基板処理装置
【課題】ウェハ面内膜厚分布を均一に成膜できる基板処理装置を提供する。
【解決手段】ウェハ２００を処理する処理室２０１と、処理室２０１内に処理ガスをシャワー状に供給するシャワーヘッド２４０と、シャワーヘッド２４０と対向する位置に設けられ処理室２０１内でウェハ２００を支持する支持台２０３と、支持台２０３よりも下方に設けられ処理室２０１内を排気する排気口２６０と、シャワーヘッド２４０の上部からシャワーヘッド２４０内に処理ガスを導入する処理ガス導入口２１０とを備えた基板処理装置において、シャワーヘッド２４０の外周にシャワーヘッド２４０内を排気する複数の排気口２４１を周方向に等間隔に開設し、各排気口２４１に排気流量調整器２４３を接続する。複数の排気口２４１から排気される処理ガスの排気流量を調整することで、シャワーヘッド２４０内部の中心部から外周方向への圧力勾配を制御する。
【解決手段】ウェハ２００を処理する処理室２０１と、処理室２０１内に処理ガスをシャワー状に供給するシャワーヘッド２４０と、シャワーヘッド２４０と対向する位置に設けられ処理室２０１内でウェハ２００を支持する支持台２０３と、支持台２０３よりも下方に設けられ処理室２０１内を排気する排気口２６０と、シャワーヘッド２４０の上部からシャワーヘッド２４０内に処理ガスを導入する処理ガス導入口２１０とを備えた基板処理装置において、シャワーヘッド２４０の外周にシャワーヘッド２４０内を排気する複数の排気口２４１を周方向に等間隔に開設し、各排気口２４１に排気流量調整器２４３を接続する。複数の排気口２４１から排気される処理ガスの排気流量を調整することで、シャワーヘッド２４０内部の中心部から外周方向への圧力勾配を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン基板、石英基板、ガラス基板のような基板を処理する基板処理装置は、基板にガスを供給することにより、基板への薄膜形成、不純物ドーピング、表面処理などを実施する。
従来のこの種の基板処理装置としては、シャワーヘッドを用いてガスを供給するタイプの枚葉式熱ＣＶＤ装置が知られている。この枚葉式熱ＣＶＤ装置においては、処理室内で基板を加熱し、処理室上部に接続したガス供給ラインからシャワーヘッドを介して処理室内の基板表面にシャワー状に成膜ガスを供給する。この基板上を流れる成膜ガスが熱エネルギーにより化学反応を起こして基板上に薄膜が成膜される。
ところが、このような枚葉式熱ＣＶＤ装置においては、シャワーヘッドから均一に流出した反応ガスは、シャワーヘッド直下から基板の表面上を基板外周部のガス排気口方向へ（基板の外側へ）向かって流れるため、シャワーヘッドの中心部の孔から基板表面の中心部に流出された反応ガスは、反応ガスの反応率が低い場合、基板表面の中心部付近では反応しきらず、基板の外側へ流れ込み、基板の外側の膜厚が大きくなるという問題点があった。
そこで、シャワーヘッドの孔径や位置を調節して孔の密度を最適化するなどして、基板上の反応ガスの濃度分布を均一化する工夫がなされきた。例えば特許文献１参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２９９２５６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、シャワーヘッドの孔径や位置を調節して孔の密度を最適化した基板処理装置においては、プロセス条件毎にシャワーヘッドの設計を変更する必要があり、さらに、部品の加工精度の誤差などによる装置個体差を生じる可能性もあるという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、ガスの流量や処理室の圧力や排気スピードとは独立して、フレキシブルにガスの濃度分布を制御することができる基板処理装置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、
複数の噴出孔を有し該複数の噴出孔から前記処理室内に処理ガスをシャワー状に供給するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの前記複数の噴出孔が設けられた面と対向する位置に設けられ前記処理室内で基板を支持する支持台と、
前記支持台よりも下方に設けられ前記処理室内を排気する排気部と、
前記シャワーヘッドの上部から前記シャワーヘッド内に処理ガスを導入する処理ガス導入口と、
前記シャワーヘッドの外周部から前記シャワーヘッド内を排気する複数の排気口と、
前記複数の排気口から排気される処理ガスの排気流量を調整することで前記シャワーヘッド内部の中心部から外周方向への圧力勾配を制御する制御部と、
を有することを特徴とする基板処理装置、
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、
複数の噴出孔を有し該複数の噴出孔から前記処理室内に処理ガスをシャワー状に供給するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの前記複数の噴出孔が設けられた面と対向する位置に設けられ前記処理室内で基板を支持する支持台と、
前記支持台よりも下方に設けられ前記処理室内を排気する排気部と、
前記シャワーヘッドの上部から前記シャワーヘッド内に処理ガスを導入する処理ガス導入口と、
前記シャワーヘッドの外周部から前記シャワーヘッド内に不活性ガスを導入する複数の不活性ガス導入口と、
前記複数の不活性ガス導入口から供給される不活性ガスの供給流量を調整することで、前記シャワーヘッド内部の中心部から外周方向への処理ガスの濃度勾配を制御する制御部と、
を有することを特徴とする基板処理装置、
が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の態様によれば、ガスの流量や処理室の圧力や排気スピードとは独立して、フレキシブルにガスの濃度分布を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる基板処理装置の縦断面図であり、ウェハ搬送時を示している。
【図２】その主要部の縦断面図であり、原料ガス供給ステップ時を示している。
【図３】その基板処理装置のガス供給系を示すレイアウト図である。
【図４】その基板処理装置による半導体装置の製造工程の一工程として行う成膜工程を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる基板処理装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１１】
図１〜図４は本発明の第１実施形態を示している。
まず、本実施形態にかかる基板処理装置の各構成を順に説明する。
【００１２】
＜処理室＞
図１、図２に示すとおり、本実施形態にかかる基板処理装置は、処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）など金属材料により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのウェハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。
【００１３】
処理室２０１内には、ウェハ２００を支持する支持台２０３が設けられている。ウェハ２００が直接触れる支持台２０３の上面には、例えば、石英（ＳｉＯ2 ）、カーボン、セラミックス、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などから構成された支持板としてのサセプタ２１７が設けられている。また、支持台２０３には、ウェハ２００を加熱する加熱手段としてのヒータ２０６が内蔵されている。なお、支持台２０３の下端部は、処理容器２０２の底部を貫通している。
【００１４】
処理室２０１の外部には、支持台２０３を昇降させる昇降機構２０７ｂが設けられている。この昇降機構２０７ｂを作動させて支持台２０３を昇降させることにより、サセプタ２１７上に支持されるウェハ２００を昇降させることが可能となっている。支持台２０３は、ウェハ２００の搬送時には図１で示される位置（ウェハ搬送位置）まで下降し、ウェハ２００の処理時には図２で示される位置（ウェハ処理位置）まで上昇する。なお、支持台２０３の下端部の周囲は、ベローズ２０３ａにより覆われており、処理室２０１内は気密に保持されている。
【００１５】
また、処理室２０１の底面（床面）には、例えば３本のリフトピン２０８ｂが鉛直方向に立ち上がるように設けられている。また、支持台２０３（サセプタ２１７も含む）には、かかるリフトピン２０８ｂを貫通させるための貫通孔２０８ａが、リフトピン２０８ｂに対応する位置にそれぞれ設けられている。そして、支持台２０３をウェハ搬送位置まで下降させた時には、図２に示すように、リフトピン２０８ｂの上端部がサセプタ２１７の上面から突出して、リフトピン２０８ｂがウェハ２００を下方から支持するようになっている。また、支持台２０３をウェハ処理位置まで上昇させたときには、図３に示すように、リフトピン２０８ｂはサセプタ２１７の上面から埋没して、サセプタ２１７がウェハ２００を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０８ｂは、ウェハ２００と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
【００１６】
＜ウェハ搬送口＞
処理室２０１（処理容器２０２）の内壁側面には、処理室２０１の内外にウェハ２００を搬送するためのウェハ搬送口２５０が設けられている。ウェハ搬送口２５０にはゲートバルブ２５１が設けられており、ゲートバルブ２５１を開くことにより、処理室２０１内と搬送室（予備室）２７１内とが連通するようになっている。搬送室２７１は搬送容器（密閉容器）２７２内に形成されており、搬送室２７１内にはウェハ２００を搬送する搬送ロボット２７３が設けられている。搬送ロボット２７３には、ウェハ２００を搬送する際にウェハ２００を支持する搬送アーム２７３ａが備えられている。支持台２０３をウェハ搬送位置まで下降させた状態で、ゲートバルブ２５１を開くことにより、搬送ロボット２７３により処理室２０１内と搬送室２７１内との間でウェハ２００を搬送することが可能となっている。処理室２０１内に搬送されたウェハ２００は、上述したようにリフトピン２０８ｂ上に一時的に載置される。なお、搬送室２７１のウェハ搬送口２５０が設けられた側と反対側には、図示しないロードロック室（ロードロックモジュール）が設けられており、搬送ロボット２７３によりロードロック室内と搬送室２７１内との間でウェハ２００を搬送することが可能となっている。ちなみに、ロードロック室は、未処理もしくは処理済ウェハ２００を一時的に収容する予備室として機能する。
【００１７】
＜排気系＞
処理室２０１（処理容器２０２）の内壁側面であって、ウェハ搬送口２５０の反対側には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２６０が設けられている。排気口２６０には排気チャンバ２６０ａを介して排気管２６１が接続されており、排気管２６１には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２６２、原料回収トラップ２６３、及び真空ポンプ２６４が順に直列に接続されている。主に、排気口２６０、排気チャンバ２６０ａ、排気管２６１、圧力調整器２６２、原料回収トラップ２６３、真空ポンプ２６４により排気系（排気ライン) が構成される。
【００１８】
＜ガス導入口＞
処理室２０１の上部に設けられる後述のシャワーヘッド２４０の上面（天井壁）には、処理室２０１内に各種ガスを供給するためのガス導入口２１０が設けられている。なお、ガス導入口２１０に接続されるガス供給系の構成については後述する。
【００１９】
＜シャワーヘッド＞
ガス導入口２１０と、ウェハ処理位置におけるウェハ２００との間には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２４０が設けられている。シャワーヘッド２４０は、ガス導入口２１０から導入されるガスを分散させるための分散板２４０ａと、分散板２４０ａを通過したガスをさらに均一に分散させて支持台２０３上のウェハ２００の表面に供給するためのシャワー板２４０ｂと、を備えている。分散板２４０ａおよびシャワー板２４０ｂには、複数の通気孔が設けられている。分散板２４０ａは、シャワーヘッド２４０の上面およびシャワー板２４０ｂと対向するように配置されており、シャワー板２４０ｂは、支持台２０３上のウェハ２００と対向するように配置されている。なお、シャワーヘッド２４０の上面と分散板２４０ａとの間、および分散板２４０ａとシャワー板２４０ｂとの間には、それぞれ空間が設けられており、かかる空間は、ガス導入口２１０から供給されるガスを分散させるための第１バッファ空間（分散室）２４０ｃ、および分散板２４０ａを通過したガスを拡散させるための第２バッファ空間２４０ｄとしてそれぞれ機能する。
図２に示されているように、シャワーヘッド２４０の外周には、シャワーヘッド２４０内の第２バッファ空間２４０ｄ内を排気する複数の排気口２４１が周方向に等間隔に配置されて開設されている。各排気口２４１には排気管２４２の一端がそれぞれ接続されており、各排気管２４２の他端は排気流量調整器２４３および開閉バルブ２４４を介して真空ポンプなどの排気装置に接続されている。排気流量調整器２４３は、複数の排気口２４１から排気される処理ガスの排気流量を調整することで、シャワーヘッド２４０内部の中心部から外周方向への圧力勾配を制御する制御部、を構成している。
【００２０】
＜排気ダクト＞
