(57)【要約】  複数枚の基板を収容するように構成されるとともに、内部が複数のゾーンに分割された処理室と、前記処理室内の前記複数のゾーンのそれぞれに対して、第１の反応ガス、第２の反応ガスおよび不活性ガスを供給するガス供給系と、前記各ゾーン内のガスを排気するガス排気系と、複数枚の基板を収容した前記処理室内の前記各ゾーンに対して、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第１の反応ガスを排出する第１パージ工程、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第２の反応ガスを排出する第２パージ工程を含む複数の工程を繰り返し実施することで、前記各ゾーンにおける基板上に薄膜を形成し、その際、前記各ゾーンにおいて同時に行われる工程が互いに異なる工程となるように、前記ガス供給系および前記ガス排気系を制御する制御部と、を有するように基板処理装置を構成する。
2013054652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の基板を収容するように構成されるとともに、内部が複数のゾーンに分割された処理室と、
前記処理室内の前記複数のゾーンのそれぞれに対して、第１の反応ガス、第２の反応ガスおよび不活性ガスを供給するガス供給系と、
前記各ゾーン内のガスを排気するガス排気系と、
複数枚の基板を収容した前記処理室内の前記各ゾーンに対して、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第１の反応ガスを排出する第１パージ工程、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第２の反応ガスを排出する第２パージ工程を含む複数の工程を繰り返し実施することで、前記各ゾーンにおける基板上に薄膜を形成し、その際、前記各ゾーンにおいて同時に行われる工程が互いに異なる工程となるように、前記ガス供給系および前記ガス排気系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記薄膜を形成する際に、前記各ゾーンにて繰り返される前記複数の工程を含むサイクルを、前記各ゾーン間で、非同期とするように、前記ガス供給系および前記ガス排気系を制御するよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記薄膜を形成する際に、前記第１反応ガス供給工程が行われるゾーンと、前記第２反応ガス供給工程が行われるゾーンとの間のゾーンにて、前記第１パージ工程または前記第２パージ工程が行われるように、前記ガス供給系および前記ガス排気系を制御するよう構成される請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記薄膜を形成する際に、前記第１反応ガス供給工程が行われるゾーンと、前記第２反応ガス供給工程が行われるゾーンとの間のゾーンにて、前記第１パージ工程または前記第２パージ工程が行われることで不活性ガスによるガスカーテンが形成されるように、前記ガス供給系および前記ガス排気系を制御するよう構成される請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記各ゾーンに対してガスを供給する前記ガス供給系のガス供給孔と前記各ゾーン内のガスを排出する前記ガス排気系のガス排出孔は、前記各ゾーンごとに設けられる請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記各ゾーンに対してガスを供給する前記ガス供給系のガス供給孔と前記各ゾーン内のガスを排出する前記ガス排気系のガス排出孔は、前記各ゾーンごとに、それぞれが対向するよう設けられる請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記処理室は、鉛直方向に長手方向を有する筒状の反応管により画成され、
該反応管内の内壁には、前記各ゾーンの境界部分に、前記反応管の中心方向に突出する仕切り板が設けられる請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
内部が複数のゾーンに分割された処理室内に複数枚の基板を収容する工程と、
複数枚の基板を収容した前記処理室内の前記各ゾーンに対して、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第１の反応ガスを排出する第１パージ工程、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第２の反応ガスを排出する第２パージ工程を含む複数の工程を繰り返し実施することで、前記各ゾーンにおける基板上に薄膜を形成する工程と、
を有し、
前記薄膜を形成する工程では、前記各ゾーンにおいて同時に行われる工程が互いに異なる工程となるようにする基板処理方法。
【請求項９】
内部が複数のゾーンに分割された処理室内に複数枚の基板を収容する工程と、
複数枚の基板を収容した前記処理室内の前記各ゾーンに対して、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第１の反応ガスを排出する第１パージ工程、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第２の反応ガスを排出する第２パージ工程を含む複数の工程を繰り返し実施することで、前記各ゾーンにおける基板上に薄膜を形成する工程と、
を有し、
前記薄膜を形成する工程では、前記各ゾーンにおいて同時に行われる工程が互いに異なる工程となるようにする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
内部が複数のゾーンに分割された処理室内に複数枚の基板を収容する手順と、
複数枚の基板を収容した前記処理室内の前記各ゾーンに対して、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給手順、不活性ガスを供給し第１の反応ガスを排出する第１パージ手順、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給手順、不活性ガスを供給し第２の反応ガスを排出する第２パージ手順を含む複数の手順を繰り返し実施することで、前記各ゾーンにおける基板上に薄膜を形成する手順と、
をコンピュータに実行させ、
前記薄膜を形成する手順では、前記各ゾーンにおいて同時に行われる手順が互いに異なる手順となるようにするプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ等の基板上に薄膜を形成する工程を実施する基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法、および記録媒体に関し、例えば、ＬＳＩ等の半導体装置の製造工程の一工程において絶縁膜や金属膜を形成するための基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法、および記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置（デバイス）の製造工程の一つに、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor  Field  Effect  Transistor）を製造する工程がある。このＭＯＳＦＥＴの高集積化及び高性能化に伴い、ＭＯＳＦＥＴの製造工程において多種多様の絶縁膜や金属膜の適用が検討されている。例えば、金属膜としては、ＴｉＣｌ４（四塩化チタン）とＮＨ３（アンモニア）を用いたＴｉＮ（窒化チタン）膜、絶縁膜としては、ＴＥＭＡＨ（テトラキスエチルメチルアミノハフニウム）とＯ３（オゾン）、もしくはＨ２Ｏを用いたＨｆＯ２（酸化ハフニウム）膜、ＴＥＭＡＺ（テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム）とＯ３等を用いたＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）膜などがある。【０００３】
