(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の基板を積層して収容する処理室と、
前記処理室内を加熱する加熱ユニットと、
原料ガスを前記処理室内に供給する原料ガス供給ユニットであって、前記処理室内の温度が前記原料ガスの熱分解温度より高い場合であっても内部で前記原料ガスが分解しないような前記処理室内の所定位置に配設され、前記原料ガスを前記処理室内に供給する複数本の長さの異なる原料ガスノズルを備える原料ガス供給ユニットと、
反応ガスを前記処理室内に供給する反応ガス供給ユニットであって、前記処理室内に配設され、前記反応ガスを前記処理室内に供給する反応ガスノズルを有する反応ガス供給ユニットと、
前記加熱ユニット、前記原料ガス供給ユニット、前記反応ガス供給ユニットを制御して、複数の基板を積層して収容した前記処理室内を加熱する処理と、前記複数本の長さの異なる原料ガスノズルから前記処理室内に前記原料ガスを供給する処理と、前記反応ガスノズルから前記処理室内に前記反応ガスを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数実施して前記基板上に膜を形成するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記反応ガス供給ノズルは、前記基板の積層方向に延在し、複数のガス供給口を有する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記複数のガス供給口は、前記反応ガスの上流側から下流側にわたって徐々に開口径が大きくなる請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記原料ガスノズルおよび前記反応ガスノズルに接続され、前記処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ユニットをさらに有し、
前記制御部は、さらに前記不活性ガス供給ユニットを制御し、前記不活性ガスを第１の流量で前記原料ガスノズルに供給するとともに前記原料ガスを第２の流量で前記原料ガスノズルに供給して前記原料ガスを前記処理室の上部に供給する処理と、前記不活性ガスを前記第１の流量より少ない第３の流量で前記原料ガスノズルに供給するとともに前記原料ガスを前記第２の流量で前記原料ガスノズルに供給して前記原料ガスを前記処理室内の下部に供給する処理と、前記反応ガスを前記処理室内に供給する処理と、を含むサイクルを所定回数実施して前記基板上に膜を形成するよう構成される請求項１〜３のいずれかに記
載の基板処理装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記原料ガス供給ユニット、前記反応ガス供給ユニット、前記不活性ガス供給ユニットを制御して、前記原料ガスを前記処理室の上部に供給する処理、前記原料ガスを前記処理室内の下部に供給する処理、前記反応ガスを前記処理室内に供給する処理の少なくともいずれかの処理を実施する際、前記不活性ガスで前記原料ガスもしくは前記反応ガスを押し出すよう構成される請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記原料ガス供給ユニット、前記反応ガス供給ユニット、前記不活性ガス供給ユニットを制御して、前記原料ガスおよび前記反応ガスが互いに混合しないよう前記処理室に供給するよう構成される請求項１〜５のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項７】
複数枚の基板を積層して収容した処理室内を加熱する工程と、
前記処理室内の温度が原料ガスの熱分解温度より高い場合であっても内部で前記原料ガスが分解しないような前記処理室内の所定位置に配設された複数本の長さの異なる原料ガスノズルから、前記処理室内に前記原料ガスを供給する工程と、  
前記処理室内に反応ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数実施して前記基板上に膜を形成する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法では、例えば膜の原料となる原料ガスと、原料ガスと反応する反応ガスと、が処理室内に交互に供給され、１原子層分の薄膜が順次積層されることにより基板上に所定の膜が形成される。ＡＬＤ法により形成される膜としては、例えば、原料ガスとしてのＴＭＡ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｌｕｍｉｎｉｕｍ）ガスと、反応ガスとしてのオゾン（Ｏ３）ガスと、により形成される酸化アルミニウム膜（ＡｌＯ膜）等が挙げられる。この酸化アルミニウム膜は、高誘電率膜（Ｈｉｇｈ−ｋ膜）として機能する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＴＭＡガスとオゾンガスとを用いたＡＬＤ法は、処理室内の温度を２００℃〜４００℃程度に設定して実施される場合がある。ただし、このような処理温度では、原料ガスや反応ガスを構成する炭素（Ｃ）原子、水素（Ｈ）原子が不純物として膜中に残留することがあり、膜の誘電率が低下したり、リーク電流が増加したりするなど、高誘電率膜としての機能が低下してしまう場合があった。そこで、膜中の不純物を低減させるために、例えば５５０℃程度まで処理温度を上昇させて、基板処理が実施されることがあった。
【０００４】
しかしながら、処理温度を高温にすると、ノズル内が高温高圧状態となり、原料ガスがノズル内で熱分解されることがあった。例えば、原料ガスとしてＴＭＡガスを用いた場合、ノズル内では、アルミニウム（Ａｌ）原子同士のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）反応による反応生成物が形成されることがあった。あるいは、反応生成物やＴＭＡガスの分解物がノズル内壁に堆積し、ノズルが目詰まりすることがあった。また、このような反応生成物や分解物がノズル内壁から剥がれるなどして生成された異物が処理室内に飛散し、基板に付着することにより基板処理品質の低下を招いてしまうことがあった。
【０００５】
本発明は、反応生成物や分解物がノズル内壁に堆積するのを抑えるとともに、異物が処理室内に飛散するのを抑えることが可能な基板処理装置、半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。また、このような基板処理装置、半導体装置の製造方法により、異物の混入が少なく高品質な薄膜を備えた半導体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、
複数枚の基板を積層して収容する処理室と、
前記処理室内を加熱する加熱ユニットと、
原料ガスを前記処理室内に供給する原料ガス供給ユニットであって、前記処理室内の温度が前記原料ガスの熱分解温度より高い場合であっても内部で前記原料ガスが分解しないような前記処理室内の所定位置に配設され、前記原料ガスを前記処理室内に供給する複数本の長さの異なる原料ガスノズルを備える原料ガス供給ユニットと、
反応ガスを前記処理室内に供給する反応ガス供給ユニットであって、前記処理室内に配設され、前記反応ガスを前記処理室内に供給する反応ガスノズルを有する反応ガス供給ユニットと、
前記加熱ユニット、前記原料ガス供給ユニット、前記反応ガス供給ユニットを制御して、複数の基板を積層して収容した前記処理室内を加熱する処理と、前記複数本の長さの異なる原料ガスノズルから前記処理室内に前記原料ガスを供給する処理と、前記反応ガスノズルから前記処理室内に前記反応ガスを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数実施して前記基板上に膜を形成するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、反応生成物や分解物がノズル内壁に堆積するのを抑えるとともに、異物が処理室内に飛散するのを抑えることできる。また、基板への異物の付着を抑え基板処理品質の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が備えるインナチューブの斜視図であり、ガス排気口が穴形状である場合を示している。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が備えるプロセスチューブの横断面図であり、インナチューブにノズル収容部が設けられている場合を示している。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置が備えるプロセスチューブ内に生成されるガス流を例示する模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る基板処理工程のフローチャート図である。
【図７】ウエハ上に酸化アルミニウム膜が形成される様子を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るガス供給の様子を模式的に示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態のガス供給に係るタイミングチャート図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る基板処理工程のフローチャート図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る原料ガス供給の様子を模式的に示す図であり、（ａ）原料ガスの流速を第１の流速とした場合、（ｂ）原料ガスの流速を第１の流速より大きな第２の流速とした場合をそれぞれ示す。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る基板処理工程のフローチャート図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るＴＭＡガス供給シーケンス、及び処理条件を従来と比較して示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る基板処理工程のフローチャート図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態のガス供給に係るタイミングチャート図である。
【図１６】本発明のその他の実施形態に係る基板処理装置が備えるプロセスチューブの横断面図であり、処理室内にノズル収容部が設けられていない場合を示している。
【図１７】従来の基板処理装置の概略、及び内部に反応生成物や分解物が堆積した原料ガスノズルを模式的に示す断面図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態の実施例と従来例とを対比させながら、ノズル内における分解物の堆積の有無と、酸化アルミニウム膜の膜特性とを示す図である。
【図１９】内部に分解物が堆積した原料ガスノズルの例を示す説明図である。
【図２０】内部に分解物が堆積した原料ガスノズルの例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜本発明の第１の実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
まず、本実施形態に係る基板処理装置１０１の構成例について、図１及び図５を用いて説明する。  
【００１０】
図１は、本実施形態に係る基板処理装置１０１の概略構成図である。図５は、本実施形態に係る基板処理装置が備えるプロセスチューブ内に生成されるガス流を例示する模式図である。  
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る基板処理装置１０１は筐体１１１を備えている。シリコン等からなる基板としてのウエハ２００を筐体１１１内外へ搬送するには、複数のウエハ２００を収納するウエハキャリア（基板収納容器）としてのカセット１１０が使用される。筐体１１１内側の前方（図中の右側）には、カセットステージ（基板収納容器受渡し台）１１４が設けられている。カセット１１０は、図示しない工程内搬送装置によってカセットステージ１１４上に載置され、また、カセットステージ１１４上から筐体１１１外へ搬出されるように構成されている。
【００１２】
カセット１１０は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させ、カセット１１０内のウエハ２００を水平姿勢とさせ、カセット１１０のウエハ出し入れ口を筐体１１１内の後方に向かせることが可能なように構成されている。  
【００１３】
筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収納容器載置棚）１０５が設置されている。カセット棚１０５には、複数段、複数列にて複数個のカセット１１０が保管されるように構成されている。カセット棚１０５には、後述するウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。また、カセットステージ１１４の上方には、予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。
【００１４】
