特許 6242933 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6242933

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20171127BHJP

   H01L 21/318 20060101ALI20171127BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20171127BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20171127BHJP

   C23C 16/46 20060101ALI20171127BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/31 C

   H01L21/318 B

   C23C16/455

   C23C16/44 G

   C23C16/46

【請求項の数】15

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-70369(P2016-70369)

(22)【出願日】2016年3月31日

(65)【公開番号】特開2017-183575(P2017-183575A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2016年9月26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

(72)【発明者】

【氏名】八幡 橘

(72)【発明者】

【氏名】高野 智

(72)【発明者】

【氏名】豊田 一行

(72)【発明者】

【氏名】大橋 直史

(72)【発明者】

【氏名】高崎 唯史

【審査官】 河合 俊英

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０５４３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３５９２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３１３７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１５１４１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／４４

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｃ２３Ｃ １６／４６

Ｈ０１Ｌ ２１／３１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理する処理容器と、
前記基板を処理する際に位置する基板処理ポジションと、前記基板を前記処理容器に搬入する際に位置する基板搬送ポジションとの間で上下動可能に構成され、第一の温度に基板を加熱する第一の加熱部を有すると共に、前記基板処理ポジションでは基板が載置される基板載置面を有する基板載置部と、
前記基板が前記基板載置部に載置される前に、前記基板を載置するリフトピンと、
不活性ガスを加熱する第二の加熱部を有し、前記処理容器に加熱された前記不活性ガスを供給する加熱ガス供給系と、
前記基板載置部が前記基板搬送ポジションから前記基板処理ポジションに移動する間、前記基板の表面と裏面とが所定の温度範囲となるよう、前記リフトピン上に基板が載置された状態で、前記第一の加熱部を制御すると共に、前記第二の加熱部によって加熱された前記不活性ガスを供給するよう前記加熱ガス供給系を制御する制御部と、
を備えた基板処理装置。

【請求項2】

更に前記処理容器に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理容器の雰囲気を排気する排気系とを有し、
前記制御部は、前記基板が前記基板処理ポジションに移動したら、前記不活性ガスの供給を停止すると共に前記排気系から前記処理容器の雰囲気を排気し、その後前記処理ガス供給系から前記処理ガスを供給するよう、前記処理ガス供給系、前記排気系、前記加熱ガス供給系を制御する請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

更に前記処理容器に処理ガスを供給する処理ガス供給系を有し、
前記制御部は、前記処理ガスを前記処理容器に供給して前記基板を処理し、前記基板を処理した後、前記処理ガスの供給を停止すると共に、前記加熱ガス供給系から前記不活性ガスを供給するよう制御する請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項4】

更に前記処理容器に処理ガスを供給する処理ガス供給系を有し、
前記制御部は、前記基板を処理する際は、前記処理ガスである第一ガスと第二ガスとを交互に前記処理容器に繰り返し供給すると共に、前記第一ガスと前記第二ガスの供給の間に、前記処理容器にパージガスを供給するよう前記処理ガス供給系を制御し、前記パージガスが供給される間、前記不活性ガスを供給するよう前記加熱ガス供給系を制御する請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記加熱ガス供給系から供給される前記不活性ガスは、前記処理ガス供給系から供給されるパージガスよりも高い温度である請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記加熱ガス供給系は加熱ガス供給構造を有し、前記加熱ガス供給構造は前記基板載置面と対向する位置に設けられる請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項7】

更に、前記処理容器に分散孔を介して処理ガスを供給する処理ガス供給系を有し、
前記分散孔と前記加熱ガス供給構造は前記処理容器の上流に配された分散部に設けられる請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記加熱ガス供給構造は内側にガス滞留空間の上方に設けられた上壁と、前記ガス滞留空間の側方に設けられる側壁とを有する請求項７に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記分散孔は筒状体で構成され、前記筒状体の先端は、前記加熱ガス供給構造の上壁から前記基板載置面に向かって突き出すように設けられる請求項７に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記加熱ガス供給構造は、前記上壁の外周に前記加熱ガス供給系が連通するバッファ空間を構成する凹部が設けられ、前記凹部は円周状に構成される請求項８または請求項９に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記加熱ガス供給構造は、前記バッファ空間の下方に前記加熱ガス供給構造の底壁が設けられる請求項１０に記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記底壁は、前記基板載置面と対向する位置が空洞であって、その外周が連続した板状体で構成される請求項１１に記載の基板処理装置。

【請求項13】

前記底壁は、前記基板載置面と対向する位置が空洞であって、その外周には前記ガス滞留空間方向に突出した主要部が断続的に設けられるよう構成される請求項１１に記載の基板処理装置。

【請求項14】

基板を処理容器に搬入してリフトピン上に載置する工程と、
処理容器に内包された基板載置部が基板搬送ポジションから基板処理ポジションに移動する間、前記基板の表面と裏面とが所定の温度範囲となるよう、リフトピン上に前記基板が載置された状態で、前記基板載置部が有する第一の加熱部で前記基板を加熱すると共に、加熱ガス供給系に設けられた第二の加熱部で加熱した不活性ガスを、前記加熱ガス供給系から前記処理容器に供給して、前記基板の裏面と表面を所定の温度範囲とする工程と、
前記基板処理ポジションにて基板を処理する工程と
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項15】

基板を処理容器に搬入してリフトピンに載置する手順と、
処理容器に内包された基板載置部が基板搬送ポジションから基板処理ポジションに移動する間、前記基板の表面と裏面とが所定の温度範囲となるよう、リフトピン上に前記基板が載置された状態で、前記基板載置部が有する第一の加熱部で前記基板を加熱すると共に、加熱ガス供給系に設けられた第二の加熱部で加熱した不活性ガスを、前記加熱ガス供給系から前記処理容器に供給して、前記基板の裏面と表面を所定の温度範囲とする手順と、
前記基板処理ポジションにて基板を処理する手順とを
コンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスを製造する装置としては、ウエハを一枚ごとに処理する枚葉装置が存在する（例えば特許文献１）。枚要装置においては、例えばウエハを加熱すると共に、ウエハ上にガスを供給することで、半導体デバイスの一部を構成する膜を形成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２―５４３９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

