基板処理装置
【課題】コストを低減させ、生産性を向上させるプラズマを用いる基板処理装置を提供する。
【解決手段】処理室１２と、処理室１２内に設けられた第１のプラズマ生成室３３と、第１のプラズマ生成室３３内に反応性ガスを供給する第１反応性ガス供給手段３０１と、プラズマを生成し、第１の反応性ガスを励起して第１の反応性ガスの活性種を生成する一対の第１放電用電極２７と、第１のプラズマ生成室の側壁に設けられた第１の反応性ガスの活性種を噴出する第１ガス噴出口３５と、処理室１２内に設けられた第２のプラズマ生成室３３Ｂと、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内に反応性ガスを供給する第２反応性ガス供給手段３０２と、プラズマを生成し、第２の反応性ガスを励起して第２の反応性ガスの活性種を生成する一対の第２放電用電極２７Ｂと、第２のプラズマ生成室の側壁に設けられた第２の反応性ガスの活性種を噴出する第２ガス噴出口３５Ｂとを有する。
【解決手段】処理室１２と、処理室１２内に設けられた第１のプラズマ生成室３３と、第１のプラズマ生成室３３内に反応性ガスを供給する第１反応性ガス供給手段３０１と、プラズマを生成し、第１の反応性ガスを励起して第１の反応性ガスの活性種を生成する一対の第１放電用電極２７と、第１のプラズマ生成室の側壁に設けられた第１の反応性ガスの活性種を噴出する第１ガス噴出口３５と、処理室１２内に設けられた第２のプラズマ生成室３３Ｂと、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内に反応性ガスを供給する第２反応性ガス供給手段３０２と、プラズマを生成し、第２の反応性ガスを励起して第２の反応性ガスの活性種を生成する一対の第２放電用電極２７Ｂと、第２のプラズマ生成室の側壁に設けられた第２の反応性ガスの活性種を噴出する第２ガス噴出口３５Ｂとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に係り、特にプラズマを用いて基板を処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体装置製造の一工程としてプラズマを用いた基板処理工程が行われる場合がある。係る基板処理工程を実施するには、基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられたプラズマ生成室と、前記プラズマ生成室内に反応性ガスを供給するガス供給手段と、前記プラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記反応性ガスを励起して活性種を生成する放電用電極と、前記プラズマ生成室の側壁に設けられ、前記基板に向けて前記反応性ガスの活性種を噴出するガス噴出口とを有する基板処理装置が用いられている（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２００２−２８０３７８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、従来の基板処理装置は、処理室内にプラズマ生成室と放電用電極とを１式ずつしか備えていない。そのため、例えばプラズマの生成条件やガス種等が異なる複数種の基板処理を同一の基板に対して連続して行おうとすると、基板処理の種類に応じて複数の基板処理装置が必要となってしまう。このため、基板処理のコストが増大してしまう恐れが生じる。また、２つ以上の基板処理装置を用いる場合、基板処理工程の合間に基板の搬送工程が新たに必要となったり、処理室内の圧力調整工程や温度調整工程が新たに必要となったりする等、基板処理の生産性が低下してしまう恐れが生じる。
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明は、プラズマを用いる基板処理のコストを低減させ、基板処理の生産性を向上させることが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられた第１のプラズマ生成室と、前記第１のプラズマ生成室内に第１の反応性ガスを供給する第１反応性ガス供給手段と、前記第１のプラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記第１の反応性ガスを励起して前記第１の反応性ガスの活性種を生成する一対の第１放電用電極と、前記第１のプラズマ生成室の側壁に設けられ、前記基板に向けて前記第１の反応性ガスの活性種を噴出する第１ガス噴出口と、前記処理室内に設けられた第２のプラズマ生成室と、前記第２のプラズマ生成室内に第２の反応性ガスを供給する第２反応性ガス供給手段と、前記第２のプラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記第２の反応性ガスを励起して前記第２の反応性ガスの活性種を生成する一対の第２放電用電極と、前記第２のプラズマ生成室の側壁に設けられ、前記基板に向けて前記第２の反応性ガスの活性種を噴出する第２ガス噴出口と、を有する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る基板処理装置によれば、プラズマを用いる基板処理のコストを低減させ、
基板処理の生産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態にて好適に用いられる基板処理装置の処理炉の平面断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う縦断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う縦断面図である。
【図４】図１の処理炉に接続されるガス供給系の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第１の実施形態＞
以下に本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１０】
（１）基板処理装置の構成
図１ないし図４は、本実施形態にて好適に用いられる基板処理装置の処理炉１０を示す説明図である。
【００１１】
（処理室）
図１ないし図４に示されているように、本発明に係る基板処理装置の処理炉１０は、バッチ式縦形ホットウォール型として構成されている。処理炉１０は、反応管１１を備えている。反応管１１は上端が閉塞し、下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管１１は、例えば石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料により構成されている。反応管１１は、中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。反応管１１の下端開口は、基板としてのウエハ１を搬入搬出するための炉口１３を形成している。
【００１２】
反応管１１内には、ウエハ１を処理する処理室１２が形成されている。この処理室１２は、基板保持具としての後述するボート２を収容可能に構成されている。ボート２は、上下で一対の端板３，４と、両端板３，４間に架設されて垂直に配設された複数本（本実施形態では３本）の保持部材５とを備えて構成されている。端板３，４及び保持部材５は、例えば石英や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成されている。各保持部材５には、多数条の保持溝６が長手方向に等間隔に配されて互いに対向して開口するように没設されている。そして、ウエハ１の外周縁辺が各保持部材５の多数条の保持溝６間にそれぞれ挿入されることにより、ボート２は、複数枚のウエハ１を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で垂直方向に多段に整列させて保持するようになっている。
【００１３】
反応管１１の下端部には、反応管１１の下端開口を気密に閉塞可能な保持体としてのベース１５と、炉口蓋体としてのシールキャップ１７とが設けられている。ベース１５は、円盤状に形成されている。ベース１５は、例えばステンレス等の金属により構成されている。ベース１５の上面には、反応管１１の下端に当接するシール部材としてのシールリング１８が設けられている。また、ベース１５の下面には、シールキャップ１７の上端に当接するシール部材としてのシールリング１８が設けられている。ベース１５の下にはシールキャップ１７が設けられている。シールキャップ１７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。シールキャップ１７は、図示しないボートエレベータのアームに連結されており、垂直方向に昇降自在に構成されている。シールキャップ１７は、ボート２を処理室１２内に搬入した際に、ベース１５、シールリング１８を介して反応管１１の下端を気密に閉塞するように構成されている。図示しないボートエレベータは、後述するコントローラ２４０に電気的に接続されている。
【００１４】
（回転手段）
シールキャップ１７の下側中心付近には、ボート２を回転させる回転機構１９が設置さ
れている。回転機構１９の回転軸１９ａは、シールキャップ１７とベース１５とを貫通して、円筒形状の断熱筒７を下方から支持している。また、断熱筒７は、上述のボート２を下方から支持している。回転機構１９を作動させることで、処理室１２内にてウエハ１を回転させることが可能になっている。また、断熱筒７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料により構成されている。断熱筒７は、ヒータ１４からの熱を反応管１１の下端側に伝達し難くする断熱部材として機能する。回転機構１９は、後述するコントローラ２４０に電気的に接続されている。
【００１５】
（加熱手段）
反応管１１の外部には、処理室１２を全体にわたって均一に加熱する加熱手段としてのヒータ１４が、反応管１１の周囲を包囲するように同心円に設備されている。ヒータ１４は、処理炉１０の機枠（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっている。なお、図示しないが処理炉１０の機枠には、温度検出器としての温度センサが設置されている。ヒータ１４の温度は、温度センサの温度情報に基づき制御されるようになっている。ヒータ１４及び温度センサは、後述するコントローラ２４０に電気的に接続されている。
【００１６】
（排気系）
反応管１１の下側側壁には、ガス排気管１６が接続されている。ガス排気管１６には、上流側から順に、圧力センサ、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブとして構成された圧力制御装置、真空ポンプとして構成された排気装置（いずれも図示せず）が設けられている。排気装置により処理室１２内を排気しつつ、圧力センサにより検出した圧力情報により圧力制御装置の弁開度を調整することにより、処理室１２内を所定の圧力に調整可能なように構成されている。圧力センサ、圧力制御装置、及び排気装置は、後述するコントローラ２４０に電気的に接続されている。
【００１７】
（第１のプラズマ生成室、第１放電用電極）
反応管１１内（処理室１２内）における反応管１１内壁面とウエハ１外周との間の空間には、円弧状の第１のプラズマ生成室３３が設けられている。第１のプラズマ生成室３３は、例えば樋形状の隔壁３４と反応管１１の内壁面とにより処理室１２から区画されて構成されている。隔壁３４には、複数の第１ガス噴出口３５が垂直方向に配列するように形成されている。これら第１ガス噴出口３５の個数は、処理されるウエハ１の枚数に対応している。各第１ガス噴出口３５の高さ位置は、ボート２に保持された上下で隣り合うウエハ１，１間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。
【００１８】
第１のプラズマ生成室３３内には、一対の保護管２５，２５が設けられている。各保護管２５は、反応管１１の内壁面に沿うように垂直に設けられている。各保護管２５は、下端部が屈曲して反応管１１の側面を貫通し外部に突出されている。各保護管２５は、誘電体により構成されている。保護管２５は、上端が閉塞し下端が開放された細長い円形のパイプ形状に形成されている。各保護管２５の中空部内は、処理室１２の外部（大気）に連通している。
【００１９】
保護管２５内には、それぞれ第１放電用電極２７が下方から挿入されている。第１放電用電極２７は、導電材料により構成されている。第１放電用電極２７は、細長い棒状に形成されている。なお、第１放電用電極２７の下端部（被保持部）は、放電防止可能な絶縁手段（図示しない）を介して保護管２５内に保持されている。なお、ヒータ１４の加熱による第１放電用電極２７の酸化を防止するように、保護管２５内に不活性ガスをパージする機構を設けてもよい。なお、一対の保護管２５，２５は、上述の形態に限らず、上端部が屈曲して反応管１１の上部側面を貫通し外部に突出されていてもよい。そして、第１放電用電極２７は、保護管２５内にそれぞれ上方から挿入されていてもよい。
【００２０】
一対の第１放電用電極２７，２７には、高周波電源３１の出力側（二次側）が、インピーダンスを調整する整合器３２を介して電気的に接続されている。高周波電源３１及び整合器３２は、後述するコントローラ２４０に電気的に接続されている。
【００２１】
なお、第１のプラズマ生成室３３内には、後述する第１反応性ガス供給手段により、第１の反応性ガスとしてのＮＨ３ガスと励起用ガスとしてのＡｒガスとが供給されるように構成されている。第１のプラズマ生成室３３内にＡｒガスを供給した状態で、高周波電源３１から一対の第１放電用電極２７，２７に高周波電力を供給することにより、第１のプラズマ生成室３３内にプラズマを生成し、Ａｒを活性化させることが可能なように構成されている。そして、この状態で、第１のプラズマ生成室３３内にＮＨ３ガスを供給し、活性化したＡｒ（Ａｒラジカル）とＮＨ３とを衝突させることで、ＮＨ３を間接的に活性化させることが可能なように構成されている。活性化したＮＨ３ガス（ＮＨ３ラジカル）は、第１ガス噴出口３５を介して処理室１２内に流れ、ウエハ１表面に供給されるように構成されている。
