特許 5938491 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラムおよび記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5938491

(24)【登録日】2016年5月20日

(45)【発行日】2016年6月22日

(54)【発明の名称】基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラムおよび記録媒体

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/509 20060101AFI20160609BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20160609BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20160609BHJP

   C23C 16/52 20060101ALI20160609BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20160609BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/509

   H01L21/205

   H01L21/31 C

   C23C16/52

   H05H1/46 M

   H05H1/46 B

【請求項の数】9

【全頁数】40

(21)【出願番号】特願2015-58326(P2015-58326)

(22)【出願日】2015年3月20日

【審査請求日】2015年9月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】100145872

【弁理士】

【氏名又は名称】福岡 昌浩

(74)【代理人】

【識別番号】100091362

【弁理士】

【氏名又は名称】阿仁屋 節雄

(72)【発明者】

【氏名】大橋 直史

(72)【発明者】

【氏名】豊田 一行

(72)【発明者】

【氏名】松井 俊

【審査官】 村岡 一磨

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０９３２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０８４７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８７１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０５７８３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１３１４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７５６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０８４８９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の基板が円周状に載置され、回転移動可能な基板載置部と、
前記基板載置部と対向する空間に前記円周状の中心から放射状に複数の処理領域を形成する分割構造体と、
前記分割構造体が形成する前記処理領域に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記複数の処理領域のうち、少なくとも一つの処理領域に前記基板との距離が当該処理領域における前記円周状の中心側の部分と外周側の部分とで異なるように形成された誘電体プレートを備え、前記ガス供給部が前記処理領域に供給する処理ガスをプラズマ状態にして当該処理ガスの活性種を生成するとともに、前記プラズマ状態にするにあたり前記活性種の活性度を前記処理領域における前記円周状の中心側の部分と外周側の部分とで異ならせるプラズマ生成部と、
を備える基板処理装置。

【請求項2】

前記誘電体プレートには、マイクロ波が供給される請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

複数の基板が円周状に載置され、回転移動可能な基板載置部と、
前記基板載置部と対向する空間に前記円周状の中心から放射状に複数の処理領域を形成する分割構造体と、
前記分割構造体が形成する前記処理領域に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記複数の処理領域のうち、少なくとも一つの処理領域に当該処理領域における前記円周状の中心側の部分と外周側の部分とで互いの離間距離が異なるように配された一対の電極を備え、前記ガス供給部が前記処理領域に供給する処理ガスをプラズマ状態にして当該処理ガスの活性種を生成するとともに、前記プラズマ状態にするにあたり前記活性種の活性度を前記処理領域における前記円周状の中心側の部分と外周側の部分とで異ならせるプラズマ生成部と、
を備える基板処理装置。

【請求項4】

基板載置部上に複数の基板を円周状に載置する工程と、
前記基板載置部を回転移動させる工程と、
前記基板載置部と対向する空間に前記円周状の中心から放射状に形成された複数の処理領域に処理ガスを供給する工程と、
前記複数の処理領域のうち、少なくとも一つの処理領域に前記基板との距離が当該処理領域における前記円周状の中心側の部分と外周側の部分とで異なるように形成された誘電体プレートを備え、当該処理領域に供給された処理ガスをプラズマ状態にして当該処理ガスの活性種を生成するとともに、前記プラズマ状態にするにあたり前記活性種の活性度を前記処理領域における前記円周状の中心側の部分と外周側の部分とで異ならせて当該活性種を前記基板に供給する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。

【請求項5】

前記活性種を前記基板に供給する工程では、前記誘電体プレートにマイクロ波を供給する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項6】

コンピュータによって
基板載置部上に複数の基板を円周状に載置させる手順と、
前記基板載置部を回転移動させる手順と、
前記基板載置部と対向する空間に前記円周状の中心から放射状に形成された複数の処理領域に処理ガスを供給させる手順と、
前記複数の処理領域のうち、少なくとも一つの処理領域に前記基板との距離が当該処理領域における前記円周状の中心側の部分と外周側の部分とで異なるように形成された誘電体プレートを備え、当該処理領域に供給された処理ガスをプラズマ状態にして当該処理ガスの活性種を生成させるとともに、前記プラズマ状態にさせるにあたり前記活性種の活性度を前記処理領域における前記円周状の中心側の部分と外周側の部分とで異ならせて当該活性種を前記基板に供給させる手順と、
を基板処理装置に実行させるプログラム。

【請求項7】

前記活性種を前記基板に供給させる手順では、前記誘電体プレートにマイクロ波を供給する請求項６に記載のプログラム。

【請求項8】

コンピュータによって
基板載置部上に複数の基板を円周状に載置させる手順と、
前記基板載置部を回転移動させる手順と、
前記基板載置部と対向する空間に前記円周状の中心から放射状に形成された複数の処理領域に処理ガスを供給させる手順と、
前記複数の処理領域のうち、少なくとも一つの処理領域に前記基板との距離が当該処理領域における前記円周状の中心側の部分と外周側の部分とで異なるように形成された誘電体プレートを備え、当該処理領域に供給された処理ガスをプラズマ状態にして当該処理ガスの活性種を生成させるとともに、前記プラズマ状態にさせるにあたり前記活性種の活性度を前記処理領域における前記円周状の中心側の部分と外周側の部分とで異ならせて当該活性種を前記基板に供給させる手順と、
を基板処理装置に実行させるプログラムが記録された記録媒体。

【請求項9】

前記活性種を前記基板に供給させる手順では、前記誘電体プレートにマイクロ波を供給する請求項８に記載の記録媒体。

【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及びプラズマ生成機構に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程では、ウエハ等の基板に対して、種々のプロセス処理を行う。プロセス処理の一つには、例えば交互供給法による成膜処理がある。交互供給法は、原料ガス及びその原料ガスと反応する反応ガスの少なくとも二種類の処理ガスを、処理対象となる基板に対して交互に供給し、それらのガスを基板表面で反応させて吸着層を形成し、その層を積層させて所望膜厚の膜を形成する方法である。

【0003】

交互供給法による成膜処理を行う基板処理装置の一態様としては、以下のような構成のものがある。すなわち、当該一態様の基板処理装置は、平面視円形状の空間が複数の処理領域に区画されており、各処理領域に異なる種類のガスが供給される。そして、処理対象の基板が各処理領域を順に通過するように、その基板が載置された基板載置部を回転移動させることで、その基板に対する成膜処理を行うように構成されている。また、処理ガスが供給される処理領域においては、原料ガスとの反応効率を高めるために、当該反応ガスをプラズマ状態とするように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−８４８９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した構成の基板処理装置では、プラズマ状態の反応ガスが供給された処理領域内において、プラズマ分布の偏りが生じてしまうと、基板上に形成する膜の膜厚や膜質等について面内均一性の低下を招くおそれがある。

【0006】

そこで、本発明は、基板上に形成する膜の面内均一性の低下を抑制すべく、処理領域におけるプラズマ分布を部分的に調整することができる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様によれば、
基板が載置される基板載置部と、
前記基板載置部と対向する空間に処理領域を形成する分割構造体と、
前記分割構造体が形成する前記処理領域に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記ガス供給部が前記処理領域に供給する処理ガスをプラズマ状態にして当該処理ガスの活性種を生成するとともに、前記プラズマ状態にするにあたり前記活性種の活性度を前記処理領域の部分別に独立して制御するプラズマ生成部と、
を有する技術が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、処理領域におけるプラズマ分布を部分的に調整できるので、基板上に形成する膜の面内均一性の低下を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第一実施形態に係るクラスタ型の基板処理装置の横断面概略図である。

【図2】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置が備える反応容器内の概略構成例を模式的に示す説明図である。

【図3】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置が備えるガス供給プレートの一構成例を示す説明図であり、（ａ）は処理空間における各領域を平面視したときの概念図、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ断面を示す側断面図、（ｃ）は（ａ）中のＤ−Ｄ断面を示す側断面図、（ｄ）は（ａ）中のＥ−Ｅ断面を示す側断面図である。

【図4】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置が備えるガス導入シャフト及びガス配管の構成例を模式的に示す概念図である。

【図5】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置が備えるコントローラの概略構成例を示すブロック図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。

【図7】図６における成膜工程で行う相対位置移動処理動作の詳細を示すフロー図である。

【図8】図６における成膜工程で行うガス供給排気処理動作の詳細を示すフロー図である。

【図9】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部の概要を模式的に示す説明図である。

【図10】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部の一構成例を示す説明図であり、（ａ）は要部構成を模式的に示す平面図、（ｂ）は要部構成を模式的に示す側断面図である。

【図11】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部の一構成例を示す説明図であり、その要部構成を模式的に示す斜視図である。

【図12】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部の他の構成例を示す説明図であり、（ａ）は要部構成を模式的に示す平面図、（ｂ）は要部構成を模式的に示す側断面図である。

【図13】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部のさらに他の構成例を示す説明図であり、その要部構成を模式的に示す平面図である。

【図14】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部のさらに他の構成例の変形例を示す説明図であり、その要部構成を模式的に示す平面図である。

【図15】本発明の第二実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部の一構成例を示す説明図であり、その要部構成を模式的に示す側断面図である。

【図16】本発明の第三実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部の一構成例を示す説明図であり、その要部構成を模式的に示す平面図である。

【図17】本発明の第四実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部の一構成例を示す説明図であり、（ａ）は要部構成を模式的に示す平面図、（ｂ）は要部構成を模式的に示す概念図である。

【図18】本発明の第五実施形態に係る基板処理装置で行う成膜処理の一具体例を示す説明図であり、（ａ）はＰｏｌｙ−Ｓｉ膜の膜厚分布の例を示す平面図、（ｂ）はＳｉＮ膜の膜厚分布の例を示す平面図である。

【図19】本発明の他の実施形態に係る基板処理装置における処理領域の区画態様の例を示す説明図であり、（ａ）はその一具体例を示す平面図、（ｂ）は他の具体例を示す平面図である。

【図20】本発明のさらに他の実施形態に係る基板処理装置における処理領域の区画態様の例を示す説明図であり、（ａ）はその一具体例を示す平面図、（ｂ）は他の具体例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜本発明の第一実施形態＞
以下に、本発明の第一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0011】

（１）基板処理装置の構成
図１は、第一実施形態に係るクラスタ型の基板処理装置の横断面図である。なお、本発明が適用される基板処理装置では、基板としてのウエハ２００を搬送するキャリヤとしては、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ：以下、ポッドという。）が使用されている。本実施形態にかかるクラスタ型の基板処理装置の搬送装置は、真空側と大気側とに分かれている。本明細書中における「真空」とは工業的真空を意味する。なお、説明の便宜上、図１の真空搬送室１０３から大気搬送室１０８へ向かう方向を前側と呼ぶ。

【0012】

（真空側の構成）
クラスタ型の基板処理装置１００は、内部を真空状態などの大気圧未満の圧力（例えば１００Ｐａ）に減圧可能なロードロックチャンバ構造に構成された第１搬送室としての真空搬送室１０３を備えている。真空搬送室１０３の筐体１０１は、平面視が例えば六角形で、上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。

【0013】

真空搬送室１０３の筐体１０１を構成する六枚の側壁のうち、前側に位置する二枚の側壁には、ゲートバルブ１２６，１２７を介して、ロードロック室１２２，１２３が真空搬送室１０３と連通可能にそれぞれ設けられている。

【0014】

真空搬送室１０３の他の四枚の側壁のうち、二枚の側壁には、ゲートバルブ２４４ａ，２４４ｂを介して、プロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂが真空搬送室１０３と連通可能にそれぞれ設けられている。プロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂは、後述する処理ガス供給系、不活性ガス供給系、排気系等が設けられている。プロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂは、後述するように、１つの反応容器内に複数の処理領域及び処理領域と同数のパージ領域が交互に配列されている。そして、反応容器内に設けられる基板載置部としてのサセプタを回転させて、基板であるウエハ２００が処理領域及びパージ領域を交互に通過するように構成されている。このような構成とすることで、ウエハ２００に処理ガス及び不活性ガスが交互に供給され、次のような基板処理が為される。具体的には、ウエハ２００上へ薄膜を形成する処理や、ウエハ２００表面を酸化、窒化、炭化等する処理や、ウエハ２００表面をエッチングする処理等の各種基板処理が為される。

【0015】

真空搬送室１０３の残りの二枚の側壁には、ゲートバルブ２４４ｃ，２４４ｄを介して、冷却室２０２ｃ，２０２ｄが真空搬送室１０３と連通可能にそれぞれ設けられている。

【0016】

真空搬送室１０３内には、第１搬送機構としての真空搬送ロボット１１２が設けられている。真空搬送ロボット１１２は、ロードロック室１２２，１２３と、プロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂと、冷却室２０２ｃ，２０２ｄとの間で、例えば２枚のウエハ２００（図１中、点線で示す）を同時に搬送可能に構成されている。真空搬送ロボット１１２は、エレベータ１１５によって、真空搬送室１０３の気密性を維持しつつ昇降可能に構成されている。また、ロードロック室１２２，１２３のゲートバルブ１２６，１２７、プロセスチャンバ２０２ａ，２０２ｂのゲートバルブ２４４ａ，２４４ｂ、冷却室２０２ｃ，２０２ｄのゲートバルブ２４４ｃ，２４４ｄのそれぞれの近傍には、ウエハ２００の有無を検知する図示しないウエハ検知センサが設けられている。ウエハ検知センサを基板検知部とも呼ぶ。