枚葉装置の場合、例えば一枚ずつウエハを処理することから、歩留まりの向上が求められている。そのためには、ウエハ面内の膜特性の向上が求められている。

【0005】

本発明は、ウエハを加熱処理する枚葉装置において、ウエハ面内の膜特性の向上を実現可能とすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様によれば、基板を処理する処理容器と、第一の温度に基板を加熱する第一の加熱部を有すると共に、基板を載置する載置面を有する基板載置部と、不活性ガスを加熱する第二の加熱部を有し、前記処理容器に加熱された前記不活性ガスを供給する加熱ガス供給系と、前記基板の表面と裏面とが所定の温度範囲となるよう、前記第一の加熱部と前記第二の加熱部を制御する制御部とを有する装置を提供する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ウエハを加熱処理する枚葉装置において、ウエハ面内の膜特性の向上を実現可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置の概略構成例を示す説明図である。

【図2】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置のコントローラを説明する説明図である。

【図3】本発明の第一実施形態に係る基板処理工程を説明するフロー図である。

【図4】本発明の第一実施形態に係る基板処理工程における基板処理装置の動作を説明する説明図である。

【図5】本発明の第一実施形態に係る基板処理工程における基板処理装置の動作を説明する説明図である。

【図6】本発明の第一実施形態に係る基板処理工程における基板処理装置の動作を説明する説明図である。

【図7】本発明の第一実施形態に係る成膜工程を説明するフロー図である。

【図8】本発明の第二実施形態に係るシャワーヘッドを説明する説明図である。

【図9】本発明の第二実施形態に係る分散部を説明する説明図である。

【図10】本発明の第三実施形態に係る分散部を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0010】

［本発明の第一実施形態］
先ず、本発明の第一実施形態について説明する。

【0011】

（１）基板処理装置の構成
図１は本実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。以下に、各構成を具体的に説明する。

【0012】

（処理容器）
図例のように、基板処理装置１００は、処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。処理容器２０２は、例えば石英またはセラミックス等の非金属材料で形成された上部容器２０２１と、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形成された下部容器２０２２とで構成されている。処理容器２０２内には、上方側（後述する基板載置台２１２よりも上方の空間）に、基板としてシリコンウエハ等のウエハ２００を処理する処理空間（処理室）２０１が形成されており、その下方側で下部容器２０２２に囲まれた空間に搬送空間２０３が形成されている。

【0013】

下部容器２０２２の側面には、ゲートバルブ２０５に隣接した基板搬入出口２０６が設けられている。ウエハ２００は、基板搬入出口２０６を介して、搬送空間２０３に搬入されるようになっている。下部容器２０２２の底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。

【0014】

（基板載置台）
処理空間２０１内には、ウエハ２００を支持する基板支持部（サセプタ）２１０が設けられている。基板支持部２１０は、ウエハ２００を載置する載置面２１１と、載置面２１１を表面に持つ基板載置台２１２と、基板載置台２１２に内包された第一の加熱部としてのヒータ２１３と、を主に有する。さらに、ヒータ２１３の温度を計測する温度計測端子２１６を有する。温度計測端子２１６は、配線２２０を介して温度計測部２２１に接続される。

【0015】

基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。ヒータ２１３には、電力を供給するための配線２２２が接続される。配線２１６は、ヒータ電力制御部２２３に接続される。

【0016】

温度計測部２２１、ヒータ電力制御部２２３は後述するコントローラ２８０に接続されている。コントローラ２８０は、温度計測部２２１で計測した温度情報をもとにヒータ電力制御部２２１に制御情報を送信する。ヒータ電力制御部２２３は受信した制御情報を参照し、ヒータ２１３を制御する。

【0017】

基板載置台２１２は、シャフト２１７によって支持される。シャフト２１７は、処理容器２０２の底部を貫通しており、さらに処理容器２０２の外部で昇降部２１８に接続されている。

【0018】

昇降部２１８はシャフト２１７を支持する支持軸２１８ａと、支持軸２１８ａを昇降させたり回転させたりする作動部２１８ｂを主に有する。作動部２１８ｂは、例えば昇降を実現するためのモータを含む昇降機構２１８ｃと、支持軸２１８ａを回転させるための歯車等の回転機構２１８ｄを有する。これらには、動作を円滑にするようにグリス等が塗布されている。

【0019】

昇降部２１８には、昇降部２１８の一部として、作動部２１８ｂに昇降・回転指示するための指示部２１８ｅを設けても良い。指示部２１８ｅはコントローラ２８０に電気的に接続される。指示部２１８ｅはコントローラ２８０の指示に基づいて、作動部２１８ｂを制御する。作動部２１８は、後述するように、基板載置台２１２が、ウエハ搬送ポジションやウエハ処理ポジションの位置に移動するよう、制御する。

【0020】

昇降部２１８を作動させてシャフト２１７および支持台２１２を昇降させることにより、基板載置台２１２は、載置面２１１上に載置されるウエハ２００を昇降させることが可能となっている。なお、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、これにより処理空間２０１内は気密に保持されている。

【0021】

基板載置台２１２は、ウエハ２００の搬送時には、載置面２１１が基板搬入出口２０６の位置（ウエハ搬送ポジション）となるように下降し、ウエハ２００の処理時には、ウエハ２００が処理空間２０１内の処理位置（ウエハ処理ポジション）まで上昇する。

【0022】

具体的には、基板載置台２１２をウエハ搬送位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７がウエハ２００を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は載置面２１１の上面から埋没して、載置面２１１がウエハ２００を下方から支持するようになっている。

【0023】

（シャワーヘッド）
処理空間２０１の上部（ガス供給方向上流側）であって、基板載置面２１１と対向する箇所には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２３０が設けられている。シャワーヘッド２３０は、例えば上部容器２０２１に設けられた穴２０２１ａに挿入される。

【0024】

シャワーヘッドの蓋２３１は、例えば導電性および熱伝導性のある金属で形成されている。蓋２３１と上部容器２０２１との間にはブロック２３３が設けられ、そのブロック２３３が蓋２３１と上部容器２０２１との間を絶縁し、かつ、断熱している。

【0025】

また、シャワーヘッドの蓋２３１には、第一分散機構としてのガス供給管２４１が挿入される貫通孔２３１ａが設けられている。貫通孔２３１ａに挿入されるガス供給管２４１は、シャワーヘッド２３０内に形成された空間であるシャワーヘッドバッファ室２３２内に供給するガスを分散させるためのもので、シャワーヘッド２３０内に挿入される先端部２４１ａと、蓋２３１に固定されるフランジ２４１ｂと、を有する。先端部２４１ａは、例えば円柱状に構成されており、その円柱側面には分散孔が設けられている。そして、後述するガス供給部（供給系）から供給されるガスは、先端部２４１ａに設けられた分散孔を介して、シャワーヘッドバッファ室２３２内に供給される。