処理室２０１の内壁側面には、段差部２０１ａが設けられている。この段差部２０１ａは、コンダクタンスプレート２０４をウェハ処理位置近傍に保持するように構成されている。コンダクタンスプレート２０４は、内周部にウェハ２００を収容する穴が設けられた１枚のドーナツ状（リング状）をした円板として構成されている。コンダクタンスプレート２０４の外周部には、所定間隔を開けて周方向に配列された複数の排出口２０４ａが設けられている。排出口２０４ａは、コンダクタンスプレート２０４の外周部がコンダクタンスプレート２０４の内周部を支えることができるよう、不連続に形成される。
【００２１】
一方、支持台２０３の外周部には、ロワープレート２０５が係止している。ロワープレート２０５は、リング状の凹部２０５ｂと、凹部２０５ｂの内側上部に一体的に設けられたフランジ部２０５ａとを備えている。凹部２０５ｂは、支持台２０３の外周部と、処理室２０１の内壁側面との隙間を塞ぐように設けられている。凹部２０５ｂの底部のうち排気口２６０付近の一部には、凹部２０５ｂ内から排気口２６０側へガスを排出（流通）させるためのプレート排気口２０５ｃが設けられている。フランジ部２０５ａは、支持台２０３の上部外周縁上に係止する係止部として機能する。フランジ部２０５ａが支持台２０３の上部外周縁上に係止することにより、ロワープレート２０５が、支持台２０３の昇降に伴い、支持台２０３と共に昇降されるようになっている。
【００２２】
支持台２０３がウェハ処理位置まで上昇したとき、ロワープレート２０５もウェハ処理位置まで上昇する。その結果、ウェハ処理位置近傍に保持されているコンダクタンスプレート２０４が、ロワープレート２０５の凹部２０５ｂの上面部分を塞ぎ、凹部２０５ｂの内部をガス流路領域とする排気ダクト２５９が形成されることとなる。このとき、排気ダクト２５９（コンダクタンスプレート２０４及びロワープレート２０５）及び支持台２０３によって、処理室２０１内が、排気ダクト２５９よりも上方の処理室上部と、排気ダクト２５９よりも下方の処理室下部と、に仕切られることとなる。なお、コンダクタンスプレート２０４およびロワープレート２０５は、排気ダクト２５９の内壁に堆積する反応生成物をエッチングする場合（セルフクリーニングする場合）を考慮して、高温保持が可能な材料、例えば、耐高温高負荷用石英で構成することが好ましい。
【００２３】
ここで、ウェハ処理時における処理室２０１内のガスの流れについて説明する。
まず、ガス導入口２１０からシャワーヘッド２４０の上部へと供給されたガスは、第１バッファ空間（分散室）２４０ｃを経て分散板２４０ａの多数の孔から第２バッファ空間２４０ｄへと入り、さらにシャワー板２４０ｂの多数の孔を通過して処理室２０１内に供給され、ウェハ２００上に均一に供給される。そして、ウェハ２００上に供給されたガスは、ウェハ２００の径方向外側に向かって放射状に流れる。そして、ウェハ２００に接触した後の余剰なガスは、ウェハ２００の外周部に位置する排気ダクト２５９上、すなわちコンダクタンスプレート２０４上を、ウェハ２００の径方向外側に向かって放射状に流れ、コンダクタンスプレート２０４に設けられた排出口２０４ａから、排気ダクト２５９内のガス流路領域内（凹部２０５ｂ内）へと排出される。その後、ガスは排気ダクト２５９内を流れ、プレート排気口２０５ｃを経由して排気口２６０へと排気される。このようにガスを流すことで、処理室２０１下部、すなわち支持台２０３の裏面や処理室２０１の底面側へのガスの回り込みが抑制される。
【００２４】
ところで、シャワー板２４０ｂの多数の孔から処理室２０１内に均一に流出したガスは、シャワー板２４０ｂ直下からウェハ２００の表面上をウェハ２００外周方向へ向かって流れる。このため、成膜する処理ガス（反応ガス）の反応率が低い場合には、シャワー板２４０ｂ中心部の孔からウェハ２００表面の中心部に流出した処理ガスは、ウェハ２００表面の中心部付近では反応しきらずに、ウェハ２００の外周側へ流れ込み、ウェハ２００の外周部における膜厚が大きくなる。
そこで、本実施形態においては、処理ガスの流量や処理室２０１内の圧力や排気スピードとは独立して、フレキシブルにガスの濃度分布を制御することにより、面内膜厚分布が全体にわたって均一になるように、成膜するものとした。
すなわち、反応率の低い処理ガスがガス導入口２１０からシャワーヘッド２４０に供給される際、コントローラ２８０は開閉バルブ２４４を開くとともに、排気流量調整器２４３によって複数の排気口２４１から排気されるガスの排気流量を調整することにより、シャワーヘッド２４０内部の圧力勾配を中心部から外周方向へ減少するように制御する。
ここで、シャワー板２４０ｂから処理室２０１内に噴出するガスの流量は、シャワー板２４０ｂの各噴出孔からそれぞれの地点での第２バッファ空間２４０ｄ内と処理室２０１内との圧力差に依存するため、第２バッファ空間２４０ｄ内において外周ほど低い圧力分布を形成することにより、シャワー板２４０ｂから処理室２０１内に噴出するガスの流量を中心部ほど多く外周ほど少ない分布とすることができる。このようにして、シャワー板２４０ｂによってウェハ２００の外周部に供給される処理ガスの流量を予め減少させることができるため、ウェハ２００上の処理ガス濃度を一定にすることができる。これにより、ウェハ２００に面内膜厚分布が全体にわたって均一になるように、成膜することができる。
【００２５】
続いて、上述したガス導入口２１０に接続されるガス供給系の構成について、図３を参照しながら説明する。
＜液体原料供給系＞
処理室２０１の外部には、第１液体原料としてのＨｆ（ハフニウム）を含む有機金属液体原料（以下、Ｈｆ原料ともいう）を供給する第１液体原料供給源２２０ｈと、第２液体原料としてのＳｉ（シリコン）を含む有機金属液体原料（以下、Ｓｉ原料ともいう）を供給する第２液体原料供給源２２０ｓが設けられている。第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓは、内部に液体原料を収容（充填）可能なタンク（密閉容器）としてそれぞれ構成されている。
【００２６】
ここで、第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓには、圧送ガス供給管２３７ｈ，２３７ｓがそれぞれ接続されている。圧送ガス供給管２３７ｈ，２３７ｓの上流側端部には、図示しない圧送ガス供給源が接続されている。また、圧送ガス供給管２３７ｈ，２３７ｓの下流側端部は、それぞれ第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓ内の上部に存在する空間に連通しており、この空間内に圧送ガスを供給するようになっている。なお、圧送ガスとしては、液体原料とは反応しないガスを用いることが好ましく、例えばＮ2 ガス等の不活性ガスが好適に用いられる。
【００２７】
また、第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓには、第１液体原料供給管２１１ｈ、第２液体原料供給管２１１ｓがそれぞれ接続されている。ここで、第１液体原料供給管２１１ｈ、第２液体原料供給管２１１ｓの上流側端部は、それぞれ第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓ内に収容した液体原料内に浸されている。また、第１液体原料供給管２１１ｈ、第２液体原料供給管２１１ｓの下流側端部は、液体原料を気化させる気化部としての気化器２２９ｈ，２２９ｓにそれぞれ接続されている。なお、第１液体原料供給管２１１ｈ、第２液体原料供給管２１１ｓには、液体原料の供給流量を制御する流量制御手段としての液体流量コントローラ（ＬＭＦＣ）２２１ｈ，２２１ｓと、液体原料の供給を制御する開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１と、がそれぞれ設けられている。なお、開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１は、それぞれ気化器２２９ｈ，２２９ｓの内部に設けられている。
【００２８】
上記構成において、開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１を開くとともに、圧送ガス供給管２３７ｈ，２３７ｓから圧送ガスを供給することにより、第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓから気化器２２９ｈ，２２９ｓへと液体原料を圧送（供給）することが可能となる。主に、第１液体原料供給源２２０ｈ、圧送ガス供給管２３７ｈ、第１液体原料供給管２１１ｈ、液体流量コントローラ２２１ｈ、バルブｖｈ１により第１液体原料供給系（第１液体原料供給ライン）が構成され、主に、第２液体原料供給源２２０ｓ、圧送ガス供給管２３７ｓ、第２液体原料供給管２１１ｓ、液体流量コントローラ２２１ｓ、バルブｖｓ１により第２液体原料供給系（第２液体原料供給ライン）が構成される。
【００２９】
＜気化部＞
液体原料を気化する気化部としての気化器２２９ｈ，２２９ｓは、液体原料をヒータ２３ｈ，２３ｓで加熱して気化させて原料ガスを発生させる気化室２０ｈ，２０ｓと、この気化室２０ｈ，２０ｓへ液体原料を吐出するまでの流路である液体原料流路２１ｈ，２１ｓと、液体原料の気化室２０ｈ，２０ｓ内への供給を制御する上述の開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１と、気化室２０ｈ，２０ｓにて発生させた原料ガスを後述する第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓへ供給するアウトレットとしての原料ガス供給口２２ｈ，２２ｓと、それぞれを有している。上述の第１液体原料供給管２１１ｈ、第２液体原料供給管２１１ｓの下流側端部は、それぞれ開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１を介して液体原料流路２１ｈ，２１ｓの上流側端部に接続されている。液体原料流路２１ｈ，２１ｓには、それぞれキャリアガス供給管２４ｈ，２４ｓの下流側端部が接続されており、液体原料流路２１ｈ，２１ｓを介して気化室２０ｈ，２０ｓ内にキャリアガスを供給するように構成されている。キャリアガス供給管２４ｈ，２４ｓの上流側端部には、キャリアガスとしてのＮ2 ガスを供給するためのＮ2 ガス供給源２３０ｃが接続されている。キャリアガス供給管２４ｈ，２４ｓには、Ｎ2 ガスの供給流量を制御する流量制御器としての流量コントローラ（ＭＦＣ）２２５ｈ，２２５ｓと、Ｎ2 ガスの供給を制御するバルブｖｈ２，ｖｓ２とが、それぞれ設けられている。主に、Ｎ2 ガス供給源２３０ｃ、キャリアガス供給管２４ｈ，２４ｓ、流量コントローラ２２５ｈ，２２５ｓ、バルブｖｈ２，ｖｓ２によりキャリアガス供給系（キャリアガス供給ライン）が構成される。なお、気化器２２９ｈ，２２９ｓはそれぞれ第１気化部、第２気化部として構成されている。
【００３０】
＜原料ガス供給系＞
上記の気化器２２９ｈ，２２９ｓの原料ガス供給口２２ｈ，２２ｓには、処理室２０１内に原料ガスを供給する第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓの上流側端部がそれぞれ接続されている。第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓの下流側端部は、合流するように一本化して原料ガス供給管２１３となり、一本化した原料ガス供給管２１３は、ガス導入口２１０に接続されている。なお、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓには、処理室２０１内への原料ガスの供給を制御する開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３がそれぞれ設けられている。
【００３１】
上記構成において、気化器２２９ｈ，２２９ｓにて液体原料を気化させて原料ガスを発生させるとともに、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３を開くことにより、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓから原料ガス供給管２１３を介して処理室２０１内へ原料ガスを供給することが可能となる。主に、第１原料ガス供給管２１３ｈ、バルブｖｈ３により、第１原料ガス供給系（第１原料ガス供給ライン）が構成され、主に、第２原料ガス供給管２１３ｓ、バルブｖｓ３により、第２原料ガス供給系（第２原料ガス供給ライン）が構成される。また、第１液体原料供給系、第１気化部、第１原料ガス供給系により第１原料供給系（Ｈｆ原料供給系）が構成され、第２液体原料供給系、第２気化部、第２原料ガス供給系により第２原料供給系（Ｓｉ原料供給系）が構成される。
【００３２】
＜反応ガス供給系＞
また、処理室２０１の外部には、酸素（Ｏ2 ）ガスを供給する酸素ガス供給源２３０ｏが設けられている。酸素ガス供給源２３０ｏには、第１酸素ガス供給管２１１ｏの上流側端部が接続されている。第１酸素ガス供給管２１１ｏの下流側端部には、プラズマにより酸素ガスから反応ガス（反応物）すなわち酸化剤としてのオゾンガスを生成させるオゾナイザ２２９ｏが接続されている。なお、第１酸素ガス供給管２１１ｏには、酸素ガスの供給流量を制御する流量制御手段としての流量コントローラ２２１ｏが設けられている。
【００３３】
