基板処理装置および半導体装置の製造方法
【課題】プラズマを利用して金属膜上に低温で成膜した場合に、金属膜と成膜した膜の密着性を改善する。
【解決手段】処理室２０１と、ガス供給口４２５、４３５を有するバッファ室４２３、４３３と、第１の処理ガスを前記処理室に供給する処理ガス供給系３１０と、第２の処理ガスをバッファ室４２３、４３３に供給可能な処理ガス供給系３２０、３３０と、高周波電源２７０と、プラズマ発生用電極４７１、４７２、４８１、４８２と、からなる処理炉２０２を使用して、表面に金属膜が形成された基板を、前記プラズマ発生用電極に高周波電力が印加されない状態で、前記第１の処理ガスおよび前記第２の処理ガスに順次曝して前記金属膜の上に第１の膜を形成した後、該第１の膜が形成された前記基板を、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに交互に曝し、前記金属膜の上に第２の膜を形成する。
【解決手段】処理室２０１と、ガス供給口４２５、４３５を有するバッファ室４２３、４３３と、第１の処理ガスを前記処理室に供給する処理ガス供給系３１０と、第２の処理ガスをバッファ室４２３、４３３に供給可能な処理ガス供給系３２０、３３０と、高周波電源２７０と、プラズマ発生用電極４７１、４７２、４８１、４８２と、からなる処理炉２０２を使用して、表面に金属膜が形成された基板を、前記プラズマ発生用電極に高周波電力が印加されない状態で、前記第１の処理ガスおよび前記第２の処理ガスに順次曝して前記金属膜の上に第１の膜を形成した後、該第１の膜が形成された前記基板を、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに交互に曝し、前記金属膜の上に第２の膜を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、プラズマを利用して基板を処理する基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置製造工程の１つに、プラズマを利用したＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて基板上に所定の薄膜を堆積する成膜工程がある（特許文献１参照）。ＣＶＤ法とは、ガス状原料の気相および表面での反応を利用して、原料ガス分子に含まれる元素を構成要素とする薄膜を被処理基板上へ堆積する方法である。ＣＶＤ法では、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類の原料ガス等を同時に被処理基板上に供給して成膜する。ＡＬＤ法の場合、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類の原料ガス等を交互に被処理基板上に供給して成膜する。ＣＶＤ法に対して被処理基板の温度を低くして処理を行うことができる。ＡＬＤ法では、薄膜堆積が原子層レベルで制御される。そして、プラズマは、ＣＶＤ法で堆積する薄膜の化学反応を促進したり、薄膜から不純物を除去したり、あるいは、ＡＬＤ法では吸着した成膜原料の化学反応を補助したりするためになど用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９７８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年の半導体デバイスの微細化に伴い、低い基板温度で成膜することが求められるようになっているが、プラズマを利用して低温で金属膜上に成膜すると、金属膜と成膜した膜の密着性が悪くなって、成膜した膜が剥離する現象が発生する。
【０００５】
本発明の主な目的は、プラズマを利用して、金属膜上に低温で成膜した場合に、金属膜と成膜した膜の密着性を改善して、成膜した膜が剥離するのを防止または抑制できる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口を有する１つ以上のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記１つ以上のバッファ室に供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記バッファ室の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記電極に高周波電力が印加されない状態で、前記第１の処理ガスおよび、前記第２の処理ガスに曝して前記金属膜の上に第１の膜を形成した後、前記第１の膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに曝し、前記金属膜の上に第２の膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源および前記第２の処理ガス供給系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口を有する１つ以上のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記１つ以上のバッファ室に供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記バッファ室の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスに曝した後、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに曝し、前記金属膜の上に膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源および前記第２の処理ガス供給系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
【０００８】
本発明のさらに他の態様によれば、
表面に金属膜が形成された基板を処理室に搬入する工程と、
互いに独立した複数の処理ガス供給系から、第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化されない状態の第２の処理ガスをそれぞれ前記処理室に供給して、前記基板を前処理する前処理工程と、
前記複数の処理ガス供給系から前記第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化された状態の前記第２の処理ガスをそれぞれ前記処理室に供給して、前記前処理された基板上に所定の膜を形成する成膜工程と、
前記所定の膜が形成された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が提供される。
【０００９】
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口をそれぞれ有する複数のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記複数のバッファ室にそれぞれ供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記複数のバッファ室の各々の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
前記基板を加熱する加熱系と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより前記複数のバッファ室の内部で活性化され、前記複数のバッファ室から前記処理室へ供給された前記第２の処理ガスに曝し、前記基板を前記第１の処理ガスの自己分解温度以下に加熱しつつ前記金属膜の上に膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源、前記第２の処理ガス供給系および前記加熱系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プラズマを利用して、金属膜上に低温で成膜した場合に、金属膜と成膜した膜の密着性を改善して、成膜した膜が剥離するのを防止または抑制できる基板処理装置および半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施の形態で好適に用いられる基板処理装置の構成を説明するための概略斜透視図である。
【図２】図２は、本発明の好ましい第１〜第３の実施の形態で好適に用いられる処理炉の一例とそれに付随する部材を説明するための概略構成図であって、処理炉部分を概略縦断面で示す図であり、図３のＢ−Ｂ線概略縦断面である。
【図３】図３は、図２に示す処理炉のＡ−Ａ線概略横断面図である。
【図４】図４は、本発明の好ましい第１〜第７の実施の形態の基板処理装置で好適に用いられるコントローラと当該コントローラによって制御される各部材を説明するためのブロック図である。
【図５】図５は、本発明の好ましい第１の実施の形態のシリコン窒化膜の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の好ましい第１の実施の形態のシリコン窒化膜の製造プロセスを説明するためのタイミングチャートである。
【図７】図７は、投入した高周波電力と、発生したパーティクル数との関係を示した図である。
【図８】図８は、ウエハ２００の面内の典型的なパーティクルの分布を示す図である。
【図９】図９は、本発明の好ましい第２の実施の形態のシリコン窒化膜の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の好ましい第２の実施の形態のシリコン窒化膜の製造プロセスにおける前処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の好ましい第３の実施の形態のシリコン窒化膜の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の好ましい第１〜第３の実施の形態の変形例を説明するための概略横断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の好ましい第１〜第３の実施の形態の変形例を説明するための概略横断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の好ましい第１〜第３の実施の形態の変形例を説明するための概略横断面図である。
【図１５】図１５は、本発明の好ましい第４、第５の実施の形態を説明するための概略横断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の好ましい第６、第７の実施の形態で好適に用いられる処理炉の一例とそれに付随する部材を説明するための概略構成図であって、処理炉部分を概略縦断面で示す図であり、図１７のＥ−Ｅ線概略縦断面である。
【図１７】図１７は、図１６に示す処理炉のＤ−Ｄ線概略横断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の好ましい第７の実施の形態を説明するための概略横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず、本発明の好ましい実施の形態の背景について説明する。
【００１３】
例えば、基板温度６５０℃以下の低温で、ＤＣＳ（ジクロロシラン）とプラズマ励起したＮＨ３（アンモニア）とを用いてＡＬＤ法により基板上へのアモルファスシリコン窒化膜の形成が行われている。ＡＬＤ法による基板上へのアモルファスシリコン窒化膜の形成は、基板上へのＤＣＳの供給工程、ＤＣＳ等の残留ガスの除去工程、プラズマ励起したＮＨ３供給工程、ＮＨ３等の残留ガスの除去工程の４つの工程を繰り返し行う（サイクル処理）ことで行われる。ＡＬＤ法ではサイクル処理の数で膜厚を制御することができる。
【００１４】
近年のデバイスの微細化に伴い、３００℃前後の温度で、基板表面上に形成された金属膜上に、上記のようなプラズマを利用したＡＬＤ法によるアモルファスシリコン窒化膜を形成することが試みられているが、このような低温でアモルファスシリコン窒化膜を形成すると、金属膜とアモルファスシリコン窒化膜の密着性が悪く、アモルファスシリコン窒化膜が剥離するという問題がある。
【００１５】
本発明者達は、プラズマを利用したＡＬＤ法によってアモルファスシリコン窒化膜を形成すると、パーティクルが発生し、パーティクル数が多いと、金属膜とアモルファスシリコン窒化膜の密着性が悪く、アモルファスシリコン窒化膜が剥離しやすいということを見いだした。
【００１６】
本発明者達は、また、基板温度が４００℃以上と高い場合には、ＤＣＳは化学吸着となりやすいが、基板温度が４００℃より低くなると、ＤＣＳは化学吸着よりも物理吸着が主体となり、基板表面上に形成された金属膜との結合手を形成しにくくなって、密着性が悪くなったのではと考えた。
【００１７】
以下に説明する本発明の好ましい実施の形態は、このような知見や考察に基づくものであり、特に、低温（３５０℃以下）において、プラズマを利用したＡＬＤ法によってアモルファスシリコン窒化膜を形成すると発生するパーティクルの数を減らして密着性を改善し、または、プラズマを利用したＡＬＤ法によってアモルファスシリコン窒化膜を形成する前に前処理を行って密着性を改善した。
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
まず、本発明の各好ましい実施の形態で好適に使用される基板処理装置について説明する。この基板処理装置は、半導体装置の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されているものである。
【００２０】
下記の説明では、基板処理装置の一例として、基板に対し成膜処理等をおこなう縦型の装置を使用した場合について述べる。しかし、本発明は、縦型装置の使用を前提としたものでなく、例えば、枚葉装置を使用しても良い。
【００２１】
図１を参照すれば、基板処理装置１０１では、基板の一例となるウエハ２００を収納したカセット１１０が使用されており、ウエハ２００は半導体シリコン等の材料から構成されている。基板処理装置１０１は筐体１１１を備えており、筐体１１１の内部にはカセットステージ１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入されたり、カセットステージ１１４上から搬出されたりする。
【００２２】
カセットステージ１１４上にはカセット１１０が、工程内搬送装置（図示せず）によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢を保持しかつカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように動作可能となるよう構成されている。
【００２３】
筐体１１１内の前後方向の略中央部より前方部にはカセット棚１０５が設置されており、カセット棚１０５は複数段複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１０５にはウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。
【００２４】
カセットステージ１１４の上方には予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。
【００２５】
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置１１８が設置されている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ１１８ａと、搬送機構としてのカセット搬送機構１１８ｂとを備えている。カセット搬送装置１１８はカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連動動作により、カセットステージ１１４とカセット棚１０５と予備カセット棚１０７との間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
【００２６】
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構１２５が設置されている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとを備えている。ウエハ移載装置１２５ａにはウエハ２００をピックアップするためのツイーザ１２５ｃが設けられている。ウエハ移載装置１２５はウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連動動作により、ツイーザ１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ウエハ２００をボート２１７に対して装填（チャージング）したり、ボート２１７から脱装（ディスチャージング）したりするように構成されている。
【００２７】
筐体１１１の後部上方には、ウエハ２００を熱処理する処理炉２０２が設けられており、処理炉２０２の下端部が炉口シャッタ１４７により開閉されるように構成されている。
【００２８】
処理炉２０２の下方には処理炉２０２に対しボート２１７を昇降させるボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台にはアーム１２８が連結されており、アーム１２８にはシールキャップ２１９が水平に据え付けられている。シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持するとともに、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
【００２９】
ボート２１７は複数の保持部材を備えており、複数枚（例えば５０〜１５０枚程度）のウエハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
【００３０】
カセット棚１０５の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ａが設置されている。クリーンユニット１３４ａは供給ファン（図示せず）および防塵フィルタ（図示せず）を備えており、クリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。
【００３１】
筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ｂが設置されている。クリーンユニット１３４ｂも供給ファン（図示せず）および防塵フィルタ（図示せず）を備えており、クリーンエアをウエハ移載装置１２５ａやボート２１７等の近傍を流通させるように構成されている。当該クリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａやボート２１７等の近傍を流通した後に、筐体１１１の外部に排気されるようになっている。
【００３２】
続いて、基板処理装置１０１の主な動作について説明する。
【００３３】
工程内搬送装置（図示略）によってカセット１１０がカセットステージ１１４上に搬入されると、カセット１１０は、ウエハ２００がカセットステージ１１４の上で垂直姿勢を保持し、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くようにカセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように、筐体１１１の後方に右周り縦方向９０°回転させられる。
【００３４】
その後、カセット１１０は、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へカセット搬送装置１１８によって自動的に搬送され受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７からカセット搬送装置１１８によって移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。
【００３５】
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００はカセット１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってカセット１１０のウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載装置１２５ａはカセット１１０に戻り、後続のウエハ２００をボート２１７に装填する。
【００３６】
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、処理炉２０２の下端部を閉じていた炉口シャッタ１４７が開き、処理炉２０２の下端部が開放される。その後、ウエハ２００群を保持したボート２１７がボートエレベータ１１５の上昇動作により処理炉２０２内に搬入（ローディング）され、処理炉２０２の下部がシールキャップ２１９により閉塞される。
【００３７】
ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に対し任意の処理が実施される。その処理後は、上述の逆の手順で、ウエハ２００およびカセット１１０が筐体１１１の外部に搬出される。
【００３８】
（第１の実施の形態）
次に図２、図３を参照して前述した基板処理装置１０１に使用される第１の実施の形態の処理炉２０２について説明する。
【００３９】
図２および図３を参照すれば、処理炉２０２にはウエハ２００を加熱するための加熱装置（加熱手段）であるヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７は上方が閉塞された円筒形状の断熱部材と複数本のヒータ素線とを備えており、断熱部材に対しヒータ素線が設けられたユニット構成を有している。ヒータ２０７の内側には、ウエハ２００を処理するための石英製の反応管２０３がヒータ２０７と同心円状に設けられている。
【００４０】
反応管２０３の下方には、反応管２０３の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は反応管２０３の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。反応管２０３の下部開口端部に設けられた環状のフランジとシールキャップ２１９の上面との間には気密部材（以下Ｏリング）２２０が配置され、両者の間は気密にシールされている。少なくとも、反応管２０３およびシールキャップ２１９により処理室２０１が形成されている。
【００４１】
シールキャップ２１９上にはボート２１７を支持するボート支持台２１８が設けられている。ボート支持台２１８は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成され断熱部として機能すると共にボートを支持する支持体となっている。ボート２１７は、ボート支持台２１８上に立設されている。ボート２１７は例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成されている。ボート２１７はボート支持台２１８に固定された底板２１０とその上方に配置された天板２１１とを有しており、底板２１０と天板２１１との間に複数本の支柱２１２が架設された構成を有している(図１参照）。ボート２１７には複数枚のウエハ２００が保持されている。複数枚のウエハ２００は、互いに一定の間隔をあけながら水平姿勢を保持しかつ互いに中心を揃えた状態で反応管２０３の管軸方向に多段に積載されボート２１７の支柱２１２に支持されている。
【００４２】
シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側にはボートを回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７の回転軸２６５はシールキャップを貫通してボート支持台２１８に接続されており、回転機構２６７によって、ボート支持台２１８を介してボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させる。
【００４３】
シールキャップ２１９は反応管２０３の外部に設けられた昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降され、これによりボート２１７を処理室２０１内に対し搬入搬出することが可能となっている。
【００４４】
以上の処理炉２０２では、バッチ処理される複数枚のウエハ２００がボート２１７に対し多段に積層された状態において、ボート２１７がボート支持台２１８で支持されながら処理室２０１に挿入され、ヒータ２０７が処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱するようになっている。
【００４５】
図２および図３を参照すれば、原料ガスを供給するための３本のガス供給管３１０、３２０、３３０が接続されている。
【００４６】
処理室２０１内には、ノズル４１０、４２０、４３０が設けられている。ノズル４１０、４２０、４３０は、反応管２０３の下部を貫通して設けられている。ノズル４１０にはガス供給管３１０が接続され、ノズル４２０にはガス供給管３２０が接続され、ノズル４３０にはガス供給管３３０が接続されている。
【００４７】
ガス供給管３１０には、上流側から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ３１２、開閉弁であるバルブ３１４、ガス溜り３１５、および開閉弁であるバルブ３１３が設けられている。
【００４８】
ガス供給管３１０の下流側の端部は、ノズル４１０の端部に接続されている。ノズル４１０は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿ってウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル４１０はＬ字型のロングのノズルとして構成されている。ノズル４１０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４１１が設けられている。ガス供給孔４１１は反応管２０３の中心を向くように開口している。ガス供給孔４１１は、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。
【００４９】
ガス供給管３１０の途中に、ガス供給管３１０から供給されるガスを溜めるガス溜り３１５が設けられている。このガス溜り３１５は、例えば通常の配管よりもガス容量の大きなガスタンク又は螺旋配管などで構成する。ガス溜り３１５の上流側のバルブ３１４および下流側のバルブ３１３を開閉することにより、ガス供給管３１０から供給されるガスをガス溜り３１５に溜めたり、ガス溜り３１５に溜めたガスを処理室２０１に供給できるようになっている。
【００５０】
さらに、ガス供給管３１０には、バルブ３１４およびマスフローコントローラ３１２との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６１０およびバルブ６１２が設けられている。
【００５１】
主に、ガス供給管３１０、マスフローコントローラ３１２、バルブ３１４、ガス溜り３１５、バルブ３１３、ノズル４１０、ベントライン６１０、バルブ６１２によりガス供給系３０１が構成されている。
【００５２】
また、ガス供給管３１０にはキャリアガス（不活性ガス）を供給するためのキャリアガス供給管５１０が、バルブ３１３の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５１０にはマスフローコントローラ５１２およびバルブ５１３が設けられている。主に、キャリアガス供給管５１０、マスフローコントローラ５１２、バルブ５１３によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系）５０１が構成されている。
【００５３】
ガス供給管３１０では、バルブ３１３を閉じ、バルブ３１４を開けた状態で、気体原料ガスがマスフローコントローラ３１２で流量調整されてガス溜り３１５に供給され、ガス溜り３１５に溜められる。所定の量がガス溜り３１５に溜められると、バルブ３１４を閉じる。
【００５４】
原料ガスをガス溜り３１５に供給していない間は、バルブ３１４を閉じ、バルブ６１２を開けて、バルブ６１２を介して原料ガスをベントライン６１０に流しておく。
【００５５】
そして、原料ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ３１４、５１３を閉じた状態で、バルブ３１３を開けて、原料ガスをバルブ３１３の下流のガス供給管３１０を介して、処理室２０１に一気に供給する。
【００５６】
ガス供給管３２０には、上流側から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ３２２および開閉弁であるバルブ３２３が設けられている。
【００５７】
ガス供給管３２０の下流側の端部は、ノズル４２０の端部に接続されている。ノズル４２０は、ガス分散空間(放電室、放電空間)であるバッファ室４２３内に設けられている。バッファ室４２３内には、さらに後述する電極保護管４５１、４５２が設けられている。ノズル４２０、電極保護管４５１、電極保護管４５２がバッファ室４２３内にこの順序で配置されている。
【００５８】
バッファ室４２３は、反応管２０３の内壁とバッファ室壁４２４とにより形成されている。バッファ室壁４２４は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ２００の積載方向に沿って設けられている。バッファ室壁４２４のウエハ２００と隣接する壁にはガスを供給するガス供給孔４２５が設けられている。ガス供給孔４２５は、電極保護管４５１と電極保護管４５２との間に設けられている。ガス供給孔４２５は反応管２０３の中心を向くように開口している。ガス供給孔４２５は、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、さらに同じピッチで設けられている。
【００５９】
ノズル４２０は、バッファ室４２３の一端側に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル４２０は、Ｌ字型のロングのノズルとして構成されている。ノズル４２０の側面にはガスを供給するガス供給孔４２１が設けられている。ガス供給孔４２１はバッファ室４２３の中心を向くように開口している。ガス供給孔４２１は、バッファ室４２３のガス供給孔４２５と同様に、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。複数のガス供給孔４２１のそれぞれの開口面積は、バッファ室４２３内とノズル４２０内の差圧が小さい場合には、上流側（下部）から下流側（上部）まで、同一の開口面積で同一のピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって、順次開口面積を大きくするか、ピッチを小さくするとよい。
【００６０】
本実施の形態においては、ノズル４２０のガス供給孔４２１のそれぞれの開口面積や開口ピッチを、上流側から下流側にかけて上述のように調節することで、まず、ガス供給孔４２１のそれぞれから、流速の差はあるもの、流量がほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてガス供給孔４２１のそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室４２３内に導入し、バッファ室４２３内においてガスの流速差の均一化を行っている。
【００６１】
すなわち、ノズル４２０のガス供給孔４２１のそれぞれよりバッファ室４２３内に噴出したガスはバッファ室４２３内で各ガスの粒子速度が緩和された後、バッファ室４２３のガス供給孔４２５より処理室２０１内に噴出する。これにより、ノズル４２０のガス供給孔４２１のそれぞれよりバッファ室４２３内に噴出したガスは、バッファ室４２３のガス供給孔４２５のそれぞれより処理室２０１内に噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとなる。
【００６２】
さらに、ガス供給管３２０には、バルブ３２３およびマスフローコントローラ３２２との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６２０およびバルブ６２２が設けられている。
【００６３】