ここで、本明細書では、金属膜という用語は、金属原子を含む導電性の物質で構成される膜、すなわち、導電性の金属含有膜を意味しており、これには、金属単体で構成される導電性の金属単体膜の他、導電性の金属窒化膜、導電性の金属酸化膜、導電性の金属酸窒化膜、導電性の金属炭化膜（金属カーバイド膜）、導電性の金属炭窒化膜、導電性の金属複合膜、導電性の金属合金膜、導電性の金属シリサイド膜等も含まれる。なお、ＴｉＮ膜、ＴａＮ膜、ＨｆＮ膜、ＺｒＮ膜は導電性の金属窒化膜であり、ＴｉＣ膜は導電性の金属炭化膜であり、ＴｉＣＮ膜は導電性の金属炭窒化膜であり、ＴｉＡｌＮ膜は導電性の金属複合膜である。
また、熱負荷低減や３Ｄ（３次元）デバイス構造の適用の観点から、成膜手法としては、複数種類のガスを同時に供給する同時供給法よりも、複数種類のガスを交互に供給する交互供給法の適用が増えている。【０００４】
交互供給法にて成膜する場合の従来例における成膜シーケンスを図６に示す。図６に示すように、交互供給法にて成膜する場合は、通常、（１）プリカーサである第１の反応ガス６１の供給工程、（２）第１の反応ガス６１をパージガス６２により排出する第１パージ工程、（３）酸化もしくは還元ガスである第２の反応ガス６３の供給工程、（４）第２の反応ガス６３をパージガス６４により排出する第２パージ工程、の４つの工程を１サイクルとし、このサイクルを繰り返すことで成膜する。【０００５】
図７は、例えば縦型成膜装置で従来例の成膜シーケンスを行う場合の、処理炉内の雰囲気を示す図である。図７は、処理炉の垂直断面図であり、略円筒形状の反応管５０３内に複数のウエハ２０２を搭載したボート２１７が搬入されており、ガスノズル５３１からガスが反応管５０３内に供給され、排気管２７１から排気される。
まず、図７（ａ）において、ガスノズル５３１から第１の反応ガス６１が供給される。次に、図７（ｂ）において、ガスノズル５３１からパージガス６２が供給され、第１の反応ガス６１をパージガス６２により排出する。次に、図７（ｃ）において、ガスノズル５３１から第２の反応ガス６３が供給される。次に、図７（ｄ）において、ガスノズル５３１からパージガス６４が供給され、第２の反応ガス６３をパージガス６４により排出する。【０００６】
このとき、第１の反応ガス（プリカーサ）供給工程、および、第２の反応ガス（酸化／還元ガス）供給工程においては、適正な反応を起こす必要があるため、十分な供給量が必要となる。その供給量は、単位時間当たりのガス供給量と供給時間の積からなる暴露量に依存し、単位時間当たりの供給量が多いと供給時間を短くでき、単位時間当たりの供給量が少ないと供給時間を長くする必要がある。
このため、この成膜をバッチ炉、例えば縦型成膜装置で行う場合、チャンバ容量が大きく、かつ、ウエハ枚数が多いので、単位時間当たりの供給量を多くすることが難しく、その結果、プリカーサ供給工程や酸化／還元ガス供給工程にかかる時間が長くなり、スループットが低下する要因となっている。【０００７】
下記の特許文献１には、縦型成膜装置において、処理室内に第１の反応種を供給する工程と、処理室から余剰な第１の反応種を除去するパージ工程と、処理室内に第２の反応種を供給する工程と、処理室から余剰な第２の反応種を除去するパージ工程とから成るステップを繰り返して、基板上に所望の厚さの薄膜を形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２６９５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、従来の縦型成膜装置において、複数種類の反応ガスを交互に供給して成膜を行う場合、第１の反応ガス供給工程や第２の反応ガス供給工程に要する時間が長くなり、スループットを向上させることが容易ではなかった。
本発明の目的は、第１の反応ガス供給工程や第２の反応ガス供給工程に要する時間を短縮し、スループットを向上させることのできる基板処理装置や、該基板処理装置を用いた基板処理方法、半導体装置の製造方法および記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、
複数枚の基板を収容するように構成されるとともに、内部が複数のゾーンに分割された処理室と、
前記処理室内の前記複数のゾーンのそれぞれに対して、第１の反応ガス、第２の反応ガスおよび不活性ガスを供給するガス供給系と、
前記各ゾーン内のガスを排気するガス排気系と、
複数枚の基板を収容した前記処理室内の前記各ゾーンに対して、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第１の反応ガスを排出する第１パージ工程、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第２の反応ガスを排出する第２パージ工程を含む複数の工程を繰り返し実施することで、前記各ゾーンにおける基板上に薄膜を形成し、その際、前記各ゾーンにおいて同時に行われる工程が互いに異なる工程となるように、前記ガス供給系および前記ガス排気系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。【００１１】
本発明の他の態様によれば、
内部が複数のゾーンに分割された処理室内に複数枚の基板を収容する工程と、
複数枚の基板を収容した前記処理室内の前記各ゾーンに対して、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第１の反応ガスを排出する第１パージ工程、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第２の反応ガスを排出する第２パージ工程を含む複数の工程を繰り返し実施することで、前記各ゾーンにおける基板上に薄膜を形成する工程と、
を有し、
前記薄膜を形成する工程では、前記各ゾーンにおいて同時に行われる工程が互いに異なる工程となるようにする基板処理方法が提供される。【００１２】
本発明のさらに他の態様によれば、
内部が複数のゾーンに分割された処理室内に複数枚の基板を収容する工程と、
複数枚の基板を収容した前記処理室内の前記各ゾーンに対して、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第１の反応ガスを排出する第１パージ工程、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第２の反応ガスを排出する第２パージ工程を含む複数の工程を繰り返し実施することで、前記各ゾーンにおける基板上に薄膜を形成する工程と、
を有し、
前記薄膜を形成する工程では、前記各ゾーンにおいて同時に行われる工程が互いに異なる工程となるようにする半導体装置の製造方法が提供される。【００１３】
本発明のさらに他の態様によれば、
内部が複数のゾーンに分割された処理室内に複数枚の基板を収容する手順と、
複数枚の基板を収容した前記処理室内の前記各ゾーンに対して、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給手順、不活性ガスを供給し第１の反応ガスを排出する第１パージ手順、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給手順、不活性ガスを供給し第２の反応ガスを排出する第２パージ手順を含む複数の手順を繰り返し実施することで、前記各ゾーンにおける基板上に薄膜を形成する手順と、
をコンピュータに実行させ、
前記薄膜を形成する手順では、前記各ゾーンにおいて同時に行われる手順が互いに異なる手順となるようにするプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
このように構成すると、第１の反応ガス供給工程や第２の反応ガス供給工程に要する時間を短縮し、スループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態における処理炉を側面からみた垂直断面図を示す。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図（水平断面図）を示す。
【図３】本発明の実施形態における成膜シーケンスを示す図である。
【図４】本発明の実施形態の成膜シーケンスにおける処理炉内の雰囲気を示す図である。
【図５】本発明の実施形態における成膜シーケンスを説明するための図である。
【図６】従来例における成膜シーケンスを示す図である。
【図７】従来例の成膜シーケンスにおける処理炉内の雰囲気を示す図である。