オゾナイザ２２９ｏのアウトレットとしてのオゾンガス供給口２２ｏには、反応ガス供給管としてのオゾンガス供給管２１３ｏの上流側端部が接続されている。また、オゾンガス供給管２１３ｏの下流側端部は、原料ガス供給管２１３に合流するように接続されている。すなわち、オゾンガス供給管２１３ｏは、反応ガスとしてのオゾンガスを処理室２０１内に供給するように構成されている。なお、オゾンガス供給管２１３ｏには、処理室２０１内へのオゾンガスの供給を制御する開閉バルブｖｏ３が設けられている。
【００３４】
なお、第１酸素ガス供給管２１１ｏの流量コントローラ２２１ｏよりも上流側には、第２酸素ガス供給管２１２ｏの上流側端部が接続されている。また、第２酸素ガス供給管２１２ｏの下流側端部は、オゾンガス供給管２１３ｏの開閉バルブｖｏ３よりも上流側に接続されている。なお、第２酸素ガス供給管２１２ｏには、酸素ガスの供給流量を制御する流量制御手段としての流量コントローラ２２２ｏが設けられている。
【００３５】
上記構成において、オゾナイザ２２９ｏに酸素ガスを供給してオゾンガスを発生させるとともに、開閉バルブｖｏ３を開くことにより、処理室２０１内へオゾンガスを供給することが可能となる。なお、処理室２０１内へのオゾンガスの供給中に、第２酸素ガス供給管２１２ｏから酸素ガスを供給するようにすれば、処理室２０１内へ供給するオゾンガスを酸素ガスにより希釈して、オゾンガス濃度を調整することが可能となる。
主に、酸素ガス供給源２３０ｏ、第１酸素ガス供給管２１１ｏ、オゾナイザ２２９ｏ、流量コントローラ２２１ｏ、オゾンガス供給管２１３ｏ、開閉バルブｖｏ３、第２酸素ガス供給管２１２ｏ、流量コントローラ２２２ｏにより反応ガス供給系（反応ガス供給ライン）が構成される。
【００３６】
＜パージガス供給系＞
また、処理室２０１の外部には、パージガスとしてのＮ2 ガスを供給するためのＮ2 ガス供給源２３０ｐが設けられている。Ｎ2 ガス供給源２３０ｐには、パージガス供給管２１４の上流側端部が接続されている。パージガス供給管２１４の下流側端部は、３本のライン、すなわち、第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、及び第３パージガス供給管２１４ｏに分岐している。第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、第３パージガス供給管２１４ｏの下流側端部は、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ、オゾンガス供給管２１３ｏの開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３，ｖｏ３の下流側にそれぞれ接続されている。なお、第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、第３パージガス供給管２１４ｏには、Ｎ2 ガスの供給流量を制御する流量制御手段としての流量コントローラ２２４ｈ，２２４ｓ，２２４ｏと、Ｎ2 ガスの供給を制御する開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４とが、それぞれ設けられている。
主に、Ｎ2 ガス供給源２３０ｐ、パージガス供給管２１４、第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、第３パージガス供給管２１４ｏ、流量コントローラ２２４ｈ，２２４ｓ，２２４ｏ、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４によりパージガス供給系（パージガス供給ライン）が構成される。
【００３７】
＜ベント（バイパス）系＞
また、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ、オゾンガス供給管２１３ｏの開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３，ｖｏ３の上流側には、第１ベント管２１５ｈ、第２ベント管２１５ｓ、第３ベント管２１５ｏの上流側端部がそれぞれ接続されている。また、第１ベント管２１５ｈ、第２ベント管２１５ｓ、第３ベント管２１５ｏの下流側端部は合流するように一本化してベント管２１５となり、ベント管２１５は排気管２６１の原料回収トラップ２６３よりも上流側に接続されている。第１ベント管２１５ｈ、第２ベント管２１５ｓ、第３ベント管２１５ｏには、ガスの供給を制御するための開閉バルブｖｈ５，ｖｓ５，ｖｏ５がそれぞれ設けられている。
【００３８】
上記構成において、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３，ｖｏ３を閉じ、開閉バルブｖｈ５，ｖｓ５，ｖｏ５を開くことで、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ、オゾンガス供給管２１３ｏ内を流れるガスを、処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスさせ、処理室２０１外へとそれぞれ排気することが可能となる。
【００３９】
また、第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、第３パージガス供給管２１４ｏの開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４よりも上流側であって流量コントローラ２２４ｈ，２２４ｓ，２２４ｏよりも下流側には、第４ベント管２１６ｈ、第５ベント管２１６ｓ、第６ベント管２１６ｏがそれぞれ接続されている。また、第４ベント管２１６ｈ、第５ベント管２１６ｓ、第６ベント管２１６ｏの下流側端部は合流するように一本化してベント管２１６となり、ベント管２１６は排気管２６１の原料回収トラップ２６３よりも下流側であって真空ポンプ２６４よりも上流側に接続されている。第４ベント管２１６ｈ、第５ベント管２１６ｓ、第６ベント管２１６ｏには、ガスの供給を制御するための開閉バルブｖｈ６，ｖｓ６，ｖｏ６がそれぞれ設けられている。
【００４０】
上記構成において、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４を閉じ、開閉バルブｖｈ６，ｖｓ６，ｖｏ６を開くことで、第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、第３パージガス供給管２１４ｏ内を流れるＮ2 ガスを、処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスさせ、処理室２０１外へとそれぞれ排気することが可能となる。
なお、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３，ｖｏ３を閉じ、開閉バルブｖｈ５，ｖｓ５，ｖｏ５を開くことで、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ、オゾンガス供給管２１３ｏ内を流れるガスを、処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスさせ、処理室２０１外へとそれぞれ排気する場合には、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４を開くことにより、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ、オゾンガス供給管２１３ｏ内にＮ2 ガスを導入して、各原料ガス供給管内をパージするように設定されている。また、開閉バルブｖｈ６，ｖｓ６，ｖｏ６は、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４と逆動作を行うように設定されており、Ｎ2 ガスを各原料ガス供給管内に供給しない場合には、処理室２０１をバイパスしてＮ2 ガスを排気するようになっている。
主に、第１ベント管２１５ｈ、第２ベント管２１５ｓ、第３ベント管２１５ｏ、ベント管２１５、第４ベント管２１６ｈ、第５ベント管２１６ｓ、第６ベント管２１６ｏ、ベント管２１６、開閉バルブｖｈ５，ｖｓ５，ｖｏ５、開閉バルブｖｈ６，ｖｓ６，ｖｏ６によりベント系（ベントライン）が構成される。
【００４１】
＜コントローラ＞
本実施形態にかかる基板処理装置は、基板処理装置の各部の動作を制御するコントローラ２８０を有している。コントローラ２８０は、ゲートバルブ２５１、昇降機構２０７ｂ、搬送ロボット２７３、ヒータ２０６、圧力調整器（ＡＰＣ）２６２、気化器２２９ｈ，２２９ｓ、オゾナイザ２２９ｏ、真空ポンプ２６４、開閉バルブｖｈ１〜ｖｈ６，ｖｓ１〜ｖｓ６，ｖｏ３〜ｖｏ６、液体流量コントローラ２２１ｈ，２２１ｓ、流量コントローラ２２５ｈ，２２５ｓ，２２４ｈ，２２４ｓ，２２１ｏ，２２２ｏ，２２４ｏ、排気流量調整器２４３、開閉バルブ２４４、等の動作を制御する。
【００４２】
次に、本発明の実施形態にかかる半導体装置の製造工程の一工程として上述の基板処理装置を用いてウェハ上に薄膜を形成する成膜工程について、図４を参照しながら説明する。
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によって制御される。
【００４３】
＜基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）＞
まず、昇降機構２０７ｂを作動させ、支持台２０３を、図１に示すウェハ搬送位置まで下降させる。そして、ゲートバルブ２５１を開き、処理室２０１と搬送室２７１とを連通させる。そして、搬送ロボット２７３により搬送室２７１内から処理室２０１内へ処理対象のウェハ２００を搬送アーム２７３ａで支持した状態で搬入する（Ｓ１）。処理室２０１内に搬入したウェハ２００は、支持台２０３の上面から突出しているリフトピン２０８ｂ上に一時的に載置される。搬送ロボット２７３の搬送アーム２７３ａが処理室２０１内から搬送室２７１内へ戻ると、ゲートバルブ２５１が閉じられる。
【００４４】
続いて、昇降機構２０７を作動させ、支持台２０３を、図３に示すウェハ処理位置まで上昇させる。その結果、リフトピン２０８ｂは支持台２０３の上面から埋没し、ウェハ２００は、支持台２０３上面のサセプタ２１７上に載置される（Ｓ２）。
【００４５】
＜圧力調整工程（Ｓ３）、昇温工程（Ｓ４）＞
続いて、圧力調整器（ＡＰＣ）２６２により、処理室２０１内の圧力が所定の処理圧力となるように制御する（Ｓ３）。また、ヒータ２０６に供給する電力を調整し、ウェハ２００温度を昇温させウェハ２００の表面温度が所定の処理温度となるように制御する（Ｓ４）。
【００４６】
なお、基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）、圧力調整工程（Ｓ３）、昇温工程（Ｓ４）および後述する基板搬出工程（Ｓ１１）においては、真空ポンプ２６４を作動させつつ、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３，ｖｏ３を閉じ、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４を開くことで、処理室２０１内にＮ2 ガスを常に流しておく。これにより、ウェハ２００上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。なお、真空ポンプ２６４は、少なくとも基板搬入工程（Ｓ１）から後述の基板搬出工程（Ｓ１１）までの間は、常に作動させた状態とする。
【００４７】
工程Ｓ１〜Ｓ４と並行して、第１液体原料（Ｈｆ原料）を気化させた第１原料ガス（Ｈｆ原料ガス）を生成（予備気化）させておく。すなわち、開閉バルブｖｈ３を閉じたまま、開閉バルブｖｈ２を開き、気化器２２９ｈへキャリアガスを供給しつつ、開閉バルブｖｈ１を開くとともに、圧送ガス供給管２３７ｈから圧送ガスを供給して、第１液体原料供給源２２０ｈから気化器２２９ｈへ第１液体原料を圧送（供給）し、気化器２２９ｈにて第１液体原料を気化させて第１原料ガスを生成させておく。この予備気化工程では、真空ポンプ２６４を作動させつつ、開閉バルブｖｈ３を閉じたまま、開閉バルブｖｈ５を開くことにより、第１原料ガスを処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスして排気しておく。なお、本実施形態では、第１液体原料（Ｈｆ原料）として、Ｈｆ［ＯＣ（ＣＨ3 ）2 ＣＨ2 ＯＣＨ3 ］4 （以下、Ｈｆ（ＭＭＰ）4 と略す。）を用いる。
【００４８】
また、このとき、第２液体原料（Ｓｉ原料）を気化させた第２原料ガス（Ｓｉ原料ガス）も生成（予備気化）させておく。すなわち、開閉バルブｖｓ３を閉じたまま、開閉バルブｖｓ２を開き、気化器２２９ｓへキャリアガスを供給しつつ、開閉バルブｖｓ１を開くとともに、圧送ガス供給管２３７ｓから圧送ガスを供給して、第２液体原料供給源２２０ｓから気化器２２９ｓへ第２液体原料を圧送（供給）し、気化器２２９ｓにて第２液体原料を気化させて第２原料ガスを生成させておく。この予備気化工程では、真空ポンプ２６４を作動させつつ、開閉バルブｖｓ３を閉じたまま、開閉バルブｖｓ５を開くことにより、第２原料ガスを処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスして排気しておく。なお、本実施形態では、第２液体原料（Ｓｉ原料）として、Ｓｉ［ＯＣ（ＣＨ3 ）2 ＣＨ2 ＯＣＨ3 ］4 （以下、Ｓｉ（ＭＭＰ）4 と略す。）を用いる。
【００４９】
さらに、このとき、反応物としてのオゾンガスも生成させておくことが好ましい。すなわち、酸素ガス供給源２３０ｏからオゾナイザ２２９ｏへ酸素ガスを供給して、オゾナイザ２２９ｏにてオゾンガスを生成させておく。この際、真空ポンプ２６４を作動させつつ、開閉バルブｖｏ３を閉じたまま、開閉バルブｖｏ５を開くことにより、オゾンガスを処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスして排気しておく。
