の透視視野で重なるように配置されている。ガス出口群を構成する各々のガス出口は、対応する一つのガス流路網とのみつながっており、プロセス空間（処理空間、処理室）でポストミックスされるガス供給を実現する。上下方向の透視視野で流路が重なっているので、ガス流路網が多数となっても、ガス出口を均一かつ高密度で配置することができる。
【００５５】
必要なガス量を供給するための主流路及び分岐流路の流路構造として、流路断面の代表寸法で高さ／幅の比を１以上とする。これにより流路幅を大きくせずとも、必要な流路断面積を与えることができ、ガス出口配置を損なうことも無く、又、ガス出口径も十分な大きさにすることができる。
【００５６】
図１９に示すように、主流路３３１ｂの流路断面において高さがガス入口側（中心側）からガス出口側（外周側）に向かって、階段状に小さくしている。言い換えると、主流路の中心側の流路断面積よりも外周側の流路断面積の方が小さくなるように構成している。主流路３３２ｂ，３３３ｂ，３３４ｂは主流路３３１ｂと同様である。また、図２０に示すように、分岐流路３３１ｃの流路断面において高さがガス入口側（中心側）からガス出口側（外周側）に向かって、階段状に小さくしている。言い換えると、分岐流路の中心側の流路断面積よりも外周側の流路断面積の方が小さくなるように構成している。分岐流路３３２ｃ，３３３ｃ，３３４ｃは分岐流路３３１ｃと同様である。主流路及び分岐流路の流路断面において、高さと幅の一方、或いは、両方の寸法が、ガス入口からガス出口に近づくにつれ、ガスを行き渡らせるために必要な断面積を維持しながら、小さくする。このように構成することによって、ウェハ中心部に供給された処理ガスがウェハ周縁部に流れることによって生じるウェハ中心部と周縁部との膜厚の不均一化を抑制することが可能となるとともに、不要な流路体積を無くすことができる。
【００５７】
これらにより、処理対象となるウェハ表面に必要なガス量を均一に供給し、かつ、供給処理時間及び置換処理時間の短縮が可能となる。
【００５８】
＜変形例２−１＞
実施例２の第１の変形例（変形例２−１）に係る基板処理装置のシャワーヘッドについて図２１及び図２２を用いて説明する。変形例２−１に係る基板処理装置はシャワーヘッドを除いて基板処理装置１０１と同様である。
【００５９】
図２１に示すように、基板処理装置１０１のシャワーヘッドでは、主流路及び分岐流路の端部に設けたガス出口導入路はウェハ領域ＷＡの端部近傍又は内側（ウェハ処理に影響する領域）に位置する。一方、図２２に示ように、変形例２−１に係る基板処理装置のシャワーヘッドでは、主流路及び分岐流路をウェハ領域ＷＡの外側まで延伸し、主流路及び分岐流路の端部に設けたガス出口導入路がウェハ領域ＷＡの外側（ウェハ処理に影響しない領域）に位置するようにしている。言い換えると、主流路及び分岐流路の最端部に設けたガス出口導入路はガス流路網の中心Ｃを中心とする仮想円ＶＣ上にあり、仮想円ＶＣの直径はウェハの直径よりも大きい。主流路及び分岐流路の最端部に設けたガス出口導入路はサセプタ２７４の外周よりも外側、開口２０２ｄの外周よりも外側、又は経路２７６の近くまで延伸するのが好ましい。
【００６０】
ガス流路網に流れるガスを切替える（処理ガスから置換ガスへの切り替え、または、置換ガスから処理ガスへの切り替えを行う）際、主流路や分岐流路に残っているガスは流路端部方向に溜まり、残留ガス濃度が十分低くなるまでに長時間を要するが、末端部をウェハ処理に影響しない領域、好ましくは、ガス出口から直ちに排気される領域まで展開することで、流路端部の残留ガス濃度が十分低くなるまで待たずとも、ウェハ処理に影響するガス出口領域の濃度が低くなった時点で次処理に進めることができ、これも供給処理時間及び置換処理時間の短縮に寄与する。
【００６１】
＜変形例２−２＞
実施例２の第２の変形例（変形例２−２）について図２３及び図２４を用いて説明する。
変形例２−２に係る基板処理装置はシャワーヘッドを除いて基板処理装置１０１と同様である。
