JP2013149872A - ガス供給ヘッド及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガス拡散室の内部を十分にパージすることができ、意図しない領域に不要な堆積物が生じることを抑制できるガス供給ヘッドを提供すること。
【解決手段】 直線状の筒状空間からなるガス拡散室１０１と、ガス拡散室１０１に対応して設けられ、列状をなす複数のガス吐出孔１０２と、ガス拡散室１０１の一端に設けられ、ガスをガス拡散室１０１内に供給するガス供給系９に接続された第１のガス供給口１０３と、ガス拡散室１０１の他端に設けられ、ガスをガス拡散室１０１内から排気するガス排気系１０に接続されたガス排気口１０４とを備える。
【選択図】図３

Description

この発明は、ガス供給ヘッド及び基板処理装置に関する。

ＡＬＤやＭＯ-ＣＶＤなどの成膜装置においては、前駆体と、例えば、酸化剤とを交互に供給して、薄膜を成膜するために、ガス供給ヘッド（ガスノズル）が用いられる。ＡＬＤやＭＯ-ＣＶＤなどに用いられるガス供給ヘッドは、異なるガス種が互いに混ざり合うことなく基板に供給するために、それぞれのガスに対応した個別のガス拡散室とガス吐出孔とを備えている。

ガス供給ヘッドの公知例は、例えば、特許文献１〜３に記載されている。

特開２０００−１２４７１号公報 特開昭６２−１４９８８１号公報 特開２００３−３０５３５０号公報

しかし、異なるガスを、それぞれ個別のガス拡散室を通じて個別のガス吐出孔から交互に供給する場合、例えば、ガス拡散室の内部が十分にパージされていないと、意図しない領域、例えば、ガス吐出孔の近傍の領域に、不要な堆積物が生じることがある。

例えば、前駆体としてトリメチルアルミニウム（（ＣＨ_３）_３Ａｌ：ＴＭＡ）ガスを、酸化剤として水蒸気（Ｈ_２Ｏ）ガスをそれぞれ交互に供給するアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）成膜プロセスにおいては、例えば、ガス吐出孔の近傍の領域に、不要なアルミナ膜が堆積されてしまう。

この発明は、ガス拡散室の内部を十分にパージすることができ、意図しない領域に不要な堆積物が生じることを抑制できるガス供給ヘッド及びそのガス供給ヘッドを用いた基板処理装置を提供する。

この発明の第１の態様に係るガス供給ヘッドは、基板を処理する処理空間にガスを供給するガス供給ヘッドであって、直線状の筒状空間からなる第１のガス拡散室と、該第１のガス拡散室に対応して設けられ、列状をなす第１の複数のガス吐出孔と、前記第１のガス拡散室の一端に設けられ、第１のガスを前記第１のガス拡散室内に供給する第１のガス供給系に接続された第１のガス供給口と、前記第１のガス拡散室の他端に設けられ、前記第１のガスを前記第１のガス拡散室内から排気する第１のガス排気系に接続された第１のガス排気口とを備える。

この発明の第２の態様に係るガス供給ヘッドは、少なくとも第１のガスと第２のガスとにより基板を処理する処理空間に、前記第１のガス及び前記第２のガスを供給するガス供給ヘッドであって、互いに並列に配置された第１のガス拡散室、第２のガス拡散室、第３のガス拡散室、及び第４のガス拡散室と、前記第１、第２のガス拡散室それぞれの互いに反対側の一端に接続され、前記第１のガスを前記第１、第２のガス拡散室に供給する第１のガス供給系と、前記第１、第２のガス拡散室それぞれの互いに反対側の他端に接続され、前記第１のガスを前記第１、第２のガス拡散室から排気する第１のガス排気系と、前記第３、第４のガス拡散室それぞれの互いに反対側の一端に接続され、前記第２のガスを前記第３、第４のガス拡散室に供給する第２のガス供給系と、前記第３、第４のガス拡散室それぞれの互いに反対側の他端に接続され、前記第２のガスを前記第３、第４のガス拡散室から排気する第２のガス排気系と、前記第１のガス拡散室に対応して設けられた第１の複数のガス吐出孔、前記第２のガス拡散室に対応して設けられた第２の複数のガス吐出孔、前記第３のガス拡散室に対応して設けられた第３の複数のガス吐出孔、及び前記第４のガス拡散室に対応して設けられた第４の複数のガス吐出孔と、を備え、前記第１、第２、第３、第４の複数のガス吐出孔の開口が、同一面上に設けられている。

この発明の第３の態様に係る基板処理装置は、少なくとも第１のガスと第２のガスとにより基板を処理する処理空間に、前記第１のガス及び前記第２のガスを供給するガス供給ヘッドを備えた基板処理装置であって、前記基板を収容し、前記基板の周囲に、前記基板を処理する処理空間を形成する処理室と、前記処理室内に配置され、前記処理空間に前記第１のガス及び前記第２のガスを供給するガス供給ヘッドとを備え、前記ガス供給ヘッドに、第２の態様に係るガス供給ヘッドが用いられている。