【００５０】
気化器２２９ｈ，２２９ｓにて第１原料ガス、第２原料ガスを安定した状態で生成させたり、あるいはオゾナイザ２２９ｏにてオゾンガスを安定した状態で生成させたりするには所定の時間を要する。すなわち、原料ガスやオゾンガスの生成初期は原料ガスやオゾンガスが不安定な状態で供給される。このため、本実施形態では、第１原料ガス、第２原料ガス、オゾンガスを予め生成させておくことで安定供給可能な状態としておき、開閉バルブｖｈ３，ｖｈ５，ｖｓ３，ｖｓ５，ｖｏ３，ｖｏ５の開閉を切り替えることにより、第１原料ガス、第２原料ガス、オゾンガスの流路を切り替える。その結果、開閉バルブの切り替えにより、処理室２０１内への第１原料ガス、第２原料ガス、オゾンガスの安定した供給を迅速に開始あるいは停止できるようになり、好ましい。
【００５１】
＜原料ガス供給工程（Ｓ６）＞
続いて、開閉バルブｖｈ４，ｖｈ５，ｖｓ４，ｖｓ５を閉じ、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３を開いて、処理室２０１内への第１原料ガスおよび第２原料ガスの供給を開始する。この際、上述したように、排気流量調整器２４３によってシャワーヘッド２４０内の圧力勾配を中心から外周方向へ減少するように制御する。第１原料ガスおよび第２原料ガスは、シャワーヘッド２４０により処理室２０１内のウェハ２００上に、中心ほど多く外周ほど少なく供給されるため、上述したように、ウェハ２００の面内膜厚分布は均一になる。余剰な第１原料ガスおよび第２原料ガスは、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０へと排気される。なお、処理室２０１内への第１原料ガスおよび第２原料ガスの供給時には、オゾンガス供給管２１３ｏ内への第１原料ガスおよび第２原料ガスの侵入を防止するように、また、処理室２０１内における第１原料ガスおよび第２原料ガスの拡散を促すように、開閉バルブｖｏ４は開いたままとし、処理室２０１内にＮ2 ガスを常に流しておくことが好ましい。
【００５２】
開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３を開き、第１原料ガスおよび第２原料ガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３を閉じ、開閉バルブｖｈ４，ｖｈ５，ｖｓ４，ｖｓ５を開いて、処理室２０１内への第１原料ガスおよび第２原料ガスの供給を停止する。また、同時に、開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１を閉じて、気化器２２９ｈ，２２９ｓへの第１液体原料および第２液体原料の供給も停止する。
【００５３】
＜パージ工程（Ｓ７）＞
開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３を閉じ、処理室２０１内への第１原料ガスおよび第２原料ガスの供給を停止した後は、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４は開いたままとし、処理室２０１内へのＮ2 ガスの供給を継続して行う。Ｎ2 ガスは、シャワーヘッド２４０を介して処理室２０１内に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０へと排気される。このようにして、処理室２０１内をＮ2 ガスによりパージし、処理室２０１内に残留している第１原料ガスおよび第２原料ガスを除去する。
【００５４】
＜酸化剤供給工程（Ｓ８）＞
処理室２０１内のパージが完了したら、開閉バルブｖｏ４，ｖｏ５を閉じ、開閉バルブｖｏ３を開いて、処理室２０１内への酸化剤としてのオゾンガスの供給を開始する。この際、上述したように、排気流量調整器２４３によってシャワーヘッド２４０内の圧力勾配を中心から外周方向へ減少するように制御する。オゾンガスは、シャワーヘッド２４０により処理室２０１内のウェハ２００上に、中心ほど多く外周ほど少なく供給されるため、上述したように、ウェハ２００の面内処理（改質）分布は均一になる。余剰なオゾンガスや反応副生成物は、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０へと排気される。なお、処理室２０１内へのオゾンガスの供給時には、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ内へのオゾンガスの侵入を防止するように、また、処理室２０１内におけるオゾンガスの拡散を促すように、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４は開いたままとし、処理室２０１内にＮ2 ガスを常に流しておくことが好ましい。
【００５５】
開閉バルブｖｏ３を開き、オゾンガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、開閉バルブｖｏ３を閉じ、開閉バルブｖｏ４，ｖｏ５を開いて、処理室２０１内へのオゾンガスの供給を停止する。
【００５６】
＜パージ工程（Ｓ９）＞
開閉バルブｖｏ３を閉じ、処理室２０１内へのオゾンガスの供給を停止した後は、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４は開いたままとし、処理室２０１内へのＮ2 ガスの供給を継続して行う。Ｎ2 ガスは、シャワーヘッド２４０を介して処理室２０１内に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０へと排気される。このようにして、処理室２０１内をＮ2 ガスによりパージし、処理室２０１内に残留しているオゾンガスや反応副生成物を除去する。
【００５７】
なお、酸化剤供給工程（Ｓ８）もしくはパージ工程（Ｓ７）と並行して、第１原料ガスおよび第２原料ガスを生成（予備気化）させておく。
【００５８】
＜繰り返し工程（Ｓ１０）＞
そして、工程Ｓ６〜Ｓ９までを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数繰り返すことにより、ウェハ２００上に所望膜厚のハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）薄膜が形成される（薄膜形成工程）。
【００５９】
なお、原料ガス供給工程（Ｓ６）では、第１原料ガスと第２原料ガスとを同時に供給する例について説明したが、第１原料ガスと第２原料ガスとは別々に供給してもよい。すなわち、第１原料ガスを供給する第１原料ガス供給工程（Ｓ６ｈ）、パージ工程（Ｓ７ｈ）、第２原料ガスを供給する第２原料ガス供給工程（Ｓ６ｓ）、パージ工程（Ｓ７ｓ）、酸化剤供給工程（Ｓ８）、パージ工程（Ｓ９）を、１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ウェハ２００上に所望の膜厚のハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）薄膜を形成するようにしてもよい。この場合、支持台２０３をウェハ処理位置に保持した状態で、第１原料ガス供給工程（Ｓ６ｈ）、パージ工程（Ｓ７ｈ）、第２原料ガス供給工程（Ｓ６ｓ）を行い、パージ工程（Ｓ７ｓ）開始と同時に支持台２０３を降下させ、支持台２０３を降下させた状態で酸化剤供給工程（Ｓ８）を行い、パージ工程（Ｓ９）開始と同時に支持台２０３の上昇を開始することとなる。
【００６０】
＜基板搬出工程（Ｓ１１）＞
その後、上述した基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）に示した手順とは逆の手順により、所望膜厚のＨｆＳｉＯｘ膜を形成した後のウェハ２００を処理室２０１内から搬送室２７１内へ搬出して、本実施形態にかかる基板処理工程を完了する。
【００６１】
なお、薄膜形成工程をＣＶＤ法により行う場合には、処理温度を原料ガスが自己分解する程度の温度帯となるように制御する。この場合、原料ガス供給工程（Ｓ６）においては、原料ガスが自己分解し、基板２００上に１〜数十原子層程度の薄膜が形成される。酸化剤供給工程においては、オゾンガスにより基板２００上に形成された１〜数十原子層程度の薄膜よりＣ、Ｈ等の不純物が除去される。
【００６２】
また、薄膜形成工程をＡＬＤ法により行う場合には、処理温度を原料ガスが自己分解しない程度の温度帯となるように制御する。この場合、原料ガス供給工程においては、原料ガスは基板２００上に吸着する。酸化剤供給工程においては、基板２００上に吸着した原料とオゾンガスとが反応することにより基板２００上に１原子層未満の薄膜が形成される。なお、このとき、オゾンガスにより薄膜中に混入しようとするＣ、Ｈ等の不純物を脱離させることができる。
【００６３】
なお、本実施形態にかかる基板処理装置にて、ＣＶＤ法により、基板を処理する際の処理条件としては、例えばＨｆＳｉＯｘ膜を成膜する場合、処理温度：３９０〜４５０℃、処理圧力：５０〜４００Ｐａ、第１原料（Ｈｆ（ＭＭＰ）4 ）供給流量：０．０１〜０．２ｇ／ｍｉｎ、第２原料（Ｓｉ（ＭＭＰ）4 ）供給流量：０．０１〜０．２ｇ／ｍｉｎ、酸化剤（オゾンガス）供給流量：１００〜３０００ｓｃｃｍが例示される。
【００６４】
また、本実施形態にかかる基板処理装置にて、ＡＬＤ法により、基板を処理する際の処理条件としては、例えばＨｆＳｉＯｘ膜を成膜する場合、処理温度：２００〜３５０℃、処理圧力：５０〜４００Ｐａ、第１原料（Ｈｆ（ＭＭＰ）4 ）供給流量：０．０１〜０．２ｇ／ｍｉｎ、第２原料（Ｓｉ（ＭＭＰ）4 ）供給流量：０．０１〜０．２ｇ／ｍｉｎ、酸化剤（オゾンガス）供給流量：１００〜３０００ｓｃｃｍが例示される。
【００６５】
図５は本発明の第２実施形態を示している。
本実施形態にかかる基板処理装置が前記実施形態にかかる基板処理装置と異なる点は、シャワーヘッド２４０の外周部から第２バッファ空間２４０ｄ内に不活性ガスを導入する複数の不活性ガス導入口２４５がシャワーヘッド２４０の外周に、周方向に等間隔に配置されて開設されている点と、各不活性ガス導入口２４５に不活性ガス導入管２４６の一端がそれぞれ接続されている点と、各不活性ガス導入管２４６の他端は流量調整器（マスフローコントローラ）２４７および開閉バルブ２４８を介して不活性ガスとしての窒素ガスを供給する窒素ガス供給装置に接続されている点である。流量調整器２４７は、不活性ガス導入口２４５から供給される窒素ガスの供給流量を調整することにより、シャワーヘッド２４０内部の中心部から外周方向への処理ガスの濃度勾配を制御する制御部、を構成している。
【００６６】
本実施形態においては、反応率の低い処理ガスがガス導入口２１０からシャワーヘッド２４０に供給される際に、コントローラ２８０は開閉バルブ２４８を開くとともに、流量調整器２４７によって複数の不活性ガス導入口２４５から供給される窒素ガスの供給流量を調整することにより、シャワーヘッド２４０内部の処理ガス濃度勾配を中心部から外周方向へ減少するように制御することができるので、シャワー板２４０ｂから処理室２０１内に噴出する処理ガスの流量を中心部ほど多く外周ほど少ない分布とすることができる。このようにして、シャワー板２４０ｂによってウェハ２００の外周部に供給される処理ガスの流量を予め減少させることができるため、ウェハ２００上の処理ガス濃度を一定にすることができる。これにより、ウェハ２００に面内膜厚分布が全体にわたって均一になるように、成膜することができる。
【００６７】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００６８】
例えば、各排気口毎に排気管を接続したり、各不活性ガス導入口毎に不活性ガス導入管を接続したりするに限らず、リング形状のバッファ空間を介して排気管または不活性ガス導入管を接続してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
２００ ウェハ（基板）
２０１ 処理室
２０３ 支持台
２１０ ガス導入口
２４０ シャワーヘッド
２４１ 排気口
２４２ 排気管
２４３ 排気流量調整器
２４４ 開閉バルブ
２４５ 不活性ガス導入口
２４６ 不活性ガス導入管
２４７ 流量調整器（マスフローコントローラ）
２４８ 開閉バルブ
２６０ 排気口（排気部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン基板、石英基板、ガラス基板のような基板を処理する基板処理装置は、基板にガスを供給することにより、基板への薄膜形成、不純物ドーピング、表面処理などを実施する。
従来のこの種の基板処理装置としては、シャワーヘッドを用いてガスを供給するタイプの枚葉式熱ＣＶＤ装置が知られている。この枚葉式熱ＣＶＤ装置においては、処理室内で基板を加熱し、処理室上部に接続したガス供給ラインからシャワーヘッドを介して処理室内の基板表面にシャワー状に成膜ガスを供給する。この基板上を流れる成膜ガスが熱エネルギーにより化学反応を起こして基板上に薄膜が成膜される。
ところが、このような枚葉式熱ＣＶＤ装置においては、シャワーヘッドから均一に流出した反応ガスは、シャワーヘッド直下から基板の表面上を基板外周部のガス排気口方向へ（基板の外側へ）向かって流れるため、シャワーヘッドの中心部の孔から基板表面の中心部に流出された反応ガスは、反応ガスの反応率が低い場合、基板表面の中心部付近では反応しきらず、基板の外側へ流れ込み、基板の外側の膜厚が大きくなるという問題点があった。