図２３および図２４に示すように、変形例２−２に係る基板処理装置のシャワーヘッド３３０Ｂは、実施例２に係るシャワーヘッド２３０の上部に円板３３４を備え、円板３３４とシャワーヘッドの蓋３３１（図３の蓋２３１に相当）との間に円柱状の仕切りのない空間路（ガス供給層）３３５（図３のバッファ空間２３２に相当）を備え、空間路３３５の横又は蓋３３１の中央部に接続されたガス導入管から活性種を含むガスを流すようにされる。空間路（ガス供給層）３３５は主流路や分岐流路を有せず、空間路（ガス供給層）３３５内でプラズマ化してもよい。円板３３４には主流路、分岐流路及びガス出口群が配置されない位置から下方（処理空間の方向に）延伸するガス出口導入路３３４ａを備える。
プラズマや触媒などによって処理ガスを活性化した活性種を含むガスを供給する場合、狭く、曲部を有する仕切りのある流路を持つシャワーヘッドでは、仕切りのない空間を流路に持つシャワーヘッドに比して、活性種が他の物質と接触して失活する割合が高く、活性種を効率良くにウェハに供給するには好適では無い。本変形例では、仕切りのある流路を持つシャワーヘッドの上段に、仕切りのない空間を流路に持つシャワーヘッドを設けることが可能であり、これにより、活性種を効率良くウェハに供給することができる。
【００６２】
実施例２、変形例２−１及び変形例２−２に係る基板処理装置における基板処理工程は実施例１と同様である。
【００６３】
実施例２、変形例２−１及び変形例２−２によれば、必要なガス量を均一に供給し、かつ、基板上への処理ガス供給処理時間及びシャワーヘッド内や処理室内の雰囲気の置換処理時間の短縮が可能となり、かつ、必要に応じて、活性種も効率良く供給する機能も併せ持つことで、成膜性能と生産性が向上する。
【実施例３】
【００６４】
クラスタ装置１０の第１処理ユニット３１である基板処理装置の第３の実施例について以下説明する。
【００６５】
各種の基板を処理する基板処理装置は、基板にプロセスガスを供給することにより、基板への成膜、表面処理などを実施する。従来のこの種の基板処理装置としてはシャワーヘッドあるいは分散器などを用いてガスを基板上方から供給するタイプ、又はガスを横から流して供給するサイドフロータイプの枚葉式基板処理装置が知られている。この枚葉式基板処理装置においては、処理室内で基板を加熱機構により加熱し、処理室に接続したガス供給ラインから処理室内の基板表面に成膜ガスを供給する。この基板上を流れる成膜ガスが熱エネルギーにより化学反応を起こして基板上に薄膜が成膜される、又は２種類以上の反応ガスを交互に流し一層ずつ膜を生成する。
【００６６】
一般的に、ウェハに均一に成膜するためには、ウェハ全面に成膜ガスを均一に供給することが望ましい。そのため、基板処理装置１０１のようにシャワーヘッドを用いてウェハ上方からガスを供給する場合が多い。しかし、シャワーヘッド内部は外との圧力差が大きく、内部のガスを置換するまでに時間が掛かるため、生産性に影響が及びかねない。また一つ一つの孔が微小であるので、副生成物などによって孔が詰まったり、上流で活性種を発生させた場合には微小孔を通る確率が低くなり効率が悪かったりする。一方でシャワーヘッドがない場合は、ガス供給が均一ではなくなるため、膜の均一性を達成することが難しい。
【００６７】
基板処理装置１０１のシャワーヘッド２３０に代えて用いられる実施例３に係る基板処理装置のガス分散ヘッドについて図２５から図２７を用いて説明する。
実施例３に係る基板処理装置はシャワーヘッド部及びそれに接続されるガス供給系の構成が異なるが、その他の構成は基板処理装置１０１と同様である。
【００６８】
本実施例では、バッファ室や分散板などの複数の部材を有するシャワーヘッドを用いることなく非常に単純な構造で均一な膜が得られ、かつ生産性とメンテナンス性を向上させることができる基板処理装置を提供する。
【００６９】
図２５に示すように、実施例３に係る基板処理装置のガス分散ヘッド４３０は、ガスを導入するガス導入ポート４３１ａ、４３２ａと、ガス流路を開閉する開閉部４３１ｂ、４３２ｂと、バッファ部４３３と、ガスを処理空間（処理室）４９１に供給するガス供給口４３４と、ガス拡散構造体であるロッド４３５と、を備える。処理空間４９１は、少なくともその一部がガス分散ヘッド４３０とサセプタ２７４とによって構成されている。