この発明によれば、ガス拡散室は直線状の筒状空間であるため、特に壁面のパージ性が高いために、ガス拡散室の内部を十分にパージすることができ、意図しない領域に不要な堆積物が生じることを抑制できるガス供給ヘッド及びそのガス供給ヘッドを用いた基板処理装置を提供できる。

この発明の一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す水平断面図 図１中のII−II線に沿う断面図 Ａ図は一実施形態に係る基板処理装置が備えるガス供給ヘッドの一例を示す水平断面図、Ｂ図はＡ図中のＢ−Ｂ線に沿う断面図 一実施形態に係る基板処理装置が備えるガス供給ヘッドの一例の内部を透視して示した斜視図 処理空間内に吐出されるガスの流量分布を示す図 Ａ図〜Ｃ図はガス吐出孔の配置を示す側面図 ４対８室のガス拡散室を設けたガス供給ヘッドの水平断面図 ガス供給例の第１例を示すタイミングチャート （Ａ）図〜（Ｄ）図はガス拡散室の状態を主要なタイミング毎に示す図 ガス供給例の第２例を示すタイミングチャート （Ａ）図〜（Ｄ）図はガス拡散室の状態を主要なタイミング毎に示す図 ガス供給例の第３例を示すタイミングチャート （Ａ）図〜（Ｆ）図はガス拡散室の状態を主要なタイミング毎に示す図

以下、添付図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。この説明において、参照する図面全てにわたり、同一の部分については同一の参照符号を付す。

図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す水平断面図、図２は図１中のII−II線に沿う断面図である。一実施形態においては、被処理体の一例としてＦＰＤの製造や太陽電池モジュールに用いられるガラス基板を用い、基板処理装置の一例としてガラス基板に成膜処理を施す成膜装置を例示する。

図１及び図２に示すように、基板処理装置１は、被処理体Ｇを処理する処理空間２を形成する処理室３を備えている。処理室３は、被処理体Ｇを載置するステージ４と、ステージ４上に載置された被処理体Ｇをカバーするカバー５とを含む。ステージ４及びカバー５は、高さ方向に対して相対的に移動可能に構成されている。ステージ４とカバー５とを高さ方向にずらす、例えば、カバー５を上昇させてカバー５をステージ４から離すと、ステージ４に設けられた被処理体Ｇを載置する載置面が外部に露呈する。これにより、載置面上への被処理体Ｇの搬入、載置、及び搬出が可能となる。なお、図１及び図２においては、載置面において、被処理体Ｇを上昇下降させるリフターの図示は省略している。

反対に載置面上に被処理体Ｇが載置された状態でカバー５を下降させ、カバー５をステージ４に密着させると、外部から密閉された処理空間２がステージ４とカバー５との間に形成される。これにより、処理空間２における被処理体Ｇへの処理が可能となる。本例では、ステージ４に対してカバー５が上昇下降する例を説明しているが、カバー５に対してステージ４が上昇下降するように構成することも可能であるし、ステージ４及びカバー５の双方を上昇下降するように構成することも、もちろん可能である。

処理空間２の内部には、処理空間２に処理に使用されるガスを供給するガス供給ヘッド６と、排気溝７とが設けられている。排気溝７は排気装置８に接続されている。排気装置８は処理空間２の内部を排気する。排気装置８が処理空間２の内部を排気することで、処理空間２内の圧力の調節や、処理空間２内の雰囲気の置換（パージ）が行われる。

本例においては、ガス供給ヘッド６及び排気溝７は直線状であり、かつ、直線状のガス供給ヘッド６及び排気溝７は、互いに相対する位置、例えば、４辺を備えた矩形状のステージ４のうちの相対する２辺に沿って配置される。そして、上記載置面は、直線状のガス供給ヘッド６と直線状との排気溝７との間に挟まれるかたちで設けられる。直線状のガス供給ヘッド６と直線状の排気溝７とを互いに相対する位置に配置し、かつ、直線状のガス供給ヘッド６と直線状との排気溝７との間に挟まれるように上記載置面を設けることで、載置面上に載置された被処理体Ｇの被処理面の上方には、ガス供給ヘッド６から排気溝７に向けて一方向に層流となるガス流れＦを形成することができる。このような本例では、被処理体Ｇには一方向に層流とされたガスによって均一な所望の処理、本例では均一な成膜処理が行なわれる。

本例のガス供給ヘッド６は、ガス供給系９とガス排気系１０とに接続されている。ガス供給系９はガス供給ヘッド６に、例えば、処理に使用されるガスを供給する。ガス排気系１０はガス供給ヘッド６から、ガス供給ヘッド６に供給されたガスを排気する。また、図１に示すように、ガス供給ヘッド６は、不活性ガス供給系１１に必要に応じて接続される。不活性ガス供給系１１は、ガス供給ヘッド６に不活性ガスを供給する。不活性ガスは、処理空間２内の雰囲気や詳しくは後述するがガス供給ヘッド６内に設けられたガス拡散室の置換（パージ）に使用したり、ガス供給系９から供給されるガスの希釈ガスやキャリアガスとして使用したりすることができる。