【0026】

さらに、シャワーヘッド２３０は、後述するガス供給部（供給系）から供給されるガスを分散させるための第二分散機構としての分散部２３４を備えている。この分散部２３４の上流側がシャワーヘッドバッファ室２３２であり、下流側が処理空間２０１である。分散部２３４には、複数の貫通孔２３４ａが設けられている。分散部２３４は、基板載置面２１１と対向するように、その基板載置面２１１の上方側に配置されている。したがって、シャワーヘッドバッファ室２３２は、分散部２３４に設けられた複数の貫通孔２３４ａを介して、処理空間２０１と連通することになる。

【0027】

分散部２３４のうち、貫通孔２３４ａと異なる位置であって、例えば貫通孔２３４ａの外周には、円周状に配された加熱ガス供給構造２３５が設けられている。加熱ガス供給構造２３５は複数の供給孔を有する。ここでは、供給孔が円周状に配される。加熱ガス供給構造２３５は下流側にて処理室２０１と連通し、上流側にてガス供給管２３６が接続される。ガス供給管２３６は、後述する加熱ガス供給管２４８ａに接続される。なお、ここでは複数の供給孔を加熱ガス供給構造２３５として説明したが、それに限るものではなく、例えば複数のスリット形状の孔を円周状に配したり、または一つのスリットを円周状に配してもよい。

【0028】

（ガス供給系）
貫通孔２３１ａに挿入されるガス供給管２４１には、共通ガス供給管２４２が接続されている。ガス供給管２４１と共通ガス供給管２４２は、管の内部で連通している。そして、共通ガス供給管２４２から供給されるガスは、ガス供給管２４１、ガス導入孔２３１ａを通じて、シャワーヘッド２３０内に供給される。

【0029】

共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａ、第二ガス供給管２４４ａ、第三ガス供給管２４５ａが接続されている。このうち、第二ガス供給管２４４ａは、リモートプラズマユニット２４４ｅを介して共通ガス供給管２４２に接続される。

【0030】

第一ガス供給管２４３ａを含む第一ガス供給系２４３からは主に第一元素含有ガスが供給され、第二ガス供給管２４４ａを含む第二ガス供給系２４４からは主に第二元素含有ガスが供給される。第三ガス供給管２４５ａを含む第三ガス供給系２４５からは、ウエハ２００を処理する際には主に不活性ガスが供給され、シャワーヘッド２３０や処理空間２０１をクリーニングする際はクリーニングガスが主に供給される。

【0031】

（第一ガス供給系）
第一ガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、第一ガス供給源２４３ｂ、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）２４３ｃ、および、開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。そして、第一ガス供給源２４３ｂからは、第一元素を含有するガス（以下、「第一元素含有ガス」または「第一ガス」という。）が、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、第一ガス供給管２４３ａ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

【0032】

第一元素含有ガスは、処理ガスの一つであり、原料ガスとして作用するものである。ここで、第一元素は、例えばシリコン（Sｉ）である。すなわち、第一元素含有ガスは、例えばシリコン含有ガスである。なお、第一元素含有ガスは、常温常圧で固体、液体および気体のいずれであってもよい。第一元素含有ガスが常温常圧で液体の場合は、第一ガス供給源２４３ｂとＭＦＣ２４３ｃとの間に、図示しない気化器を設ければよい。ここでは、第一元素含有ガスを気体として説明する。

【0033】

第一ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄよりも下流側には、第一不活性ガス供給管２４６ａの下流端が接続されている。第一不活性ガス供給管２４６ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４６ｂ、ＭＦＣ２４６ｃ、および、開閉弁であるバルブ２４６ｄが設けられている。そして、不活性ガス供給源２４６ｂからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２４６ｃ、バルブ２４６ｄ、第一不活性ガス供給管２４６ａ、第一ガス供給管２４３ａ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

【0034】

ここで、不活性ガスは、第一元素含有ガスのキャリアガスとして作用するもので、第一元素とは反応しないガスを用いることが好ましい。具体的には、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスを用いることができる。なお、不活性ガスとしては、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ることができる。

【0035】

主に、第一ガス供給管２４３ａ、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、第一ガス供給系（「シリコン含有ガス供給系」ともいう）２４３が構成される。 また、主に、第一不活性ガス供給管２４６ａ、ＭＦＣ２４６ｃおよびバルブ２４６ｄにより、第一不活性ガス供給系が構成される。

【0036】

なお、第一ガス供給系２４３は、第一ガス供給源２４３ｂ、第一不活性ガス供給系を含めて考えてもよい。また、第一不活性ガス供給系は、不活性ガス供給源２４６ｂ、第一ガス供給管２４３ａを含めて考えてもよい。
このような第一ガス供給系２４３は、処理ガスの一つである原料ガスを供給するものであることから、処理ガス供給系の一つに該当することになる。

【0037】

（第二ガス供給系）
第二ガス供給管２４４ａには、下流にリモートプラズマユニット２４４ｅが設けられている。上流には、上流方向から順に、第二ガス供給源２４４ｂ、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４４ｃ、および、バルブ２４４ｄが設けられている。そして、第二ガス供給源２４４ｂからは、第二元素を含有するガス（以下、「第二元素含有ガス」または「第二ガス」という。）が、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、第二ガス供給管２４４ａ、リモートプラズマユニット２４４ｅ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。このとき、第二元素含有ガスは、リモートプラズマユニット２４４ｅによりプラズマ状態とされ、ウエハ２００上に供給される。

【0038】

第二元素含有ガスは、処理ガスの一つであり、反応ガスまたは改質ガスとして作用するものである。ここで、第二元素含有ガスは、第一元素と異なる第二元素を含有する。第二元素としては、例えば、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）のいずれか一つである。本実施形態では、第二元素含有ガスは、例えば窒素含有ガスであるとする。具体的には、窒素含有ガスとして、アンモニア（ＮＨ_３）ガスが用いられる。

【0039】

第二ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄよりも下流側には、第二不活性ガス供給管２４７ａの下流端が接続されている。第二不活性ガス供給管２４７ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４７ｂ、ＭＦＣ２４７ｃ、および、バルブ２４７ｄが設けられている。そして、不活性ガス供給源２４７ｂからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、第二不活性ガス供給管２４７ａ、第二ガス供給管２４４ａ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

【0040】

ここで、不活性ガスは、基板処理工程ではキャリアガスまたは希釈ガスとして作用する。具体的には、例えばＮ_２ガスを用いることができるが、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ることもできる。

