JP7290680B2 - 基板処理装置、プラズマ生成装置、半導体装置の製造方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本開示は、基板処理装置、プラズマ生成装置、半導体装置の製造方法、及びプログラムに関する。

半導体装置の製造工程の一工程として、基板処理装置の処理室内に収容した基板に対して、原料ガスや反応ガスなどをプラズマにより活性化させて供給し、基板上に絶縁膜や半導体膜、導体膜等の各種膜を形成したり、各種膜を除去したりする基板処理が行われることがある。

特開２０１５－９２６３７号公報

プラズマを用いて複数の基板を処理する場合、複数の基板に対する処理量のバラツキを低減するため、プラズマにより生成される活性種が、各基板に対して均等に供給されることが望ましい。処理室内においてプラズマの偏りがあると、活性種の偏りが発生し、複数の基板間で処理量が異なることがある。

本開示の目的は、複数の基板に対する処理量のバラツキを低減することが可能な技術を提供することにある。

本開示の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、
基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２印加電極の少なくとも一方と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第１プラズマ電極ユニットと、
基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なる第３印加電極と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第２プラズマ電極ユニットと、
を備える技術が提供される。

本開示によれば、複数の基板に対する処理量のバラツキを低減する技術を提供することが可能となる。

本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略 構成図であり、処理炉部分を縦断面で示す図である。 図１に示す基板処理装置におけるＡ－Ａ断面図である。 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のバッファ構造を説明するための横断面拡大図である。 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のバッファ構造を説明するための模式図である。 比較例についての反応管と棒状電極の簡略説明図、及び反応管２０３内（炉内）位置（基板積層方向）の電力比率のグラフである。 反応管２０３、及び、各棒状電極の長さを示す簡略説明図である。 図１に示す基板処理装置におけるコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系の一例を示すブロック図である。 図１に示す基板処理装置を用いた基板処理プロセスの一例を示すフローチャートである。 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の変形例１の反応管２０３、及び、各棒状電極の長さを示す簡略説明図である。。 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の変形例２の反応管２０３、及び、各棒状電極の長さを示す簡略説明図である。 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の変形例３の反応管２０３、及び、各棒状電極の長さを示す簡略説明図である。 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の変形例４の反応管２０３、及び、各棒状電極の長さを示す簡略説明図である。 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の変形例５の反応管２０３、及び、各棒状電極の長さを示す簡略説明図である。 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の変形例６の反応管２０３、及び、各棒状電極の長さを示す簡略説明図である。 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の変形例７を説明するための概略横断面図である。 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の変形例８を説明するための概略横断面図である。 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の変形例９を説明するための概略横断面図である。 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の変形例１０を説明するための概略横断面図である。 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の変形例１１を説明するための概略横断面図である。 本開示の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の変形例１２を説明するための概略横断面図である。

以下、本開示の実施形態について図１から図８を参照しながら説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
（１）基板処理装置の構成
（加熱装置）
図１に示すように、処理炉２０２は加熱装置（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、後述するようにガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。

（処理室）
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ_２）や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、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２０３の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属により構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、反応管２０３は垂直に据え付けられた状態となる。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成されている。

処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、複数枚の基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。なお、処理容器は上記の構成に限らず、反応管２０３のみを処理容器と称する場合もある。

（ガス供給部）
処理室２０１内には、ノズル２４９ａ，２４９ｂが、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂには、 ガス供給管２３２ａ，２３２ｂが、それぞれ接続されている。このように、 処理容器には２本のノズル２４９ａ，２４９ｂと、２本のガス供給管２３２ａ，２３２ｂとが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することが可能となっている。なお、反応管２０３のみを処理容器とした場合、ノズル２４９ａ，２４９ｂは反応管２０３の側壁を貫通するように設けられていてもよい。

ガス供給管２３２ａ，２３２ｂには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ，２４１ｂおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ，２４３ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂのバルブ２４３ａ，２４３ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｃ，２３２ｄがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄには、上流方向から順に、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄおよびバルブ２４３ｃ，２４３ｄがそれぞれ設けられている。

ノズル２４９ａは、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における空間に、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。すなわち、ノズル２４９ａは、ウエハ２００が配列（載置）されるウエハ配列領域（載置領域）の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。すなわち、ノズル２４９ａは、処理室２０１内へ搬入された各ウエハ２００の端部（周縁部）の側方にウエハ２００の表面（平坦面）と垂直となる方向に設けられている。

ノズル２４９ａの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａが設けられている。ガス供給孔２５０ａは、反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ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、更に同じ開口ピッチで設けられている。

ガス供給管２３２ｂの先端部には、ノズル２４９ｂが接続されている。ノズル２４９ｂは、ガス分散空間であるバッファ室２３７内に設けられている。バッファ室２３７は、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、また、反応管２０３の 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。すなわち、バッファ室２３７の一部は、ウエハ配列領域の側方のウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにバッファ構造（隔壁）３００によって形成されている。ここで、バッファ室２３７のうち、バッファ構造３００により区画される反応管２０３内の空間を第２バッファ室と称する。バッファ構造３００は、石英またはＳｉＣ等の耐熱材料である絶縁物によって構成されており、バッファ構造３００の円弧状に形成された壁面には、ガスを供給するガス供給口３０２，３０４，３０６が形成されている。ガス供給口３０２，３０４，３０６は、図２及び図３に示すように、後述する棒状電極２６９，２７０間のプラズマ生成領域２２４ａ、棒状電極２７０，２７１間のプラズマ生成領域２２４ｂ、棒状電極２７１とノズル２４９ｂとの間の領域において対向するその壁面の位置にそれぞれ反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給口３０２，３０４，３０６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、更に同じ開口ピッチで設けられている。

ノズル２４９ｂ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。すなわち、ノズル２４９ｂは、バッファ構造３００の内側であって、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。すなわち、ノズル２４９ｂは、処理室２０１内へ搬入されたウエハ２００の端部の側方にウエハ２００の表面と垂直となる方向に設けられている。ノズル２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ｂが設けられている。ガス供給孔２５０ｂは、バッファ構造３００の円弧状に形成された壁面に対して径方向に形成された壁面に向くように開口しており、壁面に向けてガスを供給することが可能となっている。これにより、反応ガスがバッファ室２３７内で分散され、棒状電極２６９～２７１に直接吹き付けることがなくなり、パーティクルの発生が抑制される。ガス供給孔２５０ｂは、ガス供給孔２５０ａ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。

反応管２０３の内壁には、バッファ構造３００と同様の構成であるバッファ構造４００が設けられている。すなわち、バッファ室２３７の他の一部は、ウエハ配列領域の側方のウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにバッファ構造４００によって形成されている。ここで、バッファ室２３７のうち、バッファ構造４００により区画される反応管２０３内の空間を第１バッファ室と称する。図２に示すように、平面視において、バッファ構造３００とバッファ構造４００は、後述する排気管２３１を挟んで、排気管２３１と反応管２０３の中心を通る直線に対して線対称に設けられている。また、平面視において、ノズル２４９ａは、排気管２３１のウエハ２００を挟んで対向する位置に設けられている。また、ノズル２４９ｂとノズル２４９ｃは、バッファ構造３００、４００のそれぞれのバッファ室２３７内の排気管２３１から遠い位置に設けられている。

ガス供給管２３２ｂは、２分岐され、一方側の先端に前述のノズル２４９ｂが接続され、他方側の先端部にノズル２４９ｃが接続されている。ノズル２４９ｃは、ガス分散空間であるバッファ構造４００側のバッファ室２３７内に設けられている。なお、図１において、バッファ構造４００はバッファ構造３００と重なり合っており図示が省略されている。

バッファ構造４００の円弧状に形成された壁面には、ガスを供給するガス供給口４０２，４０４，４０６が形成されている。ガス供給口４０２，４０４，４０６は、図２及び図４に示すように、後述する棒状電極３６９，３７０間のプラズマ生成領域３２４ａ、棒状電極３７０，３７１間のプラズマ生成領域３２４ｂ、棒状電極３７１とノズル２４９ｃとの間の領域において対向するその壁面の位置にそれぞれ反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給口４０２，４０４，４０６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、更に同じ開口ピッチで設けられている。