このような基板処理装置１の各部の制御は、制御部１２により行われる。制御部１２は、例えば、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ１２ａを有する。プロセスコントローラ１２ａには、オペレータが基板処理装置１を管理するために、コマンドの入力操作等を行うキーボードや、基板処理装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１２ｂが接続されている。プロセスコントローラ１２ａには記憶部１２ｃが接続されている。記憶部１２ｃは、基板処理装置１で実行される各種処理を、プロセスコントローラ１２ａの制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて基板処理装置１の各部に処理を実行させるためのレシピが格納される。レシピは、例えば、記憶部１２ｃ中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、レシピは、例えば、専用回線を介して、他の装置から適宜伝送させるようにしてもよい。レシピは、必要に応じて、ユーザーインターフェース１２ｂからの指示等にて記憶部１２ｃから読み出され、読み出されたレシピに従った処理をプロセスコントローラ１２ａが実行することで、基板処理装置１は、プロセスコントローラ１２ａの制御のもと、所望の処理、制御を実施する。

以下、本例のガス供給ヘッド６につき、より詳細に説明する。

図３Ａは一実施形態に係る基板処理装置が備えるガス供給ヘッドの一例を示す水平断面図、図３Ｂは図３Ａ中のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図４は一実施形態に係る基板処理装置が備えるガス供給ヘッドの一例の内部を透視して示した斜視図である。

図３Ａ、図３Ｂ及び図４に示すように、ガス供給ヘッド６は、本体１００と、本体１００の内部に形成され、直線状の筒状空間からなるガス拡散室１０１と、ガス拡散室１０１に対応して設けられ、列状をなす複数のガス吐出孔１０２とを備えている。複数のガス吐出孔１０２は対応するガス拡散室１０１とガス供給ヘッド６が面する処理空間２との間を連通する。ガス拡散室１０１は、直線状の筒状空間の長軸方向が、被処理体Ｇに対して垂直方向ではなく、被処理体Ｇに対して平行に配置される。そして、直線状の筒状空間の長軸方向に沿って列状に、並列して配置された、複数のガス吐出孔１０２は、被処理体Ｇの被処理面に対してほぼ平行にガス、例えば、処理ガスや不活性ガスを吐出する。

ガス拡散室１０１の終端部である一端にはガス供給口１０３が設けられ、同じく他方の終端部である他端にはガス排気口１０４が設けられている。ガス供給口１０３はガス供給系９に接続され、ガス排気口１０４はガス排気系１０に接続される。

このように、一実施形態に係る基板処理装置１が備えるガス供給ヘッド６は、ガス拡散室１０１を直線状の筒状空間とし、かつ、ガスはガス拡散室１０１の終端部より供給するようにしたことでガス拡散室１０１の内部において、ガス溜まりが生じない構造とされている。

また、ガス拡散室１０１の他方の終端部から、ガス拡散室１０１の内部のガスを排気するようにしたことで、ガス拡散室１０１内には、ガス供給口１０３からガス排気口１０４に向かう一方向の流れＦ１が確立され、処理に使用したガスがガス拡散室１０１の内部に残留することなく、ガス排気口１０４に向かって排気できる構造とされている。

したがって、図３Ａ、図３Ｂ及び図４に示すガス供給ヘッド６によれば、たとえ、ガス拡散室１０１が直線状の筒状空間であり、その長軸方向が被処理体Ｇに対して水平に配置されていたとしても、ガス拡散室１０１の内部を十分にパージすることができ、ガス拡散室１０１の内部に残留した処理ガスによって意図しない領域に不要な堆積物が生じる、という事情を抑制できる、という利点を得ることができる。

さらに、一実施形態においては、ガス供給ヘッド６に、複数のガス、本例では、第１のガスと第２のガスとの２種類のガスを供給するようにしている。このため、ガス供給ヘッド６は、ガス拡散室１０１として第１のガス用のガス拡散室１０１ａと第２のガス用のガス拡散室１０１ｂとを備えている。そして、ガス供給系９についても、第１のガスを供給する第１のガス供給系９ａと、第２のガスを供給する第２のガス供給系９ｂとを備えている。この場合、ガス排気系１０についても、特に図示しないが、第１のガス排気用のガス排気系と、第２のガス排気用のガス排気系とを別々に設けることが好ましい。排気系において、無用な堆積物の発生を抑制するためである。

第１のガス及び第２のガスの具体的な一例は、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）成膜を例示するならば、第１のガスは、前駆体であるトリメチルアルミニウム（（ＣＨ_３）_３Ａｌ：ＴＭＡ）ガス、第２のガスは、酸化剤である水蒸気（Ｈ_２Ｏ）ガスである。もちろん、第１のガス及び第２のガスはＴＭＡガス、水蒸気ガスに限られるものではなく、成膜される膜の種類に応じて変更できる。また、ガスは２種類に限られるものではなく、成膜される膜の種類に応じて３種類以上にも変更することができる。もちろん、ガスの種類は１種類でも良い。