【図８】本発明の実施形態における制御部を説明するための図である。
【図９】本発明の他の実施形態の成膜シーケンスにおける処理炉内の雰囲気を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施の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２００部分を縦断面図で示している。また、図２は、処理炉２００部分を図１のＡ−Ａ線断面図（水平断面図）で示している。
図１に示されているように、処理炉２００は加熱源（加熱手段）としてのヒータ２０７（２０７１〜２０７６）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、抵抗加熱型のヒータ（抵抗加熱による熱源）であり、後述する処理室２０１内のウエハ２０２を所定の温度に加熱するように構成されている。
ヒータ２０７は、２０７１〜２０７６の６つのゾーン（領域）に区分されており、各ゾーンのヒータは、それぞれコントローラ２８０に接続され、それぞれ独立に温度を調節できるようになっている。
【００１７】
図１に示すように、処理室２０１内は、上から順に少なくとも４つの処理ゾーンである、第１ゾーン〜第４ゾーンに区分されている。第１ゾーン〜第４ゾーンは、処理時においてウエハ２０２が載置される領域であり、それぞれ、主に、第１ゾーンヒータ２０７１、第２ゾーンヒータ２０７２、第３ゾーンヒータ２０７３、第４ゾーンヒータ２０７４により加熱される。第１ゾーンの上方と第４ゾーンの下方には、ウエハ２０２が載置されない補助加熱領域が設けられ、それぞれ第１補助加熱ヒータ２０７５と第２補助加熱ヒータ２０７６により加熱される。なお、第２補助加熱ヒータ２０７６に対応するボート２１７上には、製品用ウエハでないダミーウエハが搭載される。また、必要に応じて、第１ゾーンヒータ２０７１の上部に対応するボート２１７上にも、製品用ウエハでないダミーウエハが搭載される。
【００１８】
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（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成されており、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の筒中空部には処理室（反応室）２０１が形成されており、基板としてのウエハ２０２を後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。反応管２０３により反応容器（処理容器）が形成される。
【００１９】
次に、ガス供給系について説明する。ガス供給系は、後述する第１反応ガス供給系、第２反応ガス供給系、第１不活性ガス供給系、第２不活性ガス供給系により構成される。
図１に示すように、反応管２０３内には、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給ノズル２３１〜２３４と、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給ノズル３３１〜３３４（図２参照）とが、反応管２０３下部の側壁を水平方向に貫通するように設けられている。第１反応ガス供給ノズル２３１〜２３４と第２反応ガス供給ノズル３３１〜３３４は、それぞれ、処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２０２との間における円弧状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２０２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、第１反応ガス供給ノズル２３１〜２３４と第２反応ガス供給ノズル３３１〜３３４は、それぞれ、ウエハ２０２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。第１反応ガス供給ノズル２３１〜２３４と第２反応ガス供給ノズル３３１〜３３４は、ノズル２３１と３３１、２３２と３３２、２３３と３３３、２３４と３３４が、それぞれ同一形状を有しており、それぞれＬ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部は反応管２０３の下部側壁を貫通するように設けられており、その垂直部は少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。図１においては、図示を簡明にする便宜上、ノズル２３１と３３１、２３２と３３２、２３３と３３３、２３４と３３４を、それぞれ１本で示している。
なお、反応管２０３の下方に、反応管２０３を支持する金属製のマニホールドを設け、各ノズルを、この金属製のマニホールドの側壁を貫通するように設けるようにしてもよい。このように、処理炉２００の炉口部を金属製とし、この金属製の炉口部にノズル等を取り付けるようにしてもよい。
【００２０】
図１に示すように、第１反応ガス供給ノズル２３１は第１ゾーンの上端までの長さを有し、第１反応ガス供給ノズル２３２は第２ゾーンの上端までの長さを有し、第１反応ガス供給ノズル２３３は第３ゾーンの上端までの長さを有し、第１反応ガス供給ノズル２３４は第４ゾーンの上端までの長さを有している。
第１ゾーン内の第１反応ガス供給ノズル２３１の側面には、ガスを供給するガス供給孔２３１ｈが複数設けられ、第２ゾーン内の第１反応ガス供給ノズル２３２の側面には、ガスを供給するガス供給孔２３２ｈが複数設けられ、第３ゾーン内の第１反応ガス供給ノズル２３３の側面には、ガスを供給するガス供給孔２３３ｈが複数設けられ、第４ゾーン内の第１反応ガス供給ノズル２３４の側面には、ガスを供給するガス供給孔２３４ｈが複数設けられている。
【００２１】
同様に、第２反応ガス供給ノズル３３１は第１ゾーンの上端までの長さを有し、第２反応ガス供給ノズル３３２は第２ゾーンの上端までの長さを有し、第２反応ガス供給ノズル３３３は第３ゾーンの上端までの長さを有し、第２反応ガス供給ノズル３３４は第４ゾーンの上端までの長さを有している。
また、第１ゾーン内の第２反応ガス供給ノズル３３１の側面には、ガスを供給するガス供給孔３３１ｈが複数設けられ、第２ゾーン内の第２反応ガス供給ノズル３３２の側面には、ガスを供給するガス供給孔３３２ｈが複数設けられ、第３ゾーン内の第２反応ガス供給ノズル３３３の側面には、ガスを供給するガス供給孔３３３ｈが複数設けられ、第４ゾーン内の第２反応ガス供給ノズル３３４の側面には、ガスを供給するガス供給孔３３４ｈが複数設けられている。
なお、図示を簡明にする便宜上、図１においては、ガス供給孔２３１ｈと３３１ｈ、２３２ｈと３３２ｈ、２３３ｈと３３３ｈ、２３４ｈと３３４ｈをそれぞれ一方で示す。また、図２においては、２３４ｈと３３４ｈのみを示す。
【００２２】
ガス供給孔２３１ｈ〜２３４ｈ、３３１ｈ〜３３４ｈは、反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２０２に向けてガスを供給することが可能となっている。これらのガス供給孔２３１ｈ〜２３４ｈ、３３１ｈ〜３３４ｈは、いずれも、各ゾーンの下部から上部にわたってそれぞれ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。
好ましくは、これらのガス供給孔２３１ｈ〜２３４ｈ、３３１ｈ〜３３４ｈのそれぞれは、ボート２１７に積載されたウエハ２０２のそれぞれに対応するよう、ウエハ２０２とウエハ２０２の間の位置に配置され、これらのガス供給孔から流出したガスが、ウエハ２０２とウエハ２０２の間を水平方向に流れるように構成される。このように構成すると、各ゾーンに配置されたガス供給孔から流出したガスが、他のゾーンへ混入することを効果的に抑制できる。
【００２３】
かくして、第１反応ガス供給ノズル２３１は第１ゾーン内へガスを供給し、第１反応ガス供給ノズル２３２は第２ゾーン内へガスを供給し、第１反応ガス供給ノズル２３３は第３ゾーン内へガスを供給し、第１反応ガス供給ノズル２３４は第４ゾーン内へガスを供給するように構成され、好ましくは、それぞれ、他のゾーンへはガスを供給しないように構成される。
同様に、第２反応ガス供給ノズル３３１は第１ゾーン内へガスを供給し、第２反応ガス供給ノズル３３２は第２ゾーン内へガスを供給し、第２反応ガス供給ノズル３３３は第３ゾーン内へガスを供給し、第２反応ガス供給ノズル３３４は第４ゾーン内へガスを供給するように構成され、好ましくは、それぞれ、他のゾーンへはガスを供給しないように構成される。