【0041】

主に、第二ガス供給管２４４ａ、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄにより、第二ガス供給系２４４（「窒素含有ガス供給系」ともいう）が構成される。また、主に、第二不活性ガス供給管２４７ａ、ＭＦＣ２４７ｃおよびバルブ２４７ｄにより、第二不活性ガス供給系が構成される。

【0042】

なお、第二ガス供給系２４４は、第二ガス供給源２４４ｂ、リモートプラズマユニット２４４ｅ、第二不活性ガス供給系を含めて考えてもよい。また、第二不活性ガス供給系は、不活性ガス供給源２４７ｂ、第二ガス供給管２４４ａ、リモートプラズマユニット２４４ｅを含めて考えてもよい。

【0043】

このような第二ガス供給系２４４は、処理ガスの一つである反応ガスまたは改質ガスを供給するものであることから、処理ガス供給系の一つに該当することになる。

【0044】

（第三ガス供給系）
第三ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、第三ガス供給源２４５ｂ、ＭＦＣ２４５ｃ、および、バルブ２４５ｄが設けられている。そして、第三ガス供給源２４５ｂからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、第三ガス供給管２４５ａ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

【0045】

第三ガス供給源２４５ｂから供給される不活性ガスは、基板処理工程では、処理容器２０２やシャワーヘッド２３０内に留まったガスをパージするパージガス（もしくは「第三ガス」と呼ぶ。）として作用する。このような不活性ガスとしては、例えばＮ_２ガスを用いることができるが、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ることもできる。

【0046】

なお、第一ガス供給系、第二ガス供給系、第三ガス供給系をまとめて処理ガス供給部または処理ガス供給系と呼ぶ。さらに、処理ガス供給系から供給されるガスをまとめて処理ガスと呼ぶ。

【0047】

（加熱ガス供給系）
加熱ガス供給管２４８ａには、上流方向から順に、ガス供給源２４８ｂ、ＭＦＣ２４８ｃ、および、バルブ２４８ｄ、第二の加熱部であるヒータ２４８ｅが設けられている。

【0048】

ガス供給源２４８ｂから供給されるガス（「加熱ガス」、もしくは「第四ガス」とも呼ぶ。）は、加熱効率が高く、更にはウエハ２００上に形成された膜に影響の無い性質を有する。例えば窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスである。ガス供給源２４８ｂから供給されるガスは、加熱ガス供給工程Ｓ１０４等で供給される。

【0049】

ガス供給源２４８ｂから供給されるガスは、ＭＦＣ２４８ｃ、バルブ２４５ｄ、第二の加熱部２４８ｅ、加熱ガス供給構造２３５等を介して処理室２０１内に供給される。ヒータ２４８ｅはコントローラ２８０の指示に従って、通過するガスを所定の温度に加熱し、加熱ガスとする。

【0050】

ヒータ２４８ｅには、ヒータ２４８ｅの温度を計測する温度計測部２４９が設けられる。更には、ヒータ２４８eを制御するヒータ制御部２５０が接続される。ヒータ２４８ｅはヒータ制御部２５０を介してコントローラ２８０から制御される。

【0051】

（ガス排気系）
処理容器２０２の雰囲気を排気する排気系（排気部）は、処理容器２０２に接続された複数の排気管を有する。具体的には、搬送空間２０３に接続される排気管（第一排気管）２６１と、処理空間２０１に接続される排気管（第二排気管）２６２と、を有する。また、各排気管２６１，２６２の下流側には、排気管（第三排気管）２６４が接続される。

【0052】

排気管２６１は、搬送空間２０３の側面または底面に接続される。排気管２６１には、高真空または超高真空を実現する真空ポンプとしてＴＭＰ（Ｔｕｒｂｏ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｕｍｐ：以下「第一真空ポンプ」ともいう。）２６５が設けられている。排気管２６１において、ＴＭＰ２６５の上流側と下流側には、それぞれに開閉弁であるバルブ２６６，２６７が設けられている。

【0053】

排気管２６２は、処理空間２０１の側方に接続される。排気管２６２には、処理空間２０１内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２７６が設けられている。ＡＰＣ２７６は、開度調整可能な弁体（図示せず）を有し、コントローラ２８０からの指示に応じて排気管２６２のコンダクタンスを調整する。また、排気管２６２において、ＡＰＣ２７６の上流側と下流側には、それぞれに開閉弁であるバルブ２７５，２７７が設けられている。

【0054】

排気管２６４には、ＤＰ（Ｄｒｙ Ｐｕｍｐ）２７８が設けられている。図示のように、排気管２６４には、その上流側から排気管２６２、排気管２６１が接続され、さらにそれらの下流にＤＰ２７８が設けられる。ＤＰ２７８は、排気管２６２、排気管２６１のそれぞれを介して、処理空間２０１および搬送空間２０３のそれぞれの雰囲気を排気する。また、ＤＰ２７８は、ＴＭＰ２６５が動作するときに、その補助ポンプとしても機能する。すなわち、高真空（あるいは超高真空）ポンプであるＴＭＰ２６５は、大気圧までの排気を単独で行うのは困難であるため、大気圧までの排気を行う補助ポンプとしてＤＰ２７８が用いられる。

【0055】

図１に記載のように、基板処理装置１００は、基板処理装置１００の各部の動作を制御するコントローラ２８０を有している。コントローラ２８０は、図２に記載のように、演算部２８１、一時記憶部（ＲＡＭ）２８２、記憶部２８３、Ｉ／Ｏポート２８４、比較部２８５、送受信部２８６を少なくとも有する。コントローラ２８０は、上記した各構成に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部２８３からプログラムやレシピ、テーブルを呼び出し、その内容に応じて各構成の動作を制御する。コントローラ２８０はさらに入出力装置２８９を有する。

【0056】

なお、コントローラ２８０は、専用のコンピュータとして構成してもよいし、汎用のコンピュータとして構成してもよい。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（ＵＳＢ Ｆｌａｓｈ Ｄｒｉｖｅ）やメモリカード等の半導体メモリ）２８８を用意し、外部記憶装置２８８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により、本実施形態に係るコントローラ２８０を構成することができる。