【００２２】
（第２のプラズマ生成室、第２放電用電極）
反応管１１内（処理室１２内）における反応管１１内壁面とウエハ１外周との間の空間には、円弧状の第２のプラズマ生成室３３Ｂが設けられている。第２のプラズマ生成室３３Ｂは、第１のプラズマ生成室３３と同様に、例えば樋形状の隔壁３４と反応管１１の内壁面とにより処理室１２から区画されて構成されている。隔壁３４Ｂには、複数の第２ガス噴出口３５Ｂが垂直方向に配列するように形成されている。これら第２ガス噴出口３５Ｂの個数は、処理されるウエハ１の枚数に対応している。各第２ガス噴出口３５Ｂの高さ位置は、ボート２に保持された上下で隣り合うウエハ１，１間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。
【００２３】
第２のプラズマ生成室３３Ｂ内には、第１のプラズマ生成室３３内と同様に、一対の保護管２５Ｂ，２５Ｂが設けられている。各保護管２５Ｂは、反応管１１の内壁面に沿うように垂直に設けられている。各保護管２５Ｂは、下端部が屈曲して反応管１１の側面を貫通し外部に突出されている。各保護管２５Ｂは、誘電体により構成されている。保護管２５Ｂは、上端が閉塞し下端が開放された細長い円形のパイプ形状に形成されている。各保護管２５Ｂの中空部内は、処理室１２の外部（大気）に連通している。
【００２４】
保護管２５Ｂ内には、保護管２５内と同様に、それぞれ第２放電用電極２７Ｂが下方から挿入されている。第２放電用電極２７Ｂは、導電材料により構成されている。第２放電用電極２７Ｂは、細長い棒状に形成されている。なお、第２放電用電極２７Ｂの下端部（被保持部）は、放電防止可能な絶縁手段（図示しない）を介して保護管２５Ｂ内に保持されている。なお、ヒータ１４の加熱による第２放電用電極２７Ｂの酸化を防止するように、保護管２５Ｂ内に不活性ガスをパージする機構を設けてもよい。なお、第１のプラズマ生成室３３と同様に、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内の一対の保護管２５Ｂ，２５Ｂは、上端部が屈曲して反応管１１の上部側面を貫通し外部に突出されていてもよい。そして、第１放電用電極２７は、保護管２５内にそれぞれ上方から挿入されていてもよい。
【００２５】
一対の第２放電用電極２７Ｂ，２７Ｂには、高周波電源３１の出力側（二次側）が、インピーダンスを調整する整合器３２Ｂを介して電気的に接続されている。高周波電源３１Ｂ及び整合器３２Ｂは、後述するコントローラ２４０に電気的に接続されている。
【００２６】
なお、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内には、後述する第２反応性ガス供給手段により、第２の反応性ガスとしてのＯ２ガスが供給されるように構成されている。第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にＯ２ガスを供給した状態で、高周波電源３１Ｂから一対の第２放電用電
極２７Ｂ，２７Ｂに高周波電力を供給することにより、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にプラズマを生成し、Ｏ２ガスを活性化させることが可能なように構成されている。活性化したＯ２ガス（Ｏ２ラジカル）は、第２ガス噴出口３５Ｂを介して処理室１２内に流れ、ウエハ１表面に供給されるように構成されている。
【００２７】
（バッファ室）
また、反応管１１内（処理室１２内）における反応管１１内壁面とウエハ１外周との間の空間には、円弧状のバッファ室３３Ｃが設けられている。バッファ室３３Ｃは、例えば樋形状の隔壁３４Ｃと反応管１１の内壁面とにより処理室１２から区画されて形成されている。隔壁３４Ｃには、複数の第３ガス噴出口３５Ｃが上下のウエハ１，１間に対向するように配列して形成されている。これら第３ガス噴出口３５Ｃの個数は、処理されるウエハ１の枚数に対応している。各第３ガス噴出口３５Ｃの高さ位置は、ボート２に保持された上下で隣り合うウエハ１間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。
【００２８】
なお、バッファ室３３Ｃ内には、後述する原料ガス供給手段により、原料ガスとしてのジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２以下、ＤＣＳ）ガスが供給されるように構成されている。バッファ室３３Ｃは、ＤＣＳガスをバッファリンクして濃度が均一になるよう分散させるガス分散空間として機能する。バッファ室３３Ｃ内に供給されたＤＣＳガスは、第３ガス噴出口３５Ｃを介して処理室１２内に流れ、ウエハ１表面に供給されるように構成されている。
【００２９】
（ガス供給手段）
反応管１１の側壁下部には、第１のプラズマ生成室３３内に第１の反応性ガスとしてのＮＨ３ガスを供給する第１反応性ガス供給管３０１が接続されている。第１反応性ガス供給管３０１には、上流側から順に、ＮＨ３ガスの供給源であるガスボンベ３０１ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３０１ｂ、及び開閉弁であるバルブ３０１ｃが設けられている。ガスボンベ３０１ａから供給されるＮＨ３ガスは、マスフローコントローラ３０１ｂにより所定の流量に調整され、バルブ３０１ｃの開動作により第１反応性ガス供給管３０１内を流通し、第１のプラズマ生成室３３内に供給されるようになっている。
【００３０】
また、反応管１１の側壁下部には、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内に第２の反応性ガスとしてのＯ２ガスを供給する第２反応性ガス供給管３０２が接続されている。第２反応性ガス供給管３０２には、上流側から順に、Ｏ２ガスの供給源であるガスボンベ３０２ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３０２ｂ、及び開閉弁であるバルブ３０２ｃが設けられている。ガスボンベ３０２ａから供給されるＯ２ガスは、マスフローコントローラ３０２ｂにより所定の流量に調整され、バルブ３０２ｃの開動作により第２反応性ガス供給管３０２内を流通し、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内に供給されるようになっている。
【００３１】
また、反応管１１の側壁下部には、バッファ室３３Ｃ内に原料ガスとしてのＤＣＳガスを供給する原料ガス供給管３０４が接続されている。原料ガス供給管３０４には、上流側から順に、ＤＣＳガスの供給源であるガスボンベ３０４ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３０４ｂ、開閉弁であるバルブ３０４ｃ、及び開閉弁であるバルブ３０４ｄが設けられている。なお、バルブ３０４ｃとバルブ３０４ｄとの間には、ガス溜り部３０４ｅが構成されている。ガスボンベ３０４ａから供給されるＤＣＳガスは、マスフローコントローラ３０４ｂにより所定の流量に調整され、バルブ３０４ｃの開動作により原料ガス供給管３０４内を流通し、バッファ室３３Ｃ内に供給されるようになっている。なお、バルブ３０４ｄを閉めた状態でバルブ３０４ｃを開けて所定時間保持し、ガス溜り部３０４ｅ内のＤＣＳガスの圧力が所定圧力に到達したらバルブ３０４ｃを閉
めてバルブ３０４ｄを開けるようにすることで、バッファ室３３ｃ内（処理室１２内）にＤＣＳガスをパルス的に供給（フラッシュ供給）することが可能なようになっている。なお、処理室１２内の容積に対するガス溜り部３０４ｅ内の容積の比率は、例えば１／１０００以上３／１０００以下とすることが好ましく、処理室１２内の容積が１００リットルである場合には、ガス溜り部３０４ｅ内の容積を１００〜３００ｃｃとすることが好ましい。また、ガス溜り部３０４ｅから処理室１２に至るまでの原料ガスの経路のコンダクタンスは、例えば１．５×１０−３ｍ３／ｓ以上になるような構成とすることが好ましい。
【００３２】
第１反応性ガス供給管３０１のバルブ３０１ｃの下流側、第２反応性ガス供給管３０２のバルブ３０２ｃの下流側、及び第１反応性ガス供給管３０１のバルブ３０１ｄの下流側には、励起用ガス、パージガス、或いはキャリアガスとしての例えばＡｒガスを供給するＡｒガス供給管３０３の下流端が、それぞれバルブ３０３ｃ、バルブ３０３ｄ、バルブ３０３ｅを介して接続されている。つまり、Ａｒガス供給管３０３は下流側で３本に分岐している。Ａｒガス供給管３０３の分岐箇所よりも上流側には、上流側から順に、Ａｒガスの供給源であるガスボンベ３０３ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３０３ｂが設けられている。ガスボンベ３０３ａから供給されるＡｒガスは、マスフローコントローラ３０３ｂにより所定の流量に調整され、バルブ３０３ｃの開動作により第１反応性ガス供給管３０１内を流通し、第１のプラズマ生成室３３内に供給されるようになっており、また、バルブ３０３ｄの開動作により第２反応性ガス供給管３０２内を流通し、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内に供給されるようになっており、また、バルブ３０３ｅの開動作により原料ガス供給管３０４内を流通し、バッファ室３３Ｃ内に供給されるようになっている。
【００３３】
主に、第１反応性ガス供給管３０１、ガスボンベ３０１ａ、マスフローコントローラ３０１ｂ、バルブ３０１ｃ、Ａｒガス供給管３０３、ガスボンベ３０３ａ、マスフローコントローラ３０３ｂ、バルブ３０３ｃにより、第１反応性ガス供給手段が構成される。また、主に、第２反応性ガス供給管３０２、ガスボンベ３０２ａ、マスフローコントローラ３０２ｂ、バルブ３０２ｃ、Ａｒガス供給管３０３、ガスボンベ３０３ａ、マスフローコントローラ３０３ｂ、バルブ３０３ｄにより、第２反応性ガス供給手段が構成される。また、主に、原料ガス供給管３０４、ガスボンベ３０４ａ、マスフローコントローラ３０４ｂ、バルブ３０４ｃ、バルブ３０４ｄ、Ａｒガス供給管３０３、ガスボンベ３０３ａ、マスフローコントローラ３０３ｂ、バルブ３０３ｅにより、原料ガス供給手段が構成される。また、Ａｒガス供給管３０３、ガスボンベ３０３ａ、マスフローコントローラ３０３ｂ、バルブ３０３ｃ，３０３ｄ，３０３ｅにより、励起用ガス供給手段が構成される。
【００３４】
なお、マスフローコントローラ３０１ｂ〜３０４ｂ、バルブ３０１ｃ〜３０４ｃ及び３０４ｄは、それぞれ後述するコントローラ２４０に電気的に接続されている。
【００３５】
（制御部）
制御部としてのコントローラ２４０は、上述したように回転機構１９、ボートエレベータ（図示せず）、ヒータ１４、温度センサ（図示せず）、圧力センサ（図示せず）、圧力制御装置（図示せず）、排気装置（図示せず）、高周波電源３１、３１Ｂ、整合器３２、３２Ｂ、マスフローコントローラ３０１ｂ〜３０４ｂ、バルブ３０１ｃ〜３０４ｃ及び３０４ｄにそれぞれ電気的に接続され、基板処理装置全体を主制御している。
【００３６】
具体的には、コントローラ２４０は、回転機構１９の回転軸１９ａを所定のタイミングで回転させるようにしている。コントローラ２４０は、ボートエレベータを所定のタイミングで昇降させるようにしている。また、コントローラ２４０は、圧力センサにより検出された圧力情報に基づいて圧力制御装置の弁開度を調整し、処理室１２内が所定のタイミングで所定の圧力となるようにしている。また、コントローラ２４０は、温度センサによ
り検出された温度情報に基づきヒータ１４への通電具合を調整し、処理室１２内が所定のタイミングにて所定の温度分布となるようにし、結果として処理室１２内のウエハ１に対して所定の温度となるようにしている。また、コントローラ２４０は、高周波電源３１、３１Ｂ及び整合器３２、３２Ｂを制御することにより、第１のプラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にて所定のタイミングにてプラズマを生成可能にしている。また、コントローラ２４０は、マスフローコントローラ３０１ｂ〜３０４ｂを流量制御しつつ、それぞれバルブ３０４ｂ〜３０４ｃ、３０４ｄの開閉制御することにより、第１のプラズマ生成室３３内、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内、バッファ室３３Ｃ内に所定のタイミングにて所定の流量のガス供給を開始し、或いは停止するようにしている。
【００３７】
なお、本実施形態に係るコントローラ２４０は、第１のプラズマ生成室３３内に第１ガス供給系から第１の反応性ガスを供給して第１のプラズマ生成室３３内で第１放電用電極２７によりプラズマを生成させ、第１の反応性ガスを直接励起又は間接励起して生成した第１の反応性ガスの活性種によってウエハを処理する第１基板処理工程と、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内に第２ガス供給系から第２の反応性ガスを供給して第２のプラズマ生成室３３Ｂ内で第２放電用電極２７Ｂによりプラズマを生成させ、第２の反応性ガスを直接励起又は間接励起して生成した第２の反応性ガスの活性種によってウエハ１を処理する第２基板処理工程と、を連続して実施するように構成されている。
【００３８】
（２）基板処理工程
次に、上記構成に係る処理炉１０を用いて、半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハ１表面を窒化処理して窒化シリコン膜（ＳｉＮ）を形成する窒化工程と、ＳｉＮ膜が形成されたウエハ１に対して酸化処理することにより窒化酸化シリコン膜（ＳｉＯＮ）を形成する酸化工程と、を連続して実施する例えばＭＯＳ型電界効果トランジスタのゲート絶縁膜を形成する基板処理工程について説明する。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２４０により制御される。
【００３９】