【0017】

ロードロック室１２２，１２３は、内部が真空状態などの大気圧未満の圧力（減圧）に減圧可能なロードロックチャンバ構造に構成されている。すなわち、ロードロック室の前側には、ゲートバルブ１２８，１２９を介して、後述する第２搬送室としての大気搬送室１２１が設けられている。このため、ゲートバルブ１２６〜１２９を閉じてロードロック室１２２，１２３内部を真空排気した後、ゲートバルブ１２６，１２７を開けることで、真空搬送室１０３の真空状態を保持しつつ、ロードロック室１２２，１２３と真空搬送室１０３との間でウエハ２００を搬送可能にしている。また、ロードロック室１２２，１２３は、真空搬送室１０３内へ搬入するウエハ２００を一時的に収納する予備室として機能する。この際、ロードロック室１２２内では基板載置部１４０上に、ロードロック室１２３内では基板載置部１４１上にそれぞれウエハ２００が載置されるように構成されている。

【0018】

（大気側の構成）
基板処理装置１００の大気側には、略大気圧下で用いられる、第２搬送室としての大気搬送室１２１が設けられている。すなわち、ロードロック室１２２，１２３の前側（真空搬送室１０３と異なる側）には、ゲートバルブ１２８，１２９を介して、大気搬送室１２１が設けられている。なお、大気搬送室１２１は、ロードロック室１２２，１２３と連通可能に設けられている。

【0019】

大気搬送室１２１には、ウエハ２００を移載する第２搬送機構としての大気搬送ロボット１２４が設けられている。大気搬送ロボット１２４は、大気搬送室１２１に設けられた図示しない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、図示しない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。また、大気搬送室１２１のゲートバルブ１２８，１２９の近傍には、ウエハ２００の有無を検知する図示しないウエハ検知センサが設けられている。ウエハ検知センサを基板検知部とも呼ぶ。

【0020】

また、大気搬送室１２１内には、ウエハ２００位置の補正装置として、ノッチ合わせ装置１０６が設けられている。ノッチ合わせ装置１０６は、ウエハ２００の結晶方向や位置合わせ等をウエハ２００のノッチで把握し、その把握した情報を元にウエハ２００の位置を補正する。なお、ノッチ合わせ装置１０６の代わりに、図示しないオリフラ（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｆｌａｔ）合わせ装置が設けられてもよい。そして、大気搬送室１２１の上部には、クリーンエアを供給する図示しないクリーンユニットが設けられている。

【0021】

大気搬送室１２１の筐体１２５の前側には、ウエハ２００を大気搬送室１２１内外に搬送する基板搬送口１３４と、ポッドオープナ１０８とが設けられている。基板搬送口１３４を挟んで、ポッドオープナ１０８と反対側、すなわち筐体１２５の外側にはロードポート（Ｉ／Ｏステージ）１０５が設けられている。ロードポート１０５上には、複数枚のウエハ２００を収納するポッド１０９が載置されている。また、大気搬送室１２１内には、基板搬送口１３４を開閉する蓋１３５や、ポッド１０９のキャップ等を開閉させる開閉機構１４３と、開閉機構１４３を駆動する開閉機構駆動部１３６とが設けられている。ポッドオープナ１０８は、ロードポート１０５に載置されたポッド１０９のキャップを開閉することにより、ポッド１０９に対するウエハ２００の出し入れを可能にする。また、ポッド１０９は図示しない搬送装置（ＲＧＶ）によって、ロードポート１０５に対して、搬入（供給）及び搬出（排出）されるようになっている。

【0022】

主に、真空搬送室１０３、ロードロック室１２２，１２３、大気搬送室１２１、及びゲートバルブ１２６〜１２９により、本実施形態に係る基板処理装置１００の搬送装置が構成される。

【0023】

また、基板処理装置１００の搬送装置の構成各部には、後述する制御部としてのコントローラ２２１が電気的に接続されている。そして、上述した構成各部の動作を、それぞれ制御するように構成されている。

【0024】

（ウエハ搬送動作）
次に、第一実施形態に係る基板処理装置１００内におけるウエハ２００の搬送動作を説明する。なお、基板処理装置１００の搬送装置の構成各部の動作は、制御部２２１によって制御される。

【0025】

まず、例えば２５枚の未処理のウエハ２００を収納したポッド１０９が、図示しない搬送装置によって基板処理装置１００に搬入される。搬入されたポッド１０９は、ロードポート１０５上に載置される。開閉機構１４３は、蓋１３５及びポッド１０９のキャップを取り外し、基板搬送口１３４及びポッド１０９のウエハ出入口を開放する。

【0026】

ポッド１０９のウエハ出入口を開放すると、大気搬送室１２１内に設置されている大気搬送ロボット１２４は、ポッド１０９からウエハ２００を１枚ピックアップして、ノッチ合わせ装置１０６上へ載置する。

【0027】

ノッチ合わせ装置１０６は、載置されたウエハ２００を、水平の縦横方向（Ｘ方向，Ｙ方向）及び円周方向に動かして、ウエハ２００のノッチ位置等を調整する。ノッチ合わせ装置１０６で１枚目のウエハ２００の位置を調整中に、大気搬送ロボット１２４は、２枚目のウエハ２００をポッド１０９からピックアップして大気搬送室１２１内に搬入し、大気搬送室１２１内で待機する。

【0028】

ノッチ合わせ装置１０６により１枚目のウエハ２００の位置調整が終了した後、大気搬送ロボット１２４は、ノッチ合わせ装置１０６上の１枚目のウエハ２００をピックアップする。大気搬送ロボット１２４は、そのとき大気搬送ロボット１２４が保持している２枚目のウエハ２００を、ノッチ合わせ装置１０６上へ載置する。その後、ノッチ合わせ装置１０６は、載置された２枚目のウエハ２００のノッチ位置等を調整する。

【0029】

次に、ゲートバルブ１２８が開けられ、大気搬送ロボット１２４は、１枚目のウエハ２００をロードロック室１２２内に搬入し、基板載置部１４０上に載置する。この移載作業中には、真空搬送室１０３側のゲートバルブ１２６は閉じられており、真空搬送室１０３内の減圧雰囲気は維持されている。１枚目のウエハ２００の基板載置部１４０上への移載が完了すると、ゲートバルブ１２８が閉じられ、ロードロック室１２２内が図示しない排気装置によって負圧になるよう排気される。

【0030】

以降、大気搬送ロボット１２４は、上述の動作を繰り返す。但し、ロードロック室１２２が負圧状態の場合、大気搬送ロボット１２４は、ロードロック室１２２内へのウエハ２００の搬入を実行せず、ロードロック室１２２の直前位置で停止して待機する。

【0031】

ロードロック室１２２内が予め設定された圧力値（例えば１００Ｐａ）に減圧されると、ゲートバルブ１２６が開けられて、ロードロック室１２２と真空搬送室１０３とが連通される。続いて、真空搬送室１０３内に配置された真空搬送ロボット１１２は、基板載置部１４０から１枚目のウエハ２００をピックアップして、真空搬送室１０３内に搬入する。

【0032】

真空搬送ロボット１１２が基板載置部１４０から１枚目のウエハ２００をピックアップした後、ゲートバルブ１２６が閉じられ、ロードロック室１２２内が大気圧に復帰させられ、ロードロック室１２２内に次のウエハ２００を搬入するための準備が行われる。それと並行して、所定の圧力（例えば１００Ｐａ）にあるプロセスチャンバ２０２ａのゲートバルブ２４４ａが開けられ、真空搬送ロボット１１２が１枚目のウエハ２００をプロセスチャンバ２０２ａ内に搬入する。この動作をプロセスチャンバ２０２ａ内にウエハ２００が任意の枚数（例えば５枚）搬入されるまで繰り返す。プロセスチャンバ２０２ａ内への任意の枚数（例えば５枚）のウエハ２００の搬入が完了したら、ゲートバルブ２４４ａが閉じられる。そして、プロセスチャンバ２０２ａ内に後述するガス供給部から処理ガスが供給され、ウエハ２００に所定の処理が施される。

【0033】

プロセスチャンバ２０２ａにおいて所定の処理が終了し、後述するようにプロセスチャンバ２０２ａ内でウエハ２００の冷却が終了すると、ゲートバルブ２４４ａが開けられる。その後、真空搬送ロボット１１２によって、処理済のウエハ２００がプロセスチャンバ２０２ａ内から真空搬送室１０３へ搬出される。搬出された後、ゲートバルブ２４４ａが閉じられる。

【0034】

続いて、ゲートバルブ１２７が開けられ、プロセスチャンバ２０２ａから搬出したウエハ２００は、ロードロック室１２３内へ搬入されて、基板載置部１４１上に載置される。なお、ロードロック室１２３は、図示しない排気装置によって、予め設定された圧力値に減圧されている。そして、ゲートバルブ１２７が閉じられ、ロードロック室１２３に接続された図示しない不活性ガス供給部から不活性ガスが導入され、ロードロック室１２３内の圧力が大気圧に復帰させられる。

【0035】

ロードロック室１２３内の圧力が大気圧に復帰させられると、ゲートバルブ１２９が開けられる。続いて、大気搬送ロボット１２４が基板載置部１４１上から処理済みのウエハ２００をピックアップして大気搬送室１２１内に搬出した後、ゲートバルブ１２９が閉じられる。その後、大気搬送ロボット１２４は、大気搬送室１２１の基板搬送口１３４を通して、処理済のウエハ２００をポッド１０９に収納する。ここで、ポッド１０９のキャップは、最大２５枚のウエハ２００が戻されるまでずっと開け続けていてもよく、空きのポッド１０９に収納せずにウエハを搬出してきたポッド１０９に戻してもよい。

【0036】

前述の工程によってポッド１０９内の全てのウエハ２００に所定の処理が施され、処理済みの２５枚のウエハ２００のすべてが所定のポッド１０９へ収納されると、ポッド１０９のキャップと、基板搬送口１３４の蓋１３５とが開閉機構１４３によって閉じられる。その後、ポッド１０９は、ロードポート１０５上から次の工程へ、図示しない搬送装置によって搬送される。以上の動作が繰り返されることにより、ウエハ２００が２５枚ずつ順次処理される。

【0037】

（２）プロセスチャンバの構成
続いて、第一実施形態に係る処理炉としてのプロセスチャンバ２０２ａの構成について、主に図２〜図４を用いて説明する。
図２は、第一実施形態に係る基板処理装置が備える反応容器内の概略構成例を模式的に示す説明図である。図３は、第一実施形態に係る基板処理装置が備えるガス供給プレートの一構成例を示す説明図である。図４は、第一実施形態に係る基板処理装置が備えるガス導入シャフト及びガス配管の構成例を模式的に示す概念図である。
なお、プロセスチャンバ２０２ｂについては、プロセスチャンバ２０２ａと同様に構成されているため、説明を省略する。

【0038】

（反応容器）
第一実施形態で説明する基板処理装置は、図示しない反応容器を備えている。反応容器は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料により密閉容器として構成されている。また、反応容器の側面には、図示しない基板搬入出口が設けられており、その基板搬入出口を介してウエハ２００が搬送されるようになっている。さらに、反応容器には、図示しない真空ポンプや圧力制御器等のガス排気系が接続されており、そのガス排気系を用いて反応容器内を所定圧力に調整し得るようになっている。

【0039】

（基板載置台）
反応容器の内部には、図２に示すように、ウエハ２００が載置される基板載置部としてのサセプタ２１７が設けられている。サセプタ２１７は、例えば円板状に形成され、その上面（基板載置面）に複数枚のウエハ２００が円周方向に均等な間隔で載置されるように構成されている。また、基板載置台１０は、加熱源としてのヒータ２１８を内包しており、そのヒータ２１８を用いてウエハ２００の温度を所定温度（例えば室温〜１０００℃程度）に維持し得るようになっている。さらに、サセプタ２１７には、図示しない温度センサが設けられている。なお、図例では五枚のウエハ２００が載置されるように構成された場合を示しているが、これに限られることはなく、載置枚数は適宜設定されたものであればよい。例えば、載置枚数が多ければ処理スループットの向上が期待でき、載置枚数が少なければサセプタ２１７の大型化を抑制できる。サセプタ２１７における基板載置面は、ウエハ２００と直接触れるため、例えば石英やアルミナ等の材質で形成することが望ましい。また、サセプタ２１７における基板載置面には、図示しない円形状の凹部を設けてもよい。この凹部は、その直径がウエハ２００の直径よりもわずかに大きくなるように構成することが好ましい。この凹部内にウエハ２００を載置することにより、ウエハ２００の位置決めを容易に行うことができる。また、サセプタが回転する際、ウエハ２００に遠心力が発生するが、ウエハ２００を凹部内に載置することで、遠心力によるウエハ２００の位置ずれを防ぐことができる。

【0040】

サセプタ２１７は、複数枚のウエハ２００を支持した状態で回転可能に構成されている。具体的には、サセプタ２１７は、円板中心付近を回転軸とする回転駆動機構２１９に連結されており、その回転駆動機構２１９によって回転駆動されるようになっている。回転駆動機構２１９は、例えば、サセプタ２１７を回転可能に支持する回転軸受や、電動モータに代表される駆動源等を備えて構成することが考えられる。なお、ここでは、サセプタ２１７が回転可能に構成されている場合を例に挙げているが、サセプタ２１７上の各ウエハ２００と後述するカートリッジヘッド３００との相対位置を移動させ得れば、カートリッジヘッド３００を回転させるように構成しても構わない。サセプタ２１７を回転可能に構成すれば、カートリッジヘッド３００を回転させる場合とは異なり、後述するガス配管等の構成複雑化を抑制できる。これに対して、カートリッジヘッド３００を回転させるようにすれば、サセプタ２１７を回転させる場合に比べて、ウエハ２００に作用する慣性モーメントを抑制でき、回転速度を大きくすることができる。