ノズル２４９ｃ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。すなわち、ノズル２４９ｃは、バッファ構造４００の内側であって、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。すなわち、ノズル２４９ｃは、処理室２０１内へ搬入されたウエハ２００の端部の側方にウエハ２００の表面と垂直となる方向に設けられている。ノズル２４９ｃの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ｃが設けられている。ガス供給孔２５０ｃは、バッファ構造４００の円弧状に形成された壁面に対して径方向に形成された壁面に向くように開口しており、壁面に向けてガスを供給することが可能となっている。これにより、反応ガスがバッファ室２３７内で分散され、棒状電極３６９～３７１に直接吹き付けることがなくなり、パーティクルの発生が抑制される。ガス供給孔２５０ｃは、ガス供給孔２５０ａ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。

このように、本実施形態では、反応管２０３の側壁の内壁と、反応管２０３内に配列された複数枚のウエハ２００の端部で定義される平面視において 円環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間内に配置したノズル２４９ａ，２４９ｂ、２４９ｃ、および２つのバッファ室２３７を経由してガスを搬送している。そして、ノズル２４９ａ，２４９ｂ、２４９ｃおよび２つのバッファ室２３７にそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ，２５０ｂ，２５０ｃ、ガス供給口３０２，３０４，３０６，４０２，４０４，４０６から、ウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内のウエハ２００が配置された空間にガスを噴出させている。そして、反応管２０３内におけるガスの主たる流れを、ウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち、水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給でき、各ウエハ２００に形成される膜の膜厚の均一性を向上させることが可能となる。ウエハ２００の表面上を流れたガス、すなわち、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管 ２３１の方向に向かって流れる。但し、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。

ガス供給管２３２ａからは、所定元素を含む原料として、例えば、所定元素としてのシリコン（Ｓｉ）を含む原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。

原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態である液体原料」を意味する場合、「気体状態である原料ガス」を意味する場合、または、それらの両方を意味する場合がある。

ガス供給管２３２ｂからは、原料とは化学構造が異なる反応ガス（反応体、リアクタント）として、例えば、酸素（Ｏ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂ，２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。Ｏ含有ガスは、酸化剤（酸化ガス）、すなわち、Ｏソースとして作用する。例えば、後述するプラズマ源を用いてこのガスをプラズマ励起し、励起ガスとして供給することとなる。

ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ、ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。

主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、第１のガス供給系としての原料ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、第２のガス供給系としての反応ガス供給系（リアクタント供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄにより、不活性ガス供給系が構成される。原料ガス供給系、反応ガス供給系および不活性ガス供給系を単にガス供給系（ガス供給部）とも称する。なお、本明細書においては、ウエハ２００に対する基板処理に用いられる原料ガスや反応ガス等のガスを総称して処理ガスと称することがあり、それらのガスを供給する原料ガス供給系や反応ガス供給系等の構成を総称して処理ガス供給系（処理ガス供給部）と称することがある。

（基板支持具）
図１に示すように基板支持具（基板支持部）としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５～２００枚のウエハ２００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整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば 石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱板２１８が多段に 支持されている。この構成により、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなっている。但し、本実施形態はこのような形態に限定されない。例えば、ボート２１７の下部に断熱板２１８を設けずに、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。

（プラズマ生成部）
次にプラズマ生成部について、図１から図６を用いて説明する。

図２に示すように、プラズマは容量結合プラズマ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ、略称：ＣＣＰ）を用い、反応ガス供給時に石英などで作製された真空隔壁であるバッファ室２３７の内部で生成する。

本実施形態の一例においては、バッファ構造３００のバッファ室２３７内には、図３に示すように、導電体で構成され、細長い構造を有する３本の棒状電極２６９，２７０，２７１が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれは、ノズル２４９ｂと平行に設けられている。棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれは、上部より下部にわたって電極保護管２７５により覆われることで保護されている。電極保護管２７５は、棒状電極２６９，２７１，２７０を各々保護する石英管により構成されている。本実施形態では、３本の石英管が個々に分離した形態となっている。なお、電極保護管は、他の形状、例えば、棒状電極２６９，２７０，２７１が接触しないように、隔壁形状でもよい。棒状電極２６９，２７０は、その先端部が電極保護管２７５の上部に位置するように、棒状電極２７１は、その先端部が電極保護管２７５の下部に位置するように配置されている。棒状電極２６９，２７０は、略同じ長さであり、棒状電極２７１は棒状電極２６９，２７０とは長さが異なり、より詳しくはウエハ２００の積載方向に対して長さが異なり、棒状電極２６９，２７０は棒状電極２７１よりも長い。

図２に示すように、棒状電極２６９，２７０ ，２７１のうち両端に配置される印加電極としての棒状電極２６９，２７１（第４印加電極としての棒状電極２６９、第３印加電極としての棒状電極２７１） は、整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続されて高周波電力が印加される。第２基準電極としての棒状電極２７０は、基準電位であるアースに接続され、接地されて基準電位が与えられる。これにより、高周波電源２７３に接続される棒状電極と、接地される棒状電極と、が交互に配置され、高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１の間に配置された棒状電極２７０は、接地された棒状電極として、棒状電極２６９，２７１に対して共通して用いられている。

換言すると、接地された棒状電極２７０は、隣り合う高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１に挟まれるように配置され、棒状電極２６９と棒状電極２７０、同じく、棒状電極２７１と棒状電極２７０がそれぞれ対となるように構成されてプラズマを生成する。つまり、接地された棒状電極２７０は、棒状電極２７０に隣り合う２本の高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１に対して共通して用いられている。これにより、基準電極の本数を削減することができる。そして、高周波電源２７３から棒状電極２６９，２７１に高周波（ＲＦ）電力を印加することで、棒状電極２６９，２７０間のプラズマ生成領域２２４ａ、棒状電極 ２７０，２７１間のプラズマ生成領域２２４ｂにプラズマが生成される。

主に、棒状電極２６９，２７０，２７１、電極保護管２７５により、第２プラズマ電極ユニット２７７（図６参照、電極保護管２７５は図示省略）が構成される。なお、印加電極は棒状電極２６９，２７１の２本の例を説明したが、印加電極は１本でも３本以上でもよい。

バッファ構造４００のバッファ室２３７内には、図４に示すように、導電体で構成され、細長い構造を有する３本の棒状電極３６９，３７０，３７１が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。棒状電極３６９，３７０，３７１のそれぞれは、ノズル２４９ｃと平行に設けられている。棒状電極３６９，３７０，３７１のそれぞれは、上部より下部にわたって電極保護管３７５により覆われることで保護されている。電極保護管３７５は、棒状電極３６９，３７１，３７０を各々保護する石英管により構成されている。本実施形態では、３本の石英管が個々に分離した形態となっている。なお、電極保護管は、他の形状、例えば、棒状電極３６９，３７０，３７１が接触しないように、隔壁形状でもよい。棒状電極３６９，３７０，３７１は、その先端部が電極保護管３７５の上部に位置するように配置されている。

棒状電極３６９，３７０，３７１は、略同じ長さであり、棒状電極２６９，２７０とも略同じ長さである。棒状電極３６９，３７０，３７１は、棒状電極２７１とは長さが異なり、より詳しくはウエハ２００の積載方向に対して長さが異なる。棒状電極３６９，３７０，３７１は、棒状電極２７１よりも長い。

図２に示すように、棒状電極３６９，３７０ ，３７１のうち両端に配置される印加電極としての棒状電極３６９，３７１（第１印加電極としての棒状電極３６９、第２印加電極としての棒状電極３７１） は、整合器３７２を介して高周波電源３７３に接続されて高周波電力が印加される。第１基準電極としての棒状電極３７０は、基準電位であるアースに接続され、接地されて基準電位が与えられる。これにより、高周波電源３７３に接続される棒状電極と、接地される棒状電極と、が交互に配置され、高周波電源３７３に接続された棒状電極３６９，３７１の間に配置された棒状電極３７０は、接地された棒状電極として、棒状電極３６９，３７１に対して共通して用いられている。

換言すると、接地された棒状電極３７０は、隣り合う高周波電源３７３に接続された棒状電極３６９，３７１に挟まれるように配置され、棒状電極３６９と棒状電極３７０、同じく、棒状電極３７１と棒状電極３７０がそれぞれ対となるように構成されてプラズマを生成する。つまり、接地された棒状電極３７０は、棒状電極３７０に隣り合う２本の高周波電源３７３に接続された棒状電極３６９，３７１に対して共通して用いられている。これにより、基準電極の本数を削減することができる。そして、高周波電源３７３から棒状電極３６９，３７１に高周波（ＲＦ）電力を印加することで、棒状電極３６９，３７０間のプラズマ生成領域３２４ａ、棒状電極 ３７０，３７１間のプラズマ生成領域３２４ｂにプラズマが生成される。