（搬入工程（Ｓ１））
先ず、ボート２に複数枚のウエハ１を装填（ウエハチャージ）する。次に、コントローラ２４０の制御に基づいてボートエレベータを駆動し、ボート２を上昇させる。これにより、図１〜図３に示されているように、複数枚のウエハ１を保持したボート２が処理室１２内に搬入（ボートローディング）される。このとき、シールキャップ１７は、ベース１５、シールリング１８を介して反応管１１の下端を閉塞する。これにより、処理室１２は気密に封止される。
【００４０】
また、ボート２の搬入時において、処理室１２内にはパージガスとしてＡｒガスを流すようにしている。具体的には、マスフローコントローラ３０３ｂにより流量調整しつつ、バルブ３０３ｃを開とし、処理室１２内にＡｒガスを導入する。これにより、ボート２の搬送時における処理室１２内へのパーティクル侵入抑制等の効果が得られる。
【００４１】
（圧力調整工程及び昇温工程（Ｓ２））
処理室１２内へのボート２の搬入が完了したら、処理室１２内が所定の圧力（例えば１０〜１００Ｐａ）となるよう処理室１２内の雰囲気を排気する。具体的には、排気装置により排気しつつ、圧力センサにより検出された圧力情報に基づいて圧力制御装置の弁開度をフィードバック制御し、処理室１２内を所定の圧力とする。また、処理室１２内が所定温度となるようヒータ１４によって加熱する。具体的には、温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータ１４への通電具合を制御して、処理室１２内を所定の温度（例えば３００〜６００℃）とする。そして、回転機構１９を作動させ、処理室１２内に搬入されたウエハ１の回転を開始する。なお、ウエハ１の回転は、後述する窒化工程（Ｓ３）及び酸化工程（Ｓ４）が終了するまで継続する。
【００４２】
（窒化工程（Ｓ３））
窒化工程（Ｓ３）では、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の一種であるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、ＤＣＳガス及びＮＨ３ガスを用いてウエハ１の表面に窒化珪素（ＳｉＮ）膜を形成する。ＡＬＤ法は、所定の成膜条件（温度、時間等）下で２種類以上の処理ガスを１種類ずつ交互にウエハ上に供給し、処理ガスのウエハ１上での表面反応を利用して１原子層未満〜数原子層単位で薄膜を形成する手法である。このＡＬＤ法における膜厚制御は、処理ガス供給のサイクル数を制御することで行うことができる。例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を成膜する場合には、２０サイクルの処理を行うようにすればよい。
【００４３】
窒化工程（Ｓ３）では、まず、第１のプラズマ生成室３３内において第１の反応性ガスであるＮＨ３ガスを間接励起して生成した活性種（ＮＨ３ラジカル）を処理室１２内に供給し、ウエハ１の表面部分に表面反応（化学吸着）させる（第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１））。その後、ＤＣＳガスをバッファ室３３Ｃから処理室１２内に供給し、ウエハ１の表面に化学吸着したＮＨ３と表面反応（化学吸着）させて１原子層未満〜数原子層のＳｉＮ膜を生成する（原料ガス供給工程（Ｓ３２））。そして、第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１）と原料ガス供給工程（Ｓ３２）とを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、所望の膜厚のＳｉＮ膜を形成する。以下、窒化工程（Ｓ３）を具体的に説明する。
【００４４】
（第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１））
先ず、励起用ガスとしてＡｒガスを第１のプラズマ生成室３３内に供給する。具体的には、マスフローコントローラ３０３ｂにより流量調整しつつ、バルブ３０３ｃを開とし、第１のプラズマ生成室３３内にＡｒガスを供給する。そして、高周波電源３１から一対の第１放電用電極２７，２７に高周波電力を供給することにより、第１のプラズマ生成室３３内にＡｒガスプラズマを生成し、Ａｒを活性化させる。
【００４５】
次に、第１の反応性ガスとしてＮＨ３ガスを第１のプラズマ生成室３３内に供給する。具体的には、マスフローコントローラ３０１ｂにより流量が例えば１〜１０ｓｌｍの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ３０１ｃを開とし、第１のプラズマ生成室３３内にＮＨ３ガスを供給する。第１のプラズマ生成室３３内に供給されたＮＨ３ガスは、活性化したＡｒ（Ａｒラジカル）と衝突して、間接的に活性化させられる。活性化したＮＨ３（ＮＨ３ラジカル）は、第１ガス噴出口３５からウエハ１に向けてＡｒラジカルと共に噴出されて処理室１２内に供給される。
【００４６】
処理室１２内に供給されたＮＨ３ラジカルは、ウエハ１表面に接触して表面反応し、ウエハ１表面にはＮＨ３が化学吸着する。ウエハ１表面への吸着に寄与しなかったＮＨ３ガス及びＡｒガスは、処理室１２内を流下してガス排気管１６から排気される。このように、Ａｒガスは、ＮＨ３を間接的に活性化させる励起用ガスとして機能すると共に、処理室１２内へのＮＨ３ラジカルの供給を促進させるキャリアガスとしても機能する。
【００４７】
所定時間（例えば２〜１２０秒）が経過したら、高周波電源３１から一対の第１放電用電極２７，２７への高周波電力の供給を停止する。また、バルブ３０１ｃを閉とし、第１のプラズマ生成室３３内へのＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、処理室１２内が例えば２０Ｐａ以下になるように排気する。なお、バルブ３０１ｃを閉とした後、バルブ３０３ｃを開のままとし、処理室１２内にパージガスとしてのＡｒガスを供給することで、処理室１２内に残留しているＮＨ３ガスを効率よく排気させることができる。
【００４８】
（原料ガス供給工程（Ｓ３２））
第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１）の実施と並行して、原料ガス供給管３０４のガス溜り部３０４ｅ内にＤＣＳガスを充填しておく。具体的には、先ず、バルブ３０４ｄを閉めた状態でバルブ３０４ｃを開け、マスフローコントローラ３０４ｂにより所定の流量に調整しつつ、ガス溜り部３０４ｅ内への原料ガスとしてのＤＣＳガスの供給を開始する。そして、所定時間（例えば２〜４秒）経過してガス溜り部３０４ｅ内の圧力が所定の圧力（例えば２００００Ｐａ）に到達したら、バルブ３０４ｃを閉め、ガス溜り部３０４ｅ内に高圧のＤＣＳガスを閉じ込めておく。
【００４９】
処理室１２内が所定の圧力（例えば２０Ｐａ）に到達し、ガス溜り部３０４ｅ内が所定の圧力（例えば２００００Ｐａ）に到達したら、圧力制御装置（図示せず）の弁を閉じて処理室１２内の排気を一時的に停止する。そして、バルブ３０４ｃを閉めたままバルブ３０４ｄを開とし、ガス溜り部３０４ｅ内に充填されていた高圧のＤＣＳガスを、バッファ室３３Ｃ内（すなわち処理室１２内）にパルス的に供給（フラッシュ供給）する。このとき、圧力制御装置（図示せず）の弁が閉じられているため、処理室１２内の圧力は例えば９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）にまで急激に上昇する。処理室１２内に供給されたＤＣＳガスは、ウエハ１の表面に接触し、ウエハ１の表面部分に化学吸着したＮＨ３と表面反応し、ウエハ１表面に１原子層未満〜数原子層のＳｉＮ膜が生成される。ＳｉＮ膜の生成に寄与しなかったＮＨ３ガスは、処理室１２内を流下してガス排気管１６から排気される。
【００５０】
所定時間（例えば２〜４秒）が経過したら、バルブ３０４ｄを閉とし、バッファ室３３Ｃ内（すなわち処理室１２内）へのＤＣＳガスの供給を停止する。なお、バルブ３０４ｄを閉とした後、バルブ３０３ｅを開とし、処理室１２内にパージガスとしてＡｒガスを供給することで、処理室１２内に残留しているＤＣＳガスや反応生成物を効率よく排気させることができる。
【００５１】
その後、第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１）と原料ガス供給工程（Ｓ３２）とを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、所望の膜厚のＳｉＮ膜を形成する。
【００５２】
（酸化工程（Ｓ４））
窒化工程（Ｓ３）により所望の膜厚のＳｉＮ膜を成膜した後は、プラズマによって活性化された酸素ガスの活性種（Ｏ２ラジカル）をウエハ１上に供給することでＳｉＮ膜を酸化させ、窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）膜を形成する酸化工程（Ｓ４）を実施する。
【００５３】
なお、本実施形態では、処理室１２内に第１のプラズマ生成室３３とは別途独立して設けられた第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にてＯ２ラジカルを生成するように構成されている。すなわち、本実施形態では、窒化工程（Ｓ３）と酸化工程（Ｓ４）とは同一の処理炉１０を用いて連続して行われ、その間にウエハ１が処理室１２の外部へ搬出されることはないように構成されている。以下、酸化工程（Ｓ４）を具体的に説明する。
【００５４】
先ず、第２の反応性ガスとしてＯ２ガスを第２のプラズマ生成室３３Ｂ内に供給する。具体的には、マスフローコントローラ３０２ｂにより流量調整しつつ、バルブ３０２ｃを開とし、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にＯ２ガスを供給する。そして、高周波電源３１Ｂから一対の第２放電用電極２７Ｂ，２７Ｂに高周波電力を供給することにより、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にＯ２ガスプラズマを生成し、Ｏ２を直接的に活性化させる。活性化したＯ２（Ｏ２ラジカル）は、第２ガス噴出口３５Ｂからウエハ１に向けてＡｒガスと共に噴出されて処理室１２内に供給される。なお、マスフローコントローラ３０３ｂにより流量調整しつつ、バルブ３０３ｄを開とし、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内（すなわち処理室１２内）にキャリアガスとしてのＡｒガスを供給することで、処理室１２内へのＯ２ラジカルの供給を促進させることができる。
【００５５】
処理室１２内に供給されたＯ２ラジカルは、ウエハ１の表面に形成されたＳｉＮ膜に接触して、ウエハ１上にＳｉＯＮ膜が形成される。その後、処理室１２内に導入されたＯ２ガスやＡｒガスは、処理室１２内を流下しガス排気管１６から排気される。
【００５６】
所定時間が経過したら、バルブ３０２ｃを閉とし、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内へのＯ２ガスの供給を停止する。なお、バルブ３０２ｃを閉とした後、バルブ３０３ｃを開のままとし、処理室１２内にパージガスとしてＡｒガスを供給することで、処理室１２内に残留しているＯ２ガスを効率よく排気させることができる。
【００５７】
（大気圧復帰工程及び降温工程（Ｓ５））
酸化工程（Ｓ４）が完了したら、ボート２の回転を停止させてウエハ１の回転を停止する。そして、処理室１２内の圧力を大気圧に復帰させつつ、ウエハ１を降温させる。具体的には、バルブ３０３ｃを開のままとして処理室１２内にＡｒガスを供給しつつ、圧力センサにより検出された圧力情報に基づいて排気装置のバルブの開度をフィードバック制御し、処理室１２内の圧力を大気圧に昇圧する。そして、ヒータ１４への通電量を制御して、ウエハ１の温度を降温させる。
【００５８】
（搬出工程（Ｓ６））
その後、上述の搬入工程を逆の手順により基板処理されたウエハ１を処理室１２内から搬出し、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
【００５９】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００６０】
（ａ）本実施形態によれば、処理室１２内に第１のプラズマ生成室３３及び第２のプラズマ生成室３３Ｂを設けている。このため、窒化工程（Ｓ３）と酸化工程（Ｓ４）とを同一の処理炉１０を用いて連続して行うことが出来る。また、窒化工程（Ｓ３）と酸化工程（Ｓ４）との間にウエハ１を処理室１２外部へ搬出する必要がない。すなわち、ウエハを入れ換えることなく、１台の基板処理装置により複数種類の基板処理を実施することが可能となる。これにより、基板処理のコストを低減させ、基板処理の生産性を向上させることが可能となる。
【００６１】
（ｂ）本実施形態に係る窒化工程（Ｓ３）によれば、プラズマにより活性化させたＮＨ３ガス（ＮＨ３ラジカル）を用いて窒化処理を行う。また、本実施形態に係る酸化工程（Ｓ４）によれば、プラズマにより活性化させたＯ２ガス（Ｏ２ラジカル）を用いて酸化処理を行う。このように、プラズマにより活性化させた活性種を用いて窒化処理や酸化処理等の基板処理を行うことで、ウエハ１の処理温度を低温化（例えば３００〜６００℃）させることが可能となる。
【００６２】
（ｃ）本実施形態に係る窒化工程（Ｓ３）によれば、第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１）と原料ガス供給工程（Ｓ３２）とを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、所望の膜厚のＳｉＮ膜を形成する。すなわち、プラズマにより活性化させたＮＨ３ガス（ＮＨ３ラジカル）とＤＣＳガスとが同時に供給されることがなく、これらのガスは互いに混合することなく処理室１２内に供給される。その結果、処理室１２内における気相反応の発生が抑制され、処理室１２内におけるパーティクルの発生を抑制できる。
【００６３】