さらに、一実施形態おいては、ガスの種類ごとにガス拡散室を偶数個備えている。本例では、第１のガス用のガス拡散室１０１ａとして、２つのガス拡散室１０１ａ１及び１０１ａ２、第２のガス用のガス拡散室１０１ｂとして、２つのガス拡散室１０１ｂ１及び１０１ｂ２を備えている。そして、ガス拡散室１０１ａ１内を流れる第１のガスの向きと、ガス拡散室１０１ａ２内を流れる第１のガスの向きとを互いに逆向きとしている。同様に、ガス拡散室１０１ｂ１内を流れる第２のガスの向きと、ガス拡散室１０１ｂ２内を流れる第２のガスの向きとを、互いに逆向きとしている。

このように第１のガス用のガス拡散室１０１ａ１及び１０１ａ２、第２のガス用のガス拡散室１０１ｂ１及び１０１ｂ２それぞれに、互いに逆向きに第１のガス及び第２のガスを流すことで、以下のような利点を得ることができる。

図５は、処理空間２内に吐出されるガスの流量分布を示す図である。図５に示す流量分布は、直線状の筒状空間であるガス拡散室１０１（１０１ａ１、１０１ａ２）が、長軸方向に長さ１ｍを超えるメートルオーダーとなる場合を示している。

図５に示すように、ガスは、ガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２の両端から互いに逆向きに供給され、それぞれのガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２の他端に向かって流れる。ガス供給ヘッド６が大型でガス拡散室の長軸方向の長さがメートルオーダーとなる場合、ガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２内部の圧力勾配が大きくなり、ガス吐出孔１０２から吐出される流量が他端に向かって徐々に低下していく。

このような事情に対して、第１の実施形態が備えるガス供給ヘッド６は、ガス拡散室１０１ａ１内を流れる第１のガスの向きと、ガス拡散室１０１ａ２内を流れる第１のガスの向きとを互いに逆向きとし、同じガスを両端から交互に供給するようにしている。このため、圧力勾配が大きくても、双方から流れる流量が足し合わされることとなり、ガス供給ヘッド６の長軸方向に沿って均一な流量分布を得ることができる。この結果、被処理体がメートルオーダーの大型の被処理体であっても均一な処理、例えば、均一な成膜処理が可能となる、という利点を得ることができる。

また、上記一実施形態においては、複数のガス吐出孔１０２ａ１、１０２ａ２、１０２ｂ１、及び１０２ｂ２を、それぞれガス供給ヘッド６の一つの面（同一面）上に開口するように設けている。このように複数のガス吐出孔１０２ａ１、１０２ａ２、１０２ｂ１、及び１０２ｂ２の開口を同一面上に設けることで、例えば、ガス供給ヘッド６の一つの面から排気溝７へ向けて一方向に層流となるガス流れＦを形成しやすくなる、という利点を得ることができる。

さらに、上記一実施形態においては、第１のガス用の複数のガス吐出孔１０２ａ１、１０２ａ２の開口を同一の列上に交互に配置し、第２のガス用の複数のガス吐出孔１０２ｂ１、１０２ｂ２の開口を別の同一の列上に交互に配置し、図６（Ａ）に示すように、ガス吐出孔１０２ａ１、１０２ａ２の開口の列と、ガス吐出孔１０２ｂ１、１０２ｂ２の開口の列とを、２列並列に配置した。第１のガス用の複数のガス吐出孔１０２ａ１、１０２ａ２の開口を同一の列上に交互に配置することによる利点は、上述した通り、ガス供給ヘッド６の長軸方向に沿って均一な流量分布を得やすくなる、ということである。

また、上記一実施形態においては、ガス吐出孔１０２ａ１の開口とガス吐出孔１０２ａ２の開口との配置ピッチを“Ｐ”に設定し、ガス吐出孔１０２ａ１の開口とガス吐出孔１０２ａ２の開口とを等間隔で配置した。第２のガス用の複数のガス吐出孔１０２ｂ１、１０２ｂ２の開口も同様に、別の同一の列上に交互に配置し、ガス吐出孔１０２ｂ１の開口とガス吐出孔１０２ｂ２の開口との配置ピッチについても、同様に“Ｐ”に設定して等間隔に配置した。そして、上記一実施形態においては、ガス吐出孔１０２ａ１、１０２ａ２の開口の列と、ガス吐出孔１０２ｂ１、１０２ｂ２の開口の列とを、互いに“Ｐ／２”ピッチずらす。これにより、第１のガス用のガス吐出孔１０２ａ（１０２ａ１、１０２ａ）の開口と、第２のガス用のガス吐出孔１０２ｂ（１０２ｂ１、１０２ｂ２）の開口とを交互に配置し、かつ、ガス吐出孔１０２ａ１、１０２ｂ１、１０２ａ２、１０２ｂ２の開口を“Ｐ／２”ピッチで等間隔に配置した。