【００２４】
このように、本実施形態におけるガス供給の方法は、反応管２０３の内壁と、積載された複数枚のウエハ２０２の端部とで定義される円弧状の縦長の空間内に配置した第１反応ガス供給ノズル２３１〜２３４と第２反応ガス供給ノズル３３１〜３３４を経由してガスを搬送し、第１反応ガス供給ノズル２３１〜２３４と第２反応ガス供給ノズル３３１〜３３４にそれぞれ開口されたガス供給孔２３１ｈ〜２３４ｈ、３３１ｈ〜３３４ｈからウエハ２０２の近傍で初めて反応管２０３内にガスを噴出させており、反応管２０３内におけるガスの主たる流れをウエハ２０２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２０２に均一にガスを供給でき、各ウエハ２０２に形成される薄膜の膜厚を均一にできる効果がある。なお、反応後の残ガスは、後述する排出孔２０３ｃの方向に向かって流れ、排気室２０１ａを介して、排気管２７１より排気されることとなる。
【００２５】
図２に示すように、第１反応ガス供給ノズル２３１〜２３４には、それぞれ、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給管２３１ａ〜２３４ａが接続されており、第２反応ガス供給ノズル３３１〜３３４には、それぞれ、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給管３３１ａ〜３３４ａが接続されている。
【００２６】
第１反応ガス供給管２３１ａには、上流方向から順に、第１反応ガス供給源であるＴＥＭＡＺ供給源２４１、開閉弁であるバルブ２６１ｃ、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）２５１ａ、及びバルブ２６１ａが設けられている。また、第１反応ガス供給管２３１ａのバルブ２６１ａよりも下流側には、不活性ガス供給管２３１ｂが接続されている。この不活性ガス供給管２３１ｂには、上流方向から順に、不活性ガス供給源であるＮ２ガス供給源２４３、バルブ２６１ｄ、ＭＦＣ２５１ｂ、及びバルブ２６１ｂが設けられている。第１反応ガス供給管２３１ａの先端部（最下流部）には、上述の第１反応ガス供給ノズル２３１が接続されており、第１ゾーン内へ第１の反応ガスを供給可能となっている。
【００２７】
同様に、第１反応ガス供給管２３２ａには、上流方向から順に、ＴＥＭＡＺ供給源２４１、バルブ２６２ｃ、ＭＦＣ２５２ａ、及びバルブ２６２ａが設けられている。また、第１反応ガス供給管２３２ａのバルブ２６２ａよりも下流側には、不活性ガス供給管２３２ｂが接続されている。この不活性ガス供給管２３２ｂには、上流方向から順に、Ｎ２ガス供給源２４３、バルブ２６２ｄ、ＭＦＣ２５２ｂ、及びバルブ２６２ｂが設けられている。第１反応ガス供給管２３２ａの先端部（最下流部）には、上述の第１反応ガス供給ノズル２３２が接続されており、第２ゾーン内へ第１の反応ガスを供給可能となっている。
【００２８】
同様に、第１反応ガス供給管２３３ａには、上流方向から順に、ＴＥＭＡＺ供給源２４１、バルブ２６３ｃ、ＭＦＣ２５３ａ、及びバルブ２６３ａが設けられている。また、第１反応ガス供給管２３３ａのバルブ２６３ａよりも下流側には、不活性ガス供給管２３３ｂが接続されている。この不活性ガス供給管２３３ｂには、上流方向から順に、Ｎ２ガス供給源２４３、バルブ２６３ｄ、ＭＦＣ２５３ｂ、及びバルブ２６３ｂが設けられている。第１反応ガス供給管２３３ａの先端部（最下流部）には、上述の第１反応ガス供給ノズル２３３が接続されており、第３ゾーン内へ第１の反応ガスを供給可能となっている。
【００２９】
同様に、第１反応ガス供給管２３４ａには、上流方向から順に、ＴＥＭＡＺ供給源２４１、バルブ２６４ｃ、ＭＦＣ２５４ａ、及びバルブ２６４ａが設けられている。また、第１反応ガス供給管２３４ａのバルブ２６４ａよりも下流側には、不活性ガス供給管２３４ｂが接続されている。この不活性ガス供給管２３４ｂには、上流方向から順に、Ｎ２ガス供給源２４３、バルブ２６４ｄ、ＭＦＣ２５４ｂ、及びバルブ２６４ｂが設けられている。第１反応ガス供給管２３４ａの先端部（最下流部）には、上述の第１反応ガス供給ノズル２３４が接続されており、第４ゾーン内へ第１の反応ガスを供給可能となっている。
【００３０】
主に、第１反応ガス供給管２３１ａ〜２３４ａ、バルブ２６１ｃ〜２６４ｃ、ＭＦＣ２５１ａ〜２５４ａ、バルブ２６１ａ〜２６４ａにより、第１反応ガス供給系が構成される。なお、第１反応ガス供給源２４１や、第１反応ガス供給ノズル２３１〜２３４やガス供給孔２３１ｈ〜２３４ｈを、第１反応ガス供給系に含めて考えてもよい。
また、主に、不活性ガス供給管２３１ｂ〜２３４ｂ、バルブ２６１ｄ〜２６４ｄ、ＭＦＣ２５１ｂ〜２５４ｂ、バルブ２６１ｂ〜２６４ｂにより、第１不活性ガス供給系が構成される。第１不活性ガス供給系は第１パージガス供給系としても機能する。なお、不活性ガス供給源２４３や、第１反応ガス供給ノズル２３１〜２３４やガス供給孔２３１ｈ〜２３４ｈを、第１不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００３１】
第１反応ガス供給管２３１ａ〜２３４ａからは、それぞれ、金属元素であるジルコニウム（Ｚｒ）を含む原料ガス（ジルコニウム原料ガス）として、ＴＥＭＡＺ（テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム：Ｚｒ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］４）ガスが、バルブ２６１ｃ〜２６４ｃ、ＭＦＣ２５１ａ〜２５４ａ、バルブ２６１ａ〜２６４ａ、第１反応ガス供給ノズル２３１〜２３４を介して処理室２０１内に供給される。すなわち、第１反応ガス供給系はジルコニウム原料ガス供給系として構成される。
このとき同時に、不活性ガス供給管２３１ｂ〜２３４ｂから、それぞれ、不活性ガスが、バルブ２６１ｄ〜２６４ｄ、ＭＦＣ２５１ｂ〜２５４ｂ、バルブ２６１ｂ〜２６４ｂを介して第１反応ガス供給管２３１ａ〜２３４ａ内に供給されるようにしてもよい。第１反応ガス供給管２３１ａ〜２３４ａ内に供給された不活性ガスは、それぞれ、第１反応ガス供給ノズル２３１〜２３４を介して、ＴＥＭＡＺガスとともに処理室２０１内に供給される。なお、ＴＥＭＡＺのように常温常圧下で液体状態である液体原料を用いる場合は、液体原料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、原料ガスとして供給することとなる。
【００３２】
第２反応ガス供給管３３１ａには、上流方向から順に、第２反応ガス供給源であるＯ３供給源２４２、バルブ３６１ｃ、ＭＦＣ３５１ａ、及びバルブ３６１ａが設けられている。また、第２反応ガス供給管３３１ａのバルブ３６１ａよりも下流側には、不活性ガス供給管３３１ｂが接続されている。この不活性ガス供給管３３１ｂには、上流方向から順に、不活性ガス供給源であるＮ２ガス供給源２４３、バルブ３６１ｄ、ＭＦＣ３５１ｂ、及びバルブ３６１ｂが設けられている。第２反応ガス供給管３３１ａの先端部（最下流部）には、上述の第２反応ガス供給ノズル３３１が接続されており、第１ゾーン内へ第２の反応ガスを供給可能となっている。
【００３３】
同様に、第２反応ガス供給管３３２ａには、上流方向から順に、Ｏ３供給源２４２、バルブ３６２ｃ、ＭＦＣ３５２ａ、及びバルブ３６２ａが設けられている。また、第２反応ガス供給管３３２ａのバルブ３６２ａよりも下流側には、不活性ガス供給管３３２ｂが接続されている。この不活性ガス供給管３３２ｂには、上流方向から順に、不活性ガス供給源であるＮ２ガス供給源２４３、バルブ３６２ｄ、ＭＦＣ３５２ｂ、及びバルブ３６２ｂが設けられている。第２反応ガス供給管３３２ａの先端部（最下流部）には、上述の第２反応ガス供給ノズル３３２が接続されており、第２ゾーン内へ第２の反応ガスを供給可能となっている。
【００３４】
同様に、第２反応ガス供給管３３３ａには、上流方向から順に、Ｏ３供給源２４２、バルブ３６３ｃ、ＭＦＣ３５３ａ、及びバルブ３６３ａが設けられている。また、第２反応ガス供給管３３３ａのバルブ３６３ａよりも下流側には、不活性ガス供給管３３３ｂが接続されている。この不活性ガス供給管３３３ｂには、上流方向から順に、不活性ガス供給源であるＮ２ガス供給源２４３、バルブ３６３ｄ、ＭＦＣ３５３ｂ、及びバルブ３６３ｂが設けられている。第２反応ガス供給管３３３ａの先端部（最下流部）には、上述の第２反応ガス供給ノズル３３３が接続されており、第３ゾーン内へ第２の反応ガスを供給可能となっている。