（ｄ）本実施形態に係る第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１）によれば、活性化したＮＨ３（ＮＨ３ラジカル）をＡｒラジカルと共に処理室１２内に供給している。これにより、ＮＨ３ラジカルを長寿命化させ、ウエハ１へのＮＨ３ラジカルの供給量を増大させ、窒化
処理の速度を速めることが出来る。
【００６４】
（ｅ）本実施形態に係る原料ガス供給工程（Ｓ３２）によれば、ガス溜り部３０４ｅ内に充填されていた高圧のＤＣＳガスを、バッファ室３３Ｃ内（すなわち処理室１２内）にパルス的に供給（フラッシュ供給）する。そして、このとき圧力制御装置（図示せず）の弁を閉じているため、処理室１２内の圧力は例えば９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）にまで急激に上昇させる。これにより、ウエハ１表面へのＤＣＳ供給を短時間でより確実に行うことができる。
【００６５】
＜第２の実施形態＞
上述の実施形態においては、第１のプラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にそれぞれ異なる反応性ガスを供給し、それぞれ異なる条件でプラズマを生成し、異なる基板処理（窒化工程（Ｓ３）と酸化工程（Ｓ４））を順次実行することとしていた。しかしながら本発明は係る形態に限定されない。例えば、第１のプラズマ生成室３３及び第２のプラズマ生成室３３Ｂに同一種の反応性ガスを供給し、同一の条件で同時にプラズマを生成することで、所定の基板処理（例えば窒化工程（Ｓ３）或いは酸化工程（Ｓ４）のいずれか一方）を行うようにしてもよい。すなわち、第１の反応性ガスと第２の反応性ガスとは同一種のガスであってもよい。
【００６６】
例えば、第１のプラズマ生成室３３及び第２のプラズマ生成室３３Ｂの両方を用いて窒化工程（Ｓ３）を行う場合には、第１反応性ガス供給管３０１の下流端の２本に分岐させ、それぞれを第１のプラズマ生成室３３及び第２のプラズマ生成室３３Ｂにそれぞれ接続するようにする。
【００６７】
そして、第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１）において、マスフローコントローラ３０３ｂにより流量調整しつつ、バルブ３０３ｃを開とし、第１のプラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３ＢにＡｒガスを供給する。そして、高周波電源３１から一対の第１放電用電極２７，２７に高周波電力を供給すると共に、高周波電源３１Ｂから一対の第２放電用電極２７Ｂ，２７Ｂに高周波電力を供給することにより、第１のプラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にＡｒガスプラズマを同時に生成し、Ａｒを活性化させる。
【００６８】
次に、マスフローコントローラ３０１ｂにより所定の流量になるよう調整しつつ、バルブ３０１ｃを開とし、第１のプラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３ＢにＮＨ３ガスを同時に供給する。第１のプラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３Ｂ内に供給されたＮＨ３ガスは、活性化したＡｒ（Ａｒラジカル）と衝突して、間接的に活性化させられる。活性化したＮＨ３（ＮＨ３ラジカル）は、第１ガス噴出口３５及び第２ガス噴出口３５Ｂからウエハ１に向けてＡｒラジカルと共に噴出されて処理室１２内に供給される。処理室１２内に供給されたＮＨ３ラジカルは、ウエハ１表面に接触して表面反応し、ウエハ１表面にはＮＨ３が化学吸着する。
【００６９】
所定時間が経過したら、高周波電源３１から一対の第１放電用電極２７，２７への高周波電力の供給を停止すると共に、高周波電源３１Ｂから一対の第２放電用電極２７Ｂ，２７Ｂへの高周波電力の供給を停止する。また、バルブ３０１ｃを閉とし、第１のプラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３Ｂ内へのＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、処理室１２内が例えば２０Ｐａ以下になるように排気する。なお、バルブ３０１ｃを閉とした後、バルブ３０３ｃを開のままとし、処理室１２内にパージガスとしてのＡｒガスを供給することで、処理室１２内に残留しているＮＨ３ガスを効率よく排気させることができる。
【００７０】
その後、第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１）と上述の原料ガス供給工程（Ｓ３２）とを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、所望の膜厚のＳｉＮ膜を形成する。
【００７１】
本実施形態によれば、処理室１２内へのＮＨ３ラジカルの供給は、第１ガス噴出口３５及び第２ガス噴出口３５Ｂの２つを用いて同時に行われる。そのため、１つのガス噴出口を用いて行われる場合と比較して、ウエハ１の面内に渡ってより均一に行われることになる。すなわち、処理室１２へのガス噴出口の数が２倍となり、１つのガス噴出口から処理室１２内に噴出されるＮＨ３ラジカルの供給量が少なくなると共に、平面方向で２方向から反応性ガスの活性種が噴出されるので、より精度の高い成膜均一性を得ることができる。そして、ウエハ１表面へのＮＨ３の化学吸着をウエハ１の面内に渡ってより均一に行うことができ、ＳｉＮ膜の膜厚分布や膜質を面内に渡りより均一化させることができる。
【００７２】
なお、第１のプラズマ生成室３３及び第２のプラズマ生成室３３Ｂを用いて酸化工程（Ｓ４）を行う場合にも、上述の効果を得ることが可能である。係る場合、第２反応性ガス供給管３０１Ｂの下流端の２本に分岐させ、それぞれを第１のプラズマ生成室３３及び第２のプラズマ生成室３３Ｂにそれぞれ接続するようにする。
【００７３】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００７４】
例えば、本発明は、本実施形態にかかる縦型の処理炉を備えた基板処理装置に限らず、枚葉式、Ｈｏｔ Ｗａｌｌ型、Ｃｏｌｄ Ｗａｌｌ型の処理炉を有する基板処理装置にも好適に適用できる。また、第１反応性ガスとしてＮＨ３ガスを、励起用ガスとしてＡｒガスを、原料ガスとしてＤＣＳガスを用いて窒化処理を行う場合や、第１反応性ガスとしてＯ２ガスを用いて酸化処理を行う場合に限らず、他のガス種を用いて異なる基板処理を用いる場合にもおいても好適に適用可能である。
【００７５】
また例えば、第１プラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３Ｂ内の反応性ガス供給管は、一対の第１放電用電極２７及び第２放電用電極２７Ｂからそれぞれ離れた位置に設けられていても良い。また、排気管１６は、第１ガス噴出口３５と第２ガス噴出口３５Ｂとの間に設けられていればよい。複数のガス噴出口が設けられている場合には、それらのうちの少なくとも２つのガス噴出口と排気管１６との距離がそれぞれ略等距離になるようにすれば、ウエハ１の面内に渡り基板処理をより均一に行うことができ、膜厚分布や膜質をウエハ１の面内に渡りより均一化させることができる。
【００７６】
＜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。
【００７７】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられた第１のプラズマ生成室と、
前記第１のプラズマ生成室内に第１の反応性ガスを供給する第１反応性ガス供給手段と、
前記第１のプラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記第１の反応性ガスを励起して前記第１の反応性ガスの活性種を生成する一対の第１放電用電極と、
前記第１のプラズマ生成室の側壁に設けられ、前記基板に向けて前記第１の反応性ガスの活性種を噴出する第１ガス噴出口と、
前記処理室内に設けられた第２のプラズマ生成室と、
前記第２のプラズマ生成室内に第２の反応性ガスを供給する第２反応性ガス供給手段と、
前記第２のプラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記第２の反応性ガスを励起して前記第２の反応性ガスの活性種を生成する一対の第２放電用電極と、
前記第２のプラズマ生成室の側壁に設けられ、前記基板に向けて前記第２の反応性ガスの活性種を噴出する第２ガス噴出口と、
を有する基板処理装置が提供される。
【００７８】
好ましくは、前記第１反応性ガス供給手段及び前記第２反応性ガス供給手段によるガス供給動作、前記第１放電用電極及び前記第２放電用電極への電力供給動作を制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記第１のプラズマ生成室内に前記第１反応性ガス供給手段から前記第１の反応性ガスを供給して前記第１のプラズマ生成室内で前記第１放電用電極によりプラズマを生成させ、前記第１の反応性ガスを励起して生成した前記第１の反応性ガスの活性種によって前記基板を処理した後、
前記第２のプラズマ生成室内に前記第２反応性ガス供給手段から前記第２の反応性ガスを供給して前記第２のプラズマ生成室内で前記第２放電用電極によりプラズマを生成させ、前記第２の反応性ガスを励起して生成した前記第２の反応性ガスの活性種によって前記基板を処理する。
【００７９】
好ましくは、前記第１の反応性ガスを間接励起する励起用ガスを前記第１のプラズマ生成室内に供給するか、前記第２の反応性ガスを間接励起する励起用ガスを前記第２のプラズマ生成室内に供給する励起用ガス供給手段を有する。
【００８０】
好ましくは、前記処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給手段を有する。
【００８１】
好ましくは、前記第１放電用電極及び前記第２放電用電極は、保護管により被覆されている。
【００８２】
好ましくは、前記処理室内に基板を加熱する加熱手段を有する。
【００８３】
好ましくは、前記処理室内に基板を回転させる回転手段を有する。
【００８４】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理室内に搬入する搬入工程と、
第１のプラズマ生成室内に第１反応性ガス供給手段から第１の反応性ガスを供給して前記第１のプラズマ生成室内で一対の第１放電用電極によりプラズマを生成し、前記第１の反応性ガスを励起して生成した前記第１の反応性ガスの活性種によって前記基板を処理する第１基板処理工程と、
第２のプラズマ生成室内に第２反応性ガス供給手段から第２の反応性ガスを供給して前記第２のプラズマ生成室内で一対の第２放電用電極によりプラズマを生成し、前記第２の反応性ガスを励起して生成した前記第２の反応性ガスの活性種によって前記基板を処理する第２基板処理工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する搬出工程と、
を有する基板処理方法が提供される。
【００８５】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記基板を回転させる回転手段と、
前記処理室内に設けられた複数のプラズマ生成室と、
前記複数のプラズマ生成室内にそれぞれ反応性ガスを供給する複数のガス供給手段と、
前記プラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記反応性ガスを励起して前記反応性ガスの活性種を生成する一対の放電用電極と、
前記複数のプラズマ生成室の側壁にそれぞれ設けられ、前記基板に向けて前記反応性ガスの活性種を噴出するガス噴出口と、
を有する基板処理装置が提供される。
【００８６】
好ましくは、前記複数のガス供給手段によるそれぞれのガス供給動作、前記一対の放電用電極への電力供給動作、加熱手段及び回転手段を制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記加熱手段により前記処理室内を所定温度に加熱しつつ、前記回転手段により前記基板を回転させ、前記複数のプラズマ生成室内に前記複数のガス供給手段からそれぞれ反応性ガスを供給して前記一対の放電用電極によりプラズマを生成させ、前記反応性ガスを励起して生成した活性種によって前記基板を同時に処理する。
【００８７】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理室内に搬入する搬入工程と、
加熱手段により前記処理室内を所定温度に加熱しつつ、前記回転手段により前記基板を回転させ、前記複数のプラズマ生成室内に前記複数のガス供給手段からそれぞれ反応性ガスを供給して前記一対の放電用電極によりプラズマを生成させ、前記反応性ガスを励起して生成した活性種によって前記基板を同時に処理する基板処理工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する搬出工程と、
を有する基板処理方法が提供される。
【符号の説明】
【００８８】
１ ウエハ（基板）
１０ 処理炉
１２ 処理室
１９ 回転機構
２７ 第１放電用電極
２７Ｂ 第２放電用電極
３３ 第１のプラズマ生成室
３３Ｂ 第２のプラズマ生成室
３５ 第１ガス噴出口