第２のガス用のガス吐出孔１０２ｂ１、１０２ｂ２を、第１のガス用のガス吐出孔１０２ａ１、１０２ａ２とは別の同一の列上に交互に配置することによる利点は、ガスの種類に応じて、第１のガスと第２のガスとを、ガス吐出孔１０２ａ１、１０２ａ２、１０２ｂ１、１０２ｂ２の吐出部分、いわばガスノズルから離れた位置で混合できること、である。第１のガスと第２のガスとをガスノズルから離れた位置で混合できると、ガス供給ヘッド６付近での第１、第２のガスの反応が抑制され、ガス供給ヘッド６上に不要な堆積物の発生を、さらに良く抑制できる、という利点を得ることができる。

また、第１のガス用のガス吐出孔１０２ａ（１０２ａ１、１０２ａ２）の開口と、第２のガス用のガス吐出孔１０２ｂ（１０２ｂ１、１０２ｂ２）の開口とを交互に配置し、かつ、“Ｐ／２”ピッチで等間隔に配置することによる利点は、第１のガスと第２のガスとの混合の均一性を向上できること、である。

また、第１のガスと第２のガスとをガスノズルから離れた位置で混合する必要が無い場合には、ガス吐出孔１０２ａ１、１０２ａ２、１０２ｂ１、１０２ｂ２の開口の配置は、２列並列に限られることはない。例えば、図６（Ｂ）に示すように、ガス吐出孔１０２ａ１、１０２ａ２、１０２ｂ１、１０２ｂ２の開口を、１列単列に配置しても良い。

なお、ガス吐出孔１０２ａ１、１０２ａ２、１０２ｂ１、１０２ｂ２の開口を１列単列に配置した場合においても、第１のガス用のガス吐出孔１０２ａ（１０２ａ１、１０２ａ２）の開口と、第２のガス用のガス吐出孔１０２ｂ（１０２ｂ１、１０２ｂ２）の開口とを交互に配置し、かつ、“Ｐ／２”ピッチで等間隔に配置すると、第１のガスと第２のガスとの混合の均一性を向上できる、という利点を得ることができる。

また、同一のガスであっても異なる高さで列を分ける必要があるときには、図６（Ｃ）に示すように、例えば、ガス吐出孔１０２ａ１の開口の列、ガス吐出孔１０２ａ２の開口の列、ガス吐出孔１０２ｂ１の開口の列、及びガス吐出孔１０２ｂ２の開口の列をそれぞれ別個とし、４列並列に配置しても良い。

ガス吐出孔１０２ａ１、１０２ａ２、１０２ｂ１、１０２ｂ２の開口を４列並列に配置した場合においては、ガス吐出孔１０２ａ１、１０２ａ２の開口の列と、ガス吐出孔１０２ｂ１、１０２ｂ２の開口の列とを互いに“Ｐ／４”ピッチずらす。これにより、第１のガス用のガス吐出孔１０２ａ（１０２ａ１、１０２ａ２）の開口と、第２のガス用のガス吐出孔１０２ｂ（１０２ｂ１、１０２ｂ２）の開口とが交互に配置され、かつ、“Ｐ／４”ピッチの等間隔で配置できる。このように配置することで、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示した配置例と同様に、第１のガスと第２のガスとの混合の均一性を向上できる、という利点を得ることができる。

さらに、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）のいずれの場合においても、ガス吐出孔１０２ａ１と１０２ａ２、ガス吐出孔１０２ｂ１と１０２ｂ２をそれぞれ順次、又は交互に配置することで、ガス供給ヘッド６の長軸方向に沿って均一な流量分布を得やすくなる、という利点を得ることができる。

また、それぞれのガスの種類ごとのガス拡散室の数は、２つに限られるものではない。ガスの流れが互いに逆向きとなるガス拡散室の対が１以上形成されるように、２以上の偶数個設けるようにしても良い。

図７に、第１のガス用のガス拡散室１０１ａとしてガス拡散室１０１ａ１〜１０１ａ４の２対４室、第２のガス用のガス拡散室１０１ｂとしてガス拡散室１０１ｂ１〜１０１ｂ４の２対４室、合計４対８室のガス拡散室１０１を設けたガス供給ヘッド６の一水平断面例を示す。本例において、第１のガス用のガス吐出孔１０２ａ１〜１０２ａ４の開口の配置ピッチ、及び第２のガス用のガス吐出孔１０２ｂ１〜１０２ｂ４の開口の配置ピッチはともに“Ｐ”とした。そして、ガス吐出孔１０２ａ１〜１０２ａ４の開口の列と、ガス吐出孔１０２ｂ１〜１０２ｂ４の開口の列とを、互いに“Ｐ／２”ピッチずらす。これにより、第１のガス用のガス吐出孔１０２ａ（１０２ａ１〜１０２ａ４）の開口と、第２のガス用のガス吐出孔１０２ｂ（１０２ｂ１〜１０２ｂ４）の開口とが交互に配置され、かつ、“Ｐ／２”ピッチの等間隔で配置できる。このような配置にすることで、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示した例と同様に、第１のガスと第２のガスとの混合の均一性を向上させることができる。