【0057】

また、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２８８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２８８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、記憶部２８３や外部記憶装置２８８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、記憶部２８３単体のみを含む場合、外部記憶装置２８８単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。送受信部２８６は、Ｉ／Ｏポート２８４を介して、他の構成との情報をやり取りする。例えば、温度測定部２２１から温度情報を受信したりする。比較部２８５は、記憶部２８３から読みだしたテーブル等の情報と、他の構成から受信した情報とを比較し、制御するためのパラメータ等を抽出する。例えば、温度測定部２２１から受信した情報と、記憶部２８３に記録されているテーブルを比較し、第一ヒータ温度制御部２２３等を動作させるためのパラメータを抽出する。

【0058】

なお、記憶部２８３や外部記憶装置２８８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、記憶部２８３単体のみを含む場合、外部記憶装置２８８単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。

【0059】

（４）基板処理工程
次に、半導体製造工程の一工程として、上述した構成の基板処理装置１００を用いてウエハ２００上に薄膜を形成する工程について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。

【0060】

ここでは、第一元素含有ガス（第一の処理ガス）としてジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、略称ＤＣＳ）ガスを用い、第二元素含有ガス（第二の処理ガス）としてアンモニア（ＮＨ_３）ガスを用いて、それらを交互に供給することによってウエハ２００上に半導体系薄膜としてシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を形成する例について説明する。

【0061】

図３は、本実施形態に係る基板処理工程の概要を示すフロー図である。図４から図６は基板処理工程における基板処理装置１００の動作を説明する図である。図７は、図３の成膜工程Ｓ１１０の詳細を示すフロー図である。

【0062】

ところで、一般的に裏面からウエハ２００を急に加熱すると、ウエハ２００の表面と裏面とで温度差が大きくなるが、その温度差によってウエハ２００の表裏の伸びが異なるため、ウエハ２００の反りを引き起こすという問題がある。ウエハ２００の反りは、ウエハ２００上に形成された膜の特性に影響を及ぼすことが考えられる。

【0063】

ウエハ２００の反りを回避する技術として、例えば特許文献１のように、徐々に加熱する方法が存在する。しかしながら、所望の温度となるまで時間がかかり、スループットが低下するという問題がある。

【0064】

そこで、本実施形態においては、高いスループットを維持しつつウエハ２００の反りを抑止可能な技術を説明する。以下に具体的な方法を説明する。

【0065】

（基板搬入載置工程：Ｓ１０２）
ヒータ２１３やヒータ２４８ｅは動作安定まで時間がかかるため、ここではウエハ２００を搬送室に搬入する前にヒータ２１３やヒータ２４８ｅをオンとする。それらが安定したら、基板載置台２１２をウエハ２００の搬送位置（搬送ポジション）まで下降させ、基板載置台２１２の貫通孔２１４にリフトピン２０７を貫通させる。その結果、リフトピン２０７が、基板載置台２１２表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。これらの動作と並行して、搬送空間２０３の雰囲気を排気し、隣接する真空搬送室（図示せず）と同圧、あるいは隣接する真空搬送室の圧力よりも低い圧力とする。

【0066】

続いて、ゲートバルブ２０５を開いて、搬送空間２０３を隣接する真空搬送室と連通させる。そして、図４（ａ）に記載のように、この真空搬送室から真空搬送ロボット２５１を用いてウエハ２００を搬送空間２０３に搬入する。
このとき、第三のガス供給系２４５や加熱ガス供給系２４８から処理室２０１や搬送空間２０３に不活性ガスを供給し、それと並行して排気管２６１から雰囲気を排気することで、処理室２０１内に外部の雰囲気が回りこむことを防ぐ。

【0067】

（加熱ガス供給工程Ｓ１０４）
続いて真空搬送ロボット２５１を移動し、図４（ａ）のようにウエハ２００をリフトピン２０７上方に維持させたら、真空搬送ロボット２５１を下げ、リフトピン２０７上にウエハ２００を載置する。リフトピン２０７に載置した後、真空搬送ロボット２５１を搬送空間２０３の外に移動させると共に、ゲートバルブ２０５によって搬入出口２０６を閉じ、図４（ｂ）のように、リフトピン２０７上にウエハが載置された状態とする。ゲートバルブ２０６を閉じたら、第三のガス供給系２４５からの不活性ガス供給を停止すると共に、加熱ガス供給系２４８からの加熱ガス供給を継続する。供給された加熱ガスはヒータ２４８ｅによって加熱されている。加熱ガスの温度は、真空状態でもウエハ２００を加熱可能とする温度であり、更には成膜工程における基板温度よりも高い温度であり、例えば７００℃から８００℃程度する。排気管２６１からの排気は継続する。

【0068】

ところで、先行技術文献に記載の従来技術の場合、ウエハの反りを防止するために、所定時間リフトピン２０７上にウエハを待機させている。その理由として、基板支持部上にすぐにウエハを載置した場合、室温のウエハと高温のサセプタとが直接接触することで、ウエハ内に過度の温度差が発生し、それによりウエハが反ってしまうためである。そこで、リフトピン２０７上で待機させることで、ウエハと基板支持部との間のガスを媒体としたウエハ下方からの熱伝導により徐々に加熱する。これによりウエハ表裏における過度の温度差を発生させずに、つまりウエハの反りを発生させずに、ウエハを所望の温度に昇温させることが可能となる。しかしながら、従来技術はウエハ上方から加熱する構造がないため、ウエハ上方から熱逃げが発生してしまうという問題がある。その熱逃げを補うために、リフトピン２０７上に所定時間待機させる必要がある。しかしながら、スループットが低下してしまうという問題がある。

【0069】

これに対して、本実施形態ではウエハ２００の上方から加熱ガスを供給するため、ウエハ２００の裏面だけでなく、ウエハ２００表面が加熱される。更には、加熱ガス供給構造２３５からウエハ２００表面までの搬送空間２０３および処理空間２０１も加熱される。

【0070】

具体的には、次のように加熱される。
加熱ガスは、搬送空間２０３内で矢印方向に拡散し、ウエハ２００の表面に供給され、ウエハ２００を加熱する。このとき、加熱ガスは基板載置面２１１とウエハ２００裏面との間に回りこむ。ウエハ２００は、上方から供給された加熱ガスと裏面に回りこんだ加熱ガスとで、ウエハ２００の表裏を加熱する。ここではウエハ２００の表裏の温度差が、ウエハ２００が反らない程度の所定の温度範囲とする。

【0071】

さらに、加熱ガスが搬送空間２０３や処理空間２０１を拡散するので、その雰囲気が加熱される。したがってウエハ２００からの熱逃げが発生することが無い。以上のことから、すばやくウエハ２００を昇温させることができる。その結果、早急にヒータ２１３とウエハ２００との温度差を少なくする事ができる。したがって、リフトピン２０７上で所定時間ウエハ２００を待機させる必要がなく、短時間でウエハを搬送することが可能となる。