【0041】

（カートリッジヘッド）
また、反応容器の内部において、サセプタ２１７の上方側には、カートリッジヘッド３００が設けられている。カートリッジヘッド３００は、サセプタ２１７上のウエハ２００に対して、その上方側から各種ガス（原料ガス、反応ガスまたはパージガス）を供給するとともに、供給した各種ガスを上方側へ排気するためのものである。

【0042】

各種ガスの上方供給／上方排気を行うために、カートリッジヘッド３００は、サセプタ２１７に対応して平面視円形状に形成されたガス供給プレート３１０と、そのガス供給プレート３１０から反応容器を貫通して容器外まで延びるガス導入シャフト３２０と、を備えている。なお、カートリッジヘッド３００を構成するガス供給プレート３１０及びガス導入シャフト３２０は、いずれも、例えばＡｌやＳＵＳ等の金属材料または石英やアルミナ等のセラミックス材料によって形成されている。

【0043】

（ガス供給プレート）
ガス供給プレート３１０は、サセプタ２１７上に形成される処理空間に対して各種ガスを供給するために用いられるものである。そのために、ガス供給プレート３１０は、サセプタ２１７と対向する円板状の処理空間天板部３１１と、その処理空間天板部３１１の外周端縁部分からサセプタ２１７の側に向けて延びる円筒状の外筒部３１２と、を有している。そして、外筒部３１２に囲われた処理空間天板部３１１とサセプタ２１７との間には、サセプタ２１７上に載置されたウエハ２００に対する処理を行うための処理空間が当該サセプタ２１７と対向するように形成されるようになっている。

【0044】

ガス供給プレート３１０によってサセプタ２１７上に形成される処理空間は、複数の処理領域に区画されている（図中の記号Ａ，Ｂ及びＰ参照）。具体的には、例えば図３（ａ）に示すように、複数の処理領域として、原料ガス供給領域３１３（図中の記号Ａ）と反応ガス供給領域３１４（図中の記号Ｂ）とをそれぞれ二つ以上（具体的には四つずつ）有するとともに、原料ガス供給領域３１３と反応ガス供給領域３１４との間に介在する不活性ガス供給領域３１５（図中の記号Ｐ）を有する。
後述するように、原料ガス供給領域３１３内は、処理ガスの一つである原料ガスが供給され、原料ガス雰囲気となる。反応ガス供給領域３１４内は、処理ガスの他の一つである反応ガスが供給され、反応ガス雰囲気となる。なお、反応ガスをプラズマ状態にすると、反応ガス供給領域３１４内は、プラズマ状態の反応ガス雰囲気または活性化された反応ガス雰囲気となる。不活性ガス供給領域３１５内は、パージガスとしての不活性ガスが供給され、不活性ガス雰囲気となる。
このように区画された処理空間では、それぞれの領域３１３〜３１５内に供給されるガスに応じて、ウエハ２００に対して所定の処理が施される。

【0045】

また、ガス供給プレート３１０によって形成される処理空間には、当該処理空間を各領域３１３〜３１５に区画するために、分割構造体が設けられている。
分割構造体としては、例えば、各領域３１３〜３１５の間に、処理空間天板部３１１の内周側から外周側に向けて放射状に延びるように配された排気領域３１６が設けられている。排気領域３１６は、後述するように排気管３１８に接続されている。
なお、排気領域３１６には、分割構造体としての仕切板を設けてもよい。仕切板は、処理空間天板部３１１からサセプタ２１７の側に向けて延びるように設け、その下端がサセプタ２１７上のウエハ２００と干渉しない程度に当該サセプタ２１７に近付けて配置される。これにより、仕切板とサセプタ２１７との間を通過するガスが少なくなり、各領域３１３〜３１５の間でガスが混合することが抑制される。
また、分割構造体は、各領域３１３〜３１５を区画し得るものであれば、仕切板ではなく、ウエハ２００の上方側の空間容積を変える構造体であってもよい。例えば、ウエハ２００と処理空間天板部３１１との間の距離を、不活性ガス供給領域３１５＜原料ガス供給領域３１３、及び、不活性ガス供給領域３１５＜反応ガス供給領域３１４とすることで、不活性ガス供給領域３１５の空間容積を原料ガス供給領域３１３や反応ガス供給領域３１４等の空間容積よりも小さくすることができる。このようにした場合であっても、原料ガス及び反応ガスが不活性ガス供給領域３１５に侵入することを抑制することができ、各領域３１３〜３１５を区画することができる。

【0046】

このような分割構造体によって区画される各領域３１３〜３１５のそれぞれには、図３（ｂ）または（ｃ）に示すように、ガス分配管３１７が連通しており、そのガス分配管３１７を通じてガスが供給されるようになっている。つまり、ガス供給プレート３１０には、複数のガス供給領域３１３〜３１５のぞれぞれと個別に連通するガス分配管３１７（すなわち当該ガス供給領域３１３〜３１５と同数のガス分配管３１７）が設けられている。なお、ガス分配管３１７は、図３（ｂ）または（ｃ）に示すように、処理空間天板部３１１に内蔵されるように配されていてもよいが、これに限られることはなく、処理空間天板部３１１の上方に露出するように配されていてもよい。

【0047】

また、ガス供給プレート３１０には、図３（ｄ）に示すように、複数の排気領域３１６のそれぞれと個別に連通するガス排気管３１８が設けられており、そのガス排気管３１８を通じて各排気領域３１６内のガスが排気されるようになっている。ガス排気管３１８は、各排気領域３１６の内周側に位置するように設けられている。そして、ガス供給プレート３１０の円周中心近傍で一つに集合し、その集合した管が上方に向けて延びるように形成されている。

【0048】

なお、排気はガス排気管３１８からだけ行うのではなく、反応容器の内部全体を排気するための排気管も別途設けてもよい。

【0049】

（プラズマ生成部）
なお、分割構造体によって区画される各領域３１３〜３１５のうち、反応ガスが供給される反応ガス供給領域３１４には、供給された処理ガスをプラズマ状態とするプラズマ生成部が設けられている。処理ガスをプラズマ状態とすることで、反応ガス供給領域３１４では、低温でウエハ２００の処理を行うことができるようになる。なお、プラズマ生成部については、その詳細を後述する。

【0050】

（ガス導入シャフト）
ガス導入シャフト３２０は、サセプタ２１７上に形成される処理空間に対して各種ガスを導入するために用いられるものである。そのために、ガス導入シャフト３２０は、図２に示すように、ガス供給プレート３１０と同軸の円柱シャフト状に形成されている。そして、ガス導入シャフト３２０のシャフト下部に、ガス供給プレート３１０が装着される。

【0051】

ガス導入シャフト３２０のシャフト内部には、図４に示すように、複数のガス導入管３２３ａ〜３２３ｃが設けられているとともに、シャフト中心にガス排気管３２４が設けられている。ガス導入管３２３ａ〜３２３ｃの数は、ガス供給プレート３１０がサセプタ２１７上のウエハ２００に対して供給するガスの種類数に対応しているものとする。例えば、原料ガス、反応ガス及びパージガスの三種のガスをウエハ２００に対して供給する場合であれば、ガス導入管３２３ａ〜３２３ｃについても三種のガスのそれぞれに対応して設けられる。

【0052】

ガス導入管３２３ａ〜３２３ｃは、互いに異なる種類のガス（例えば、原料ガス、反応ガスまたはパージガスのいずれか）が流れるものであり、それぞれの種類のガスを各ガス供給領域３１３〜３１５に個別に導入するためのものである。そのために、ガス導入管３２３ａ〜３２３ｃは、ガス導入シャフト３２０へのガス供給プレート３１０の装着時に、当該ガス供給プレート３１０におけるガス分配管３１７と連通することになる。具体的には、原料ガスが流れるガス導入管３２３ａは、原料ガス供給領域３１３へ通じるガス分配管３１７と連通する。また、反応ガスが流れるガス導入管３２３ｂは、反応ガス供給領域３１４へ通じるガス分配管３１７と連通する。また、パージガスが流れるガス導入管３２３ｃは、不活性ガス供給領域３１５へ通じるガス分配管３１７と連通する。

【0053】

ガス排気管３２４は、ガス導入シャフト３２０へのガス供給プレート３１０の装着時に、そのガス供給プレート３１０におけるガス排気管３１８の集合部分と連通するように構成されている。このように、ガス排気管３２４をガス導入シャフト３２０のシャフト中心に設ければ、そのガス排気管３２４を大径化することが容易となるので、大径化の結果としてガス排気管３２４における排気コンダクタンスを最大化させ得るようになる。

【0054】

なお、サセプタ２１７とカートリッジヘッド３００との相対位置移動にあたり、カートリッジヘッド３００を回転させるように構成されている場合には、ガス導入シャフト３２０が貫通する反応容器の天井部３３と、そのガス導入シャフト３２０の円柱外周面に設けられたフランジ部３２５との間に、磁性流体シール３３１が配されるものとする。

【0055】

（ガス供給／排気系）
以上のようなガス導入シャフト３２０には、サセプタ２１７上のウエハ２００に対して各種ガスの供給／排気を行うために、以下に述べるガス供給／排気系が接続されている。

【0056】

（原料ガス供給部）
ガス導入シャフト３２０のガス導入管３２３ａには、原料ガス供給管４１１が接続されている。原料ガス供給管４１１には、上流方向から順に、原料ガス供給源４１２、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）４１３、及び、開閉弁であるバルブ４１４が設けられている。このような構成により、ガス導入管３２３ａには、原料ガスが供給されることになる。

【0057】

原料ガスは、ウエハ２００に対して供給する処理ガスの一つであり、例えばチタニウム（Ｔｉ）元素を含む金属液体原料であるＴｉＣｌ_４（Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｉｄｅ）を気化させて得られる原料ガス（すなわちＴｉＣｌ_４ガス）である。原料ガスは、常温常圧で固体、液体または気体のいずれであってもよい。原料ガスが常温常圧で液体の場合は、原料ガス供給源４１２とＭＦＣ４１３との間に、図示しない気化器を設ければよい。さらに、原料ガス供給源４１２からガス導入シャフト３２０に至る部品全体にヒータを設けて、加熱可能に構成し、気体の気化状態を維持できる構成してもよい。ここでは原料ガスが気体であるものとして説明する。

【0058】

なお、原料ガス供給管４１１には、原料ガスのキャリアガスとして作用する不活性ガスを供給するための図示しないガス供給系が接続されていてもよい。キャリアガスとして作用する不活性ガスは、具体的には、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスを用いることができる。また、Ｎ_２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いてもよい。

【0059】

主に、原料ガス供給管４１１、ＭＦＣ４１３、及び、バルブ４１４により、原料ガス供給部が構成される。なお、原料ガス供給源４１２を原料ガス供給部の構成に加えてもよい。

【0060】

（反応ガス供給部）
ガス導入シャフト３２０のガス導入管３２３ｂには、反応ガス供給管４２１が接続されている。反応ガス供給管４２１には、上流方向から順に、反応ガス供給源４２２、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）４２３、開閉弁であるバルブ４２４が設けられている。このような構成により、ガス導入管３２３ｂには、反応ガスが供給されることになる。

【0061】

反応ガスは、ウエハ２００に対して供給する処理ガスの他の一つであり、例えばアンモニア（ＮＨ_３）ガスが用いられる。

【0062】

なお、反応ガス供給管４２１には、反応ガスのキャリアガスまたは希釈ガスとして作用する不活性ガスを供給するための図示しないガス供給系が接続されていてもよい。キャリアガスまたは希釈ガスとして作用する不活性ガスは、具体的には、例えば、Ｎ_２ガスを用いることが考えられるが、Ｎ_２ガスのほか、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスを用いてもよい。

【0063】

主に、反応ガス供給管４２１、ＭＦＣ４２３、及び、バルブ４２４により、反応ガス供給部が構成される。なお、反応ガス供給源４２２を反応ガス供給部の構成に加えてもよい。

【0064】

（不活性ガス供給部）
ガス導入シャフト３２０のガス導入管３２３ｃには、不活性ガス供給管４３１が接続されている。不活性ガス供給管４３１には、上流方向から順に、不活性ガス供給源４３２、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）４３３、及び、開閉弁であるバルブ４３４が設けられている。このような構成により、ガス導入管３２３ｃには、不活性ガスが供給されることになる。

【0065】

不活性ガスは、原料ガスと反応ガスとがウエハ２００の面上で混在しないようにするためのパージガスとして作用するものである。具体的には、例えば、Ｎ_２ガスを用いることができる。また、Ｎ_２ガスのほか、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスを用いてもよい。

【0066】

主に、不活性ガス供給管４３１、不活性ガス供給源４３２、ＭＦＣ４３３、及び、バルブ４３４により、不活性ガス供給部が構成される。

【0067】

（ガス排気部）
ガス導入シャフト３２０のシャフト中心に設けられたガス排気管３２４には、その上端近傍位置にて、ガス排気管４４１が接続されている。ガス排気管４４１には、バルブ４４２が設けられている。また、ガス排気管４４１において、バルブ４４２の下流側には、処理空間内を図示せぬ圧力センサの検出結果に基づき所定圧力に制御する圧力制御器４４３が設けられている。さらに、ガス排気管４４１において、圧力制御器４４３の下流側には、真空ポンプ４４４が設けられている。このような構成により、ガス排気管３２４内からガス導入シャフト３２０の外方へのガス排気が行われる。なお、基板処理装置の内部全体を排気するための排気管もバルブ４４２に合流するか、あるいは別途バルブを設けて真空ポンプ４４４に合流させてもよい。