図２５及び図２６Ａに示すように、バッファ部４３３は円筒形状であり、その中心に同心の円柱状のロッド４３５が配置される。バッファ部４３３はガス導入ポート４３１ａ、４３２ａから流入するガスを混合することができる。
図２５及び図２６Ｂに示すように、ガス供給口４３４は円筒形状であり、その中心に同心の円柱状のロッド４３５が配置される。ガス供給口４３４の外径はバッファ部４３３の外径よりも小さく、ガス供給口４３４の高さはバッファ部４３３の高さよりも大きい。
ガス分散ヘッド４３０の下面形状は、中心部ではガス分散ヘッド４３０とウェハ２００との距離が遠く、周縁にかけて楕円曲線を描きながら近くなるような形状とすることに加え、ガス分散ヘッド４３０の中心に設けられたガス供給口４３４の中央に、ウェハ垂直方向に伸びるガス分散構造体であるロッド４３５を配置する。これによって、ウェハ上方から処理ガスを流した際に、ウェハに均一に成膜されるようなガス流れを実現することができる。
例えばロッドがない場合、ウェハ上方から処理ガスを供給すると、ウェハ中心に処理ガスが集中的にぶつかって膜厚が異常に厚くなり、均一性が悪くなる。中央にロッド４３５を配置することにより、ウェハ２００の中心よりも外周側で円周状に、比較的緩やかにウェハ２００にぶつかるような流れが生じ、均一性を向上させることができる。このとき、ウェハ２００の中心付近ではガス流によってガスの渦が形成されており、この渦によってウェハ２００の中心まで原料が供給される。また、この渦はガス流れがダウンフローからサイドフローに変換されることによって発生するため、渦の大きさを２０〜４０ｍｍ程度とすることが望ましい。渦が小さすぎるとダウンフローの位置が中心に寄りすぎてウェハ中心部の膜厚が厚くなり、渦が大きすぎると供給が足らずにウェハ中心部の膜厚が薄くなる。また、渦が分裂しないよう、渦のアスペクト比（渦の縦幅と横幅との比）は最大で２程度とすることが望ましい。この渦の大きさは、ロッド４３５の径（渦の横幅）及びロッド下端部のウェハ２００表面からの高さ（渦の縦幅）で決定される。すなわち、ロッド径はΦ２０〜４０ｍｍ程度、高さはロッド径の１／２〜２倍程度とすることで上述した渦の大きさを積極的に形成することが可能となる。また、ガス分散ヘッド４３０のガス供給口４３４の外径は、ロッド径の３〜５倍程度が望ましい。細すぎるとガス流速が上がりすぎ、太すぎるとサイドフローにならない。なお、副生成物の影響などを抑制するために、ロッド４３５の先端は角がないような形状、すなわち半球状とすることが望ましい。
ガス分散ヘッド４３０の下面（処理空間４９１の天井部）は、直線的なテーパ形状ではなく、曲面である楕円曲線を描くことが望ましい。これによって、ガス流れの主流とヘッドとの間に余分な渦が発生することを抑制し、効率的に成膜できるとともに、副生成物の影響なども抑制することが期待でき、ガス置換速度の向上も図ることができる。
【００７０】
本実施例の処理室構造を決定する手順について図２７を用いて説明する。
（１）ガス分散ヘッド４３０のウェハ外周面に対向する天井面であるエッジ部１の高さは、あるプロセス条件において、所望の流量を流したときに、圧力損失によって処理室（処理空間４９１）内の圧力が所望の圧力を超えるようなことがない限り、また、加工及び組立精度の範囲でウェハ表面、または、サセプタ上面とガス分散ヘッド４３０の下面が接触する可能性がない限り、出来る限り狭い方が望ましい。このように構成することによって処理室の体積が小さくし、ガス置換時間を短くすることが可能となる。同時に、ウェハ径を代表長さにとった場合のエッジ部１におけるレイノルズ数Ｒｅ＞２００となるような高さとすることが望ましい。
（２）ウェハ２００の中心付近に形成される渦２の大きさは、ウェハ径の１／１０程度とすることが、均一性の観点から望ましい。すなわちウェハ径Φ３００ｍｍの場合は、２０〜４０ｍｍ程度となることが望ましい。渦２はウェハ２００の中心に処理ガスを供給することに寄与している。渦２が小さすぎるとダウンフローの位置が中心に寄りすぎてウェハ中心部の膜厚が厚くなり、渦２が大きすぎるとガス供給が不足して中心部の膜厚が薄くなる。また渦２が分裂しないよう、渦２のアスペクト比は最大で２程度とすることが望ましい。