そこで、シャワーヘッドの孔径や位置を調節して孔の密度を最適化するなどして、基板上の反応ガスの濃度分布を均一化する工夫がなされきた。例えば特許文献１参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２９９２５６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、シャワーヘッドの孔径や位置を調節して孔の密度を最適化した基板処理装置においては、プロセス条件毎にシャワーヘッドの設計を変更する必要があり、さらに、部品の加工精度の誤差などによる装置個体差を生じる可能性もあるという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、ガスの流量や処理室の圧力や排気スピードとは独立して、フレキシブルにガスの濃度分布を制御することができる基板処理装置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、
複数の噴出孔を有し該複数の噴出孔から前記処理室内に処理ガスをシャワー状に供給するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの前記複数の噴出孔が設けられた面と対向する位置に設けられ前記処理室内で基板を支持する支持台と、
前記支持台よりも下方に設けられ前記処理室内を排気する排気部と、
前記シャワーヘッドの上部から前記シャワーヘッド内に処理ガスを導入する処理ガス導入口と、
前記シャワーヘッドの外周部から前記シャワーヘッド内を排気する複数の排気口と、
前記複数の排気口から排気される処理ガスの排気流量を調整することで前記シャワーヘッド内部の中心部から外周方向への圧力勾配を制御する制御部と、
を有することを特徴とする基板処理装置、
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、
複数の噴出孔を有し該複数の噴出孔から前記処理室内に処理ガスをシャワー状に供給するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの前記複数の噴出孔が設けられた面と対向する位置に設けられ前記処理室内で基板を支持する支持台と、
前記支持台よりも下方に設けられ前記処理室内を排気する排気部と、
前記シャワーヘッドの上部から前記シャワーヘッド内に処理ガスを導入する処理ガス導入口と、
前記シャワーヘッドの外周部から前記シャワーヘッド内に不活性ガスを導入する複数の不活性ガス導入口と、
前記複数の不活性ガス導入口から供給される不活性ガスの供給流量を調整することで、前記シャワーヘッド内部の中心部から外周方向への処理ガスの濃度勾配を制御する制御部と、
を有することを特徴とする基板処理装置、
が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の態様によれば、ガスの流量や処理室の圧力や排気スピードとは独立して、フレキシブルにガスの濃度分布を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる基板処理装置の縦断面図であり、ウェハ搬送時を示している。
【図２】その主要部の縦断面図であり、原料ガス供給ステップ時を示している。
【図３】その基板処理装置のガス供給系を示すレイアウト図である。
【図４】その基板処理装置による半導体装置の製造工程の一工程として行う成膜工程を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる基板処理装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１１】
図１〜図４は本発明の第１実施形態を示している。
まず、本実施形態にかかる基板処理装置の各構成を順に説明する。
【００１２】
＜処理室＞
図１、図２に示すとおり、本実施形態にかかる基板処理装置は、処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）など金属材料により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのウェハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。
【００１３】
処理室２０１内には、ウェハ２００を支持する支持台２０３が設けられている。ウェハ２００が直接触れる支持台２０３の上面には、例えば、石英（ＳｉＯ2 ）、カーボン、セラミックス、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などから構成された支持板としてのサセプタ２１７が設けられている。また、支持台２０３には、ウェハ２００を加熱する加熱手段としてのヒータ２０６が内蔵されている。なお、支持台２０３の下端部は、処理容器２０２の底部を貫通している。
【００１４】
処理室２０１の外部には、支持台２０３を昇降させる昇降機構２０７ｂが設けられている。この昇降機構２０７ｂを作動させて支持台２０３を昇降させることにより、サセプタ２１７上に支持されるウェハ２００を昇降させることが可能となっている。支持台２０３は、ウェハ２００の搬送時には図１で示される位置（ウェハ搬送位置）まで下降し、ウェハ２００の処理時には図２で示される位置（ウェハ処理位置）まで上昇する。なお、支持台２０３の下端部の周囲は、ベローズ２０３ａにより覆われており、処理室２０１内は気密に保持されている。
【００１５】
また、処理室２０１の底面（床面）には、例えば３本のリフトピン２０８ｂが鉛直方向に立ち上がるように設けられている。また、支持台２０３（サセプタ２１７も含む）には、かかるリフトピン２０８ｂを貫通させるための貫通孔２０８ａが、リフトピン２０８ｂに対応する位置にそれぞれ設けられている。そして、支持台２０３をウェハ搬送位置まで下降させた時には、図２に示すように、リフトピン２０８ｂの上端部がサセプタ２１７の上面から突出して、リフトピン２０８ｂがウェハ２００を下方から支持するようになっている。また、支持台２０３をウェハ処理位置まで上昇させたときには、図３に示すように、リフトピン２０８ｂはサセプタ２１７の上面から埋没して、サセプタ２１７がウェハ２００を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０８ｂは、ウェハ２００と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
【００１６】
＜ウェハ搬送口＞
処理室２０１（処理容器２０２）の内壁側面には、処理室２０１の内外にウェハ２００を搬送するためのウェハ搬送口２５０が設けられている。ウェハ搬送口２５０にはゲートバルブ２５１が設けられており、ゲートバルブ２５１を開くことにより、処理室２０１内と搬送室（予備室）２７１内とが連通するようになっている。搬送室２７１は搬送容器（密閉容器）２７２内に形成されており、搬送室２７１内にはウェハ２００を搬送する搬送ロボット２７３が設けられている。搬送ロボット２７３には、ウェハ２００を搬送する際にウェハ２００を支持する搬送アーム２７３ａが備えられている。支持台２０３をウェハ搬送位置まで下降させた状態で、ゲートバルブ２５１を開くことにより、搬送ロボット２７３により処理室２０１内と搬送室２７１内との間でウェハ２００を搬送することが可能となっている。処理室２０１内に搬送されたウェハ２００は、上述したようにリフトピン２０８ｂ上に一時的に載置される。なお、搬送室２７１のウェハ搬送口２５０が設けられた側と反対側には、図示しないロードロック室（ロードロックモジュール）が設けられており、搬送ロボット２７３によりロードロック室内と搬送室２７１内との間でウェハ２００を搬送することが可能となっている。ちなみに、ロードロック室は、未処理もしくは処理済ウェハ２００を一時的に収容する予備室として機能する。
【００１７】
＜排気系＞
処理室２０１（処理容器２０２）の内壁側面であって、ウェハ搬送口２５０の反対側には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２６０が設けられている。排気口２６０には排気チャンバ２６０ａを介して排気管２６１が接続されており、排気管２６１には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２６２、原料回収トラップ２６３、及び真空ポンプ２６４が順に直列に接続されている。主に、排気口２６０、排気チャンバ２６０ａ、排気管２６１、圧力調整器２６２、原料回収トラップ２６３、真空ポンプ２６４により排気系（排気ライン) が構成される。
【００１８】
＜ガス導入口＞
処理室２０１の上部に設けられる後述のシャワーヘッド２４０の上面（天井壁）には、処理室２０１内に各種ガスを供給するためのガス導入口２１０が設けられている。なお、ガス導入口２１０に接続されるガス供給系の構成については後述する。
【００１９】
＜シャワーヘッド＞
ガス導入口２１０と、ウェハ処理位置におけるウェハ２００との間には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２４０が設けられている。シャワーヘッド２４０は、ガス導入口２１０から導入されるガスを分散させるための分散板２４０ａと、分散板２４０ａを通過したガスをさらに均一に分散させて支持台２０３上のウェハ２００の表面に供給するためのシャワー板２４０ｂと、を備えている。分散板２４０ａおよびシャワー板２４０ｂには、複数の通気孔が設けられている。分散板２４０ａは、シャワーヘッド２４０の上面およびシャワー板２４０ｂと対向するように配置されており、シャワー板２４０ｂは、支持台２０３上のウェハ２００と対向するように配置されている。なお、シャワーヘッド２４０の上面と分散板２４０ａとの間、および分散板２４０ａとシャワー板２４０ｂとの間には、それぞれ空間が設けられており、かかる空間は、ガス導入口２１０から供給されるガスを分散させるための第１バッファ空間（分散室）２４０ｃ、および分散板２４０ａを通過したガスを拡散させるための第２バッファ空間２４０ｄとしてそれぞれ機能する。
図２に示されているように、シャワーヘッド２４０の外周には、シャワーヘッド２４０内の第２バッファ空間２４０ｄ内を排気する複数の排気口２４１が周方向に等間隔に配置されて開設されている。各排気口２４１には排気管２４２の一端がそれぞれ接続されており、各排気管２４２の他端は排気流量調整器２４３および開閉バルブ２４４を介して真空ポンプなどの排気装置に接続されている。排気流量調整器２４３は、複数の排気口２４１から排気される処理ガスの排気流量を調整することで、シャワーヘッド２４０内部の中心部から外周方向への圧力勾配を制御する制御部、を構成している。
【００２０】
＜排気ダクト＞
処理室２０１の内壁側面には、段差部２０１ａが設けられている。この段差部２０１ａは、コンダクタンスプレート２０４をウェハ処理位置近傍に保持するように構成されている。コンダクタンスプレート２０４は、内周部にウェハ２００を収容する穴が設けられた１枚のドーナツ状（リング状）をした円板として構成されている。コンダクタンスプレート２０４の外周部には、所定間隔を開けて周方向に配列された複数の排出口２０４ａが設けられている。排出口２０４ａは、コンダクタンスプレート２０４の外周部がコンダクタンスプレート２０４の内周部を支えることができるよう、不連続に形成される。
【００２１】
一方、支持台２０３の外周部には、ロワープレート２０５が係止している。ロワープレート２０５は、リング状の凹部２０５ｂと、凹部２０５ｂの内側上部に一体的に設けられたフランジ部２０５ａとを備えている。凹部２０５ｂは、支持台２０３の外周部と、処理室２０１の内壁側面との隙間を塞ぐように設けられている。凹部２０５ｂの底部のうち排気口２６０付近の一部には、凹部２０５ｂ内から排気口２６０側へガスを排出（流通）させるためのプレート排気口２０５ｃが設けられている。フランジ部２０５ａは、支持台２０３の上部外周縁上に係止する係止部として機能する。フランジ部２０５ａが支持台２０３の上部外周縁上に係止することにより、ロワープレート２０５が、支持台２０３の昇降に伴い、支持台２０３と共に昇降されるようになっている。
【００２２】
支持台２０３がウェハ処理位置まで上昇したとき、ロワープレート２０５もウェハ処理位置まで上昇する。その結果、ウェハ処理位置近傍に保持されているコンダクタンスプレート２０４が、ロワープレート２０５の凹部２０５ｂの上面部分を塞ぎ、凹部２０５ｂの内部をガス流路領域とする排気ダクト２５９が形成されることとなる。このとき、排気ダクト２５９（コンダクタンスプレート２０４及びロワープレート２０５）及び支持台２０３によって、処理室２０１内が、排気ダクト２５９よりも上方の処理室上部と、排気ダクト２５９よりも下方の処理室下部と、に仕切られることとなる。なお、コンダクタンスプレート２０４およびロワープレート２０５は、排気ダクト２５９の内壁に堆積する反応生成物をエッチングする場合（セルフクリーニングする場合）を考慮して、高温保持が可能な材料、例えば、耐高温高負荷用石英で構成することが好ましい。
【００２３】
ここで、ウェハ処理時における処理室２０１内のガスの流れについて説明する。