主に、棒状電極３６９，３７０，３７１、電極保護管３７５により、第１プラズマ電極ユニット３７７（図６参照、電極保護管３７５は図示省略）が構成される。なお、印加電極は棒状電極３６９，３７１の２本の例を説明したが、印加電極は１本でも３本以上でもよい。

第１プラズマ電極ユニット３７７と第２プラズマ電極ユニット２７７により、プラズマ源としてのプラズマ生成装置が構成される。整合器２７２，３７２、高周波電源２７３，３７３をプラズマ生成装置に含めて考えてもよい。プラズマ生成装置は、後述するように、ガスをプラズマ励起、すなわち、プラズマ状態に励起（活性化）させるプラズマ励起部（活性化機構）として機能する。

電極保護管２７５は、棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれをバッファ室２３７内の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７内へ挿入できる構造となっている。また、電極保護管３７５は、棒状電極３６９，３７０，３７１のそれぞれをバッファ室２３７内の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７内へ挿入できる構造となっている。電極保護管２７５，３７５の内部のＯ_２濃度が外気（大気）のＯ_２濃度と同程度であると、電極保護管２７５内へそれぞれ挿入された棒状電極２６９，２７０，２７１、電極保護管３７５内へそれぞれ挿入された棒状電極３６９，３７０，３７１、は、ヒータ２０７による熱で酸化されてしまう。このため、電極保護管２７５，３７５の内部にＮ_２ガス等の不活性ガスを充填しておくか、不活性ガスパージ機構を用いて電極保護管２７５，３７５の内部をＮ_２ガス等の不活性ガスでパージすることで、電極保護管２７５，３７５の内部のＯ_２濃度を低減させ、棒状電極２６９，２７０，２７１，３６９，３７０，３７１の酸化を防止することができる。

ここで、反応管２０３内のプラズマ発生の偏りについて説明する。図５には、比較例として、反応管２０３内に、棒状電極２６９，２７０ ，２７１Ｌ，３６９，３７０，３７１が配置された簡略説明図と、反応管２０３内（炉内）位置（基板積層方向）の電力比率が斜線で示されている。図５のグラフの上下方向は、右側に図示されている反応管２０３の上下方向（棒状電極の延伸方向）に対応している。なお、図５において、電極保護管２７５，３７５等、他の反応管２０３内の構成は省略されている。棒状電極２７１Ｌは、本実施形態の棒状電極２７１と長さが異なり、棒状電極２６９，２７０，３６９，３７０，３７１と同一長さの印加電極である。

図５に示されるように、棒状電極の一端側（給電側／Ｂｏｔｔｏｍ側）よりも先端側（Ｔｏｐ側）の方の電力比率が大きくなる傾向があることが、開示者らの知見より得られた。一例として、高周波電源２７３、３７３から同一の電圧を印加した場合、図５では上側と下側の電力比率が２．０：１．６となっている。したがって、図５のように、同一長さの棒状電極を配置した場合、反応管２０３内の下側（棒状電極の給電側）は、上側（棒状電極の先端側）よりも発生するプラズマの密度が小さく、プラズマ励起により生成される活性種も少なくなる。

そこで、図６に示すように、反応管２０３内における、棒状電極２６９，２７０ ，３６９，３７０，３７１の長さを略等しくし、これらよりも棒状電極２７１の長さを短くする。これにより、反応管２０３内の上側で発生するプラズマの密度が、図５に示される場合よりも小さくなり、反応管２０３内の上側と下側でそれぞれ発生するプラズマの密度の差（すなわち、プラズマ密度の分布の偏り）が小さくなる。これにより、反応管２０３内において、プラズマ励起により生成される活性種量の上下方向の位置による偏りも少なくすることができる。

また、本実施形態では、プラズマ生成部を備えたバッファ構造が２つ（バッファ構造３００、４００）設けられ、各バッファ構造３００，４００がそれぞれ高周波電源２７３，３７３及び整合器２７２，３７２を備えている。それぞれの高周波電源２７３，３７３はそれぞれコントローラ１２１に接続され、バッファ構造３００，４００のバッファ室２３７ごとのプラズマ制御が可能となる。すなわち、コントローラ１２１は、各バッファ室２３７ごとに活性種量の偏りが生じないよう、それぞれのプラズマ生成部のインピーダンスを監視してそれぞれの高周波電源２７３，３７３を独立して制御し、インピーダンスの大きさに応じて、高周波電源の出力を制御する。

これにより、プラズマ生成部が１つの場合と比較して、各プラズマ生成部の高周波電力を小さくしてもウエハに対して充分な量の活性種を供給することができ、ウエハの面内均一性を向上させることができる。また、２つのプラズマ生成部に対して１つの高周波電源によってプラズマ制御を行うのに対し、プラズマ生成部ごとに高周波電源を設けることによって、各プラズマ生成部に断線等の異常が生じた場合に把握し易くなる。さらに、高周波電源と各電極間の距離を調整し易くなるため、各電極と高周波電源との距離が異なることによって生じる交流は電力の印加の差異を抑制し易くすることができる。

また、前述のように、本実施形態では、第１プラズマ電極ユニット３７７と第２プラズマ電極ユニット２７７は、異なる高周波電源２７３，３７３から電力供給されている。そこで、棒状電極２７１の長さを、他の棒状電極２６９，２７０ ，３６９，３７０，３７１の長さよりも短くし、さらに、反応管２０３内の上下方向のプラズマ密度差（または、活性種量の位置による偏り）を小さくするため、第２高周波電源としての高周波電源２７３から供給する電力の大きさと、第１高周波電源としての高周波電源３７３から供給する電力の大きさと異ならせてもよい。

例えば、棒状電極２７１の長さが短いことにより、反応管２０３内の下側（棒状電極の給電側）の電力比率が上側（棒状電極の先端側）の電力比率よりも大きくなった場合には、高周波電源２７３から供給する電力を高周波電源３７３から供給する電力よりも小さくして調整することができる。また、棒状電極２７１の長さを短くしても、反応管２０３内の下側（棒状電極の給電側）の電力比率が上側（棒状電極の先端側）の電力比率よりも小さい場合には、高周波電源２７３から供給する電力を高周波電源３７３から供給する電力よりも大きくして調整することができる。このように高周波電源３７３及び高周波電源２７３を制御することにより、第１プラズマ電極ユニット３７７及び前記第２プラズマ電極ユニット２７７の延伸方向における、第１プラズマ電極ユニット３７７に印加される電力の分布と第２プラズマ電極ユニット２７７に印加される電力の分布とを合わせた分布が均等となるように調整することができる。また換言すると、このように高周波電源３７３及び高周波電源２７３を制御することにより、第１プラズマ電極ユニット３７７及び第２プラズマ電極ユニット２７７によってガスをプラズマ励起することにより生成される活性種の量の分布が、第１プラズマ電極ユニット３７７及び第２プラズマ電極ユニット２７７の延伸方向において均等となるように調整することができる。

（排気部）
反応管２０３には、図１に示すように処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。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および排気バルブ（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。排気管２３１は、反応管２０３に設ける場合に限らず、ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｃと同様にマニホールド２０９に設けてもよい。

（周辺装置）
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９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、マニホールド２０９の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。

シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、ボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に垂直に設置さ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るように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。

ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。また、マニホールド２０９の下方には、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を降下させている間、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属により構成され、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓの上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。

反応管２０３の内部には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。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への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、ノズル２４９ａ，２４９ｂと同様に、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。

（制御装置）
次に制御装置について図７を用いて説明する。図７に示すように、制御部（制御装置）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。

記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する成膜処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する各種処理（成膜処理）における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピや制御プログラ ム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合 は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域 （ワークエリア）として構成されている。

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ～２４１ｄ、バルブ２４３ａ～２４３ｄ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ、高周波電源２７３、３７３等に接続されている。

ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すことが可能なように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、回転機構２６７の制御、ＭＦＣ ２４１ａ～２４１ｄによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｄの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の正逆回転、回転角度および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、シャッタ開閉機構１１５ｓによるシャッタ２１９ｓの開閉動作、高周波電源２７３，３７３の電力供給等を制御することが可能なように構成されている。

コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ、ＳＳＤ等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。

（２）基板処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成するプロセス例について、図８を用いて説明する。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１２１により制御される。

本明細書では、図８に示す成膜処理のシーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の変形例や他の実施形態の説明においても、同様の表記を用いることとする。

（原料ガス→反応ガス）×ｎ

本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体」を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層等の表面」を意味する場合がある。本明細書に おいて「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成する」ことを意味する場合がある。