（３）ロッド４３５の径及びロッド４３５の下端のウェハ２００からの高さによって渦２の大きさが決定される。ロッド４３５の径が渦２の横幅を、ロッド４３５のウェハ２００からの高さが渦２の縦幅を決める。したがって、前述のように渦２の大きさを決めると、ロッド４３５の形状も決まる。例えばウェハ径Φ３００であれば、ロッド径はΦ２０〜４０ｍｍ程度、高さはロッド径の１／２〜２倍程度とすることが望ましい。また副生成物の影響などを抑制するために、ロッド４３５の先端は角がないような形状、例えば半球状とすることが望ましい。
（４）ロッド４３５に沿う流路部４（ガス供給口４３４）の流入幅は、流量によって決定される。すなわち、所望の流量及び圧力において、ウェハ径を代表長さにとった場合、当該部のＲｅ＝３００〜１２００としたときに、均一性の観点から理想的なガス流れを実現することができる。従って当該部のＲｅ＝３００〜１２００となるように、流路の断面積を決める。
（５）以上のように決定されたガス供給口４３４の下端部を形成するガス分散ヘッド４３０とウェハ外周面に対向するガス分散ヘッド４３０の天井面であるエッジ部１を円弧曲線で結ぶことにより、ガス分散ヘッド下面５をガス流れの主流６に沿った形状とすることができる。これによってガス分散ヘッド下面５の周辺に余分な渦が発生することを抑制し、効率的に成膜できるとともに、副生成物の影響なども抑制することが期待でき、ガス置換速度の向上も図れる。
【００７１】
ガス導入ポート４３１ａには、例えば、実施例１で述べた第１の開閉部及び第１の流量制御部を介して、第１のガス供給源が接続される。また、ガス導入ポート４３１ａには、第３の開閉部及び第３の流量制御部を介して、第３のガス供給源が接続される。ガス導入ポート４３２ａには、実施例１で述べた第２の開閉部及び第２の流量制御部を介して、第２のガス供給源が接続される。また、ガス導入ポート４３２ａには、第４の開閉部及び第４の流量制御部を介して、第４のガス供給源が接続される。
【００７２】
＜変形例３−１＞
図２８に示すように実施例３の第１の変形例（変形例３−１）に係る基板処理装置として、ロッド４３５内部にヒータを埋設することによってロッド４３５の温度を制御し、副生成物付着などを抑制することもできる。変形例３−１に係る基板処理装置はシャワーヘッドを除いて基板処理装置１０１と同様である。
【００７３】
＜変形例３−２＞
実施例３の第２の変形例（変形例３−２）に係る基板処理装置のガス分散ヘッドについて図２８を用いて説明する。変形例３−２に係る基板処理装置はシャワーヘッドを除いて基板処理装置１０１と同様である。
図２８及び図２９に示すように、ガス分散ヘッド４３０Ａ，とロッド４３５間のガス流路（ガス供給口４３４）の周りに、高周波電源５０１に接続された電極５０２，５０３やコイル５０４等のプラズマを発生させる機構を設ける。この流路（ガス供給口４３４）上ではガス流速が大きく、かつウェハから離れた場所でプラズマを発生させることで、ウェハにプラズマダメージを与えることなく、活性種が失活する前にウェハ上に供給することができる。また、途中にシャワーヘッドなどの障害物もないため、活性種を効率的に供給できる。このとき、例えばＩＣＰ（誘導結合プラズマ）を用いる際は該当部位に石英などの絶縁体を用いてガス分散ヘッドが誘導加熱されることを防ぐこともできる。
【００７４】
＜変形例３−３＞
実施例３の第３の変形例（変形例３−３）に係る基板処理装置のガス分散ヘッドについて図２９を用いて説明する。変形例３−３に係る基板処理装置はシャワーヘッドを除いて基板処理装置１０１と同様である。
図２９に示すように、ガス分散ヘッド４３０Ｂとロッド４３５間のガス流路（ガス供給口４３４）の周りに、高周波電源５０１に接続されたコイル５０４等のプラズマを発生させる機構を設ける。この流路（ガス供給口４３４）上ではガス流速が大きく、かつウェハから離れた場所でプラズマを発生させることで、ウェハにプラズマダメージを与えることなく、活性種が失活する前にウェハ上に供給することができる。また、途中にシャワーヘッドなどの障害物もないため、活性種を効率的に供給できる。
【００７５】
実施例３、変形例３−１、３−２、３−３に係る基板処理装置における基板処理工程は実施例１と同様である。