【００３５】
同様に、第２反応ガス供給管３３４ａには、上流方向から順に、Ｏ３供給源２４２、バルブ３６４ｃ、ＭＦＣ３５４ａ、及びバルブ３６４ａが設けられている。また、第２反応ガス供給管３３４ａのバルブ３６４ａよりも下流側には、不活性ガス供給管３３４ｂが接続されている。この不活性ガス供給管３３４ｂには、上流方向から順に、不活性ガス供給源であるＮ２ガス供給源２４３、バルブ３６４ｄ、ＭＦＣ３５４ｂ、及びバルブ３６４ｂが設けられている。第２反応ガス供給管３３４ａの先端部（最下流部）には、上述の第２反応ガス供給ノズル３３４が接続されており、第４ゾーン内へ第２の反応ガスを供給可能となっている。
【００３６】
主に、第２反応ガス供給管３３１ａ〜３３４ａ、バルブ３６１ｃ〜３６４ｃ、ＭＦＣ３５１ａ〜３５４ａ、バルブ３６１ａ〜３６４ａにより、第２反応ガス供給系が構成される。なお、第２反応ガス供給源２４２や、第２反応ガス供給ノズル３３１〜３３４やガス供給孔３３１ｈ〜３３４ｈを、第２反応ガス供給系に含めて考えてもよい。
また、主に、不活性ガス供給管３３１ｂ〜３３４ｂ、バルブ３６１ｄ〜３６４ｄ、ＭＦＣ３５１ｂ〜３５４ｂ、バルブ３６１ｂ〜３６４ｂにより、第２不活性ガス供給系が構成される。第２不活性ガス供給系は第２パージガス供給系としても機能する。なお、不活性ガス供給源２４３や、第２反応ガス供給ノズル３３１〜３３４やガス供給孔３３１ｈ〜３３４ｈを、第２不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００３７】
第２反応ガス供給管３３１ａ〜３３４ａからは、それぞれ、酸化性ガスとして、第２の反応ガスであるオゾン（Ｏ３）ガスが、バルブ３６１ｃ〜３６４ｃ、ＭＦＣ３５１ａ〜３５４ａ、バルブ３６１ａ〜３６４ａ、第２反応ガス供給ノズル３３１〜３３４を介して、処理室２０１内に供給される。すなわち、第２反応ガス供給系は酸化性ガスであるオゾンガス供給系として構成される。このとき同時に、不活性ガス供給管３３１ｂ〜３３４ｂから、不活性ガスが、バルブ３６１ｄ〜３６４ｄ、ＭＦＣ３５１ｂ〜３５４ｂ、バルブ３６１ｂ〜３６４ｂを介して、第２反応ガス供給管３３１ａ〜３３４ａ内に供給されるようにしてもよい。第２反応ガス供給管３３１ａ〜３３４ａ内に供給された不活性ガスは、それぞれ、第２反応ガス供給ノズル３３１〜３３４を介して、Ｏ３ガスとともに処理室２０１内へ供給される。
【００３８】
次に、ガス排気系について説明する。
図１に示すように、反応管２０３の反応ガス供給ノズルと対向する側の反応管側壁２０３ｂには、処理室２０１内の雰囲気を排出する排出孔２０３ｃが複数設けられている。排出孔２０３ｃは、本実施形態では横長のスリット状であり、それぞれが、ガス供給孔２３１ｈ〜２３４ｈやガス供給孔３３１ｈ〜３３４ｈのそれぞれと対向する位置に、ガス供給孔２３１ｈ〜２３４ｈやガス供給孔３３１ｈ〜３３４ｈのそれぞれと同じ高さに、ガス供給孔２３１ｈ〜２３４ｈやガス供給孔３３１ｈ〜３３４ｈと同じ数だけ設けられている。
【００３９】
排出孔２０３ｃの外側には、排気室２０１ａが設けられている。排気室２０１ａは、鉛直方向に長い筒の内部（中空部）として形成されている。この筒は、排気室側壁２０３ａと反応管側壁２０３ｂとで構成される。排気室２０１ａの上端は閉塞され、下端は排気管２７１に接続されている。排気室２０１ａを設けることにより、ガス供給孔２３１ｈ〜２３４ｈやガス供給孔３３１ｈ〜３３４ｈから処理室２０１内へ水平方向に流出したガスが、排出孔２０３ｃへ向けて、処理室２０１内を水平に流れ易くなっている。
【００４０】
また、各ゾーンの境界位置における反応管２０３の内壁には、反応管２０３の内壁から内向きに突出するように、仕切り板２０３ｄが設けられている。仕切り板２０３ｄは、反応管２０３の内壁に熔接されている。図２に示すように、仕切り板２０３ｄは、上面視が環状（ドーナツ状）であり、各ゾーンのガス供給孔から、処理室２０１内へ水平方向に流出したガスが、他のゾーンへ混入するのを抑制している。排気室側壁２０３ａ、仕切り板２０３ｄは、反応管２０３と同じ石英等の材料で形成されている。
【００４１】
反応管２０３の下部、すなわち排気室２０１ａの下部には、排気室２０１ａ内の雰囲気を排気するための排気管２７１が接続されている。排気室２０１ａと排気管２７１との接続部に排気口が形成される。排気管２７１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２７４および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ２７２を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２７３が接続されている。なお、ＡＰＣバルブ２７２は、真空ポンプ２７３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２７３を作動させた状態で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、排出孔２０３ｃ、排気室２０１ａ、排気管２７１、圧力センサ２７４、ＡＰＣバルブ２７２により排気系が構成される。なお、真空ポンプ２７３を排気系に含めて考えてもよい。
【００４２】
ウエハ２０２に対する処理中は、真空ポンプ２７３を作動させた状態で、圧力センサ２７４により検出された圧力情報に基づいてＡＰＣバルブ２７２の弁の開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力が大気圧未満の所定の圧力（真空度）となるように調整（制御）される。主に、圧力センサ２７４、ＡＰＣバルブ２７２により、圧力制御部（圧力調整部）が構成される。
【００４３】
反応管２０３の下方には、反応管２０３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、反応管２０３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、例えばステンレス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、反応管２０３の下端と当接するシール部材としてＯリング２２０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、後述する基板保持具としてのボート２１７を回転させるボート回転機構２６７が設置されている。ボート回転機構２６７の回転軸２６５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。ボート回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２０２を回転させるように構成されている。
【００４４】
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。すなわち、ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ２０２を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成される。
【００４５】
基板保持具としてのボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料により構成されており、複数枚のウエハ２０２を水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に積層して保持するように構成されている。なお、ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる断熱部材２１８が設けられており、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るように構成されている。なお、断熱部材２１８は、石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる複数枚の断熱板と、これら断熱板を水平姿勢で多段に支持する断熱板ホルダとにより構成してもよい。