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収納容器搬送装置）１１８が設けられている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収納容器昇降機構）１１８ａと、カセット１１０を保持したまま水平移動可能な搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収納容器搬送機構）１１８ｂと、を備えている。これらカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連携動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、予備カセット棚１０７、移載棚１２３の間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
【００１５】
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設けられている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂと、を備えている。なお、ウエハ移載装置１２５ａは、ウエハ２００を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用治具）１２５ｃを備えている。これらウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連携動作により、ウエハ２００を移載棚１２３上のカセット１１０内からピックアップして後述するボート（基板保持具）２１７へ装填（チャージング）したり、ウエハ２００をボート２１７から脱装（ディスチャージング）して移載棚１２３上のカセット１１０内へ収納したりするように構成されている。  
【００１６】
筐体１１１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端には開口（炉口）が設けられ、かかる開口は炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。なお、処理炉２０２の構成については後述する。  
【００１７】
処理炉２０２の下方には、ボート２１７を昇降させて処理炉２０２内外へ搬送する昇降機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台には、連結具としてのアーム１２８が設けられている。アーム１２８上には、ボート２１７を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が上昇したときに処理炉２０２の下端を気密に閉塞する蓋体としての円盤状のシールキャップ２１９が水平姿勢で設けられている。
【００１８】
ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウエハ２００を、水平姿勢で、かつその中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に保持するように構成されている。ボート２１７の詳細な構成については後述する。
【００１９】
カセット棚１０５の上方には、供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット１３４ａが設けられている。クリーンユニット１３４ａは、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。
【００２０】
また、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびボートエレベータ１１５側と反対側である筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するよう供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット（図示せず）が設置されている。図示しない前記クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａ及びボート２１７の周囲を流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるように構成されている。
【００２１】
（２）基板処理装置の動作
次に、本実施形態に係る基板処理装置１０１の動作について説明する。  
【００２２】
まず、カセット１１０が、図示しない工程内搬送装置によって、ウエハ２００が垂直姿勢となりカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させられる。その結果、カセット１１０内のウエハ２００は水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口は筐体１１１内の後方を向く。  
【００２３】
カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡されて一時的に保管された後、カセット棚１０５又は予備カセット棚１０７から移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。
【００２４】
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００は、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによって、ウエハ出し入れ口を通じてカセット１１０からピックアップされ、ウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作によって移載棚１２３の後方にあるボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載機構１２５は、カセット１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。
【００２５】
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端が、炉口シャッタ１４７によって開放される。続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、ウエハ２００群を保持したボート２１７が処理炉２０２内へ搬入（ローディング）される。ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。処理後は、ウエハ２００およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で筐体１１１の外部へ払出される。  
【００２６】
（３）処理炉の構成
続いて、本実施形態に係る処理炉２０２の構成について、図２〜図４を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉２０２の縦断面図である。図３は、本実施形態に係る基板処理装置が備えるインナチューブ２０４の斜視図であり、ガス排気口２０４ａが穴形状である場合を示している。図４は、本実施形態に係る基板処理装置が備えるプロセスチューブ２０５の横断面図であり、インナチューブ２０４にノズル収容部２０１ａが設けられている場合を示している。  
【００２７】
（処理室）
本実施形態に係る処理炉２０２は、反応管としてのプロセスチューブ２０５と、マニホールド２０９とを備えている。プロセスチューブ２０５は、複数枚のウエハ２００を水平姿勢に積層した状態で収容する処理室２０１を内部空間に構成するインナチューブ２０４と、インナチューブ２０４を取り囲むアウタチューブ２０３と、から構成される。インナチューブ２０４及びアウタチューブ２０３は、それぞれ例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性を有する非金属材料から構成され、上端が閉塞され、下端が開放された構成となっている。インナチューブ２０４の側壁の一部は、ウエハ２００が積載される方向（鉛直方向）に沿って、インナチューブ２０４の側壁よりもインナチューブ２０４の径方向外側（アウタチューブ２０３の側壁側）に突出している。処理室２０１のうち、インナチューブ２０４の径方向外側（アウタチューブ２０３の側壁側）に突出した空間は、後述の原料ガスノズル２３３ａ、反応ガスノズル２３３ｂを収容するノズル収容部２０１ａとして構成されている。マニホールド２０９は、例えばＳＵＳ等の金属材料から構成され、上端及び下端が開放された円筒形状となっている。インナチューブ２０４及びアウタチューブ２０３は、マニホールド２０９により下端側から縦向きに支持されている。インナチューブ２０４、アウタチューブ２０３、及びマニホールド２０９は、互いに同心円状に配置されている。マニホールド２０９の下端（炉口）は、上述したボートエレベータ１１５が上昇した際に、シールキャップ２１９により気密に封止されるように構成されている。マニホールド２０９の下端とシールキャップ２１９との間には、インナチューブ２０４内を気密に封止するＯリングなどの封止部材（図示しない）が設けられている。  
【００２８】
インナチューブ２０４内（処理室２０１内）には基板保持具としてのボート２１７が下方から挿入されるように構成されている。インナチューブ２０４及びマニホールド２０９の内径は、ウエハ２００を装填したボート２１７の最大外径よりも大きくなるように構成されている。  
【００２９】
ボート２１７は、上下で一対の端板２１７ｃと、一対の端板２１７ｃの間に垂直に架設された複数本（例えば３本）の支柱２１７ａと、を備えている。端板２１７ｃ及び支柱２１７ａは、石英や炭化珪素等の耐熱性を有する非金属材料から構成されている。各支柱２１７ａには、複数の保持溝２１７ｂが、支柱２１７ａの長手方向に沿って等間隔に配列するようにそれぞれ形成されている。各支柱２１７ａは、各支柱２１７ａに形成された保持溝２１７ｂが互いに対向するようにそれぞれ配置されている。各保持溝２１７ｂにウエハ２００の外周部を挿入することにより、複数枚のウエハ２００が、略水平姿勢で所定の隙間（基板ピッチ間隔）をもって多段に保持されるように構成されている。ボート２１７は、熱伝導を遮断する断熱キャップ２１８上に搭載されている。断熱キャップ２１８は、回転軸２５５により下方から支持されている。回転軸２５５は、処理室２０１内の気密を保持しつつ、シールキャップ２１９の中心部を貫通するように設けられている。シールキャップ２１９の下方には、回転軸２５５を回転させる回転機構２６７が設けられている。回転機構２６７により回転軸２５５を回転させることにより、処理室２０１内の気密を保持したまま、複数枚のウエハ２００を搭載したボート２１７を回転させることが出来るように構成されている。
【００３０】
プロセスチューブ２０５（アウタチューブ２０３）の外周には、プロセスチューブ２０５と同心円状に加熱ユニットとしてのヒータ２０７が設けられている。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の外周部及び上端には、断熱材２０７ａが設けられている。ヒータ２０７は、温度センサ（図示せず）により検出された温度情報に基づき、通電量が調整されるように構成されている。  
【００３１】
（ガスノズル）
ノズル収容部２０１ａ内には、原料ガスノズル２３３ａと、反応ガスノズル２３３ｂとが、処理室２０１の周方向に沿ってそれぞれ配設されている。原料ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂは、垂直部と水平部とを有するＬ字形状にそれぞれ構成されている。原料ガスノズル２３３ａは、その垂直部が処理室２０１内のウエハ２００の収容予定領域よりも下方の所定位置に配設されるショートノズルとして構成されている。また、反応ガスノズル２３３ｂは、その垂直部がウエハ２００の積層方向に沿ってノズル収容部２０１ａ内に配設（延在）されるロングノズルとして構成されている。原料ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂの水平部は、マニホールド２０９の側壁を貫通するようにそれぞれ設けられている。  
【００３２】
上述したように、原料ガスノズル２３３ａの垂直部は、処理室２０１内のウエハ２００の収容予定領域よりも下方の所定位置に配設されるように構成されている。すなわち、原料ガスノズル２３３ａの垂直部は、処理室２０１内のウエハ２００の収容予定領域の温度が原料ガスの熱分解温度よりも高い場合であっても、内部で原料ガスが分解しないよう、ウエハ２００の収容予定領域よりも下方のノズル収容部２０１ａ内の所定位置に配設されている。例えば、原料ガスノズル２３３ａの垂直部は、処理室２０１内の下部であって、ヒータ２０７が取り囲む空間の下方に配設されている。原料ガスノズル２３３ａの下流端（上端）には、処理室２０１内の上部に向けて原料ガスを供給するように原料ガス噴出口２４８ａが開設されている。このように、原料ガスノズル２３３ａをショートノズルとして構成することで、基板処理時における原料ガスノズル２３３ａ内部の温度上昇を抑えることができ、原料ガスノズル２３３ａ内部での原料ガスの熱分解を起こり難くすることができる。  
【００３３】