主に、ガス供給管３２０、マスフローコントローラ３２２、バルブ３２３、ノズル４２０、バッファ室４２３、ベントライン６２０、バルブ６２２によりガス供給系３０２が構成されている。
【００６４】
また、ガス供給管３２０にはキャリアガス（不活性ガス）を供給するためのキャリアガス供給管５２０が、バルブ３２３の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５２０にはマスフローコントローラ５２２およびバルブ５２３が設けられている。主に、キャリアガス供給管５２０、マスフローコントローラ５２２、バルブ５２３によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系）５０２が構成されている。
【００６５】
ガス供給管３２０では、気体原料ガスがマスフローコントローラ３２２で流量調整されて供給される。
【００６６】
原料ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３２３を閉じ、バルブ６２２を開けて、バルブ６２２を介して原料ガスをベントライン６２０に流しておく。
【００６７】
そして、原料ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６２２を閉じ、バルブ３２３を開けて、原料ガスをバルブ３２３の下流のガス供給管３２０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５２２で流量調整されてバルブ５２３を介してキャリアガス供給管５２０から供給され、原料ガスはバルブ３２３の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４２０、バッファ室４２３を介して処理室２０１に供給される。
【００６８】
ガス供給管３３０には、上流側から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ３３２および開閉弁であるバルブ３３３が設けられている。
【００６９】
ガス供給管３３０の下流側の端部は、ノズル４３０の端部に接続されている。ノズル４３０は、ガス分散空間(放電室、放電空間)であるバッファ室４３３内に設けられている。バッファ室４３３内には、さらに後述する電極保護管４６１、４６２が設けられている。ノズル４３０、電極保護管４６１、電極保護管４６２がバッファ室４３３内にこの順序で配置されている。
【００７０】
バッファ室４３３は、反応管２０３の内壁とバッファ室壁４３４とにより形成されている。バッファ室壁４３４は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ２００の積載方向に沿って設けられている。バッファ室壁４３４のウエハ２００と隣接する壁にはガスを供給するガス供給孔４３５が設けられている。ガス供給孔４３５は、電極保護管４６１と電極保護管４６２との間に設けられている。ガス供給孔４３５は反応管２０３の中心を向くように開口している。ガス供給孔４３５は、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、さらに同じピッチで設けられている。
【００７１】
ノズル４３０は、バッファ室４３３の一端側に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル４３０は、Ｌ字型のロングのノズルとして構成されている。ノズル４３０の側面にはガスを供給するガス供給孔４３１が設けられている。ガス供給孔４３１はバッファ室４３３の中心を向くように開口している。ガス供給孔４３１は、バッファ室４３３のガス供給孔４３５と同様に、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。複数のガス供給孔４３１のそれぞれの開口面積は、バッファ室４３３内とノズル４３０内の差圧が小さい場合には、上流側（下部）から下流側（上部）まで、同一の開口面積で同一のピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって、順次開口面積を大きくするか、ピッチを小さくするとよい。
【００７２】
本実施の形態においては、ノズル４３０のガス供給孔４３１のそれぞれの開口面積や開口ピッチを、上流側から下流側にかけて上述のように調節することで、まず、ガス供給孔４３１のそれぞれから、流速の差はあるもの、流量がほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてガス供給孔４３１のそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室４３３内に導入し、バッファ室４３３内においてガスの流速差の均一化を行っている。
【００７３】
すなわち、ノズル４３０のガス供給孔４３１のそれぞれよりバッファ室４３３内に噴出したガスはバッファ室４３３内で各ガスの粒子速度が緩和された後、バッファ室４３３のガス供給孔４３５より処理室２０１内に噴出する。これにより、ノズル４３０のガス供給孔４３１のそれぞれよりバッファ室４３３内に噴出したガスは、バッファ室４３３のガス供給孔４３５のそれぞれより処理室２０１内に噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとなる。
【００７４】
さらに、ガス供給管３３０には、バルブ３３３およびマスフローコントローラ３３２との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６３０およびバルブ６３２が設けられている。
【００７５】
主に、ガス供給管３３０、マスフローコントローラ３３２、バルブ３３３、ノズル４３０、バッファ室４３３、ベントライン６３０、バルブ６３２によりガス供給系３０３が構成されている。
【００７６】
また、ガス供給管３３０にはキャリアガス（不活性ガス）を供給するためのキャリアガス供給管５３０が、バルブ３３３の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５３０にはマスフローコントローラ５３２およびバルブ５３３が設けられている。主に、キャリアガス供給管５３０、マスフローコントローラ５３２、バルブ５３３によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系）５０３が構成されている。
【００７７】
ガス供給管３３０では、気体原料ガスがマスフローコントローラ３３２で流量調整されて供給される。
【００７８】
原料ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３３３を閉じ、バルブ６３２を開けて、バルブ６３２を介して原料ガスをベントライン６３０に流しておく。
【００７９】
そして、原料ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６３２を閉じ、バルブ３３３を開けて、原料ガスをバルブ３３３の下流のガス供給管３３０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５３２で流量調整されてバルブ５３３を介してキャリアガス供給管５３０から供給され、原料ガスはバルブ３３３の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４３０、バッファ室４３３を介して処理室２０１に供給される。
【００８０】
バッファ室４２３内には、細長い構造を有する棒状電極４７１および棒状電極４７２が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積層方向に沿って配設されている。棒状電極４７１および棒状電極４７２は、それぞれ、ノズル４２０と平行に設けられている。棒状電極４７１および棒状電極４７２は、それぞれ、上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管４５１、４５２により覆われることで保護されている。棒状電極４７１は、整合器２７１を介して高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源２７０に接続され、棒状電極４７２は基準電位であるアース２７２に接続されている。この結果、棒状電極４７１および棒状電極４７２間のプラズマ生成領域にプラズマが生成される。主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により第１のプラズマ発生構造４２９が構成される。主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、整合器２７１、高周波電源２７０によりプラズマ発生器（プラズマ発生部）としての第１のプラズマ源が構成される。第１のプラズマ源は、ガスをプラズマで活性化させる活性化機構として機能する。バッファ室４２３はプラズマ発生室として機能する。
【００８１】
バッファ室４３３内には、細長い構造を有する棒状電極４８１および棒状電極４８２が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積層方向に沿って配設されている。棒状電極４８１および棒状電極４８２は、それぞれ、ノズル４３０と平行に設けられている。棒状電極４８１および棒状電極４８２は、それぞれ、上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管４６１、４６２により覆われることで保護されている。棒状電極４８１は、整合器２７１を介して高周波電源２７０に接続され、棒状電極４８２は基準電位であるアース２７２に接続されている。この結果、棒状電極４８１および棒状電極４８２間のプラズマ生成領域にプラズマが生成される。主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により第２のプラズマ発生構造４３９が構成される。主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、整合器２７１、高周波電源２７０によりプラズマ発生器（プラズマ発生部）としての第２のプラズマ源が構成される。第２のプラズマ源は、ガスをプラズマで活性化させる活性化機構として機能する。バッファ室４３３はプラズマ発生室として機能する。
【００８２】
電極保護管４５１、電極保護管４５２は、ボート支持台２１８の下部付近の高さの位置で、反応管２０３に設けた貫通孔（図示せず）をそれぞれ介して、バッファ室４２３内に挿入されている。電極保護管４６１、電極保護管４６２は、ボート支持台２１８の下部付近の高さの位置で、反応管２０３に設けた貫通孔（図示せず）をそれぞれ介して、バッファ室４３３内に挿入されている。
【００８３】
電極保護管４５１および電極保護管４５２は、棒状電極４７１および棒状電極４７２をそれぞれバッファ室４２３の雰囲気と隔離した状態でバッファ室４２３内に挿入でき構造となっている。電極保護管４６１および電極保護管４６２は、棒状電極４８１および棒状電極４８２をそれぞれバッファ室４３３の雰囲気と隔離した状態でバッファ室４３３内に挿入できる構造となっている。電極保護管４５１、４５２、４６１、４６２の内部が外気（大気）と同一雰囲気であると、電極保護管４５１、４５２、４６１、４６２にそれぞれ挿入された棒状電極４７１、４７２、４８１、４８２はヒータ２０７による熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管４５１、４５２、４６１、４６２の内部には窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて棒状電極４７１、４７２、４８１、４８２の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構（図示せず）が設けられている。
【００８４】
なお、本実施の形態により発生したプラズマをリモートプラズマと呼ぶ。リモートプラズマとは電極間で生成したプラズマをガスの流れ等により被処理物表面に輸送してプラズマ処理を行うものである。本実施の形態では、バッファ室４２３内に２本の棒状電極４７１および４７２が収容され、バッファ室４３３内に２本の棒状電極４８１および４８２が収容されているため、ウエハ２００にダメージを与えるイオンがバッファ室４２３、４３３の外の処理室２０１内に漏れにくい構造となっている。また、２本の棒状電極４７１および４７２を取り囲むように（つまり、２本の棒状電極４７１および４７２がそれぞれ収容される電極保護管４５１および４５２を取り囲むように）電場が発生し、プラズマが生成され、２本の棒状電極４８１および４８２を取り囲むように（つまり、２本の棒状電極４８１および４８２がそれぞれ収容される電極保護管４６１および４６２を取り囲むように）電場が発生し、プラズマが生成される。プラズマに含まれる活性種は、バッファ室４２３のガス供給孔４２５およびバッファ室４３３のガス供給孔４３５を介してウエハ２００の外周からウエハ２００の中心方向に供給される。また、本実施形態のようにウエハ２００を複数枚、主面を水平面に平行にしてスタック状に積み上げる縦型のバッチ装置であれば、反応管２０３の内壁面、つまり処理すべきウエハ２００に近い位置にバッファ室４２３、４３３が配置されている結果、発生した活性種が失活せずにウエハ２００の表面に到達しやすいという効果がある。
【００８５】
図２、３を参照すれば、反応管の下部に排気口２３０が設けられている。排気口２３０は排気管２３１に接続されている。ノズル４１０のガス供給孔４１１と排気口２３０は、ウエハ２００を挟んで対向する位置（１８０度反対側）に設けられている。このようにすれば、ガス供給孔４１１より供給される原料ガスが、ウエハ２００の主面上を排気管２３１の方向に向かって横切るように流れ、ウエハ２００の全面により均一に原料ガスが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【００８６】
本実施の形態では、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第１のプラズマ源と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第２のプラズマ源とを備えている。プラズマ源が一つの場合には、単位体積当たりの投入高周波電力密度は大きく、パーティクルが多く発生するが、本実施の形態では、第１のプラズマ源および第２のプラズマ源という２つのプラズマ源を設けているので、プラズマ源が１つの場合に比べて、各プラズマ源に供給する高周波電力を小さく（半分に）することができ、発生するパーティクルの数を減少させることができる。
【００８７】
また、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成される第１のプラズマ発生構造４２９と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成される第２のプラズマ発生構造４３９は、ウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線に対して線対称に設けられているので、両プラズマ発生構造からウエハ２００の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【００８８】
さらに、排気口２３０もこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられているので、ウエハ２００の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。また、さらに、ノズル４１０のガス供給孔４１１もこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられているので、ウエハ２００の全面により均一に原料ガスが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【００８９】
また、ノズル４１０のガス供給孔４１１と、バッファ室４２３のガス供給孔４２５との距離と、ノズル４１０のガス供給孔４１１と、バッファ室４３３のガス供給孔４３５との距離とが等しくなるようにガス供給孔４１１、ガス供給孔４２５、ガス供給孔４３５が配置されているので、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【００９０】
再び、図２、３を参照すれば、反応管の下部の排気口２３０には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が接続されている。排気管２３１には処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３を介して真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。真空ポンプ２４６の下流側の排気管２３２は廃ガス処理装置（図示せず）等に接続されている。なお、ＡＰＣバルブ２４３は、弁を開閉して処理室２０１内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節してコンダクタンスを調整して処理室２０１内の圧力調整をできるようになっている開閉弁である。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、圧力センサ２４５により排気系が構成される。
【００９１】
反応管２０３内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への供給電力を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、Ｌ字型に構成されており、マニホールド２０９を貫通して導入され、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【００９２】
反応管２０３内の中央部にはボート２１７が設けられている。ボート２１７は、ボートエレベータ１１５により反応管２０３に対し昇降（出入り）することができるようになっている。ボート２１７が反応管２０３内に導入されると、反応管２０３の下端部がＯリング２２０を介してシールキャップ２１９で気密にシールされる。ボート２１７はボート支持台２１８に支持されている。処理の均一性を向上するために、ボート回転機構２６７を駆動し、ボート支持台２１８に支持されたボート２１７を回転させる。
【００９３】
図４を参照すれば、コントローラ２８０は、操作メニュー等を表示するディスプレイ２８８と、複数のキーを含んで構成され、各種の情報や操作指示が入力される操作入力部２９０と、を備えている。また、コントローラ２８０は、基板処理装置１０１全体の動作を司るＣＰＵ２８１と、制御プログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されたＲＯＭ２８２と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ２８３と、各種データを記憶して保持するＨＤＤ２８４と、ディスプレイ２８８への各種情報の表示を制御すると共にディスプレイ２８８からの操作情報を受け付けるディスプレイドライバ２８７と、操作入力部２９０に対する操作状態を検出する操作入力検出部２８９と、後述する温度制御部２９１、後述する圧力制御部２９４、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、マスフローコントローラ３１２、３２２、３３２、５１２、５２２、５３２、後述するバルブ制御部２９９、カセットステージ１１４、カセット搬送装置１１８、ウエハ移載装置１２５等の各部材と各種情報の送受信を行う通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部２８５と、を備えている。
【００９４】
ＣＰＵ２８１、ＲＯＭ２８２、ＲＡＭ２８３、ＨＤＤ２８４、ディスプレイドライバ２８７、操作入力検出部２８９および通信Ｉ／Ｆ部２８５は、システムバスＢＵＳ２８６を介して相互に接続されている。従って、ＣＰＵ２８１は、ＲＯＭ２８２、ＲＡＭ２８３、ＨＤＤ２８４へのアクセスを行うことができると共に、ディスプレイドライバ２８７を介したディスプレイ２８８への各種情報の表示の制御およびディスプレイ２８８からの操作情報の把握、通信Ｉ／Ｆ部２８５を介した各部材との各種情報の送受信の制御を行うことができる。また、ＣＰＵ２８１は、操作入力検出部２８９を介して操作入力部２９０に対するユーザの操作状態を把握することができる。
【００９５】
温度制御部２９１は、ヒータ２０７と、ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０と、温度センサ２６３と、コントローラ２８０との間で設定温度情報等の各種情報を送受信する通信Ｉ／Ｆ部２９３と、受信した設定温度情報と温度センサ２６３からの温度情報等に基づいて加熱用電源２５０からヒータ２０７への供給電力を制御するヒータ制御部２９２とを備えている。ヒータ制御部２９２もコンピュータによって実現されている。温度制御部２９１の通信Ｉ／Ｆ部２９３とコントローラ２８０の通信Ｉ／Ｆ部２８５はケーブル７５１で接続されている。
【００９６】
圧力制御部２９４は、ＡＰＣバルブ２４３と、圧力センサ２４５と、コントローラ２８０との間で設定圧力情報、ＡＰＣバルブ２４３の開閉情報等の各種情報を送受信する通信Ｉ／Ｆ部２９６と、受信した設定圧力情報、ＡＰＣバルブ２４３の開閉情報等と圧力センサ２４５からの圧力情報等に基づいてＡＰＣバルブ２４３の開閉や開度を制御するＡＰＣバルブ制御部２９５とを備えている。ＡＰＣバルブ制御部２９５もコンピュータによって実現されている。圧力制御部２９４の通信Ｉ／Ｆ部２９６とコントローラ２８０の通信Ｉ／Ｆ部２８５はケーブル７５２で接続されている。
【００９７】
真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、マスフローコントローラ３１２、３２２、３３２、５１２、５２２、５３２、高周波電源２７０、カセットステージ１１４、カセット搬送装置１１８、ウエハ移載装置１２５とコントローラ２８０の通信Ｉ／Ｆ部２８５は、それぞれケーブル７５３、７５４、７５５、７５６、７５７、７５８、７５９、７６０、７６１、７６２、７８１、７８２、７８３で接続されている。
【００９８】
バルブ制御部２９９は、バルブ３１３、３１４、３２３、３３３、５１３、５２３、５３３、６１２、６２２、６３２と、エアバルブであるバルブ３１３、３１４、３２３、３３３、５１３、５２３、５３３、６１２、６２２、６３２へのエアの供給を制御する電磁バルブ群２９８とを備えている。電磁バルブ群２９８は、バルブ３１３、３１４、３２３、３３３、５１３、５２３、５３３、６１２、６２２、６３２にそれぞれ対応する電磁バルブ２９７を備えている。電磁バルブ群２９８とコントローラ２８０の通信Ｉ／Ｆ部２８５はケーブル７６３で接続されている。
【００９９】
以上のようにして、マスフローコントローラ３１２、３２２、３３２、５１２、５２２、５３２、バルブ３１３、３１４、３２３、３３３、５１３、５２３、５３３、６１２、６２２、６３２、ＡＰＣバルブ２４３、加熱用電源２５０、温度センサ２６３、圧力センサ２４５、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、高周波電源２７０等の各部材はコントローラ２８０に接続されている。コントローラ２８０は、カセットステージ１１４によるカセット１１０の姿勢制御、カセット搬送装置１１８によるカセット１１０の搬送動作制御、ウエハ移載装置１２５によるウエハ２００の移載動作制御、マスフローコントローラ３１２、３２２、３３２、５１２、５２２、５３２の流量制御、バルブ３１３、３１４、３２３、３３３、５１３、５２３、５３３、６１２、６２２、６３２の開閉動作制御、ＡＰＣバルブ２４３の開閉制御および圧力センサ２４５からの圧力情報に基づく開度調整動作を介した圧力制御、温度センサ２６３からの温度情報に基づく加熱用電源２５０からヒータ２０７への電力供給量調整動作を介した温度制御、高周波電源２７０から供給される高周波電力の制御、真空ポンプ２４６の起動・停止制御、ボート回転機構２６７の回転速度調節制御、ボートエレベータ１１５の昇降動作制御等をそれぞれ行うようになっている。
【０１００】
次に、上述の基板処理装置を用いて大規模集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を製造する半導体装置（デバイス）の製造工程の一例について説明する。尚、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。
【０１０１】
ＬＳＩは、シリコンウエハ上に処理を施すウエハプロセスを行なった後、組立工程、試験工程、信頼性試験工程を経て製造される。ウエハプロセスは、シリコンウエハに酸化、拡散などの加工を施す基板工程と、その表面に配線を形成する配線工程とに区分され、配線工程では、リソグラフィ工程を中心に洗浄、熱処理、膜形成などが反復して行なわれる。リソグラフィ工程では、レジストパターンを形成し、該パターンをマスクとしてエッチングを行なうことにより該パターンの下層を加工する。
【０１０２】
次に、基板処理装置１０１を使用して、基板工程や配線工程でウエハ２００の表面に形成される金属膜であるＧＳＴ（ＧｅＳｂＴｅ）膜上にアモルファスシリコン窒化膜を形成する例について説明する。
【０１０３】
従来のＣＶＤ法やＡＬＤ法では、例えば、ＣＶＤ法の場合、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類のガス等を同時に供給し、また、ＡＬＤ法の場合、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類のガス等を交互に供給する。そして、供給時の供給流量、供給時間、プラズマパワーなどの処理条件を制御することにより酸化シリコン膜（ＳｉＯ膜）や窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）を形成する。それらの技術では、例えばＳｉＯ膜を形成する場合、膜の組成比が化学量論組成であるＯ／Ｓｉ≒２となるように、また例えばＳｉＮ膜を形成する場合、膜の組成比が化学量論組成であるＮ／Ｓｉ≒１．３３となるようにすることを目的として、供給条件を制御する。
【０１０４】
一方、形成する膜の組成比が化学量論組成とは異なる所定の組成比となるようにすることを目的として、供給条件を制御することも可能である。すなわち、形成する膜を構成する複数の元素のうち少なくとも一つの元素が他の元素よりも化学量論組成に対し過剰となるようにすることを目的として、供給条件を制御する。このように形成する膜を構成する複数の元素の比率、すなわち、膜の組成比を制御しつつ成膜を行うことも可能である。以下では、ＡＬＤ法により、異なる種類の元素を含む複数種類のガスを交互に供給して化学量論組成を有する酸化シリコン膜を形成するシーケンス例について説明する。
【０１０５】
ここでは第１の元素をシリコン（Ｓｉ）、第２の元素を窒素（Ｎ）とし、第１の元素を含む原料としてシリコン含有原料であるＤＣＳ（ジクロロシラン）を、第２の元素を含む反応ガスとして窒素含有ガスであるＮＨ３（アンモニア）を用い、ウエハ２００上に形成された金属膜であるＧＳＴ（ＧｅＳｂＴｅ）膜上にアモルファスシリコン窒化膜を形成する例について図５、図６を参照して説明する。図５は、アモルファスシリコン窒化膜の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。図６は、アモルファスシリコン窒化膜の製造プロセスを説明するためのタイミングチャートである。
【０１０６】
まず、ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０を制御して処理室２０１内を、ＤＣＳの自己分解温度である４００℃以下、より好ましくは３５０℃以下の温度であって例えば３００℃となるような温度に保持しておく。
【０１０７】
その後、ＧＳＴ膜が形成された複数枚（１００枚）のウエハ２００をボート２１７に装填（ウエハチャージ）する（ステップＳ２０１）。なお、ウエハ２００は、直径３００ｍｍのものを使用した。
【０１０８】
その後、真空ポンプ２４６を起動する。また、炉口シャッタ１４７（図１参照）を開ける。複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される（ステップＳ２０２）。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。その後、ボート２１７をボート駆動機構２６７により回転させ、ウエハ２００を回転させる。
【０１０９】
その後、ＡＰＣバルブ２４３を開いて真空ポンプ２４６により処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空引きし、ウエハ２００の温度が３００℃に達して温度等が安定したら（ステップＳ２０３）、処理室２０１内の温度を３００℃に保持した状態で次のステップを順次実行する。
【０１１０】
この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力に基づきＡＰＣバルブ２４４の開度がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づき加熱用電源２５０からヒータ２０７への電力供給具合がフィードバック制御される（温度調整）。
【０１１１】
（前処理）
次に、前処理として、プラズマで活性化していないＮ２を供給し、その後、残留ガスを除去する。
【０１１２】
（プラズマで活性化していないＮ２供給：ステップＳ２１１）
ステップＳ２０４では、Ｎ２をキャリアガス供給管５０１、５０２、５０３から供給する。バルブ３１３を閉じ、バルブ５１３を開けて、Ｎ２をキャリアガス供給管５１０から供給する。Ｎ２の流量はマスフローコントローラ５１２で調整する。バルブ３２３を閉じ、バルブ５２３を開けて、Ｎ２をキャリアガス供給管５２０から供給する。Ｎ２の流量はマスフローコントローラ５２２で調整する。バルブ３３３を閉じ、バルブ５３３を開けて、Ｎ２をキャリアガス供給管５３０から供給する。Ｎ２の流量はマスフローコントローラ５３２で調整する。なお、棒状電極４７１および棒状電極４７２間、ならびに棒状電極４８１および棒状電極４８２間には、高周波電源２７０から高周波電力は印加しないので、プラズマで活性化されていない状態でＮ２は供給される。
【０１１３】
（残留ガス除去：ステップＳ２１３）
ステップＳ２１３では、残留Ｎ２を処理室２０１内から除去する。キャリアガス供給管５１０のバルブ５１３を閉め、キャリアガス供給管５２０のバルブ５２３を閉め、キャリアガス供給管５３０のバルブ５３３を閉め、処理室２０１へのＮ２の供給を停止する。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３を全開として、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、処理室２０１内に残留する残留Ｎ２を処理室２０１内から排除する。
【０１１４】
（アモルファスシリコン窒化膜形成）
【０１１５】
次に、ＤＣＳガスとＮＨ３ガスを処理室２０1内に供給することによりアモルファスシリコン窒化膜を成膜するシリコン窒化膜形成工程を行う。シリコン窒化膜形成工程では次の４つのステップ（Ｓ２３１〜Ｓ２３７）を順次繰り返して実行する。本実施の形態では、ＡＬＤ法を用いてシリコン窒化膜を形成する。
【０１１６】
（ＤＣＳ供給：ステップＳ２３１）
ステップＳ２３１では、ガス供給系３０１のガス供給管３１０、ノズル４１０よりＤＣＳを処理室２０１内に供給する。
【０１１７】
バルブ３１３を閉じ、バルブ３１４を開けた状態で、ＤＣＳをマスフローコントローラ３１２で流量調整してガス溜り３１５に供給し、ガス溜り３１５に溜める。所定の量がガス溜り３１５に溜められると、バルブ３１４を閉じ、ガス溜り３１５にＤＣＳを閉じ込める。ガス溜り３１５内には、圧力が処理室２０１内の圧力の１０倍以上であって例えば１３０００Ｐａ以上になるようにＤＣＳを溜める。また、ガス溜り３１５と処理室２０１との間のコンダクタンスが１．５×１０-3ｍ3／ｓ以上になるように装置を構成する。また、処理室２０１の容積とこれに対する必要なガス溜り３１５の容積との比として考えると、処理室２０１の容積が１００ｌの場合においては、ガス溜り３１５の容積は１００〜３００ｃｃであることが好ましく、容積比としてはガス溜り３１５の容積は処理室２０１の容積の１／１０００〜３／１０００倍とすることが好ましい。本実施の形態では、ガス溜り３１５の容積は１８０ｃｃである。なお、このＤＣＳをガス溜り３１５に溜める工程は、最初は、上述した残留ガス除去工程（ステップＳ２１３）中に行うことができ、２サイクル目以降は、後述するＮＨ３供給工程（ステップＳ２３５）中に行うことができる。