また、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。

（搬入ステップ：Ｓ１）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、図１に示すように、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内へ搬入（ボート ロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。

（圧力・温度調整ステップ：Ｓ２）
処理室２０１の内部、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。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情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。真空ポンプ２４６は、少なくとも後述する成膜ステップが終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。

また、処理室２０１内のウエハ２００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内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくとも後述する成膜ステップが終了するまでの間は継続して行われる。

続いて、回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転は、少なくとも後述する成膜ステップが終了するまでの間は継続して行われる。

（成膜ステップ：Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）
その後、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６を順次実行することで成膜ステップを行う。

（原料ガス供給ステップ：Ｓ３，Ｓ４）
ステップＳ３では、処理室２０１内のウエハ２００に対して原料ガスを供給する。
バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へ原料ガスを流す。原料ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介してガス供給孔２５０ａから処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対して原料ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へ不活性ガスを流す。不活性ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、原料ガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。

また、ノズル２４９ｂ内への原料ガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へ不活性ガスを流す。不活性ガスは、ガス供給管２３２ｄ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。

本ステップにおける処理条件としては、
処理温度：室温（２５℃）～５５０℃、好ましくは４００～５００℃
処理圧力：１～４０００Ｐａ、好ましくは１００～１０００Ｐａ
原料ガス供給流量：０．１～３ｓｌｍ
原料ガス供給時間：１～１００秒、好ましくは１～５０秒
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１０ｓｌｍ
が例示される。

なお、本明細書における「２５～５５０℃」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「２５～５５０℃」とは「２５℃以上５５０℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。また、本明細書における処理温度とはウエハ２００の温度または処理室２０１内の温度のことを意味し、処理圧力とは処理室２０１内の圧力のことを意味する。また、ガス供給流量：０ｓｌｍとは、そのガスを供給しないケースを意味する。これらは、以下の説明においても同様である。

上述の条件下でウエハ２００に対して原料ガスを供給することにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、第１層が形成される。例えば、原料ガスとして、後述するシリコン（Ｓｉ）含有ガスを用いる場合、第１層としてＳｉ含有層が形成される。

第１層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内への原料ガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４を開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＳｉ含有層の形成に寄与した後の原料ガスや反応副生成物等を処理室２０１内から排除する（Ｓ４）。また、バルブ２４３ｃ，２４３ｄは開いたままとして、処理室２０１内への不活性ガスを供給する。不活性ガスはパージガスとして作用する。

原料ガスとしては、例えば、Ｓｉおよびハロゲンを含むガス、すなわち、ハロシランガスを用いることができる。ハロゲンには、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等が含まれる。ハロシランガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含むクロロシランガスを用いることができる。
より具体的には、シラン原料ガスとしては、例えば、モノクロロシラン（ＳｉＨ_３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ_４、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ_３Ｃｌ_８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等のクロロシラン系ガスを用いることができる。また、シラン原料ガスとしては、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ_４）ガス、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ_４）ガス、テトラヨードシラン（ＳｉＩ_４）ガス等を用いることができる。すなわち、シラン原料ガスとしては、クロロシラン系ガス、フルオロシラン系ガス、ブロモシラン系ガス、ヨードシラン系ガス等の各種ハロシラン系ガスを用いることができる。

また、シラン原料ガスとしては、例えば、テトラキス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビス（ジエチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２］_２Ｈ_２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ_２［ＮＨ（Ｃ_４Ｈ_９）］_２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス等のアミノシラン系ガスを用いることができる。

不活性ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスを用いることができ、この他、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスを用いることができる。不活性ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。この点は、後述する各ステップにおいても同様である。

（反応ガス供給ステップ：Ｓ５，Ｓ６）
原料ガス供給ステップが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００に対してプラズマ励起させた反応ガスを供給する（Ｓ５）。

このステップでは、バルブ２４３ｂ～２４３ｄの開閉制御を、ステップＳ３におけるバルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄの開閉制御と同様の手順で行う。反応ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂ，２４９ｃを介してバッファ室２３７内へ供給される。このとき、高周波電源２７３から棒状電極２６９，２７０，２７１へ高周波電力を供給（印加）する。また、高周波電源３７３から棒状電極３６９，３７０，３７１へ高周波電力を供給（印加）する。各々のバッファ室２３７内へ供給された反応ガスは処理室２０１の内部でプラズマ状態に励起され、活性種としてウエハ２００に対して供給され、排気管２３１から排気される。

本ステップにおける処理条件としては、
処理温度：室温（２５°）～５５０℃、好ましくは４００～５００℃
処理圧力：１０～３００Ｐａ
反応ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
反応ガス供給時間：１０～１００秒、好ましくは１～５０秒
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１０ｓｌｍ
ＲＦ電力：５０～１０００Ｗ
ＲＦ周波数：１３．５６ＭＨｚまたは２７ＭＨｚ
が例示される。

上述の条件下でウエハ２００に対して反応ガスをプラズマ状態に励起させて供給することにより、プラズマ中で生成されたイオンと電気的に中性な活性種の作用により、ウエハ２００の表面に形成された第１層に対して改質処理が行われ、第１層は第２層へ改質される。

反応ガスとして、例えば、酸素（Ｏ）含有ガス等の酸化ガス（酸化剤）を用いる場合、Ｏ含有ガスをプラズマ状態に励起させることで、Ｏ含有活性種が発生し、このＯ含有活性種がウエハ２００に対して供給されることとなる。この場合、Ｏ含有活性種の作用により、ウエハ２００の表面に形成された第１層に対して改質処理として酸化処理が行わる。この場合において、第１層が、例えばＳｉ含有層である場合、第１層としてのＳｉ含有層は、第２層としてのシリコン酸化層(ＳｉＯ層)へと改質される。

また、反応ガスとして、例えば、窒素（Ｎ）及び水素(Ｈ)含有ガス等の窒化ガス（窒化剤）を用いる場合、Ｎ及びＨ含有ガスをプラズマ状態に励起させることで、Ｎ及びＨ含有活性種が発生し、このＮ及びＨ含有活性種がウエハ２００に対して供給されることとなる。この場合、Ｎ及びＨ含有活性種の作用により、ウエハ２００の表面に形成された第１層に対して改質処理として窒化処理が行わる。この場合において、第１層が、例えばＳｉ含有層である場合、第１層としてのＳｉ含有層は、第２層としてのシリコン窒化層(ＳｉＮ層)へと改質される。

第１層を第２層へと改質させた後、バルブ２４３ｂを閉じ、反応ガスの供給を停止する。また、棒状電極２６９，２７１，３６９，３７１への高周波電力の供給を停止する。そして、ステップＳ４と同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留する反応ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する（Ｓ６）。なお、このステップＳ６を省略して反応ガス供給ステップとしてもよい。

反応ガスとしては、上述のように例えば、Ｏ含有ガスや、Ｎ及びＨ含有ガスを用いることができる。Ｏ含有ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ_２）ガス、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ_２）ガス、オゾン（Ｏ_３）ガス、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）ガス、水蒸気（Ｈ_２Ｏ） 、水酸化アンモニウム（ＮＨ_４（ＯＨ））ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガス等を用いることができる。Ｎ及びＨ含有ガスとしては、アンモニア（ＮＨ_３）ガス、ジアゼン（Ｎ_２Ｈ_２）ガス、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）ガス、Ｎ_３Ｈ_８ガス等の窒化水素系ガスを用いることができる。反応ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。

不活性ガスとしては、例えば、ステップＳ４で例示した各種不活性ガスを用いることができる。

（所定回数実施：Ｓ７）
上述したステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６をこの順番に沿って非同時に、すなわち、同期させることなく行うことを１サイクルとし、このサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）、すなわち、１回以上行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚の膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すことが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成される第２層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、第２層を積層することで形成される膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すことが好ましい。なお、第１層として、例えばＳｉ含有層を形成し、第２層として、例えばＳｉＯ層を形成する場合、膜として、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜)が形成されることとなる。また、第１層として、例えばＳｉ含有層を形成し、第２層として、例えばＳｉＮ層を形成する場合、膜として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜)が形成されることとなる。

（大気圧復帰ステップ：Ｓ８）
上述の成膜処理が完了したら、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄのそれぞれから不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。これにより、処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留する反応ガス等が処理室２０１内から除去される（不活性ガスパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰：Ｓ８）。

（搬出ステップ：Ｓ９）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出されることとなる（ウエハディスチャージ）。なお、ウエハディスチャージの後は、処理室２０１内へ空のボート２１７を搬入するようにしてもよい。