上述したように、反応ガスノズル２３３ｂの垂直部は、下流端がボート２１７の上端付近まで到達するようノズル収容部２０１ａの上部まで延びた構成となっている。反応ガスノズル２３３ｂの垂直部側面には、複数の反応ガス噴出口２４８ｂが、ウエハ２００の積層方向（鉛直方向）に沿って、それぞれのウエハ２００に対応する位置（高さ位置）に開設されている。また、反応ガス噴出口２４８ｂの開口径は、処理室２０１内の反応ガスの流量分布や速度分布を適正化するように適宜調整することができ、下部から上部にわたって同一としてもよく、下部から上部にわたって徐々に大きくしてもよい。このように、反応ガスノズル２３３ｂを多孔式のロングノズルとして構成することで、ウエハ２００への反応ガスの供給量をウエハ２００間で均一化させることが可能となる。なお、反応ガスが熱分解し易い性質を有する場合には、反応ガスノズル２３３ｂを、原料ガスノズル２３３ａと同様にショートノズルとして構成してもよい。
【００３４】
（原料ガス供給ユニット）
マニホールド２０９の側壁から突出した原料ガスノズル２３３ａの水平部の上流端には、原料ガス供給管２４０ａの下流端が接続されている。原料ガス供給管２４０ａの上流端には、液体原料としての液体ＴＭＡを気化して原料ガスとしてのＴＭＡガスを生成するＴＭＡタンク２６０が接続されている。具体的には、原料ガス供給管２４０ａの上流端は、ＴＭＡタンク２６０内であって液体ＴＭＡの液面の上方に配置されている。原料ガス供給管２４０ａには開閉バルブ２４１ａが設けられている。開閉バルブ２４１ａを開けることにより、ＴＭＡタンク２６０内にて生成されたＴＭＡガスが、原料ガスノズル２３３ａを介して処理室２０１内へ供給されるように構成されている。なお、気化されたＴＭＡガスが配管内で再液化されないよう、原料ガス供給管２４０ａは例えば４０℃以上１３０℃以下に加熱され、マニホールド２０９は例えば４０℃以上１５０℃以下に加熱されるように構成されている。  
【００３５】
ＴＭＡタンク２６０の上流側には、ＴＭＡタンク２６０内に不活性ガス等のキャリアガスを供給するキャリアガス供給管２４０ｆの下流端が接続されている。具体的には、キャリアガス供給管２４０ｆの下流端は、ＴＭＡタンク２６０内の液体ＴＭＡ内に浸されている。キャリアガス供給管２４０ｆの上流端は、アルゴンガス（Ａｒガス）等の不活性ガス（キャリアガス）を供給する図示しないキャリアガス供給源に接続されている。キャリアガス供給管２４０ｆには、上流から順に、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｆ、開閉バルブ２４１ｆが設けられている。開閉バルブ２４１ｆを開けることによりＴＭＡタンク２６０内の液体ＴＭＡ内にキャリアガスが供給され、液体ＴＭＡがバブリングされる。液体ＴＭＡがバブリングされることにより、ＴＭＡタンク２６０内にＴＭＡガスが生成される。開閉バルブ２４１ａを開けることにより、ＴＭＡタンク２６０内で生成されたＴＭＡガスとキャリアガスとを含む混合ガスが原料ガス供給管２４０ａ及び原料ガスノズル２３３ａを介して処理室２０１内に供給されるように構成されている。キャリアガスをＴＭＡタンク２６０内に供給することにより、液体ＴＭＡを気化させるとともに、ＴＭＡタンク２６０内からのＴＭＡガスの排出及び処理室２０１内への原料ガスの供給を促すことが可能となる。ＴＭＡタンク２６０内へのキャリアガスの供給流量（すなわち、処理室２０１内へのキャリアガスの供給流量）は、流量コントローラ２４２ｆによって制御可能なように構成されている。
【００３６】
主に、原料ガス供給管２４０ａ、ＴＭＡタンク２６０、開閉バルブ２４１ａ、キャリアガス供給管２４０ｆ、図示しないキャリアガス供給源、流量コントローラ２４２ｆ、開閉バルブ２４１ｆにより、原料ガスノズル２３３ａを介して処理室２０１内に原料ガスを供給する原料ガス供給ユニットが構成される。  
【００３７】
（反応ガス供給ユニット）
マニホールド２０９の側壁から突出した反応ガスノズル２３３ｂの水平部の上流端には、反応ガス供給管２４０ｂの下流端が接続されている。反応ガス供給管２４０ｂの上流端には、反応ガス（酸化剤）としてのオゾン（Ｏ３）ガスを生成するオゾナイザ２７０が接続されている。反応ガス供給管２４０ｂには、上流側から順に、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｂ、開閉バルブ２４１ｂが設けられている。オゾナイザ２７０には、酸素ガス供給管２４０ｅの下流端が接続されている。酸素ガス供給管２４０ｅの上流端は、酸素（Ｏ２）ガスを供給する図示しない酸素ガス供給源に接続されている。酸素ガス供給管２４０ｅには開閉バルブ２４１ｅが設けられている。開閉バルブ２４１ｅを開けることによりオゾナイザ２７０に酸素ガスが供給され、開閉バルブ２４１ｂを開けることによりオゾナイザ２７０にて生成されたオゾンガスが反応ガス供給管２４０ｂを介して処理室２０１内へ供給されるように構成されている。なお、処理室２０１内へのオゾンガスの供給流量は、流量コントローラ２４２ｂによって制御することが可能なように構成されている。
【００３８】
主に、反応ガス供給管２４０ｂ、オゾナイザ２７０、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｂ、開閉バルブ２４１ｂ、酸素ガス供給管２４０ｅ、図示しない酸素ガス供給源、開閉バルブ２４１ｅにより、反応ガスノズル２３３ｂを介して処理室２０１内にオゾンガスを供給する反応ガス供給ユニットが構成される。
【００３９】
（ベント管）
原料ガス供給管２４０ａにおけるＴＭＡタンク２６０と開閉バルブ２４１ａとの間には、原料ガスベント管２４０ｉの上流端が接続されている。原料ガスベント管２４０ｉの下流端は、後述する排気管２３１の下流側（後述するＡＰＣバルブ２３１ａと真空ポンプ２３１ｂとの間）に接続されている。原料ガスベント管２４０ｉには開閉バルブ２４１ｉが設けられている。開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉを開けることにより、ＴＭＡタンク２６０における原料ガスの生成を継続したまま、処理室２０１内への原料ガスの供給を停止することが可能なように構成されている。原料ガスを安定して生成するには所定の時間を要するが、開閉バルブ２４１ａ、開閉バルブ２４１ｉの切り替え動作によって、処理室２０１内への原料ガスの供給・停止をごく短時間で切り替えることが可能なように構成されている。
【００４０】
同様に、反応ガス供給管２４０ｂにおけるオゾナイザ２７０と流量コントローラ２４２ｂとの間には、反応ガスベント管２４０ｊの上流端が接続されている。反応ガスベント管２４０ｊの下流端は、排気管２３１の下流側（ＡＰＣバルブ２３１ａと真空ポンプ２３１ｂとの間）に接続されている。反応ガスベント管２４０ｊには、上流から順に、開閉バルブ２４１ｊ、オゾン除害装置２４２ｊが設けられている。開閉バルブ２４１ｂを閉め、開閉バルブ２４１ｊを開けることにより、オゾナイザ２７０によるオゾンガスの生成を継続したまま、処理室２０１内へのオゾンガスの供給を停止することが可能なように構成されている。オゾンガスを安定して生成するには所定の時間を要するが、開閉バルブ２４１ｂ、開閉バルブ２４１ｊの切り替え動作によって、処理室２０１内へのオゾンガスの供給・停止をごく短時間で切り替えることが可能なように構成されている。  
【００４１】
（不活性ガス供給管）
原料ガス供給管２４０ａにおける開閉バルブ２４１ａの下流側には、第１不活性ガス供給管２４０ｇの下流端が接続されている。第１不活性ガス供給管２４０ｇには、上流側から順に、Ｎ２ガス等の不活性ガスを供給する図示しない不活性ガス供給源、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｇ、開閉バルブ２４１ｇが設けられている。同様に、反応ガス供給管２４０ｂにおける開閉バルブ２４１ｂの下流側には、第２不活性ガス供給管２４０ｈの下流端が接続されている。第２不活性ガス供給管２４０ｈには、上流側から順に、Ｎ２ガス等の不活性ガスを供給する図示しない不活性ガス供給源、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｈ、開閉バルブ２４１ｈが設けられている。  
【００４２】
第１不活性ガス供給管２４０ｇ及び第２不活性ガス供給管２４０ｈから供給される不活性ガスは、原料ガスや反応ガスを希釈する希釈ガス、及び処理室２０１内をパージするパージガスとしての機能を有する。  
【００４３】
例えば、開閉バルブ２４１ｉを閉め、開閉バルブ２４１ａ及び開閉バルブ２４１ｇを開けることにより、第１不活性ガス供給管２４０ｇからの不活性ガス（希釈ガス）により希釈しながら、ＴＭＡタンク２６０からの混合ガスを処理室２０１内に供給することが可能なように構成されている。また、開閉バルブ２４１ｂ及び開閉バルブ２４１ｈを開けることにより、第２不活性ガス供給管２４０ｈからの不活性ガス（希釈ガス）により希釈しながら、オゾナイザ２７０からのオゾンガスを処理室２０１内に供給することが可能なように構成されている。このように、希釈ガスにより希釈することで、処理室２０１内へ供給する原料ガスやオゾンガスの濃度を自在に調整することができる。
【００４４】
また、開閉バルブ２４１ａを閉めて開閉バルブ２４１ｉを開けることにより、ＴＭＡタンク２６０による原料ガスの生成を継続したまま処理室２０１内への原料ガスの供給を停止すると共に、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを開けることにより、第１不活性ガス供給管２４０ｇ及び第２不活性ガス供給管２４０ｈからの不活性ガス（パージガス）を処理室２０１内へ供給することが可能なように構成されている。同様に、開閉バルブ２４１ｂを閉めて開閉バルブ２４１ｊを開けることにより、オゾナイザ２７０によるオゾンガスの生成を継続したまま処理室２０１内へのオゾンガスの供給を停止すると共に、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを開けることにより、第１不活性ガス供給管２４０ｇ及び第２不活性ガス供給管２４０ｈからの不活性ガス（パージガス）を処理室２０１内へ供給することが可能なように構成されている。このように、処理室２０１内へ不活性ガス（パージガス）を供給することにより、処理室２０１内からの原料ガス、オゾンガス等の排出を促すことができる。
【００４５】
（ガス排気部及びガス排気口）
インナチューブ２０４の側壁には、ウエハ２００が積載される方向に沿って、インナチューブ２０４の側壁の一部を構成するガス排気部２０４ｂが設けられている。ガス排気部２０４ｂは、処理室２０１内に収容されたウエハ２００を挟み、ノズル収容部２０１ａと対向する位置に設けられている。  
【００４６】
ガス排気部２０４ｂにはガス排気口２０４ａが開設されている。ガス排気口２０４ａは、ウエハ２００を挟んで反応ガス噴出口２４８ｂと対向する位置（例えば、反応ガス噴出口２４８ｂと約１８０度反対側の位置）に開設されている。本実施形態に係るガス排気口２０４ａは、穴形状であって、複数枚のウエハ２００のそれぞれに対応する位置（高さ位置）に開設されている。従って、アウタチューブ２０３とインナチューブ２０４とに挟まれる空間２０３ａは、ガス排気口２０４ａを介して処理室２０１に連通することとなる。なお、ガス排気口２０４ａの穴径は、処理室２０１内のガスの流量分布や速度分布を適正化するように適宜調整することができ、例えば、下部から上部にわたって同一としてもよく、下部から上部にわたって徐々に大きくしてもよい。  
【００４７】
また、ガス排気部２０４ｂの下端の高さ位置は、処理室２０１内に搬入されるウエハ２００のうち最下端のウエハ２００の高さ位置に対応させることが好ましい。同様に、ガス排気部２０４ｂの上端の高さ位置は、処理室２０１内に搬入されるウエハ２００のうち最上端のウエハ２００の高さ位置に対応させることが好ましい。ウエハ２００の存在しない領域にまでガス排気部２０４ｂが設けられていると、ウエハ２００間を流れるべきガスがウエハ２００の存在しない領域に流れてしまう場合があるからである。
【００４８】
（排気ユニット）
マニホールド２０９の側壁には排気管２３１の上流端が接続されている。排気管２３１には、上流側から順に、圧力検出器としての圧力センサ２４５、圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２３１ａ、真空排気装置としての真空ポンプ２３１ｂ、排気ガス中から有害成分を除去する除害設備２３１ｃが設けられている。真空ポンプ２３１ｂを作動させつつ、圧力センサ２４５からの圧力情報に基づいてＡＰＣバルブ２３１ａの開閉弁の開度を調整することにより、処理室２０１内の圧力を所望の圧力とすることが可能なように構成されている。  
【００４９】
主に、排気管２３１、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２３１ａ、真空ポンプ２３１ｂ、除害設備２３１ｃにより、排気ユニットが構成される。
【００５０】
上述したように、アウタチューブ２０３とインナチューブ２０４とに挟まれる空間２０３ａは、ガス排気口２０４ａを介して処理室２０１内に連通している。そのため、原料ガスノズル２３３ａあるいは反応ガスノズル２３３ｂから処理室２０１内に原料ガス、反応ガスを供給しつつ、排気ユニットによりアウタチューブ２０３とインナチューブ２０４とに挟まれる空間２０３ａを排気することにより、原料ガス噴出口２４８ａ、反応ガス噴出口２４８ｂからガス排気口２０４ａへと向かう実質的に水平方向のガス流１０が処理室２０１内に生成される。かかる様子を、原料ガスを例にして図５に示す。  
【００５１】
（コントローラ）