【０１１８】
上述した残留ガス除去工程（ステップＳ２１３）が終了したら、ＡＰＣバルブ２４３を閉じて、処理室２０１の排気を止める。その後、ガス溜り３１５の下流側のバルブ３１３を開く。これによりガス溜り３１５に溜められたＤＣＳが処理室２０１内に一気に供給される。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３が閉じられているので、処理室２０１内の圧力は急激に上昇して約４００〜５００Ｐａまで昇圧される。ＤＣＳを供給するための時間は２〜４秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を２〜４秒に設定し、合計６秒とした。また、ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０を制御して処理室２０１内を３００℃に保持しておく。処理室２０１へのＤＣＳの供給が終了すると、バルブ３１３を閉じ、バルブ３１４を開いてガス溜り３１５へのＤＣＳの供給を開始する。
【０１１９】
このとき、処理室２０１内に流しているガスは、ＤＣＳのみであり、ＮＨ３は存在しない。したがって、ＤＣＳは気相反応を起こすことはなく、ウエハ２００上のＧＳＴ膜の表面と表面反応（化学吸着）して、原料（ＤＣＳ）の吸着層またはＳｉ層（以下、Ｓｉ含有層）を形成する。ＤＣＳの化学吸着層とは、ＤＣＳ分子の連続的な吸着層の他、不連続な化学吸着層をも含む。Ｓｉ層とは、Ｓｉにより構成される連続的な層の他、これらが重なってできるＳｉ薄膜をも含む。なお、Ｓｉにより構成される連続的な層をＳｉ薄膜という場合もある。
【０１２０】
同時に、ガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２３を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＮＨ３側のノズル４２０、バッファ室４２３やガス供給管３２０にＤＣＳが回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３３を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＮＨ３側のノズル４３０、バッファ室４３３やガス供給管３３０にＤＣＳが回り込むことを防ぐことができる。なお、ＤＣＳが回り込むのを防止するためなので、マスフローコントローラ５２２、５３２で制御するＮ２（不活性ガス）の流量は少なくてよい。
【０１２１】
ＡＬＤ装置では、ガスは下地膜表面に吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させるためには、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施の形態では、ＡＰＣバルブ２４３を閉めたうえで、ガス溜り３１５内に溜めたＤＣＳを瞬間的に供給しているので、処理室２０１のＤＣＳの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量のガスを瞬間的に吸着させることができる。
【０１２２】
（残留ガス除去：ステップＳ２３３）
ステップＳ２３３では、残留ＤＣＳ等の残留ガスを処理室２０１内から除去する。ガス供給管３１０のバルブ３１３を閉めて処理室２０１へのＤＣＳの供給を停止する。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３を全開として、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、処理室２０１内に残留する残留ＤＣＳ等の残留ガスを処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ガス供給管３２０、３３０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＤＣＳ等の残留ガスを排除する効果が高まる。残留ガス除去工程（ステップＳ２３３）は９秒である。
【０１２３】
（プラズマで活性化したＮＨ３供給：ステップＳ２３５）
ステップＳ２３５では、ＮＨ３をガス供給系３０２のガス供給管３２０よりノズル４２０のガス供給孔４２１を介してバッファ室４２３内に供給し、ＮＨ３をガス供給系３０３のガス供給管３３０よりノズル４３０のガス供給孔４３１を介してバッファ室４３３内に供給する。このとき、棒状電極４７１および棒状電極４７２間に高周波電源２７０から整合器２７１を介して高周波電力を印加することで、バッファ室４２３内に供給されたＮＨ３ガスはプラズマ励起され、活性種としてガス供給孔４２５から処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。また、棒状電極４８１および棒状電極４８２間に高周波電源２７０から整合器２７１を介して高周波電力を印加することで、バッファ室４３３内に供給されたＮＨ３ガスはプラズマ励起され、活性種としてガス供給孔４３５から処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。
【０１２４】
ＮＨ３はマスフローコントローラ３２２で流量調整されてガス供給管３２０よりバッファ室４２３内に供給され、マスフローコントローラ３３２で流量調整されてガス供給管３３０よりバッファ室４３３内に供給される。ＮＨ３は、バッファ室４２３に供給する前は、バルブ３２３を閉じ、バルブ６２２を開けて、バルブ６２２を介してベントライン６２０に流しておき、バッファ室４３３に供給する前は、バルブ３３３を閉じ、バルブ６３２を開けて、バルブ６３２を介してベントライン６３０に流しておく。そして、ＮＨ３をバッファ室４２３に供給する際には、バルブ６２２を閉じ、バルブ３２３を開けて、ＮＨ３をバルブ３２３の下流のガス供給管３２０に供給すると共に、バルブ５２３を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５２０から供給する。キャリアガス（Ｎ２）の流量はマスフローコントローラ５２２で調整する。ＮＨ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３２３の下流側で合流し混合され、ノズル４２０を介してバッファ室４２３供給される。また、ＮＨ３をバッファ室４３３に供給する際には、バルブ６３２を閉じ、バルブ３３３を開けて、ＮＨ３をバルブ３３３の下流のガス供給管３３０に供給すると共に、バルブ５３３を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５３０から供給する。キャリアガス（Ｎ２）の流量はマスフローコントローラ５３２で調整する。ＮＨ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３３３の下流側で合流し混合され、ノズル４３０を介してバッファ室４３３供給される。
【０１２５】
ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して処理室２０１内の圧力を、例えば４０〜１００Ｐａとする。マスフローコントローラ３２２で制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば３０００ｓｃｃｍとする。マスフローコントローラ３３２で制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば３０００ｓｃｃｍとする。ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ２００を晒す時間、すなわちガス供給時間は、例えば２３秒とする。なお、高周波電源２７０から棒状電極４７１および棒状電極４７２間に印加する高周波電力は、例えば５０Ｗとなるよう設定し、高周波電源２７０から棒状電極４８１および棒状電極４８２間に印加する高周波電力は、例えば５０Ｗとなるよう設定する。また、ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０を制御して処理室２０１内を、３００℃に保持しておく。
【０１２６】
なお、ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときに、もし、排気管２３１に設けたＡＰＣバルブ２４３を閉めて真空排気を止めた状態とすると、ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性化された活性種がウエハ２００に到達する前に失活してしまい、その結果ウエハ２００の表面と反応が起きなくなるという問題があるので、ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流す場合には、ＡＰＣバルブ２４３を開けて、反応炉２０を排気している。
【０１２７】
このとき、処理室２０１内に流しているガスはＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより得られた活性種（ＮＨ３プラズマ）であり、処理室２０１内にはＤＣＳガスは流していない。したがって、ＮＨ３ガスは気相反応を起こすことはなく、活性種となった、もしくは活性化されたＮＨ３ガスは、ステップＳ２３１でウエハ２００上のＧＳＴ膜上に形成された第１の層としてのシリコン含有層と反応する。これによりシリコン含有層は窒化されて、シリコン（第１の元素）及び窒素（第２の元素）を含む第２の層、すなわち、シリコン窒化膜層へと改質される。
【０１２８】
同時に、ガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１３を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＤＣＳ側のノズル４１０やガス供給管３１０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができる。なお、ＮＨ３が回り込むのを防止するためなので、マスフローコントローラ５１２で制御するＮ２（不活性ガス）の流量は少なくてよい。
【０１２９】
なお、このＮＨ３をプラズマ励起することにより活性種として供給しているとき、ガス溜り３１５の上流側のバルブ３１４を開け、下流側のバルブ３１３を閉めて、ＤＣＳをガス溜り３１５に溜める。ガス溜り３１５に所定圧、所定量のＤＣＳが溜まったら上流側のバルブ３１４も閉めて、ガス溜り３１５にＤＣＳを閉じ込めておく。
【０１３０】
（残留ガス除去：ステップＳ２３７）
ステップＳ２３７では、未反応もしくは酸化に寄与した後の残留ＮＨ３等の残留ガスを処理室２０１内から除去する。ガス供給管３２０のバルブ３２３を閉めて処理室２０１へのＮＨ３の供給を停止し、バルブ６２２を開けてベントライン６２０へＮＨ３を流し、ガス供給管３３０のバルブ３３３を閉めて処理室２０１へのＮＨ３の供給を停止し、バルブ６３２を開けてベントライン６３０へＮＨ３を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３を全開として、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、処理室２０１内に残留する残留ＮＨ３等の残留ガスを処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＮＨ３供給ラインであるガス供給管３２０、３３０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＮＨ３等の残留ガスを排除する効果が高まる。残留ガス除去工程（ステップＳ２３７）は５秒である。
【０１３１】
なお、本実施の形態では、ガス溜り３１５にＤＣＳを溜めている間に、ＡＬＤ法で必要なステップであるＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給（ステップＳ２３５）、及び残留ガスの除去（ステップＳ２３７）をしているので、ＤＣＳを溜めるための特別なステップを必要としない。
【０１３２】
上記ステップＳ２３１〜Ｓ２３７を１サイクルとし、少なくとも１回以上行なう（ステップＳ２３９）ことによりウエハ２００上のＧＳＴ膜上にＡＬＤ法を用いて所定膜厚のシリコン窒化膜を成膜する。本実施の形態では、５００サイクル行い、３５０Åのシリコン窒化膜を成膜した。
【０１３３】
所定膜厚のシリコン窒化膜を形成する成膜処理がなされると、Ｎ２等の不活性ガスを処理室２０１内へ供給しつつ排気することで処理室２０１内を不活性ガスでパージする（ガスパージ：ステップＳ２４１）。なお、ガスパージは、残留ガスを除去したのち、ＡＰＣバルブ２４３を閉じ、バルブ５１３、５２３、５３３を開いて行うＮ２等の不活性ガスの処理室２０１内への供給と、その後、バルブ５１３、５２３、５３３を閉じてＮ２等の不活性ガスの処理室２０１内への供給を停止すると共に、ＡＰＣバルブ２４３を開いて行う処理室２０１内の真空引きとを繰り返して行うことが好ましい。
【０１３４】
その後、ボート回転機構２６７を止め、ボート２１７の回転を止める。その後、バルブ５１３、５２３、５３３を開いて処理室２０１内の雰囲気をＮ２等の不活性ガスで置換し（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力を常圧に復帰する（大気圧復帰：ステップＳ２４３）。その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を下降して、反応管２０３の下端を開口するとともに、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態で反応管２０３の下端から処理室２０１の外部に搬出（ボートアンロード：ステップＳ２４５）する。その後、反応管２０３の下端を炉口シャッタ１４７で閉じる。その後、真空ポンプ２４６を止める。その後、処理済ウエハ２００はボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ：ステップＳ２４７）。これにより１回の成膜処理（バッチ処理）が終了する。
【０１３５】
本実施の形態では、プラズマ発生構造４２９とプラズマ発生構造４３９とを設け、高周波電力を２つのプラズマ発生構造に分散して５０Ｗずつ供給している。これに対して、プラズマ発生構造が一つの場合、例えば、プラズマ発生構造４３９を設けず、プラズマ発生構造４２９のみを設けた場合には、プラズマ発生構造４２９に１００Ｗ供給することになる。図７は、投入した高周波電力（Ｗ）と、発生したパーティクル数との関係を示した図である。プラズマ発生構造を一つのみ設けた場合には、その一つのプラズマ発生構造に供給される電力は、投入した高周波電力（Ｗ）と等しくなるが、プラズマ発生構造を２つ設けた場合には、各プラズマ発生構造に供給される電力は、投入した高周波電力（Ｗ）の半分となる。図７を参照すれば、プラズマ発生構造を一つのみ設けた場合に比べて、プラズマ発生構造を２つ設けた場合には、発生するパーティクルの数が大幅に減少していることがわかる。従って、プラズマ発生構造を２つ設けることによって、発生するパーティクルの数を大幅減少させて、ＧＳＴ膜上に形成したシリコン窒化膜の剥離を抑制または防止できるようになる。図８は、プラズマ発生構造が一つの場合、例えば、プラズマ発生構造４３９を設けず、プラズマ発生構造４２９のみを設けた場合の、ウエハ２００の面内の典型的なパーティクルの分布を示している。パーティクルはウエハの周辺部に偏っており、ウエハ２００を回転させて処理していることを考慮すると、ウエハ２００の周辺部近傍に配置されたプラズマ発生構造４２９方向から発生していることがわかる。これに対して、プラズマ発生構造４２９とプラズマ発生構造４３９とを設け、高周波電力を２つのプラズマ発生構造に分散して供給すると、パーティクルは発生しない方向となった。
【０１３６】
処理温度が低い場合には、成膜した膜の膜質維持の観点から、高周波電力の投入量を増やしたいという市場要求があり、一方では、図７に示すように、高周波電力の投入量を増やすと、パーティクルが多くは発生するという問題があるが、本実施の形態のように、プラズマ発生構造を複数設け、高周波電力を複数のプラズマ発生構造に分散して供給することにより、高周波電力の単位体積当たりの投入電力密度を下げることができ、その結果、発生するパーティクル数を減少させることができ、密着性を改善することができる。
【０１３７】
（第２の実施の形態）
次に、図９、図１０を参照して、第２の実施の形態を説明する。
第１の実施の形態では、前処理として、プラズマで活性化していないＮ２を供給し（ステップＳ２１１）、その後、残留ガスを除去した（ステップＳ２１３）が、本実施の形態では、前処理として、ＤＣＳの供給（ステップＳ２２１）、残留ガス除去（ステップ２２３）、プラズマで励起していないＮＨ３供給（ステップＳ２２５）および残留ガス除去（ステップ２２７）の各工程を少なくとも１サイクル行う点が第１の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。使用する基板処理装置１０１も同じであり、シリコン窒化膜形成工程も同じである。
【０１３８】
また、ＤＣＳの供給（ステップＳ２２１）は、第１の実施の形態のＤＣＳの供給（ステップＳ２３１）と同じであり、残留ガス除去（ステップ２２３）は、第１の実施の形態の残留ガス除去（ステップ２３３）と同じであり、残留ガス除去（ステップ２２７）は、第１の実施の形態の残留ガス除去（ステップ２３７）と同じである。なお、第１の実施の形態のプラズマで励起したＮＨ３供給（ステップＳ２３５）では、棒状電極４７１および棒状電極４７２間に高周波電源２７０から高周波電力を印加し、棒状電極４８１および棒状電極４８２間に高周波電源２７０から高周波電力を印加したが、本実施の形態のプラズマで励起していないＮＨ３供給（ステップＳ２２５）は、棒状電極４７１および棒状電極４７２間ならびに棒状電極４８１および棒状電極４８２間に高周波電源２７０から高周波電力を印加しない点が、第１の実施の形態のプラズマで励起したＮＨ３供給（ステップＳ２３５）と異なるが、他の点は同じである。
【０１３９】
（第３の実施の形態）
次に、図１１を参照して、第３の実施の形態を説明する。
第１の実施の形態では、前処理として、プラズマで活性化していないＮ２を供給し（ステップＳ２１１）、その後、残留ガスを除去した（ステップＳ２１３）が、本実施の形態では、前処理として、プラズマで活性化していないＤＣＳを供給し（ステップＳ２１５）、その後、残留ガスを除去する（ステップＳ２１７）点が、第１の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。使用する基板処理装置１０１も同じであり、シリコン窒化膜形成工程も同じである。
【０１４０】
次に、図１２を参照して、第１〜第３の実施の形態の一変形例を説明する。
上記第１〜第３の実施の形態では、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成される第１のプラズマ発生構造４２９と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成される第２のプラズマ発生構造４３９は、ウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線に対して線対称に設けられており、排気口２３０もこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられており、ノズル４１０のガス供給孔４１１もこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられており、第１のプラズマ発生構造４２９と第２のプラズマ発生構造４３９は排気口２３０近傍に設けられているが、本変形例では、第１のプラズマ発生構造４２９と第２のプラズマ発生構造４３９はウエハ２００を挟んで対向する位置（１８０度反対側）に設けられ、ウエハ２００の中心および反応管２０３の中心に対して点対称に設けられ、また、ノズル４１０は、排気口２３０と第２のプラズマ発生構造４３９との間に設けられている点が上記第１の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
【０１４１】
本変形例でも、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第１のプラズマ源と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第２のプラズマ源とを備えているので、プラズマ源が１つの場合に比べて、高周波電力を複数のプラズマ源に分散して供給することにより、高周波電力の単位体積当たりの投入電力密度を下げることができ、その結果、発生するパーティクル数を減少させることができ、密着性を改善することができる。
【０１４２】
また、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成される第１のプラズマ発生構造４２９と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成される第２のプラズマ発生構造４３９は、ウエハ２００を挟んで対向する位置（１８０度反対側）に設けられ、ウエハ２００の中心および反応管２０３の中心に対して点対称に設けられているので、両プラズマ発生構造からウエハ２００の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【０１４３】
次に、図１３を参照して、本実施の形態の他の変形例を説明する。
上記第１の実施の形態では、ノズル４１０のガス供給孔４１１は、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成される第１のプラズマ発生構造４２９と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成される第２のプラズマ発生構造４３９は、ウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線に対して線対称に設けられており、ノズル４１０のガス供給孔４１１もこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられているが、本変形例では、第１のプラズマ発生構造４２９と、第２のプラズマ発生構造４３９は、ウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線に対して線対称に設けられているが、ノズル４１０のガス供給孔４１１はこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられていない点が上記第１の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
【０１４４】
本変形例でも、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第１のプラズマ源と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第２のプラズマ源とを備えているので、プラズマ源が１つの場合に比べて、高周波電力を複数のプラズマ源に分散して供給することにより、高周波電力の単位体積当たりの投入電力密度を下げることができ、その結果、発生するパーティクル数を減少させることができ、密着性を改善することができる。
【０１４５】
また、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成される第１のプラズマ発生構造と主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成される第２のプラズマ発生構造は、ウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線に対して線対称に設けられているので、両プラズマ発生構造からウエハ２００の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【０１４６】
次に、図１４を参照して、本実施の形態のさらに他の変形例を説明する。
本変形例では、上記図１３に示す他の変形例に対して、主に、棒状電極４８１’、棒状電極４８２’、電極保護管４６１’、電極保護管４６２’、バッファ室４３３’およびガス供給孔４３５’により構成され、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成される第２のプラズマ発生構造４３９と同じ構造の、第３のプラズマ発生構造４３９’を、追加し、この第３のプラズマ発生構造４３９’を、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成される第１のプラズマ発生構造４２９と、ウエハ２００の中心および反応管２０３の中心に対して点対称に設けている。
【０１４７】
本変形例では、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第１のプラズマ源と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第２のプラズマ源に、さらに、主に、棒状電極４８１’、棒状電極４８２’、電極保護管４６１’、電極保護管４６２’、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第３のプラズマ源が追加されているので、プラズマ源が２つの場合に比べて、高周波電力を複数のプラズマ源にさらに分散して供給することができ、高周波電力の単位体積当たりの投入電力密度をさらに下げることができ、その結果、発生するパーティクル数をさらに減少させることができ、密着性をさらに改善することができる。
【０１４８】
（第４の実施の形態）
図１５を参照すれば、第２の実施の形態では、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成されるプラズマ発生構造４２９と、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成されるプラズマ発生構造４３９とを備え、ガス供給系は、ガス供給管３１０を備えるガス供給系３０１、ガス供給管３２０を備えるガス供給系３０２およびガス供給管３３０を備えるガス供給系３０３を備えていたのに対して、本実施の形態では、プラズマ発生構造４３９を備えず、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成されるプラズマ発生構造４２９のみを備え、ガス供給系３０３を備えず、ガス供給管３１０を備えるガス供給系３０１、ガス供給管３２０を備えるガス供給系３０２のみを備えている点が第２の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
【０１４９】
上述した第２の実施の形態および本実施の形態（第４の実施の形態）では、前処理として、ＤＣＳの供給（ステップＳ２２１）、残留ガス除去（ステップ２２３）、プラズマで励起していないＮＨ３供給（ステップＳ２２５）および残留ガス除去（ステップ２２７）の各工程を少なくとも１サイクル行うことにより、発生するパーティクル数を減少させることができ、密着性を改善することができる。第２の実施の形態のように、プラズマ発生構造を２つ備える方が、発生するパーティクル数を減少させ、密着性を改善することができる効果は大きいが、プラズマ発生構造を一つ備える本実施の形態の場合でも、発生するパーティクル数を減少させ、密着性を改善することができる。
【０１５０】
ＤＣＳおよびプラズマで活性化しないＮＨ３を用いた前処理の原理は、次のように考えられる。ＧＳＴ等の金属膜が露出した基板に、ＤＣＳを供給すると、基板上に薄く金属とＳｉの反応中間体が形成される。但し、その際は、ＤＣＳに含まれるＣｌも同時に基板に吸着していると考えられる。そこへＮＨ３を供給すると、基板に吸着したＳｉと反応してシリサイドを形成しつつ、塩化アンモニアが形成され膜中からＣｌが除去される。低温では、ＮＨ３はプラズマ励起されないとシリコン窒化膜を形成しないため、プラズマで活性化しないＮＨ３とすることにより、上記のような効果が得られる。
【０１５１】
（第５の実施の形態）
図１５を参照すれば、第３の実施の形態では、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成されるプラズマ発生構造４２９と、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成されるプラズマ発生構造４３９とを備え、ガス供給系は、ガス供給管３１０を備えるガス供給系３０１、ガス供給管３２０を備えるガス供給系３０２およびガス供給管３３０を備えるガス供給系３０３を備えていたのに対して、本実施の形態では、プラズマ発生構造４３９を備えず、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成されるプラズマ発生構造４２９のみを備え、ガス供給系３０３を備えず、ガス供給管３１０を備えるガス供給系３０１、ガス供給管３２０を備えるガス供給系３０２のみを備えている点が第２の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
【０１５２】
上述した第３の実施の形態および本実施の形態（第５の実施の形態）では、前処理として、プラズマで活性化していないＤＣＳを供給し（ステップＳ２１５）、その後、残留ガスを除去する（ステップＳ２１７）ことにより、発生するパーティクル数を減少させることができ、密着性を改善することができる。第３の実施の形態のように、プラズマ発生構造を２つ備える方が、発生するパーティクル数を減少させ、密着性を改善することができる効果は大きいが、プラズマ発生構造を一つ備える本実施の形態の場合でも、発生するパーティクル数を減少させ、密着性を改善することができる。
（第６の実施の形態）
図１６、図１７を参照して、本実施の形態を説明する。
上述の第１〜第３の実施の形態では、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成される第１のプラズマ発生構造４２９と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成される第２のプラズマ発生構造４３９は、反応管２０３の内側に設けたが、本実施の形態では、プラズマ発生構造を反応管２０３の外側に突き出して設ける点が第１〜第３の実施の形態と異なるが、他の点は同様である。
【０１５３】
反応管２０３の側壁に、反応管の下部から上部にわたる上下に細長い矩形の開口８２２が設けられ、開口８２２を覆って反応管２０３の外壁にプラズマ形成室壁４２８が設けられている。プラズマ形成室壁４２８は、断面コの字状をなし上下に細長く形成されている。プラズマ形成室壁４２８は、例えば石英で形成されている。プラズマ形成室壁４２８内にはプラズマ形成室８２１が形成される。プラズマ形成室８２１は開口８２２を介して反応管２０３の内部と連通している。開口８２２はボート２１７に積層されて搭載された複数のウエハ２００の最下部よりも下側から最下部よりも上側にわたって上下に細長く形成されている。
【０１５４】
プラズマ形成室８２１の奥の部分（反応管２０３の中心から最も離れた部分）に、ノズル４２６が立設されている。ノズル４２６の下部の部分は、一端反応管２０３内部側に折れ曲がり、その後、プラズマ形成室壁４２８の下側の反応管２０３の管壁から反応管２０３の外部に突き出し、その端部はガス供給管３２０に接続されている。
【０１５５】
ノズル４２６は、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル４２６の上端は閉塞されている。ノズル４２６の側面には、ガスを供給するガス供給孔４２７が、ボート２１７に積層されて搭載された複数のウエハ２００の最下部よりも下側から最下部よりも上側にわたってウエハ２００の積載方向に沿って複数設けられている。ガス供給孔４２７は反応管２０３の中心に向かって開口している。複数のガス供給孔４２７の開口面積は同一であり、同一のピッチで設けられている。
【０１５６】