【0068】

主に、ガス排気管４４１、バルブ４４２、圧力制御器４４３、真空ポンプ４４４により、ガス排気部が構成される。

【0069】

（コントローラ）
また図１に示すように、第一実施形態に係る基板処理装置は、当該基板処理装置の各部の動作を制御するコントローラ２２１を有している。

【0070】

図５は、第一実施形態に係る基板処理装置が備えるコントローラの概略構成例を示すブロック図である。
図例のように、制御部（制御手段）であるコントローラ２２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２２１ｂ、記憶装置２２１ｃ、Ｉ／Ｏポート２２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２２１ｂ、記憶装置２２１ｃ、Ｉ／Ｏポート２２１ｄは、内部バス２２１ｅを介して、ＣＰＵ２２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ２２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置２２８が接続されている。

【0071】

記憶装置２２１ｃ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。記憶装置２２１ｃ内には、基板処理装置１００の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ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。また、ＲＡＭ２２１ｂは、ＣＰＵ２２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

【0072】

Ｉ／Ｏポート２２１ｄは、上述のＭＦＣ４１３〜４３３、バルブ４１４〜４３４，４４２、ガス排気部における圧力センサ２４５、圧力制御器４４３及び真空ポンプ４４４、サセプタ２１７におけるヒータ２１８、温度センサ２７４、回転駆動機構２１９及びヒータ電源２２５、並びに、プラズマ生成部における高周波電源３４１及び整合器３４２等に接続されている。

【0073】

ＣＰＵ２２１ａは、記憶装置２２１ｃから制御プログラムを読み出して実行するとともに、入出力装置２２８からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ２２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ４１３〜４３３による各種ガスの流量調整動作、バルブ４１４〜４３４，４４２の開閉動作、圧力制御器４４３の開閉及び圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２７４に基づくヒータ２１８の温度調整動作、真空ポンプ４４４の起動・停止、回転駆動機構２１９の回転速度調節動作、高周波電源３４１の電力供給、ヒータ電源２２５による電力供給等を制御したり、整合器３４２によるインピーダンス制御を行うように構成されている。

【0074】

なお、コントローラ２２１は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２２９を用意し、係る外部記憶装置２２９を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ２２１を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２２９を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置２２９を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶装置２２１ｃや外部記憶装置２２９は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置２２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２２９単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。

【0075】

（３）基板処理工程
続いて、第一実施形態にかかる半導体製造工程の一工程として、上述した反応容器を備えるプロセスチャンバ２０２ａを用いて実施される基板処理工程について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１００のプロセスチャンバ２０２ａの構成各部の動作は、コントローラ２２１により制御される。

【0076】

ここでは、原料ガス（第一の処理ガス）としてＴｉＣｌ_４を気化させて得られるＴｉＣｌ_４ガスを用い、反応ガス（第二の処理ガス）としてＮＨ_３ガスが用いて、それらを交互に供給することによってウエハ２００上に金属薄膜としてＴｉＮ膜を形成する例について説明する。

【0077】

（基板処理工程における基本的な処理動作）
先ず、ウエハ２００上に薄膜を形成する基板処理工程における基本的な処理動作について説明する。
図６は、第一実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。

【0078】

（基板搬入工程：Ｓ１０１）
プロセスチャンバ２０２ａでは、先ず、基板搬入工程（Ｓ１０１）として、ゲートバルブ２４４ａを開き、真空搬送ロボット１１２を用いて、反応容器内に所定枚数（例えば５枚）のウエハ２００を搬入する。そして、サセプタ２１７の回転軸を中心として、各ウエハ２００が重ならないように、サセプタ２１７の同一面上に載置する。そして、真空搬送ロボット１１２を反応容器の外へ退避させ、ゲートバルブ２４４ａを閉じて反応容器内を密閉する。

【0079】

（圧力温度調整工程：Ｓ１０２）
基板搬入工程（Ｓ１０１）の後は、次に、圧力温度調整工程（Ｓ１０２）を行う。圧力温度調整工程（Ｓ１０２）では、基板搬入工程（Ｓ１０１）で反応容器内を密閉した後に、反応容器に接続されている図示しないガス排気系を作動させて、反応容器内が所定圧力となるように制御する。所定圧力は、後述する成膜工程（Ｓ１０３）においてＴｉＮ膜を形成可能な処理圧力であり、例えばウエハ２００に対して供給する原料ガスが自己分解しない程度の処理圧力である。具体的には、処理圧力は５０〜５０００Ｐａとすることが考えられる。この処理圧力は、後述する成膜工程（Ｓ１０３）においても維持されることになる。

【0080】

また、圧力温度調整工程（Ｓ１０２）では、サセプタ２１７の内部に埋め込まれたヒータ２１８に電力を供給し、ウエハ２００の表面が所定温度となるよう制御する。この際、ヒータ２１８の温度は、温度センサ２７４により検出された温度情報に基づいてヒータ２１８への通電具合を制御することによって調整される。所定温度は、後述する成膜工程（Ｓ１０３）において、ＴｉＮ膜を形成可能な処理温度であり、例えばウエハ２００に対して供給する原料ガスが自己分解しない程度の処理温度である。具体的には、処理温度は室温以上５００℃以下、好ましくは室温以上４００℃以下とすることが考えられる。この処理温度は、後述する成膜工程（Ｓ１０３）においても維持されることになる。

【0081】

（成膜工程：Ｓ１０３）
圧力温度調整工程（Ｓ１０２）の後は、次に、成膜工程（Ｓ１０３）を行う。成膜工程（Ｓ１０３）で行う処理動作としては、大別すると、相対位置移動処理動作と、ガス供給排気処理動作とがある。なお、相対位置移動処理動作及びガス供給排気処理動作については、詳細を後述する。

【0082】

（基板搬出工程：Ｓ１０４）
以上のような成膜工程（Ｓ１０３）の後は、次に、基板搬出工程（Ｓ１０４）を行う。基板搬出工程（Ｓ１０４）では、既に説明した基板搬入工程（Ｓ１０１）の場合と逆の手順で、真空搬送ロボット１１２を用いて処理済のウエハ２００を反応容器外へ搬出する。

【0083】

（処理回数判定工程：Ｓ１０５）
ウエハ２００の搬出後、コントローラ４０は、基板搬入工程（Ｓ１０１）、圧力温度調整工程（Ｓ１０２）、成膜工程（Ｓ１０３）及び基板搬出工程（Ｓ１０４）の一連の各工程の実施回数が所定の回数に到達したか否かを判定する（Ｓ１０５）。所定の回数に到達していないと判定したら、次に待機しているウエハ２００の処理を開始するため、基板搬入工程（Ｓ１０１）に移行する。また、所定の回数に到達したと判定したら、必要に応じて反応容器内等に対するクリーニング工程を行った後に、一連の各工程を終了する。なお、クリーニング工程については、公知技術を利用して行うことができるため、ここではその説明を省略する。

【0084】

（相対位置移動処理動作）
次に、成膜工程（Ｓ１０３）で行う相対位置移動処理動作について説明する。相対位置移動処理動作は、例えばサセプタ２１７を回転させて、そのサセプタ２１７上に載置された各ウエハ２００とカートリッジヘッド３００との相対位置を移動させる処理動作である。
図７は、図６における成膜工程で行う相対位置移動処理動作の詳細を示すフロー図である。

【0085】

成膜工程（Ｓ１０３）で行う相対位置移動処理動作では、先ず、回転駆動機構２１９によってサセプタ２１７を回転駆動することで、サセプタ２１７とカートリッジヘッド３００との相対位置移動を開始する（Ｓ２０１）。これにより、サセプタ２１７に載置された各ウエハ２００は、カートリッジヘッド３００のガス供給プレート３１０における各ガス供給領域３１３〜３１５の下方側を順に通過することになる。

【0086】

このとき、カートリッジヘッド３００においては、詳細を後述するガス供給排気処理動作が開始されている。これにより、ガス供給プレート３１０における各原料ガス供給領域３１３には原料ガス（ＴｉＣｌ_４ガス）が供給され、各反応ガス供給領域３１４には反応ガス（ＮＨ_３ガス）が供給されることになる。

【0087】

ここで、ある一つのウエハ２００に着目すると、サセプタ２１７の回転開始により、そのウエハ２００は、原料ガス供給領域３１３を通過する（Ｓ２０２）。このとき、原料ガス供給領域３１３は、原料ガスが自己分解しない程度の処理圧力、処理温度に調整されている。そのため、ウエハ２００が原料ガス供給領域３１３を通過すると、そのウエハ２００の面上には、原料ガス（ＴｉＣｌ_４ガス）のガス分子が吸着することになる。なお、ウエハ２００が原料ガス供給領域３１３を通過する際の通過時間、すなわち原料ガスの供給時間は、例えば０．１〜２０秒となるように調整されている。

【0088】

原料ガス供給領域３１３を通過すると、ウエハ２００は、不活性ガス（Ｎ_２ガス）が供給される不活性ガス供給領域３１５を通過した後に、続いて、反応ガス供給領域３１４を通過する（Ｓ２０３）。このとき、反応ガス供給領域３１４には、反応ガス（ＮＨ_３ガス）が供給されている。そのため、ウエハ２００が反応ガス供給領域３１４を通過すると、そのウエハ２００の面上には、反応ガスが均一に供給され、ウエハ２００上に吸着している原料ガスのガス分子と反応して、ウエハ２００上に１原子層未満（１Å未満）のＴｉＮ膜を生成する。ウエハ２００が反応ガス供給領域３１４を通過する際の通過時間、すなわち反応ガスの供給時間は、例えば０．１〜２０秒となるように調整されている。

【0089】

なお、最初のＴｉＣｌ_４−ＮＨ_３のサイクルが全てのウエハ２００に均一に行われるようにするため、全てのウエハ２００が、原料ガス供給領域３１３を通過するまで、反応ガス供給領域３１４へのＮＨ_３ガスの供給を停止させて、全てのウエハ２００にＴｉＣｌ_４が吸着した上で、ＮＨ_３が供給されるように構成してもよい。

【0090】

なお、このとき、反応ガス供給領域３１４では、反応ガスをプラズマ状態にしてウエハ２００に供給されるようにする。反応ガスをプラズマ状態にすることで、さらに低温での処理が可能となる。

【0091】

以上のような原料ガス供給領域３１３の通過動作及び反応ガス供給領域３１４の通過動作を１サイクルとして、コントローラ４０は、このサイクルを所定回数（ｎサイクル）実施したか否かを判定する（Ｓ２０４）。このサイクルを所定回数実施すると、ウエハ２００上には、所望膜厚の窒化チタン（ＴｉＮ）膜が形成される。つまり、成膜工程（Ｓ１０３）では、相対位置移動処理動作を行うことによって、異なる処理ガスをウエハ２００に対して交互に供給する工程を繰り返すサイクリック処理動作を行うのである。また、成膜工程（Ｓ１０３）では、サセプタ２１７に載置された各ウエハ２００のそれぞれにサイクリック処理動作を行うことで、各ウエハ２００に対して同時並行的にＴｉＮ膜を形成するのである。

【0092】

そして、所定回数のサイクリック処理動作を終了すると、コントローラ４０は、回転駆動機構２１９によるサセプタ２１７の回転駆動を終了し、サセプタ２１７とカートリッジヘッド３００との相対位置移動を停止する（Ｓ２０５）。これにより、相対位置移動処理動作が終了することになる。なお、所定回数のサイクリック処理動作を終了したら、ガス供給排気処理動作についても終了することになる。

【0093】

（ガス供給排気処理動作）
次に、成膜工程（Ｓ１０３）で行うガス供給排気処理動作について説明する。ガス供給排気処理動作は、サセプタ２１７上のウエハ２００に対して各種ガスの供給／排気を行う処理動作である。
図８は、図６における成膜工程で行うガス供給排気処理動作の詳細を示すフロー図である。

【0094】

成膜工程（Ｓ１０３）で行うガス供給排気処理動作では、先ず、ガス排気工程（Ｓ３０１）を開始する。ガス排気工程（Ｓ３０１）では、真空ポンプ４４４を作動させつつバルブ４４２を開状態とする。これにより、ガス排気工程（Ｓ３０１）では、ガス供給プレート３１０における各排気領域３１６から各ガス供給領域３１３〜３１５内のガスを、各排気領域３１６に連通するガス排気管３１８、ガス排気管３１８の集合部分と連通するガス導入シャフト３２０のガス排気管３２４、及び、ガス排気管３２４の上端近傍位置に接続されたガス排気管４４１を通じて、反応容器外へ排気することになる。このとき、ガス供給領域３１３〜３１５と排気領域３１６における圧力は、圧力制御器４４３によって所定圧力となるように制御される。また、基板処理装置の内部全体を排気する排気口は、ガス供給プレート３１０の外部に拡散したガスを速やかに排気することになる。

【0095】

ガス排気工程（Ｓ３０１）の開始後は、次いで、不活性ガス供給工程（Ｓ３０２）を開始する。不活性ガス供給工程（Ｓ３０２）では、不活性ガス供給管４３１におけるバルブ４３４を開状態とするとともに、流量が所定流量となるようにＭＦＣ４３３を調整する。これにより、不活性ガス供給工程（Ｓ３０２）では、不活性ガス供給管４３１が接続されたガス導入シャフト３２０のガス導入管３２３ｃへ不活性ガス（Ｎ_２ガス）が流入し、さらにそのガス導入管３２３ｃと連通するガス分配管３１７を通じて不活性ガス供給領域３１５内に不活性ガスを供給する。不活性ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍである。このような不活性ガス供給工程（Ｓ３０２）を行うと、原料ガス供給領域３１３と反応ガス供給領域３１４との間に介在する不活性ガス供給領域３１５には、不活性ガスによるエアカーテンが形成されることになる。