制御部としてのコントローラ２８０は、ヒータ２０７、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２３１ａ、真空ポンプ２３１ｂ、除害設備２３１ｃ、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、開閉バルブ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｅ，２４１ｆ，２４１ｇ，２４１ｈ，２４１ｉ，２４１ｊ、流量コントローラ２４２ｂ，２４２ｆ，２４２ｇ，２４２ｈ、ＴＭＡタンク２６０、オゾナイザ２７０、オゾン除害装置２４２ｊ、温度センサ（図示は省略）等にそれぞれ接続されている。コントローラ２８０により、ヒータ２０７の温度調整動作、ＡＰＣバルブ２３１ａの開閉及び圧力調整動作、真空ポンプ２３１ｂの起動・停止、回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ１１５の昇降動作、開閉バルブ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｅ，２４１ｆ，２４１ｇ，２４１ｈ，２４１ｉ，２４１ｊの開閉動作、流量コントローラ２４２ｂ，２４２ｆ，２４２ｇ，２４２ｈの流量調整等の制御が行われる。
【００５２】
（４）基板処理工程
続いて、本実施形態に係る基板処理工程について、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る基板処理工程のフローチャート図である。図７は、ウエハ２００上に酸化アルミニウム膜（ＡｌＯ膜）５００が形成される様子を模式的に示す断面図である。図８は、本実施形態に係るガス供給の様子を模式的に示す図である。図９は、本実施形態の基板処理工程に係るガス供給に係るタイミングチャート図である。なお、本実施形態では、原料ガスとしてＴＭＡガスを、反応ガスとしてオゾンガスを用い、ＡＬＤ法によりウエハ２００上に所定の膜、すなわち高誘電率膜としての酸化アルミニウム膜５００を成膜する方法を例示して説明する。ここで実施されるＡＬＤ法は、半導体装置の製造工程の一工程として実施される。なお、以下の説明において、基板処理装置１０１を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。  
【００５３】
本実施形態に係る基板処理工程では、図６に示すように、基板搬入工程Ｓ１０、減圧・昇温工程Ｓ２０、酸化アルミニウム膜形成工程Ｓ３０、大気圧復帰工程Ｓ４０、基板搬出工程Ｓ５０を実施する。  
【００５４】
［基板搬入工程Ｓ１０］
まず、複数枚のウエハ２００をボート２１７に装填（ウエハチャージ）する。そして、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７を、ボートエレベータ１１５によって持ち上げて処理室２０１内に収容（ボートロード）する。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング（図示は省略）を介してマニホールド２０９の下端を気密に封止した状態となる。なお、ウエハチャージ、ボートロード時においては、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、処理室２０１内にパージガスを供給し続けることが好ましい。  
【００５５】
［減圧・昇温工程Ｓ２０］
続いて、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを閉め、処理室２０１内が所望の処理圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２３１ｂにより排気する。この際、圧力センサ２４５で測定した圧力情報に基づき、ＡＰＣバルブ２３１ａの開度をフィードバック制御する。また、ウエハ２００表面が所望の処理温度となるようにヒータ２０７への通電量を調整する。この際、温度センサ（図示は省略）が検出した温度情報に基づき、ヒータ２０７への通電具合をフィードバック制御する。そして、回転機構２６７により、ボート２１７及びウエハ２００の回転を開始させる。なお、温度調整、圧力調整、ウエハ２００の回転は、後述する酸化アルミニウム膜形成工程Ｓ３０の完了時まで継続する。  
【００５６】
なお、圧力・温度安定時の処理室２０１内の条件としては、例えば、
処理圧力：１〜１００Ｐａ、好ましくは４０Ｐａ、
処理温度：４５０〜６５０℃、好ましくは５５０℃
が例示される。  
【００５７】
［酸化アルミニウム膜形成工程Ｓ３０］
続いて、ウエハ２００上に、所望の厚さの高誘電率膜としての酸化アルミニウム膜５００を形成する（図７を参照）。  
【００５８】
（原料ガス供給工程Ｓ３１）
まず、開閉バルブ２４１ｆを開けてＴＭＡタンク２６０内にキャリアガスとしてのＡｒガスを供給し、ＴＭＡタンク２６０内の液体ＴＭＡをバブリングする。これにより、ＴＭＡタンク２６０内にて液体ＴＭＡを気化させて原料ガスとしてのＴＭＡガスを生成する。ＴＭＡガスが安定して生成されるまでは、開閉バルブ２４１ａが閉じた状態で、開閉バルブ２４１ｉを開けて、ＴＭＡガスとＡｒガスとの混合ガスを原料ガスベント管２４０ｉから排出しておく。なお、ＴＭＡガスの生成は、上述の減圧・昇温工程Ｓ２０と並行して実施することとし（予備気化）、減圧・昇温工程Ｓ２０の完了時にはＴＭＡガスの生成量を安定させておくことが好ましい。  
【００５９】
ＴＭＡガスが安定して生成されるようになったら、開閉バルブ２４１ｉを閉め、開閉バルブ２４１ａを開けて、ＴＭＡガスとＡｒガスとの混合ガスの、原料ガスノズル２３３ａを介した処理室２０１内への供給を開始する。その際、開閉バルブ２４１ｇを開け、第１不活性ガス供給管２４０ｇからＮ２ガス（希釈ガス）を供給し、処理室２０１内でＴＭＡガスを希釈するようにしてもよい。また、第１不活性ガス供給管２４０ｇから供給されるＮ２ガスにより混合ガスを押し出し、処理室２０１内への混合ガスの供給を促すようにしてもよい（Ｎ２プッシュ）。  
【００６０】
原料ガスノズル２３３ａから処理室２０１内に供給された混合ガスは、図８に示すように、ボート２１７の下端側のウエハ２００から上端側のウエハ２００にそれぞれ供給される。そして、処理室２０１内に供給された混合ガスは、図５に示すように、各ウエハ２００上をそれぞれ通過してガス排気口２０４ａへと向かう実質的に水平方向のガス流１０となり、ガス排気口２０４ａを介して排気管２３１から排気される。その際、積層された各ウエハ２００に供給されたＴＭＡガスは、各ウエハ２００の表面、あるいはウエハ２００上にすでに吸着しているＴＭＡ分子の吸着層等の表面と化学吸着（表面反応）を起こして、ウエハ２００上にＴＭＡ分子の吸着層またはＡｌ層を形成する。さらに、各ウエハ２００に供給されたＴＭＡガスは、その一部が熱分解することでＡＬＤ反応のみならずＣＶＤ反応を生じさせ、ウエハ２００上にアルミニウム原子同士の結合（Ａｌ−Ａｌ結合）を含むＡｌ層を形成する。ここで、ＴＭＡ分子の吸着層とは、ＴＭＡ分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層、及び不連続な層が重なって出来る連続的な層をも含む。また、Ａｌ層とは、Ａｌにより構成される連続的な層の他、不連続な層、及び不連続な層が重なって出来る連続的な層をも含む。なお、Ａｌはそれ単独で固体となる元素である。以下、ウエハ２００上に形成されるＴＭＡ分子の吸着層及びＡｌ層を、Ａｌ含有層５００ａとも呼ぶ。図７（ｂ）に、各ウエハ２００上にＡｌ含有層５００ａがそれぞれ形成された様子を示す。
【００６１】
混合ガスの供給を所定時間継続した後、開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉを開けて、ＴＭＡガスの生成を継続したまま処理室２０１内へのＴＭＡガスの供給を停止する。なお、開閉バルブ２４１ｆは開けたままとし、ＴＭＡタンク２６０内へのＡｒガスの供給は継続する。
【００６２】
（排気工程Ｓ３２）
続いて、開閉バルブ２４１ａ，２４１ｂを閉めた状態で、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを開けてＮ２ガス（パージガス）を供給して処理室２０１内をパージしつつ、処理室２０１内を排気することにより、処理室２０１内に残留するＴＭＡガス（残留ガス）等を除去する。所定時間が経過して処理室２０１内の雰囲気がＮ２ガスに置換（パージ）されたら、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを閉めて処理室２０１内へのＮ２ガスの供給を停止する。排気工程Ｓ３２を実施することにより、図９に示すように、原料ガス供給工程Ｓ３１で供給したＴＭＡガスと、後述の反応ガス供給工程Ｓ３３で供給するオゾンガスとを、互いに混合させないようにできる。なお、パージは所定回数繰り返すようにしてもよい（サイクルパージ）。この場合、処理室２０１内に残留するＴＭＡガス等をより確実に除去することができる。
【００６３】
（反応ガス供給工程Ｓ３３）
続いて、処理室２０１内に反応ガスとしてのオゾンガスを供給し、ウエハ２００上のＡｌ含有層５００ａを酸化させる。まず、開閉バルブ２４１ｅを開けてオゾナイザ２７０に酸素ガスを供給し、反応ガスとしてのオゾンガス（酸化剤）を生成する。オゾンガスが安定して生成されるまでは、開閉バルブ２４１ｂを閉めた状態で、開閉バルブ２４１ｊを開けて、オゾンガスを反応ガスベント管２４０ｊから排出しておく。なお、オゾンガスの生成は、上述の減圧・昇温工程Ｓ２０と並行して実施することとし、減圧・昇温工程Ｓ２０の完了時にはオゾンガスの生成量を安定させておくことが好ましい。
【００６４】
オゾンガスが安定して生成されるようになったら、開閉バルブ２４１ｊを閉め、開閉バルブ２４１ｂを開けて、反応ガスノズル２３３ｂを介した処理室２０１内へのオゾンガスの供給を開始する。この際、開閉バルブ２４１ｇを開け、第２不活性ガス供給管２４０ｈからＮ２ガス（希釈ガス）を供給し、反応ガスノズル２３３ｂ内でオゾンガスを希釈するようにしてもよい。また、第２不活性ガス供給管２４０ｈから供給されるＮ２ガスによりオゾンガスを押し出し、処理室２０１内へのオゾンガスの供給を促すようにしてもよい（Ｎ２プッシュ）。
【００６５】
反応ガスノズル２３３ｂから処理室２０１内に供給されたオゾンガスは、図５に示す原料ガスと同様に、反応ガス噴出口２４８ｂからガス排気口２０４ａへと向かう水平方向のガス流１０となり、排気管２３１から排気される。その際、積層された各ウエハ２００に供給されたオゾンガスは、各ウエハ２００上のＡｌ含有層５００ａに接触してこれらをそれぞれ酸化させる。図７（ｃ）に、各ウエハ２００上に酸化アルミニウム層５００ｂがそれぞれ形成された様子を示す。
【００６６】
オゾンガスの供給を所定時間継続した後、開閉バルブ２４１ｂを閉め、開閉バルブ２４１ｊを開けて、オゾンガスの生成を継続したまま処理室２０１内へのオゾンガスの供給を停止する。  
【００６７】
（排気工程Ｓ３４）
続いて、排気工程Ｓ３２と同様の手順及び処理条件により、処理室２０１内に残留するオゾンガス（残留ガス）等を除去する。排気工程Ｓ３４を実施することにより、図９に示すように、反応ガス供給工程Ｓ３３で供給したオゾンガスと、次のサイクルの原料ガス供給工程Ｓ３１で供給するＴＭＡガスとを、互いに混合させないようにできる。  
【００６８】
以後、原料ガス供給工程Ｓ３１〜排気工程Ｓ３４を１サイクルとして、このサイクルを所定回数実施して酸化アルミニウム層５００ｂを積層させることにより、ウエハ２００上に所望の厚さの酸化アルミニウム膜５００を形成する（図７（ｄ））。サイクルの実施回数を調整することで、酸化アルミニウム膜５００の膜厚を制御できる。なお、各工程の処理条件としては、例えば以下に示すような条件とすることができる。  
【００６９】
＜原料ガス供給工程Ｓ３１の処理条件＞
処理圧力：５０〜１５０Ｐａ、好ましくは１００Ｐａ、
キャリアガス（Ａｒガス）の流量：０．１〜２ｓｌｍ、好ましくは０．５ｓｌｍ、
処理温度：４５０〜６５０℃、好ましくは５５０℃、
実施時間：５〜２０秒、好ましくは１０秒
希釈ガス（Ｎ２ガス）の流量：１０〜２０ｓｌｍ、好ましくは１７ｓｌｍ  
【００７０】
＜反応ガス供給工程Ｓ３３の処理条件＞
処理圧力：５０〜２００Ｐａ、好ましくは７０Ｐａ、
反応ガス（オゾンガス）の流量：３〜２０ｓｌｍ、好ましくは６ｓｌｍ、
希釈ガス（Ｎ２ガス）の流量：０〜２ｓｌｍ、好ましくは０．５ｓｌｍ、
処理温度：４５０〜６５０℃、好ましくは５５０℃、
実施時間：１０〜６０秒、好ましくは２０秒  
【００７１】
＜排気工程Ｓ３２，Ｓ３４の処理条件＞
処理圧力：５０〜２００Ｐａ、好ましくは１００Ｐａ、
パージガス（Ｎ２ガス）の流量（第１不活性ガス供給管）：１〜１０ｓｌｍ、好ましくは５ｓｌｍ、
パージガス（Ｎ２ガス）の流量（第２不活性ガス供給管）：１〜１０ｓｌｍ、好ましくは５ｓｌｍ、
処理温度：４５０〜６５０℃、好ましくは５５０℃、
実施時間：５〜６０秒、好ましくは１０秒  
【００７２】
［大気圧復帰工程Ｓ４０］
ウエハ２００上に所望の厚さの酸化アルミニウム膜５００を形成した後、ＡＰＣバルブ２３１ａの弁の開度を小さくし、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、プロセスチューブ２０５内（処理室２０１内及びアウタチューブ２０３内）の圧力が大気圧になるまで処理室２０１内にＮ２ガス（パージガス）を供給する。