プラズマ形成室壁４２８の両側壁４２８ａ、４２８ｂの外面に上下方向に沿って互いに対向して、細長い一対のプラズマ形成電極４７３、４７４が設けられている。プラズマ形成電極４７３、４７４をそれぞれ覆って電極カバー４７５、４７６が設けられている。電極カバー４７５、４７６の内部に、窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えてプラズマ形成電極４７３、４７４の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられている。
【０１５７】
プラズマ形成電極４７３は、整合器２７１を介して高周波電源２７０に接続され、プラズマ形成電極４７４は基準電位であるアース２７２に接続されている。主に、プラズマ形成電極４７３、４７４、プラズマ形成室壁４２８、プラズマ形成室８２１、開口８２２、ノズル４２６およびガス供給孔４２７により第１のプラズマ発生構造８２０が構成される。主に、プラズマ形成電極４７３、４７４、整合器２７１、高周波電源２７０によりプラズマ発生器（プラズマ発生部）としての第１のプラズマ源が構成される。
【０１５８】
以上のように構成された結果、ガスがプラズマ形成室８２１の奥の部分に設けられたノズル４２６のガス供給孔４２７からプラズマ形成電極４７３、４７４間に供給され、プラズマ形成電極４７３、４７４間のプラズマ生成領域でプラズマが生成され、開口８２２を介して、反応管２０３の中心に向けて拡散しつつ流れる。
【０１５９】
反応管２０３の側壁に、反応管の下部から上部にわたる上下に細長い矩形の開口８３２が設けられ、開口８３２を覆って反応管２０３の外壁にプラズマ形成室壁４３８が設けられている。プラズマ形成室壁４３８は、断面コの字状をなし上下に細長く形成されている。プラズマ形成室壁４３８は、例えば石英で形成されている。プラズマ形成室壁４３８内にはプラズマ形成室８３１が形成される。プラズマ形成室８３１は開口８３２を介して反応管２０３の内部と連通している。開口８３２はボート２１７に積層されて搭載された複数のウエハ２００の最下部よりも下側から最下部よりも上側にわたって上下に細長く形成されている。
【０１６０】
プラズマ形成室８３１の奥の部分（反応管２０３の中心から最も離れた部分）に、ノズル４３６が立設されている。ノズル４３６の下部の部分は、一端反応管２０３内部側に折れ曲がり、その後、プラズマ形成室壁４３８の下側の反応管２０３の管壁から反応管２０３の外部に突き出し、その端部はガス供給管３３０に接続されている。
【０１６１】
ノズル４３６は、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル４３６の上端は閉塞されている。ノズル４３６の側面には、ガスを供給するガス供給孔４３７が、ボート２１７に積層されて搭載された複数のウエハ２００の最下部よりも下側から最下部よりも上側にわたってウエハ２００の積載方向に沿って複数設けられている。ガス供給孔４３７は反応管２０３の中心に向かって開口している。複数のガス供給孔４３７の開口面積は同一であり、同一のピッチで設けられている。
【０１６２】
プラズマ形成室壁４３８の両側壁４３８ａ、４３８ｂの外面に上下方向に沿って互いに対向して、細長い一対のプラズマ形成電極４８３、４８４が設けられている。プラズマ形成電極４８３、４８４をそれぞれ覆って電極カバー４８５、４８６が設けられている。電極カバー４８５、４８６の内部に、窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えてプラズマ形成電極４８３、４８４の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられている。
【０１６３】
プラズマ形成電極４８３は、整合器２７１を介して高周波電源２７０に接続され、プラズマ形成電極４８４は基準電位であるアース２７２に接続されている。主に、プラズマ形成電極４８３、４８４、プラズマ形成室壁４３８、プラズマ形成室８３１、開口８３２、ノズル４３６およびガス供給孔４３７により第２のプラズマ発生構造８３０が構成される。主に、プラズマ形成電極４８３、４８４、整合器２７１、高周波電源２７０によりプラズマ発生器（プラズマ発生部）としての第２のプラズマ源が構成される。
【０１６４】
以上のように構成された結果、ガスがプラズマ形成室８３１の奥の部分に設けられたノズル４３６のガス供給孔４３７からプラズマ形成電極４８３、４８４間に供給され、プラズマ形成電極４８３、４８４間のプラズマ生成領域でプラズマが生成され、開口８３２を介して、反応管２０３の中心に向けて拡散しつつ流れる。
【０１６５】
上記のような構成を備えたプラズマ発生構造８２０、８３０によっても、リモートプラズマが生成される。すなわち、プラズマ発生構造８２０、８３０で発生したラジカルが処理室２０１内のウエハ２００の全面に到達するまでに失活せず、かつプラズマ発生構造８２０、８３０で発生したイオンが処理室内のウエハ２００にダメージを与えるほどには到達しない。
【０１６６】
本実施の形態のように、プラズマ発生構造８２０、８３０を反応管２０３の外部に突き出して設けると、第１の実施の形態のように、バッファ室４２３、４３３を反応管２０３の内部に設けた場合と比較して、ウエハ２００の外周と反応管２０３の内周面との距離をより近くにすることができる。
【０１６７】
本実施の形態では、主に、プラズマ形成電極４７３、４７４、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第１のプラズマ源と、主に、プラズマ形成電極４８３、４８４、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第２のプラズマ源を備えているので、プラズマ源が１つの場合に比べて、各プラズマ源に供給する高周波電力が小さくても、充分な量のプラズマを発生させることができる。従って、プラズマを利用してウエハ２００を処理する際にウエハ２００や形成する膜に与えるダメージを小さくでき、しかもウエハ２００の処理温度を低くできる。
【０１６８】
また、主に、プラズマ形成電極４７３、４７４、プラズマ形成室壁４２８、プラズマ形成室８２１、開口８２２、ノズル４２６およびガス供給孔４２７により構成される第１のプラズマ発生構造８２０と、主に、プラズマ形成電極４８３、４８４、プラズマ形成室壁４３８、プラズマ形成室８３１、開口８３２、ノズル４３６およびガス供給孔４３７により構成される第２のプラズマ発生構造８３０は、ウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線に対して線対称に設けられているので、両プラズマ発生構造からウエハ２００の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【０１６９】
さらに、排気口２３０もこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられているので、ウエハ２００の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。また、さらに、ノズル４１０のガス供給孔４１１もこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられているので、ウエハ２００の全面により均一に原料ガスが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【０１７０】
本実施の形態の構造の基板処理装置においても、図５を参照して説明した、前処理として、プラズマで活性化していないＮ２を供給し（ステップＳ２１１）、その後、残留ガスを除去し（ステップＳ２１３）、その後、シリコン窒化膜を形成する（ステップＳ２３１〜Ｓ２３７）処理方法や、図９を参照して説明した、前処理として、ＤＣＳの供給（ステップＳ２２１）、残留ガス除去（ステップ２２３）、プラズマで励起していないＮＨ３供給（ステップＳ２２５）および残留ガス除去（ステップ２２７）の各工程を少なくとも１サイクル行い、その後、シリコン窒化膜を形成する（ステップＳ２３１〜Ｓ２３７）処理方法や、図１１を参照して説明した、前処理として、プラズマで活性化していないＤＣＳを供給し（ステップＳ２１５）、その後、残留ガスを除去し（ステップＳ２１７）、その後、シリコン窒化膜を形成する（ステップＳ２３１〜Ｓ２３７）処理方法が適用でき、発生するパーティクル数を減少させ、密着性を改善することができる。
【０１７１】
（第７の実施の形態）
図１８を参照すれば、第６の実施の形態では、電極４７３、電極４７４、電極カバー４７５、電極カバー４７６、プラズマ形成室８２１および開口８２２により構成されるプラズマ発生構造８２０と、電極４８３、電極４８４、電極カバー４８５、電極カバー４８６、プラズマ形成室８３１および開口８３２により構成されるプラズマ発生構造８３０とを備え、ガス供給系は、ガス供給管３１０を備えるガス供給系３０１、ガス供給管３２０を備えるガス供給系３０２およびガス供給管３３０を備えるガス供給系３０３を備えていたのに対して、本実施の形態では、プラズマ発生構造８２０を備えず、電極４８３、電極４８４、電極カバー４８５、電極カバー４８６、プラズマ形成室８３１および開口８３２により構成されるプラズマ発生構造８３０のみを備え、ガス供給系３０３を備えず、ガス供給管３１０を備えるガス供給系３０１、ガス供給管３２０を備えるガス供給系３０２のみを備えている点が第６の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
【０１７２】
本実施の形態の構造の基板処理装置においては、図９を参照して説明した、前処理として、ＤＣＳの供給（ステップＳ２２１）、残留ガス除去（ステップ２２３）、プラズマで励起していないＮＨ３供給（ステップＳ２２５）および残留ガス除去（ステップ２２７）の各工程を少なくとも１サイクル行い、その後、シリコン窒化膜を形成する（ステップＳ２３１〜Ｓ２３７）処理方法や、図１１を参照して説明した、前処理として、プラズマで活性化していないＤＣＳを供給し（ステップＳ２１５）、その後、残留ガスを除去し（ステップＳ２１７）、その後、シリコン窒化膜を形成する（ステップＳ２３１〜Ｓ２３７）処理方法が適用でき、発生するパーティクル数を減少させ、密着性を改善することができる。
【０１７３】
なお、上記各実施の形態では、ＡＬＤ法を使用する場合を例に説明したが、ＣＶＤ法を使用する場合でも、複数のプラズマ源を備えることによって、高周波電力を分散でき、プラズマ源が１つの場合に比べて、各プラズマ源に供給する高周波電力を小さくでき、プラズマを利用してウエハ２００上の金属膜上に成膜する際パーティクルの発生を抑制でき、成膜した膜の密着性を改善できる。
【０１７４】
上記各実施の形態では、ＧＳＴ膜上にアモルファスシリコン窒化膜を形成したが、ＧＳＴ膜以外の金属膜であっても、上記各実施の形態は、適用可能である。好適に適用できる金属膜としては、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ、Ｗ、ＷＮ、ＷＳｉ、Ｃｏ、ＣｏＳｉ、Ａｌ、ＡｌＳｉ、Ｃｕ、およびそれらの合金等が挙げられる。
【０１７５】
上記各実施の形態では、ＣＣＰ（Capacitively Coupled Plasma）方式の高周波電源を使用したが、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）方式の高周波電源を使用しても、同様の効果が得られる。
【０１７６】
（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。
【０１７７】
（付記１）
本発明の好ましい一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口を有する１つ以上のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記１つ以上のバッファ室に供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記バッファ室の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記電極に高周波電力が印加されない状態で、前記第１の処理ガスおよび、前記第２の処理ガスに曝して前記金属膜の上に第１の膜を形成した後、前記第１の膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに曝し、前記金属膜の上に第２の膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源および前記第２の処理ガス供給系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
【０１７８】
（付記２）
本発明の好ましい他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口を有する１つ以上のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記１つ以上のバッファ室に供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記バッファ室の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスに曝した後、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに曝し、前記金属膜の上に膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源および前記第２の処理ガス供給系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
【０１７９】
（付記３）
付記１または２の基板処理装置であって、好ましくは、前記処理室を排気する排気系をさらに備え、
前記制御手段は、前記第１の処理ガスと前記活性化された第２の処理ガスを互いに混合しないよう前記処理室へ交互に供給して前記金属膜の上に前記膜を形成するよう、前記第１の処理ガス供給系、前記電源および前記第２の処理ガス供給系を制御する制御手段である。
【０１８０】
（付記４）
付記１〜３のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、前記金属膜はＧＳＴ膜である。
【０１８１】
（付記５）
付記４の基板処理装置であって、好ましくは、前記第１の処理ガスはＤＣＳであり、前記第２の処理ガスはＮＨ３である、
【０１８２】
（付記６）
付記１〜５のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、前記バッファ室を複数備える。
【０１８３】
（付記７）
付記５の基板処理装置であって、好ましくは、前記基板を加熱する加熱系をさらに備え、
表面に金属膜が形成された基板を、ＤＣＳの自己分解温度以下に加熱して、前記第１の処理ガスに曝した後、ＤＣＳの自己分解温度以下に加熱して、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに曝し、前記金属膜の上に膜を形成するよう、前記制御手段により前記第１の処理ガス供給系、前記電源、前記第２の処理ガス供給系および前記加熱系を制御する。
【０１８４】
（付記８）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
表面に金属膜が形成された基板を処理室に搬入する工程と、
互いに独立した複数の処理ガス供給系から、第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化されない状態の第２の処理ガスをそれぞれ前記処理室に供給して、前記基板を前処理する前処理工程と、
前記複数の処理ガス供給系から前記第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化された状態の前記第２の処理ガスをそれぞれ前記処理室に供給して、前記前処理された基板上に所定の膜を形成する成膜工程と、
前記所定の膜が形成された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が提供される。
【０１８５】
（付記９）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
表面に金属膜が形成された基板を処理室に搬入する工程と、
互いに独立した複数の処理ガス供給系から、第１の処理ガスを前記処理室に供給して、前記基板を前処理する前処理工程と、
前記複数の処理ガス供給系から前記第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化された状態の前記第２の処理ガスをそれぞれ前記処理室に供給して、前記前処理された基板上に所定の膜を形成する成膜工程と、
前記所定の膜が形成された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が提供される。
【０１８６】
（付記１０）
付記８または９の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記成膜工程は、前記複数の処理ガス供給系から前記第１の処理ガスと前記活性化された第２の処理ガスを互いに混合しないよう前記処理室へ交互に供給して前記前処理された基板上に所定の膜を形成する成膜工程である。
【０１８７】
（付記１１）
付記８〜１０のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属膜はＧＳＴ膜である。
【０１８８】
（付記１２）
付記１１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第１の処理ガスはＤＣＳであり、前記第２の処理ガスはＮＨ３である、
【０１８９】
（付記１３）
付記１２の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、ＤＣＳの自己分解温度以下に加熱して、前記前処理工程および前記成膜工程を行う。
【０１９０】
（付記１４）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口をそれぞれ有する複数のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記複数のバッファ室にそれぞれ供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記複数のバッファ室の各々の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
前記基板を加熱する加熱系と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより前記複数のバッファ室の内部で活性化され、前記複数のバッファ室から前記処理室へ供給された前記第２の処理ガスに曝し、前記基板を前記第１の処理ガスの自己分解温度以下に加熱しつつ前記金属膜の上に膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源、前記第２の処理ガス供給系および前記加熱系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
【０１９１】
（付記１５）
付記１４の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御手段は、前記第１の処理ガスと前記活性化された第２の処理ガスを互いに混合しないよう前記処理室へ交互に供給して前記金属膜の上に前記膜を形成するよう、前記第１の処理ガス供給系、前記電源、前記第２の処理ガス供給系および前記加熱系を制御する制御手段である。
【０１９２】
（付記１６）
付記１５の基板処理装置であって、好ましくは、前記処理室を排気する排気系をさらに備え、
前記制御手段は、前記第１の処理ガスと前記活性化された第２の処理ガスを互いに混合しないよう前記処理室へ交互に供給して前記金属膜の上に前記膜を形成するよう、前記第１の処理ガス供給系、前記電源、前記第２の処理ガス供給系、前記加熱系および前記排気系を制御する制御手段である。
【０１９３】
（付記１７）
付記１３〜１５のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、前記金属膜はＧＳＴ膜である。
【０１９４】
（付記１８）
付記１６の基板処理装置であって、好ましくは、前記第１の処理ガスはＤＣＳであり、前記第２の処理ガスはＮＨ３である、
【０１９５】
（付記１９）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
表面に金属膜が形成された基板を処理室に搬入する工程と、
表面に金属膜が形成された基板を、第１の処理ガスおよび、複数のプラズマ発生構造で活性化され、前記複数のプラズマ発生構造から前記処理室へ供給された第２の処理ガスに曝し、前記基板を前記第１の処理ガスの自己分解温度以下に加熱しつつ前記金属膜の上に膜を形成する工程と、
前記膜が形成された基板を前記処理室から搬出する工程と、
を備える半導体装置の製造方法が提供される。
【０１９６】
（付記２０）
付記１９の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属膜はＧＳＴ膜である。
【０１９７】
（付記２１）
付記２０の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第１の処理ガスはＤＣＳであり、前記第２の処理ガスはＮＨ３である、
【０１９８】
（付記２２）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、付記８〜１３および１９〜２１のいずれの半導体装置の製造方法を用いて形成された半導体装置が提供される。
【０１９９】
（付記２３）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
コンピュータを、互いに独立した複数の処理ガス供給系およびプラズマ励起手段を制御して、第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化されない状態の第２の処理ガスをそれぞれ処理室に供給して、基板を前処理し、その後、前記複数の処理ガス供給系から前記第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化された状態の前記第２の処理ガスをそれぞれ処理室に供給して、前記前処理された基板上に所定の膜を形成するように制御する、制御手段として機能させるプログラムが提供される。
【０２００】
（付記２４）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
コンピュータを、互いに独立した複数の処理ガス供給系およびプラズマ励起手段を制御して、第１の処理ガスを処理室に供給して、基板を前処理し、その後、前記複数の処理ガス供給系から前記第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化された状態の前記第２の処理ガスをそれぞれ処理室に供給して、前記前処理された基板上に所定の膜を形成するように制御する、制御手段として機能させるプログラムが提供される。
【０２０１】
（付記２５）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
コンピュータを、互いに独立した複数の処理ガス供給系、基板を加熱する加熱系および複数のプラズマ発生構造を制御して、表面に金属膜が形成された基板を、第１の処理ガスおよび、複数のプラズマ発生構造で活性化され、前記複数のプラズマ発生構造から前記処理室へ供給された第２の処理ガスに曝し、前記基板を前記第１の処理ガスの自己分解温度以下に加熱しつつ前記金属膜の上に膜を形成するように制御する、制御手段として機能させるプログラムが提供される。
【０２０２】
（付記２６）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、付記２３〜２５のいずれかの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が提供される。
【０２０３】
（付記２７）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、付記２６の記録媒体を備える基板処理装置が提供される。
【０２０４】
（付記２８）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
投入する高周波電力の単位面積当たりの投入電力密度を減少させることで、３５０℃以下の温度で、アモルファスシリコン窒化膜を金属膜上に密着性良く形成する基板処理装置が提供される。
【０２０５】
（付記２９）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
高周波電力を印加するバッファ室を２つ以上配置した処理室にて、
投入する高周波電力を前記２つ以上のバッファ室へ分散供給することにより、
３５０℃以下の温度でアモルファスシリコン窒化膜を金属膜上に密着性良く形成する基板処理装置が提供される。
【０２０６】
（付記３０）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
３５０℃以下の温度で、金属膜上へ、
ＤＣＳ照射と高周波電力の印加のないＮＨ３照射とを少なくとも１回以上繰り返して実施し、
その後、ＤＣＳ照射と高周波電力の印加のあるＮＨ３照射とを少なくとも１回以上繰り返して実施することで、アモルファスシリコン窒化膜を金属膜上に密着性良く形成する基板処理装置が提供される。
【０２０７】
（付記３１）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
３５０℃以下の温度で、金属膜上へ、ＤＣＳ照射を実施し、
その後、ＤＣＳ照射と高周波電力の印加のあるＮＨ３照射とを繰り返して実施することで、アモルファスシリコン窒化膜を金属膜上に密着性良く形成する基板処理装置が提供される。
【０２０８】
以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【０２０９】
１０１ 基板処理装置
１０５ カセット棚
１０７ 予備カセット棚
１１０ カセット
１１１ 筐体
１１４ カセットステージ
１１５ ボートエレベータ
１１８ カセット搬送装置
１１８ａ カセットエレベータ
１１８ｂ カセット搬送機構
１２３ 移載棚
１２５ ウエハ移載機構
１２５ａ ウエハ移載装置
１２５ｂ ウエハ移載装置エレベータ
１２５ｃ ツイーザ
１２８ アーム
１３４ａ クリーンユニット
１３４ｂ クリーンユニット
１４７ 炉口シャッタ
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７ ヒータ
２１０ 底板
２１１ 天板
２１２ 支柱
２１７ ボート
２１８ ボート支持台
２１９ シールキャップ
２２０ Ｏリング
２３０ 排気口
２３１ 排気管
２３２ 排気管
２４３ ＡＰＣバルブ
２４５ 圧力センサ
２４６ 真空ポンプ
２５０ 加熱用電源
２６３ 温度センサ
２６５ 回転軸
２６７ ボート回転機構
２７０ 高周波電源
２７１ 整合器
２７２ アース
２８０ コントローラ
２８１ ＣＰＵ
２８２ ＲＯＭ
２８３ ＲＡＭ
２８４ ＨＤＤ
２８５、２９３、２９６ Ｉ／Ｆ部
２８６ バス
２８７ ディスプレイドライバ
２８８ ディスプレイ
２８９ 操作入力検出部
２９０ 操作入力部
２９１ 温度制御部
２９２ ヒータ制御部
２９４ 圧力制御部
２９５ ＡＰＣバルブ制御部
２９７ 電磁バルブ
２９８ 電磁バルブ群
２９９ バルブ制御部
３０１、３０２、３０３ ガス供給系
３１０、３２０、３３０、３３０’ ガス供給管
３１２、３２２、３３２、５１２、５２２、５３２ マスフローコントローラ
３１３、３１４、３２３、３３３、５１３、５２３、５３３、６１２、６２２、６３２ バルブ
３１５ ガス溜り
４１０、４２０、４３０、４３０’、４２６、４３６ ノズル
４１１、４２１、４３１、４３１’、４２７、４３７ ガス供給孔
４２３、４３３、４３３’ バッファ室
４２４、４３４、４３４’ バッファ室壁
４２５、４３５、４３５’ ガス供給孔
４２８、４３８ プラズマ形成壁
４２９、４３９、４３９’ プラズマ発生構造
４２８ａ、４２８ｂ、４３８ａ、４３８ｂ 側壁
４５１、４５２、４６１、４６２、４６１’、４６２’ 電極保護管
４７１、４７２、４８１、４８２、４８１’、４８２’ 棒状電極
４７３、４７４、４８３、４８４ 電極
４７５、４７６、４８５、４８６ 電極カバー
５０１、５０２、５０３ キャリアガス供給系（不活性ガス供給系）
５１０、５２０、５３０ キャリアガス供給管
６１０、６２０、６３０ ベントライン
８２０、８３０ プラズマ発生構造
８２１、８３１ プラズマ形成室
８２２、８３２ 開口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、プラズマを利用して基板を処理する基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置製造工程の１つに、プラズマを利用したＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて基板上に所定の薄膜を堆積する成膜工程がある（特許文献１参照）。ＣＶＤ法とは、ガス状原料の気相および表面での反応を利用して、原料ガス分子に含まれる元素を構成要素とする薄膜を被処理基板上へ堆積する方法である。ＣＶＤ法では、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類の原料ガス等を同時に被処理基板上に供給して成膜する。ＡＬＤ法の場合、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類の原料ガス等を交互に被処理基板上に供給して成膜する。ＣＶＤ法に対して被処理基板の温度を低くして処理を行うことができる。ＡＬＤ法では、薄膜堆積が原子層レベルで制御される。そして、プラズマは、ＣＶＤ法で堆積する薄膜の化学反応を促進したり、薄膜から不純物を除去したり、あるいは、ＡＬＤ法では吸着した成膜原料の化学反応を補助したりするためになど用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９７８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年の半導体デバイスの微細化に伴い、低い基板温度で成膜することが求められるようになっているが、プラズマを利用して低温で金属膜上に成膜すると、金属膜と成膜した膜の密着性が悪くなって、成膜した膜が剥離する現象が発生する。
【０００５】
本発明の主な目的は、プラズマを利用して、金属膜上に低温で成膜した場合に、金属膜と成膜した膜の密着性を改善して、成膜した膜が剥離するのを防止または抑制できる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口を有する１つ以上のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記１つ以上のバッファ室に供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記バッファ室の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記電極に高周波電力が印加されない状態で、前記第１の処理ガスおよび、前記第２の処理ガスに曝して前記金属膜の上に第１の膜を形成した後、前記第１の膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに曝し、前記金属膜の上に第２の膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源および前記第２の処理ガス供給系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口を有する１つ以上のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記１つ以上のバッファ室に供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記バッファ室の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスに曝した後、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに曝し、前記金属膜の上に膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源および前記第２の処理ガス供給系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