【００７６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態、実施例及び変形例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態、実施例及び変形例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ことはいうまでもない。
【００７７】
例えば、上述の実施形態では、ＴｉＮ膜を形成する例について説明した。しかしながら、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、原料ガスとしてヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用い、反応ガスとしてアンモニア（ＮＨ３）ガスを用い、ウェハ上にシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜、ＳｉＮ膜ともいう）を形成してもよい。
なお、各ガスを流す順番は適宜変更することができる。これらの成膜を行う場合においても、上述の実施形態と同様な処理条件にて成膜を行うことができ、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
すなわち、本発明は、半導体元素や金属元素等の所定元素を含む膜を形成する場合に好適に適用することができる。
また、上述の実施形態では、ウェハ上に膜を堆積させる例について説明した。しかしながら、本発明は、このような態様に限定されない。例えば、ウェハやウェハ上に形成された膜等に対して、酸化処理、拡散処理、アニール処理、エッチング処理等の処理を行う場合にも、好適に適用可能である。
また、上述の実施形態や変形例は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態や変形例と同様な処理条件とすることができる。
【００７８】
＜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。
［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、
前記基板の中心から外側に向かって処理ガスを流通させる第１の流路と、前記第１の流路から分岐され、前記基板上に前記処理ガスを供給するガス供給口が設けられた第２の流路と、を有するガス供給流路を積層して構成され、前記ガス供給口から前記基板上に前記処理ガスを供給するガス供給部と、
を備える
基板処理装置が提供される。
［付記２］
付記１の基板処理装置において、
前記第１の流路は中心側の流路断面積よりも外周側の流路断面積の方が小さくなるように構成される。
［付記３］
付記１又は２の基板処理装置において、
前記第２の流路は前記第１の流路に接続される前記第２の流路の接続面積が中心側よりも外周側の方が小さくなるように構成される。
［付記４］
付記１から３のいずれか１つの基板処理装置において、
前記第１の流路と第２の流路によって構成される仮想円の直径は前記基板の直径よりも大きくなるように構成される。
［付記５］
本発明の他の態様によれば、
基板を処理室内に搬入する工程と、
前記基板の中心から外側に向かって処理ガスを流通させる第１の流路と、前記第１の流路から分岐され、前記基板上に前記処理ガスを供給するガス供給口が設けられた第２の流路と、を有するガス供給路を積層して構成されたガス供給部を介して前記基板上に前記処理ガスを供給する工程と、
前記処理ガスによって処理した前記基板を前記処理室から搬出する工程と、
を有する
半導体装置の製造方法、又は、基板処理方法が提供される。
[付記６]
付記１から５のいずれか１つの基板処理装置、半導体装置の製造方法、又は、基板処理方法において、
前記第１の流路の外周端、又は、前記第２の流路の外周端は、排気路に接続されるように構成されている。
[付記７]
付記１から６のいずれか１つの基板処理装置、半導体装置の製造方法、又は、基板処理方法において、
前記ガス供給部は、前記第１の流路と前記第２の流路を有するガス供給層の上方にさらに前記第１の流路と前記第２の流路を持たないガス供給層を有する。