【００７３】
［基板搬出工程Ｓ５０］
そして、基板搬入工程Ｓ１０と逆の手順で、処理室２０１内からボート２１７を搬出し（ボートアンロード）、成膜済のウエハ２００をボート２１７から脱装する（ウエハディスチャージ）。なお、ボートアンロード、ウエハディスチャージ時においては、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、処理室２０１内にパージガスを供給し続けることが好ましい。  
【００７４】
その後、酸化アルミニウム膜５００が形成されたウエハ２００に対して、例えば、配線や電極等の導電膜を形成する工程、その他の絶縁膜を形成する工程、熱処理工程等を順次実施し、酸化アルミニウム膜５００を有する半導体装置をする。  
【００７５】
（５）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。
【００７６】
（ａ）本実施形態に係る原料ガスノズル２３３ａの垂直部は、処理室２０１内のウエハ２００の収容予定領域よりも下方の所定位置に配設されるように構成されている。この構成によれば、処理温度を上昇させても原料ガスノズル２３３ａ内部の温度上昇が抑えられるので、原料ガスノズル２３３ａ内部でのＴＭＡガスの熱分解が抑えられる。これにより、原料ガスノズル２３３ａ内でのアルミニウム原子同士のＣＶＤ反応が抑えられる。また、原料ガスノズル２３３ａの内壁への反応生成物やＴＭＡガスの分解物の堆積を抑え、原料ガスノズル２３３ａの目詰まりを抑えることができる。
【００７７】
（ｂ）また、本実施形態によれば、原料ガスノズル２３３ａに反応生成物や分解物が堆積し難く、ＴＭＡガスの流路が狭められ難くなるので、安定した流量及び流速で処理室２０１内にＴＭＡガスを供給することができる。
【００７８】
（ｃ）また、本実施形態によれば、処理温度を高くして基板処理を行うことが可能であるので、ＴＭＡガスを構成する炭素原子や水素原子等が酸化アルミニウム膜５００中に残留してしまうことを抑制でき、酸化アルミニウム膜５００中の不純物量を低減させることができる。これにより、不純物に起因する誘電率の低下が抑えられ、リーク電流が低減される等、高誘電率膜としての機能を向上させることができる。
【００７９】
（ｄ）また、本実施形態のように原料ガスノズル２３３ａに分解物が堆積しにくい場合には、原料ガスノズル２３３ａのクリーニング周期を長くすることができる。これにより、メンテナンスにより基板処理装置１０１を停止させる期間が短縮されるので、基板処理装置１０１を効率的に稼働させることができ、生産性を向上させることができる。また、分解物が堆積すると、原料ガスノズル２３３ａと分解物との熱応力の差により原料ガスノズル２３３ａが破損する場合があるが、本実施形態によれば、このような原料ガスノズル２３３ａの破損が起こりにくくなる。
【００８０】
ここで、本実施形態の基板処理装置１０１と比較するために、従来の基板処理装置の原料ガスノズルの構成について簡単に説明する。図１７は、従来の基板処理装置の概略、及び内部に分解物９５０が堆積した原料ガスノズル９３３ａを模式的に示す断面図である。図１９、図２０は、内部に分解物９５０が堆積した原料ガスノズル９３３ａの例を示す説明図である。図１７に示すように、従来の基板処理装置では、複数の原料ガス噴出口９４８ａを備えた原料ガスノズル９３３ａがボート９１７の上端付近まで延びる構成となっていた。また、原料ガスノズル９３３ａの垂直部は、処理室９０１内のヒータ（図示せず）が取り囲む空間内に設置されていた。そのため、基板処理時には、原料ガスノズル９３３ａ内部の温度がＴＭＡガスの熱分解温度以上に上昇してしまい、処理室９０１内に供給される前にＴＭＡガスが熱分解されてしまう場合があった。そして、図１７に示すように、原料ガスノズル９３３ａの内壁にＴＭＡガスから生成された分解物９５０が堆積してしまうことがあった。内部に分解物９５０が堆積した原料ガスノズル９３３ａの具体例を、図１９（ａ）、図１９（ｂ）、図２０（ａ）、図２０（ｂ）にそれぞれ示す。また、原料ガスノズル９３３ａ内で原料ガスが熱分解しないように基板処理を低下させると、形成される薄膜中に原料ガス分子に含まれる炭素原子や水素原子等が残留してしまい、薄膜中の不純物量が増加してしまう場合があった。本実施形態よれば、原料ガスノズル２３３ａをショートノズルとして構成し、処理温度を比較的高くしているので、これらの課題を解決できる。
【００８１】
＜本発明の第２の実施形態＞
第１の実施形態では、原料ガスノズル２３３ａを、反応ガスノズル２３３ｂのような多孔式のロングノズルとして構成せず、その垂直部がウエハ２００の収容予定領域よりも下方に配置されるショートノズルとして構成していた。しかしながら、原料ガスノズル２３３ａをショートノズルとして構成すると、原料ガスノズル２３３ａ内部での原料ガスの熱分解を抑えることはできるものの、ＴＭＡガスの供給量が処理室２０１内で（ウエハ２００間で）局所的にばらついてしまう場合があった。例えば、ウエハ２００に対するサイクル毎のＴＭＡガスの供給量が、処理室２０１内の上部側のウエハ２００では多くなり、下部側のウエハ２００では少なくなってしまう等の場合があった。その結果、ウエハ２００上に形成される酸化アルミニウム膜５００の膜厚が、ウエハ２００間でばらついてしまうことがあった。
【００８２】
ウエハ２００間での膜厚のばらつきは、特に、酸化アルミニウム膜５００中の不純物量を低減させようとして処理温度を上昇させると増大する傾向があった。これは、処理温度を上昇させると、処理室２０１内ではＡＬＤ反応のみならずＣＶＤ反応も生じることに一要因があるものと考えられる。上述したように、処理温度を上昇させると、各ウエハ２００に供給されたＴＭＡガスは、その一部が熱分解することでＡＬＤ反応のみならずＣＶＤ反応を生じさせ、ウエハ２００上にはアルミニウム原子同士の結合を含むＡｌ層が形成される。このＣＶＤ反応により形成されるＡｌ層の厚さは、ガス分子の吸着が飽和することによってセルフリミットがかかるＡＬＤ反応の場合と異なり、ＴＭＡガスの供給量に大きく依存する。このため、ＴＭＡガスの供給量が処理室２０１内で局所的にばらついてしまうと、Ａｌ含有層５００ａの厚さ、すなわち酸化アルミニウム膜５００の膜厚も伴ってばらついてしまうのである。
【００８３】
そこで、本実施形態では、異なる流速でＴＭＡガスを供給する工程を同一サイクル内で複数設けることにより、原料ガスノズル２３３ａをショートノズルとして構成した場合であっても、処理室２０１内（ウエハ２００間）におけるＴＭＡガスの供給量の局所的なばらつきを低減させるようにしている。具体的には、第１の流速での処理室２０１内へのＴＭＡの供給処理と、第１の流速とは異なる第２の流速での処理室２０１内へのＴＭＡガスの供給処理と、を順次行うことで、ウエハ２００間におけるＴＭＡガスの供給量の局所的なばらつきを低減させることとしている。例えば、第１の流速で主に処理室２０１内の下部側のウエハ２００にＴＭＡガスを局所的に供給する工程と、第１の流速より大きな第２の流速で主に処理室２０１内の上部側のウエハ２００にＴＭＡガスを局所的に供給する工程とを、サイクル内で順次実施するようにすれば、１サイクル全体で見たときのＴＭＡガス供給量をウエハ２００間でより均一化することができる。すなわち、本実施形態では、１回の原料ガス供給工程で全てのウエハ２００に対しＴＭＡガスを均等に供給しようとするのではなく、１回の原料ガス供給工程では意図的に一部のウエハ２００にのみＴＭＡガスが局所的に供給されるようにしつつ、その後、流速を異ならせることでＴＭＡガスが主に供給される場所を切り替えるようにしながら、サイクル毎に複数の原料ガス供給工程を順次実施することで、ＴＭＡガスの供給量の局所的なばらつきを低減させるようにしている。
【００８４】
以下に、本実施形態について説明する。なお、以下では、第１の実施形態と重複する内容を適宜省略しながら説明する。
【００８５】
（１）処理炉の構成
本実施形態に係るコントローラ２８０は、異なる流速で互いに混合させないよう処理室２０１内に原料ガスを供給する処理を含むサイクルを所定回数実施させるように構成されている。例えば、コントローラ２８０は、第１の流速で主に処理室２０１内の下部側のウエハ２００にＴＭＡガスを供給する処理と、第１の流速よりも大きい第２の流速で主に処理室２０１内の上部側のウエハ２００にＴＭＡガスを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数実施させるように構成されている。
【００８６】
ＴＭＡガスの流速を第１の流速と第２の流速とで切り替えるには、例えば、原料ガスとしてのＴＭＡガス、キャリアガスとしてのＡｒガスの流量をそれぞれ一定にしつつ、第１不活性ガス供給管２４０ｇから供給されるＮ２ガスの流量を変更すればよい。具体的には、第１不活性ガス供給管２４０ｇから供給されるＮ２ガスの流量を多くすることで、ＴＭＡガスの流量を変更することなく、流速を増大させることができる。また、第１不活性ガス供給管２４０ｇから供給されるＮ２ガスの流量を少なくすることで、ＴＭＡガスの流量を変更することなく、流速を減少させることができる。このように、本実施形態では、第１不活性ガス供給管２４０ｇから供給される不活性ガスは、上述の希釈ガス及びパージガスとしての機能に加え、処理室２０１内に供給されるＴＭＡガスの流速を異ならせる流速調整ガスとしての機能も有する。
【００８７】
（２）基板処理工程
図１０は、本実施形態に係る基板処理工程のフローチャート図である。図１１は、本実施形態に係る原料ガス供給の様子を模式的に示す図であり、（ａ）原料ガスの流速を第１の流速とした場合、（ｂ）原料ガスの流速を第１の流速より大きな第２の流速とした場合をそれぞれ示す。図１２は、本実施形態のガス供給に係るタイミングチャート図である。これらの図面を参照しつつ、本実施形態に係る基板処理工程について説明する。図１３は、本実施形態に係るＴＭＡガス供給シーケンス、及び処理条件を従来と比較して示す図である。
【００８８】
本実施形態の基板処理工程では、図１０に示すように、基板搬入工程Ｓ１０、減圧・昇温工程Ｓ２０、酸化アルミニウム膜形成工程Ｓ１３０、大気圧復帰工程Ｓ４０、基板搬出工程Ｓ５０を実施する。なお、酸化アルミニウム膜形成工程Ｓ１３０以外の工程は、第１の実施形態と同様の処理手順及び処理条件で行うので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８９】
［酸化アルミニウム膜形成工程Ｓ１３０］  
本実施形態では、以下に示す第１の原料ガス供給工程Ｓ１３１〜排気工程Ｓ１３６を１サイクルとして、このサイクルを所定回数実施することにより、ウエハ２００上に所望の厚さの酸化アルミニウム膜５００を形成する。なお、ここでは、減圧・昇温工程Ｓ２０の完了時にはＴＭＡタンク２６０からＴＭＡガスが安定して生成され、オゾナイザ２７０からオゾンガスが安定して生成されているものとする。  
【００９０】
（第１の原料ガス供給工程Ｓ１３１）
第１の原料ガス供給工程Ｓ１３１では、第１の実施形態に係る原料ガス供給工程Ｓ３１とほぼ同様の処理手順により処理室２０１内にＴＭＡガスを供給する。このとき、例えば、図１１（ａ）に示すように、主に処理室２０１内の下部側のウエハ２００にＴＭＡガスが供給されるよう、ＴＭＡガスの流速を比較的小さな第１の流速に調整する。具体的には、第１不活性ガス供給管２４０ｇから供給されるＮ２ガス（流量調整ガス）の流量を少なくして、ＴＭＡガスの流速を第１の流速に調整する。
【００９１】
原料ガスノズル２３３ａから供給されたＴＭＡガスは、原料ガス噴出口２４８ａからガス排気口２０４ａへと向かいつつ、主に処理室２０１内の下部側のウエハ２００上で実質的に水平方向のガス流となる。ウエハ２００を通過したＴＭＡガスは、その後、排気管２３１から排気される。各ウエハ２００に供給されたＴＭＡガスは、各ウエハ２００の表面、あるいはウエハ２００上にすでに吸着しているＴＭＡ分子の吸着層等の表面と化学吸着（表面反応）を起こす。その結果、主に処理室２０１内の下部側のウエハ２００上に、図７（ｂ）に示すＡｌ含有層５００ａが形成される。
【００９２】
（排気工程Ｓ１３２）
続いて、排気工程Ｓ１３２では、第１の実施形態に係る排気工程Ｓ３２とほぼ同様の処理手順及び処理条件により処理室２０１内をパージする。排気工程Ｓ１３２を行うことにより、図１２（ａ）に示すように、第１の原料ガス供給工程Ｓ１３１で供給したＴＭＡガスと、後述の第２の原料ガス供給工程Ｓ１３３で供給するＴＭＡガスとが、互いに混合しないようにしている。
【００９３】
（第２の原料ガス供給工程Ｓ１３３）
続いて、第１の実施形態に係る原料ガス供給工程Ｓ３１とほぼ同様の処理手順により処理室２０１内にＴＭＡガスを供給する。このとき、例えば、図１１（ｂ）に示すように、主に処理室２０１内の下部側のウエハ２００にＴＭＡガスが供給されるよう、ＴＭＡガスの流速を第１の流速よりも大きな第２の流速に調整する。具体的には、第１不活性ガス供給管２４０ｇから供給されるＮ２ガスの流量（流量調整ガス）を多くして、ＴＭＡガスの流量を工程Ｓ１３１から変更することなく、ＴＭＡガスの流速を第２の流量に切り替える。
【００９４】