３５Ｂ 第２ガス噴出口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に係り、特にプラズマを用いて基板を処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体装置製造の一工程としてプラズマを用いた基板処理工程が行われる場合がある。係る基板処理工程を実施するには、基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられたプラズマ生成室と、前記プラズマ生成室内に反応性ガスを供給するガス供給手段と、前記プラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記反応性ガスを励起して活性種を生成する放電用電極と、前記プラズマ生成室の側壁に設けられ、前記基板に向けて前記反応性ガスの活性種を噴出するガス噴出口とを有する基板処理装置が用いられている（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２００２−２８０３７８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、従来の基板処理装置は、処理室内にプラズマ生成室と放電用電極とを１式ずつしか備えていない。そのため、例えばプラズマの生成条件やガス種等が異なる複数種の基板処理を同一の基板に対して連続して行おうとすると、基板処理の種類に応じて複数の基板処理装置が必要となってしまう。このため、基板処理のコストが増大してしまう恐れが生じる。また、２つ以上の基板処理装置を用いる場合、基板処理工程の合間に基板の搬送工程が新たに必要となったり、処理室内の圧力調整工程や温度調整工程が新たに必要となったりする等、基板処理の生産性が低下してしまう恐れが生じる。
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明は、プラズマを用いる基板処理のコストを低減させ、基板処理の生産性を向上させることが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられた第１のプラズマ生成室と、前記第１のプラズマ生成室内に第１の反応性ガスを供給する第１反応性ガス供給手段と、前記第１のプラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記第１の反応性ガスを励起して前記第１の反応性ガスの活性種を生成する一対の第１放電用電極と、前記第１のプラズマ生成室の側壁に設けられ、前記基板に向けて前記第１の反応性ガスの活性種を噴出する第１ガス噴出口と、前記処理室内に設けられた第２のプラズマ生成室と、前記第２のプラズマ生成室内に第２の反応性ガスを供給する第２反応性ガス供給手段と、前記第２のプラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記第２の反応性ガスを励起して前記第２の反応性ガスの活性種を生成する一対の第２放電用電極と、前記第２のプラズマ生成室の側壁に設けられ、前記基板に向けて前記第２の反応性ガスの活性種を噴出する第２ガス噴出口と、を有する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る基板処理装置によれば、プラズマを用いる基板処理のコストを低減させ、
基板処理の生産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態にて好適に用いられる基板処理装置の処理炉の平面断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う縦断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う縦断面図である。
【図４】図１の処理炉に接続されるガス供給系の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第１の実施形態＞
以下に本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１０】
（１）基板処理装置の構成
図１ないし図４は、本実施形態にて好適に用いられる基板処理装置の処理炉１０を示す説明図である。
【００１１】
（処理室）
図１ないし図４に示されているように、本発明に係る基板処理装置の処理炉１０は、バッチ式縦形ホットウォール型として構成されている。処理炉１０は、反応管１１を備えている。反応管１１は上端が閉塞し、下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管１１は、例えば石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料により構成されている。反応管１１は、中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。反応管１１の下端開口は、基板としてのウエハ１を搬入搬出するための炉口１３を形成している。
【００１２】
反応管１１内には、ウエハ１を処理する処理室１２が形成されている。この処理室１２は、基板保持具としての後述するボート２を収容可能に構成されている。ボート２は、上下で一対の端板３，４と、両端板３，４間に架設されて垂直に配設された複数本（本実施形態では３本）の保持部材５とを備えて構成されている。端板３，４及び保持部材５は、例えば石英や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成されている。各保持部材５には、多数条の保持溝６が長手方向に等間隔に配されて互いに対向して開口するように没設されている。そして、ウエハ１の外周縁辺が各保持部材５の多数条の保持溝６間にそれぞれ挿入されることにより、ボート２は、複数枚のウエハ１を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で垂直方向に多段に整列させて保持するようになっている。
【００１３】
反応管１１の下端部には、反応管１１の下端開口を気密に閉塞可能な保持体としてのベース１５と、炉口蓋体としてのシールキャップ１７とが設けられている。ベース１５は、円盤状に形成されている。ベース１５は、例えばステンレス等の金属により構成されている。ベース１５の上面には、反応管１１の下端に当接するシール部材としてのシールリング１８が設けられている。また、ベース１５の下面には、シールキャップ１７の上端に当接するシール部材としてのシールリング１８が設けられている。ベース１５の下にはシールキャップ１７が設けられている。シールキャップ１７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。シールキャップ１７は、図示しないボートエレベータのアームに連結されており、垂直方向に昇降自在に構成されている。シールキャップ１７は、ボート２を処理室１２内に搬入した際に、ベース１５、シールリング１８を介して反応管１１の下端を気密に閉塞するように構成されている。図示しないボートエレベータは、後述するコントローラ２４０に電気的に接続されている。
【００１４】
（回転手段）
シールキャップ１７の下側中心付近には、ボート２を回転させる回転機構１９が設置さ
れている。回転機構１９の回転軸１９ａは、シールキャップ１７とベース１５とを貫通して、円筒形状の断熱筒７を下方から支持している。また、断熱筒７は、上述のボート２を下方から支持している。回転機構１９を作動させることで、処理室１２内にてウエハ１を回転させることが可能になっている。また、断熱筒７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料により構成されている。断熱筒７は、ヒータ１４からの熱を反応管１１の下端側に伝達し難くする断熱部材として機能する。回転機構１９は、後述するコントローラ２４０に電気的に接続されている。
【００１５】
（加熱手段）
反応管１１の外部には、処理室１２を全体にわたって均一に加熱する加熱手段としてのヒータ１４が、反応管１１の周囲を包囲するように同心円に設備されている。ヒータ１４は、処理炉１０の機枠（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっている。なお、図示しないが処理炉１０の機枠には、温度検出器としての温度センサが設置されている。ヒータ１４の温度は、温度センサの温度情報に基づき制御されるようになっている。ヒータ１４及び温度センサは、後述するコントローラ２４０に電気的に接続されている。
【００１６】
（排気系）
反応管１１の下側側壁には、ガス排気管１６が接続されている。ガス排気管１６には、上流側から順に、圧力センサ、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブとして構成された圧力制御装置、真空ポンプとして構成された排気装置（いずれも図示せず）が設けられている。排気装置により処理室１２内を排気しつつ、圧力センサにより検出した圧力情報により圧力制御装置の弁開度を調整することにより、処理室１２内を所定の圧力に調整可能なように構成されている。圧力センサ、圧力制御装置、及び排気装置は、後述するコントローラ２４０に電気的に接続されている。
【００１７】
（第１のプラズマ生成室、第１放電用電極）
反応管１１内（処理室１２内）における反応管１１内壁面とウエハ１外周との間の空間には、円弧状の第１のプラズマ生成室３３が設けられている。第１のプラズマ生成室３３は、例えば樋形状の隔壁３４と反応管１１の内壁面とにより処理室１２から区画されて構成されている。隔壁３４には、複数の第１ガス噴出口３５が垂直方向に配列するように形成されている。これら第１ガス噴出口３５の個数は、処理されるウエハ１の枚数に対応している。各第１ガス噴出口３５の高さ位置は、ボート２に保持された上下で隣り合うウエハ１，１間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。
【００１８】
第１のプラズマ生成室３３内には、一対の保護管２５，２５が設けられている。各保護管２５は、反応管１１の内壁面に沿うように垂直に設けられている。各保護管２５は、下端部が屈曲して反応管１１の側面を貫通し外部に突出されている。各保護管２５は、誘電体により構成されている。保護管２５は、上端が閉塞し下端が開放された細長い円形のパイプ形状に形成されている。各保護管２５の中空部内は、処理室１２の外部（大気）に連通している。
【００１９】
保護管２５内には、それぞれ第１放電用電極２７が下方から挿入されている。第１放電用電極２７は、導電材料により構成されている。第１放電用電極２７は、細長い棒状に形成されている。なお、第１放電用電極２７の下端部（被保持部）は、放電防止可能な絶縁手段（図示しない）を介して保護管２５内に保持されている。なお、ヒータ１４の加熱による第１放電用電極２７の酸化を防止するように、保護管２５内に不活性ガスをパージする機構を設けてもよい。なお、一対の保護管２５，２５は、上述の形態に限らず、上端部が屈曲して反応管１１の上部側面を貫通し外部に突出されていてもよい。そして、第１放電用電極２７は、保護管２５内にそれぞれ上方から挿入されていてもよい。
【００２０】
一対の第１放電用電極２７，２７には、高周波電源３１の出力側（二次側）が、インピーダンスを調整する整合器３２を介して電気的に接続されている。高周波電源３１及び整合器３２は、後述するコントローラ２４０に電気的に接続されている。
【００２１】
なお、第１のプラズマ生成室３３内には、後述する第１反応性ガス供給手段により、第１の反応性ガスとしてのＮＨ３ガスと励起用ガスとしてのＡｒガスとが供給されるように構成されている。第１のプラズマ生成室３３内にＡｒガスを供給した状態で、高周波電源３１から一対の第１放電用電極２７，２７に高周波電力を供給することにより、第１のプラズマ生成室３３内にプラズマを生成し、Ａｒを活性化させることが可能なように構成されている。そして、この状態で、第１のプラズマ生成室３３内にＮＨ３ガスを供給し、活性化したＡｒ（Ａｒラジカル）とＮＨ３とを衝突させることで、ＮＨ３を間接的に活性化させることが可能なように構成されている。活性化したＮＨ３ガス（ＮＨ３ラジカル）は、第１ガス噴出口３５を介して処理室１２内に流れ、ウエハ１表面に供給されるように構成されている。
【００２２】
（第２のプラズマ生成室、第２放電用電極）
反応管１１内（処理室１２内）における反応管１１内壁面とウエハ１外周との間の空間には、円弧状の第２のプラズマ生成室３３Ｂが設けられている。第２のプラズマ生成室３３Ｂは、第１のプラズマ生成室３３と同様に、例えば樋形状の隔壁３４と反応管１１の内壁面とにより処理室１２から区画されて構成されている。隔壁３４Ｂには、複数の第２ガス噴出口３５Ｂが垂直方向に配列するように形成されている。これら第２ガス噴出口３５Ｂの個数は、処理されるウエハ１の枚数に対応している。各第２ガス噴出口３５Ｂの高さ位置は、ボート２に保持された上下で隣り合うウエハ１，１間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。
【００２３】
第２のプラズマ生成室３３Ｂ内には、第１のプラズマ生成室３３内と同様に、一対の保護管２５Ｂ，２５Ｂが設けられている。各保護管２５Ｂは、反応管１１の内壁面に沿うように垂直に設けられている。各保護管２５Ｂは、下端部が屈曲して反応管１１の側面を貫通し外部に突出されている。各保護管２５Ｂは、誘電体により構成されている。保護管２５Ｂは、上端が閉塞し下端が開放された細長い円形のパイプ形状に形成されている。各保護管２５Ｂの中空部内は、処理室１２の外部（大気）に連通している。
【００２４】
保護管２５Ｂ内には、保護管２５内と同様に、それぞれ第２放電用電極２７Ｂが下方から挿入されている。第２放電用電極２７Ｂは、導電材料により構成されている。第２放電用電極２７Ｂは、細長い棒状に形成されている。なお、第２放電用電極２７Ｂの下端部（被保持部）は、放電防止可能な絶縁手段（図示しない）を介して保護管２５Ｂ内に保持されている。なお、ヒータ１４の加熱による第２放電用電極２７Ｂの酸化を防止するように、保護管２５Ｂ内に不活性ガスをパージする機構を設けてもよい。なお、第１のプラズマ生成室３３と同様に、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内の一対の保護管２５Ｂ，２５Ｂは、上端部が屈曲して反応管１１の上部側面を貫通し外部に突出されていてもよい。そして、第１放電用電極２７は、保護管２５内にそれぞれ上方から挿入されていてもよい。
【００２５】
一対の第２放電用電極２７Ｂ，２７Ｂには、高周波電源３１の出力側（二次側）が、インピーダンスを調整する整合器３２Ｂを介して電気的に接続されている。高周波電源３１Ｂ及び整合器３２Ｂは、後述するコントローラ２４０に電気的に接続されている。