[付記８]
付記１から７のいずれか１つの基板処理装置、半導体装置の製造方法、又は、基板処理方法において、
前記第１のガス流路は、前記基板へ処理ガスを供給するガス供給口を有さない。
[付記９]
付記１から８のいずれか１つの基板処理装置、半導体装置の製造方法、又は、基板処理方法において、
前記第１の流路と前記第２の流路は、それぞれ複数設けられており、前記第１の流路は十字状に構成され、前記第２の流路同士では交差しないように構成される。
[付記１０]
付記１から９のいずれか１つの基板処理装置、半導体装置の製造方法、又は、基板処理方法において、
前記第１の流路の断面積が中央側から外周側に向かうにつれて小さくなるように構成される。
[付記１１]
基板を処理室内に搬入する手順と、
前記基板の中心から外側に向かって処理ガスを流通させる第１の流路と、前記第１の流路から分岐され、前記基板上に前記処理ガスを供給するガス供給口が設けられた第２の流路とから構成されたガス供給部を介して前記基板上に前記処理ガスを供給する手順と、
前記処理ガスによって処理した前記基板を前記処理室から搬出する手順と、
をコンピュータに実行させる
プログラム、又は、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
[付記１２]
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給口と、前記ガス供給口の中心に設けられた円筒形状のガス拡散構造体と、
を有する
基板処理装置。
[付記１３]
付記１２の基板処理装置において、
前記処理室の天井部は、前記基板の外周に向かうにつれて前記基板との距離が小さくなるように構成されている。
[付記１４]
付記１３の基板処理装置において、
前記処理室の天井部は、曲面を有する。
[付記１５]
付記１２から１４のいずれか１つの基板処理装置において、
前記ガス拡散構造体の先端は半球状である。
[付記１６]
付記１２から１５のいずれか１つの基板処理装置において、
前記ガス拡散構造体は、直径が前記基板の直径の１／１０となるように構成されている。
[付記１７]
付記１２から１６のいずれか１つの基板処理装置において、
前記ガス拡散構造体は、長さが前記ガス拡散構造体の直径の１／２〜２倍となるように構成されている。
[付記１８]
内部に互いに独立した複数の処理室を有する反応チャンバと、
前記複数の処理室のそれぞれの側壁に設けられ、前記処理室内に供給された処理ガスを排気する排気口と、
前記排気口にそれぞれ接続される複数の第１の排気配管と、
前記第１の排気配管が１つに合流するように設けられた第２の排気配管と、
を有する
基板処理装置。
[付記１９]
付記１８の基板処理装置において、
前記排気口は、前記側壁の全周に等間隔に設けられる。
[付記２０]
付記１８又は１９の基板処理装置において、
前記第１の排気配管は、それぞれの排気量が等しくなるように設けられている。
[付記２１]
付記１８から２０のいずれか１つの基板処理装置において、
前記排気口と前記第１の排気配管との間には、前記処理ガスを均等に排気するための整流板が設けられている。
【符号の説明】
【００７９】
１０１・・・基板処理装置
２００・・・ウェハ（基板）
２０２・・・基板処理容器（反応チャンバ）
２７６・・・排気口
２７７・・・第１のリング状排気管
２７８・・・第２のリング状排気管
２８１，２８２，２８３，２８４・・・第１の排気配管
２８５，２８６・・・第２の排気配管
２９１・・・処理空間（処理室）
３３０・・・シャワーヘッド（ガス供給部）
３３１ｂ・・・主流路（第１の流路）
３３１ｃ・・・分岐流路（第２の流路）
３３１ｄ・・・ガス出口導入路
３３１ｅ・・・ガス出口
４３０・・・ガス分散ヘッド
４３４・・・ガス供給口
４３５・・・ロッド（ガス拡散構造体）
４９１・・・処理空間（処理室）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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