次に、ガス供給ヘッド６へのガス供給の例のいくつかについて説明する。以下に説明するガスの供給例は、第１のガスとしてＴＭＡガス、第２のガスとして水蒸気（Ｈ_２Ｏ）ガスを用いたアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）成膜プロセスの例である。

（ガス供給：第１例）
第１例は、不活性ガスを用いずに、ＴＭＡガス及び水蒸気ガスのみを用いてアルミナ成膜プロセスをする例である。

図８はガス供給例の第１例を示すタイミングチャート、図９（Ａ）〜図９（Ｄ）はガス供給ヘッド６のガス拡散室１０１の状態を主要なタイミング毎に示す図である。

まず、図８のステップ１に示すように、図１に示すバルブＶ１、Ｖ２を開け（ＯＮ）、第１のガスＴＭＡをガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２内に互いに逆方向から供給する。ガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２内に供給された第１のガスＴＭＡはガス吐出孔１０２ａ１、１０２ａ２を介して処理空間２内に供給される（図９（Ａ））。

次に、図８のステップ２に示すように、図１に示すバルブＶ１、Ｖ２を閉じ（ＯＦＦ）、バルブＶＡＣ１、ＶＡＣ２を開ける（ＯＮ）。これにより、ガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２内の第１のガスＴＭＡは互いに逆方向に排気される（図９（Ｂ））。

次に、図８のステップ３に示すように、図１に示すバルブＶＡＣ１、ＶＡＣ２を閉じ（ＯＦＦ）、バルブＶ３、Ｖ４を開け（ＯＮ）、第２のガスＨ_２Ｏをガス拡散室１０１ｂ１、１０１ｂ２内に互いに逆方向から供給する。ガス拡散室１０１ｂ１、１０１ｂ２内に供給された第２のガスＨ_２Ｏはガス吐出孔１０２ｂ１、１０２ｂ２を介して処理空間２内に供給される（図９（Ｃ））。

次に、図８のステップ４に示すように、図１に示すバルブＶ３、Ｖ４を閉じ（ＯＦＦ）、バルブＶＡＣ３、ＶＡＣ４を開ける（ＯＮ）。これにより、ガス拡散室１０１ｂ１、１０１ｂ２内の第２のガスＨ_２Ｏは互いに逆方向に排気される（図９（Ｄ））。

次に、図８のステップ５に示すように、図１に示すバルブＶＡＣ３、ＶＡＣ４を閉じ（ＯＦＦ）、再度バルブＶ１、Ｖ２を開けて（ＯＮ）、ステップ１〜ステップ４を設定された回数まで繰り返す。設定された回数までステップ１〜ステップ４を繰り返すことで、設計された膜厚のアルミナ薄膜が被処理体Ｇ上に成膜される。

例えば、このようなガス供給を行うことで、一実施形態に係る基板処理装置によるアルミナ成膜処理が実行される。

また、第１例では不活性ガスを用いない。第１例を実施する場合には、図１に示す不活性ガス供給系１１、及びバルブＶ５〜Ｖ８は、基板処理装置１から省略することが可能である、という利点を得ることができる。

（ガス供給：第２例）
第２例は、不活性ガス、ＴＭＡガス、及び水蒸気ガスを用いてアルミナ成膜プロセスをする例である。不活性ガスとしては窒素（Ｎ_２）ガスを用いた。

図１０はガス供給例の第２例を示すタイミングチャート、図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）はガス供給ヘッド６のガス拡散室１０１の状態を主要なタイミング毎に示す図である。

図１０に示すように、第２例が第１例と異なるところは、処理の間、バルブＶ５〜Ｖ８は開放した状態とし（ＯＮ）、ガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２、１０１ｂ１、及び１０１ｂ２内に常に不活性ガスＮ_２を供給しておくことである。

この状態で、図１０のステップ１に示すように、図１に示すバルブＶ１、Ｖ２を開け（ＯＮ）、第１のガスＴＭＡ及び不活性ガスＮ_２をガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２内に互いに逆方向から供給する（図１１（Ａ））。

次に、図１０のステップ２に示すように、図１に示すバルブＶ１、Ｖ２を閉じ（ＯＦＦ）、バルブＶＡＣ１、ＶＡＣ２を開ける。これにより、ガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２内の第１のガスＴＭＡ及び不活性ガスＮ_２を互いに逆方向に排気する。このとき、バルブＶ５及びＶ６は開放されている（ＯＮ）。このため、不活性ガスＮ_２については供給しながらの排気となる（図１１（Ｂ））。

次に、図１０のステップ３に示すように、図１に示すバルブＶＡＣ１、ＶＡＣ２を閉じ（ＯＦＦ）、バルブＶ３、Ｖ４を開け（ＯＮ）、第２のガスＨ_２Ｏ及び不活性ガスＮ_２をガス拡散室１０１ｂ１、１０１ｂ２内に互いに逆方向から供給する（図１１（Ｃ））。