【００４６】
図２に示すように、反応管２０３内には、温度検出器としての温度センサ２０８が設置されている。温度センサ２０８は、第１〜第４の各ゾーンごとに設置されており、各温度センサ２０８により検出された温度情報に基づき、第１ゾーンヒータ２０７１〜第４ゾーンヒータ２０７４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ように構成されている。温度センサ２０８は、第１反応ガス供給ノズル２３１〜２３４や第２反応ガス供給ノズル３３１〜３３４と同様に、Ｌ字型に構成されており、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
ウエハ２０２に対する処理中は、各温度センサ２０８により検出された温度情報に基づきヒータ２０７（２０７１〜２０７４）への通電具合が調整され、処理室２０１内のウエハ２０２が所定の温度となるように制御される。
【００４７】
次に、図８を用いて制御部２８０を説明する。図８は、本実施形態における制御部を説明するための図である。
図８に示されているように、制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２８１、ＲＡＭ（Random Access Memory）２８２、記憶部２８３、操作表示部２８４、Ｉ／Ｏポート２８５、入出力部２８６を備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２８２、記憶部２８３、操作表示部２８４、Ｉ／Ｏポート２８５、入出力部２８６は、内部バス２８７を介して、ＣＰＵ２８１とデータ交換可能なように構成されている。
操作表示部２８４は、操作者からの指示等の入力を受け付け、また、各種データ等を表示するもので、例えばタッチパネル等により構成される。
【００４８】
記憶部（記憶装置）２８３は、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成されている。記憶部２８３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、後述する基板処理の手順や条件など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。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２８０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、この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。なお、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、プロセス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、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２８２は、ＣＰＵ２８１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。
【００４９】
Ｉ／Ｏポート２８５は、上述のＭＦＣ２５１ａ〜２５４ａ、２５１ｂ〜２５４ｂ、３５１ａ〜３５４ａ、３５１ｂ〜３５４ｂ、開閉バルブ２６１ａ〜２６４ａ、２６１ｂ〜２６４ｂ、２６１ｃ〜２６４ｃ、２６１ｄ〜２６４ｄ、３６１ａ〜３６４ａ、３６１ｂ〜３６４ｂ、３６１ｃ〜３６４ｃ、３６１ｄ〜３６４ｄ、圧力センサ２７４、ＡＰＣバルブ２７２、真空ポンプ２７３、温度センサ２０８、ヒータ２０７、ボートエレベータ１１５、ボート回転機構２６７等の基板処理装置の各構成部に接続されている。Ｉ／Ｏポート２８５は、各構成部から受信したセンサ情報等をＣＰＵ２８１へ送信するとともに、ＣＰＵ２８１から受信した各構成部への指令を各構成部に送信する。
入出力部２８６は、プログラムや各種データ等をコントローラ２８０外部の後述する外部記憶装置２９０から読み出して記憶部２８３へ書き込み、また、記憶部２８３内のプログラムや各種データ等を読み出して外部記憶装置２９０へ書き込む入出力動作を行う。
【００５０】
ＣＰＵ２８１は、記憶部２８３から制御プログラムを読み出して実行すると共に、操作表示部２８４からの操作コマンドの入力等に応じて記憶部２８３からプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ２８１は、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、Ｉ／Ｏポート２８５を介して、ＭＦＣ２５１ａ〜２５４ａ、２５１ｂ〜２５４ｂ、３５１ａ〜３５４ａ、３５１ｂ〜３５４ｂによる各種ガスの流量調整動作、開閉バルブ２６１ａ〜２６４ａ、２６１ｂ〜２６４ｂ、２６１ｃ〜２６４ｃ、２６１ｄ〜２６４ｄ、３６１ａ〜３６４ａ、３６１ｂ〜３６４ｂ、３６１ｃ〜３６４ｃ、３６１ｄ〜３６４ｄの開閉動作、ＡＰＣバルブ２７２の開閉動作及び圧力センサ２７４に基づくＡＰＣバルブ２７２による圧力調整動作、温度センサ２０８に基づくヒータ２０７の温度調整動作、真空ポンプ２７３の起動および停止、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、ボート回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作等を制御するように構成されている。
【００５１】
なお、コントローラ２８０は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスク、ＭＯ（Magneto Optical Disc）等の光磁気ディスク、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやメモリカード等の半導体メモリ）２９０を用意し、係る外部記憶装置２９０から入出力部２８６を介して汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ２８０を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２９０を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置２９０を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶部２８３や外部記憶装置２９０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る。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部２８３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、その両方を含む場合がある。
【００５２】
次に、上述の基板処理装置の処理炉を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に高誘電率絶縁膜である酸化膜としての金属酸化膜を成膜する薄膜形成工程のシーケンス例について説明する。本実施例では、絶縁膜としてＺｒＯ２膜を成膜する際において、ＺｒプリカーサとしてＴＥＭＡＺ（Ｚｒ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）、酸化源としてＯ３を用いた事例を用いて説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。
【００５３】
まず、複数枚のウエハ２０２がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ２０２を保持したボート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内に搬入（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２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。
【００５４】