まず、ガス導入口２１０からシャワーヘッド２４０の上部へと供給されたガスは、第１バッファ空間（分散室）２４０ｃを経て分散板２４０ａの多数の孔から第２バッファ空間２４０ｄへと入り、さらにシャワー板２４０ｂの多数の孔を通過して処理室２０１内に供給され、ウェハ２００上に均一に供給される。そして、ウェハ２００上に供給されたガスは、ウェハ２００の径方向外側に向かって放射状に流れる。そして、ウェハ２００に接触した後の余剰なガスは、ウェハ２００の外周部に位置する排気ダクト２５９上、すなわちコンダクタンスプレート２０４上を、ウェハ２００の径方向外側に向かって放射状に流れ、コンダクタンスプレート２０４に設けられた排出口２０４ａから、排気ダクト２５９内のガス流路領域内（凹部２０５ｂ内）へと排出される。その後、ガスは排気ダクト２５９内を流れ、プレート排気口２０５ｃを経由して排気口２６０へと排気される。このようにガスを流すことで、処理室２０１下部、すなわち支持台２０３の裏面や処理室２０１の底面側へのガスの回り込みが抑制される。
【００２４】
ところで、シャワー板２４０ｂの多数の孔から処理室２０１内に均一に流出したガスは、シャワー板２４０ｂ直下からウェハ２００の表面上をウェハ２００外周方向へ向かって流れる。このため、成膜する処理ガス（反応ガス）の反応率が低い場合には、シャワー板２４０ｂ中心部の孔からウェハ２００表面の中心部に流出した処理ガスは、ウェハ２００表面の中心部付近では反応しきらずに、ウェハ２００の外周側へ流れ込み、ウェハ２００の外周部における膜厚が大きくなる。
そこで、本実施形態においては、処理ガスの流量や処理室２０１内の圧力や排気スピードとは独立して、フレキシブルにガスの濃度分布を制御することにより、面内膜厚分布が全体にわたって均一になるように、成膜するものとした。
すなわち、反応率の低い処理ガスがガス導入口２１０からシャワーヘッド２４０に供給される際、コントローラ２８０は開閉バルブ２４４を開くとともに、排気流量調整器２４３によって複数の排気口２４１から排気されるガスの排気流量を調整することにより、シャワーヘッド２４０内部の圧力勾配を中心部から外周方向へ減少するように制御する。
ここで、シャワー板２４０ｂから処理室２０１内に噴出するガスの流量は、シャワー板２４０ｂの各噴出孔からそれぞれの地点での第２バッファ空間２４０ｄ内と処理室２０１内との圧力差に依存するため、第２バッファ空間２４０ｄ内において外周ほど低い圧力分布を形成することにより、シャワー板２４０ｂから処理室２０１内に噴出するガスの流量を中心部ほど多く外周ほど少ない分布とすることができる。このようにして、シャワー板２４０ｂによってウェハ２００の外周部に供給される処理ガスの流量を予め減少させることができるため、ウェハ２００上の処理ガス濃度を一定にすることができる。これにより、ウェハ２００に面内膜厚分布が全体にわたって均一になるように、成膜することができる。
【００２５】
続いて、上述したガス導入口２１０に接続されるガス供給系の構成について、図３を参照しながら説明する。
＜液体原料供給系＞
処理室２０１の外部には、第１液体原料としてのＨｆ（ハフニウム）を含む有機金属液体原料（以下、Ｈｆ原料ともいう）を供給する第１液体原料供給源２２０ｈと、第２液体原料としてのＳｉ（シリコン）を含む有機金属液体原料（以下、Ｓｉ原料ともいう）を供給する第２液体原料供給源２２０ｓが設けられている。第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓは、内部に液体原料を収容（充填）可能なタンク（密閉容器）としてそれぞれ構成されている。
【００２６】
ここで、第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓには、圧送ガス供給管２３７ｈ，２３７ｓがそれぞれ接続されている。圧送ガス供給管２３７ｈ，２３７ｓの上流側端部には、図示しない圧送ガス供給源が接続されている。また、圧送ガス供給管２３７ｈ，２３７ｓの下流側端部は、それぞれ第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓ内の上部に存在する空間に連通しており、この空間内に圧送ガスを供給するようになっている。なお、圧送ガスとしては、液体原料とは反応しないガスを用いることが好ましく、例えばＮ2 ガス等の不活性ガスが好適に用いられる。
【００２７】
また、第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓには、第１液体原料供給管２１１ｈ、第２液体原料供給管２１１ｓがそれぞれ接続されている。ここで、第１液体原料供給管２１１ｈ、第２液体原料供給管２１１ｓの上流側端部は、それぞれ第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓ内に収容した液体原料内に浸されている。また、第１液体原料供給管２１１ｈ、第２液体原料供給管２１１ｓの下流側端部は、液体原料を気化させる気化部としての気化器２２９ｈ，２２９ｓにそれぞれ接続されている。なお、第１液体原料供給管２１１ｈ、第２液体原料供給管２１１ｓには、液体原料の供給流量を制御する流量制御手段としての液体流量コントローラ（ＬＭＦＣ）２２１ｈ，２２１ｓと、液体原料の供給を制御する開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１と、がそれぞれ設けられている。なお、開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１は、それぞれ気化器２２９ｈ，２２９ｓの内部に設けられている。
【００２８】
上記構成において、開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１を開くとともに、圧送ガス供給管２３７ｈ，２３７ｓから圧送ガスを供給することにより、第１液体原料供給源２２０ｈ、第２液体原料供給源２２０ｓから気化器２２９ｈ，２２９ｓへと液体原料を圧送（供給）することが可能となる。主に、第１液体原料供給源２２０ｈ、圧送ガス供給管２３７ｈ、第１液体原料供給管２１１ｈ、液体流量コントローラ２２１ｈ、バルブｖｈ１により第１液体原料供給系（第１液体原料供給ライン）が構成され、主に、第２液体原料供給源２２０ｓ、圧送ガス供給管２３７ｓ、第２液体原料供給管２１１ｓ、液体流量コントローラ２２１ｓ、バルブｖｓ１により第２液体原料供給系（第２液体原料供給ライン）が構成される。
【００２９】
＜気化部＞
液体原料を気化する気化部としての気化器２２９ｈ，２２９ｓは、液体原料をヒータ２３ｈ，２３ｓで加熱して気化させて原料ガスを発生させる気化室２０ｈ，２０ｓと、この気化室２０ｈ，２０ｓへ液体原料を吐出するまでの流路である液体原料流路２１ｈ，２１ｓと、液体原料の気化室２０ｈ，２０ｓ内への供給を制御する上述の開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１と、気化室２０ｈ，２０ｓにて発生させた原料ガスを後述する第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓへ供給するアウトレットとしての原料ガス供給口２２ｈ，２２ｓと、それぞれを有している。上述の第１液体原料供給管２１１ｈ、第２液体原料供給管２１１ｓの下流側端部は、それぞれ開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１を介して液体原料流路２１ｈ，２１ｓの上流側端部に接続されている。液体原料流路２１ｈ，２１ｓには、それぞれキャリアガス供給管２４ｈ，２４ｓの下流側端部が接続されており、液体原料流路２１ｈ，２１ｓを介して気化室２０ｈ，２０ｓ内にキャリアガスを供給するように構成されている。キャリアガス供給管２４ｈ，２４ｓの上流側端部には、キャリアガスとしてのＮ2 ガスを供給するためのＮ2 ガス供給源２３０ｃが接続されている。キャリアガス供給管２４ｈ，２４ｓには、Ｎ2 ガスの供給流量を制御する流量制御器としての流量コントローラ（ＭＦＣ）２２５ｈ，２２５ｓと、Ｎ2 ガスの供給を制御するバルブｖｈ２，ｖｓ２とが、それぞれ設けられている。主に、Ｎ2 ガス供給源２３０ｃ、キャリアガス供給管２４ｈ，２４ｓ、流量コントローラ２２５ｈ，２２５ｓ、バルブｖｈ２，ｖｓ２によりキャリアガス供給系（キャリアガス供給ライン）が構成される。なお、気化器２２９ｈ，２２９ｓはそれぞれ第１気化部、第２気化部として構成されている。
【００３０】
＜原料ガス供給系＞
上記の気化器２２９ｈ，２２９ｓの原料ガス供給口２２ｈ，２２ｓには、処理室２０１内に原料ガスを供給する第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓの上流側端部がそれぞれ接続されている。第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓの下流側端部は、合流するように一本化して原料ガス供給管２１３となり、一本化した原料ガス供給管２１３は、ガス導入口２１０に接続されている。なお、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓには、処理室２０１内への原料ガスの供給を制御する開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３がそれぞれ設けられている。
【００３１】
上記構成において、気化器２２９ｈ，２２９ｓにて液体原料を気化させて原料ガスを発生させるとともに、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３を開くことにより、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓから原料ガス供給管２１３を介して処理室２０１内へ原料ガスを供給することが可能となる。主に、第１原料ガス供給管２１３ｈ、バルブｖｈ３により、第１原料ガス供給系（第１原料ガス供給ライン）が構成され、主に、第２原料ガス供給管２１３ｓ、バルブｖｓ３により、第２原料ガス供給系（第２原料ガス供給ライン）が構成される。また、第１液体原料供給系、第１気化部、第１原料ガス供給系により第１原料供給系（Ｈｆ原料供給系）が構成され、第２液体原料供給系、第２気化部、第２原料ガス供給系により第２原料供給系（Ｓｉ原料供給系）が構成される。
【００３２】
＜反応ガス供給系＞
また、処理室２０１の外部には、酸素（Ｏ2 ）ガスを供給する酸素ガス供給源２３０ｏが設けられている。酸素ガス供給源２３０ｏには、第１酸素ガス供給管２１１ｏの上流側端部が接続されている。第１酸素ガス供給管２１１ｏの下流側端部には、プラズマにより酸素ガスから反応ガス（反応物）すなわち酸化剤としてのオゾンガスを生成させるオゾナイザ２２９ｏが接続されている。なお、第１酸素ガス供給管２１１ｏには、酸素ガスの供給流量を制御する流量制御手段としての流量コントローラ２２１ｏが設けられている。
【００３３】
オゾナイザ２２９ｏのアウトレットとしてのオゾンガス供給口２２ｏには、反応ガス供給管としてのオゾンガス供給管２１３ｏの上流側端部が接続されている。また、オゾンガス供給管２１３ｏの下流側端部は、原料ガス供給管２１３に合流するように接続されている。すなわち、オゾンガス供給管２１３ｏは、反応ガスとしてのオゾンガスを処理室２０１内に供給するように構成されている。なお、オゾンガス供給管２１３ｏには、処理室２０１内へのオゾンガスの供給を制御する開閉バルブｖｏ３が設けられている。
【００３４】
なお、第１酸素ガス供給管２１１ｏの流量コントローラ２２１ｏよりも上流側には、第２酸素ガス供給管２１２ｏの上流側端部が接続されている。また、第２酸素ガス供給管２１２ｏの下流側端部は、オゾンガス供給管２１３ｏの開閉バルブｖｏ３よりも上流側に接続されている。なお、第２酸素ガス供給管２１２ｏには、酸素ガスの供給流量を制御する流量制御手段としての流量コントローラ２２２ｏが設けられている。
【００３５】
上記構成において、オゾナイザ２２９ｏに酸素ガスを供給してオゾンガスを発生させるとともに、開閉バルブｖｏ３を開くことにより、処理室２０１内へオゾンガスを供給することが可能となる。なお、処理室２０１内へのオゾンガスの供給中に、第２酸素ガス供給管２１２ｏから酸素ガスを供給するようにすれば、処理室２０１内へ供給するオゾンガスを酸素ガスにより希釈して、オゾンガス濃度を調整することが可能となる。
主に、酸素ガス供給源２３０ｏ、第１酸素ガス供給管２１１ｏ、オゾナイザ２２９ｏ、流量コントローラ２２１ｏ、オゾンガス供給管２１３ｏ、開閉バルブｖｏ３、第２酸素ガス供給管２１２ｏ、流量コントローラ２２２ｏにより反応ガス供給系（反応ガス供給ライン）が構成される。
【００３６】
＜パージガス供給系＞
また、処理室２０１の外部には、パージガスとしてのＮ2 ガスを供給するためのＮ2 ガス供給源２３０ｐが設けられている。Ｎ2 ガス供給源２３０ｐには、パージガス供給管２１４の上流側端部が接続されている。パージガス供給管２１４の下流側端部は、３本のライン、すなわち、第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、及び第３パージガス供給管２１４ｏに分岐している。第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、第３パージガス供給管２１４ｏの下流側端部は、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ、オゾンガス供給管２１３ｏの開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３，ｖｏ３の下流側にそれぞれ接続されている。なお、第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、第３パージガス供給管２１４ｏには、Ｎ2 ガスの供給流量を制御する流量制御手段としての流量コントローラ２２４ｈ，２２４ｓ，２２４ｏと、Ｎ2 ガスの供給を制御する開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４とが、それぞれ設けられている。