【0072】

以上のようにすることで、搬送後のウエハ温度を従来よりも早く均一に加熱することができる。したがって、ウエハの反りを起こさずに、リフトピン２０７上で待機させることなく、もしくは待機時間の短縮が可能となり、スループットを高くすることができる。

【0073】

さらには、加熱ガス供給構造２３５から加熱ガスを供給することで、後述する成膜工程Ｓ１１０の前に分散部２３４を加熱することが可能となる。事前に加熱することで、成膜工程Ｓ１１０ではウエハ２００をすばやく加熱することが可能となる。

【0074】

（ウエハ処理ポジション移動工程Ｓ１０６）
所定の時間経過後、基板載置台２１２を上昇させ、図５（ｃ）のように基板載置面２１１上にウエハ２００を載置し、さらに図５（ｄ）のように、ウエハ処理ポジションまで上昇させる。少なくともウエハ搬送ポジションからウエハ処理ポジションに移動するまでの間、引き続き加熱ガス供給系２４８から加熱ガスを供給し、ウエハ２００を加熱する。ウエハ処理ポジションは、ウエハ２００が処理ガスによって処理される位置であり、例えば図１や図５（ｄ）に記載のように、基板載置台２００の表面の高さと隔壁２０４の高さが揃う位置である。

【0075】

（脱離物除去工程Ｓ１０８）
ところで、ウエハ２００上に形成された膜には多くの不純物が含まれていることが知られている。これらの不純物は、ウエハ２００が搬入される前に、異なる処理室で処理したガスの成分や反応副生成物等である。例えば、六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスや四フッ化炭素（ＣＦ４）等のエッチングガスの成分に由来する、フッ化物やカーボン系残渣物等である。これらの不純物は、ウエハ２００を高熱とすることで、膜中からの脱離が促進される。

【0076】

近年の微細化に伴い膜の表面積が増加傾向にあるため、不純物の量も増加傾向にある。従い、加熱を継続した場合に、多くの不純物の脱離も継続するため、排気量よりも脱離量が多い場合に、ウエハ２００上に不純物が滞留する恐れがある。例えば、排気効率の低いウエハ中央上の雰囲気では不純物が多く、排気効率の高いウエハ外周上の雰囲気では不純物が少ない。このような状況の中で原料ガスを供給した場合、原料ガスとウエハ２００の表面の間に脱離物が滞留するが、その場合原料ガスがウエハ２００の表面に到達することができない、もしくは到達する量が不十分となる。そのため、ウエハ２００上では膜が形成される場所と膜を形成することができない場所が存在する。したがって、ウエハ２００を均一に処理することが困難となる。そのため、歩留まりの低下を引き起こす恐れがある。

【0077】

そこで本工程では、処理ガスの供給を開始する前に、ウエハ２００表面上の雰囲気から脱離物を除去する。具体的には、図６（ｅ）のように、加熱ガスの供給を停止すると共に、処理室２０１の雰囲気を排気する。このようにすることで、加熱ガスによって加熱されたウエハ２００から脱離された脱離物を除去することが可能となる。除去することで、次に供給する処理ガスであるＤＣＳガスをウエハ２００上に均一に供給することが可能となる。なお、前述ではウエハ処理ポジションに到達した状態で脱離物を除去していたが、脱離物を除去できればよく、例えばウエハ搬送ポジションとウエハ処理ポジションの間で行えばよい。より良くは、ウエハ２００の温度が安定するウエハ処理ポジションで行うことが望ましい。

【0078】

（成膜工程：Ｓ１１０）
続いて、成膜工程Ｓ１１０について説明する。以下、図７を参照し、成膜工程Ｓ１１０について詳細に説明する。なお、成膜工程Ｓ１１０は、異なる処理ガスを交互に供給する工程を繰り返すサイクリック処理である。

【0079】

図７を用いて成膜工程Ｓ１１０の詳細を説明する。
（第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２）
基板載置台２１２が図６（ｆ）のようにウエハ処理ポジションに移動したら、排気管２６２を介して処理室２０１から雰囲気を排気して、処理室２０１内の圧力を調整する。ウエハ２００の温度を調整する際、既に分散部２３４が加熱された状態であるので、ヒータ２１３から分散部２３４への熱移動量が少なくなる。したがって、すばやく加熱することが可能となる。

【0080】

所定の圧力に調整しつつ、ウエハ２００の温度が所定の温度、例えば５００℃から６００℃に到達したら、共通ガス供給管２４２から処理ガス、例えばＤＣＳガスを処理室に供給する。供給されたＤＣＳガスはウエハ２００上にシリコン含有層を形成する。

【0081】

（パージ工程：Ｓ２０４）
ＤＣＳガスの供給を停止した後は、第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスを供給し、処理空間２０１のパージを行う。このとき、バルブ２７５およびバルブ２７７は開状態とされてＡＰＣ２７６によって処理空間２０１の圧力が所定圧力となるように制御される。一方、バルブ２７５およびバルブ２７７以外の排気系のバルブは、全て閉状態とされる。これにより、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２でウエハ２００に結合できなかったＤＣＳガスは、ＤＰ２７８により、排気管２６２を介して処理空間２０１から除去される。

【0082】

パージ工程Ｓ２０４では、ウエハ２００、処理空間２０１、シャワーヘッドバッファ室２３２での残留ＤＣＳガスを排除するために、大量のパージガスを供給して排気効率を高める。

【0083】

より良くは、第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスを供給すると共に、加熱ガス供給系２４８から加熱ガスを供給する。以下に理由を説明する。
本工程においては、前述のようにウエハ２００上に残留したＤＣＳガスを除去するために、大量のＮ_２ガスを、分散部２３４を介して第三ガス供給管２４５から供給する。そのため、大量のＮ_２ガスが分散部２３４の熱を奪ってしまい、その結果分散部２３４の温度が低下してしまう。また並行してウエハ２００や基板載置台２１２の温度も変動する。ウエハ２００等の温度変動は、インキュベーションタイムの変動や膜厚、膜質の変動、等の問題につながる恐れがあるため、分散部２３４、ウエハ２００、基板載置台２１２の温度を維持することが望ましい。