【０００８】
本発明のさらに他の態様によれば、
表面に金属膜が形成された基板を処理室に搬入する工程と、
互いに独立した複数の処理ガス供給系から、第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化されない状態の第２の処理ガスをそれぞれ前記処理室に供給して、前記基板を前処理する前処理工程と、
前記複数の処理ガス供給系から前記第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化された状態の前記第２の処理ガスをそれぞれ前記処理室に供給して、前記前処理された基板上に所定の膜を形成する成膜工程と、
前記所定の膜が形成された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が提供される。
【０００９】
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口をそれぞれ有する複数のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記複数のバッファ室にそれぞれ供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記複数のバッファ室の各々の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
前記基板を加熱する加熱系と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより前記複数のバッファ室の内部で活性化され、前記複数のバッファ室から前記処理室へ供給された前記第２の処理ガスに曝し、前記基板を前記第１の処理ガスの自己分解温度以下に加熱しつつ前記金属膜の上に膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源、前記第２の処理ガス供給系および前記加熱系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プラズマを利用して、金属膜上に低温で成膜した場合に、金属膜と成膜した膜の密着性を改善して、成膜した膜が剥離するのを防止または抑制できる基板処理装置および半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施の形態で好適に用いられる基板処理装置の構成を説明するための概略斜透視図である。
【図２】図２は、本発明の好ましい第１〜第３の実施の形態で好適に用いられる処理炉の一例とそれに付随する部材を説明するための概略構成図であって、処理炉部分を概略縦断面で示す図であり、図３のＢ−Ｂ線概略縦断面である。
【図３】図３は、図２に示す処理炉のＡ−Ａ線概略横断面図である。
【図４】図４は、本発明の好ましい第１〜第７の実施の形態の基板処理装置で好適に用いられるコントローラと当該コントローラによって制御される各部材を説明するためのブロック図である。
【図５】図５は、本発明の好ましい第１の実施の形態のシリコン窒化膜の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の好ましい第１の実施の形態のシリコン窒化膜の製造プロセスを説明するためのタイミングチャートである。
【図７】図７は、投入した高周波電力と、発生したパーティクル数との関係を示した図である。
【図８】図８は、ウエハ２００の面内の典型的なパーティクルの分布を示す図である。
【図９】図９は、本発明の好ましい第２の実施の形態のシリコン窒化膜の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の好ましい第２の実施の形態のシリコン窒化膜の製造プロセスにおける前処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の好ましい第３の実施の形態のシリコン窒化膜の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の好ましい第１〜第３の実施の形態の変形例を説明するための概略横断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の好ましい第１〜第３の実施の形態の変形例を説明するための概略横断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の好ましい第１〜第３の実施の形態の変形例を説明するための概略横断面図である。
【図１５】図１５は、本発明の好ましい第４、第５の実施の形態を説明するための概略横断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の好ましい第６、第７の実施の形態で好適に用いられる処理炉の一例とそれに付随する部材を説明するための概略構成図であって、処理炉部分を概略縦断面で示す図であり、図１７のＥ−Ｅ線概略縦断面である。
【図１７】図１７は、図１６に示す処理炉のＤ−Ｄ線概略横断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の好ましい第７の実施の形態を説明するための概略横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず、本発明の好ましい実施の形態の背景について説明する。
【００１３】
例えば、基板温度６５０℃以下の低温で、ＤＣＳ（ジクロロシラン）とプラズマ励起したＮＨ３（アンモニア）とを用いてＡＬＤ法により基板上へのアモルファスシリコン窒化膜の形成が行われている。ＡＬＤ法による基板上へのアモルファスシリコン窒化膜の形成は、基板上へのＤＣＳの供給工程、ＤＣＳ等の残留ガスの除去工程、プラズマ励起したＮＨ３供給工程、ＮＨ３等の残留ガスの除去工程の４つの工程を繰り返し行う（サイクル処理）ことで行われる。ＡＬＤ法ではサイクル処理の数で膜厚を制御することができる。
【００１４】
近年のデバイスの微細化に伴い、３００℃前後の温度で、基板表面上に形成された金属膜上に、上記のようなプラズマを利用したＡＬＤ法によるアモルファスシリコン窒化膜を形成することが試みられているが、このような低温でアモルファスシリコン窒化膜を形成すると、金属膜とアモルファスシリコン窒化膜の密着性が悪く、アモルファスシリコン窒化膜が剥離するという問題がある。
【００１５】
本発明者達は、プラズマを利用したＡＬＤ法によってアモルファスシリコン窒化膜を形成すると、パーティクルが発生し、パーティクル数が多いと、金属膜とアモルファスシリコン窒化膜の密着性が悪く、アモルファスシリコン窒化膜が剥離しやすいということを見いだした。
【００１６】
本発明者達は、また、基板温度が４００℃以上と高い場合には、ＤＣＳは化学吸着となりやすいが、基板温度が４００℃より低くなると、ＤＣＳは化学吸着よりも物理吸着が主体となり、基板表面上に形成された金属膜との結合手を形成しにくくなって、密着性が悪くなったのではと考えた。
【００１７】
以下に説明する本発明の好ましい実施の形態は、このような知見や考察に基づくものであり、特に、低温（３５０℃以下）において、プラズマを利用したＡＬＤ法によってアモルファスシリコン窒化膜を形成すると発生するパーティクルの数を減らして密着性を改善し、または、プラズマを利用したＡＬＤ法によってアモルファスシリコン窒化膜を形成する前に前処理を行って密着性を改善した。
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
まず、本発明の各好ましい実施の形態で好適に使用される基板処理装置について説明する。この基板処理装置は、半導体装置の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されているものである。
【００２０】
下記の説明では、基板処理装置の一例として、基板に対し成膜処理等をおこなう縦型の装置を使用した場合について述べる。しかし、本発明は、縦型装置の使用を前提としたものでなく、例えば、枚葉装置を使用しても良い。
【００２１】
図１を参照すれば、基板処理装置１０１では、基板の一例となるウエハ２００を収納したカセット１１０が使用されており、ウエハ２００は半導体シリコン等の材料から構成されている。基板処理装置１０１は筐体１１１を備えており、筐体１１１の内部にはカセットステージ１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入されたり、カセットステージ１１４上から搬出されたりする。
【００２２】
カセットステージ１１４上にはカセット１１０が、工程内搬送装置（図示せず）によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢を保持しかつカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように動作可能となるよう構成されている。
【００２３】
筐体１１１内の前後方向の略中央部より前方部にはカセット棚１０５が設置されており、カセット棚１０５は複数段複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１０５にはウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。
【００２４】
カセットステージ１１４の上方には予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。
【００２５】
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置１１８が設置されている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ１１８ａと、搬送機構としてのカセット搬送機構１１８ｂとを備えている。カセット搬送装置１１８はカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連動動作により、カセットステージ１１４とカセット棚１０５と予備カセット棚１０７との間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
【００２６】
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構１２５が設置されている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとを備えている。ウエハ移載装置１２５ａにはウエハ２００をピックアップするためのツイーザ１２５ｃが設けられている。ウエハ移載装置１２５はウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連動動作により、ツイーザ１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ウエハ２００をボート２１７に対して装填（チャージング）したり、ボート２１７から脱装（ディスチャージング）したりするように構成されている。
【００２７】
筐体１１１の後部上方には、ウエハ２００を熱処理する処理炉２０２が設けられており、処理炉２０２の下端部が炉口シャッタ１４７により開閉されるように構成されている。
【００２８】
処理炉２０２の下方には処理炉２０２に対しボート２１７を昇降させるボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台にはアーム１２８が連結されており、アーム１２８にはシールキャップ２１９が水平に据え付けられている。シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持するとともに、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
【００２９】
ボート２１７は複数の保持部材を備えており、複数枚（例えば５０〜１５０枚程度）のウエハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
【００３０】
カセット棚１０５の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ａが設置されている。クリーンユニット１３４ａは供給ファン（図示せず）および防塵フィルタ（図示せず）を備えており、クリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。
【００３１】
筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ｂが設置されている。クリーンユニット１３４ｂも供給ファン（図示せず）および防塵フィルタ（図示せず）を備えており、クリーンエアをウエハ移載装置１２５ａやボート２１７等の近傍を流通させるように構成されている。当該クリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａやボート２１７等の近傍を流通した後に、筐体１１１の外部に排気されるようになっている。
【００３２】
続いて、基板処理装置１０１の主な動作について説明する。
【００３３】
工程内搬送装置（図示略）によってカセット１１０がカセットステージ１１４上に搬入されると、カセット１１０は、ウエハ２００がカセットステージ１１４の上で垂直姿勢を保持し、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くようにカセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように、筐体１１１の後方に右周り縦方向９０°回転させられる。
【００３４】
その後、カセット１１０は、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へカセット搬送装置１１８によって自動的に搬送され受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７からカセット搬送装置１１８によって移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。
【００３５】
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００はカセット１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってカセット１１０のウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載装置１２５ａはカセット１１０に戻り、後続のウエハ２００をボート２１７に装填する。
【００３６】
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、処理炉２０２の下端部を閉じていた炉口シャッタ１４７が開き、処理炉２０２の下端部が開放される。その後、ウエハ２００群を保持したボート２１７がボートエレベータ１１５の上昇動作により処理炉２０２内に搬入（ローディング）され、処理炉２０２の下部がシールキャップ２１９により閉塞される。
【００３７】
ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に対し任意の処理が実施される。その処理後は、上述の逆の手順で、ウエハ２００およびカセット１１０が筐体１１１の外部に搬出される。
【００３８】
（第１の実施の形態）
次に図２、図３を参照して前述した基板処理装置１０１に使用される第１の実施の形態の処理炉２０２について説明する。
【００３９】
図２および図３を参照すれば、処理炉２０２にはウエハ２００を加熱するための加熱装置（加熱手段）であるヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７は上方が閉塞された円筒形状の断熱部材と複数本のヒータ素線とを備えており、断熱部材に対しヒータ素線が設けられたユニット構成を有している。ヒータ２０７の内側には、ウエハ２００を処理するための石英製の反応管２０３がヒータ２０７と同心円状に設けられている。
【００４０】
反応管２０３の下方には、反応管２０３の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は反応管２０３の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。反応管２０３の下部開口端部に設けられた環状のフランジとシールキャップ２１９の上面との間には気密部材（以下Ｏリング）２２０が配置され、両者の間は気密にシールされている。少なくとも、反応管２０３およびシールキャップ２１９により処理室２０１が形成されている。
【００４１】
シールキャップ２１９上にはボート２１７を支持するボート支持台２１８が設けられている。ボート支持台２１８は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成され断熱部として機能すると共にボートを支持する支持体となっている。ボート２１７は、ボート支持台２１８上に立設されている。ボート２１７は例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成されている。ボート２１７はボート支持台２１８に固定された底板２１０とその上方に配置された天板２１１とを有しており、底板２１０と天板２１１との間に複数本の支柱２１２が架設された構成を有している(図１参照）。ボート２１７には複数枚のウエハ２００が保持されている。複数枚のウエハ２００は、互いに一定の間隔をあけながら水平姿勢を保持しかつ互いに中心を揃えた状態で反応管２０３の管軸方向に多段に積載されボート２１７の支柱２１２に支持されている。
【００４２】
シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側にはボートを回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７の回転軸２６５はシールキャップを貫通してボート支持台２１８に接続されており、回転機構２６７によって、ボート支持台２１８を介してボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させる。
【００４３】
シールキャップ２１９は反応管２０３の外部に設けられた昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降され、これによりボート２１７を処理室２０１内に対し搬入搬出することが可能となっている。
【００４４】
以上の処理炉２０２では、バッチ処理される複数枚のウエハ２００がボート２１７に対し多段に積層された状態において、ボート２１７がボート支持台２１８で支持されながら処理室２０１に挿入され、ヒータ２０７が処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱するようになっている。
【００４５】
図２および図３を参照すれば、原料ガスを供給するための３本のガス供給管３１０、３２０、３３０が接続されている。
【００４６】
処理室２０１内には、ノズル４１０、４２０、４３０が設けられている。ノズル４１０、４２０、４３０は、反応管２０３の下部を貫通して設けられている。ノズル４１０にはガス供給管３１０が接続され、ノズル４２０にはガス供給管３２０が接続され、ノズル４３０にはガス供給管３３０が接続されている。
【００４７】
ガス供給管３１０には、上流側から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ３１２、開閉弁であるバルブ３１４、ガス溜り３１５、および開閉弁であるバルブ３１３が設けられている。
【００４８】
ガス供給管３１０の下流側の端部は、ノズル４１０の端部に接続されている。ノズル４１０は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿ってウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル４１０はＬ字型のロングのノズルとして構成されている。ノズル４１０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４１１が設けられている。ガス供給孔４１１は反応管２０３の中心を向くように開口している。ガス供給孔４１１は、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。
【００４９】
ガス供給管３１０の途中に、ガス供給管３１０から供給されるガスを溜めるガス溜り３１５が設けられている。このガス溜り３１５は、例えば通常の配管よりもガス容量の大きなガスタンク又は螺旋配管などで構成する。ガス溜り３１５の上流側のバルブ３１４および下流側のバルブ３１３を開閉することにより、ガス供給管３１０から供給されるガスをガス溜り３１５に溜めたり、ガス溜り３１５に溜めたガスを処理室２０１に供給できるようになっている。
【００５０】
さらに、ガス供給管３１０には、バルブ３１４およびマスフローコントローラ３１２との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６１０およびバルブ６１２が設けられている。
【００５１】
主に、ガス供給管３１０、マスフローコントローラ３１２、バルブ３１４、ガス溜り３１５、バルブ３１３、ノズル４１０、ベントライン６１０、バルブ６１２によりガス供給系３０１が構成されている。
【００５２】
また、ガス供給管３１０にはキャリアガス（不活性ガス）を供給するためのキャリアガス供給管５１０が、バルブ３１３の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５１０にはマスフローコントローラ５１２およびバルブ５１３が設けられている。主に、キャリアガス供給管５１０、マスフローコントローラ５１２、バルブ５１３によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系）５０１が構成されている。
【００５３】
ガス供給管３１０では、バルブ３１３を閉じ、バルブ３１４を開けた状態で、気体原料ガスがマスフローコントローラ３１２で流量調整されてガス溜り３１５に供給され、ガス溜り３１５に溜められる。所定の量がガス溜り３１５に溜められると、バルブ３１４を閉じる。
【００５４】
原料ガスをガス溜り３１５に供給していない間は、バルブ３１４を閉じ、バルブ６１２を開けて、バルブ６１２を介して原料ガスをベントライン６１０に流しておく。
【００５５】
そして、原料ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ３１４、５１３を閉じた状態で、バルブ３１３を開けて、原料ガスをバルブ３１３の下流のガス供給管３１０を介して、処理室２０１に一気に供給する。
【００５６】
ガス供給管３２０には、上流側から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ３２２および開閉弁であるバルブ３２３が設けられている。
【００５７】
ガス供給管３２０の下流側の端部は、ノズル４２０の端部に接続されている。ノズル４２０は、ガス分散空間(放電室、放電空間)であるバッファ室４２３内に設けられている。バッファ室４２３内には、さらに後述する電極保護管４５１、４５２が設けられている。ノズル４２０、電極保護管４５１、電極保護管４５２がバッファ室４２３内にこの順序で配置されている。
【００５８】
バッファ室４２３は、反応管２０３の内壁とバッファ室壁４２４とにより形成されている。バッファ室壁４２４は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ２００の積載方向に沿って設けられている。バッファ室壁４２４のウエハ２００と隣接する壁にはガスを供給するガス供給孔４２５が設けられている。ガス供給孔４２５は、電極保護管４５１と電極保護管４５２との間に設けられている。ガス供給孔４２５は反応管２０３の中心を向くように開口している。ガス供給孔４２５は、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、さらに同じピッチで設けられている。
【００５９】
ノズル４２０は、バッファ室４２３の一端側に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル４２０は、Ｌ字型のロングのノズルとして構成されている。ノズル４２０の側面にはガスを供給するガス供給孔４２１が設けられている。ガス供給孔４２１はバッファ室４２３の中心を向くように開口している。ガス供給孔４２１は、バッファ室４２３のガス供給孔４２５と同様に、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。複数のガス供給孔４２１のそれぞれの開口面積は、バッファ室４２３内とノズル４２０内の差圧が小さい場合には、上流側（下部）から下流側（上部）まで、同一の開口面積で同一のピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって、順次開口面積を大きくするか、ピッチを小さくするとよい。
【００６０】
本実施の形態においては、ノズル４２０のガス供給孔４２１のそれぞれの開口面積や開口ピッチを、上流側から下流側にかけて上述のように調節することで、まず、ガス供給孔４２１のそれぞれから、流速の差はあるもの、流量がほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてガス供給孔４２１のそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室４２３内に導入し、バッファ室４２３内においてガスの流速差の均一化を行っている。
【００６１】
すなわち、ノズル４２０のガス供給孔４２１のそれぞれよりバッファ室４２３内に噴出したガスはバッファ室４２３内で各ガスの粒子速度が緩和された後、バッファ室４２３のガス供給孔４２５より処理室２０１内に噴出する。これにより、ノズル４２０のガス供給孔４２１のそれぞれよりバッファ室４２３内に噴出したガスは、バッファ室４２３のガス供給孔４２５のそれぞれより処理室２０１内に噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとなる。
【００６２】
さらに、ガス供給管３２０には、バルブ３２３およびマスフローコントローラ３２２との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６２０およびバルブ６２２が設けられている。
【００６３】
主に、ガス供給管３２０、マスフローコントローラ３２２、バルブ３２３、ノズル４２０、バッファ室４２３、ベントライン６２０、バルブ６２２によりガス供給系３０２が構成されている。
【００６４】
また、ガス供給管３２０にはキャリアガス（不活性ガス）を供給するためのキャリアガス供給管５２０が、バルブ３２３の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５２０にはマスフローコントローラ５２２およびバルブ５２３が設けられている。主に、キャリアガス供給管５２０、マスフローコントローラ５２２、バルブ５２３によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系）５０２が構成されている。
【００６５】
ガス供給管３２０では、気体原料ガスがマスフローコントローラ３２２で流量調整されて供給される。
【００６６】
原料ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３２３を閉じ、バルブ６２２を開けて、バルブ６２２を介して原料ガスをベントライン６２０に流しておく。
【００６７】
そして、原料ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６２２を閉じ、バルブ３２３を開けて、原料ガスをバルブ３２３の下流のガス供給管３２０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５２２で流量調整されてバルブ５２３を介してキャリアガス供給管５２０から供給され、原料ガスはバルブ３２３の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４２０、バッファ室４２３を介して処理室２０１に供給される。
【００６８】
ガス供給管３３０には、上流側から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ３３２および開閉弁であるバルブ３３３が設けられている。
【００６９】
ガス供給管３３０の下流側の端部は、ノズル４３０の端部に接続されている。ノズル４３０は、ガス分散空間(放電室、放電空間)であるバッファ室４３３内に設けられている。バッファ室４３３内には、さらに後述する電極保護管４６１、４６２が設けられている。ノズル４３０、電極保護管４６１、電極保護管４６２がバッファ室４３３内にこの順序で配置されている。
【００７０】
バッファ室４３３は、反応管２０３の内壁とバッファ室壁４３４とにより形成されている。バッファ室壁４３４は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ２００の積載方向に沿って設けられている。バッファ室壁４３４のウエハ２００と隣接する壁にはガスを供給するガス供給孔４３５が設けられている。ガス供給孔４３５は、電極保護管４６１と電極保護管４６２との間に設けられている。ガス供給孔４３５は反応管２０３の中心を向くように開口している。ガス供給孔４３５は、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、さらに同じピッチで設けられている。
【００７１】
ノズル４３０は、バッファ室４３３の一端側に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル４３０は、Ｌ字型のロングのノズルとして構成されている。ノズル４３０の側面にはガスを供給するガス供給孔４３１が設けられている。ガス供給孔４３１はバッファ室４３３の中心を向くように開口している。ガス供給孔４３１は、バッファ室４３３のガス供給孔４３５と同様に、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。複数のガス供給孔４３１のそれぞれの開口面積は、バッファ室４３３内とノズル４３０内の差圧が小さい場合には、上流側（下部）から下流側（上部）まで、同一の開口面積で同一のピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって、順次開口面積を大きくするか、ピッチを小さくするとよい。
【００７２】
本実施の形態においては、ノズル４３０のガス供給孔４３１のそれぞれの開口面積や開口ピッチを、上流側から下流側にかけて上述のように調節することで、まず、ガス供給孔４３１のそれぞれから、流速の差はあるもの、流量がほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてガス供給孔４３１のそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室４３３内に導入し、バッファ室４３３内においてガスの流速差の均一化を行っている。
【００７３】
すなわち、ノズル４３０のガス供給孔４３１のそれぞれよりバッファ室４３３内に噴出したガスはバッファ室４３３内で各ガスの粒子速度が緩和された後、バッファ室４３３のガス供給孔４３５より処理室２０１内に噴出する。これにより、ノズル４３０のガス供給孔４３１のそれぞれよりバッファ室４３３内に噴出したガスは、バッファ室４３３のガス供給孔４３５のそれぞれより処理室２０１内に噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとなる。
【００７４】