次に、図１０のステップ４に示すように、図１に示すバルブＶ３、Ｖ４を閉じ（ＯＦＦ）、バルブＶＡＣ３、ＶＡＣ４を開ける（ＯＮ）。これにより、ガス拡散室１０１ｂ１、１０１ｂ２内の第２のガスＨ_２Ｏ及び不活性ガスＮ_２を互いに逆方向に排気する。この場合も第１のガスＴＭＡの場合と同様、バルブＶ７及びＶ８は開放されているので（ＯＮ）、不活性ガスＮ_２については供給しながらの排気となる（図１１（Ｄ））。

次に、図１０のステップ５に示すように、図１に示すバルブＶＡＣ３、ＶＡＣ４を閉じ（ＯＦＦ）、バルブＶ１、Ｖ２を再度開けて（ＯＮ）、ステップ１〜ステップ４を設定された回数まで繰り返す。

このように、不活性ガスＮ_２をガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２、１０１ｂ１、及び１０１ｂ２内に常に供給しておくことも可能である。

また、不活性ガスＮ_２を、ガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２、１０１ｂ１、及び１０１ｂ２内に常に供給しておくことで、ガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２、１０１ｂ１、及び１０１ｂ２内のＴＭＡガスやＨ_２Ｏガスを含む雰囲気が不活性ガス雰囲気に置換される。このため、ガス拡散室１０１の内部に残留したＴＭＡガスやＨ_２Ｏガスなどの処理ガスによって意図しない領域に不要な堆積物が生じる、という事情をさらに良く抑制できる、という利点を得ることができる。

（ガス供給：第３例）
第３例も第２例と同様に、不活性ガス、ＴＭＡガス、及び水蒸気ガスを用いてアルミナ成膜プロセスをする例である。

図１２はガス供給例の第３例を示すタイミングチャート、図１３（Ａ）〜図１３（Ｆ）はガス供給ヘッド６のガス拡散室１０１の状態を主要なタイミング毎に示す図である。

図１２及び図１３（Ａ）〜図１３（Ｆ）に示すように、第３例が第２例と異なるところは、ガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２からガスを排気した後、並びにガス拡散室１０１ｂ１、１０１ｂ２からガスを排気した後、ステップ６、７に示すように、処理ガスを供給するまでの間に不活性ガスＮ_２のみを供給する手順、いわば次の異なる処理ガスを使用する工程までの間にインターバルを設けたことにある。

第３例のように、ＴＭＡガスを使用する工程と、水蒸気ガスを使用する工程との間に、ガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２、又はガス拡散室１０１ｂ１、１０１ｂ２に不活性ガスのみを供給する手順を設けることで、ガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２、１０１ｂ１、及び１０１ｂ２内の処理ガス、本例ではＴＭＡガスやＨ_２Ｏガスを含む雰囲気を、より確実に不活性ガス雰囲気に置換することが可能となる。しかも、ガス拡散室１０１ａ１、１０１ａ２、又はガス拡散室１０１ｂ１、１０１ｂ２に不活性ガスのみを供給する手順においては、ガス吐出孔１０２ａ１、１０２ａ２、１０２ｂ１、及び１０２ｂ２の内部を、不活性ガス雰囲気に置換することができる。このため、ガス拡散室１０１の内部に加え、ガス吐出孔１０２の内部に残留した処理ガスを十分に排気でき、残留した処理ガスに起因した、意図しない領域に不要な堆積物が生じる、という事情を第２例に比較してさらに良く抑制できる、という利点を得ることができる。

なお、第２例は、第３例に比較してステップ６、７が無い分、スループットの面では、第３例に比較して有利である。このため、第２例を実施するか第３例を実施するかについては、スループットの観点、精度良い成膜プロセスの観点の双方を考慮して、いずれかが採用されれば良い。

以上、この発明を一実施形態に従って説明したが、この発明は、上記一実施形態に限定されることは無く、種々変形可能である。また、この発明の実施形態は上記一実施形態が唯一の実施形態でもない。

例えば、一実施形態では、ステージ４は一つのみであったが、ステージ４を多段に積層し、基板処理装置をバッチ式基板処理装置とすることも可能である。

また、成膜される膜についてはアルミナ膜に限られるものではなく、実施形態の中でも述べたように、様々な膜の成膜に上記一実施形態は適用することができる。
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。

Ｇ…被処理体、１０１…ガス拡散室、１０２…ガス吐出孔、１０３…ガス供給口、１０４…ガス排気口

Claims (12)