ここで、基板処理時の炉内圧力は、１０Ｐａ以上、３００Ｐａ以下の範囲で制御されることが好ましい。これは、炉内の圧力が１０Ｐａより低い場合、プラズマのデバイ長よりもガス分子の平均自由工程が長くなってしまい、 炉壁を直接叩くプラズマが顕著化するため、パーティクルの発生を抑制することが困難となってしまうためである。また、炉内の圧力が３００Ｐａより高い場合、プラズマの生成効率が飽和してしまうため、反応ガスを供給してもプラズマの生成量は変化することがなく、反応ガスを無駄に消費することとなってしまうと同時に、ガス分子の平均自由行程が短くなることで、ウエハまでのプラズマ活性種の輸送効率が悪くなってしまうためである。

（３）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。

（ａ）棒状電極２６９、３６９、３７１と棒状電極２７１との長さが異なることにより、バッファ室内２３７で生成されて処理室２０１内へ供給される活性種の供給量を複数の基板間で均等にすることが可能となる。

（ｂ）棒状電極２６９、２７１、３６９、３７１の長さを調整することで、バッファ室内２３７で生成されて処理室２０１内へ供給される活性種の供給量を複数の基板間で均等になるように調整することが可能となる。

（ｃ）棒状電極２６９、２７１、３６９、３７１の長さを調整することで、バッファ室内２３７で生成されて処理室２０１内へ供給される活性種の供給量を上下対称に調整することが可能となる。

（ｄ）第１プラズマ電極ユニット３７７と第２プラズマ電極ユニット２７７へ供給する電力を調整することで、処理室２０１内へ供給される活性種の供給量を上下対称に調整することが可能となる。

（変形例１）
次に、本実施形態の変形例１を図９に基づいて説明する。本変形例において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。

上述した実施形態では、第１プラズマ電極ユニット３７７の棒状電極３６９，３７０，３７１と、第２プラズマ電極ユニット２７７の棒状電極２６９，２７０の長さを略同一にした。本変形例では、図９に示されるように、棒状電極３７１の長さを異ならせる。より詳細には、棒状電極３７１の長さを、棒状電極３６９，３７０，２６９，２７０よりも短く、棒状電極２７１よりも長くした棒状電極３７１－１とする。本変形例の第１プラズマ電極ユニットは、符号３７７－１で示されている。

このように、棒状電極３７１－１の長さを設定することにより、第１プラズマ電極ユニット３７７－１単独でも、処理室２０１の上下方向における電力分布を調整することができる。その結果、処理室２０１内へ供給される活性種の供給量の偏りを調整することができる。

（変形例２）
次に、本実施形態の変形例２を図１０に基づいて説明する。本変形例において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。

上述した実施形態では、第１プラズマ電極ユニット３７７に２本の印加電極（棒状電極３６９，３７１）を設けたが、本変形例では、図１０に示されるように、第２電極としての棒状電極３７１を設けていない。本変形例の第１プラズマ電極ユニットは、符号３７７－２で示されている。

このように、第１プラズマ電極ユニット３７７－２の印加電極を１本とすることにより、第１プラズマ電極ユニット３７７－２を簡易な構成とすることができる。そして、処理室２０１内へ供給される活性種の供給量の偏りを調整することができる。

（変形例３）
次に、本実施形態の変形例３を図１１に基づいて説明する。本変形例において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。

上述した実施形態では、第１プラズマ電極ユニット３７７の棒状電極３６９，３７０，３７１と、第２プラズマ電極ユニット２７７の棒状電極２６９，２７０の長さを略同一にした。本変形例では、図１１に示されるように、棒状電極２６９，２７０の長さを、棒状電極３６９，３７０，３７１と異ならせる。より詳細には、棒状電極２６９，２７０の長さを略同一長さとし、これら棒状電極２６９，２７０の長さを、棒状電極３６９，３７０，３７１よりも短く、棒状電極２７１よりも長くする。本変形例では、実施形態の棒状電極２６９，２７０は、符号２６９－３，２７０－３で示されている。また、本変形例の第２プラズマ電極ユニットは、符号２７７－３で示されている。

このように、棒状電極２６９－３，２７０－３の長さを設定することにより、処理室２０１の下側の電力分布を大きくすることができる。これにより、処理室２０１内へ供給される活性種の供給量の偏りを調整することができる。

（変形例４）
次に、本実施形態の変形例４を図１２に基づいて説明する。本変形例において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。

上述した実施形態では、第１プラズマ電極ユニット３７７の棒状電極３６９，３７０，３７１と、第２プラズマ電極ユニット２７７の棒状電極２６９，２７０の長さを略同一にした。本変形例では、図１２に示されるように、棒状電極２６９，２７０の長さを、棒状電極２７１と略同一とする。すなわち、棒状電極２６９，２７０，２７１の長さを略同一長さとし、これら棒状電極２６９，２７０，２７１の長さを、棒状電極３６９，３７０，３７１よりも短くする。本変形例では、実施形態の棒状電極２６９，２７０は、符号２６９－４，２７０－４で示されている。また、本変形例の第２プラズマ電極ユニットは、符号２７７－４で示されている。

このように、棒状電極２６９－４，２７０－４の長さを設定することにより、処理室２０１内へ供給される活性種の供給量の偏りを調整することができる。

（変形例５）
次に、本実施形態の変形例５を図１３に基づいて説明する。本変形例において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。

上述した実施形態では、第２プラズマ電極ユニット２７７に２本の印加電極（棒状電極２６９，２７１）を設けたが、本変形例では、図１３に示されるように、棒状電極２６９を設けていない。また、棒状電極２７０の長さを棒状電極２７１と略同一とした。本変形例の棒状電極２７０は符号２７０－５で示され、第２プラズマ電極ユニットは、符号２７７－５で示されている。

このように、第２プラズマ電極ユニット２７７－５の印加電極を１本とすることにより、第２プラズマ電極ユニット２７７－５の構成を簡易にすることができる。そして、処理室２０１内へ供給される活性種の供給量の偏りを調整することができる。

（変形例６）
次に、本実施形態の変形例６を図１４に基づいて説明する。本変形例において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。

上述した実施形態では、第１プラズマ電極ユニット３７７に２本の印加電極（棒状電極３６９，３７１）を設け、第２プラズマ電極ユニット２７７に２本の印加電極（棒状電極２６９，２７１）を設けた。本変形例では、図１４に示されるように、棒状電極２６９，３６９を設けていない。本変形例の第１プラズマ電極ユニットは符号３７７－６で示され、第２プラズマ電極ユニットは符号２７７－６で示されている。

このように、第１プラズマ電極ユニット３７７－６、第２プラズマ電極ユニット２７７－６の印加電極を各々１本とすることにより、第１プラズマ電極ユニット３７７－６、第２プラズマ電極ユニット２７７－６を簡易な構成にすることができる。そして、処理室２０１内へ供給される活性種の供給量の偏りを調整することができる。

（変形例７）
次に、本実施形態の変形例７を図１５に基づいて説明する。本変形例において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。

上述した実施形態では、バッファ構造３００，４００の各々に、別々に区画されたバッファ室２３７が形成されていた。本変形例では、図１５に示されるように、排気管２３１を挟んで互いに向かい合う、バッファ構造３００，４００の径方向の壁が除去され、当該除去された部分の周方向の壁同士が延出して一体化され、バッファ室２３７が１つに構成されている。

このように、第１プラズマ電極ユニット３７７と第２プラズマ電極ユニット２７７を同一のバッファ構造内に格納することもできる。

（変形例８）
次に、本実施形態の変形例８を図１６に基づいて説明する。本変形例において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。

上述した実施形態では、反応管２０３内に構成された、バッファ構造３００，４００の各々の内側のバッファ室２３７に、第１プラズマ電極ユニット３７７、第２プラズマ電極ユニット２７７が設けられていた。本変形例では、図１６に示されるように、反応管２０３の外側に第１プラズマ電極ユニット３７７、第２プラズマ電極ユニット２７７が設けられている。

反応管２０３のバッファ構造３００を構成する部分の壁面には、反応管２０３の外面が凹状となり上下方向に延びる凹部８１、８２、８３が等間隔で３本設けられている。反応管２０３のバッファ構造４００を構成する部分の壁面にも、同様に、凹部８４、８５、８６が等間隔で３本設けられている。