さらに、ガス供給管３３０には、バルブ３３３およびマスフローコントローラ３３２との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６３０およびバルブ６３２が設けられている。
【００７５】
主に、ガス供給管３３０、マスフローコントローラ３３２、バルブ３３３、ノズル４３０、バッファ室４３３、ベントライン６３０、バルブ６３２によりガス供給系３０３が構成されている。
【００７６】
また、ガス供給管３３０にはキャリアガス（不活性ガス）を供給するためのキャリアガス供給管５３０が、バルブ３３３の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５３０にはマスフローコントローラ５３２およびバルブ５３３が設けられている。主に、キャリアガス供給管５３０、マスフローコントローラ５３２、バルブ５３３によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系）５０３が構成されている。
【００７７】
ガス供給管３３０では、気体原料ガスがマスフローコントローラ３３２で流量調整されて供給される。
【００７８】
原料ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３３３を閉じ、バルブ６３２を開けて、バルブ６３２を介して原料ガスをベントライン６３０に流しておく。
【００７９】
そして、原料ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６３２を閉じ、バルブ３３３を開けて、原料ガスをバルブ３３３の下流のガス供給管３３０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５３２で流量調整されてバルブ５３３を介してキャリアガス供給管５３０から供給され、原料ガスはバルブ３３３の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４３０、バッファ室４３３を介して処理室２０１に供給される。
【００８０】
バッファ室４２３内には、細長い構造を有する棒状電極４７１および棒状電極４７２が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積層方向に沿って配設されている。棒状電極４７１および棒状電極４７２は、それぞれ、ノズル４２０と平行に設けられている。棒状電極４７１および棒状電極４７２は、それぞれ、上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管４５１、４５２により覆われることで保護されている。棒状電極４７１は、整合器２７１を介して高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源２７０に接続され、棒状電極４７２は基準電位であるアース２７２に接続されている。この結果、棒状電極４７１および棒状電極４７２間のプラズマ生成領域にプラズマが生成される。主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により第１のプラズマ発生構造４２９が構成される。主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、整合器２７１、高周波電源２７０によりプラズマ発生器（プラズマ発生部）としての第１のプラズマ源が構成される。第１のプラズマ源は、ガスをプラズマで活性化させる活性化機構として機能する。バッファ室４２３はプラズマ発生室として機能する。
【００８１】
バッファ室４３３内には、細長い構造を有する棒状電極４８１および棒状電極４８２が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積層方向に沿って配設されている。棒状電極４８１および棒状電極４８２は、それぞれ、ノズル４３０と平行に設けられている。棒状電極４８１および棒状電極４８２は、それぞれ、上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管４６１、４６２により覆われることで保護されている。棒状電極４８１は、整合器２７１を介して高周波電源２７０に接続され、棒状電極４８２は基準電位であるアース２７２に接続されている。この結果、棒状電極４８１および棒状電極４８２間のプラズマ生成領域にプラズマが生成される。主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により第２のプラズマ発生構造４３９が構成される。主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、整合器２７１、高周波電源２７０によりプラズマ発生器（プラズマ発生部）としての第２のプラズマ源が構成される。第２のプラズマ源は、ガスをプラズマで活性化させる活性化機構として機能する。バッファ室４３３はプラズマ発生室として機能する。
【００８２】
電極保護管４５１、電極保護管４５２は、ボート支持台２１８の下部付近の高さの位置で、反応管２０３に設けた貫通孔（図示せず）をそれぞれ介して、バッファ室４２３内に挿入されている。電極保護管４６１、電極保護管４６２は、ボート支持台２１８の下部付近の高さの位置で、反応管２０３に設けた貫通孔（図示せず）をそれぞれ介して、バッファ室４３３内に挿入されている。
【００８３】
電極保護管４５１および電極保護管４５２は、棒状電極４７１および棒状電極４７２をそれぞれバッファ室４２３の雰囲気と隔離した状態でバッファ室４２３内に挿入でき構造となっている。電極保護管４６１および電極保護管４６２は、棒状電極４８１および棒状電極４８２をそれぞれバッファ室４３３の雰囲気と隔離した状態でバッファ室４３３内に挿入できる構造となっている。電極保護管４５１、４５２、４６１、４６２の内部が外気（大気）と同一雰囲気であると、電極保護管４５１、４５２、４６１、４６２にそれぞれ挿入された棒状電極４７１、４７２、４８１、４８２はヒータ２０７による熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管４５１、４５２、４６１、４６２の内部には窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて棒状電極４７１、４７２、４８１、４８２の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構（図示せず）が設けられている。
【００８４】
なお、本実施の形態により発生したプラズマをリモートプラズマと呼ぶ。リモートプラズマとは電極間で生成したプラズマをガスの流れ等により被処理物表面に輸送してプラズマ処理を行うものである。本実施の形態では、バッファ室４２３内に２本の棒状電極４７１および４７２が収容され、バッファ室４３３内に２本の棒状電極４８１および４８２が収容されているため、ウエハ２００にダメージを与えるイオンがバッファ室４２３、４３３の外の処理室２０１内に漏れにくい構造となっている。また、２本の棒状電極４７１および４７２を取り囲むように（つまり、２本の棒状電極４７１および４７２がそれぞれ収容される電極保護管４５１および４５２を取り囲むように）電場が発生し、プラズマが生成され、２本の棒状電極４８１および４８２を取り囲むように（つまり、２本の棒状電極４８１および４８２がそれぞれ収容される電極保護管４６１および４６２を取り囲むように）電場が発生し、プラズマが生成される。プラズマに含まれる活性種は、バッファ室４２３のガス供給孔４２５およびバッファ室４３３のガス供給孔４３５を介してウエハ２００の外周からウエハ２００の中心方向に供給される。また、本実施形態のようにウエハ２００を複数枚、主面を水平面に平行にしてスタック状に積み上げる縦型のバッチ装置であれば、反応管２０３の内壁面、つまり処理すべきウエハ２００に近い位置にバッファ室４２３、４３３が配置されている結果、発生した活性種が失活せずにウエハ２００の表面に到達しやすいという効果がある。
【００８５】
図２、３を参照すれば、反応管の下部に排気口２３０が設けられている。排気口２３０は排気管２３１に接続されている。ノズル４１０のガス供給孔４１１と排気口２３０は、ウエハ２００を挟んで対向する位置（１８０度反対側）に設けられている。このようにすれば、ガス供給孔４１１より供給される原料ガスが、ウエハ２００の主面上を排気管２３１の方向に向かって横切るように流れ、ウエハ２００の全面により均一に原料ガスが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【００８６】
本実施の形態では、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第１のプラズマ源と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第２のプラズマ源とを備えている。プラズマ源が一つの場合には、単位体積当たりの投入高周波電力密度は大きく、パーティクルが多く発生するが、本実施の形態では、第１のプラズマ源および第２のプラズマ源という２つのプラズマ源を設けているので、プラズマ源が１つの場合に比べて、各プラズマ源に供給する高周波電力を小さく（半分に）することができ、発生するパーティクルの数を減少させることができる。
【００８７】
また、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成される第１のプラズマ発生構造４２９と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成される第２のプラズマ発生構造４３９は、ウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線に対して線対称に設けられているので、両プラズマ発生構造からウエハ２００の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【００８８】
さらに、排気口２３０もこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられているので、ウエハ２００の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。また、さらに、ノズル４１０のガス供給孔４１１もこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられているので、ウエハ２００の全面により均一に原料ガスが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【００８９】
また、ノズル４１０のガス供給孔４１１と、バッファ室４２３のガス供給孔４２５との距離と、ノズル４１０のガス供給孔４１１と、バッファ室４３３のガス供給孔４３５との距離とが等しくなるようにガス供給孔４１１、ガス供給孔４２５、ガス供給孔４３５が配置されているので、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【００９０】
再び、図２、３を参照すれば、反応管の下部の排気口２３０には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が接続されている。排気管２３１には処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３を介して真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。真空ポンプ２４６の下流側の排気管２３２は廃ガス処理装置（図示せず）等に接続されている。なお、ＡＰＣバルブ２４３は、弁を開閉して処理室２０１内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節してコンダクタンスを調整して処理室２０１内の圧力調整をできるようになっている開閉弁である。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、圧力センサ２４５により排気系が構成される。
【００９１】
反応管２０３内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への供給電力を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、Ｌ字型に構成されており、マニホールド２０９を貫通して導入され、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【００９２】
反応管２０３内の中央部にはボート２１７が設けられている。ボート２１７は、ボートエレベータ１１５により反応管２０３に対し昇降（出入り）することができるようになっている。ボート２１７が反応管２０３内に導入されると、反応管２０３の下端部がＯリング２２０を介してシールキャップ２１９で気密にシールされる。ボート２１７はボート支持台２１８に支持されている。処理の均一性を向上するために、ボート回転機構２６７を駆動し、ボート支持台２１８に支持されたボート２１７を回転させる。
【００９３】
図４を参照すれば、コントローラ２８０は、操作メニュー等を表示するディスプレイ２８８と、複数のキーを含んで構成され、各種の情報や操作指示が入力される操作入力部２９０と、を備えている。また、コントローラ２８０は、基板処理装置１０１全体の動作を司るＣＰＵ２８１と、制御プログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されたＲＯＭ２８２と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ２８３と、各種データを記憶して保持するＨＤＤ２８４と、ディスプレイ２８８への各種情報の表示を制御すると共にディスプレイ２８８からの操作情報を受け付けるディスプレイドライバ２８７と、操作入力部２９０に対する操作状態を検出する操作入力検出部２８９と、後述する温度制御部２９１、後述する圧力制御部２９４、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、マスフローコントローラ３１２、３２２、３３２、５１２、５２２、５３２、後述するバルブ制御部２９９、カセットステージ１１４、カセット搬送装置１１８、ウエハ移載装置１２５等の各部材と各種情報の送受信を行う通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部２８５と、を備えている。
【００９４】
ＣＰＵ２８１、ＲＯＭ２８２、ＲＡＭ２８３、ＨＤＤ２８４、ディスプレイドライバ２８７、操作入力検出部２８９および通信Ｉ／Ｆ部２８５は、システムバスＢＵＳ２８６を介して相互に接続されている。従って、ＣＰＵ２８１は、ＲＯＭ２８２、ＲＡＭ２８３、ＨＤＤ２８４へのアクセスを行うことができると共に、ディスプレイドライバ２８７を介したディスプレイ２８８への各種情報の表示の制御およびディスプレイ２８８からの操作情報の把握、通信Ｉ／Ｆ部２８５を介した各部材との各種情報の送受信の制御を行うことができる。また、ＣＰＵ２８１は、操作入力検出部２８９を介して操作入力部２９０に対するユーザの操作状態を把握することができる。
【００９５】
温度制御部２９１は、ヒータ２０７と、ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０と、温度センサ２６３と、コントローラ２８０との間で設定温度情報等の各種情報を送受信する通信Ｉ／Ｆ部２９３と、受信した設定温度情報と温度センサ２６３からの温度情報等に基づいて加熱用電源２５０からヒータ２０７への供給電力を制御するヒータ制御部２９２とを備えている。ヒータ制御部２９２もコンピュータによって実現されている。温度制御部２９１の通信Ｉ／Ｆ部２９３とコントローラ２８０の通信Ｉ／Ｆ部２８５はケーブル７５１で接続されている。
【００９６】
圧力制御部２９４は、ＡＰＣバルブ２４３と、圧力センサ２４５と、コントローラ２８０との間で設定圧力情報、ＡＰＣバルブ２４３の開閉情報等の各種情報を送受信する通信Ｉ／Ｆ部２９６と、受信した設定圧力情報、ＡＰＣバルブ２４３の開閉情報等と圧力センサ２４５からの圧力情報等に基づいてＡＰＣバルブ２４３の開閉や開度を制御するＡＰＣバルブ制御部２９５とを備えている。ＡＰＣバルブ制御部２９５もコンピュータによって実現されている。圧力制御部２９４の通信Ｉ／Ｆ部２９６とコントローラ２８０の通信Ｉ／Ｆ部２８５はケーブル７５２で接続されている。
【００９７】
真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、マスフローコントローラ３１２、３２２、３３２、５１２、５２２、５３２、高周波電源２７０、カセットステージ１１４、カセット搬送装置１１８、ウエハ移載装置１２５とコントローラ２８０の通信Ｉ／Ｆ部２８５は、それぞれケーブル７５３、７５４、７５５、７５６、７５７、７５８、７５９、７６０、７６１、７６２、７８１、７８２、７８３で接続されている。
【００９８】
バルブ制御部２９９は、バルブ３１３、３１４、３２３、３３３、５１３、５２３、５３３、６１２、６２２、６３２と、エアバルブであるバルブ３１３、３１４、３２３、３３３、５１３、５２３、５３３、６１２、６２２、６３２へのエアの供給を制御する電磁バルブ群２９８とを備えている。電磁バルブ群２９８は、バルブ３１３、３１４、３２３、３３３、５１３、５２３、５３３、６１２、６２２、６３２にそれぞれ対応する電磁バルブ２９７を備えている。電磁バルブ群２９８とコントローラ２８０の通信Ｉ／Ｆ部２８５はケーブル７６３で接続されている。
【００９９】
以上のようにして、マスフローコントローラ３１２、３２２、３３２、５１２、５２２、５３２、バルブ３１３、３１４、３２３、３３３、５１３、５２３、５３３、６１２、６２２、６３２、ＡＰＣバルブ２４３、加熱用電源２５０、温度センサ２６３、圧力センサ２４５、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、高周波電源２７０等の各部材はコントローラ２８０に接続されている。コントローラ２８０は、カセットステージ１１４によるカセット１１０の姿勢制御、カセット搬送装置１１８によるカセット１１０の搬送動作制御、ウエハ移載装置１２５によるウエハ２００の移載動作制御、マスフローコントローラ３１２、３２２、３３２、５１２、５２２、５３２の流量制御、バルブ３１３、３１４、３２３、３３３、５１３、５２３、５３３、６１２、６２２、６３２の開閉動作制御、ＡＰＣバルブ２４３の開閉制御および圧力センサ２４５からの圧力情報に基づく開度調整動作を介した圧力制御、温度センサ２６３からの温度情報に基づく加熱用電源２５０からヒータ２０７への電力供給量調整動作を介した温度制御、高周波電源２７０から供給される高周波電力の制御、真空ポンプ２４６の起動・停止制御、ボート回転機構２６７の回転速度調節制御、ボートエレベータ１１５の昇降動作制御等をそれぞれ行うようになっている。
【０１００】
次に、上述の基板処理装置を用いて大規模集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を製造する半導体装置（デバイス）の製造工程の一例について説明する。尚、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。
【０１０１】
ＬＳＩは、シリコンウエハ上に処理を施すウエハプロセスを行なった後、組立工程、試験工程、信頼性試験工程を経て製造される。ウエハプロセスは、シリコンウエハに酸化、拡散などの加工を施す基板工程と、その表面に配線を形成する配線工程とに区分され、配線工程では、リソグラフィ工程を中心に洗浄、熱処理、膜形成などが反復して行なわれる。リソグラフィ工程では、レジストパターンを形成し、該パターンをマスクとしてエッチングを行なうことにより該パターンの下層を加工する。
【０１０２】
次に、基板処理装置１０１を使用して、基板工程や配線工程でウエハ２００の表面に形成される金属膜であるＧＳＴ（ＧｅＳｂＴｅ）膜上にアモルファスシリコン窒化膜を形成する例について説明する。
【０１０３】
従来のＣＶＤ法やＡＬＤ法では、例えば、ＣＶＤ法の場合、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類のガス等を同時に供給し、また、ＡＬＤ法の場合、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類のガス等を交互に供給する。そして、供給時の供給流量、供給時間、プラズマパワーなどの処理条件を制御することにより酸化シリコン膜（ＳｉＯ膜）や窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）を形成する。それらの技術では、例えばＳｉＯ膜を形成する場合、膜の組成比が化学量論組成であるＯ／Ｓｉ≒２となるように、また例えばＳｉＮ膜を形成する場合、膜の組成比が化学量論組成であるＮ／Ｓｉ≒１．３３となるようにすることを目的として、供給条件を制御する。
【０１０４】
一方、形成する膜の組成比が化学量論組成とは異なる所定の組成比となるようにすることを目的として、供給条件を制御することも可能である。すなわち、形成する膜を構成する複数の元素のうち少なくとも一つの元素が他の元素よりも化学量論組成に対し過剰となるようにすることを目的として、供給条件を制御する。このように形成する膜を構成する複数の元素の比率、すなわち、膜の組成比を制御しつつ成膜を行うことも可能である。以下では、ＡＬＤ法により、異なる種類の元素を含む複数種類のガスを交互に供給して化学量論組成を有する酸化シリコン膜を形成するシーケンス例について説明する。
【０１０５】
ここでは第１の元素をシリコン（Ｓｉ）、第２の元素を窒素（Ｎ）とし、第１の元素を含む原料としてシリコン含有原料であるＤＣＳ（ジクロロシラン）を、第２の元素を含む反応ガスとして窒素含有ガスであるＮＨ３（アンモニア）を用い、ウエハ２００上に形成された金属膜であるＧＳＴ（ＧｅＳｂＴｅ）膜上にアモルファスシリコン窒化膜を形成する例について図５、図６を参照して説明する。図５は、アモルファスシリコン窒化膜の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。図６は、アモルファスシリコン窒化膜の製造プロセスを説明するためのタイミングチャートである。
【０１０６】
まず、ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０を制御して処理室２０１内を、ＤＣＳの自己分解温度である４００℃以下、より好ましくは３５０℃以下の温度であって例えば３００℃となるような温度に保持しておく。
【０１０７】
その後、ＧＳＴ膜が形成された複数枚（１００枚）のウエハ２００をボート２１７に装填（ウエハチャージ）する（ステップＳ２０１）。なお、ウエハ２００は、直径３００ｍｍのものを使用した。
【０１０８】
その後、真空ポンプ２４６を起動する。また、炉口シャッタ１４７（図１参照）を開ける。複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される（ステップＳ２０２）。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。その後、ボート２１７をボート駆動機構２６７により回転させ、ウエハ２００を回転させる。
【０１０９】
その後、ＡＰＣバルブ２４３を開いて真空ポンプ２４６により処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空引きし、ウエハ２００の温度が３００℃に達して温度等が安定したら（ステップＳ２０３）、処理室２０１内の温度を３００℃に保持した状態で次のステップを順次実行する。
【０１１０】
この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力に基づきＡＰＣバルブ２４４の開度がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づき加熱用電源２５０からヒータ２０７への電力供給具合がフィードバック制御される（温度調整）。
【０１１１】
（前処理）
次に、前処理として、プラズマで活性化していないＮ２を供給し、その後、残留ガスを除去する。
【０１１２】
（プラズマで活性化していないＮ２供給：ステップＳ２１１）
ステップＳ２０４では、Ｎ２をキャリアガス供給管５０１、５０２、５０３から供給する。バルブ３１３を閉じ、バルブ５１３を開けて、Ｎ２をキャリアガス供給管５１０から供給する。Ｎ２の流量はマスフローコントローラ５１２で調整する。バルブ３２３を閉じ、バルブ５２３を開けて、Ｎ２をキャリアガス供給管５２０から供給する。Ｎ２の流量はマスフローコントローラ５２２で調整する。バルブ３３３を閉じ、バルブ５３３を開けて、Ｎ２をキャリアガス供給管５３０から供給する。Ｎ２の流量はマスフローコントローラ５３２で調整する。なお、棒状電極４７１および棒状電極４７２間、ならびに棒状電極４８１および棒状電極４８２間には、高周波電源２７０から高周波電力は印加しないので、プラズマで活性化されていない状態でＮ２は供給される。
【０１１３】
（残留ガス除去：ステップＳ２１３）
ステップＳ２１３では、残留Ｎ２を処理室２０１内から除去する。キャリアガス供給管５１０のバルブ５１３を閉め、キャリアガス供給管５２０のバルブ５２３を閉め、キャリアガス供給管５３０のバルブ５３３を閉め、処理室２０１へのＮ２の供給を停止する。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３を全開として、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、処理室２０１内に残留する残留Ｎ２を処理室２０１内から排除する。
【０１１４】
（アモルファスシリコン窒化膜形成）
【０１１５】
次に、ＤＣＳガスとＮＨ３ガスを処理室２０1内に供給することによりアモルファスシリコン窒化膜を成膜するシリコン窒化膜形成工程を行う。シリコン窒化膜形成工程では次の４つのステップ（Ｓ２３１〜Ｓ２３７）を順次繰り返して実行する。本実施の形態では、ＡＬＤ法を用いてシリコン窒化膜を形成する。
【０１１６】
（ＤＣＳ供給：ステップＳ２３１）
ステップＳ２３１では、ガス供給系３０１のガス供給管３１０、ノズル４１０よりＤＣＳを処理室２０１内に供給する。
【０１１７】
バルブ３１３を閉じ、バルブ３１４を開けた状態で、ＤＣＳをマスフローコントローラ３１２で流量調整してガス溜り３１５に供給し、ガス溜り３１５に溜める。所定の量がガス溜り３１５に溜められると、バルブ３１４を閉じ、ガス溜り３１５にＤＣＳを閉じ込める。ガス溜り３１５内には、圧力が処理室２０１内の圧力の１０倍以上であって例えば１３０００Ｐａ以上になるようにＤＣＳを溜める。また、ガス溜り３１５と処理室２０１との間のコンダクタンスが１．５×１０-3ｍ3／ｓ以上になるように装置を構成する。また、処理室２０１の容積とこれに対する必要なガス溜り３１５の容積との比として考えると、処理室２０１の容積が１００ｌの場合においては、ガス溜り３１５の容積は１００〜３００ｃｃであることが好ましく、容積比としてはガス溜り３１５の容積は処理室２０１の容積の１／１０００〜３／１０００倍とすることが好ましい。本実施の形態では、ガス溜り３１５の容積は１８０ｃｃである。なお、このＤＣＳをガス溜り３１５に溜める工程は、最初は、上述した残留ガス除去工程（ステップＳ２１３）中に行うことができ、２サイクル目以降は、後述するＮＨ３供給工程（ステップＳ２３５）中に行うことができる。
【０１１８】
上述した残留ガス除去工程（ステップＳ２１３）が終了したら、ＡＰＣバルブ２４３を閉じて、処理室２０１の排気を止める。その後、ガス溜り３１５の下流側のバルブ３１３を開く。これによりガス溜り３１５に溜められたＤＣＳが処理室２０１内に一気に供給される。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３が閉じられているので、処理室２０１内の圧力は急激に上昇して約４００〜５００Ｐａまで昇圧される。ＤＣＳを供給するための時間は２〜４秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を２〜４秒に設定し、合計６秒とした。また、ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０を制御して処理室２０１内を３００℃に保持しておく。処理室２０１へのＤＣＳの供給が終了すると、バルブ３１３を閉じ、バルブ３１４を開いてガス溜り３１５へのＤＣＳの供給を開始する。
【０１１９】
このとき、処理室２０１内に流しているガスは、ＤＣＳのみであり、ＮＨ３は存在しない。したがって、ＤＣＳは気相反応を起こすことはなく、ウエハ２００上のＧＳＴ膜の表面と表面反応（化学吸着）して、原料（ＤＣＳ）の吸着層またはＳｉ層（以下、Ｓｉ含有層）を形成する。ＤＣＳの化学吸着層とは、ＤＣＳ分子の連続的な吸着層の他、不連続な化学吸着層をも含む。Ｓｉ層とは、Ｓｉにより構成される連続的な層の他、これらが重なってできるＳｉ薄膜をも含む。なお、Ｓｉにより構成される連続的な層をＳｉ薄膜という場合もある。
【０１２０】
同時に、ガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２３を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＮＨ３側のノズル４２０、バッファ室４２３やガス供給管３２０にＤＣＳが回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３３を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＮＨ３側のノズル４３０、バッファ室４３３やガス供給管３３０にＤＣＳが回り込むことを防ぐことができる。なお、ＤＣＳが回り込むのを防止するためなので、マスフローコントローラ５２２、５３２で制御するＮ２（不活性ガス）の流量は少なくてよい。
【０１２１】
ＡＬＤ装置では、ガスは下地膜表面に吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させるためには、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施の形態では、ＡＰＣバルブ２４３を閉めたうえで、ガス溜り３１５内に溜めたＤＣＳを瞬間的に供給しているので、処理室２０１のＤＣＳの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量のガスを瞬間的に吸着させることができる。
【０１２２】
（残留ガス除去：ステップＳ２３３）
ステップＳ２３３では、残留ＤＣＳ等の残留ガスを処理室２０１内から除去する。ガス供給管３１０のバルブ３１３を閉めて処理室２０１へのＤＣＳの供給を停止する。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３を全開として、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、処理室２０１内に残留する残留ＤＣＳ等の残留ガスを処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ガス供給管３２０、３３０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＤＣＳ等の残留ガスを排除する効果が高まる。残留ガス除去工程（ステップＳ２３３）は９秒である。
【０１２３】
（プラズマで活性化したＮＨ３供給：ステップＳ２３５）
ステップＳ２３５では、ＮＨ３をガス供給系３０２のガス供給管３２０よりノズル４２０のガス供給孔４２１を介してバッファ室４２３内に供給し、ＮＨ３をガス供給系３０３のガス供給管３３０よりノズル４３０のガス供給孔４３１を介してバッファ室４３３内に供給する。このとき、棒状電極４７１および棒状電極４７２間に高周波電源２７０から整合器２７１を介して高周波電力を印加することで、バッファ室４２３内に供給されたＮＨ３ガスはプラズマ励起され、活性種としてガス供給孔４２５から処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。また、棒状電極４８１および棒状電極４８２間に高周波電源２７０から整合器２７１を介して高周波電力を印加することで、バッファ室４３３内に供給されたＮＨ３ガスはプラズマ励起され、活性種としてガス供給孔４３５から処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。