【００２６】
なお、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内には、後述する第２反応性ガス供給手段により、第２の反応性ガスとしてのＯ２ガスが供給されるように構成されている。第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にＯ２ガスを供給した状態で、高周波電源３１Ｂから一対の第２放電用電
極２７Ｂ，２７Ｂに高周波電力を供給することにより、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にプラズマを生成し、Ｏ２ガスを活性化させることが可能なように構成されている。活性化したＯ２ガス（Ｏ２ラジカル）は、第２ガス噴出口３５Ｂを介して処理室１２内に流れ、ウエハ１表面に供給されるように構成されている。
【００２７】
（バッファ室）
また、反応管１１内（処理室１２内）における反応管１１内壁面とウエハ１外周との間の空間には、円弧状のバッファ室３３Ｃが設けられている。バッファ室３３Ｃは、例えば樋形状の隔壁３４Ｃと反応管１１の内壁面とにより処理室１２から区画されて形成されている。隔壁３４Ｃには、複数の第３ガス噴出口３５Ｃが上下のウエハ１，１間に対向するように配列して形成されている。これら第３ガス噴出口３５Ｃの個数は、処理されるウエハ１の枚数に対応している。各第３ガス噴出口３５Ｃの高さ位置は、ボート２に保持された上下で隣り合うウエハ１間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。
【００２８】
なお、バッファ室３３Ｃ内には、後述する原料ガス供給手段により、原料ガスとしてのジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２以下、ＤＣＳ）ガスが供給されるように構成されている。バッファ室３３Ｃは、ＤＣＳガスをバッファリンクして濃度が均一になるよう分散させるガス分散空間として機能する。バッファ室３３Ｃ内に供給されたＤＣＳガスは、第３ガス噴出口３５Ｃを介して処理室１２内に流れ、ウエハ１表面に供給されるように構成されている。
【００２９】
（ガス供給手段）
反応管１１の側壁下部には、第１のプラズマ生成室３３内に第１の反応性ガスとしてのＮＨ３ガスを供給する第１反応性ガス供給管３０１が接続されている。第１反応性ガス供給管３０１には、上流側から順に、ＮＨ３ガスの供給源であるガスボンベ３０１ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３０１ｂ、及び開閉弁であるバルブ３０１ｃが設けられている。ガスボンベ３０１ａから供給されるＮＨ３ガスは、マスフローコントローラ３０１ｂにより所定の流量に調整され、バルブ３０１ｃの開動作により第１反応性ガス供給管３０１内を流通し、第１のプラズマ生成室３３内に供給されるようになっている。
【００３０】
また、反応管１１の側壁下部には、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内に第２の反応性ガスとしてのＯ２ガスを供給する第２反応性ガス供給管３０２が接続されている。第２反応性ガス供給管３０２には、上流側から順に、Ｏ２ガスの供給源であるガスボンベ３０２ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３０２ｂ、及び開閉弁であるバルブ３０２ｃが設けられている。ガスボンベ３０２ａから供給されるＯ２ガスは、マスフローコントローラ３０２ｂにより所定の流量に調整され、バルブ３０２ｃの開動作により第２反応性ガス供給管３０２内を流通し、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内に供給されるようになっている。
【００３１】
また、反応管１１の側壁下部には、バッファ室３３Ｃ内に原料ガスとしてのＤＣＳガスを供給する原料ガス供給管３０４が接続されている。原料ガス供給管３０４には、上流側から順に、ＤＣＳガスの供給源であるガスボンベ３０４ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３０４ｂ、開閉弁であるバルブ３０４ｃ、及び開閉弁であるバルブ３０４ｄが設けられている。なお、バルブ３０４ｃとバルブ３０４ｄとの間には、ガス溜り部３０４ｅが構成されている。ガスボンベ３０４ａから供給されるＤＣＳガスは、マスフローコントローラ３０４ｂにより所定の流量に調整され、バルブ３０４ｃの開動作により原料ガス供給管３０４内を流通し、バッファ室３３Ｃ内に供給されるようになっている。なお、バルブ３０４ｄを閉めた状態でバルブ３０４ｃを開けて所定時間保持し、ガス溜り部３０４ｅ内のＤＣＳガスの圧力が所定圧力に到達したらバルブ３０４ｃを閉
めてバルブ３０４ｄを開けるようにすることで、バッファ室３３ｃ内（処理室１２内）にＤＣＳガスをパルス的に供給（フラッシュ供給）することが可能なようになっている。なお、処理室１２内の容積に対するガス溜り部３０４ｅ内の容積の比率は、例えば１／１０００以上３／１０００以下とすることが好ましく、処理室１２内の容積が１００リットルである場合には、ガス溜り部３０４ｅ内の容積を１００〜３００ｃｃとすることが好ましい。また、ガス溜り部３０４ｅから処理室１２に至るまでの原料ガスの経路のコンダクタンスは、例えば１．５×１０−３ｍ３／ｓ以上になるような構成とすることが好ましい。
【００３２】
第１反応性ガス供給管３０１のバルブ３０１ｃの下流側、第２反応性ガス供給管３０２のバルブ３０２ｃの下流側、及び第１反応性ガス供給管３０１のバルブ３０１ｄの下流側には、励起用ガス、パージガス、或いはキャリアガスとしての例えばＡｒガスを供給するＡｒガス供給管３０３の下流端が、それぞれバルブ３０３ｃ、バルブ３０３ｄ、バルブ３０３ｅを介して接続されている。つまり、Ａｒガス供給管３０３は下流側で３本に分岐している。Ａｒガス供給管３０３の分岐箇所よりも上流側には、上流側から順に、Ａｒガスの供給源であるガスボンベ３０３ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３０３ｂが設けられている。ガスボンベ３０３ａから供給されるＡｒガスは、マスフローコントローラ３０３ｂにより所定の流量に調整され、バルブ３０３ｃの開動作により第１反応性ガス供給管３０１内を流通し、第１のプラズマ生成室３３内に供給されるようになっており、また、バルブ３０３ｄの開動作により第２反応性ガス供給管３０２内を流通し、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内に供給されるようになっており、また、バルブ３０３ｅの開動作により原料ガス供給管３０４内を流通し、バッファ室３３Ｃ内に供給されるようになっている。
【００３３】
主に、第１反応性ガス供給管３０１、ガスボンベ３０１ａ、マスフローコントローラ３０１ｂ、バルブ３０１ｃ、Ａｒガス供給管３０３、ガスボンベ３０３ａ、マスフローコントローラ３０３ｂ、バルブ３０３ｃにより、第１反応性ガス供給手段が構成される。また、主に、第２反応性ガス供給管３０２、ガスボンベ３０２ａ、マスフローコントローラ３０２ｂ、バルブ３０２ｃ、Ａｒガス供給管３０３、ガスボンベ３０３ａ、マスフローコントローラ３０３ｂ、バルブ３０３ｄにより、第２反応性ガス供給手段が構成される。また、主に、原料ガス供給管３０４、ガスボンベ３０４ａ、マスフローコントローラ３０４ｂ、バルブ３０４ｃ、バルブ３０４ｄ、Ａｒガス供給管３０３、ガスボンベ３０３ａ、マスフローコントローラ３０３ｂ、バルブ３０３ｅにより、原料ガス供給手段が構成される。また、Ａｒガス供給管３０３、ガスボンベ３０３ａ、マスフローコントローラ３０３ｂ、バルブ３０３ｃ，３０３ｄ，３０３ｅにより、励起用ガス供給手段が構成される。
【００３４】
なお、マスフローコントローラ３０１ｂ〜３０４ｂ、バルブ３０１ｃ〜３０４ｃ及び３０４ｄは、それぞれ後述するコントローラ２４０に電気的に接続されている。
【００３５】
（制御部）
制御部としてのコントローラ２４０は、上述したように回転機構１９、ボートエレベータ（図示せず）、ヒータ１４、温度センサ（図示せず）、圧力センサ（図示せず）、圧力制御装置（図示せず）、排気装置（図示せず）、高周波電源３１、３１Ｂ、整合器３２、３２Ｂ、マスフローコントローラ３０１ｂ〜３０４ｂ、バルブ３０１ｃ〜３０４ｃ及び３０４ｄにそれぞれ電気的に接続され、基板処理装置全体を主制御している。
【００３６】
具体的には、コントローラ２４０は、回転機構１９の回転軸１９ａを所定のタイミングで回転させるようにしている。コントローラ２４０は、ボートエレベータを所定のタイミングで昇降させるようにしている。また、コントローラ２４０は、圧力センサにより検出された圧力情報に基づいて圧力制御装置の弁開度を調整し、処理室１２内が所定のタイミングで所定の圧力となるようにしている。また、コントローラ２４０は、温度センサによ
り検出された温度情報に基づきヒータ１４への通電具合を調整し、処理室１２内が所定のタイミングにて所定の温度分布となるようにし、結果として処理室１２内のウエハ１に対して所定の温度となるようにしている。また、コントローラ２４０は、高周波電源３１、３１Ｂ及び整合器３２、３２Ｂを制御することにより、第１のプラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にて所定のタイミングにてプラズマを生成可能にしている。また、コントローラ２４０は、マスフローコントローラ３０１ｂ〜３０４ｂを流量制御しつつ、それぞれバルブ３０４ｂ〜３０４ｃ、３０４ｄの開閉制御することにより、第１のプラズマ生成室３３内、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内、バッファ室３３Ｃ内に所定のタイミングにて所定の流量のガス供給を開始し、或いは停止するようにしている。
【００３７】
なお、本実施形態に係るコントローラ２４０は、第１のプラズマ生成室３３内に第１ガス供給系から第１の反応性ガスを供給して第１のプラズマ生成室３３内で第１放電用電極２７によりプラズマを生成させ、第１の反応性ガスを直接励起又は間接励起して生成した第１の反応性ガスの活性種によってウエハを処理する第１基板処理工程と、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内に第２ガス供給系から第２の反応性ガスを供給して第２のプラズマ生成室３３Ｂ内で第２放電用電極２７Ｂによりプラズマを生成させ、第２の反応性ガスを直接励起又は間接励起して生成した第２の反応性ガスの活性種によってウエハ１を処理する第２基板処理工程と、を連続して実施するように構成されている。
【００３８】
（２）基板処理工程
次に、上記構成に係る処理炉１０を用いて、半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハ１表面を窒化処理して窒化シリコン膜（ＳｉＮ）を形成する窒化工程と、ＳｉＮ膜が形成されたウエハ１に対して酸化処理することにより窒化酸化シリコン膜（ＳｉＯＮ）を形成する酸化工程と、を連続して実施する例えばＭＯＳ型電界効果トランジスタのゲート絶縁膜を形成する基板処理工程について説明する。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２４０により制御される。
【００３９】
（搬入工程（Ｓ１））
先ず、ボート２に複数枚のウエハ１を装填（ウエハチャージ）する。次に、コントローラ２４０の制御に基づいてボートエレベータを駆動し、ボート２を上昇させる。これにより、図１〜図３に示されているように、複数枚のウエハ１を保持したボート２が処理室１２内に搬入（ボートローディング）される。このとき、シールキャップ１７は、ベース１５、シールリング１８を介して反応管１１の下端を閉塞する。これにより、処理室１２は気密に封止される。
【００４０】
また、ボート２の搬入時において、処理室１２内にはパージガスとしてＡｒガスを流すようにしている。具体的には、マスフローコントローラ３０３ｂにより流量調整しつつ、バルブ３０３ｃを開とし、処理室１２内にＡｒガスを導入する。これにより、ボート２の搬送時における処理室１２内へのパーティクル侵入抑制等の効果が得られる。
【００４１】
（圧力調整工程及び昇温工程（Ｓ２））
処理室１２内へのボート２の搬入が完了したら、処理室１２内が所定の圧力（例えば１０〜１００Ｐａ）となるよう処理室１２内の雰囲気を排気する。具体的には、排気装置により排気しつつ、圧力センサにより検出された圧力情報に基づいて圧力制御装置の弁開度をフィードバック制御し、処理室１２内を所定の圧力とする。また、処理室１２内が所定温度となるようヒータ１４によって加熱する。具体的には、温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータ１４への通電具合を制御して、処理室１２内を所定の温度（例えば３００〜６００℃）とする。そして、回転機構１９を作動させ、処理室１２内に搬入されたウエハ１の回転を開始する。なお、ウエハ１の回転は、後述する窒化工程（Ｓ３）及び酸化工程（Ｓ４）が終了するまで継続する。
【００４２】
（窒化工程（Ｓ３））
窒化工程（Ｓ３）では、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の一種であるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、ＤＣＳガス及びＮＨ３ガスを用いてウエハ１の表面に窒化珪素（ＳｉＮ）膜を形成する。ＡＬＤ法は、所定の成膜条件（温度、時間等）下で２種類以上の処理ガスを１種類ずつ交互にウエハ上に供給し、処理ガスのウエハ１上での表面反応を利用して１原子層未満〜数原子層単位で薄膜を形成する手法である。このＡＬＤ法における膜厚制御は、処理ガス供給のサイクル数を制御することで行うことができる。例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を成膜する場合には、２０サイクルの処理を行うようにすればよい。