【0096】

不活性ガス供給工程（Ｓ３０２）の開始後は、次いで、原料ガス供給工程（Ｓ３０３）及び反応ガス供給工程（Ｓ３０４）を開始する。

【0097】

原料ガス供給工程（Ｓ３０３）に際しては、原料（ＴｉＣｌ_４）を気化させて原料ガス（すなわちＴｉＣｌ_４ガス）を生成（予備気化）させておく。原料ガスの予備気化は、既に説明した基板搬入工程（Ｓ１０１）や圧力温度調整工程（Ｓ１０２）等と並行して行ってもよい。原料ガスを安定して生成させるには、所定の時間を要するからである。

【0098】

そして、原料ガスを生成したら、原料ガス供給工程（Ｓ３０３）では、原料ガス供給管４１１におけるバルブ４１４を開状態とするとともに、流量が所定流量となるようにＭＦＣ４１３を調整する。これにより、原料ガス供給工程（Ｓ３０３）では、原料ガス供給管４１１が接続されたガス導入シャフト３２０のガス導入管３２３ａへ原料ガス（ＴｉＣｌ_４ガス）が流入し、さらにそのガス導入管３２３ａと連通するガス分配管３１７を通じて原料ガス供給領域３１３内に原料ガスを供給する。原料ガスの供給流量は、例えば１０〜３０００ｓｃｃｍである。

【0099】

このとき、原料ガスのキャリアガスとして、不活性ガス（Ｎ_２ガス）を供給してもよい。その場合の不活性ガスの供給流量は、例えば１０〜５０００ｓｃｃｍである。

【0100】

このような原料ガス供給工程（Ｓ３０３）を行うと、原料ガス（ＴｉＣｌ_４ガス）は、原料ガス供給領域３１３内の全域に均等に拡がる。そして、既にガス排気工程（Ｓ３０１）が開始されていることから、原料ガス供給領域３１３内に拡がった原料ガスは、排気領域３１６に連通するガス排気管３１８により原料ガス供給領域３１３内から排気領域３１６を介して排気される。しかも、このとき、隣接する不活性ガス供給領域３１５には、不活性ガス供給工程（Ｓ３０２）の開始により、不活性ガスのエアカーテンが形成されている。そのため、原料ガス供給領域３１３内に供給された原料ガスは、排気領域３１６から隣接する不活性ガス供給領域３１５の側に漏れ出てしまうことがない。

【0101】

また、反応ガス供給工程（Ｓ３０４）では、反応ガス供給管４２１におけるバルブ４２４を開状態とするとともに、流量が所定流量となるようにＭＦＣ４２３を調整する。これにより、反応ガス供給工程（Ｓ３０４）では、反応ガス供給管４２１が接続されたガス導入シャフト３２０のガス導入管３２３ｂへ反応ガスが流入し、さらにそのガス導入管３２３ｂと連通するガス分配管３１７を通じて反応ガス供給領域３１４内に反応ガスを供給する。反応ガスの供給流量は、例えば１０〜１００００ｓｃｃｍである。

【0102】

なお、最初のＴｉＣｌ_４−ＮＨ_３のサイクルが全てのウエハ２００に均一に行われるようにするため、全てのウエハ２００が、原料ガス供給領域３１３を通過するまで、反応ガス供給領域３１４へのＮＨ_３ガスの供給を停止させて、全てのウエハ２００にＴｉＣｌ_４が吸着した上で、ＮＨ_３が供給されるように構成してもよい。

【0103】

このとき、反応ガスのキャリアガスまたは希釈ガスとして、不活性ガス（Ｎ_２ガス）を供給してもよい。その場合の不活性ガスの供給流量は、例えば１０〜５０００ｓｃｃｍである。

【0104】

なお、反応ガス供給工程（Ｓ３０４）では、反応ガス（ＮＨ_３ガス）を活性化し、プラズマを発生させて、プラズマ状態の反応ガスをウエハ２００に対して供給する。

【0105】

このような反応ガス供給工程（Ｓ３０４）を行うと、反応ガス（ＮＨ_３ガス）は、反応ガス供給領域３１４内の全域に均等に拡がる。そして、既にガス排気工程（Ｓ３０１）が開始されていることから、反応ガス供給領域３１４内に拡がった反応ガスは、排気領域３１６に連通するガス排気管３１８により反応ガス供給領域３１４内から排気領域３１６を介して排気される。しかも、このとき、隣接する不活性ガス供給領域３１５には、不活性ガス供給工程（Ｓ３０２）の開始により、不活性ガスのエアカーテンが形成されている。そのため、反応ガス供給領域３１４内に供給された反応ガスは、排気領域３１６から隣接する不活性ガス供給領域３１５の側に漏れ出てしまうことがない。

【0106】

上述した各工程（Ｓ３０１〜Ｓ３０４）は、成膜工程（Ｓ１０３）の間、順次または並行して行うものとする。ただし、その開始タイミングは、不活性ガスによるシール性向上のために上述した順で行うことが考えられるが、必ずしもこれに限られることはなく、目標とする所定の膜厚が１原子層以下（１Å）の誤差を気にする必要がなければ、各工程（Ｓ３０１〜Ｓ３０４）を同時に開始しても構わない。ただし、膜の種類によっては、最初に吸着させるガスによって、ウエハ２００毎に膜厚や膜質に差を生じることがあるため、ウエハ２００に対して、最初に曝すガスは同じにすることが望ましい。

【0107】

上述した各工程（Ｓ３０１〜Ｓ３０４）を並行して行うことで、成膜工程（Ｓ１０３）では、サセプタ２１７に載置された各ウエハ２００が、原料ガス雰囲気となった原料ガス供給領域３１３の下方と、反応ガス雰囲気となった反応ガス供給領域３１４の下方とを、それぞれ順に通過することになる。しかも、原料ガス供給領域３１３と反応ガス供給領域３１４との間には不活性ガス雰囲気となった不活性ガス供給領域３１５及び排気領域３１６が介在していることから、各ウエハ２００に対して供給した原料ガスと反応ガスとが混在してしまうこともない。

【0108】

ガス供給排気処理動作を終了する際には、先ず、原料ガス供給工程を終了するとともに（Ｓ３０５）、反応ガス供給工程を終了する（Ｓ３０６）。そして、不活性ガス供給工程を終了した後に（Ｓ３０７）、ガス排気工程を終了する（Ｓ３０８）。ただし、これらの各工程（Ｓ３０５〜Ｓ３０８）の終了タイミングについても上述した開始タイミングと同様であり、それぞれを異なるタイミングで終了してもよいし、同時に終了してもよい。

【0109】

（４）プラズマ生成
次に、上述した基板処理工程において、反応ガス供給領域３１４へ供給する反応ガス（ＮＨ_３ガス）をプラズマ状態にする処理について、プラズマ生成部の構成と併せて、詳しく説明する。

【0110】

プラズマ生成部は、反応ガス供給領域３１４へ供給する反応ガス（ＮＨ_３ガス）をプラズマ状態にして当該反応ガスの活性種を生成するものである。活性種とは、反応性の高い反応中間体のことであり、例えば高反応性粒子であるラジカルがこれに相当する。このような活性種の働きにより、プラズマの反応性が高くなる。
つまり、プラズマ生成部は、反応ガスをプラズマ状態にして当該反応ガスの活性種を生成することで、本発明におけるプラズマ生成機構として機能することになる。

【0111】

（プラズマ生成部の構成）
以下に、プラズマ生成機構としてのプラズマ生成部の構成について、主に図９〜図１４を用いて説明する。
図９は、第一実施形態に係る基板処理装置におけるプラズマ生成部の概要を模式的に示す説明図である。図１０は、第一実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部の一構成例を示す説明図である。図１１は、第一実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部の要部構成を模式的に示す斜視図である。図１２は、第一実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部の他の構成例を示す説明図である。図１３は、第一実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部のさらに他の構成例を示す説明図である。図１４は、第一実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部のさらに他の構成例の変形例を示す説明図である。

【0112】

図９に示すように、プラズマ生成部は、反応ガス供給領域３１４へ供給する反応ガスをプラズマ状態にするために、当該反応ガス供給領域３１４内に配置された被高周波電力供給部としての平板電極３５１を備えている。平板電極３５１には、高周波電源３４１からの高周波電力が供給される。なお、図例では図示を簡略化すべく平板電極３５１が一つの反応ガス供給領域３１４のみに配されている場合を示しているが、実際には分割構造体によって区画される全ての反応ガス供給領域３１４に対して平板電極３５１が設けられているものとする。

【0113】

ところで、ガス供給プレート３１０における分割構造体は、サセプタ２１７の円周状中心から放射状に各領域３１３〜３１５を形成するように配置されている。これにより、反応ガス供給領域３１４は、分割構造体によって、例えば平面視扇状に区画されることになる。したがって、反応ガス供給領域３１４内に配置される平板電極３５１についても、反応ガス供給領域３１４の平面形状に対応した形状（例えば平面視扇状）に形成される。つまり、平板電極３５１の平面形状は、必ずしも反応ガス供給領域３１４の全域にわたって均等な大きさとはならず、当該反応ガス供給領域３１４の各部分で偏った大きさとなる。

【0114】

このように、平板電極３５１の平面形状が反応ガス供給領域３１４の各部分で偏った大きさであると、その平板電極３５１を用いて反応ガス供給領域３１４内の反応ガスをプラズマ状態にした場合に、プラズマが平板電極３５１の面積が大きい側に偏ってしまうといったことが起こり得る。図例の場合であれば、面積が大きい外周側にプラズマが集中するような偏りが生じ得る。このようなプラズマ分布の偏りが生じてしまうと、ウエハ２００上に形成する膜の膜厚や膜質等について面内均一性の低下を招くおそれがある。
また、反応容器内では、処理対象のウエハ２００が各領域３１３〜３１５を順に通過するようにサセプタ２１７を回転移動させるので、その回転の際の内周側と外周側とではウエハ２００に対するガス暴露量に差が生じ得る。そのため、反応ガスをプラズマ状態にする場合に、反応ガス供給領域３１４の各部分でのガス暴露量の差を考慮してプラズマ分布を調整しないと、結果としてウエハ２００上に形成する膜の膜厚や膜質等について面内均一性の低下を招くおそれがある。

【0115】

そこで、第一実施形態で説明するプラズマ生成部は、ウエハ２００上に形成する膜の面内均一性の低下を抑制すべく、反応ガス供給領域３１４におけるプラズマ分布を部分的に調整できるように構成されている。

【0116】

具体的には、図９及び図１０（ａ）に示すように、反応ガス供給領域３１４での面内均一性を調整するために、ウエハ２００と対向するように配された平板電極３５１が、サセプタ２１７の回転径方向において多分割されている。平板電極３５１の分割数については、当該分割数が多ければ面内均一性の調整を精緻に行えるが、当該分割数が多くなるほど構成の複雑化を招く。そのため、平板電極３５１は、少なくとも二分割以上、好ましくは三分割されているものとする。つまり、本実施形態において、平板電極３５１は、反応ガス供給領域３１４内における内周側の部分（以下「第一ゾーン」という。）に配された平板電極３５１ａと、反応ガス供給領域３１４内で第一ゾーンに隣接してその外周側に位置する部分（以下「第二ゾーン」という。）に配された平板電極３５１ｂと、反応ガス供給領域３１４内で第二ゾーンよりもさらに外周側に位置する部分（以下「第三ゾーン」という。）に配された平板電極３５１ｃと、に三分割されている。このように、本実施形態において、プラズマ生成部は、反応ガス供給領域３１４の部分別に個別に設けられた複数の平板電極（被高周波電力供給部）３５１ａ〜３５１ｃを備えている。

【0117】

また、プラズマ生成部は、複数の平板電極３５１ａ〜３５１ｃのそれぞれに対応して設けられたインピーダンス調整部３５２ａ〜３５２ｃを備えている。インピーダンス調整部３５２ａ〜３５２ｃは、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃのそれぞれに供給される電力を調整するものである。インピーダンス調整部３５２ａ〜３５２ｃとしては、公知の電気回路によって構成されたものを用いればよい。各インピーダンス調整部３５２ａ〜３５２ｃは、高周波電源３４１及び整合器３４２に接続されている。このようなインピーダンス調整部３５２ａ〜３５２ｃを備えることで、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃには、それぞれに異なる電力が供給され得るようになる。なお、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃに対して異なる電力の供給が可能であれば、インピーダンス調整部３５２ａ〜３５２ｃを設けるのではなく、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃのそれぞれに個別の高周波電源を接続するようにしてもよい。ただし、一つの高周波電源３４１から分配し、途中にインピーダンス調整部３５２ａ〜３５２ｃを配して調整したほうが、装置構成の複雑化や装置コストの上昇等を抑制する上では好ましい。

【0118】

また、プラズマ生成部は、図１０（ｂ）に示すように、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃとウエハ２００との間に配された接地電極３５３を備えている。接地電極３５３は、電気的に接地されている。このような接地電極３５３を備えることで、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃに高周波電源３４１からの高周波電力を供給すると、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃと接地電極３５３との間にプラズマが発生することになる。なお、接地電極３５３は、一枚板で形成して各平板電極３５１ａ〜３５１ｃで共用するようにしても良いし、平板電極３５１と同様に多分割して各平板電極３５１ａ〜３５１ｃのそれぞれに個別に対向させるようにしても良い。また、接地電極３５３を分割する場合には、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃと接地電極３５３との間のバイアスを個別に調整するようにしてもよい。