原料ガスノズル２３３ａから供給されたＴＭＡガスは、原料ガス噴出口２４８ａからガス排気口２０４ａへと向かいつつ、主に処理室２０１内の上部のウエハ２００上で実質的に水平方向のガス流となる。ウエハ２００を通過したＴＭＡガスは、その後、排気管２３１から排気される。各ウエハ２００に供給されたＴＭＡガスは、各ウエハ２００の表面、あるいはウエハ２００上にすでに吸着しているＴＭＡ分子の吸着層等の表面と化学吸着（表面反応）を起こす。その結果、主に処理室２０１内の上部側のウエハ２００上に、図７（ｂ）に示すＡｌ含有層５００ａが形成される。この際、ＴＭＡガスの流量は工程Ｓ１３１と工程Ｓ１３３とで変更されていないため、ウエハ２００へのＴＭＡガスの供給量は、工程Ｓ１３１と工程Ｓ１３３とで均等となる。そのため、工程Ｓ１３１及び工程Ｓ１３３の処理時間を揃えることで、ウエハ２００上に形成されるＡｌ含有層５００ａの厚さを、ウエハ２００間で容易に均一化することができる。
【００９５】
（排気工程Ｓ１３４）
続いて、排気工程Ｓ１３４では、第１の実施形態に係る排気工程Ｓ３２とほぼ同様の処理手順及び処理条件により処理室２０１内をパージする。排気工程Ｓ１３４を行うことにより、図１１（ａ）に示すように、第２の原料ガス供給工程Ｓ１３３で供給したＴＭＡガスと、後述の反応ガス供給工程Ｓ１３５で供給するオゾンガスとが、互いに混合しないようにしている。
【００９６】
（反応ガス供給工程Ｓ１３５）
続いて、反応ガス供給工程Ｓ１３５では、第１の実施形態に係る反応ガス供給工程Ｓ３３とほぼ同様の処理手順及び処理条件により処理室２０１内にオゾンガスを供給する。反応ガスノズル２３３ｂから処理室２０１内に供給されたオゾンガスは、図５に示す原料ガスと同様に反応ガス噴出口２４８ｂからガス排気口２０４ａへと向かう水平方向のガス流１０となり、排気管２３１から排気される。その際、積層された各ウエハ２００にオゾンガスが供給され、オゾンガスは、各ウエハ２００上のＡｌ含有層５００ａを酸化させ、酸化アルミニウム層５００ｂが形成される（図７（ｃ））。なお、反応ガスノズル２３３ｂは、上述のように多孔式のロングノズルとして構成されているため、ウエハ２００へのオゾンガスの供給量はウエハ２００間で均等となる。  
【００９７】
（排気工程Ｓ１３６）
続いて、排気工程Ｓ１３６では、第１の実施形態に係る排気工程Ｓ３４と同様の処理手順及び処理条件により処理室２０１内をパージする。排気工程Ｓ１３６を行うことにより、図１１（ａ）に示すように反応ガス供給工程Ｓ１３５で供給されたオゾンガスと、次のサイクルの第１の原料ガス供給工程Ｓ１３１で供給されるＴＭＡガスとが、互いに混合しないようにしている。  
【００９８】
以後、第１の原料ガス供給工程Ｓ１３１〜排気工程Ｓ１３６を１サイクルとして、このサイクルを所定回数実施することによりウエハ２００上に所望の厚さの酸化アルミニウム膜５００（図７（ｄ））を形成する。なお、各工程の処理条件としては、例えば以下に示すような条件とすることができる。  
【００９９】
＜第１の原料ガス供給工程Ｓ１３１の処理条件＞
処理圧力：２０〜１００Ｐａ、好ましくは５０Ｐａ、
キャリアガス（Ａｒガス）の流量：０．１〜２ｓｌｍ、好ましくは０．５ｓｌｍ、
流量調整ガス（Ｎ２ガス）の流量：１〜５ｓｌｍ、好ましくは３ｓｌｍ、
処理温度：４５０〜６５０℃、好ましくは５５０℃、
実施時間：２〜１０秒、好ましくは５秒  
【０１００】
＜第２の原料ガス供給工程Ｓ１３３の処理条件＞
処理圧力：５０〜２００Ｐａ、好ましくは１２０Ｐａ、
キャリアガス（Ａｒガス）の流量：０．１〜２ｓｌｍ、好ましくは０．５ｓｌｍ、
流量調整ガス（Ｎ２ガス）の流量：１０〜３０ｓｌｍ、好ましくは２０ｓｌｍ、
処理温度：４５０〜６５０℃、好ましくは５５０℃、
実施時間：２〜１０秒、好ましくは５秒
【０１０１】
＜反応ガス供給工程Ｓ１３５の処理条件＞
処理圧力：５０〜２００Ｐａ、好ましくは７０Ｐａ、
反応ガス（オゾンガス）の流量：３〜２０ｓｌｍ、好ましくは６ｓｌｍ、
希釈ガス（Ｎ２ガス）の流量：０〜２ｓｌｍ、好ましくは０．５ｓｌｍ、
処理温度：４５０〜６５０℃、好ましくは５５０℃、
実施時間：１０〜６０秒、好ましくは２０秒  
【０１０２】
＜排気工程Ｓ１３２，Ｓ１３４，Ｓ１３６の処理条件＞
処理圧力：５０〜２００Ｐａ、好ましくは１００Ｐａ、
流量調整ガス（Ｎ２ガス）の流量（第１不活性ガス供給管）：１〜１０ｓｌｍ、好ましくは５ｓｌｍ、
流量調整ガス（Ｎ２ガス）の流量（第２不活性ガス供給管）：１〜１０ｓｌｍ、好ましくは５ｓｌｍ、
処理温度：４５０〜６５０℃、好ましくは５５０℃、
実施時間：５〜６０秒、好ましくは１０秒  
【０１０３】
なお、上述の実施形態では、第１の流速でＴＭＡガスを供給した後、第１の流速よりも大きい第２の流速でＴＭＡガスを供給しているが、本実施形態はこのような場合に限定されない。例えば、図１２（ｂ）に示すように、第２の流速で主に処理室２０１内の上部側のウエハ２００にＴＭＡガスを供給した後、第２の流速よりも小さな第１の流速で主に処理室２０１内の下部側のウエハ２００にＴＭＡガスを供給するようにしてもよい。  
【０１０４】
また、上述の実施形態では、ＴＭＡガスの流速を第１の流速、第２の流速の２段階で切り替えながら処理室２０１内の２つの領域にＴＭＡガスを順次供給しているが、本実施形態はこのような場合に限定されない。例えば、ＴＭＡガスの流速を３段階以上で切り替えながら、処理室２０１内の３つ以上の領域にＴＭＡガスを順次供給するようにしてもよい。流速の段階を増やすことで、１サイクル全体で見たときのＴＭＡガス供給量をウエハ２００間でさらに均一化することができる。
【０１０５】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、第１の実施形態に係る効果に加え、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【０１０６】
（ａ）本実施形態によれば、第１の流速で主に処理室２０１内の下部側のウエハ２００にＴＭＡガスを局所的に供給する第１の原料ガス供給工程Ｓ１３１と、第１の流速より大きな第２の流速で主に処理室２０１内の上部側のウエハ２００にＴＭＡガスを局所的に供給する第２の原料ガス供給工程Ｓ１３３とを、サイクル毎に順次実施するようにしている。すなわち、１回の原料ガス供給工程で全てのウエハ２００に対しＴＭＡガスを均等に供給しようとするのではなく、１回の原料ガス供給工程では意図的に一部のウエハ２００にのみＴＭＡガスが局所的に供給されるようにしつつ、その後、流速を異ならせることでＴＭＡガスが主に供給される場所を切り替えるようにしながら、サイクル毎に複数の原料ガス供給工程を順次実施するようにしている。これにより、原料ガスノズル２３３ａをショートノズルとして構成したとしても、１サイクル全体で見たときのＴＭＡガスの供給量をウエハ２００間で均一化させることができる。そして、ウエハ２００間での酸化アルミニウム膜５００の膜厚均一性を向上させることができる。
【０１０７】
（ｂ）本実施形態によれば、第１の原料ガス供給工程Ｓ１３１と第２の原料ガス供給工程Ｓ１３３とでＴＭＡガス及びＡｒガスの流量をそれぞれ一定としつつ、流量調整ガスとしてのＮ２ガスの流量のみを異ならせることで、ＴＭＡガスの流速を変化させている。これにより、ＴＭＡガスの流速の切り替えに係る制御が簡略化される。
【０１０８】
（ｃ）また、本実施形態によれば、ＴＭＡガス及びＡｒガスの流量をそれぞれ一定としつつ、ＴＭＡガス流量調整ガスとしてのＮ２ガスの流量を異ならせることのみで、ＴＭＡガスの流速を変化させている。すなわち、各ウエハ２００へのＴＭＡガスの供給量は、第１の原料ガス供給工程Ｓ１３１と第２の原料ガス供給工程Ｓ１３３とで均等となる。そのため、第１の原料ガス供給工程Ｓ１３１及び第２の原料ガス供給工程Ｓ１３３の処理時間や実施回数をそれぞれ揃えることで、ウエハ２００上に形成されるＡｌ含有層５００ａの厚さ、すなわち、酸化アルミニウム膜５００の厚さを、ウエハ２００間で容易に均一化することができる。  
【０１０９】
＜本発明の第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、第１の流速での処理室２０１内へのＴＭＡガスの供給処理を実施した後、第２の流量での処理室２０１内へのＴＭＡガスの供給処理を実施する前に、処理室２０１内へのオゾンガスの供給処理を行うようにした点が第２の実施形態とは異なる。すなわち、本実施形態では、異なる流速で処理室２０１内にＴＭＡガスを供給する毎に、処理室２０１内にオゾンガスを供給してウエハ２００上のＡｌ含有層５００ａを酸化する。本実施形態は、反応ガスが熱分解し易い性質を有する場合には、特に有効である。すなわち、反応ガスノズル２３３ｂを、原料ガスノズル２３３ａと同様にショートノズルとして構成した場合に特に有効である。なお、以下では、第１，第２の実施形態と重複する内容を適宜省略しながら説明する。  
【０１１０】
（１）処理炉の構成
本実施形態においては、制御部としてのコントローラ２８０は、第１の流速で主に処理室２０１内の下部側のウエハ２００へのＴＭＡガスの供給処理と、処理室２０１内へのオゾンガスの供給処理と、第１の流速よりも大きい第２の流速で主に処理室２０１内の上部側のウエハ２００へのＴＭＡガスの供給処理と、処理室２０１内へのオゾンガスの供給処理と、を１サイクルとして、このサイクルを所定回数実施させるように構成されている。なお、ＴＭＡガスの流速の切り替えは、第２の実施形態とほぼ同様の手法で行うことができる。
【０１１１】
（２）基板処理工程
次に、本実施形態に係る基板処理工程について説明する。図１４は、本実施形態に係る基板処理工程のフローチャート図である。図１５は、本実施形態のガス供給に係るタイミングチャート図である。これらの図面を参照しつつ、本実施形態に係る基板処理工程について説明する。
【０１１２】
本実施形態の基板処理工程では、図１４に示すように、基板搬入工程Ｓ１０、減圧・昇温工程Ｓ２０、酸化アルミニウム膜形成工程Ｓ２３０、大気圧復帰工程Ｓ４０、基板搬出工程Ｓ５０を実施する。なお、酸化アルミニウム膜形成工程Ｓ２３０以外の工程は、第１，第２の実施形態と同様の処理手順及び処理条件で行うので、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１１３】
［酸化アルミニウム膜形成工程Ｓ２３０］
本実施形態では、以下に示す第１の原料ガス供給工程Ｓ２３１〜排気工程Ｓ２３８を１サイクルとして、このサイクルを所定回数実施することにより、ウエハ２００上に所望の厚さの酸化アルミニウム膜５００を形成する。
【０１１４】
（第１の原料ガス供給工程Ｓ２３１）  
第１の原料ガス供給工程Ｓ２３１では、第２の実施形態の第１の原料ガス供給工程Ｓ１３１とほぼ同様の手順及び処理条件により、第１の流速で主に処理室２０１内の下部側のウエハ２００にＴＭＡガスを供給し（図１１（ａ）を参照）、ウエハ２００上に図７（ｂ）に示すＡｌ含有層５００ａを形成する。
【０１１５】
（排気工程Ｓ２３２）
続いて、排気工程Ｓ２３２では、第１の実施形態に係る排気工程Ｓ３２とほぼ同様の処理手順及び処理条件により処理室２０１内をパージする。排気工程Ｓ２３２を行うことにより、図１５（ａ）に示すように、第１の原料ガス供給工程Ｓ２３１で供給したＴＭＡガスと、後述の反応ガス供給工程Ｓ２３３で供給するオゾンガスとが、互いに混合しないようにしている。
【０１１６】
（反応ガス供給工程Ｓ２３３）
続いて、反応ガス供給工程Ｓ２３３では、第１の実施形態に係る反応ガス供給工程Ｓ３３とほぼ同様の手順及び処理条件に基づき処理室２０１内にオゾンガスを供給し、ウエハ２００上のＡｌ含有層５００ａを酸化させ、ウエハ２００上に図７（ｃ）に示す酸化アルミニウム層５００ｂを形成する。なお、反応ガスノズル２３３ｂを、原料ガスノズル２３３ａと同様にショートノズルとして構成した場合には、第２不活性ガス供給管２４０ｈからのＮ２ガス（流量調整ガス）の流量やオゾンガスの流量を調整すること等によってオゾンガスの流速を調整し、主に処理室２０１内の下部側のウエハ２００（第１の原料ガス供給工程Ｓ２３１でＴＭＡガスが供給されたウエハ２００）にオゾンガスが供給されるようにするとよい。
【０１１７】
（排気工程Ｓ２３４）
続いて、排気工程Ｓ２３４では、第１の実施形態に係る排気工程Ｓ３４とほぼ同様の処理手順及び処理条件により処理室２０１内をパージする。排気工程Ｓ２３４を行うことにより、図１５（ａ）に示すように、反応ガス供給工程Ｓ２３３で供給したオゾンガスと、後述の第１の原料ガス供給工程Ｓ２３１で供給するＴＭＡガスとが、互いに混合しないようにしている。
【０１１８】
（第２の原料ガス供給工程Ｓ２３５）
続いて、第２の原料ガス供給工程Ｓ２３５では、第２の実施形態の第２の原料ガス供給工程Ｓ１３３とほぼ同様の手順及び処理条件により、第２の流速で主に処理室２０１内の上部側のウエハ２００にＴＭＡガスを供給し（図１１（ｂ）を参照）、ウエハ２００上に図７（ｂ）に示すＡｌ含有層５００ａを形成する。この際、ＴＭＡガスの流量は工程Ｓ２３１と工程Ｓ２３５とで変更されていないため、ウエハ２００へのＴＭＡガスの供給量は、工程Ｓ２３１と工程Ｓ２３５とで均等となる。そのため、工程Ｓ２３１及び工程Ｓ２３５の処理時間を揃えることで、ウエハ２００上に形成されるＡｌ含有層５００ａの厚さを、ウエハ２００間で均一化することができる。
【０１１９】
（排気工程Ｓ２３６）
続いて、排気工程Ｓ２３６では、第１の実施形態に係る排気工程Ｓ３４とほぼ同様の処理手順及び処理条件により処理室２０１内をパージする。排気工程Ｓ２３６を行うことにより、図１５（ａ）に示すように、第２の原料ガス供給工程Ｓ２３５で供給したＴＭＡガスと、後述の反応ガス供給工程Ｓ２３７で供給するオゾンガスとが、互いに混合しないようにしている。
【０１２０】
（反応ガス供給工程Ｓ２３７）