1. 基板を処理する処理空間にガスを供給するガス供給ヘッドであって、
   直線状の筒状空間からなる第１のガス拡散室と、
   該第１のガス拡散室に対応して設けられ、列状をなす第１の複数のガス吐出孔と、
   前記第１のガス拡散室の一端に設けられ、第１のガスを前記第１のガス拡散室内に供給する第１のガス供給系に接続された第１のガス供給口と、
   前記第１のガス拡散室の他端に設けられ、前記第１のガスを前記第１のガス拡散室内から排気する第１のガス排気系に接続された第１のガス排気口と
   を備えることを特徴とするガス供給ヘッド。
2. 前記第１のガス拡散室と並列に配置された直線状の筒状空間からなる第２のガス拡散室と、
   該第２のガス拡散室に対応して設けられ、列状をなす第２の複数のガス吐出孔と、
   前記第２のガス拡散室の一端に設けられ、前記第１のガスを前記第２のガス拡散室内に供給する前記第１のガス供給系に接続された第２のガス供給口と、
   前記第２のガス拡散室の他端に設けられ、前記第１のガスを前記第２のガス拡散室内から排気する前記第１のガス排気系に接続された第２のガス排気口と
   を、さらに備え、
   前記第１のガス拡散室内を流れる前記第１のガスの向きと、前記第２のガス拡散室内を流れる前記第１のガスの向きとは、互いに逆向きであることを特徴とする請求項１に記載のガス供給ヘッド。
3. 前記第１の複数のガス吐出孔と、前記第２の複数のガス吐出孔とは、同一の列上において交互に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のガス供給ヘッド。
4. 前記第１の複数のガス吐出孔は第１のガス孔列を形成し、
   前記第２の複数のガス吐出孔は第２のガス孔列を形成し、
   前記第１のガス孔列と前記第２のガス孔列とが、並列に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のガス供給ヘッド。
5. 少なくとも第１のガスと第２のガスとにより基板を処理する処理空間に、前記第１のガス及び前記第２のガスを供給するガス供給ヘッドであって、
   互いに並列に配置された第１のガス拡散室、第２のガス拡散室、第３のガス拡散室、及び第４のガス拡散室と、
   前記第１、第２のガス拡散室それぞれの互いに反対側の一端に接続され、前記第１のガスを前記第１、第２のガス拡散室に供給する第１のガス供給系と、
   前記第１、第２のガス拡散室それぞれの互いに反対側の他端に接続され、前記第１のガスを前記第１、第２のガス拡散室から排気する第１のガス排気系と、
   前記第３、第４のガス拡散室それぞれの互いに反対側の一端に接続され、前記第２のガスを前記第３、第４のガス拡散室に供給する第２のガス供給系と、
   前記第３、第４のガス拡散室それぞれの互いに反対側の他端に接続され、前記第２のガスを前記第３、第４のガス拡散室から排気する第２のガス排気系と、
   前記第１のガス拡散室に対応して設けられた第１の複数のガス吐出孔、前記第２のガス拡散室に対応して設けられた第２の複数のガス吐出孔、前記第３のガス拡散室に対応して設けられた第３の複数のガス吐出孔、及び前記第４のガス拡散室に対応して設けられた第４の複数のガス吐出孔と、を備え、
   前記第１、第２、第３、第４の複数のガス吐出孔の開口が、同一面上に設けられていることを特徴とするガス供給ヘッド。
6. 前記第１の複数のガス吐出孔の開口と、前記第２の複数のガス吐出孔の開口とは、同一の列上において交互配置され、
   前記第３の複数のガス吐出孔の開口と、前記第４の複数のガス吐出孔の開口とは、前記同一の列とは異なる他の同一の列上において交互配置されていることを特徴とする請求項５に記載のガス供給ヘッド。
7. 前記第１、第２、第３、第４の複数のガス吐出孔の開口が、同一の列上において順次配置されていることを特徴とする請求項５に記載のガス供給ヘッド。
8. 前記第１の複数のガス吐出孔の開口は第１のガス孔列を形成し、
   前記第２の複数のガス吐出孔の開口は第２のガス孔列を形成し、
   前記第３の複数のガス吐出孔の開口は第３のガス孔列を形成し、
   前記第４の複数のガス吐出孔の開口は第４のガス孔列を形成し、
   前記第１、第２、第３、第４のガス孔列が、それぞれ異なる高さの列上に、かつ並列に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のガス供給ヘッド。
9. 少なくとも第１のガスと第２のガスとにより基板を処理する処理空間に、前記第１のガス及び前記第２のガスを供給するガス供給ヘッドを備えた基板処理装置であって、
   前記基板を収容し、前記基板の周囲に、前記基板を処理する処理空間を形成する処理室と、
   前記処理室内に配置され、前記処理空間に前記第１のガス及び前記第２のガスを供給するガス供給ヘッドとを備え、
   前記ガス供給ヘッドに、請求項５から請求項８のいずれか一項に記載のガス供給ヘッドが用いられていることを特徴とする基板処理装置。
10. 前記処理は、少なくとも前記第１のガスと前記第２のガスとの反応による成膜処理であり、
    前記第１のガスと前記第２のガスとを交互に前記処理空間に供給することを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
11. 前記第１のガス供給系には前記第１のガスとともに不活性ガスが供給され、前記第２のガス供給系には前記第２のガスとともに前記不活性ガスが供給されていることを特徴とする請求項１０に記載の基板処理装置。
12. 前記第１のガスと前記第２のガスとは交互に前記処理空間に供給され、
    前記第１のガスから前記第２のガスへ切り替える間、及び前記第２のガスから前記第１のガスへ切り替える間に、前記第１のガス供給系及び前記第２のガス供給系に、前記不活性ガスのみを供給する手順を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。

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