【００４３】
窒化工程（Ｓ３）では、まず、第１のプラズマ生成室３３内において第１の反応性ガスであるＮＨ３ガスを間接励起して生成した活性種（ＮＨ３ラジカル）を処理室１２内に供給し、ウエハ１の表面部分に表面反応（化学吸着）させる（第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１））。その後、ＤＣＳガスをバッファ室３３Ｃから処理室１２内に供給し、ウエハ１の表面に化学吸着したＮＨ３と表面反応（化学吸着）させて１原子層未満〜数原子層のＳｉＮ膜を生成する（原料ガス供給工程（Ｓ３２））。そして、第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１）と原料ガス供給工程（Ｓ３２）とを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、所望の膜厚のＳｉＮ膜を形成する。以下、窒化工程（Ｓ３）を具体的に説明する。
【００４４】
（第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１））
先ず、励起用ガスとしてＡｒガスを第１のプラズマ生成室３３内に供給する。具体的には、マスフローコントローラ３０３ｂにより流量調整しつつ、バルブ３０３ｃを開とし、第１のプラズマ生成室３３内にＡｒガスを供給する。そして、高周波電源３１から一対の第１放電用電極２７，２７に高周波電力を供給することにより、第１のプラズマ生成室３３内にＡｒガスプラズマを生成し、Ａｒを活性化させる。
【００４５】
次に、第１の反応性ガスとしてＮＨ３ガスを第１のプラズマ生成室３３内に供給する。具体的には、マスフローコントローラ３０１ｂにより流量が例えば１〜１０ｓｌｍの範囲内になるよう調整しつつ、バルブ３０１ｃを開とし、第１のプラズマ生成室３３内にＮＨ３ガスを供給する。第１のプラズマ生成室３３内に供給されたＮＨ３ガスは、活性化したＡｒ（Ａｒラジカル）と衝突して、間接的に活性化させられる。活性化したＮＨ３（ＮＨ３ラジカル）は、第１ガス噴出口３５からウエハ１に向けてＡｒラジカルと共に噴出されて処理室１２内に供給される。
【００４６】
処理室１２内に供給されたＮＨ３ラジカルは、ウエハ１表面に接触して表面反応し、ウエハ１表面にはＮＨ３が化学吸着する。ウエハ１表面への吸着に寄与しなかったＮＨ３ガス及びＡｒガスは、処理室１２内を流下してガス排気管１６から排気される。このように、Ａｒガスは、ＮＨ３を間接的に活性化させる励起用ガスとして機能すると共に、処理室１２内へのＮＨ３ラジカルの供給を促進させるキャリアガスとしても機能する。
【００４７】
所定時間（例えば２〜１２０秒）が経過したら、高周波電源３１から一対の第１放電用電極２７，２７への高周波電力の供給を停止する。また、バルブ３０１ｃを閉とし、第１のプラズマ生成室３３内へのＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、処理室１２内が例えば２０Ｐａ以下になるように排気する。なお、バルブ３０１ｃを閉とした後、バルブ３０３ｃを開のままとし、処理室１２内にパージガスとしてのＡｒガスを供給することで、処理室１２内に残留しているＮＨ３ガスを効率よく排気させることができる。
【００４８】
（原料ガス供給工程（Ｓ３２））
第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１）の実施と並行して、原料ガス供給管３０４のガス溜り部３０４ｅ内にＤＣＳガスを充填しておく。具体的には、先ず、バルブ３０４ｄを閉めた状態でバルブ３０４ｃを開け、マスフローコントローラ３０４ｂにより所定の流量に調整しつつ、ガス溜り部３０４ｅ内への原料ガスとしてのＤＣＳガスの供給を開始する。そして、所定時間（例えば２〜４秒）経過してガス溜り部３０４ｅ内の圧力が所定の圧力（例えば２００００Ｐａ）に到達したら、バルブ３０４ｃを閉め、ガス溜り部３０４ｅ内に高圧のＤＣＳガスを閉じ込めておく。
【００４９】
処理室１２内が所定の圧力（例えば２０Ｐａ）に到達し、ガス溜り部３０４ｅ内が所定の圧力（例えば２００００Ｐａ）に到達したら、圧力制御装置（図示せず）の弁を閉じて処理室１２内の排気を一時的に停止する。そして、バルブ３０４ｃを閉めたままバルブ３０４ｄを開とし、ガス溜り部３０４ｅ内に充填されていた高圧のＤＣＳガスを、バッファ室３３Ｃ内（すなわち処理室１２内）にパルス的に供給（フラッシュ供給）する。このとき、圧力制御装置（図示せず）の弁が閉じられているため、処理室１２内の圧力は例えば９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）にまで急激に上昇する。処理室１２内に供給されたＤＣＳガスは、ウエハ１の表面に接触し、ウエハ１の表面部分に化学吸着したＮＨ３と表面反応し、ウエハ１表面に１原子層未満〜数原子層のＳｉＮ膜が生成される。ＳｉＮ膜の生成に寄与しなかったＮＨ３ガスは、処理室１２内を流下してガス排気管１６から排気される。
【００５０】
所定時間（例えば２〜４秒）が経過したら、バルブ３０４ｄを閉とし、バッファ室３３Ｃ内（すなわち処理室１２内）へのＤＣＳガスの供給を停止する。なお、バルブ３０４ｄを閉とした後、バルブ３０３ｅを開とし、処理室１２内にパージガスとしてＡｒガスを供給することで、処理室１２内に残留しているＤＣＳガスや反応生成物を効率よく排気させることができる。
【００５１】
その後、第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１）と原料ガス供給工程（Ｓ３２）とを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、所望の膜厚のＳｉＮ膜を形成する。
【００５２】
（酸化工程（Ｓ４））
窒化工程（Ｓ３）により所望の膜厚のＳｉＮ膜を成膜した後は、プラズマによって活性化された酸素ガスの活性種（Ｏ２ラジカル）をウエハ１上に供給することでＳｉＮ膜を酸化させ、窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）膜を形成する酸化工程（Ｓ４）を実施する。
【００５３】
なお、本実施形態では、処理室１２内に第１のプラズマ生成室３３とは別途独立して設けられた第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にてＯ２ラジカルを生成するように構成されている。すなわち、本実施形態では、窒化工程（Ｓ３）と酸化工程（Ｓ４）とは同一の処理炉１０を用いて連続して行われ、その間にウエハ１が処理室１２の外部へ搬出されることはないように構成されている。以下、酸化工程（Ｓ４）を具体的に説明する。
【００５４】
先ず、第２の反応性ガスとしてＯ２ガスを第２のプラズマ生成室３３Ｂ内に供給する。具体的には、マスフローコントローラ３０２ｂにより流量調整しつつ、バルブ３０２ｃを開とし、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にＯ２ガスを供給する。そして、高周波電源３１Ｂから一対の第２放電用電極２７Ｂ，２７Ｂに高周波電力を供給することにより、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にＯ２ガスプラズマを生成し、Ｏ２を直接的に活性化させる。活性化したＯ２（Ｏ２ラジカル）は、第２ガス噴出口３５Ｂからウエハ１に向けてＡｒガスと共に噴出されて処理室１２内に供給される。なお、マスフローコントローラ３０３ｂにより流量調整しつつ、バルブ３０３ｄを開とし、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内（すなわち処理室１２内）にキャリアガスとしてのＡｒガスを供給することで、処理室１２内へのＯ２ラジカルの供給を促進させることができる。
【００５５】
処理室１２内に供給されたＯ２ラジカルは、ウエハ１の表面に形成されたＳｉＮ膜に接触して、ウエハ１上にＳｉＯＮ膜が形成される。その後、処理室１２内に導入されたＯ２ガスやＡｒガスは、処理室１２内を流下しガス排気管１６から排気される。
【００５６】
所定時間が経過したら、バルブ３０２ｃを閉とし、第２のプラズマ生成室３３Ｂ内へのＯ２ガスの供給を停止する。なお、バルブ３０２ｃを閉とした後、バルブ３０３ｃを開のままとし、処理室１２内にパージガスとしてＡｒガスを供給することで、処理室１２内に残留しているＯ２ガスを効率よく排気させることができる。
【００５７】
（大気圧復帰工程及び降温工程（Ｓ５））
酸化工程（Ｓ４）が完了したら、ボート２の回転を停止させてウエハ１の回転を停止する。そして、処理室１２内の圧力を大気圧に復帰させつつ、ウエハ１を降温させる。具体的には、バルブ３０３ｃを開のままとして処理室１２内にＡｒガスを供給しつつ、圧力センサにより検出された圧力情報に基づいて排気装置のバルブの開度をフィードバック制御し、処理室１２内の圧力を大気圧に昇圧する。そして、ヒータ１４への通電量を制御して、ウエハ１の温度を降温させる。
【００５８】
（搬出工程（Ｓ６））
その後、上述の搬入工程を逆の手順により基板処理されたウエハ１を処理室１２内から搬出し、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
【００５９】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００６０】
（ａ）本実施形態によれば、処理室１２内に第１のプラズマ生成室３３及び第２のプラズマ生成室３３Ｂを設けている。このため、窒化工程（Ｓ３）と酸化工程（Ｓ４）とを同一の処理炉１０を用いて連続して行うことが出来る。また、窒化工程（Ｓ３）と酸化工程（Ｓ４）との間にウエハ１を処理室１２外部へ搬出する必要がない。すなわち、ウエハを入れ換えることなく、１台の基板処理装置により複数種類の基板処理を実施することが可能となる。これにより、基板処理のコストを低減させ、基板処理の生産性を向上させることが可能となる。
【００６１】
（ｂ）本実施形態に係る窒化工程（Ｓ３）によれば、プラズマにより活性化させたＮＨ３ガス（ＮＨ３ラジカル）を用いて窒化処理を行う。また、本実施形態に係る酸化工程（Ｓ４）によれば、プラズマにより活性化させたＯ２ガス（Ｏ２ラジカル）を用いて酸化処理を行う。このように、プラズマにより活性化させた活性種を用いて窒化処理や酸化処理等の基板処理を行うことで、ウエハ１の処理温度を低温化（例えば３００〜６００℃）させることが可能となる。
【００６２】
（ｃ）本実施形態に係る窒化工程（Ｓ３）によれば、第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１）と原料ガス供給工程（Ｓ３２）とを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、所望の膜厚のＳｉＮ膜を形成する。すなわち、プラズマにより活性化させたＮＨ３ガス（ＮＨ３ラジカル）とＤＣＳガスとが同時に供給されることがなく、これらのガスは互いに混合することなく処理室１２内に供給される。その結果、処理室１２内における気相反応の発生が抑制され、処理室１２内におけるパーティクルの発生を抑制できる。
【００６３】
（ｄ）本実施形態に係る第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１）によれば、活性化したＮＨ３（ＮＨ３ラジカル）をＡｒラジカルと共に処理室１２内に供給している。これにより、ＮＨ３ラジカルを長寿命化させ、ウエハ１へのＮＨ３ラジカルの供給量を増大させ、窒化
処理の速度を速めることが出来る。
【００６４】
（ｅ）本実施形態に係る原料ガス供給工程（Ｓ３２）によれば、ガス溜り部３０４ｅ内に充填されていた高圧のＤＣＳガスを、バッファ室３３Ｃ内（すなわち処理室１２内）にパルス的に供給（フラッシュ供給）する。そして、このとき圧力制御装置（図示せず）の弁を閉じているため、処理室１２内の圧力は例えば９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）にまで急激に上昇させる。これにより、ウエハ１表面へのＤＣＳ供給を短時間でより確実に行うことができる。
【００６５】
＜第２の実施形態＞
上述の実施形態においては、第１のプラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にそれぞれ異なる反応性ガスを供給し、それぞれ異なる条件でプラズマを生成し、異なる基板処理（窒化工程（Ｓ３）と酸化工程（Ｓ４））を順次実行することとしていた。しかしながら本発明は係る形態に限定されない。例えば、第１のプラズマ生成室３３及び第２のプラズマ生成室３３Ｂに同一種の反応性ガスを供給し、同一の条件で同時にプラズマを生成することで、所定の基板処理（例えば窒化工程（Ｓ３）或いは酸化工程（Ｓ４）のいずれか一方）を行うようにしてもよい。すなわち、第１の反応性ガスと第２の反応性ガスとは同一種のガスであってもよい。
【００６６】
例えば、第１のプラズマ生成室３３及び第２のプラズマ生成室３３Ｂの両方を用いて窒化工程（Ｓ３）を行う場合には、第１反応性ガス供給管３０１の下流端の２本に分岐させ、それぞれを第１のプラズマ生成室３３及び第２のプラズマ生成室３３Ｂにそれぞれ接続するようにする。
【００６７】
そして、第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１）において、マスフローコントローラ３０３ｂにより流量調整しつつ、バルブ３０３ｃを開とし、第１のプラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３ＢにＡｒガスを供給する。そして、高周波電源３１から一対の第１放電用電極２７，２７に高周波電力を供給すると共に、高周波電源３１Ｂから一対の第２放電用電極２７Ｂ，２７Ｂに高周波電力を供給することにより、第１のプラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３Ｂ内にＡｒガスプラズマを同時に生成し、Ａｒを活性化させる。