続いて、処理室２０１内が大気圧未満の所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２７３によって真空排気される。このとき、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２７４で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２７２がフィードバック制御される（圧力調整）。なお、真空ポンプ２７３は、少なくともウエハ２０２に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。
【００５５】
また、処理室２０１内のウエハ２０２が所望の温度となるようにヒータ２０７（ヒータ２０７１〜２０７６）によって加熱される。このとき、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２０８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（温度調整）。なお、ヒータ２０７による処理室２０１内のウエハ２０２の加熱は、少なくともウエハ２０２に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
【００５６】
続いて、ボート回転機構２６７によりボート２１７及びウエハ２０２の回転を開始する。なお、ボート回転機構２６７によるボート２１７及びウエハ２０２の回転は、少なくとも、ウエハ２０２に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
【００５７】
ボート２１７の回転開始後、後述する４つのステップを順次実行し、薄膜形成を行う。すなわち、本実施形態の薄膜形成工程は、この４つのステップ（要素工程）から構成される。
この４つのステップのタイミング図を図３に示す。図３は、本実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミング図であり、便宜上、処理室内へ供給する主な物質の供給タイミングを示している。
【００５８】
なお、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（集合体）」を意味する場合（すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合）がある。また、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（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。
【００５９】
従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（又は膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（又は膜）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や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（又は膜）を形成する」ことを意味する場合がある。
【００６０】
なお、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様であり、その場合、上記説明において、「ウエハ」を「基板」に置き換えて考えればよい。
【００６１】
まず、第１ゾ−ンにおけるステップ１〜ステップ４を説明する。
［ステップ１］（ジルコニウム含有層形成工程）
ステップ１において、図３に示すように、第１ゾ−ン内にＴＥＭＡＺガスが供給される。詳しくは、第１反応ガス供給管２３１ａのバルブ２６１ｃ、２６１ａを開き、第１反応ガス供給管２３１ａにＴＥＭＡＺガスを流す。ＴＥＭＡＺガスは、ＭＦＣ２５１ａにより流量調整される。流量調整されたＴＥＭＡＺガスは、第１反応ガス供給ノズル２３１の複数のガス供給孔２３１ｈから、所定の温度に加熱された減圧状態の処理室２０１内におけるウエハ配列領域である第１ゾ−ンへ、水平方向に流出するように供給される。第１ゾ−ン内に供給されたＴＥＭＡＺガスは、第１ゾ−ン内を水平方向に流れ、複数のガス供給孔２３１ｈにそれぞれ対向して設けられた排出孔（スリット）２０３ｃから排気室２０１ａへ流出し、排気室２０１ａ内を流下して反応管２０３の下端側に設けられた排気口を介して排気管２７１から排気される。このとき、第１ゾーン内におけるウエハ２０２に対してＴＥＭＡＺガスが供給されることとなる。
【００６２】
このとき、不活性ガス供給管２３１ｂのバルブ２６１ｄ、２６１ｂを開き、不活性ガス供給管２３１ｂからキャリアガスとして不活性ガスであるＮ２ガスを供給するようにしてもよい。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２５１ｂにより流量調整されて、第１反応ガス供給管２３１ａ内に供給される。流量調整されたＮ２ガスは、第１反応ガス供給管２３１ａ内で、流量調整されたＴＥＭＡＺガスと混合されて、第１反応ガス供給ノズル２３１のガス供給孔２３１ｈから、第１ゾ−ン内に供給され、排気室２０１ａを通り、排気管２７１から排気されることとなる。
なお、このとき、第２反応ガス供給ノズル３３１内へのＴＥＭＡＺガスの侵入を防止するために、不活性ガス供給管３３１ｂのバルブ３６１ｄ、３６１ｂを開き、不活性ガス供給管３３１ｂから第２反応ガス供給管３３１ａへＮ２ガスを供給する。第２反応ガス供給管３３１ａへ供給されたＮ２ガスは、第２反応ガス供給ノズル３３１のガス供給孔３３１ｈから処理室２０１内へ流れる。これにより、処理室２０１内に供給されたＴＥＭＡＺガスが第２反応ガス供給ノズル３３１内へ侵入することを防止できる。
【００６３】
ステップ１において、ＡＰＣバルブ２７２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、大気圧未満、例えば１〜１３３３Ｐａの範囲内の圧力に維持する。ＭＦＣ２５１ａで制御するＴＥＭＡＺガスの供給流量は、例えば１０〜２０００ｓｃｃｍ（０．０１〜２ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。ＭＦＣ２５１ｂ、３５１ｂで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば２００〜１００００ｓｃｃｍ（０．２〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。ＴＥＭＡＺガスをウエハ２０２に対して供給する時間は、例えば１〜１２０秒の範囲内の時間とする。ヒータ２０７１の温度は、上述の圧力帯において処理室２０１内でＣＶＤ反応が生じるような温度となるように設定する。すなわちウエハ２０２の温度が所定の温度、例えば１００〜４００℃の範囲内の温度となるようにヒータ２０７１の温度を設定する。なお、ウエハ２０２の温度が１００℃未満となるとウエハ２０２上においてＴＥＭＡＺガスが分解、吸着しにくくなる。また、ウエハ２０２の温度が４００℃を超えるとＣＶＤ反応が強くなり、ウエハ２０２の面内における膜厚均一性の悪化が顕著となる。よって、ウエハ２０２の温度は１００℃以上４００℃以下の範囲内の温度とするのが好ましい。
【００６４】
上述の条件、すなわちＣＶＤ反応が生じる条件下でＴＥＭＡＺガスを第１ゾーン内に供給することで、第１ゾーン内のウエハ２０２（表面の下地膜）上に、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのジルコニウム含有層が形成される。ジルコニウム含有層は、ジルコニウム層（Ｚｒ層）であってもよいし、ＴＥＭＡＺガスの吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。
【００６５】
ここで、１原子層未満の厚さの層とは、ウエハ２０２の面方向（表面に沿った方向）に不連続に形成される原子層のことを意味しており、１原子層の厚さの層とは、ウエハ２０２の面方向に連続的に形成される原子層のことを意味している。また、後述する１分子層未満の厚さの層とは、ウエハ２０２の面方向に不連続に形成される分子層のことを意味しており、１分子層の厚さの層とは、ウエハ２０２の面方向に連続的に形成される分子層のことを意味している。
【００６６】