【0119】

このような平板電極３５１及び接地電極３５３については、反応ガスが供給される反応ガス供給領域３１４内に配されるものであるため、その反応ガス供給領域３１４内での反応ガスの動きが阻害されてしまうのを抑制すべく、図１１に示すように、反応ガスが通過するガス供給孔３５４を設けるようにしても良い。その場合に、ガス供給孔３５４の形成位置は特に限定されることはなく、ランダムに形成しても構わない。

【0120】

なお、プラズマ生成部は、上述した接地電極３５３を備えておらず、図１２に示すように、サセプタ２１７が接地電極として機能するように構成されたものであっても良い。このように構成されている場合には、サセプタ２１７が電気的に接地されることになり、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃに高周波電源３４１からの高周波電力を供給すると、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃとサセプタ２１７との間にプラズマが発生することになる。したがって、サセプタ２１７上のウエハ２００に対して、直接プラズマが当たるので、より活性な反応ガスが供給されるようになる。

【0121】

また、プラズマ生成部は、接地電極３５３を備えている場合であっても、当該接地電極３５３が各平板電極３５１ａ〜３５１ｃとウエハ２００との間に配されているのではなく、図１３に示すように、当該接地電極３５３が各平板電極３５１ａ〜３５１ｃと同一平面上で当該各平板電極３５１ａ〜３５１ｃと重ならない位置に配されたものであっても良い。つまり、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃと接地電極３５３とは、同一平面上に櫛歯状に並んで配されることになる。櫛歯状の配置であっても、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃには、高周波電源３４１からの高周波電力が、マッチングボックス３４２及び絶縁トランス３４３を経た後に各インピーダンス調整部３５２ａ〜３５２ｃで調整され、第一ゾーンから第三ゾーンのそれぞれで異なる電力として供給される。このような櫛歯状配置による構成であれば、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃと接地電極３５３とが同一平面上に配されるため、反応ガス供給領域３１４の上下方向（ウエハ２００の板厚方向）における省スペース化に有用である。

【0122】

また、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃと接地電極３５３とを櫛歯状に配置する場合には、接地電極３５３を第一ゾーンから第三ゾーンのそれぞれで個別のものとするのではなく、図１４に示すように、第一ゾーンから第三ゾーンのそれぞれで共用する一体型のものとして構成しても良い。接地電極３５３は全てアース電位なので第一ゾーンから第三ゾーンのそれぞれで共用することが可能であり、共用することで電極構成の簡素化やコスト低減等が期待できるからである。

【0123】

（プラズマ処理）
次に、上述した構成のプラズマ処理部を用いて反応ガス供給領域３１４内の反応ガスをプラズマ状態にする場合の処理について説明する。

【0124】

反応ガス供給領域３１４内の反応ガスをプラズマ状態にする場合には、当該反応ガス供給領域３１４内に反応ガスが供給されている状態で、高周波電源３４１からの高周波電力を平板電極３５１に供給する。

【0125】

このとき、各インピーダンス調整部３５２ａ〜３５２ｃは、高周波電源３４１からの高周波電力を、それぞれ異なる電力に調整して各平板電極３５１ａ〜３５１ｃに供給する。具体的には、インピーダンス調整部３５２ａは、平板電極３５１ａに対して、例えば４００Ｗに調整した電力を供給する。また、インピーダンス調整部３５２ｂは、平板電極３５１ｂに対して、例えば３００Ｗに調整した電力を供給する。また、インピーダンス調整部３５２ｃは、平板電極３５１ｃに対して、例えば２００Ｗに調整した電力を供給する。

【0126】

各インピーダンス調整部３５２ａ〜３５２ｃが各平板電極３５１ａ〜３５１ｃに対して電力供給を行うと、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃと接地電極３５３（またはサセプタ２１７が接地電極として機能する場合には当該サセプタ２１７）との間には、プラズマが発生する。そして、反応ガス供給領域３１４内の反応ガスがプラズマ状態となり、当該反応ガスの活性種が生成されることになる。

【0127】

このとき、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃには、それぞれに異なる電力が供給されている。そのため、反応ガス供給領域３１４内で生成される反応ガスの活性種は、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃが配された部分別に、その活性度が異なったものとなる。具体的には、反応ガス供給領域３１４内での反応ガスの活性度は、例えば、４００Ｗの電力が供給される平板電極３５１ａが配された第一ゾーンが最も高く、次いで３００Ｗの電力が供給される平板電極３５１ｂが配された第二ゾーンが高く、２００Ｗの電力が供給される平板電極３５１ｃが配された第三ゾーンが最も低くなる。

【0128】

つまり、反応ガス供給領域３１４内の反応ガスをプラズマ状態にする場合には、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃのそれぞれに異なる電力を供給することにより、生成される活性種の活性度を第一ゾーンから第三ゾーンの各部分別に相違させるようにする。

【0129】

このように、反応ガス供給領域３１４内で生成される反応ガスの活性種の活性度について、第一ゾーンから第三ゾーンの各部分別に独立して制御し得るようにすれば、反応ガス供給領域３１４内におけるプラズマ分布の偏りを管理することが可能となる。特に、反応ガス供給領域３１４の内周側の部分と外周側の部分とで独立して活性種の活性度を制御して、第三ゾーンの側よりも第一ゾーンの側のほうの活性度が高くなるようにすれば、平板電極３５１の面積が大きい外周側にプラズマが集中するような偏りが生じるおそれがある場合であっても、そのようなプラズマ分布の偏りを是正することが可能となる。さらには、内周側と外周側でガス暴露量に差が生じ得る場合であっても、そのガス暴露量の差を考慮してプラズマ分布を調整し得るようになるので、そのガス暴露量の差に起因する悪影響を排除し得るようになる。

【0130】

したがって、このようなプラズマ処理を経てプラズマ状態とされた反応ガスを用いれば、ウエハ２００上に形成する膜の膜厚や膜質等について面内均一性の低下を抑制することが可能となる。

【0131】

なお、ここでは、ウエハ２００上の膜の面内均一性の低下を抑制すべく、各インピーダンス調整部３５２ａ〜３５２ｃが各平板電極３５１ａ〜３５１ｃに対して内周側４００Ｗ、中間３００Ｗ、外周側２００Ｗの電力を供給する場合を例に挙げたが、これは単なる一例に過ぎず、これに限定されるものではない。例えば、各インピーダンス調整部３５２ａ〜３５２ｃは、ウエハ２００上の膜に所望の膜厚勾配を与えるべく、内周側２００Ｗ、中間３００Ｗ、外周側４００Ｗの電力を供給するように調整されたものであってもよい。

【0132】

また、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃへの電力供給にあたり、供給する電力の大きさについては上述したように調整するが、供給する電力の周波数や位相等については第一ゾーンから第三ゾーンの各部分で一定とし、各部分への印加タイミングについては同時とすることが考えられる。ただし、必ずしもこれに限定されることはなく、第一ゾーンから第三ゾーンの各部分で供給電力の周波数、位相、印加タイミングを適宜相違させるように調整しても構わない。

【0133】

（５）第一実施形態にかかる効果
第一実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。

【0134】

（ａ）第一実施形態によれば、反応ガス供給領域３１４に供給する反応ガスをプラズマ状態にして当該反応ガスの活性種を生成するとともに、反応ガスをプラズマ状態にするにあたり、当該反応ガスの活性種の活性度を反応ガス供給領域３１４の部分別に独立して制御する。これにより、反応ガス供給領域３１４におけるプラズマ分布を部分的に調整することができ、ウエハ２００上に形成する膜の膜厚や膜質等について面内均一性の低下を抑制することが可能となる。

【0135】

（ｂ）第一実施形態によれば、反応ガス供給領域３１４における内周側の部分と外周側の部分とで反応ガスの活性種の活性度を独立して制御する。したがって、サセプタ２１７上に複数のウエハ２００が載置され、そのサセプタ２１７上の空間が分割構造体によって放射状に区画されることで、例えば平面視扇状の反応ガス供給領域３１４が形成され、これにより反応ガス供給領域３１４の外周側にプラズマが集中するような偏りが生じる場合や、内周側と外周側とでウエハ２００に対するガス暴露量に差が生じる場合等であっても、内周側と外周側とでプラズマ分布を部分的に調整することができ、サセプタ２１７の回転径方向についてウエハ２００の面内均一性の低下を抑制することが可能となる。

【0136】

（ｃ）また、第一実施形態によれば、プラズマ処理に当たり電力が供給される平板電極３５１がサセプタ２１７の回転径方向において多分割されており、分割されたそれぞれの平板電極（被高周波電力供給部）３５１ａ〜３５１ｃに異なる電力が供給される。そのため、装置完成後（平板電極３５１の組込み後）であっても、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃへの供給電力を適宜設定することで、反応ガス供給領域３１４におけるプラズマ分布を部分的に調整することが可能となる。

【0137】

（ｄ）また、第一実施形態によれば、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃのそれぞれに対応して設けられたインピーダンス調整部３５２ａ〜３５２ｃを備えており、これらのインピーダンス調整部３５２ａ〜３５２ｃを通じて各平板電極３５１ａ〜３５１ｃに異なる電力を供給する。そのため、例えば各平板電極３５１ａ〜３５１ｃのそれぞれに個別の高周波電源を接続する場合に比べると、装置構成の複雑化や装置コストの上昇等を抑制しつつ、各平板電極３５１ａ〜３５１ｃのそれぞれに個別の所望電力を供給することが可能となる。

【0138】

＜本発明の第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、ここでは、主として、上述した第一実施形態との相違点について説明し、その他の点についての説明は省略する。

【0139】

第二実施形態では、プラズマ生成部の構成が第一実施形態の場合とは異なる。
ここで説明するプラズマ生成部は、マイクロ波励起高密度プラズマである表面波プラズマ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ、以下「ＳＷＰ」と略す。）に対応したものである。ＳＷＰを用いることにより、第一実施形態のような平板電極３５１を用いた場合には実現できなかった低電子温度で高電子密度のプラズマを生成し、低温でダメージを与えないプロセス処理を実現することが可能となる。なお、ＳＷＰの詳細については、公知であるため、ここではその説明を省略する。

【0140】

（プラズマ生成部の構成）
図１５は、第二実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部の一構成例を示す説明図である。
第二実施形態においては、ＳＷＰに対応しており、プラズマ生成部として、反応ガス供給領域３１４内に誘電体プレート３６１が配置されている。そして、反応ガス供給領域３１４に対してガス分配管３１７を通じて反応ガスとともにマイクロ波を供給し、誘電体プレート３６１を通じて反応ガス供給領域３１４内にマイクロ波を導入して表面波を形成し、その表面波によりプラズマを励起し、これにより反応ガスをプラズマ状態として当該反応ガスの活性種を生成するようになっている。そのために、誘電体プレート３６１には、マイクロ波をサセプタ２１７上のウエハ２００の側へ導入するための貫通孔３６２が設けられている。

【0141】

ただし、誘電体プレート３６１は、サセプタ２１７上のウエハ２００との距離が、反応ガス供給領域３１４の部分別に異なるように形成されている。具体的には、誘電体プレート３６１は、例えば、サセプタ２１７上のウエハ２００との距離が、反応ガス供給領域３１４の内周側については遠く、外周側に向かうに連れて徐々に近づくように形成されている。

【0142】

このように形成された誘電体プレート３６１によれば、反応ガス供給領域３１４内の内周側と外周側とで、反応ガスの活性種の活性度が異なったものとなる。なぜならば、反応ガス供給領域３１４の内周側ではマイクロ波が誘電体プレート３６１を通過する距離が短く、反応ガス供給領域３１４の外周側ではマイクロ波が誘電体プレート３６１を通過する距離が長いといったように、反応ガス供給領域３１４内の内周側と外周側とでマイクロ波が誘電体プレート３６１を通過する距離が異なるからである。さらに詳しくは、マイクロ波が誘電体プレート３６１を通過する距離が長いほど、当該マイクロ波の失活量が多く、そのためにラジカル濃度（すなわち、反応ガスの活性種の活性度）も低くなってしまうからである。

【0143】

つまり、第二実施形態における誘電体プレート３６１は、サセプタ２１７上のウエハ２００との距離が反応ガス供給領域３１４の内周側と外周側とで異なるように形成されており、これにより反応ガス供給領域３１４内の内周側と外周側とでプラズマ分布を調整できるようになっている。

【0144】

（第二実施形態にかかる効果）
第二実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。

【0145】

（ａ）第二実施形態によれば、誘電体プレート３６１の厚さをサセプタ２１７の回転径方向で相違させることで、反応ガス供給領域３１４内における反応ガスの活性種の活性度（ラジカル濃度）を内周側と外周側とで異なるように部分的に調整することができる。つまり、誘電体プレート３６１における貫通孔３６２の距離に応じて、ウエハ２００に供給される反応ガスの活性種の活性度を調整することができる。したがって、サセプタ２１７の回転径方向についてウエハ２００の面内均一性の低下を抑制することが可能となる。

【0146】

（ｂ）第二実施形態によれば、誘電体プレート３６１の厚さ方向の大きさを反応ガス供給領域３１４内の内周側と外周側とで相違させるだけで、ウエハ２００の面内均一性の低下を抑制することが可能となるので、そのために装置構成の複雑化等を招いてしまうこともない。

【0147】

（第二実施形態の変形例）
なお、第二実施形態では、誘電体プレート３６１の厚さについて、内周側が薄く外周側に向かうに連れて徐々に熱くなる場合を例に挙げて説明したが、これとは全く逆に当該誘電体プレート３６１の厚さが構成されていても良い。その場合であっても、反応ガス供給領域３１４内における反応ガスの活性種の活性度（ラジカル濃度）を内周側と外周側とで異なるように部分的に調整することが可能となる。