続いて、反応ガス供給工程Ｓ２３７では、第１の実施形態に係る反応ガス供給工程Ｓ３３とほぼ同様の手順及び処理条件により処理室２０１内にオゾンガスを供給し、ウエハ２００上のＡｌ含有層５００ａを酸化させ、ウエハ２００上に図７（ｃ）に示す酸化アルミニウム層５００ｂを形成する。なお、反応ガスノズル２３３ｂを、原料ガスノズル２３３ａと同様にショートノズルとして構成した場合には、反応ガス供給工程Ｓ２３３と同様にオゾンガスの流速を調整し、主に処理室２０１内の上部側のウエハ２００（第２の原料ガス供給工程Ｓ２３５でＴＭＡガスが供給されたウエハ２００）にオゾンガスが供給されるようにするとよい。  
【０１２１】
（排気工程Ｓ２３８）
続いて、排気工程Ｓ２３８では、第１の実施形態に係る排気工程Ｓ３４とほぼ同様の処理手順及び処理条件により処理室２０１内をパージする。排気工程Ｓ２３８を行うことにより、図１５（ａ）に示すように、反応ガス供給工程Ｓ２３７で供給したオゾンガスと、次のサイクルの第１の原料ガス供給工程Ｓ２３１で供給するＴＭＡガスとが、互いに混合しないようにしている。
【０１２２】
なお、上述の実施形態においても、第２の流速で主に処理室２０１内の上部側のウエハ２００にＴＭＡガスを供給した後、第２の流速よりも小さな第１の流速で主に処理室２０１内の下部側のウエハ２００にＴＭＡガスを供給するようにしてもよい。また、ＴＭＡガスの流速を３段階以上で切り替えながら、処理室２０１内の３つ以上の領域にＴＭＡガスを順次供給するようにしてもよい。
【０１２３】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、第１，第２の実施形態に係る効果に加え、以下に示す効果を奏する。
【０１２４】
本実施形態では、第１の原料ガス供給工程Ｓ２３１で主にボート２１７の下部側のウエハ２００にＴＭＡガスを供給した後、反応ガス供給工程Ｓ２３３で処理室２０１内にオゾンガスを供給し、その後、第２の原料ガス供給工程Ｓ２３５で主にボート２１７の上部側のウエハ２００にＴＭＡガスを供給するようにしている。これにより、特に第１の原料ガス供給工程Ｓ２３１においてＴＭＡガスが供給される領域と、第２の原料ガス供給工程Ｓ２３５においてＴＭＡガスが供給される領域との境界付近のウエハ２００では、膜厚が厚くなる前にＡｌ含有層５００ａは酸化されるので、酸化むらを抑え、酸化アルミニウム層５００ｂにおける膜質のばらつきを抑えることができる。
【０１２５】
また、本実施形態は、反応ガスが熱分解し易い性質を有する場合には、特に有効である。すなわち、反応ガスの熱分解を避けるため、反応ガスノズル２３３ｂを原料ガスノズル２３３ａと同様にショートノズルとして構成した場合でも、反応ガス供給工程Ｓ２３３及び反応ガス供給工程Ｓ２３７で反応ガスの流速を互いに異ならせることで、原料ガスと同様に、１サイクル全体で見たときの反応ガス供給量をウエハ２００間で均一化させることができる。
【０１２６】
＜本発明の第４の実施形態＞
上述の実施形態では、ＴＭＡガスの流量、Ａｒガス（キャリアガス）をそれぞれ一定にしつつ、第１不活性ガス供給管２４０ｇから供給されるＮ２ガス（流速調整ガス）の流量を異ならせることにより、ＴＭＡガスの流速を第１の流速と第２の流速とで切り替えていた。しかしながら、本発明はこのような実施形態に限定されない。例えば、本実施形態のように、第１不活性ガス供給管２４０ｇから供給されるＮ２ガス（流速調整ガス）の流量を一定にしつつ（或いは供給することなく）、ＴＭＡガス自体の流量を変えることで、ＴＭＡガスの流速を第１の流速と第２の流速とで切り替えるようにしてもよい。例えば、処理室２０１内の下部側のウエハ２００へＴＭＡガスを供給する場合にはＴＭＡガスの流量を少なくしてＴＭＡガスの流速を小さく（第１の流速）し、処理室２０１内の上部側のウエハ２００へＴＭＡガスを供給する場合には、ＴＭＡガスの流量を多くしてＴＭＡガスの流速を大きく（第２の流速）するとよい。
【０１２７】
なお、ＴＭＡガス自体の流量を変えると、処理室２０１内へのＴＭＡガスの供給量、すなわちウエハ２００へのＴＭＡガスの供給量も変化してしまう。そのため、ＴＭＡガス自体の流量を変えることでＴＭＡガスの流速を変える場合には、１サイクル当りのＴＭＡガスの供給時間や供給回数を調整するとよい。例えば、ＴＭＡガス自体の流量を増やすことでＴＭＡガスの流速を大きくした場合には、ＴＭＡガスの供給時間や供給回数を減らすとよい。同様に、ＴＭＡガス自体の流量を減らすことでＴＭＡガスの流速を小さくした場合には、ＴＭＡガスの供給時間や供給回数を増やすとよい。
【０１２８】
＜本発明の第５の実施形態＞
ＴＭＡガスの流速は、ガス噴射口の口径によっても調整できる。例えば、ガス噴射口の口径が広いと処理室２０１内に供給されるＴＭＡガスの流速は遅くなり、ガス噴射口の口径が狭いと処理室２０１内に供給されるＴＭＡガスの流速は速くなる。そこで、本実施形態では、ノズル収容部２０１ａ内におけるガス噴射口の高さ位置を揃えつつ、ウエハ２００の収容予定領域よりも下方のノズル収容部２０１ａ内の所定位置に、ガス噴射口の口径が異なる複数の原料ガスノズルを備えるようにしている。ガス噴射口の口径が大きい原料ガスノズルは、第１の流速で主に処理室２０１内の下部側のウエハ２００にＴＭＡガスを供給するように構成されている。これに対して、ガス噴射口の口径が小さい原料ガスノズルは、第２の流速で主に処理室２０１内の上部側のウエハ２００にＴＭＡガスを供給するように構成されている。
【０１２９】
本実施形態では、Ｎ２ガス（流量調整ガス）やＴＭＡガスの流量を変化させることなく、ＴＭＡガスの流速を調整することができる。なお、本実施形態に係る原料ガスノズルの上流端は、例えば、複数に分岐された原料ガス供給管２４０ａの下流端にそれぞれ接続されるようにすればよい。その場合、原料ガスノズルに接続される原料ガス供給管２４０ａの各分岐部分に、開閉バルブをそれぞれ設けるようにすればよい。また、原料ガスノズルの開閉バルブは、コントローラ２８０により開閉動作が制御されるようにすればよい。このような構成とすれば、原料ガス供給管２４０ａから供給されるＴＭＡガスの流速を、原料ガスノズルの開閉バルブの開閉動作のみで切り替えることが可能となる。これにより、ＴＭＡガスの流速に係る制御が簡略化される。
【０１３０】
＜本発明の第６の実施形態＞
ＴＭＡガスの流速は、原料ガスノズルの長さ（或いはノズル内壁の表面粗さ）によっても調整できる。ＴＭＡガスは原料ガスノズルの内壁と摩擦を起こしながらノズル内を流通するため、例えば、原料ガスノズルが長いと（或いはノズル内壁の表面粗さが大きいと）摩擦が大きく、処理室２０１内に供給されるＴＭＡガスの流速は遅くなり、原料ガスノズルが短いと（或いはノズル内壁の表面粗さが小さいと）摩擦が小さく、処理室２０１内に供給されるＴＭＡガスの流速は速くなる。そこで、本実施形態では、ノズル収容部２０１ａ内におけるガス噴射口の高さ位置を揃えつつ、ウエハ２００の収容予定領域よりも下方のノズル収容部２０１ａ内の所定位置に、長さが異なる（或いはノズル内壁の表面粗さが異なる）複数の原料ガスノズルを備えるようにしている。長い原料ガスノズル（或いは内壁の表面粗さが大きいノズル）は、第１の流速で主に処理室２０１内の下部側のウエハ２００にＴＭＡガスを供給するように構成されている。これに対して、短い原料ガスノズル（或いは内壁の表面粗さが小さいノズル）は、第２の流速で主に処理室２０１内の上部側のウエハ２００にＴＭＡガスを供給するように構成されている。
【０１３１】
本実施形態においても、Ｎ２ガス（流量調整ガス）やＴＭＡガスの流量を変化させることなく、ＴＭＡガスの流速を調整することができる。なお、本実施形態に係る複数の原料ガスノズルの上流端は、例えば、複数に分岐された原料ガス供給管２４０ａの下流端にそれぞれ接続されるようにすればよい。その場合、原料ガスノズルに接続される原料ガス供給管２４０ａの各分岐部分に、開閉バルブをそれぞれ設けるようにすればよい。また、原料ガスノズルの開閉バルブは、コントローラ２８０により開閉動作が制御されるようにすればよい。このような構成とすれば、原料ガス供給管２４０ａから供給されるＴＭＡガスの流速を、原料ガスノズルの開閉バルブの開閉動作のみで切り替えることが可能となる。これにより、ＴＭＡガスの流速に係る制御が簡略化される。
【０１３２】
＜本発明のその他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１３３】
上述の実施形態では、処理室２０１がノズル収容部２０１ａを備え、原料ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂの垂直部の下流側がノズル収容部２０１ａ内に収容された構成となっていたが（図４を参照）、本発明はこのような実施形態に限定されない。図１６は、本発明のその他の実施形態に係る基板処理装置が備えるプロセスチューブの横断面図であり、処理室２０１内にノズル収容部２０１ａが設けられていない場合を示している。このように、原料ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂはボート２１７（ウエハ２００）の直近に配設された構成であってもよい。
【０１３４】
上述の実施形態では液体原料として例えばアルミニウム原子を含有するＴＭＡを用いたが、本発明はこのような形態に限定されない。すなわち、液体原料としてＳｉ原子、Ｈｆ原子、Ｚｒ原子、Ａｌ原子、Ｔａ原子、Ｔｉ原子、Ｒｕ原子、Ｉｒ原子、Ｇｅ原子、Ｓｂ原子、Ｔｅ原子のいずれかを含む他の有機化合物あるいは塩化物を用いてもよい。また、第１の原料ガスとしてＴＭＡを気化させたＴＭＡガスを用いる場合に限定されず、Ｓｉ原子、Ｈｆ原子、Ｚｒ原子、Ａｌ原子、Ｔａ原子、Ｔｉ原子、Ｒｕ原子、Ｉｒ原子、Ｇｅ原子、Ｓｂ原子、Ｔｅ原子のいずれかを含む有機化合物あるいは塩化物を気化或いは分解させた他のガスを用いてもよい。
【０１３５】
上述の実施形態では、反応ガスとしてオゾンガスを用いて酸化膜を形成したが、これ以外にも、例えば、Ｏ２ガスやＨ２Ｏガス等の酸化剤を用いて酸化膜を形成するようにしてもよい。また、反応ガスとして、例えば、アンモニアガス、Ｎ２ガス、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２などの窒化剤を用いて窒化膜を形成するようにしてもよい。  
【０１３６】
上述の実施形態では、ウエハ２００上に酸化アルミニウム膜を形成する場合について説明したが、その他、Ｈｆ酸化膜、Ｓｉ酸化膜、ＡＩ酸化膜、Ｔａ酸化膜、Ｔｉ酸化膜、Ｒｕ酸化膜、Ｉｒ酸化膜、Ｓｉ窒化膜、ＡＩ窒化膜、Ｔｉ窒化膜、ＧｅＳｂＴｅ膜のいずれかを形成する場合にも本発明は好適に適用可能である。
【実施例】
【０１３７】
以下に本発明の実施例について説明する。本実施例では、上述の第２の実施形態と同様の手法でウエハ上に酸化アルミニウム膜を形成した。図１８は、本実施例と従来例とを対比させながら、ノズル内における分解物の堆積の有無と、酸化アルミニウム膜の膜特性とを示す図である。なお、これらの酸化アルミニウムの成膜に係るガス供給の条件は、図１３にそれぞれ示されている。
【０１３８】
本実施例の第１の原料ガス供給工程では、図１３に示すように、キャリアガスとしてのＡｒガスの流量を０．５ｓｌｍとし、流量調整ガスとしてのＮ２ガスの流量を３ｓｌｍとした。第２の原料ガス供給工程では、図１３に示すように、キャリアガスとしてのＡｒガスの流量を０．５ｓｌｍとし、流量調整ガスとしてのＮ２ガスの流量を２０ｓｌｍとした。
【０１３９】
これに対して従来例では、図１３に示すように、キャリアガスとしてのＡｒガスの流量を０．５ｓｌｍとし、Ｎ２ガスの流量を１５ｓｌｍとした。
【０１４０】
図１８では、酸化アルミニウム膜の膜厚、膜厚の面内均一性、膜厚のウエハ間均一性、及び膜中の不純物の量の膜特性、並びに原料ガスノズル内における分解物の堆積の有無のが、実施例と従来例とを対比して示されている。
【０１４１】
処理温度を３８０℃から５５０℃に上げて成膜を行った場合、実施例では、原料ガスノズル内にＴＭＡガスの分解物は堆積しなかった。これに対して、従来例では、原料ガスノズル内にＴＭＡガスの分解物が堆積していた。
【０１４２】
また、実施例では、５５０℃で成膜を行った場合でも、ウエハ間の膜厚均一性は±１．１％となった。これに対して従来例では、処理温度を３８０℃から５５０℃に上げて成膜を行った場合、ウエハ面間の膜厚均一性は、±１％であったのが±４．１％に低下し、ウエハ間における膜厚のばらつきが大きくなった。したがって、実施例では、処理温度を５５０℃に上昇させたにも関わらず、ウエハ面間の膜厚均一性は３８０℃で行った従来例とほぼ同等であった。
【０１４３】
また、実施例ではウエハ面に付着する異物の数が５９個であった。これに対して従来例では、処理温度を３８０℃から５５０℃に上げて成膜を行った場合、ウエハ面に付着する異物の数が３０個であったのが最大で５００個まで増大した。したがって、処理温度を上昇させたにも関わらず、ウエハ面に付着する異物の数の増加が抑えられた。
【０１４４】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に本発明の望ましい態様について付記する。
【０１４５】
［付記１］
本発明の第１の態様は、
複数枚の基板を水平姿勢に積層した状態で収容する処理室と、
前記処理室の外側に設けられ、前記処理室内を加熱する加熱ユニットと、
原料ガスを供給する原料ガス供給ユニットと、
前記原料ガス供給ユニットと接続され、前記原料ガス供給ユニットから供給される前記原料ガスを前記処理室内に供給する原料ガスノズルと、
前記処理室内を実質的に水平方向に排気する排気ユニットと、