【０１２４】
ＮＨ３はマスフローコントローラ３２２で流量調整されてガス供給管３２０よりバッファ室４２３内に供給され、マスフローコントローラ３３２で流量調整されてガス供給管３３０よりバッファ室４３３内に供給される。ＮＨ３は、バッファ室４２３に供給する前は、バルブ３２３を閉じ、バルブ６２２を開けて、バルブ６２２を介してベントライン６２０に流しておき、バッファ室４３３に供給する前は、バルブ３３３を閉じ、バルブ６３２を開けて、バルブ６３２を介してベントライン６３０に流しておく。そして、ＮＨ３をバッファ室４２３に供給する際には、バルブ６２２を閉じ、バルブ３２３を開けて、ＮＨ３をバルブ３２３の下流のガス供給管３２０に供給すると共に、バルブ５２３を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５２０から供給する。キャリアガス（Ｎ２）の流量はマスフローコントローラ５２２で調整する。ＮＨ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３２３の下流側で合流し混合され、ノズル４２０を介してバッファ室４２３供給される。また、ＮＨ３をバッファ室４３３に供給する際には、バルブ６３２を閉じ、バルブ３３３を開けて、ＮＨ３をバルブ３３３の下流のガス供給管３３０に供給すると共に、バルブ５３３を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５３０から供給する。キャリアガス（Ｎ２）の流量はマスフローコントローラ５３２で調整する。ＮＨ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３３３の下流側で合流し混合され、ノズル４３０を介してバッファ室４３３供給される。
【０１２５】
ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して処理室２０１内の圧力を、例えば４０〜１００Ｐａとする。マスフローコントローラ３２２で制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば３０００ｓｃｃｍとする。マスフローコントローラ３３２で制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば３０００ｓｃｃｍとする。ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ２００を晒す時間、すなわちガス供給時間は、例えば２３秒とする。なお、高周波電源２７０から棒状電極４７１および棒状電極４７２間に印加する高周波電力は、例えば５０Ｗとなるよう設定し、高周波電源２７０から棒状電極４８１および棒状電極４８２間に印加する高周波電力は、例えば５０Ｗとなるよう設定する。また、ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０を制御して処理室２０１内を、３００℃に保持しておく。
【０１２６】
なお、ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときに、もし、排気管２３１に設けたＡＰＣバルブ２４３を閉めて真空排気を止めた状態とすると、ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性化された活性種がウエハ２００に到達する前に失活してしまい、その結果ウエハ２００の表面と反応が起きなくなるという問題があるので、ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流す場合には、ＡＰＣバルブ２４３を開けて、反応炉２０を排気している。
【０１２７】
このとき、処理室２０１内に流しているガスはＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより得られた活性種（ＮＨ３プラズマ）であり、処理室２０１内にはＤＣＳガスは流していない。したがって、ＮＨ３ガスは気相反応を起こすことはなく、活性種となった、もしくは活性化されたＮＨ３ガスは、ステップＳ２３１でウエハ２００上のＧＳＴ膜上に形成された第１の層としてのシリコン含有層と反応する。これによりシリコン含有層は窒化されて、シリコン（第１の元素）及び窒素（第２の元素）を含む第２の層、すなわち、シリコン窒化膜層へと改質される。
【０１２８】
同時に、ガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１３を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＤＣＳ側のノズル４１０やガス供給管３１０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができる。なお、ＮＨ３が回り込むのを防止するためなので、マスフローコントローラ５１２で制御するＮ２（不活性ガス）の流量は少なくてよい。
【０１２９】
なお、このＮＨ３をプラズマ励起することにより活性種として供給しているとき、ガス溜り３１５の上流側のバルブ３１４を開け、下流側のバルブ３１３を閉めて、ＤＣＳをガス溜り３１５に溜める。ガス溜り３１５に所定圧、所定量のＤＣＳが溜まったら上流側のバルブ３１４も閉めて、ガス溜り３１５にＤＣＳを閉じ込めておく。
【０１３０】
（残留ガス除去：ステップＳ２３７）
ステップＳ２３７では、未反応もしくは酸化に寄与した後の残留ＮＨ３等の残留ガスを処理室２０１内から除去する。ガス供給管３２０のバルブ３２３を閉めて処理室２０１へのＮＨ３の供給を停止し、バルブ６２２を開けてベントライン６２０へＮＨ３を流し、ガス供給管３３０のバルブ３３３を閉めて処理室２０１へのＮＨ３の供給を停止し、バルブ６３２を開けてベントライン６３０へＮＨ３を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３を全開として、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、処理室２０１内に残留する残留ＮＨ３等の残留ガスを処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＮＨ３供給ラインであるガス供給管３２０、３３０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＮＨ３等の残留ガスを排除する効果が高まる。残留ガス除去工程（ステップＳ２３７）は５秒である。
【０１３１】
なお、本実施の形態では、ガス溜り３１５にＤＣＳを溜めている間に、ＡＬＤ法で必要なステップであるＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給（ステップＳ２３５）、及び残留ガスの除去（ステップＳ２３７）をしているので、ＤＣＳを溜めるための特別なステップを必要としない。
【０１３２】
上記ステップＳ２３１〜Ｓ２３７を１サイクルとし、少なくとも１回以上行なう（ステップＳ２３９）ことによりウエハ２００上のＧＳＴ膜上にＡＬＤ法を用いて所定膜厚のシリコン窒化膜を成膜する。本実施の形態では、５００サイクル行い、３５０Åのシリコン窒化膜を成膜した。
【０１３３】
所定膜厚のシリコン窒化膜を形成する成膜処理がなされると、Ｎ２等の不活性ガスを処理室２０１内へ供給しつつ排気することで処理室２０１内を不活性ガスでパージする（ガスパージ：ステップＳ２４１）。なお、ガスパージは、残留ガスを除去したのち、ＡＰＣバルブ２４３を閉じ、バルブ５１３、５２３、５３３を開いて行うＮ２等の不活性ガスの処理室２０１内への供給と、その後、バルブ５１３、５２３、５３３を閉じてＮ２等の不活性ガスの処理室２０１内への供給を停止すると共に、ＡＰＣバルブ２４３を開いて行う処理室２０１内の真空引きとを繰り返して行うことが好ましい。
【０１３４】
その後、ボート回転機構２６７を止め、ボート２１７の回転を止める。その後、バルブ５１３、５２３、５３３を開いて処理室２０１内の雰囲気をＮ２等の不活性ガスで置換し（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力を常圧に復帰する（大気圧復帰：ステップＳ２４３）。その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を下降して、反応管２０３の下端を開口するとともに、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態で反応管２０３の下端から処理室２０１の外部に搬出（ボートアンロード：ステップＳ２４５）する。その後、反応管２０３の下端を炉口シャッタ１４７で閉じる。その後、真空ポンプ２４６を止める。その後、処理済ウエハ２００はボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ：ステップＳ２４７）。これにより１回の成膜処理（バッチ処理）が終了する。
【０１３５】
本実施の形態では、プラズマ発生構造４２９とプラズマ発生構造４３９とを設け、高周波電力を２つのプラズマ発生構造に分散して５０Ｗずつ供給している。これに対して、プラズマ発生構造が一つの場合、例えば、プラズマ発生構造４３９を設けず、プラズマ発生構造４２９のみを設けた場合には、プラズマ発生構造４２９に１００Ｗ供給することになる。図７は、投入した高周波電力（Ｗ）と、発生したパーティクル数との関係を示した図である。プラズマ発生構造を一つのみ設けた場合には、その一つのプラズマ発生構造に供給される電力は、投入した高周波電力（Ｗ）と等しくなるが、プラズマ発生構造を２つ設けた場合には、各プラズマ発生構造に供給される電力は、投入した高周波電力（Ｗ）の半分となる。図７を参照すれば、プラズマ発生構造を一つのみ設けた場合に比べて、プラズマ発生構造を２つ設けた場合には、発生するパーティクルの数が大幅に減少していることがわかる。従って、プラズマ発生構造を２つ設けることによって、発生するパーティクルの数を大幅減少させて、ＧＳＴ膜上に形成したシリコン窒化膜の剥離を抑制または防止できるようになる。図８は、プラズマ発生構造が一つの場合、例えば、プラズマ発生構造４３９を設けず、プラズマ発生構造４２９のみを設けた場合の、ウエハ２００の面内の典型的なパーティクルの分布を示している。パーティクルはウエハの周辺部に偏っており、ウエハ２００を回転させて処理していることを考慮すると、ウエハ２００の周辺部近傍に配置されたプラズマ発生構造４２９方向から発生していることがわかる。これに対して、プラズマ発生構造４２９とプラズマ発生構造４３９とを設け、高周波電力を２つのプラズマ発生構造に分散して供給すると、パーティクルは発生しない方向となった。
【０１３６】
処理温度が低い場合には、成膜した膜の膜質維持の観点から、高周波電力の投入量を増やしたいという市場要求があり、一方では、図７に示すように、高周波電力の投入量を増やすと、パーティクルが多くは発生するという問題があるが、本実施の形態のように、プラズマ発生構造を複数設け、高周波電力を複数のプラズマ発生構造に分散して供給することにより、高周波電力の単位体積当たりの投入電力密度を下げることができ、その結果、発生するパーティクル数を減少させることができ、密着性を改善することができる。
【０１３７】
（第２の実施の形態）
次に、図９、図１０を参照して、第２の実施の形態を説明する。
第１の実施の形態では、前処理として、プラズマで活性化していないＮ２を供給し（ステップＳ２１１）、その後、残留ガスを除去した（ステップＳ２１３）が、本実施の形態では、前処理として、ＤＣＳの供給（ステップＳ２２１）、残留ガス除去（ステップ２２３）、プラズマで励起していないＮＨ３供給（ステップＳ２２５）および残留ガス除去（ステップ２２７）の各工程を少なくとも１サイクル行う点が第１の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。使用する基板処理装置１０１も同じであり、シリコン窒化膜形成工程も同じである。
【０１３８】
また、ＤＣＳの供給（ステップＳ２２１）は、第１の実施の形態のＤＣＳの供給（ステップＳ２３１）と同じであり、残留ガス除去（ステップ２２３）は、第１の実施の形態の残留ガス除去（ステップ２３３）と同じであり、残留ガス除去（ステップ２２７）は、第１の実施の形態の残留ガス除去（ステップ２３７）と同じである。なお、第１の実施の形態のプラズマで励起したＮＨ３供給（ステップＳ２３５）では、棒状電極４７１および棒状電極４７２間に高周波電源２７０から高周波電力を印加し、棒状電極４８１および棒状電極４８２間に高周波電源２７０から高周波電力を印加したが、本実施の形態のプラズマで励起していないＮＨ３供給（ステップＳ２２５）は、棒状電極４７１および棒状電極４７２間ならびに棒状電極４８１および棒状電極４８２間に高周波電源２７０から高周波電力を印加しない点が、第１の実施の形態のプラズマで励起したＮＨ３供給（ステップＳ２３５）と異なるが、他の点は同じである。
【０１３９】
（第３の実施の形態）
次に、図１１を参照して、第３の実施の形態を説明する。
第１の実施の形態では、前処理として、プラズマで活性化していないＮ２を供給し（ステップＳ２１１）、その後、残留ガスを除去した（ステップＳ２１３）が、本実施の形態では、前処理として、プラズマで活性化していないＤＣＳを供給し（ステップＳ２１５）、その後、残留ガスを除去する（ステップＳ２１７）点が、第１の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。使用する基板処理装置１０１も同じであり、シリコン窒化膜形成工程も同じである。
【０１４０】
次に、図１２を参照して、第１〜第３の実施の形態の一変形例を説明する。
上記第１〜第３の実施の形態では、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成される第１のプラズマ発生構造４２９と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成される第２のプラズマ発生構造４３９は、ウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線に対して線対称に設けられており、排気口２３０もこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられており、ノズル４１０のガス供給孔４１１もこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられており、第１のプラズマ発生構造４２９と第２のプラズマ発生構造４３９は排気口２３０近傍に設けられているが、本変形例では、第１のプラズマ発生構造４２９と第２のプラズマ発生構造４３９はウエハ２００を挟んで対向する位置（１８０度反対側）に設けられ、ウエハ２００の中心および反応管２０３の中心に対して点対称に設けられ、また、ノズル４１０は、排気口２３０と第２のプラズマ発生構造４３９との間に設けられている点が上記第１の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
【０１４１】
本変形例でも、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第１のプラズマ源と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第２のプラズマ源とを備えているので、プラズマ源が１つの場合に比べて、高周波電力を複数のプラズマ源に分散して供給することにより、高周波電力の単位体積当たりの投入電力密度を下げることができ、その結果、発生するパーティクル数を減少させることができ、密着性を改善することができる。
【０１４２】
また、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成される第１のプラズマ発生構造４２９と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成される第２のプラズマ発生構造４３９は、ウエハ２００を挟んで対向する位置（１８０度反対側）に設けられ、ウエハ２００の中心および反応管２０３の中心に対して点対称に設けられているので、両プラズマ発生構造からウエハ２００の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【０１４３】
次に、図１３を参照して、本実施の形態の他の変形例を説明する。
上記第１の実施の形態では、ノズル４１０のガス供給孔４１１は、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成される第１のプラズマ発生構造４２９と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成される第２のプラズマ発生構造４３９は、ウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線に対して線対称に設けられており、ノズル４１０のガス供給孔４１１もこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられているが、本変形例では、第１のプラズマ発生構造４２９と、第２のプラズマ発生構造４３９は、ウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線に対して線対称に設けられているが、ノズル４１０のガス供給孔４１１はこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられていない点が上記第１の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
【０１４４】
本変形例でも、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第１のプラズマ源と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第２のプラズマ源とを備えているので、プラズマ源が１つの場合に比べて、高周波電力を複数のプラズマ源に分散して供給することにより、高周波電力の単位体積当たりの投入電力密度を下げることができ、その結果、発生するパーティクル数を減少させることができ、密着性を改善することができる。
【０１４５】
また、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成される第１のプラズマ発生構造と主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成される第２のプラズマ発生構造は、ウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線に対して線対称に設けられているので、両プラズマ発生構造からウエハ２００の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【０１４６】
次に、図１４を参照して、本実施の形態のさらに他の変形例を説明する。
本変形例では、上記図１３に示す他の変形例に対して、主に、棒状電極４８１’、棒状電極４８２’、電極保護管４６１’、電極保護管４６２’、バッファ室４３３’およびガス供給孔４３５’により構成され、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成される第２のプラズマ発生構造４３９と同じ構造の、第３のプラズマ発生構造４３９’を、追加し、この第３のプラズマ発生構造４３９’を、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成される第１のプラズマ発生構造４２９と、ウエハ２００の中心および反応管２０３の中心に対して点対称に設けている。
【０１４７】
本変形例では、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第１のプラズマ源と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第２のプラズマ源に、さらに、主に、棒状電極４８１’、棒状電極４８２’、電極保護管４６１’、電極保護管４６２’、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第３のプラズマ源が追加されているので、プラズマ源が２つの場合に比べて、高周波電力を複数のプラズマ源にさらに分散して供給することができ、高周波電力の単位体積当たりの投入電力密度をさらに下げることができ、その結果、発生するパーティクル数をさらに減少させることができ、密着性をさらに改善することができる。
【０１４８】
（第４の実施の形態）
図１５を参照すれば、第２の実施の形態では、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成されるプラズマ発生構造４２９と、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成されるプラズマ発生構造４３９とを備え、ガス供給系は、ガス供給管３１０を備えるガス供給系３０１、ガス供給管３２０を備えるガス供給系３０２およびガス供給管３３０を備えるガス供給系３０３を備えていたのに対して、本実施の形態では、プラズマ発生構造４３９を備えず、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成されるプラズマ発生構造４２９のみを備え、ガス供給系３０３を備えず、ガス供給管３１０を備えるガス供給系３０１、ガス供給管３２０を備えるガス供給系３０２のみを備えている点が第２の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
【０１４９】
上述した第２の実施の形態および本実施の形態（第４の実施の形態）では、前処理として、ＤＣＳの供給（ステップＳ２２１）、残留ガス除去（ステップ２２３）、プラズマで励起していないＮＨ３供給（ステップＳ２２５）および残留ガス除去（ステップ２２７）の各工程を少なくとも１サイクル行うことにより、発生するパーティクル数を減少させることができ、密着性を改善することができる。第２の実施の形態のように、プラズマ発生構造を２つ備える方が、発生するパーティクル数を減少させ、密着性を改善することができる効果は大きいが、プラズマ発生構造を一つ備える本実施の形態の場合でも、発生するパーティクル数を減少させ、密着性を改善することができる。
【０１５０】
ＤＣＳおよびプラズマで活性化しないＮＨ３を用いた前処理の原理は、次のように考えられる。ＧＳＴ等の金属膜が露出した基板に、ＤＣＳを供給すると、基板上に薄く金属とＳｉの反応中間体が形成される。但し、その際は、ＤＣＳに含まれるＣｌも同時に基板に吸着していると考えられる。そこへＮＨ３を供給すると、基板に吸着したＳｉと反応してシリサイドを形成しつつ、塩化アンモニアが形成され膜中からＣｌが除去される。低温では、ＮＨ３はプラズマ励起されないとシリコン窒化膜を形成しないため、プラズマで活性化しないＮＨ３とすることにより、上記のような効果が得られる。
【０１５１】
（第５の実施の形態）
図１５を参照すれば、第３の実施の形態では、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成されるプラズマ発生構造４２９と、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成されるプラズマ発生構造４３９とを備え、ガス供給系は、ガス供給管３１０を備えるガス供給系３０１、ガス供給管３２０を備えるガス供給系３０２およびガス供給管３３０を備えるガス供給系３０３を備えていたのに対して、本実施の形態では、プラズマ発生構造４３９を備えず、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成されるプラズマ発生構造４２９のみを備え、ガス供給系３０３を備えず、ガス供給管３１０を備えるガス供給系３０１、ガス供給管３２０を備えるガス供給系３０２のみを備えている点が第２の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
【０１５２】
上述した第３の実施の形態および本実施の形態（第５の実施の形態）では、前処理として、プラズマで活性化していないＤＣＳを供給し（ステップＳ２１５）、その後、残留ガスを除去する（ステップＳ２１７）ことにより、発生するパーティクル数を減少させることができ、密着性を改善することができる。第３の実施の形態のように、プラズマ発生構造を２つ備える方が、発生するパーティクル数を減少させ、密着性を改善することができる効果は大きいが、プラズマ発生構造を一つ備える本実施の形態の場合でも、発生するパーティクル数を減少させ、密着性を改善することができる。
（第６の実施の形態）
図１６、図１７を参照して、本実施の形態を説明する。
上述の第１〜第３の実施の形態では、主に、棒状電極４７１、棒状電極４７２、電極保護管４５１、電極保護管４５２、バッファ室４２３およびガス供給孔４２５により構成される第１のプラズマ発生構造４２９と、主に、棒状電極４８１、棒状電極４８２、電極保護管４６１、電極保護管４６２、バッファ室４３３およびガス供給孔４３５により構成される第２のプラズマ発生構造４３９は、反応管２０３の内側に設けたが、本実施の形態では、プラズマ発生構造を反応管２０３の外側に突き出して設ける点が第１〜第３の実施の形態と異なるが、他の点は同様である。
【０１５３】
反応管２０３の側壁に、反応管の下部から上部にわたる上下に細長い矩形の開口８２２が設けられ、開口８２２を覆って反応管２０３の外壁にプラズマ形成室壁４２８が設けられている。プラズマ形成室壁４２８は、断面コの字状をなし上下に細長く形成されている。プラズマ形成室壁４２８は、例えば石英で形成されている。プラズマ形成室壁４２８内にはプラズマ形成室８２１が形成される。プラズマ形成室８２１は開口８２２を介して反応管２０３の内部と連通している。開口８２２はボート２１７に積層されて搭載された複数のウエハ２００の最下部よりも下側から最下部よりも上側にわたって上下に細長く形成されている。
【０１５４】
プラズマ形成室８２１の奥の部分（反応管２０３の中心から最も離れた部分）に、ノズル４２６が立設されている。ノズル４２６の下部の部分は、一端反応管２０３内部側に折れ曲がり、その後、プラズマ形成室壁４２８の下側の反応管２０３の管壁から反応管２０３の外部に突き出し、その端部はガス供給管３２０に接続されている。
【０１５５】
ノズル４２６は、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル４２６の上端は閉塞されている。ノズル４２６の側面には、ガスを供給するガス供給孔４２７が、ボート２１７に積層されて搭載された複数のウエハ２００の最下部よりも下側から最下部よりも上側にわたってウエハ２００の積載方向に沿って複数設けられている。ガス供給孔４２７は反応管２０３の中心に向かって開口している。複数のガス供給孔４２７の開口面積は同一であり、同一のピッチで設けられている。
【０１５６】
プラズマ形成室壁４２８の両側壁４２８ａ、４２８ｂの外面に上下方向に沿って互いに対向して、細長い一対のプラズマ形成電極４７３、４７４が設けられている。プラズマ形成電極４７３、４７４をそれぞれ覆って電極カバー４７５、４７６が設けられている。電極カバー４７５、４７６の内部に、窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えてプラズマ形成電極４７３、４７４の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられている。
【０１５７】
プラズマ形成電極４７３は、整合器２７１を介して高周波電源２７０に接続され、プラズマ形成電極４７４は基準電位であるアース２７２に接続されている。主に、プラズマ形成電極４７３、４７４、プラズマ形成室壁４２８、プラズマ形成室８２１、開口８２２、ノズル４２６およびガス供給孔４２７により第１のプラズマ発生構造８２０が構成される。主に、プラズマ形成電極４７３、４７４、整合器２７１、高周波電源２７０によりプラズマ発生器（プラズマ発生部）としての第１のプラズマ源が構成される。
【０１５８】
以上のように構成された結果、ガスがプラズマ形成室８２１の奥の部分に設けられたノズル４２６のガス供給孔４２７からプラズマ形成電極４７３、４７４間に供給され、プラズマ形成電極４７３、４７４間のプラズマ生成領域でプラズマが生成され、開口８２２を介して、反応管２０３の中心に向けて拡散しつつ流れる。
【０１５９】
反応管２０３の側壁に、反応管の下部から上部にわたる上下に細長い矩形の開口８３２が設けられ、開口８３２を覆って反応管２０３の外壁にプラズマ形成室壁４３８が設けられている。プラズマ形成室壁４３８は、断面コの字状をなし上下に細長く形成されている。プラズマ形成室壁４３８は、例えば石英で形成されている。プラズマ形成室壁４３８内にはプラズマ形成室８３１が形成される。プラズマ形成室８３１は開口８３２を介して反応管２０３の内部と連通している。開口８３２はボート２１７に積層されて搭載された複数のウエハ２００の最下部よりも下側から最下部よりも上側にわたって上下に細長く形成されている。
【０１６０】
プラズマ形成室８３１の奥の部分（反応管２０３の中心から最も離れた部分）に、ノズル４３６が立設されている。ノズル４３６の下部の部分は、一端反応管２０３内部側に折れ曲がり、その後、プラズマ形成室壁４３８の下側の反応管２０３の管壁から反応管２０３の外部に突き出し、その端部はガス供給管３３０に接続されている。
【０１６１】
ノズル４３６は、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル４３６の上端は閉塞されている。ノズル４３６の側面には、ガスを供給するガス供給孔４３７が、ボート２１７に積層されて搭載された複数のウエハ２００の最下部よりも下側から最下部よりも上側にわたってウエハ２００の積載方向に沿って複数設けられている。ガス供給孔４３７は反応管２０３の中心に向かって開口している。複数のガス供給孔４３７の開口面積は同一であり、同一のピッチで設けられている。
【０１６２】
プラズマ形成室壁４３８の両側壁４３８ａ、４３８ｂの外面に上下方向に沿って互いに対向して、細長い一対のプラズマ形成電極４８３、４８４が設けられている。プラズマ形成電極４８３、４８４をそれぞれ覆って電極カバー４８５、４８６が設けられている。電極カバー４８５、４８６の内部に、窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えてプラズマ形成電極４８３、４８４の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられている。
【０１６３】
プラズマ形成電極４８３は、整合器２７１を介して高周波電源２７０に接続され、プラズマ形成電極４８４は基準電位であるアース２７２に接続されている。主に、プラズマ形成電極４８３、４８４、プラズマ形成室壁４３８、プラズマ形成室８３１、開口８３２、ノズル４３６およびガス供給孔４３７により第２のプラズマ発生構造８３０が構成される。主に、プラズマ形成電極４８３、４８４、整合器２７１、高周波電源２７０によりプラズマ発生器（プラズマ発生部）としての第２のプラズマ源が構成される。
【０１６４】
以上のように構成された結果、ガスがプラズマ形成室８３１の奥の部分に設けられたノズル４３６のガス供給孔４３７からプラズマ形成電極４８３、４８４間に供給され、プラズマ形成電極４８３、４８４間のプラズマ生成領域でプラズマが生成され、開口８３２を介して、反応管２０３の中心に向けて拡散しつつ流れる。
【０１６５】
上記のような構成を備えたプラズマ発生構造８２０、８３０によっても、リモートプラズマが生成される。すなわち、プラズマ発生構造８２０、８３０で発生したラジカルが処理室２０１内のウエハ２００の全面に到達するまでに失活せず、かつプラズマ発生構造８２０、８３０で発生したイオンが処理室内のウエハ２００にダメージを与えるほどには到達しない。
【０１６６】
本実施の形態のように、プラズマ発生構造８２０、８３０を反応管２０３の外部に突き出して設けると、第１の実施の形態のように、バッファ室４２３、４３３を反応管２０３の内部に設けた場合と比較して、ウエハ２００の外周と反応管２０３の内周面との距離をより近くにすることができる。
【０１６７】