主に、Ｎ2 ガス供給源２３０ｐ、パージガス供給管２１４、第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、第３パージガス供給管２１４ｏ、流量コントローラ２２４ｈ，２２４ｓ，２２４ｏ、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４によりパージガス供給系（パージガス供給ライン）が構成される。
【００３７】
＜ベント（バイパス）系＞
また、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ、オゾンガス供給管２１３ｏの開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３，ｖｏ３の上流側には、第１ベント管２１５ｈ、第２ベント管２１５ｓ、第３ベント管２１５ｏの上流側端部がそれぞれ接続されている。また、第１ベント管２１５ｈ、第２ベント管２１５ｓ、第３ベント管２１５ｏの下流側端部は合流するように一本化してベント管２１５となり、ベント管２１５は排気管２６１の原料回収トラップ２６３よりも上流側に接続されている。第１ベント管２１５ｈ、第２ベント管２１５ｓ、第３ベント管２１５ｏには、ガスの供給を制御するための開閉バルブｖｈ５，ｖｓ５，ｖｏ５がそれぞれ設けられている。
【００３８】
上記構成において、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３，ｖｏ３を閉じ、開閉バルブｖｈ５，ｖｓ５，ｖｏ５を開くことで、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ、オゾンガス供給管２１３ｏ内を流れるガスを、処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスさせ、処理室２０１外へとそれぞれ排気することが可能となる。
【００３９】
また、第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、第３パージガス供給管２１４ｏの開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４よりも上流側であって流量コントローラ２２４ｈ，２２４ｓ，２２４ｏよりも下流側には、第４ベント管２１６ｈ、第５ベント管２１６ｓ、第６ベント管２１６ｏがそれぞれ接続されている。また、第４ベント管２１６ｈ、第５ベント管２１６ｓ、第６ベント管２１６ｏの下流側端部は合流するように一本化してベント管２１６となり、ベント管２１６は排気管２６１の原料回収トラップ２６３よりも下流側であって真空ポンプ２６４よりも上流側に接続されている。第４ベント管２１６ｈ、第５ベント管２１６ｓ、第６ベント管２１６ｏには、ガスの供給を制御するための開閉バルブｖｈ６，ｖｓ６，ｖｏ６がそれぞれ設けられている。
【００４０】
上記構成において、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４を閉じ、開閉バルブｖｈ６，ｖｓ６，ｖｏ６を開くことで、第１パージガス供給管２１４ｈ、第２パージガス供給管２１４ｓ、第３パージガス供給管２１４ｏ内を流れるＮ2 ガスを、処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスさせ、処理室２０１外へとそれぞれ排気することが可能となる。
なお、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３，ｖｏ３を閉じ、開閉バルブｖｈ５，ｖｓ５，ｖｏ５を開くことで、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ、オゾンガス供給管２１３ｏ内を流れるガスを、処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスさせ、処理室２０１外へとそれぞれ排気する場合には、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４を開くことにより、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ、オゾンガス供給管２１３ｏ内にＮ2 ガスを導入して、各原料ガス供給管内をパージするように設定されている。また、開閉バルブｖｈ６，ｖｓ６，ｖｏ６は、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４と逆動作を行うように設定されており、Ｎ2 ガスを各原料ガス供給管内に供給しない場合には、処理室２０１をバイパスしてＮ2 ガスを排気するようになっている。
主に、第１ベント管２１５ｈ、第２ベント管２１５ｓ、第３ベント管２１５ｏ、ベント管２１５、第４ベント管２１６ｈ、第５ベント管２１６ｓ、第６ベント管２１６ｏ、ベント管２１６、開閉バルブｖｈ５，ｖｓ５，ｖｏ５、開閉バルブｖｈ６，ｖｓ６，ｖｏ６によりベント系（ベントライン）が構成される。
【００４１】
＜コントローラ＞
本実施形態にかかる基板処理装置は、基板処理装置の各部の動作を制御するコントローラ２８０を有している。コントローラ２８０は、ゲートバルブ２５１、昇降機構２０７ｂ、搬送ロボット２７３、ヒータ２０６、圧力調整器（ＡＰＣ）２６２、気化器２２９ｈ，２２９ｓ、オゾナイザ２２９ｏ、真空ポンプ２６４、開閉バルブｖｈ１〜ｖｈ６，ｖｓ１〜ｖｓ６，ｖｏ３〜ｖｏ６、液体流量コントローラ２２１ｈ，２２１ｓ、流量コントローラ２２５ｈ，２２５ｓ，２２４ｈ，２２４ｓ，２２１ｏ，２２２ｏ，２２４ｏ、排気流量調整器２４３、開閉バルブ２４４、等の動作を制御する。
【００４２】
次に、本発明の実施形態にかかる半導体装置の製造工程の一工程として上述の基板処理装置を用いてウェハ上に薄膜を形成する成膜工程について、図４を参照しながら説明する。
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によって制御される。
【００４３】
＜基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）＞
まず、昇降機構２０７ｂを作動させ、支持台２０３を、図１に示すウェハ搬送位置まで下降させる。そして、ゲートバルブ２５１を開き、処理室２０１と搬送室２７１とを連通させる。そして、搬送ロボット２７３により搬送室２７１内から処理室２０１内へ処理対象のウェハ２００を搬送アーム２７３ａで支持した状態で搬入する（Ｓ１）。処理室２０１内に搬入したウェハ２００は、支持台２０３の上面から突出しているリフトピン２０８ｂ上に一時的に載置される。搬送ロボット２７３の搬送アーム２７３ａが処理室２０１内から搬送室２７１内へ戻ると、ゲートバルブ２５１が閉じられる。
【００４４】
続いて、昇降機構２０７を作動させ、支持台２０３を、図３に示すウェハ処理位置まで上昇させる。その結果、リフトピン２０８ｂは支持台２０３の上面から埋没し、ウェハ２００は、支持台２０３上面のサセプタ２１７上に載置される（Ｓ２）。
【００４５】
＜圧力調整工程（Ｓ３）、昇温工程（Ｓ４）＞
続いて、圧力調整器（ＡＰＣ）２６２により、処理室２０１内の圧力が所定の処理圧力となるように制御する（Ｓ３）。また、ヒータ２０６に供給する電力を調整し、ウェハ２００温度を昇温させウェハ２００の表面温度が所定の処理温度となるように制御する（Ｓ４）。
【００４６】
なお、基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）、圧力調整工程（Ｓ３）、昇温工程（Ｓ４）および後述する基板搬出工程（Ｓ１１）においては、真空ポンプ２６４を作動させつつ、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３，ｖｏ３を閉じ、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４を開くことで、処理室２０１内にＮ2 ガスを常に流しておく。これにより、ウェハ２００上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。なお、真空ポンプ２６４は、少なくとも基板搬入工程（Ｓ１）から後述の基板搬出工程（Ｓ１１）までの間は、常に作動させた状態とする。
【００４７】
工程Ｓ１〜Ｓ４と並行して、第１液体原料（Ｈｆ原料）を気化させた第１原料ガス（Ｈｆ原料ガス）を生成（予備気化）させておく。すなわち、開閉バルブｖｈ３を閉じたまま、開閉バルブｖｈ２を開き、気化器２２９ｈへキャリアガスを供給しつつ、開閉バルブｖｈ１を開くとともに、圧送ガス供給管２３７ｈから圧送ガスを供給して、第１液体原料供給源２２０ｈから気化器２２９ｈへ第１液体原料を圧送（供給）し、気化器２２９ｈにて第１液体原料を気化させて第１原料ガスを生成させておく。この予備気化工程では、真空ポンプ２６４を作動させつつ、開閉バルブｖｈ３を閉じたまま、開閉バルブｖｈ５を開くことにより、第１原料ガスを処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスして排気しておく。なお、本実施形態では、第１液体原料（Ｈｆ原料）として、Ｈｆ［ＯＣ（ＣＨ3 ）2 ＣＨ2 ＯＣＨ3 ］4 （以下、Ｈｆ（ＭＭＰ）4 と略す。）を用いる。
【００４８】
また、このとき、第２液体原料（Ｓｉ原料）を気化させた第２原料ガス（Ｓｉ原料ガス）も生成（予備気化）させておく。すなわち、開閉バルブｖｓ３を閉じたまま、開閉バルブｖｓ２を開き、気化器２２９ｓへキャリアガスを供給しつつ、開閉バルブｖｓ１を開くとともに、圧送ガス供給管２３７ｓから圧送ガスを供給して、第２液体原料供給源２２０ｓから気化器２２９ｓへ第２液体原料を圧送（供給）し、気化器２２９ｓにて第２液体原料を気化させて第２原料ガスを生成させておく。この予備気化工程では、真空ポンプ２６４を作動させつつ、開閉バルブｖｓ３を閉じたまま、開閉バルブｖｓ５を開くことにより、第２原料ガスを処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスして排気しておく。なお、本実施形態では、第２液体原料（Ｓｉ原料）として、Ｓｉ［ＯＣ（ＣＨ3 ）2 ＣＨ2 ＯＣＨ3 ］4 （以下、Ｓｉ（ＭＭＰ）4 と略す。）を用いる。
【００４９】
さらに、このとき、反応物としてのオゾンガスも生成させておくことが好ましい。すなわち、酸素ガス供給源２３０ｏからオゾナイザ２２９ｏへ酸素ガスを供給して、オゾナイザ２２９ｏにてオゾンガスを生成させておく。この際、真空ポンプ２６４を作動させつつ、開閉バルブｖｏ３を閉じたまま、開閉バルブｖｏ５を開くことにより、オゾンガスを処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスして排気しておく。
【００５０】
気化器２２９ｈ，２２９ｓにて第１原料ガス、第２原料ガスを安定した状態で生成させたり、あるいはオゾナイザ２２９ｏにてオゾンガスを安定した状態で生成させたりするには所定の時間を要する。すなわち、原料ガスやオゾンガスの生成初期は原料ガスやオゾンガスが不安定な状態で供給される。このため、本実施形態では、第１原料ガス、第２原料ガス、オゾンガスを予め生成させておくことで安定供給可能な状態としておき、開閉バルブｖｈ３，ｖｈ５，ｖｓ３，ｖｓ５，ｖｏ３，ｖｏ５の開閉を切り替えることにより、第１原料ガス、第２原料ガス、オゾンガスの流路を切り替える。その結果、開閉バルブの切り替えにより、処理室２０１内への第１原料ガス、第２原料ガス、オゾンガスの安定した供給を迅速に開始あるいは停止できるようになり、好ましい。
【００５１】
＜原料ガス供給工程（Ｓ６）＞
続いて、開閉バルブｖｈ４，ｖｈ５，ｖｓ４，ｖｓ５を閉じ、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３を開いて、処理室２０１内への第１原料ガスおよび第２原料ガスの供給を開始する。この際、上述したように、排気流量調整器２４３によってシャワーヘッド２４０内の圧力勾配を中心から外周方向へ減少するように制御する。第１原料ガスおよび第２原料ガスは、シャワーヘッド２４０により処理室２０１内のウェハ２００上に、中心ほど多く外周ほど少なく供給されるため、上述したように、ウェハ２００の面内膜厚分布は均一になる。余剰な第１原料ガスおよび第２原料ガスは、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０へと排気される。なお、処理室２０１内への第１原料ガスおよび第２原料ガスの供給時には、オゾンガス供給管２１３ｏ内への第１原料ガスおよび第２原料ガスの侵入を防止するように、また、処理室２０１内における第１原料ガスおよび第２原料ガスの拡散を促すように、開閉バルブｖｏ４は開いたままとし、処理室２０１内にＮ2 ガスを常に流しておくことが好ましい。
【００５２】
開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３を開き、第１原料ガスおよび第２原料ガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３を閉じ、開閉バルブｖｈ４，ｖｈ５，ｖｓ４，ｖｓ５を開いて、処理室２０１内への第１原料ガスおよび第２原料ガスの供給を停止する。また、同時に、開閉バルブｖｈ１，ｖｓ１を閉じて、気化器２２９ｈ，２２９ｓへの第１液体原料および第２液体原料の供給も停止する。
【００５３】
＜パージ工程（Ｓ７）＞