【００６８】
次に、マスフローコントローラ３０１ｂにより所定の流量になるよう調整しつつ、バルブ３０１ｃを開とし、第１のプラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３ＢにＮＨ３ガスを同時に供給する。第１のプラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３Ｂ内に供給されたＮＨ３ガスは、活性化したＡｒ（Ａｒラジカル）と衝突して、間接的に活性化させられる。活性化したＮＨ３（ＮＨ３ラジカル）は、第１ガス噴出口３５及び第２ガス噴出口３５Ｂからウエハ１に向けてＡｒラジカルと共に噴出されて処理室１２内に供給される。処理室１２内に供給されたＮＨ３ラジカルは、ウエハ１表面に接触して表面反応し、ウエハ１表面にはＮＨ３が化学吸着する。
【００６９】
所定時間が経過したら、高周波電源３１から一対の第１放電用電極２７，２７への高周波電力の供給を停止すると共に、高周波電源３１Ｂから一対の第２放電用電極２７Ｂ，２７Ｂへの高周波電力の供給を停止する。また、バルブ３０１ｃを閉とし、第１のプラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３Ｂ内へのＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、処理室１２内が例えば２０Ｐａ以下になるように排気する。なお、バルブ３０１ｃを閉とした後、バルブ３０３ｃを開のままとし、処理室１２内にパージガスとしてのＡｒガスを供給することで、処理室１２内に残留しているＮＨ３ガスを効率よく排気させることができる。
【００７０】
その後、第１の反応性ガス供給工程（Ｓ３１）と上述の原料ガス供給工程（Ｓ３２）とを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数行うことで、所望の膜厚のＳｉＮ膜を形成する。
【００７１】
本実施形態によれば、処理室１２内へのＮＨ３ラジカルの供給は、第１ガス噴出口３５及び第２ガス噴出口３５Ｂの２つを用いて同時に行われる。そのため、１つのガス噴出口を用いて行われる場合と比較して、ウエハ１の面内に渡ってより均一に行われることになる。すなわち、処理室１２へのガス噴出口の数が２倍となり、１つのガス噴出口から処理室１２内に噴出されるＮＨ３ラジカルの供給量が少なくなると共に、平面方向で２方向から反応性ガスの活性種が噴出されるので、より精度の高い成膜均一性を得ることができる。そして、ウエハ１表面へのＮＨ３の化学吸着をウエハ１の面内に渡ってより均一に行うことができ、ＳｉＮ膜の膜厚分布や膜質を面内に渡りより均一化させることができる。
【００７２】
なお、第１のプラズマ生成室３３及び第２のプラズマ生成室３３Ｂを用いて酸化工程（Ｓ４）を行う場合にも、上述の効果を得ることが可能である。係る場合、第２反応性ガス供給管３０１Ｂの下流端の２本に分岐させ、それぞれを第１のプラズマ生成室３３及び第２のプラズマ生成室３３Ｂにそれぞれ接続するようにする。
【００７３】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００７４】
例えば、本発明は、本実施形態にかかる縦型の処理炉を備えた基板処理装置に限らず、枚葉式、Ｈｏｔ Ｗａｌｌ型、Ｃｏｌｄ Ｗａｌｌ型の処理炉を有する基板処理装置にも好適に適用できる。また、第１反応性ガスとしてＮＨ３ガスを、励起用ガスとしてＡｒガスを、原料ガスとしてＤＣＳガスを用いて窒化処理を行う場合や、第１反応性ガスとしてＯ２ガスを用いて酸化処理を行う場合に限らず、他のガス種を用いて異なる基板処理を用いる場合にもおいても好適に適用可能である。
【００７５】
また例えば、第１プラズマ生成室３３内及び第２のプラズマ生成室３３Ｂ内の反応性ガス供給管は、一対の第１放電用電極２７及び第２放電用電極２７Ｂからそれぞれ離れた位置に設けられていても良い。また、排気管１６は、第１ガス噴出口３５と第２ガス噴出口３５Ｂとの間に設けられていればよい。複数のガス噴出口が設けられている場合には、それらのうちの少なくとも２つのガス噴出口と排気管１６との距離がそれぞれ略等距離になるようにすれば、ウエハ１の面内に渡り基板処理をより均一に行うことができ、膜厚分布や膜質をウエハ１の面内に渡りより均一化させることができる。
【００７６】
＜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。
【００７７】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられた第１のプラズマ生成室と、
前記第１のプラズマ生成室内に第１の反応性ガスを供給する第１反応性ガス供給手段と、
前記第１のプラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記第１の反応性ガスを励起して前記第１の反応性ガスの活性種を生成する一対の第１放電用電極と、
前記第１のプラズマ生成室の側壁に設けられ、前記基板に向けて前記第１の反応性ガスの活性種を噴出する第１ガス噴出口と、
前記処理室内に設けられた第２のプラズマ生成室と、
前記第２のプラズマ生成室内に第２の反応性ガスを供給する第２反応性ガス供給手段と、
前記第２のプラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記第２の反応性ガスを励起して前記第２の反応性ガスの活性種を生成する一対の第２放電用電極と、
前記第２のプラズマ生成室の側壁に設けられ、前記基板に向けて前記第２の反応性ガスの活性種を噴出する第２ガス噴出口と、
を有する基板処理装置が提供される。
【００７８】
好ましくは、前記第１反応性ガス供給手段及び前記第２反応性ガス供給手段によるガス供給動作、前記第１放電用電極及び前記第２放電用電極への電力供給動作を制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記第１のプラズマ生成室内に前記第１反応性ガス供給手段から前記第１の反応性ガスを供給して前記第１のプラズマ生成室内で前記第１放電用電極によりプラズマを生成させ、前記第１の反応性ガスを励起して生成した前記第１の反応性ガスの活性種によって前記基板を処理した後、
前記第２のプラズマ生成室内に前記第２反応性ガス供給手段から前記第２の反応性ガスを供給して前記第２のプラズマ生成室内で前記第２放電用電極によりプラズマを生成させ、前記第２の反応性ガスを励起して生成した前記第２の反応性ガスの活性種によって前記基板を処理する。
【００７９】
好ましくは、前記第１の反応性ガスを間接励起する励起用ガスを前記第１のプラズマ生成室内に供給するか、前記第２の反応性ガスを間接励起する励起用ガスを前記第２のプラズマ生成室内に供給する励起用ガス供給手段を有する。
【００８０】
好ましくは、前記処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給手段を有する。
【００８１】
好ましくは、前記第１放電用電極及び前記第２放電用電極は、保護管により被覆されている。
【００８２】
好ましくは、前記処理室内に基板を加熱する加熱手段を有する。
【００８３】
好ましくは、前記処理室内に基板を回転させる回転手段を有する。
【００８４】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理室内に搬入する搬入工程と、
第１のプラズマ生成室内に第１反応性ガス供給手段から第１の反応性ガスを供給して前記第１のプラズマ生成室内で一対の第１放電用電極によりプラズマを生成し、前記第１の反応性ガスを励起して生成した前記第１の反応性ガスの活性種によって前記基板を処理する第１基板処理工程と、
第２のプラズマ生成室内に第２反応性ガス供給手段から第２の反応性ガスを供給して前記第２のプラズマ生成室内で一対の第２放電用電極によりプラズマを生成し、前記第２の反応性ガスを励起して生成した前記第２の反応性ガスの活性種によって前記基板を処理する第２基板処理工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する搬出工程と、
を有する基板処理方法が提供される。
【００８５】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記基板を回転させる回転手段と、
前記処理室内に設けられた複数のプラズマ生成室と、
前記複数のプラズマ生成室内にそれぞれ反応性ガスを供給する複数のガス供給手段と、
前記プラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記反応性ガスを励起して前記反応性ガスの活性種を生成する一対の放電用電極と、
前記複数のプラズマ生成室の側壁にそれぞれ設けられ、前記基板に向けて前記反応性ガスの活性種を噴出するガス噴出口と、
を有する基板処理装置が提供される。
【００８６】
好ましくは、前記複数のガス供給手段によるそれぞれのガス供給動作、前記一対の放電用電極への電力供給動作、加熱手段及び回転手段を制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記加熱手段により前記処理室内を所定温度に加熱しつつ、前記回転手段により前記基板を回転させ、前記複数のプラズマ生成室内に前記複数のガス供給手段からそれぞれ反応性ガスを供給して前記一対の放電用電極によりプラズマを生成させ、前記反応性ガスを励起して生成した活性種によって前記基板を同時に処理する。
【００８７】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理室内に搬入する搬入工程と、
加熱手段により前記処理室内を所定温度に加熱しつつ、前記回転手段により前記基板を回転させ、前記複数のプラズマ生成室内に前記複数のガス供給手段からそれぞれ反応性ガスを供給して前記一対の放電用電極によりプラズマを生成させ、前記反応性ガスを励起して生成した活性種によって前記基板を同時に処理する基板処理工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する搬出工程と、
を有する基板処理方法が提供される。
【符号の説明】
【００８８】
１ ウエハ（基板）
１０ 処理炉
１２ 処理室
１９ 回転機構
２７ 第１放電用電極
２７Ｂ 第２放電用電極
３３ 第１のプラズマ生成室
３３Ｂ 第２のプラズマ生成室
３５ 第１ガス噴出口
３５Ｂ 第２ガス噴出口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられた第１のプラズマ生成室と、
前記第１のプラズマ生成室内に第１の反応性ガスを供給する第１反応性ガス供給手段と、
前記第１のプラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記第１の反応性ガスを励起して前記第１の反応性ガスの活性種を生成する一対の第１放電用電極と、
前記第１のプラズマ生成室の側壁に設けられ、前記基板に向けて前記第１の反応性ガスの活性種を噴出する第１ガス噴出口と、
前記処理室内に設けられた第２のプラズマ生成室と、
前記第２のプラズマ生成室内に第２の反応性ガスを供給する第２反応性ガス供給手段と、
前記第２のプラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記第２の反応性ガスを励起して前記第２の反応性ガスの活性種を生成する一対の第２放電用電極と、
前記第２のプラズマ生成室の側壁に設けられ、前記基板に向けて前記第２の反応性ガスの活性種を噴出する第２ガス噴出口と、を有する
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記第１の反応性ガスと前記第２の反応性ガスとは同一種のガスである
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられた第１のプラズマ生成室と、
前記第１のプラズマ生成室内に第１の反応性ガスを供給する第１反応性ガス供給手段と、
前記第１のプラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記第１の反応性ガスを励起して前記第１の反応性ガスの活性種を生成する一対の第１放電用電極と、
前記第１のプラズマ生成室の側壁に設けられ、前記基板に向けて前記第１の反応性ガスの活性種を噴出する第１ガス噴出口と、
前記処理室内に設けられた第２のプラズマ生成室と、
前記第２のプラズマ生成室内に第２の反応性ガスを供給する第２反応性ガス供給手段と、
前記第２のプラズマ生成室内でプラズマを生成し、前記第２の反応性ガスを励起して前記第２の反応性ガスの活性種を生成する一対の第２放電用電極と、
前記第２のプラズマ生成室の側壁に設けられ、前記基板に向けて前記第２の反応性ガスの活性種を噴出する第２ガス噴出口と、を有する
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記第１の反応性ガスと前記第２の反応性ガスとは同一種のガスである
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−９６９９（Ｐ２０１１−９６９９Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６４６５１（Ｐ２０１０−６４６５１）
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【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２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【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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