【0148】

また、第二実施形態では、ＳＷＰに対応している場合について説明したが、これに限定されることはなく、例えば既存のプラズマ生成部を用いる場合（例えば、平行平板への電力印加によりプラズマ励起する構成の場合）であっても、上述した構成の誘電体プレート３６１を備えることで応ガス供給領域３１４内の部分別に反応ガスの活性種の活性度を調整する世にしても良い。

【0149】

＜本発明の第三実施形態＞
次に、本発明の第三実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、ここでは、主として、上述した第一実施形態または第二実施形態との相違点について説明し、その他の点についての説明は省略する。

【0150】

第三実施形態では、プラズマ生成部の構成が第一実施形態または第二実施形態の場合とは異なる。

【0151】

（プラズマ生成部の構成）
図１６は、第三実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部の一構成例を示す説明図である。
第三実施形態においては、プラズマ生成部として、反応ガス供給領域３１４内に一対のロッド状電極３７１を備えている。一対のロッド状電極３７１のうちの一方は、高周波電源３４１からの高周波電力が供給されるものである。また、一対のロッド状電極３７１のうちの他方は、電気的に接地されるものである。

【0152】

ただし、一対のロッド状電極３７１は、反応ガス供給領域３１４内の部分別に互いの離間距離Ｌが異なるように配されている。具体的には、反応ガス供給領域３１４内の内周側では一対のロッド状電極３７１の互いの離間距離Ｌが広く、外周側に向かうに連れて離間距離Ｌが徐々に狭くなるように形成されている。

【0153】

このように形成された一対のロッド状電極３７１によれば、離間距離Ｌの大きさによって、高周波電力が供給された際に生成される反応ガスの活性種の活性度が異なったものとなる。具体的には、離間距離Ｌが広いほど反応ガスの活性種の活性度が低く、離間距離Ｌが狭いほど反応ガスの活性種の活性度が高くなる。したがって、上述した一対のロッド状電極３７１の一方に高周波電力を供給すると、反応ガス供給領域３１４内の内周側では反応ガスの活性種の活性度が低く、反応ガス供給領域３１４内の外周側では反応ガスの活性種の活性度が高くなる。

【0154】

つまり、第三実施形態における一対のロッド状電極３７１は、反応ガス供給領域３１４の部分別に互いの離間距離Ｌが異なるように配されているので、これにより反応ガス供給領域３１４内の内周側と外周側とでプラズマ分布を調整できるようになっている。

【0155】

（第三実施形態にかかる効果）
第三実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。

【0156】

（ａ）第三実施形態によれば、一対のロッド状電極３７１の離間距離Ｌを反応ガス供給領域３１４内の部分別に相違させることで、反応ガス供給領域３１４内における反応ガスの活性種の活性度（ラジカル濃度）を内周側と外周側とで異なるように部分的に調整することができる。つまり、一対のロッド状電極３７１の離間距離Ｌに応じて、ウエハ２００に供給される反応ガスの活性種の活性度を調整することができる。したがって、サセプタ２１７の回転径方向についてウエハ２００の面内均一性の低下を抑制することが可能となる。

【0157】

（ｂ）第三実施形態によれば、一対のロッド状電極３７１の離間距離Ｌを反応ガス供給領域３１４内の内周側と外周側とで相違させるだけで、ウエハ２００の面内均一性の低下を抑制することが可能となるので、そのために装置構成の複雑化等を招いてしまうこともない。

【0158】

（第三実施形態の変形例）
なお、第三実施形態では、一対のロッド状電極３７１の離間距離Ｌについて、内周側が広く外周側に向かうに連れて徐々に狭くなる場合を例に挙げて説明したが、これとは全く逆に構成されていても良い。その場合であっても、反応ガス供給領域３１４内における反応ガスの活性種の活性度（ラジカル濃度）を内周側と外周側とで異なるように部分的に調整することが可能となる。

【0159】

＜本発明の第四実施形態＞
次に、本発明の第四実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、ここでは、主として、上述した第一実施形態、第二実施形態または第三実施形態との相違点について説明し、その他の点についての説明は省略する。

【0160】

第四実施形態では、プラズマ生成部の構成が第一実施形態、第二実施形態または第三実施形態の場合とは異なる。

【0161】

（プラズマ生成部の構成）
図１７は、第四実施形態に係る基板処理装置が備えるプラズマ生成部の一構成例を示す説明図である。
第四実施形態においては、図１７（ａ）に示すように、プラズマ生成部として、反応ガス供給領域３１４内に、コイル３８１が券回された筒状のガスノズル３８２を備えている。

【0162】

ガスノズル３８２は、図１７（ｂ）に示すように、インナーノズル３８３とアウターノズル３８４との二重管構造となっている。そして、インナーノズル３８３の管内に供給された反応ガスを、インナーノズル３８３に設けられたスリット３８５及びアウターノズル３８４に設けられたガス供給孔３８６を通じて、反応ガス供給領域３１４内に噴出するように構成されている。なお、ガス供給孔３８６は、等間隔に配置されている。

【0163】

インナーノズル３８３には、コイル３８１が券回されている。コイル３８１は、高周波電源３４１及び整合器３４２に接続されており、高周波電力が供給されることで反応ガスをプラズマ状態にするための電極として機能するようになっている。なお、インナーノズル３８３に券回されたコイル３８１は、反応ガス供給領域３１４内に露出させないためにアウターノズル３８４に覆われている。

【0164】

また、コイル３８１は、インナーノズル３８３への巻き数が反応ガス供給領域３１４の部分別に異なるように構成されている。具体的には、反応ガス供給領域３１４内の内周側にはコイル３８１の巻き数が密である部分３８７を備えるとともに、外周側にはコイル３８１の巻き数が疎である部分３８８を備えている。

【0165】

このように形成されたコイル３８１及びガスノズル３８２によれば、当該コイル３８１の巻き数の疎密によって、高周波電力が供給された際に生成される反応ガスの活性種の活性度が異なったものとなる。具体的には、コイル３８１の巻き数が疎であるほど反応ガスの活性種の活性度が低く、コイル３８１の巻き数が密であるほど反応ガスの活性種の活性度が高くなる。したがって、上述したコイル３８１に高周波電力を供給しつつガスノズル３８２に反応ガスを供給すると、反応ガス供給領域３１４内の内周側では反応ガスの活性種の活性度が低く、反応ガス供給領域３１４内の外周側では反応ガスの活性種の活性度が高くなる。

【0166】

つまり、第四実施形態におけるコイル３８１及びガスノズル３８２は、反応ガス供給領域３１４の部分別にコイル３８１の巻き数が異なるように配されているので、これにより反応ガス供給領域３１４内の内周側と外周側とでプラズマ分布を調整できるようになっている。

【0167】

（第四実施形態にかかる効果）
第四実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。

【0168】

（ａ）第四実施形態によれば、ガスノズル３８２に券回されたコイル３８１の巻き数を反応ガス供給領域３１４内の部分別に相違させることで、反応ガス供給領域３１４内における反応ガスの活性種の活性度（ラジカル濃度）を内周側と外周側とで異なるように部分的に調整することができる。つまり、コイル３８１の巻き数に応じて、ウエハ２００に供給される反応ガスの活性種の活性度を調整することができる。したがって、サセプタ２１７の回転径方向についてウエハ２００の面内均一性の低下を抑制することが可能となる。

【0169】

（ｂ）第四実施形態によれば、ガスノズル３８２に券回されたコイル３８１の巻き数を反応ガス供給領域３１４内の内周側と外周側とで相違させるだけで、ウエハ２００の面内均一性の低下を抑制することが可能となるので、そのために装置構成の複雑化等を招いてしまうこともない。

【0170】

（第四実施形態の変形例）
なお、第四実施形態では、コイル３８１の巻き数について、内周側が疎で外周側が密である場合を例に挙げて説明したが、これとは全く逆に構成されていても良い。その場合であっても、反応ガス供給領域３１４内における反応ガスの活性種の活性度（ラジカル濃度）を内周側と外周側とで異なるように部分的に調整することが可能となる。

【0171】

＜本発明の第五実施形態＞
次に、本発明の第五実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、ここでは、主として、上述した第一実施形態、第二実施形態、第三実施形態または第四実施形態との相違点について説明し、その他の点についての説明は省略する。

【0172】

第五実施形態では、基板処理工程が第一実施形態〜第四実施形態の場合とは異なる。

【0173】

（基板処理工程）
第五実施形態で説明する基板処理工程では、他の基板処理装置（ただし不図示）にて第一の膜（第一のシリコン含有膜）としてポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜が形成されたウエハ２００に対して、そのＰｏｌｙ−Ｓｉ膜に重ねるように第二の膜（第二のシリコン含有膜）として窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を形成する。ＳｉＮ膜の形成は、例えば、原料ガスとしてヘキサクロロジシラン（ＨＣＤＳ）ガスを用い、反応ガスとしてＮＨ_３ガスを用いることで行う。なお、反応ガスは、第一実施形態〜第四実施形態で説明したいずれかの構成のプラズマ生成部により、プラズマ状態とされて当該反応ガスの活性種が生成されるものとする。以下の説明では、第一実施形態で説明した構成のプラズマ生成部を用いる場合を例に挙げる。なお、第一のシリコン含有膜は、シリコンを主成分とする膜で有れば良く、アモルファスシリコン膜、単結晶シリコン膜、所定元素がドーピングされたシリコン膜であっても良い。ここで所定元素とは、例えば、臭素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）の少なくとも一つ以上の元素である。

【0174】

図１８は、第五実施形態で行う成膜処理の一具体例を示す説明図である。なお、図例では、処理対象となるウエハ２００が四枚である場合を示しているが、これは単なる一例に過ぎず、他の枚数（例えば五枚以上）であっても構わない。

【0175】

ここでは、図１８（ａ）に示すように、一方の側の膜厚が厚く、他方の側の膜厚が薄くなるように、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜が形成されたウエハ２００を処理対象とする。このようなウエハ２００に対して、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に重ねるようにＳｉＮ膜を形成する場合には、以下のような手順で基板処理工程を行う。

【0176】

他の基板処理装置（ただし不図示）にてウエハ２００の面上にＰｏｌｙ−Ｓｉ膜が形成されると、そのウエハ２００について、測定装置（ただし不図示）を用いてＰｏｌｙ−Ｓｉ膜の特性を測定する。具体的には、例えば、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜の膜厚分布、膜質（結晶性）分布、膜応力分布、膜組成分布、誘電率分布、抵抗値分布、凹凸寸法等を測定する。これらの測定の詳細については、公知であるため、ここではその説明を省略する。測定されたＰｏｌｙ−Ｓｉ膜の特性に関する情報（以下、単に「特性情報」という。）は、ＳｉＮ膜の形成を行う基板処理装置１００のコントローラ２２１に入力される。特性情報のコントローラ２２１への入力は、手動で行っても良く、ネットワークや外部記録媒体等を利用して行っても良い。

【0177】

特性情報が入力されると、コントローラ２２１は、その特性情報に基づいて、ウエハ２００の向きの検出及び当該向きの補正を行うように、ノッチ合わせ装置１０６に対して指示を与える。さらに、コントローラ２２１は、ノッチ合わせ装置１０６による補正後の向きでウエハ２００をプロセスチャンバ２０２ａ内に搬入するように、真空搬送ロボット１１２に対して指示を与える。このようにしてプロセスチャンバ２０２ａ内にウエハ２００が搬入されると、当該プロセスチャンバ２０２ａ内では、搬入されたウエハ２００に対するＳｉＮ膜の成膜処理が開始される。

【0178】

このとき、プラズマ生成部は、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜とＳｉＮ膜との合算膜厚分布がフラットになるように、平板電極３５１への電力供給量を調整する。具体的には、コントローラ２２１に入力された特性情報及びノッチ合わせ装置１０６での位置合わせの結果に基づき、図１８（ｂ）に示すように、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜とは逆に一方の側の膜厚が薄く、他方の側の膜厚が厚くなるように、平板電極３５１への電力供給量を調整しつつ、そのＰｏｌｙ−Ｓｉ膜が形成されたウエハ２００の面上にＳｉＮ膜を形成する。

【0179】

このようにしてＰｏｌｙ−Ｓｉ膜に重ねてＳｉＮ膜が形成されたウエハ２００は、その後、プロセスチャンバ２０２ａ内から搬出されてポッド１０９に収納される。

【0180】

以上のような基板処理工程によれば、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜が形成されたウエハ２００の面上にＳｉＮ膜を形成する場合に、反応ガス供給領域３１４内の内周側と外周側とでプラズマ分布を調整することで、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜とＳｉＮ膜との合算膜厚分布がフラットになるチューニングすることができる。つまり、反応ガス供給領域３１４内におけるプラズマ分布は、処理対象となるウエハ２００に応じて、当該反応ガス供給領域３１４内で部分的に異なるように調整しても構わない。

【0181】

（第五実施形態にかかる効果）
第五実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。

【0182】

（ａ）第五実施形態によれば、反応ガスをプラズマ状態にするにあたり、反応ガス供給領域３１４の内周側と外周側とでプラズマ分布を部分的に調整することができ、ウエハ２００上に形成する膜の膜厚や膜質等について面内均一性の低下を抑制することが可能となる。

【0183】

（ｂ）第五実施形態によれば、処理対象となるウエハ２００に応じて反応ガス供給領域３１４におけるプラズマ分布を部分的に調整することで、例えば形成済みの膜が存在するウエハ２００の面上に新たな膜を形成する場合に、各膜の合算膜厚分布がフラットになるようにすることが可能となる。つまり、かかる場合であっても、ウエハ２００上における面内均一性の低下を抑制し得るようになる。

【0184】

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の第一実施形態から第五実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0185】