開閉バルブｖｈ３，ｖｓ３を閉じ、処理室２０１内への第１原料ガスおよび第２原料ガスの供給を停止した後は、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４は開いたままとし、処理室２０１内へのＮ2 ガスの供給を継続して行う。Ｎ2 ガスは、シャワーヘッド２４０を介して処理室２０１内に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０へと排気される。このようにして、処理室２０１内をＮ2 ガスによりパージし、処理室２０１内に残留している第１原料ガスおよび第２原料ガスを除去する。
【００５４】
＜酸化剤供給工程（Ｓ８）＞
処理室２０１内のパージが完了したら、開閉バルブｖｏ４，ｖｏ５を閉じ、開閉バルブｖｏ３を開いて、処理室２０１内への酸化剤としてのオゾンガスの供給を開始する。この際、上述したように、排気流量調整器２４３によってシャワーヘッド２４０内の圧力勾配を中心から外周方向へ減少するように制御する。オゾンガスは、シャワーヘッド２４０により処理室２０１内のウェハ２００上に、中心ほど多く外周ほど少なく供給されるため、上述したように、ウェハ２００の面内処理（改質）分布は均一になる。余剰なオゾンガスや反応副生成物は、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０へと排気される。なお、処理室２０１内へのオゾンガスの供給時には、第１原料ガス供給管２１３ｈ、第２原料ガス供給管２１３ｓ内へのオゾンガスの侵入を防止するように、また、処理室２０１内におけるオゾンガスの拡散を促すように、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４は開いたままとし、処理室２０１内にＮ2 ガスを常に流しておくことが好ましい。
【００５５】
開閉バルブｖｏ３を開き、オゾンガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、開閉バルブｖｏ３を閉じ、開閉バルブｖｏ４，ｖｏ５を開いて、処理室２０１内へのオゾンガスの供給を停止する。
【００５６】
＜パージ工程（Ｓ９）＞
開閉バルブｖｏ３を閉じ、処理室２０１内へのオゾンガスの供給を停止した後は、開閉バルブｖｈ４，ｖｓ４，ｖｏ４は開いたままとし、処理室２０１内へのＮ2 ガスの供給を継続して行う。Ｎ2 ガスは、シャワーヘッド２４０を介して処理室２０１内に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０へと排気される。このようにして、処理室２０１内をＮ2 ガスによりパージし、処理室２０１内に残留しているオゾンガスや反応副生成物を除去する。
【００５７】
なお、酸化剤供給工程（Ｓ８）もしくはパージ工程（Ｓ７）と並行して、第１原料ガスおよび第２原料ガスを生成（予備気化）させておく。
【００５８】
＜繰り返し工程（Ｓ１０）＞
そして、工程Ｓ６〜Ｓ９までを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数繰り返すことにより、ウェハ２００上に所望膜厚のハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）薄膜が形成される（薄膜形成工程）。
【００５９】
なお、原料ガス供給工程（Ｓ６）では、第１原料ガスと第２原料ガスとを同時に供給する例について説明したが、第１原料ガスと第２原料ガスとは別々に供給してもよい。すなわち、第１原料ガスを供給する第１原料ガス供給工程（Ｓ６ｈ）、パージ工程（Ｓ７ｈ）、第２原料ガスを供給する第２原料ガス供給工程（Ｓ６ｓ）、パージ工程（Ｓ７ｓ）、酸化剤供給工程（Ｓ８）、パージ工程（Ｓ９）を、１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ウェハ２００上に所望の膜厚のハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）薄膜を形成するようにしてもよい。この場合、支持台２０３をウェハ処理位置に保持した状態で、第１原料ガス供給工程（Ｓ６ｈ）、パージ工程（Ｓ７ｈ）、第２原料ガス供給工程（Ｓ６ｓ）を行い、パージ工程（Ｓ７ｓ）開始と同時に支持台２０３を降下させ、支持台２０３を降下させた状態で酸化剤供給工程（Ｓ８）を行い、パージ工程（Ｓ９）開始と同時に支持台２０３の上昇を開始することとなる。
【００６０】
＜基板搬出工程（Ｓ１１）＞
その後、上述した基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）に示した手順とは逆の手順により、所望膜厚のＨｆＳｉＯｘ膜を形成した後のウェハ２００を処理室２０１内から搬送室２７１内へ搬出して、本実施形態にかかる基板処理工程を完了する。
【００６１】
なお、薄膜形成工程をＣＶＤ法により行う場合には、処理温度を原料ガスが自己分解する程度の温度帯となるように制御する。この場合、原料ガス供給工程（Ｓ６）においては、原料ガスが自己分解し、基板２００上に１〜数十原子層程度の薄膜が形成される。酸化剤供給工程においては、オゾンガスにより基板２００上に形成された１〜数十原子層程度の薄膜よりＣ、Ｈ等の不純物が除去される。
【００６２】
また、薄膜形成工程をＡＬＤ法により行う場合には、処理温度を原料ガスが自己分解しない程度の温度帯となるように制御する。この場合、原料ガス供給工程においては、原料ガスは基板２００上に吸着する。酸化剤供給工程においては、基板２００上に吸着した原料とオゾンガスとが反応することにより基板２００上に１原子層未満の薄膜が形成される。なお、このとき、オゾンガスにより薄膜中に混入しようとするＣ、Ｈ等の不純物を脱離させることができる。
【００６３】
なお、本実施形態にかかる基板処理装置にて、ＣＶＤ法により、基板を処理する際の処理条件としては、例えばＨｆＳｉＯｘ膜を成膜する場合、処理温度：３９０〜４５０℃、処理圧力：５０〜４００Ｐａ、第１原料（Ｈｆ（ＭＭＰ）4 ）供給流量：０．０１〜０．２ｇ／ｍｉｎ、第２原料（Ｓｉ（ＭＭＰ）4 ）供給流量：０．０１〜０．２ｇ／ｍｉｎ、酸化剤（オゾンガス）供給流量：１００〜３０００ｓｃｃｍが例示される。
【００６４】
また、本実施形態にかかる基板処理装置にて、ＡＬＤ法により、基板を処理する際の処理条件としては、例えばＨｆＳｉＯｘ膜を成膜する場合、処理温度：２００〜３５０℃、処理圧力：５０〜４００Ｐａ、第１原料（Ｈｆ（ＭＭＰ）4 ）供給流量：０．０１〜０．２ｇ／ｍｉｎ、第２原料（Ｓｉ（ＭＭＰ）4 ）供給流量：０．０１〜０．２ｇ／ｍｉｎ、酸化剤（オゾンガス）供給流量：１００〜３０００ｓｃｃｍが例示される。
【００６５】
図５は本発明の第２実施形態を示している。
本実施形態にかかる基板処理装置が前記実施形態にかかる基板処理装置と異なる点は、シャワーヘッド２４０の外周部から第２バッファ空間２４０ｄ内に不活性ガスを導入する複数の不活性ガス導入口２４５がシャワーヘッド２４０の外周に、周方向に等間隔に配置されて開設されている点と、各不活性ガス導入口２４５に不活性ガス導入管２４６の一端がそれぞれ接続されている点と、各不活性ガス導入管２４６の他端は流量調整器（マスフローコントローラ）２４７および開閉バルブ２４８を介して不活性ガスとしての窒素ガスを供給する窒素ガス供給装置に接続されている点である。流量調整器２４７は、不活性ガス導入口２４５から供給される窒素ガスの供給流量を調整することにより、シャワーヘッド２４０内部の中心部から外周方向への処理ガスの濃度勾配を制御する制御部、を構成している。
【００６６】
本実施形態においては、反応率の低い処理ガスがガス導入口２１０からシャワーヘッド２４０に供給される際に、コントローラ２８０は開閉バルブ２４８を開くとともに、流量調整器２４７によって複数の不活性ガス導入口２４５から供給される窒素ガスの供給流量を調整することにより、シャワーヘッド２４０内部の処理ガス濃度勾配を中心部から外周方向へ減少するように制御することができるので、シャワー板２４０ｂから処理室２０１内に噴出する処理ガスの流量を中心部ほど多く外周ほど少ない分布とすることができる。このようにして、シャワー板２４０ｂによってウェハ２００の外周部に供給される処理ガスの流量を予め減少させることができるため、ウェハ２００上の処理ガス濃度を一定にすることができる。これにより、ウェハ２００に面内膜厚分布が全体にわたって均一になるように、成膜することができる。
【００６７】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００６８】
例えば、各排気口毎に排気管を接続したり、各不活性ガス導入口毎に不活性ガス導入管を接続したりするに限らず、リング形状のバッファ空間を介して排気管または不活性ガス導入管を接続してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
２００ ウェハ（基板）
２０１ 処理室
２０３ 支持台
２１０ ガス導入口
２４０ シャワーヘッド
２４１ 排気口
２４２ 排気管
２４３ 排気流量調整器
２４４ 開閉バルブ
２４５ 不活性ガス導入口
２４６ 不活性ガス導入管
２４７ 流量調整器（マスフローコントローラ）
２４８ 開閉バルブ
２６０ 排気口（排気部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
複数の噴出孔を有し該複数の噴出孔から前記処理室内に処理ガスをシャワー状に供給するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの前記複数の噴出孔が設けられた面と対向する位置に設けられ前記処理室内で基板を支持する支持台と、
前記支持台よりも下方に設けられ前記処理室内を排気する排気部と、
前記シャワーヘッドの上部から前記シャワーヘッド内に処理ガスを導入する処理ガス導入口と、
前記シャワーヘッドの外周部から前記シャワーヘッド内を排気する複数の排気口と、
前記複数の排気口から排気される処理ガスの排気流量を調整することで前記シャワーヘッド内部の中心部から外周方向への圧力勾配を制御する制御部と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
基板を処理する処理室と、
複数の噴出孔を有し該複数の噴出孔から前記処理室内に処理ガスをシャワー状に供給するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの前記複数の噴出孔が設けられた面と対向する位置に設けられ前記処理室内で基板を支持する支持台と、
前記支持台よりも下方に設けられ前記処理室内を排気する排気部と、
前記シャワーヘッドの上部から前記シャワーヘッド内に処理ガスを導入する処理ガス導入口と、
前記シャワーヘッドの外周部から前記シャワーヘッド内に不活性ガスを導入する複数の不活性ガス導入口と、
前記複数の不活性ガス導入口から供給される不活性ガスの供給流量を調整することで、前記シャワーヘッド内部の中心部から外周方向への処理ガスの濃度勾配を制御する制御部と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
複数の噴出孔を有し該複数の噴出孔から前記処理室内に処理ガスをシャワー状に供給するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの前記複数の噴出孔が設けられた面と対向する位置に設けられ前記処理室内で基板を支持する支持台と、
前記支持台よりも下方に設けられ前記処理室内を排気する排気部と、
前記シャワーヘッドの上部から前記シャワーヘッド内に処理ガスを導入する処理ガス導入口と、
前記シャワーヘッドの外周部から前記シャワーヘッド内を排気する複数の排気口と、
前記複数の排気口から排気される処理ガスの排気流量を調整することで前記シャワーヘッド内部の中心部から外周方向への圧力勾配を制御する制御部と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
基板を処理する処理室と、
複数の噴出孔を有し該複数の噴出孔から前記処理室内に処理ガスをシャワー状に供給するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの前記複数の噴出孔が設けられた面と対向する位置に設けられ前記処理室内で基板を支持する支持台と、
前記支持台よりも下方に設けられ前記処理室内を排気する排気部と、
前記シャワーヘッドの上部から前記シャワーヘッド内に処理ガスを導入する処理ガス導入口と、
前記シャワーヘッドの外周部から前記シャワーヘッド内に不活性ガスを導入する複数の不活性ガス導入口と、
前記複数の不活性ガス導入口から供給される不活性ガスの供給流量を調整することで、前記シャワーヘッド内部の中心部から外周方向への処理ガスの濃度勾配を制御する制御部と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２１２３３５（Ｐ２０１０−２１２３３５Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４７３４（Ｐ２００９−５４７３４）
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【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２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月９日（２００９．３．９）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]