【0084】

そこで本工程では、第三ガス供給管２４５ａから供給されるＮ_２ガスよりも高い温度である加熱ガスを加熱ガス供給系２４８から供給する。加熱ガスは供給管２３６および加熱ガス供給構造２３５を通過するため、分散部２３４をも加熱する。このようにして分散部２３４の温度低下を抑制する。従ってウエハ２００等の温度変動が抑制され、インキュベーションタイムの変動や膜厚、膜質の変動、等の問題を抑制できる。

【0085】

パージが終了すると圧力制御を再開する。このとき、パージ工程Ｓ２０４の間に加熱ガスを供給していれば、加熱ガスの供給を停止する。このときも、第三ガス供給管２４５ａからのＮ_２ガスの供給は継続され、シャワーヘッド２３０および処理空間２０１のパージが継続される。

【0086】

（第二の処理ガス供給工程：Ｓ２０６）
シャワーヘッドバッファ室２３２および処理空間２０１のパージが完了したら、続いて、第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６を行う。第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６では、バルブ２４４ｄを開けて、リモートプラズマユニット２４４ｅ、シャワーヘッド２３０を介して、処理空間２０１内へ第二の処理ガスとして第二元素含有ガスであるＮＨ_３ガスの供給を開始する。このとき、ＮＨ_３ガスの流量が所定流量となるように、ＭＦＣ２４４ｃを調整する。ＮＨ_３ガスの供給流量は、例えば１０００〜１００００ｓｃｃｍである。また、第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６においても、第三ガス供給系のバルブ２４５ｄは開状態とされ、第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスが供給される。このようにすることで、ＮＨ_３ガスが第三ガス供給系に侵入することを防ぐ。

【0087】

リモートプラズマユニット２４４ｅでプラズマ状態とされたＮＨ_３ガスは、シャワーヘッド２３０を介して、処理空間２０１内に供給される。供給されたＮＨ_３ガスは、ウエハ２００上のシリコン含有層と反応する。そして、既に形成されているシリコン含有層がＮＨ_３ガスのプラズマによって改質される。これにより、ウエハ２００上には、例えばシリコン元素および窒素元素を含有する層であるシリコン窒化層（SｉＮ層）が形成されることになる。

【0088】

ＮＨ_３ガスの供給を開始してから所定時間経過後、バルブ２４４ｄを閉じ、ＮＨ_３ガスの供給を停止する。ＮＨ_３ガスの供給時間は、例えば２〜２０秒である。

【0089】

このような第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６では、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２と同様に、バルブ２７５およびバルブ２７７が開状態とされ、ＡＰＣ２７６によって処理空間２０１の圧力が所定圧力となるように制御される。また、バルブ２７５およびバルブ２７７以外の排気系のバルブは全て閉状態とされる。

【0090】

（パージ工程：Ｓ２０８）
ＮＨ_３ガスの供給を停止した後は、上述したパージ工程Ｓ２０４と同様のパージ工程Ｓ２０８を実行する。パージ工程Ｓ２０８における各部の動作は、上述したパージ工程Ｓ２０４と同様であるので、ここでの説明を省略する。

【0091】

（判定工程：Ｓ２１０）
以上の第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２、パージ工程Ｓ２０４、第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６、パージ工程Ｓ２０８を１サイクルとして、コントローラ２８０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。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SｉＮ層が形成される。

【0092】

（ウエハ搬送ポジション移動工程Ｓ１１２）
図３の説明に戻る。
所望の膜厚のSｉＮ層が形成されたら、基板載置台２１２を下降させ、ウエハ２００を搬送ポジションに移動する。ここでは、第三のガス供給系２４５から不活性ガスを供給し、圧力を調整する。

【0093】

ところで、基板載置台２１２を下降させると、分散部２３４はヒータ２１３の温度の影響を受けにくくなることから、分散部２３４の温度が低くなることが考えられる。前述のように、成膜工程Ｓ１１０では分散部２３４が加熱されていることが望ましいが、仮に温度が低くなると、分散部２３４を再度所望の温度まで上昇するまでに時間がかかってしまう。したがって、ウエハ２００を所望の温度に加熱するまでに時間がかかってしまう。

【0094】

そこでより良くは、加熱ガス供給構造２３５から加熱ガスを供給し、分散部２３４の温度を下げないようにする。加熱ガス供給構造２３５を通過する加熱ガスは分散部２３４に伝導するため、温度低下を防ぐことができる。

【0095】

（基板搬入出工程：Ｓ１１４）
基板搬入出工程Ｓ１１４では、上述した基板搬入載置工程Ｓ１０２と逆の手順にて、処理済みのウエハ２００を処理容器２０２の外へ搬出する。そして、基板搬入載置載置工程Ｓ１０２と同様の手順にて、次に待機している未処理のウエハ２００を処理容器２０２内に搬入する。その後、搬入されたウエハ２００に対しては、加熱ガス供給工程Ｓ１０４以降の工程が実行されることになる。

【0096】

［本発明の第二実施形態］
続いて第二の実施形態を説明する。
第二の実施形態は、加熱ガスの供給孔の構造が異なる。第一の実施形態においては、加熱ガス供給構造２３５は分散部２３４に円周状に構成されていたが、本実施形態の加熱ガス供給構造２５２は分散部２３４の径方向全面に渡って設けられている点で異なる。

【0097】

以下に、図８、図９を用いて説明する。
図８はシャワーヘッド２３０を側面方向から見た断面図であり、図９は分散部２３４を基板載置面２１１から見た図である。具体的には、図８は図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）におけるＤ―Ｄ’の断面図である。図９（ａ）は図８のＡ―Ａ’、図９（ｂ）は図８のＢ―Ｂ’、図９（ｃ）は図８のＣ―Ｃ’における断面図である。

【0098】

図８のように、加熱ガス供給構造２５２はガス供給管２３６を介して加熱ガス供給管２４８ａに接続される。加熱ガス供給構造２５２は、分散部２３４の一部として構成される。分散部２３４は基板載置面２１１と対向する側が解放されように構成されており、加熱ガス供給構造２５２は、分散部２３４の構成のうち、基板載置面２１１と対向する壁２３４ｃである上壁と、分散部２３４を構成する側壁２３４ｂで主に構成される。本実施形態においては、壁２３４ｃと側壁２３４ｂで囲まれた領域をガス滞留空間２５２ａと呼ぶ。壁２３４ｃは図９（ａ）に記載のように下方から見て円状に形成されている。