（ガス種）
また、例えば、上述した各実施形態では、基板処理装置が行う成膜工程において、原料ガス（第１処理ガス）としてＴｉＣｌ_４ガスを用い、反応ガス（第２処理ガス）としてＮＨ_３ガスが用いて、それらを交互に供給することによってウエハ２００上にＴｉＮ膜を形成する場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、成膜処理に用いる処理ガスは、ＴｉＣｌ_４ガスやＮＨ_３ガス等に限られることはなく、他の種類のガスを用いて他の種類の薄膜を形成しても構わない。さらには、三種類以上の処理ガスを用いる場合であっても、これらを交互に供給して成膜処理を行うのであれば、本発明を適用することが可能である。

【0186】

（処理領域の区画数）
上述した各実施形態では、ガス供給プレート３１０における複数のガス供給領域３１３〜３１５として、原料ガス供給領域３１３と反応ガス供給領域３１４とをそれぞれ二つ以上含むとともに、原料ガス供給領域３１３と反応ガス供給領域３１４との間に介在する不活性ガス供給領域３１５を含む場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、本発明は、処理空間が複数の処理領域に区画された基板処理装置であれば、適用することが可能である。

【0187】

図１９は、本発明の他の実施形態に係る基板処理装置における処理領域の区画態様の例を示す説明図である。なお、図例では、理解の容易化を図るために、ガス供給プレート３１０が原料ガス供給領域３１３（図中の記号Ａ）と反応ガス供給領域３１４（図中の記号Ｂ）とをそれぞれ二つずつ有している場合を示している。

【0188】

図１９（ａ）に示す例では、原料ガス供給領域３１３（図中の記号Ａ）と反応ガス供給領域３１４（図中の記号Ｂ）とがそれぞれ同等の面積となるように、各ガス供給領域３１３，３１４が区画されている。このような構成のガス供給プレート３１０においては、ウエハ２００が原料ガス供給領域３１３と反応ガス供給領域３１４とを通過する時間、すなわちウエハ２００を原料ガスおよび反応ガスのそれぞれに曝す時間が、略同一となる。
ただし、ウエハ２００上に形成すべき薄膜の種類によっては、必ずしもウエハ２００を原料ガスおよび反応ガスのそれぞれに曝す時間が略同一である必要はなく、互いに異なっているほうが適切である場合もあり得る。例えば、図１９（ｂ）に示す例では、原料ガス供給領域３１３（図中の記号Ａ）の面積よりも反応ガス供給領域３１４（図中の記号Ｂ）の面積のほうが大きくなるように、各ガス供給領域３１３，３１４が区画されている。このような構成のガス供給プレート３１０においては、ウエハ２００に対して原料ガスよりも反応ガスの供給量を多くすることによって、各ガスの反応量を多くすることができる。また、これとは逆に、原料ガス供給領域３１３（図中の記号Ａ）の面積よりも反応ガス供給領域３１４（図中の記号Ｂ）の面積の方が小さいほうが適切である場合もあり得る。

【0189】

図２０は、本発明のさらに他の実施形態に係る基板処理装置における処理領域の区画態様の例を示す説明図である。図例は、原料ガス供給領域として、ウエハ２００に第一原料ガスを供給する第一原料ガス供給領域３１３と、ウエハ２００に第一原料ガスとは異なる第二原料ガスを供給する第二原料ガス供給領域３１９と、を含む場合を示している。第一原料ガスとしては、上述した各実施形態の場合と同様に、例えばＴｉＣｌ_４ガスを用いる。また、第二原料ガスとしては、例えばトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスを用いる。なお、反応ガス（ＮＨ_３ガス）及び不活性ガス（Ｎ_２ガス）については、上述した各実施形態の場合と同様である。このような種類のガスを供給すれば、ウエハ２００上に三元系合金である窒化チタンアルミ（ＴｉＡｌＮ）の薄膜を形成することが可能となる。

【0190】

図２０（ａ）に示す例では、第一原料ガス供給領域３１３（図中の記号Ａ）と反応ガス供給領域３１４（図中の記号Ｂ）と第二原料ガス供給領域３１９（図中の記号Ｃ）とがそれぞれ同等の面積となるように、各ガス供給領域３１３，３１４，３１９が区画されている。このような構成のガス供給プレート３１０においては、ウエハ２００が第一原料ガス供給領域３１３と第二原料ガス供給領域３１９と反応ガス供給領域３１４とを通過する時間、すなわちウエハ２００を第一原料ガス、第二原料ガス及び反応ガスのそれぞれに曝す時間が、略同一となる。
これに対して、図２０（ｂ）に示す例では、第一原料ガス供給領域３１３（図中の記号Ａ）及び第二原料ガス供給領域３１９（図中の記号Ｃ）の面積よりも反応ガス供給領域３１４（図中の記号Ｂ）の面積のほうが大きくなるように、各ガス供給領域３１３，３１４，３１９が区画されている。このような構成のガス供給プレート３１０においては、ウエハ２００に対して第一原料ガス及び第二原料ガスよりも反応ガスの供給量を多くすることによって、各ガスの反応量を多くすることができる。

【0191】

また、処理領域の区画態様としては、図示はしないが、原料ガス供給領域の他に、第一反応ガス供給領域と第二反応ガス供給領域とを含むものであってもよい。具体的には、原料ガスとして例えばＨＣＤＳ（Ｓｉ_２Ｃｌ_６）ガスを用い、第一反応ガスとして例えばＮＨ_３ガスを用い、第二反応ガスとして例えば酸素ガス（Ｏ_２ガス）を用いる。このような種類のガスを供給すれば、ウエハ２００上にＳｉＯＮの薄膜を形成することが可能となる。

【0192】

また、さらに、カーボン原料ガスを供給する領域を追加して、ＳｉＯＣＮの様な多元系の薄膜を成膜可能に構成してもよい。

【0193】

（相対位置移動）
上述した各実施形態では、サセプタ２１７またはカートリッジヘッド３００を回転させることで、サセプタ２１７上の各ウエハ２００とカートリッジヘッド３００との相対位置を移動させる場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、本発明は、サセプタ２１７上の各ウエハ２００とカートリッジヘッド３００との相対位置を移動させるものであれば、必ずしも各実施形態で説明した回転駆動式のものである必要はなく、例えばコンベア等を利用した直動式のものであっても、全く同様に適用することが可能である。

【0194】

（その他）
上述した各実施形態では、基板処理装置が行うプロセス処理として成膜処理を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、複数の処理領域を基板が順に通過するプロセス処理であれば、成膜処理の他、酸化膜、窒化膜を形成する処理、金属を含む膜を形成する処理であってもよい。また、基板処理の具体的内容は不問であり、成膜処理だけでなく、アニール処理、酸化処理、窒化処理、拡散処理、リソグラフィ処理等の他の基板処理にも好適に適用できる。さらに、本発明は、他の基板処理装置、例えばアニール処理装置、酸化処理装置、窒化処理装置、露光装置、塗布装置、乾燥装置、加熱装置、プラズマを利用した処理装置等の他の基板処理装置にも好適に適用できる。また、本発明は、これらの装置が混在していてもよい。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

【0195】

＜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。

【0196】

［付記１］
本発明の一態様によれば、
基板が載置される基板載置部と、
前記基板載置部と対向する空間に処理領域を形成する分割構造体と、
前記分割構造体が形成する前記処理領域に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記ガス供給部が前記処理領域に供給する処理ガスをプラズマ状態にして当該処理ガスの活性種を生成するとともに、前記プラズマ状態にするにあたり前記活性種の活性度を前記処理領域の部分別に独立して制御するプラズマ生成部と、
を備える基板処理装置が提供される。

【0197】

［付記２］
好ましくは、
前記基板載置部は、複数の基板が円周状に配置される基板載置面を有し、
前記分割構造体は、前記円周状の中心から放射状に複数の前記処理領域を形成するように配置されており、
前記プラズマ生成部は、前記分割構造体が形成する複数の前記処理領域のうちの一つ以上に設けられ、少なくとも前記円周状の中心側の部分と外周側の部分とで独立して前記活性種の活性度を制御するものである
付記１に記載の基板処理装置が提供される。

【0198】

［付記３］
好ましくは、
前記プラズマ生成部は、
前記処理領域の部分別に個別に設けられた複数の被高周波電力供給部と、
前記複数の被高周波電力供給部のそれぞれに対応して設けられたインピーダンス調整部と、
を備える付記１または２に記載の基板処理装置が提供される。

【0199】

［付記４］
好ましくは、
前記被高周波電力供給部は、前記基板と対向するように配された平板電極で構成されている
付記３に記載の基板処理装置が提供される。

【0200】

［付記５］
好ましくは、
前記プラズマ生成部は、前記平板電極と前記基板との間に配された接地電極を備える
付記４に記載の基板処理装置が提供される。

【0201】

［付記６］
好ましくは、
前記基板載置部が接地電極として機能する
付記４に記載の基板処理装置が提供される。

【0202】

［付記７］
好ましくは、
前記プラズマ生成部は、前記平板電極と同一平面上で当該平板電極と重ならない位置に配された接地電極を備える
付記４に記載の基板処理装置が提供される。

【0203】

［付記８］
好ましくは、
前記プラズマ生成部は、前記処理領域内に、前記基板との距離が当該処理領域の部分別に異なるように形成された誘電体プレートを備える
付記１から７のいずれかに記載の基板処理装置が提供される。

【0204】

［付記９］
好ましくは、
前記誘電体プレートには、マイクロ波が供給される
付記８に記載の基板処理装置が提供される。

【0205】

［付記１０］
好ましくは、
前記プラズマ生成部は、前記処理領域の部分別に互いの離間距離が異なるように配された一対の電極を備える
付記１または２に記載の基板処理装置が提供される。

【0206】

［付記１１］
好ましくは、
前記プラズマ生成部は、前記処理領域内に配された筒状のガスノズルの周囲に券回されたコイルを有する電極であって、当該コイルの前記ガスノズルへの巻き数が前記処理領域の部分別に異なるように構成された電極を備える
付記１または２に記載の基板処理装置が提供される。

【0207】

［付記１２］
本発明の他の一態様によれば、
処理領域に供給される処理ガスをプラズマ状態にして当該処理ガスの活性種を生成するプラズマ生成機構であって、
前記プラズマ状態にするにあたり前記活性種の活性度を前記処理領域の部分別に独立して制御する電極構造を有する
プラズマ生成機構が提供される。

【0208】

［付記１３］
本発明のさらに他の一態様によれば、
基板載置部上に基板を載置する基板載置工程と、
前記基板載置部と対向する空間に形成された処理領域に処理ガスを供給するガス供給工程と、
前記処理領域に供給する処理ガスをプラズマ状態にして当該処理ガスの活性種を生成するとともに、前記プラズマ状にするにあたり前記活性種の活性度を前記処理領域の部分別に独立して制御するプラズマ生成工程と、
を備える半導体装置の製造方法が提供される。

【0209】

［付記１４］
本発明のさらに他の一態様によれば、
基板載置部上に基板を載置する基板載置ステップと、
前記基板載置部と対向する空間に形成された処理領域に処理ガスを供給するガス供給ステップと、
前記処理領域に供給する処理ガスをプラズマ状態にして当該処理ガスの活性種を生成するとともに、前記プラズマ状態にするにあたり前記活性種の活性度を前記処理領域の部分別に独立して制御するプラズマ生成ステップと、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。

【0210】

［付記１５］
本発明のさらに他の一態様によれば、
基板載置部上に基板を載置する基板載置ステップと、
前記基板載置部と対向する空間に形成された処理領域に処理ガスを供給するガス供給ステップと、
前記処理領域に供給する処理ガスをプラズマ状態にして当該処理ガスの活性種を生成するとともに、前記プラズマ状態にするにあたり前記活性種の活性度を前記処理領域の部分別に独立して制御するプラズマ生成ステップと、
をコンピュータに実行させるプログラムを記録した記録媒体が提供される。

【符号の説明】

【0211】

１００…基板処理装置、２００…ウエハ、２０２ａ，２０２ｂ…プロセスチャンバ、２１７…サセプタ、２２１…コントローラ、３００…カートリッジヘッド、３１０…ガス供給プレート、３１３…原料ガス供給領域、３１４…反応ガス供給領域、３１５…不活性ガス供給領域、３１６…排気領域、３１７…ガス分配管、３２０…ガス導入シャフト、３２３ａ，３２３ｂ，３２３ｃ…ガス導入管、３４１…高周波電源、３５１，３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃ…平板電極（被高周波電力供給部）、３５２ａ，３５２ｂ，３５２ｃ…インピーダンス調整部、３５３…接地電極、３６１…誘電体プレート、３７１…ロッド状電極、３８１…コイル、３８２…ガスノズル、４１１…原料ガス供給管、４１２…原料ガス供給源、４１３…ＭＦＣ、４１４…バルブ、４２１…反応ガス供給管、４２２…反応ガス供給源、４２３…ＭＦＣ、４２４…バルブ、４３１…不活性ガス供給管、４３２…不活性ガス供給源、４３３…ＭＦＣ、４３４…バルブ

【要約】

【課題】基板上に形成する膜の面内均一性の低下を抑制すべく、処理領域におけるプラズマ分布を部分的に調整できるようにする。
【解決手段】基板が載置される基板載置部と、基板載置部と対向する空間に処理領域を形成する分割構造体と、分割構造体が形成する処理領域に処理ガスを供給するガス供給部と、ガス供給部が処理領域に供給する処理ガスをプラズマ状態にして処理ガスの活性種を生成するとともに、プラズマ状態にするにあたり活性種の活性度を処理領域の部分別に独立して制御するプラズマ生成部と、を備えて基板処理装置を構成する。
【選択図】図９

【図1】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図2】

【図3】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】