本実施の形態では、主に、プラズマ形成電極４７３、４７４、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第１のプラズマ源と、主に、プラズマ形成電極４８３、４８４、整合器２７１、高周波電源２７０により構成される第２のプラズマ源を備えているので、プラズマ源が１つの場合に比べて、各プラズマ源に供給する高周波電力が小さくても、充分な量のプラズマを発生させることができる。従って、プラズマを利用してウエハ２００を処理する際にウエハ２００や形成する膜に与えるダメージを小さくでき、しかもウエハ２００の処理温度を低くできる。
【０１６８】
また、主に、プラズマ形成電極４７３、４７４、プラズマ形成室壁４２８、プラズマ形成室８２１、開口８２２、ノズル４２６およびガス供給孔４２７により構成される第１のプラズマ発生構造８２０と、主に、プラズマ形成電極４８３、４８４、プラズマ形成室壁４３８、プラズマ形成室８３１、開口８３２、ノズル４３６およびガス供給孔４３７により構成される第２のプラズマ発生構造８３０は、ウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線に対して線対称に設けられているので、両プラズマ発生構造からウエハ２００の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【０１６９】
さらに、排気口２３０もこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられているので、ウエハ２００の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。また、さらに、ノズル４１０のガス供給孔４１１もこのウエハ２００の中心（反応管２０３の中心）を通る線上に設けられているので、ウエハ２００の全面により均一に原料ガスが供給されやすくなり、ウエハ２００上により均一な膜を形成することができる。
【０１７０】
本実施の形態の構造の基板処理装置においても、図５を参照して説明した、前処理として、プラズマで活性化していないＮ２を供給し（ステップＳ２１１）、その後、残留ガスを除去し（ステップＳ２１３）、その後、シリコン窒化膜を形成する（ステップＳ２３１〜Ｓ２３７）処理方法や、図９を参照して説明した、前処理として、ＤＣＳの供給（ステップＳ２２１）、残留ガス除去（ステップ２２３）、プラズマで励起していないＮＨ３供給（ステップＳ２２５）および残留ガス除去（ステップ２２７）の各工程を少なくとも１サイクル行い、その後、シリコン窒化膜を形成する（ステップＳ２３１〜Ｓ２３７）処理方法や、図１１を参照して説明した、前処理として、プラズマで活性化していないＤＣＳを供給し（ステップＳ２１５）、その後、残留ガスを除去し（ステップＳ２１７）、その後、シリコン窒化膜を形成する（ステップＳ２３１〜Ｓ２３７）処理方法が適用でき、発生するパーティクル数を減少させ、密着性を改善することができる。
【０１７１】
（第７の実施の形態）
図１８を参照すれば、第６の実施の形態では、電極４７３、電極４７４、電極カバー４７５、電極カバー４７６、プラズマ形成室８２１および開口８２２により構成されるプラズマ発生構造８２０と、電極４８３、電極４８４、電極カバー４８５、電極カバー４８６、プラズマ形成室８３１および開口８３２により構成されるプラズマ発生構造８３０とを備え、ガス供給系は、ガス供給管３１０を備えるガス供給系３０１、ガス供給管３２０を備えるガス供給系３０２およびガス供給管３３０を備えるガス供給系３０３を備えていたのに対して、本実施の形態では、プラズマ発生構造８２０を備えず、電極４８３、電極４８４、電極カバー４８５、電極カバー４８６、プラズマ形成室８３１および開口８３２により構成されるプラズマ発生構造８３０のみを備え、ガス供給系３０３を備えず、ガス供給管３１０を備えるガス供給系３０１、ガス供給管３２０を備えるガス供給系３０２のみを備えている点が第６の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
【０１７２】
本実施の形態の構造の基板処理装置においては、図９を参照して説明した、前処理として、ＤＣＳの供給（ステップＳ２２１）、残留ガス除去（ステップ２２３）、プラズマで励起していないＮＨ３供給（ステップＳ２２５）および残留ガス除去（ステップ２２７）の各工程を少なくとも１サイクル行い、その後、シリコン窒化膜を形成する（ステップＳ２３１〜Ｓ２３７）処理方法や、図１１を参照して説明した、前処理として、プラズマで活性化していないＤＣＳを供給し（ステップＳ２１５）、その後、残留ガスを除去し（ステップＳ２１７）、その後、シリコン窒化膜を形成する（ステップＳ２３１〜Ｓ２３７）処理方法が適用でき、発生するパーティクル数を減少させ、密着性を改善することができる。
【０１７３】
なお、上記各実施の形態では、ＡＬＤ法を使用する場合を例に説明したが、ＣＶＤ法を使用する場合でも、複数のプラズマ源を備えることによって、高周波電力を分散でき、プラズマ源が１つの場合に比べて、各プラズマ源に供給する高周波電力を小さくでき、プラズマを利用してウエハ２００上の金属膜上に成膜する際パーティクルの発生を抑制でき、成膜した膜の密着性を改善できる。
【０１７４】
上記各実施の形態では、ＧＳＴ膜上にアモルファスシリコン窒化膜を形成したが、ＧＳＴ膜以外の金属膜であっても、上記各実施の形態は、適用可能である。好適に適用できる金属膜としては、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ、Ｗ、ＷＮ、ＷＳｉ、Ｃｏ、ＣｏＳｉ、Ａｌ、ＡｌＳｉ、Ｃｕ、およびそれらの合金等が挙げられる。
【０１７５】
上記各実施の形態では、ＣＣＰ（Capacitively Coupled Plasma）方式の高周波電源を使用したが、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）方式の高周波電源を使用しても、同様の効果が得られる。
【０１７６】
（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。
【０１７７】
（付記１）
本発明の好ましい一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口を有する１つ以上のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記１つ以上のバッファ室に供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記バッファ室の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記電極に高周波電力が印加されない状態で、前記第１の処理ガスおよび、前記第２の処理ガスに曝して前記金属膜の上に第１の膜を形成した後、前記第１の膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに曝し、前記金属膜の上に第２の膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源および前記第２の処理ガス供給系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
【０１７８】
（付記２）
本発明の好ましい他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口を有する１つ以上のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記１つ以上のバッファ室に供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記バッファ室の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスに曝した後、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに曝し、前記金属膜の上に膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源および前記第２の処理ガス供給系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
【０１７９】
（付記３）
付記１または２の基板処理装置であって、好ましくは、前記処理室を排気する排気系をさらに備え、
前記制御手段は、前記第１の処理ガスと前記活性化された第２の処理ガスを互いに混合しないよう前記処理室へ交互に供給して前記金属膜の上に前記膜を形成するよう、前記第１の処理ガス供給系、前記電源および前記第２の処理ガス供給系を制御する制御手段である。
【０１８０】
（付記４）
付記１〜３のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、前記金属膜はＧＳＴ膜である。
【０１８１】
（付記５）
付記４の基板処理装置であって、好ましくは、前記第１の処理ガスはＤＣＳであり、前記第２の処理ガスはＮＨ３である、
【０１８２】
（付記６）
付記１〜５のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、前記バッファ室を複数備える。
【０１８３】
（付記７）
付記５の基板処理装置であって、好ましくは、前記基板を加熱する加熱系をさらに備え、
表面に金属膜が形成された基板を、ＤＣＳの自己分解温度以下に加熱して、前記第１の処理ガスに曝した後、ＤＣＳの自己分解温度以下に加熱して、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに曝し、前記金属膜の上に膜を形成するよう、前記制御手段により前記第１の処理ガス供給系、前記電源、前記第２の処理ガス供給系および前記加熱系を制御する。
【０１８４】
（付記８）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
表面に金属膜が形成された基板を処理室に搬入する工程と、
互いに独立した複数の処理ガス供給系から、第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化されない状態の第２の処理ガスをそれぞれ前記処理室に供給して、前記基板を前処理する前処理工程と、
前記複数の処理ガス供給系から前記第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化された状態の前記第２の処理ガスをそれぞれ前記処理室に供給して、前記前処理された基板上に所定の膜を形成する成膜工程と、
前記所定の膜が形成された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が提供される。
【０１８５】
（付記９）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
表面に金属膜が形成された基板を処理室に搬入する工程と、
互いに独立した複数の処理ガス供給系から、第１の処理ガスを前記処理室に供給して、前記基板を前処理する前処理工程と、
前記複数の処理ガス供給系から前記第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化された状態の前記第２の処理ガスをそれぞれ前記処理室に供給して、前記前処理された基板上に所定の膜を形成する成膜工程と、
前記所定の膜が形成された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が提供される。
【０１８６】
（付記１０）
付記８または９の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記成膜工程は、前記複数の処理ガス供給系から前記第１の処理ガスと前記活性化された第２の処理ガスを互いに混合しないよう前記処理室へ交互に供給して前記前処理された基板上に所定の膜を形成する成膜工程である。
【０１８７】
（付記１１）
付記８〜１０のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属膜はＧＳＴ膜である。
【０１８８】
（付記１２）
付記１１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第１の処理ガスはＤＣＳであり、前記第２の処理ガスはＮＨ３である、
【０１８９】
（付記１３）
付記１２の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、ＤＣＳの自己分解温度以下に加熱して、前記前処理工程および前記成膜工程を行う。
【０１９０】
（付記１４）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口をそれぞれ有する複数のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記複数のバッファ室にそれぞれ供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記複数のバッファ室の各々の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
前記基板を加熱する加熱系と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより前記複数のバッファ室の内部で活性化され、前記複数のバッファ室から前記処理室へ供給された前記第２の処理ガスに曝し、前記基板を前記第１の処理ガスの自己分解温度以下に加熱しつつ前記金属膜の上に膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源、前記第２の処理ガス供給系および前記加熱系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
【０１９１】
（付記１５）
付記１４の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御手段は、前記第１の処理ガスと前記活性化された第２の処理ガスを互いに混合しないよう前記処理室へ交互に供給して前記金属膜の上に前記膜を形成するよう、前記第１の処理ガス供給系、前記電源、前記第２の処理ガス供給系および前記加熱系を制御する制御手段である。
【０１９２】
（付記１６）
付記１５の基板処理装置であって、好ましくは、前記処理室を排気する排気系をさらに備え、
前記制御手段は、前記第１の処理ガスと前記活性化された第２の処理ガスを互いに混合しないよう前記処理室へ交互に供給して前記金属膜の上に前記膜を形成するよう、前記第１の処理ガス供給系、前記電源、前記第２の処理ガス供給系、前記加熱系および前記排気系を制御する制御手段である。
【０１９３】
（付記１７）
付記１３〜１５のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、前記金属膜はＧＳＴ膜である。
【０１９４】
（付記１８）
付記１６の基板処理装置であって、好ましくは、前記第１の処理ガスはＤＣＳであり、前記第２の処理ガスはＮＨ３である、
【０１９５】
（付記１９）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
表面に金属膜が形成された基板を処理室に搬入する工程と、
表面に金属膜が形成された基板を、第１の処理ガスおよび、複数のプラズマ発生構造で活性化され、前記複数のプラズマ発生構造から前記処理室へ供給された第２の処理ガスに曝し、前記基板を前記第１の処理ガスの自己分解温度以下に加熱しつつ前記金属膜の上に膜を形成する工程と、
前記膜が形成された基板を前記処理室から搬出する工程と、
を備える半導体装置の製造方法が提供される。
【０１９６】
（付記２０）
付記１９の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属膜はＧＳＴ膜である。
【０１９７】
（付記２１）
付記２０の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第１の処理ガスはＤＣＳであり、前記第２の処理ガスはＮＨ３である、
【０１９８】
（付記２２）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、付記８〜１３および１９〜２１のいずれの半導体装置の製造方法を用いて形成された半導体装置が提供される。
【０１９９】
（付記２３）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
コンピュータを、互いに独立した複数の処理ガス供給系およびプラズマ励起手段を制御して、第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化されない状態の第２の処理ガスをそれぞれ処理室に供給して、基板を前処理し、その後、前記複数の処理ガス供給系から前記第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化された状態の前記第２の処理ガスをそれぞれ処理室に供給して、前記前処理された基板上に所定の膜を形成するように制御する、制御手段として機能させるプログラムが提供される。
【０２００】
（付記２４）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
コンピュータを、互いに独立した複数の処理ガス供給系およびプラズマ励起手段を制御して、第１の処理ガスを処理室に供給して、基板を前処理し、その後、前記複数の処理ガス供給系から前記第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化された状態の前記第２の処理ガスをそれぞれ処理室に供給して、前記前処理された基板上に所定の膜を形成するように制御する、制御手段として機能させるプログラムが提供される。
【０２０１】
（付記２５）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
コンピュータを、互いに独立した複数の処理ガス供給系、基板を加熱する加熱系および複数のプラズマ発生構造を制御して、表面に金属膜が形成された基板を、第１の処理ガスおよび、複数のプラズマ発生構造で活性化され、前記複数のプラズマ発生構造から前記処理室へ供給された第２の処理ガスに曝し、前記基板を前記第１の処理ガスの自己分解温度以下に加熱しつつ前記金属膜の上に膜を形成するように制御する、制御手段として機能させるプログラムが提供される。
【０２０２】
（付記２６）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、付記２３〜２５のいずれかの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が提供される。
【０２０３】
（付記２７）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、付記２６の記録媒体を備える基板処理装置が提供される。
【０２０４】
（付記２８）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
投入する高周波電力の単位面積当たりの投入電力密度を減少させることで、３５０℃以下の温度で、アモルファスシリコン窒化膜を金属膜上に密着性良く形成する基板処理装置が提供される。
【０２０５】
（付記２９）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
高周波電力を印加するバッファ室を２つ以上配置した処理室にて、
投入する高周波電力を前記２つ以上のバッファ室へ分散供給することにより、
３５０℃以下の温度でアモルファスシリコン窒化膜を金属膜上に密着性良く形成する基板処理装置が提供される。
【０２０６】
（付記３０）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
３５０℃以下の温度で、金属膜上へ、
ＤＣＳ照射と高周波電力の印加のないＮＨ３照射とを少なくとも１回以上繰り返して実施し、
その後、ＤＣＳ照射と高周波電力の印加のあるＮＨ３照射とを少なくとも１回以上繰り返して実施することで、アモルファスシリコン窒化膜を金属膜上に密着性良く形成する基板処理装置が提供される。
【０２０７】
（付記３１）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
３５０℃以下の温度で、金属膜上へ、ＤＣＳ照射を実施し、
その後、ＤＣＳ照射と高周波電力の印加のあるＮＨ３照射とを繰り返して実施することで、アモルファスシリコン窒化膜を金属膜上に密着性良く形成する基板処理装置が提供される。
【０２０８】
以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【０２０９】
１０１ 基板処理装置
１０５ カセット棚
１０７ 予備カセット棚
１１０ カセット
１１１ 筐体
１１４ カセットステージ
１１５ ボートエレベータ
１１８ カセット搬送装置
１１８ａ カセットエレベータ
１１８ｂ カセット搬送機構
１２３ 移載棚
１２５ ウエハ移載機構
１２５ａ ウエハ移載装置
１２５ｂ ウエハ移載装置エレベータ
１２５ｃ ツイーザ
１２８ アーム
１３４ａ クリーンユニット
１３４ｂ クリーンユニット
１４７ 炉口シャッタ
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７ ヒータ
２１０ 底板
２１１ 天板
２１２ 支柱
２１７ ボート
２１８ ボート支持台
２１９ シールキャップ
２２０ Ｏリング
２３０ 排気口
２３１ 排気管
２３２ 排気管
２４３ ＡＰＣバルブ
２４５ 圧力センサ
２４６ 真空ポンプ
２５０ 加熱用電源
２６３ 温度センサ
２６５ 回転軸
２６７ ボート回転機構
２７０ 高周波電源
２７１ 整合器
２７２ アース
２８０ コントローラ
２８１ ＣＰＵ
２８２ ＲＯＭ
２８３ ＲＡＭ
２８４ ＨＤＤ
２８５、２９３、２９６ Ｉ／Ｆ部
２８６ バス
２８７ ディスプレイドライバ
２８８ ディスプレイ
２８９ 操作入力検出部
２９０ 操作入力部
２９１ 温度制御部
２９２ ヒータ制御部
２９４ 圧力制御部
２９５ ＡＰＣバルブ制御部
２９７ 電磁バルブ
２９８ 電磁バルブ群
２９９ バルブ制御部
３０１、３０２、３０３ ガス供給系
３１０、３２０、３３０、３３０’ ガス供給管
３１２、３２２、３３２、５１２、５２２、５３２ マスフローコントローラ
３１３、３１４、３２３、３３３、５１３、５２３、５３３、６１２、６２２、６３２ バルブ
３１５ ガス溜り
４１０、４２０、４３０、４３０’、４２６、４３６ ノズル
４１１、４２１、４３１、４３１’、４２７、４３７ ガス供給孔
４２３、４３３、４３３’ バッファ室
４２４、４３４、４３４’ バッファ室壁
４２５、４３５、４３５’ ガス供給孔
４２８、４３８ プラズマ形成壁
４２９、４３９、４３９’ プラズマ発生構造
４２８ａ、４２８ｂ、４３８ａ、４３８ｂ 側壁
４５１、４５２、４６１、４６２、４６１’、４６２’ 電極保護管
４７１、４７２、４８１、４８２、４８１’、４８２’ 棒状電極
４７３、４７４、４８３、４８４ 電極
４７５、４７６、４８５、４８６ 電極カバー
５０１、５０２、５０３ キャリアガス供給系（不活性ガス供給系）
５１０、５２０、５３０ キャリアガス供給管
６１０、６２０、６３０ ベントライン
８２０、８３０ プラズマ発生構造
８２１、８３１ プラズマ形成室
８２２、８３２ 開口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口を有する１つ以上のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記１つ以上のバッファ室に供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記バッファ室の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記電極に高周波電力が印加されない状態で、前記第１の処理ガスおよび、前記第２の処理ガスに曝して前記金属膜の上に第１の膜を形成した後、前記第１の膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに曝し、前記金属膜の上に第２の膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源および前記第２の処理ガス供給系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口を有する１つ以上のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記１つ以上のバッファ室に供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記バッファ室の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスに曝した後、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに曝し、前記金属膜の上に膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源および前記第２の処理ガス供給系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置。
【請求項３】
表面に金属膜が形成された基板を処理室に搬入する工程と、
互いに独立した複数の処理ガス供給系から、第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化されない状態の第２の処理ガスをそれぞれ前記処理室に供給して、前記基板を前処理する前処理工程と、
前記複数の処理ガス供給系から前記第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化された状態の前記第２の処理ガスをそれぞれ前記処理室に供給して、前記前処理された基板上に所定の膜を形成する成膜工程と、
前記所定の膜が形成された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。
【請求項４】
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口をそれぞれ有する複数のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記複数のバッファ室にそれぞれ供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記複数のバッファ室の各々の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
前記基板を加熱する加熱系と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより前記複数のバッファ室の内部で活性化され、前記複数のバッファ室から前記処理室へ供給された前記第２の処理ガスに曝し、前記基板を前記第１の処理ガスの自己分解温度以下に加熱しつつ前記金属膜の上に膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源、前記第２の処理ガス供給系および前記加熱系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１の処理ガスと前記活性化された第２の処理ガスを互いに混合しないよう前記処理室へ交互に供給して前記金属膜の上に前記膜を形成するよう、前記第１の処理ガス供給系、前記電源、前記第２の処理ガス供給系および前記加熱系を制御する制御手段である請求項４記載の基板処理装置。
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口を有する１つ以上のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記１つ以上のバッファ室に供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記バッファ室の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記電極に高周波電力が印加されない状態で、前記第１の処理ガスおよび、前記第２の処理ガスに曝して前記金属膜の上に第１の膜を形成した後、前記第１の膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに曝し、前記金属膜の上に第２の膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源および前記第２の処理ガス供給系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口を有する１つ以上のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記１つ以上のバッファ室に供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記バッファ室の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスに曝した後、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより活性化された前記第２の処理ガスに曝し、前記金属膜の上に膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源および前記第２の処理ガス供給系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置。
【請求項３】
表面に金属膜が形成された基板を処理室に搬入する工程と、
互いに独立した複数の処理ガス供給系から、第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化されない状態の第２の処理ガスをそれぞれ前記処理室に供給して、前記基板を前処理する前処理工程と、
前記複数の処理ガス供給系から前記第１の処理ガスおよびプラズマ励起により活性化された状態の前記第２の処理ガスをそれぞれ前記処理室に供給して、前記前処理された基板上に所定の膜を形成する成膜工程と、
前記所定の膜が形成された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。
【請求項４】
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口をそれぞれ有する複数のバッファ室と、
第１の処理ガスを前記処理室に供給する第１の処理ガス供給系と、
第２の処理ガスを前記複数のバッファ室にそれぞれ供給可能な第２の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記複数のバッファ室の各々の内部で前記第２の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
前記基板を加熱する加熱系と、
表面に金属膜が形成された基板を、前記第１の処理ガスおよび、前記電極に高周波電力が印加されることにより前記複数のバッファ室の内部で活性化され、前記複数のバッファ室から前記処理室へ供給された前記第２の処理ガスに曝し、前記基板を前記第１の処理ガスの自己分解温度以下に加熱しつつ前記金属膜の上に膜を形成するよう前記第１の処理ガス供給系、前記電源、前記第２の処理ガス供給系および前記加熱系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１の処理ガスと前記活性化された第２の処理ガスを互いに混合しないよう前記処理室へ交互に供給して前記金属膜の上に前記膜を形成するよう、前記第１の処理ガス供給系、前記電源、前記第２の処理ガス供給系および前記加熱系を制御する制御手段である請求項４記載の基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１１４３４０（Ｐ２０１２−１１４３４０Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６３６２６（Ｐ２０１０−２６３６２６）
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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