【0099】

分散部２３４は、図８、図９に記載のように、複数の貫通孔２３４ａが設けられる。貫通孔２３４ａのそれぞれは筒状構造２３４ｄによって構成される。それぞれの筒状構造２３４ｄは分散部２３４の上壁である壁２３４ｃを貫通するように設けられている。筒状構造２３４ｄの上流側はシャワーヘッドバッファ室２３２と連通し、下流側は処理空間２０１と連通する。

【0100】

上壁２３４ｃの外周部では、上壁２３４ｃの上端よりも高い壁を有する凹部２５２ｂが、周状に設けられている。凹部２５２ｂの下方にはバッファ空間２５２ｃが構成される。即ち、図９（ａ）に記載のように、上壁２３４の外周部に、円周状のバッファ空間２５２ｃが構成されている。凹部２５２ｂの上壁の一部にはガス供給管２３６が接続される。従って、バッファ空間２５２ｃは加熱ガス供給系２４８と連通する。

【0101】

ガス滞留空間２５２ａは、図８、図９（ａ）、図９（ｂ）に記載のように、壁２３４ａや側壁２３４ｂ、凹部２５２ｂによって構成される。

【0102】

加熱ガス供給系２４８から供給された加熱ガスは、ガス供給管２３６を介してバッファ空間２５２ｃに供給される。加熱ガスの一部はバッファ空間２５２ｃの形状に沿って円周状に流れると共に、ガス滞留空間２５２ａに供給され、ガス滞留空間２５２ａは加熱ガスで満たされるようになる。

【0103】

以上説明したように、ガス滞留空間２５２ａを有する加熱ガス供給構造とすることで、加熱ガスと分散部２３４との接触面積が増加するため、分散部２３４を効率よく加熱することができる。従って分散部２３４の温度低下の抑制することができる。

【0104】

なお、より良くは、図８に記載のように、少なくとも筒状構造２３４ｄの基板載置面２１１方向の先端は、壁２３４ｃを貫通してガス滞留空間２５２ａまで突き出すよう構成される。複数の筒状構造２３４ｄの先端がガス滞留空間２５２ａに存在すると、加熱ガスが筒状構造２３４ｄ間で滞留するため、更に分散部２３４の加熱効率を高めることができる。

【0105】

更により良くは、図８、図９（ｃ）に記載のように、凹部２５２ｂの下方に底壁２３４ｅを設けても良い。底壁２３４ｅは、少なくとも基板載置面２１１と対向する位置が空洞であって、その外周が連続した板状であるドーナツ形状として構成される。このように構成することで、供給された加熱ガスは底壁２３４ｅに衝突して加熱ガス供給構造２５２の中央方向に向かうので、より確実に加熱ガスを分散部２３４の中央に搬送することが可能となる。したがって、更に確実に分散部２３４の加熱効率を高めることができる。

【0106】

［本発明の第三実施形態］
続いて第三の実施形態を説明する。
第三の実施形態は、第二実施例と比べて、バッファ空間２５２ａの下方に設けられた底壁の形状が異なる。

【0107】

以下に、図１０を用いて説明する。
図１０は分散部２３４を基板載置面２１１側から見た図であり、第二実施例における図９（ｃ）に相当する図である。他の構成は第一実施例、第二実施例と同様であるので説明を省略する。

【0108】

本実施形態における底壁２３４ｆは、第二実施例の底壁２３４ｅと同様、少なくとも凹部２５２ａの下方に設けられているが、構造が異なる。以下に説明する。図１０に記載のように、底壁２３４ｆは、加熱ガスの流れを形成する主要部２３４ｇと、隣接する主要部２３４ｇを接続する接続部２３４ｈを有する。主要部２３４ｇの一つは、少なくともガス供給管２３６の供給孔の下方に設けられ、供給された加熱ガスが主要部２３４ｇにぶつかるよう構成される。主要部２３４ｇは、図１０に記載されているように、側壁２３４ｂに沿って円周状に配されている。主要部２３４ｇは、接続部２３４ｈに比べ、ガス滞留空間２５２ａの中央方向に突出した構造である。言い換えれば、接続部２３４ｈは主要部２３４ｇに比べ、空隙２３４ｉの分、主要部２３４ｇよりも短く構成されている。このように、主要部２３４ｇは断続的に配されるよう構成されている。

【0109】

ガス供給管２３６から供給された加熱ガスは、主要部２３４ｇに衝突し、第二実施形態と同様にガス滞留空間２５２ａに流れる。従って、分散部２３４の加熱効率を高めることができる。更には、主要部２３４ｇに衝突しなかった加熱ガスは空隙２３４ｉから処理空間２０１方向に供給される。従って、高温状態を維持した状態の加熱ガスが、搬送空間２０３や処理空間２０１に供給される。以上のことから、加熱ガス供給工程Ｓ１０２においてもウエハの加熱効率を高めることができる。即ち、本実施形態の構成により、分散部２３４と搬送空間２０３の両方を効率良く加熱することが可能となる。

【0110】

なお、本実施形態においては、主要部２３４ｇを接続部２３４ｈが接続する構成を説明したが、それに限るものではない。例えば、主要部２３４ｇの間では接続部２３４ｈを無くして空隙２３４ｉのみにしてもよい。このようにすると、加熱ガスがぶつかる構造が少なくなるので、より高温状態を維持した状態で、搬送空間２０３や処理空間２０１に加熱ガスが供給することができる。

【0111】

また、本実施形態においては、複数の主要部２３４ｇを断続的に配する構造を説明したが、それに限るものではなく、少なくともガス供給管２３６の下方に設けるようにしても良い。このような構成によって、高温状態を維持した状態の加熱ガスをより多く搬送空間２０３や処理空間２０１に供給可能とする。

【0112】

［他の実施形態］
以上に、本発明の実施形態を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。

【0113】

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処理において、第一元素含有ガス（第一の処理ガス）としてＤＣＳガスを用い、第二元素含有ガス（第二の処理ガス）としてＮＨ_３ガスを用いて、それらを交互に供給することによってウエハ２００上にＳｉＮ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、ＤＣＳ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、３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。具体的には、第一元素としては、Ｓｉではなく、例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等、種々の元素であってもよい。また、第二元素としては、Ｎではなく、例えばＡｒ等であってもよい。

【0114】

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、本発明は、各実施形態で例に挙げた成膜処理の他に、各実施形態で例示した薄膜以外の成膜処理にも適用できる。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、拡散処理、酸化処理、窒化処理、リソグラフィ処理等の他の基板処理を行う場合にも適用できる。さらに、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、エッチング装置、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。

【符号の説明】

【0115】

１００…基板処理装置、２００…ウエハ（基板）、２８０…コントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】