棒状電極２６９とこれを囲む電極保護管２７５は凹部８１に沿って配置され、棒状電極２７０とこれを囲む電極保護管２７５は凹部８２に沿って配置され、棒状電極２７１とこれを囲む電極保護管２７５は凹部８３に沿って配置されている。また、棒状電極３６９とこれを囲む電極保護管３７５は凹部８４に沿って配置され、棒状電極３７０とこれを囲む電極保護管３７５は凹部８５に沿って配置され、棒状電極３７１とこれを囲む電極保護管３７５は凹部８６に沿って配置されている。

反応ガスを供給するノズル２４９ｂ、ノズル２４９ｃは、それぞれ２分岐されて、バッファ室２３７の外であって、、反応管２０３の径方向に形成されたバッファ構造３００，４００を構成する壁面に沿ってそれぞれ配置されている。ノズル２４９ｂ、ノズル２４９ｃのガス供給孔２５０ｂ、２５０ｃは、それぞれバッファ構造３００，４００の隣接する壁面に形成された孔Ｈに向くように開口している。

（変形例９）
次に、本実施形態の変形例９を図１７に基づいて説明する。本変形例において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。

上述した実施形態では、反応管２０３内に構成された、バッファ構造３００，４００の各々の内側のバッファ室２３７に、第１プラズマ電極ユニット３７７、第２プラズマ電極ユニット２７７が設けられていた。本変形例では、図１７に示されるように、バッファ構造３００，４００を構成する壁を備えておらず、第１プラズマ電極ユニット３７７、第２プラズマ電極ユニット２７７が、処理室２０１内に区画されることなく設けられている。

（変形例１０）
次に、本実施形態の変形例１０を図１８に基づいて説明する。本変形例において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。

上述した変形例８では、反応管２０３の外側のバッファ構造３００，４００に対応する位置に第１プラズマ電極ユニット３７７、第２プラズマ電極ユニット２７７を設けたが、本変形例では、図１８に示されるように、バッファ構造３００，４００を設けない。すなわち、変形例８からバッファ構造３００，４００を除去した構成である。

（変形例１１）
次に、本実施形態の変形例１１を図１９に基づいて説明する。本変形例において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。

上述した実施形態では、バッファ構造３００とバッファ構造４００は、排気管２３１を挟んで、排気管２３１と反応管２０３の中心を通る直線に対して線対称に設けられている。本変形例では、バッファ構造３００とバッファ構造４００は、排気管２３１を挟んで、排気管２３１と反応管２０３の中心を通る直線に対して非対称に配置されている。より詳細には、排気管２３１に対向する位置にバッファ構造４００が配置され、バッファ構造４００を周方向に挟む両外側に、２分岐されたガス供給管２３２ａが配置されている。また、バッファ構造３００は、周方向においてガス供給管２３２ａと排気管２３１との間に配置されている。そして、当該バッファ構造３００に第２プラズマ電極ユニット２７７が配置され、バッファ構造４００に第１プラズマ電極ユニット３７７が配置されている。

本変形例では、活性種の生成量が大きい第１プラズマ電極ユニット３７７を排気管２３１に対向する位置に配置し、活性種の生成量が小さい第２プラズマ電極ユニット２７７を排気管２３１の側方に設けて、処理室２０１内へ供給される活性種の供給量の偏りを調整することができる。

第１プラズマ電極ユニット３７７、第２プラズマ電極ユニット２７７の処理室２０１内の周方向位置は、各プラズマ電極ユニットにより生成される活性種の量や、電極の延伸方向における活性種の量の分布などを考慮して、活性種を用いた処理の基板面内における処理量の分布（例えば膜厚分布など）及び/または基板間における処理量の分布が所望の分布（例えば均等な分布）となるように、任意に設定することができる。
（変形例１２）
次に、本実施形態の変形例１２を図２０に基づいて説明する。本変形例において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。

上述した実施形態では、反応管２０３内に構成された、バッファ構造３００，４００の各々の内側のバッファ室２３７に、第１プラズマ電極ユニット３７７、第２プラズマ電極ユニット２７７が設けられていた。本変形例では、図２０に示されるように、反応管２０３の外側に第１プラズマ電極ユニット３７７、第２プラズマ電極ユニット２７７が設けられている。

反応管２０３の排気管２３１を挟んだ対向する両側壁には、反応管２０３の径方向外側に凸状となり上下方向に延びる凸部８７、８８が形成されている。凸部８７、８８の各々の内側には、空間８７Ａ、８８Ａが構成されており、空間８７Ａにノズル２４９ｂが配置され、空間８８Ａにノズル２４９ｃが配置されている。ノズル２４９ｂ、ノズル２４９ｃのガス供給孔２５０ｂ、２５０ｃは、それぞれ反応管２０３の径方向内側に向くように開口している。

本変形例では、変形例６と同様に、棒状電極２６９，３６９を設けていない。本変形例の第１プラズマ電極ユニット３７７は、棒状電極３７０，３７１、電極保護管２７５を含んで構成され、第２プラズマ電極ユニット２７７は、棒状電極２７０，２７１、電極保護管２７５を含んで構成されている。棒状電極３７０，３７１は、凸部８８を周方向に挟むように配置され、棒状電極２７０，２７１は、凸部８７を周方向に挟むように配置されている。本変形例では、棒状電極２７０，２７１，３７０，３７１の断面形状は長方形となっている。

棒状電極２７０，２７１，３７０，３７１は、断面形状の長方形の長辺が凸部８７，８８に沿い、短辺が反応管２０３の外周面に沿うように配置されている。電極保護管２７５は、棒状電極２７０，２７１，３７０，３７１の反応管２０３の壁で囲まれていない部分を覆うように構成されている。

以上、本開示の実施形態について具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

また、例えば、上述の実施形態では、原料を供給した後に反応体を供給する例について説明した。本開示はこのような態様に限定されず、原料、反応体の供給順序は逆でもよい。すなわち、反応体を供給した後に原料を供給するようにしてもよい。供給順序を変えることにより、形成される膜の膜質や組成比を変化させることが可能となる。

本開示は、ウエハ２００上に、ＳｉＯ膜やＳｉＮ膜を形成する場合だけでなく、ウエハ２００上に、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等のＳｉ系酸化膜を形成する場合にも、好適に適用可能である。

例えば、上述したガスの他、もしくは、これらのガスに加え、アンモニア（ＮＨ_３）ガス、ジアゼン（Ｎ_２Ｈ_２）ガス、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）ガス、Ｎ_３Ｈ_８ガス等の窒素（Ｎ）含有ガス、プロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）ガス等の炭素 （Ｃ）含有ガス、三塩化硼素（ＢＣｌ_３）ガス等の硼素（Ｂ）含有ガス等を用い、例えば、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＢＮ膜、ＳｉＢＣＮ膜、ＢＣＮ膜等を形成することができる。なお 、各ガスを流す順番は適宜変更することができる。これらの成膜を行う場合においても、上述の実施形態と同様な処理条件にて成膜を行うことができ、上述の実施形態と同様の効果が得られる。これらの場合、反応ガスとしての酸化剤には、上述した反応ガスを用いることができる。

また、本開示は、ウエハ２００上に、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属元素を含む金属系酸化膜や金属系窒化膜を形成する場合においても、好適に適用可能である。すなわち、本開示は、ウエハ２００上に、ＴｉＯ膜、ＴｉＯＣ膜、ＴｉＯＣＮ膜、ＴｉＯＮ膜、ＴｉＮ膜、ＴｉＳｉＮ膜、ＴｉＢＮ膜、ＴｉＢＣＮ膜、ＺｒＯ膜、ＺｒＯＣ膜、ＺｒＯＣＮ膜、ＺｒＯＮ膜、ＺｒＮ膜、ＺｒＳｉＮ膜、ＺｒＢＮ膜、ＺｒＢＣＮ膜、ＨｆＯ膜、ＨｆＯＣ膜、ＨｆＯＣＮ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＮ膜、ＨｆＳｉＮ膜、ＨｆＢＮ膜、ＨｆＢＣＮ膜、ＴａＯ膜、ＴａＯＣ膜、ＴａＯＣＮ膜、ＴａＯＮ膜、ＴａＮ膜、ＴａＳｉＮ膜、ＴａＢＮ膜、ＴａＢＣＮ膜、ＮｂＯ膜、ＮｂＯＣ膜、ＮｂＯＣＮ膜、ＮｂＯＮ膜、ＮｂＮ膜、ＮｂＳｉＮ膜、ＮｂＢＮ膜、ＮｂＢＣＮ膜、ＡｌＯ膜、ＡｌＯＣ膜、ＡｌＯＣＮ膜、ＡｌＯＮ膜、ＡｌＮ膜、ＡｌＳｉＮ膜、ＡｌＢＮ膜、ＡｌＢＣＮ膜、ＭｏＯ膜、ＭｏＯＣ膜、ＭｏＯＣＮ膜、ＭｏＯＮ膜、ＭｏＮ膜、ＭｏＳｉＮ膜、ＭｏＢＮ膜、ＭｏＢＣＮ膜、ＷＯ膜、ＷＯＣ膜、ＷＯＣＮ膜、ＷＯＮ膜、ＷＮ膜、ＷＳｉＮ膜、ＷＢＮ膜、ＷＢＣＮ膜等を形成する場合にも、好適に適用することが可能となる。