少なくとも前記加熱ユニット、前記原料ガス供給ユニット、前記排気ユニットを制御する制御部と、
を有し、
前記原料ガスノズルは、前記処理室内の温度が前記原料ガスの熱分解温度よりも高い場合であっても内部で前記原料ガスが分解しないような前記処理室内の所定位置に配設されている基板処理装置である。
【０１４６】
［付記２］
本発明の第２の態様は、
複数枚の基板を水平姿勢に積層した状態で収容する処理室と、
前記処理室の外側に設けられ、前記処理室内を加熱する加熱ユニットと、
原料ガスを供給する原料ガス供給ユニットと、
前記原料ガス供給ユニットと接続され、前記原料ガス供給ユニットから供給される前記原料ガスを前記処理室内に供給する原料ガスノズルと、
前記処理室内を実質的に水平方向に排気する排気ユニットと、
少なくとも前記加熱ユニット、前記原料ガス供給ユニット、前記排気ユニットを制御する制御部と、
を有し、
前記原料ガスノズルは、前記処理室内の温度が前記原料ガスの熱分解温度よりも高い場合であっても内部で前記原料ガスが分解しないような前記処理室内の所定位置に配設され、
前記制御部は、異なる流速で互いに混合させないよう前記処理室内に前記原料ガスを供給する処理を含むサイクルを所定回数実施させるように構成されている基板処理装置である。
【０１４７】
［付記３］
好ましくは、
前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給ユニットと、
前記反応ガス供給ユニットと接続され、前記基板の積層方向に沿って前記処理室内に配設され、前記反応ガス供給ユニットから供給される前記反応ガスを前記処理室内に供給する反応ガスノズルと、
を有し、
前記制御部は、第１の流速での前記処理室内への前記原料ガスの供給処理と、前記第１の流速とは異なる第２の流速での前記処理室内への前記原料ガスの供給処理と、前記処理室内への前記反応ガスの供給処理と、を１サイクルとして、このサイクルを所定回数実施させるように構成されている。
【０１４８】
［付記４］
本発明の第３の態様は、
複数枚の基板を水平姿勢に積層した状態で収容する処理室と、
前記処理室の外側に設けられ、前記処理室内を加熱する加熱ユニットと、
原料ガスを供給する原料ガス供給ユニットと、
前記原料ガス供給ユニットと接続され、前記原料ガス供給ユニットから供給される前記原料ガスを前記処理室内に供給する原料ガスノズルと、
前記処理室内を実質的に水平方向に排気する排気ユニットと、
少なくとも前記加熱ユニット、前記原料ガス供給ユニット、前記排気ユニットを制御する制御部と、
を有し、
前記原料ガスノズルは、前記処理室内の温度が前記原料ガスの熱分解温度よりも高い場合であっても内部で前記原料ガスが分解しないような前記処理室の下部の所定位置に配設されるとともに、前記処理室の上部に向けて前記原料ガスを供給するように原料ガス噴出口が開設され、
前記制御部は、第１の流速での前記処理室の下部側に収容される前記基板への前記原料ガスの供給処理と、前記第１の流速よりも大きい第２の流速での前記処理室の上部側に収容されるそれ以外の前記基板への前記原料ガスの供給処理と、を含むサイクルを所定回数実施させるように構成されている基板処理装置である。
【０１４９】
［付記５］
本発明の第４の態様は、
複数枚の基板を水平姿勢に積層した状態で収容する処理室を内部空間に構成するインナチューブと、
前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、
前記アウタチューブの外側に設けられ、前記処理室内を加熱する加熱ユニットと、
原料ガスを供給する原料ガス供給ユニットと、
前記原料ガス供給ユニットと接続され、前記原料ガス供給ユニットから供給される前記原料ガスを原料ガス供給口を介して前記処理室内に供給する原料ガスノズルと、
前記インナチューブの側壁に開設されたガス排気口と、
前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して、前記原料ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かう実質的に水平方向のガス流を生成させながら前記処理室内を排気する排気ユニットと、
少なくとも前記加熱ユニット、前記原料ガス供給ユニット、前記排気ユニットを制御する制御部と、
を有し、
前記原料ガスノズルは、前記処理室内の温度が前記原料ガスの熱分解温度よりも高い場合であっても内部で前記原料ガスが分解しないような前記処理室の下部の所定位置に配設されるとともに、前記処理室の上部に向けて前記原料ガスを供給するように前記原料ガス噴出口が開設され、
前記制御部は、第１の流速での前記処理室の下部側に収容される前記基板への前記原料ガスの供給処理と、前記第１の流速よりも大きい第２の流速での前記処理室の上部側に収容されるそれ以外の前記基板への前記原料ガスの供給処理と、を含むサイクルを所定回数実施させるように構成されている基板処理装置である。
【０１５０】
［付記６］
好ましくは、
前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給ユニットと、
前記反応ガス供給ユニットと接続され、前記基板の積層方向に沿って前記処理室内に配設され、前記反応ガス供給ユニットから供給される前記反応ガスを前記処理室内に供給する反応ガスノズルと、
を有し、
前記制御部は、前記第１の流速での前記原料ガスの供給処理と、前記第２の流速での前記原料ガスの供給処理と、前記反応ガスの供給処理と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数実施させるように構成されている。
【０１５１】
［付記７］
また、好ましくは、
前記原料ガスノズルに不活性ガスを供給する不活性ガス供給管が接続され、
前記制御部は、前記不活性ガスの流量を変化させることで前記原料ガスの流速を前記第１の流速と前記第２の流速とで異ならせるように構成されている。
【０１５２】
［付記８］
また、好ましくは、
前記制御部は、
前記原料ガスの流量を変化させることにより前記原料ガスの流速を前記第１の流速と第２の流速とで異ならせるとともに、
前記第１の流速による前記原料ガスの供給処理を前記第２の流速による前記原料ガスの供給処理よりも長時間実施させるように構成されている。
【０１５３】
［付記９］
また、好ましくは、
前記制御部は、
前記原料ガスの流量を変化させることにより前記原料ガスの流速を異ならせるとともに、
前記第１の流速での前記原料ガスの供給処理を所定回数実施させる処理と、
前記第１の流速の場合よりも少ない回数で前記第２の流量での前記原料ガスの供給処理を所定回数実施させる処理と、を少なくとも含むサイクルを所定回数実施させるように構成されている。
【０１５４】
［付記１０］
また、好ましくは、
前記処理室内の前記所定位置に、前記ガス噴射口の口径が異なる複数の前記原料ガスノズルを備える。
【０１５５】
［付記１１］
また、好ましくは、
前記処理室の前記所定位置に、長さが異なる複数の前記原料ガスノズルを備える。
【０１５６】
［付記１２］
本発明の第５の態様は、
水平姿勢で積層された複数枚の基板を処理室内に収容する基板搬入工程と、
前記処理室内の温度が原料ガスの熱分解温度よりも高い場合であっても内部で前記原料ガスが分解しないような前記処理室内の所定位置に配設された原料ガスノズルから、第１の流速で前記処理室内に前記原料ガスを供給する第１の原料ガス供給工程と、
前記原料ガスノズルから、前記第１の流速とは異なる第２の流速で前記処理室内に前記原料ガスを供給する第２の原料ガス供給工程と、
前記基板の積層方向に沿って前記処理室内に配設された反応ガスノズルから、前記原料ガスと反応する反応ガスを前記処理室内に供給する反応ガス供給工程と、
前記処理室内を実質的に水平方向に排気する排気工程と、
処理が完了した前記基板を前記処理室から搬出する基板搬出工程と、を有し、
前記第１の原料ガス供給工程と、前記第２の原料ガス供給工程と、前記反応ガス供給工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数実施して前記基板上に所定の膜を形成する半導体装置の製造方法である。
【０１５７】
［付記１３］
本発明の第６の態様は、
水平姿勢で積層された複数枚の基板を処理室内に収容する基板搬入工程と、
前記処理室内の温度が原料ガスの熱分解温度よりも高い場合であっても内部で前記原料ガスが分解しないような前記処理室の下部の所定位置に配設されるとともに、前記処理室の上部に向けて原料ガス噴出口が開設された原料ガスノズルから、第１の流速で前記処理室の下部側に収容される前記基板へ前記原料ガスを供給する第１の原料ガス供給工程と、
前記原料ガスノズルから、前記第１の流速よりも大きい第２の流速で前記処理室の上部側に収容されるそれ以外の前記基板へ前記原料ガスを供給する第２の原料ガス供給工程と、
前記基板の積層方向に沿って前記処理室内に配設された反応ガスノズルから、前記原料ガスと反応する反応ガスを前記処理室内に供給する反応ガス供給工程と、
前記処理室内を実質的に水平方向に排気する排気工程と、
処理が完了した前記基板を前記処理室から搬出する基板搬出工程と、を有し、
前記第１の原料ガス供給工程と、前記第２の原料ガス供給工程と、前記反応ガス供給工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数実施して前記基板上に所定の膜を形成する半導体装置の製造方法である。
【０１５８】
［付記１４］
本発明の第７の態様は、
水平姿勢で積層された複数枚の基板をインナチューブの内部に構成される処理室内に収容する基板搬入工程と、
前記処理室内の温度が原料ガスの熱分解温度よりも高い場合であっても内部で前記原料ガスが分解しないような前記処理室の下部の所定位置に配設されるとともに、前記処理室の上部に向けて原料ガス噴出口が開設された原料ガスノズルから、第１の流速で前記処理室の下部側に収容される前記基板へ前記原料ガスを供給する第１の原料ガス供給工程と、
前記原料ガスノズルから、前記第１の流速よりも大きい第２の流速で前記処理室の上部側に収容されるそれ以外の前記基板へ前記原料ガスを供給する第２の原料ガス供給工程と、
前記基板の積層方向に沿って前記処理室内に配設された反応ガスノズルから、前記原料ガスと反応する反応ガスを前記処理室内に供給する反応ガス供給工程と、
前記インナチューブの側壁にガス排気口が開設され、前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して前記原料ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かう実質的に水平方向のガス流を生成させながら前記処理室内を排気する排気工程と、
処理が完了した前記基板を前記処理室から搬出する基板搬出工程と、を有し、
前記第１の原料ガス供給工程と、前記第２の原料ガス供給工程と、前記反応ガス供給工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数実施して前記基板上に所定の膜を形成する半導体装置の製造方法である。
【０１５９】
［付記１５］
好ましくは、
前記第１の原料ガス供給工程では、前記原料ガスノズルに接続された不活性ガス供給管からの不活性ガスとともに前記第１の流速で前記処理室内に前記原料ガスを供給し、
前記第２の原料ガス供給工程では、前記第１の原料ガス供給工程よりも流量を増やした前記不活性ガスとともに前記第２の流速で前記処理室内に前記原料ガスを供給する。
【０１６０】
［付記１６］
また、好ましくは、
前記原料ガスの流量を変化させることにより前記第１の原料ガス供給工程と前記第２の原料ガス供給工程とで前記原料ガスの流速を異ならせるとともに、
前記第１の原料ガス供給工程を前記第２の原料ガス供給工程よりも長時間実施する。
【０１６１】
［付記１７］
また、好ましくは、
前記原料ガスの流量を変化させることにより前記第１の原料ガス供給工程と前記第２の原料ガス供給工程とで前記原料ガスの流速を異ならせるとともに、
前記第１の原料ガス供給工程を所定回数実施し、
前記第１の原料ガス供給工程よりも少ない回数で前記第２の原料ガス供給工程を所定回数実施するサイクルを所定回数実施する。
【０１６２】
［付記１８］
本発明の第８の態様は、
積層された基板を収容する処理室内の温度が原料ガスの熱分解温度よりも高い場合であっても内部で前記原料ガスが分解しないような前記処理室内の所定位置に配設された原料ガスノズルから、第１の流速で前記処理室内に前記原料ガスを供給する第１の原料ガス供給工程と、前記原料ガスノズルから前記第１の流速とは異なる第２の流速で前記処理室内に前記原料ガスを供給する第２の原料ガス供給工程と、前記基板の積層方向に沿って前記処理室内に配設された反応ガスノズルから前記原料ガスと反応する反応ガスを前記処理室内に供給する反応ガス供給工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数実施することにより形成される所定の膜を有する半導体装置である。
【符号の説明】
【０１６３】
２００      ウエハ（基板）
２０１      処理室
２０７      ヒータ（加熱ユニット）
２３３ａ    原料ガスノズル
２８０      コントローラ
【図１】
0006021977.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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