これらの場合、例えば、原料ガスとして、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン（Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_４、略称：ＴＤＭＡＴ）ガス、テトラキス（エチルメチルアミノ）ハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）（ＣＨ_３）］_４、略称：ＴＥＭＡＨ）ガス、テトラキス（エチルメチルアミノ）ジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）（ＣＨ_３）］_４、略称：ＴＥＭＡＺ）ガス、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ_３）_３、略称：ＴＭＡ）ガス、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ_４）ガス、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ_４）ガス等を用いることができる。

すなわち、本開示は、半金属元素を含む半金属系膜や金属元素を含む金属系膜を形成する場合に、好適に適用することができる。これらの成膜処理の処理手順、処理条件は、上述の実施形態や変形例に示す成膜処理と同様な処理手順、処理条件とすることができる。これらの場合においても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。

成膜処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、各種処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、各種処理を迅速に開始できるようになる。

上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。

以下、本開示の望ましい形態について付記する。

（付記１）
本開示の一態様では、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、
基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２印加電極の少なくとも一方と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第１プラズマ電極ユニットと、
基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なる第３印加電極と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第２プラズマ電極ユニットと、
を備えた基板処理装置、が提供される。

（付記２）
付記１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第２プラズマ電極ユニットは、高周波電力が印加され前記第３印加電極と長さが異なる第４印加電極をさらに含む。

（付記３）
付記２の基板処理装置において、好ましくは、
前記第４印加電極は前記第２基準電極と長さが等しい。

（付記４）
付記１～付記３のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第３印加電極は、前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれよりも短い。

（付記５）
付記２～付記４のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第３印加電極は前記第４印加電極よりも短い。

（付記６）
付記１～付記５のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第３印加電極は前記第２基準電極よりも短い。

（付記７）
付記２～付記６のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第４印加電極は前記第１印加電極及び前記第２印加電極の少なくともいずれかと長さが等しい。

（付記８）
付記１～付記７のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１印加電極は前記第１基準電極と長さが等しい。

（付記９）
付記１～付記８のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１プラズマ電極ユニットは、前記第１印加電極及び前記第２印加電極を含む。

（付記１０）
付記９の基板処理装置において、好ましくは、
前記第２印加電極は前記第１印加電極と長さが等しい。

（付記１１）
付記１～付記９のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第２印加電極は前記第１印加電極よりも短い。

（付記１２）
付記１～付記８のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１プラズマ電極ユニットは、前記第２印加電極を含まない。

（付記１３）
付記２～付記６のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第４印加電極は前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なる。

（付記１４）
付記１３の基板処理装置において、好ましくは、
前記第４印加電極は、前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれよりも短い。

（付記１５）
付記１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第２プラズマ電極ユニットは、高周波電力が印加され前記第３印加電極と長さが等しい第４印加電極をさらに含む。

（付記１６）
付記１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第２プラズマ電極ユニットは、前記第３印加電極以外の他の印加電極を含まない。

（付記１７）
付記１６の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１プラズマ電極ユニットは、前記第２印加電極を含まない。

（付記１８）
付記１６または付記１７の基板処理装置において、好ましくは、
前記第３印加電極は、前記第２基準電極よりも短い。

（付記１９）
付記１～付記１８のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１印加電極及び前記第２印加電極の少なくともいずれかに高周波電力を供給する第１高周波電源と、
前記第３印加電極に高周波電力を供給する、前記第１高周波電源とは異なる第２高周波電源と、を有する。

（付記２０）
付記１～付記１９のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１プラズマ電極ユニットは、前記処理室に連通する第１バッファ室内に設けられ、
前記第２プラズマ電極ユニットは、前記処理室に連通し、前記第１バッファ室とは異なる第２バッファ室内に設けられている。

（付記２１）
付記１～付記１９のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１プラズマ電極ユニットおよび前記第２プラズマ電極ユニットは、前記処理室に連通する一つのバッファ室内に設けられている。

（付記２２）
付記１～付記２１のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記処理室内には、複数の前記基板を間隔を開けて多段に配列させるように支持する基板支持具が設けられ、
前記第１プラズマ電極ユニットおよび前記第２プラズマ電極ユニットは、複数の前記基板が配列される方向に沿って設けられている。

（付記２３）
付記１～付記１８のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１プラズマ電極ユニットに高周波電力を供給する第１高周波電源と、
前記第２プラズマ電極ユニットに高周波電力を供給する、前記第１高周波電源とは異なる第２高周波電源と、を有する。

（付記２４）
付記２３の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットの延伸方向における、前記第１プラズマ電極ユニットに印加される電力の分布と前記第２プラズマ電極ユニットに印加される電力の分布とを合わせた分布が均等となるように、前記第１高周波電源及び前記第２高周波電源を制御することが可能なように構成された制御部を備える。

（付記２５）
付記２３または付記２４の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットによって前記ガスをプラズマ励起することにより生成される活性種の量の分布が、前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットの延伸方向において均等となるように、前記第１高周波電源及び前記第２高周波電源を制御することが可能なように構成された制御部を備える。

（付記２６）
付記１～付記２５のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１プラズマ電極ユニットおよび前記第２プラズマ電極ユニットは、前記処理室を内側に含む反応管の内側に設けられている。

（付記２７）
付記１～付記２５のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１プラズマ電極ユニットおよび前記第２プラズマ電極ユニットは、前記処理室を内側に含む反応管の外側に設けられている。

（付記２８）
付記２７の基板処理装置において、好ましくは、
前記ガスは前記処理室に連通するバッファ室内に供給され、
前記第１プラズマ電極ユニットおよび前記第２プラズマ電極ユニットは、前記バッファ室内の前記ガスをプラズマ励起するように構成されている。

（付記２９）
付記２７または付記２８の基板処理装置において、好ましくは、
前記第１プラズマ電極ユニットおよび前記第２プラズマ電極ユニットは、前記処理室内に供給された前記ガスをプラズマ励起するように構成されている。

（付記３０）
付記１～付記２９のいずれか１の基板処理装置において、好ましくは、
前記処理室を内側に含む反応管は、前記処理室内を排気する排気口を有し、
前記第１プラズマ電極ユニットは、前記反応管の周方向において前記排気口に対向する位置に設けられ、
前記第２プラズマ電極ユニットは、前記反応管の周方向において、前記第１プラズマ電極ユニットと前記排気口の間の位置に設けられている。

（付記３１）
本開示の他の態様では、
基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２印加電極の少なくともいずれか、とを含み、ガスをプラズマ励起する第１プラズマ電極ユニットと、
基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され、前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なる第３印加電極と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第２プラズマ電極ユニットと、
を備えたプラズマ生成装置、が提供される。

（付記３２）
本開示の他の態様では、
基板を処理する処理室と、
基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２印加電極の少なくとも一方と、を含む第１プラズマ電極ユニットと、
基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なる第３印加電極と、を含む第２プラズマ電極ユニットと、
を備えた基板処理装置の前記処理室内に前記基板を搬入する基板搬入工程と、
前記ガスを前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットによりプラズマ励起して活性種を生成し、前記活性種を前記基板に供給して前記基板を処理する基板処理工程と、
を有する半導体装置の製造方法、が提供される。

（付記３３）
本開示の他の態様では、
付記３２における各手順（各工程）をコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラム、または、当該プログラムを記録したコンピュータにより読み取り可能な記録媒体が提供される。

２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０２ 処理炉（基板処理装置）
２３２ｂ ガス供給管（ガス供給部）
２４９ｂ、２４９ｃ ノズル（ガス供給部）
２７０ 棒状電極（第２基準電極）
２６９ 棒状電極（第４印加電極）
２７１ 棒状電極（第３印加電極）
２７７ 第２プラズマ電極ユニット
３７０ 棒状電極（第１基準電極）
３６９ 棒状電極（第１印加電極）
３７１ 棒状電極（第２印加電極）
３７７ 第１プラズマ電極ユニット
Ｓ１ 搬入ステップ（基板搬入工程、基板搬入手順）
Ｓ５，Ｓ６ 反応ガス供給ステップ（基板処理工程、基板処理手順）

Claims (26)

1. 基板を処理する処理室と、
   前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、
   基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２印加電極の少なくとも一方と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第１プラズマ電極ユニットと、
   基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なる第３印加電極と、高周波電力が印加され前記第３印加電極と長さが異なる第４印加電極と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第２プラズマ電極ユニットと、
   を備えた基板処理装置。
2. 前記第４印加電極は前記第２基準電極と長さが等しい請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記第３印加電極は、前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれよりも短い請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記第３印加電極は前記第４印加電極よりも短い請求項２に記載の基板処理装置。
5. 基板を処理する処理室と、
   前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、
   基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２印加電極の少なくとも一方と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第１プラズマ電極ユニットと、
   基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なり、且つ前記第２基準電極よりも短い第３印加電極と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第２プラズマ電極ユニットと、
   を備えた基板処理装置。
6. 前記第４印加電極は前記第１印加電極及び前記第２印加電極の少なくともいずれかと長さが等しい請求項１に記載の基板処理装置。
7. 前記第１印加電極は前記第１基準電極と長さが等しい請求項１に記載の基板処理装置。
8. 基板を処理する処理室と、
   前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、
   基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２印加電極を含み、前記ガスをプラズマ励起する第１プラズマ電極ユニットと、
   基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なる第３印加電極と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第２プラズマ電極ユニットと、
   を備えた基板処理装置。
9. 前記第２印加電極は前記第１印加電極と長さが等しい請求項８に記載の基板処理装置。
10. 前記第２印加電極は前記第１印加電極よりも短い請求項８に記載の基板処理装置。
11. 前記第４印加電極は前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なる請求項１に記載の基板処理装置。
12. 前記第４印加電極は、前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれよりも短い請求項１１に記載の基板処理装置。
13. 基板を処理する処理室と、
    前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、
    基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２印加電極の少なくとも一方と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第１プラズマ電極ユニットと、
    基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なる第３印加電極と、高周波電力が印加され前記第３印加電極と長さが等しい第４印加電極と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第２プラズマ電極ユニットと、
    を備えた基板処理装置。
14. 前記第１印加電極及び前記第２印加電極の少なくともいずれかに高周波電力を供給する第１高周波電源と、
    前記第３印加電極に高周波電力を供給する、前記第１高周波電源とは異なる第２高周波電源と、を有する請求項１に記載の基板処理装置。
15. 前記第１プラズマ電極ユニットに高周波電力を供給する第１高周波電源と、
    前記第２プラズマ電極ユニットに高周波電力を供給する、前記第１高周波電源とは異なる第２高周波電源と、を有する請求項１に記載の基板処理装置。
16. 基板を処理する処理室と、
    前記処理室内にガスを供給するガス供給部と、
    基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２印加電極の少なくとも一方と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第１プラズマ電極ユニットと、
    基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され前記第１印加電極及び前
    記第２印加電極のいずれとも長さが異なる第３印加電極と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第２プラズマ電極ユニットと、
    前記第１プラズマ電極ユニットに高周波電力を供給する第１高周波電源と、
    前記第２プラズマ電極ユニットに高周波電力を供給する、前記第１高周波電源とは異なる第２高周波電源と、
    前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットの延伸方向における、前記第１プラズマ電極ユニットに印加される電力の分布と前記第２プラズマ電極ユニットに印加される電力の分布とを合わせた分布が均等となるように、前記第１高周波電源及び前記第２高周波電源を制御することが可能なように構成された制御部と、
    を備えた基板処理装置。
17. 前記第１プラズマ電極ユニットに高周波電力を供給する第１高周波電源と、
    前記第２プラズマ電極ユニットに高周波電力を供給する、前記第１高周波電源とは異なる第２高周波電源と、
    前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットによって前記ガスをプラズマ励起することにより生成される活性種の量の分布が、前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットの延伸方向において均等となるように、前記第１高周波電源及び前記第２高周波電源を制御することが可能なように構成された制御部と、を備える請求項１～１３の何れか１項に記載の基板処理装置。
18. 基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２印加電極の少なくともいずれかと、を含み、ガスをプラズマ励起する第１プラズマ電極ユニットと、
    基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され、前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なる第３印加電極と、高周波電力が印加され前記第３印加電極と長さが異なる第４印加電極と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第２プラズマ電極ユニットと、
    を備えたプラズマ生成装置。
19. 基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２印加電極の少なくともいずれかと、を含み、ガスをプラズマ励起する第１プラズマ電極ユニットと、
    基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され、前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なり、且つ前記第２基準電極よりも短い第３印加電極と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第２プラズマ電極ユニットと、
    を備えたプラズマ生成装置。
20. 基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２印加電極を含み、ガスをプラズマ励起する第１プラズマ電極ユニットと、
    基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され、前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なる第３印加電極と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第２プラズマ電極ユニットと、
    を備えたプラズマ生成装置。
21. 基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２印加電極の少なくとも一方と、を含み、ガスをプラズマ励起する第１プラズマ電極ユニットと、
    基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なる第３印加電極と、高周波電力が印加され前記第３印加電極と長さが等しい第４印加電極と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第２プ
    ラズマ電極ユニットと、
    を備えたプラズマ生成装置。
22. 基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２印加電極の少なくとも一方と、を含み、ガスをプラズマ励起する第１プラズマ電極ユニットと、
    基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なる第３印加電極と、を含み、前記ガスをプラズマ励起する第２プラズマ電極ユニットと、
    前記第１プラズマ電極ユニットに高周波電力を供給する第１高周波電源と、
    前記第２プラズマ電極ユニットに高周波電力を供給する、前記第１高周波電源とは異なる第２高周波電源と、
    前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットの延伸方向における、前記第１プラズマ電極ユニットに印加される電力の分布と前記第２プラズマ電極ユニットに印加される電力の分布とを合わせた分布が均等となるように、前記第１高周波電源及び前記第２高周波電源を制御することが可能なように構成された制御部と、
    を備えたプラズマ生成装置。
23. 請求項１、５、８、１３のいずれか１項に記載の基板処理装置の前記処理室内に前記基板を搬入する基板搬入工程と、
    前記ガスを前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットによりプラズマ励起して活性種を生成し、前記活性種を前記基板に供給して前記基板を処理する基板処理工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
24. ガスが供給され、基板を処理する処理室と、
    基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２印加電極の少なくとも一方と、を含む第１プラズマ電極ユニットと、
    基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なる第３印加電極と、を含む第２プラズマ電極ユニットと、
    を備えた基板処理装置の前記処理室内に前記基板を搬入する基板搬入工程と、
    前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットの延伸方向における、前記第１プラズマ電極ユニットに印加される電力の分布と前記第２プラズマ電極ユニットに印加される電力の分布とを合わせた分布が均等となるように、前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットにそれぞれ高周波電力を供給することで、前記ガスを前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットによりプラズマ励起して活性種を生成し、前記活性種を前記基板に供給して前記基板を処理する基板処理工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
25. 請求項１、５、８、１３のいずれか１項に記載の基板処理装置の前記処理室内に前記基板を搬入する基板搬入手順と、
    前記ガスを前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットによりプラズマ励起して活性種を生成し、前記活性種を前記基板に供給して前記基板を処理する基板処理手順と、
    をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させるプログラム。
26. ガスが供給され、基板を処理する処理室と、
    基準電位が与えられる第１基準電極と、高周波電力が印加される第１印加電極及び第２
    印加電極の少なくとも一方と、を含む第１プラズマ電極ユニットと、
    基準電位が与えられる第２基準電極と、高周波電力が印加され前記第１印加電極及び前記第２印加電極のいずれとも長さが異なる第３印加電極と、を含む第２プラズマ電極ユニットと、
    を備えた基板処理装置の前記処理室内に前記基板を搬入する基板搬入手順と、
    前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットの延伸方向における、前記第１プラズマ電極ユニットに印加される電力の分布と前記第２プラズマ電極ユニットに印加される電力の分布とを合わせた分布が均等となるように、前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットにそれぞれ高周波電力を供給することで、前記ガスを前記第１プラズマ電極ユニット及び前記第２プラズマ電極ユニットによりプラズマ励起して活性種を生成し、前記活性種を前記基板に供給して前記基板を処理する基板処理手順と、
    をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させるプログラム。

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