上述のジルコニウム層とは、ジルコニウム（Ｚｒ）により構成されるウエハ２０２の面方向に連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるジルコニウム薄膜をも含む総称である。なお、Ｚｒにより構成されるウエハ２０２の面方向に連続的な層をジルコニウム薄膜という場合もある。なお、ジルコニウム層を構成するＺｒは、ＴＥＭＡＺにおける配位子を構成する元素の少なくとも一部との結合が完全に切れていないものも含む。
また、ＴＥＭＡＺガスの吸着層とは、ＴＥＭＡＺガスのガス分子のウエハ２０２の面方向に連続的な化学吸着層の他、不連続な化学吸着層をも含む。すなわち、ＴＥＭＡＺガスの吸着層は、ＴＥＭＡＺ分子で構成される１分子層もしくは１分子層未満の厚さの化学吸着層を含む。なお、ＴＥＭＡＺガスの化学吸着層を構成するＴＥＭＡＺ分子は、Ｚｒと配位子との結合が一部切れたものや、配位子を構成する元素の少なくとも一部が脱離したものも含む。
【００６７】
ＴＥＭＡＺガスが自己分解（熱分解）する条件下、すなわち、ＴＥＭＡＺの熱分解反応が生じる条件下では、ウエハ２０２上にＺｒが堆積することでジルコニウム層が形成される。ＴＥＭＡＺガスが自己分解（熱分解）しない条件下、すなわち、ＴＥＭＡＺの熱分解反応が生じない条件下では、ウエハ２０２上にＴＥＭＡＺガスが吸着することでＴＥＭＡＺガスの吸着層が形成される。なお、ウエハ２０２上にＴＥＭＡＺガスの吸着層を形成するよりも、ウエハ２０２上にジルコニウム層を形成する方が、成膜レートを高くすることができ好ましい。
【００６８】
ウエハ２０２上に形成されるジルコニウム含有層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ３での酸化の作用がジルコニウム含有層の全体に届かなくなる。また、ウエハ２０２上に形成可能なジルコニウム含有層の厚さの最小値は１原子層未満である。よって、ジルコニウム含有層の厚さは１原子層未満から数原子層程度とするのが好ましい。なお、ジルコニウム含有層の厚さを１原子層以下、すなわち、１原子層または１原子層未満とすることで、後述するステップ３での酸化の作用を相対的に高めることができ、ステップ３の酸化反応に要する時間を短縮することができる。ステップ１のジルコニウム含有層形成に要する時間を短縮することもできる。結果として、１サイクルあたりの処理時間を短縮することができ、トータルでの処理時間を短縮することも可能となる。すなわち、成膜レートを高くすることも可能となる。また、ジルコニウム含有層の厚さを１原子層以下とすることで、膜厚均一性の制御性を高めることも可能となる。
【００６９】
［ステップ２］（第１パージ工程）
ウエハ２０２上にジルコニウム含有層が形成された後、第１反応ガス供給管２３１ａのバルブ２６１ｃ、２６１ａを閉じ、ＴＥＭＡＺガスの供給を停止する。このとき、排気管２７１のＡＰＣバルブ２７２を開いた状態で適正に調整して、真空ポンプ２７３により第１ゾ−ン内を真空排気し、残留したＴＥＭＡＺガスを第１ゾ−ン内から排出する。
このとき、バルブ２６１ｄ、２６１ｂ、３６１ｄ、３６１ｂを開いた状態で、不活性ガスとしてのＮ２ガスを、不活性ガス供給管２３１ｂから第１反応ガス供給管２３１ａを経由し、第１反応ガス供給ノズル２３１のガス供給孔２３１ｈから第１ゾ−ン内へ、また、不活性ガス供給管３３１ｂから第２反応ガス供給管３３１ａを経由し、第２反応ガス供給ノズル３３１のガス供給孔３３１ｈから第１ゾ−ン内へ、水平方向に流出させて供給する。
【００７０】
第１ゾ−ン内に供給されたＮ２ガスは、第１ゾ−ン内の残留ガスを押し出すようにして第１ゾ−ン内を水平方向に流れ、第１ゾ−ン内の排出孔（スリット）２０３ｃから排気室２０１ａへ流出し、排気室２０１ａ内を流下して反応管２０３の下端側に設けられた排気口を介して排気管２７１から排気される。このＮ２ガスは、残留するＴＥＭＡＺガスを排気するパージガスとして作用し、これにより、第１ゾ−ン内に残留するＴＥＭＡＺガスを、第１ゾ−ン内から効果的に排除することができる。
【００７１】
なお、このとき、第１ゾ−ン内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、第１ゾ−ン内を完全にパージしなくてもよい。第１ゾ−ン内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ３において悪影響が生じることはない。このとき第１ゾ−ン内に供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、第１ゾ−ンの容積と同程度の量を供給することで、ステップ３において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、第１ゾ−ン内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
【００７２】
ステップ２において、ヒータ２０７１の温度は、ステップ１と同じく１００〜４００℃の範囲内の温度となるように設定する。処理室２０１内の圧力は、ＡＰＣバルブ２７２を適正に調整して、ステップ１の圧力と同じ圧力、例えば１〜１３３３Ｐａの範囲内の圧力に維持する。パージガスとしてのＮ２ガスの供給流量は、ＭＦＣ２５１ｂ、３５１ｂで制御し、それぞれ例えば２００〜１００００ｓｃｃｍ（０．２〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。パージ時間は、ステップ１の処理時間と同じ時間、例えば１〜１２０秒の範囲内の時間とする。
【００７３】
［ステップ３］（酸化工程）
第１ゾ−ン内の残留ガスを除去した後、第２反応ガス供給管３３１ａのバルブ３６１ｃ、３６１ａを開き、第２反応ガス供給管３３１ａにＯ３ガスを流す。Ｏ３ガスは、ＭＦＣ３５１ａにより流量調整される。流量調整されたＯ３ガスは、第２反応ガス供給ノズル３３１の複数のガス供給孔３３１ｈから、所定の温度に加熱された減圧状態の第１ゾーン内に供給される。第１ゾーン内に供給されたＯ３ガスは、第１ゾ−ン内を水平方向に流れ、複数のガス供給孔３３１ｈにそれぞれ対応して設けられた排出孔（スリット）２０３ｃから排気室２０１ａへ流出し、排気室２０１ａ内を流下して反応管２０３の下端側に設けられた排気口を介して排気管２７１から排気される。このとき、第１ゾーン内におけるウエハ２０２に対してＯ３ガスが供給されることとなる。
【００７４】
このとき、不活性ガス供給管３３１ｂのバルブ３６１ｄ、３６１ｂを開き、不活性ガス供給管３３１ｂからキャリアガスとして不活性ガスであるＮ２ガスを供給するようにしてもよい。Ｎ２ガスはＭＦＣ３５１ｂにより流量調整されて、第２反応ガス供給管３３１ａ内に供給される。この場合、第２反応ガス供給管３３１ａからは、Ｏ３ガスとＮ２ガスの混合ガスが供給されることとなる。
なお、このとき、第１反応ガス供給ノズル２３１内へのＯ３ガスの侵入を防止するために、不活性ガス供給管２３１ｂのバルブ２６１ｄ、２６１ｂを開き、不活性ガス供給管２３１ｂから第１反応ガス供給管２３１ａへＮ２ガスを供給する。第１反応ガス供給管２３１ａへ供給されたＮ２ガスは、第１反応ガス供給ノズル２３１のガス供給孔２３１ｈから処理室２０１内へ流れる。これにより、処理室２０１内に供給されたＯ３ガスが第１反応ガス供給ノズル２３１内へ侵入することを防止できる。
【００７５】
ステップ３において、第１ゾーン内の圧力、つまり処理室２０１内の圧力を、ＡＰＣバルブ２７２を適正に調整して、ステップ１の圧力と同じ圧力、例えば１〜１３３３Ｐａの範囲内の圧力に維持する。ＭＦＣ３５１ａで制御するＯ３ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍ（０．１〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。ＭＦＣ３５１ｂ、２５１ｂで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば２００〜１００００ｓｃｃｍ（０．２〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。Ｏ３ガスをウエハ２０２に対して供給する時間は、ステップ１の処理時間と同じ時間、例えば１〜１２０秒の範囲内の時間とする。ヒータ２０７１の温度は、ステップ１と同様な温度帯、例えば１００〜４００℃の範囲内の温度となるように設定する。
【００７６】
このような条件下で第１ゾーン内にＯ３ガスを供給することで、このＯ３ガスが、ウエハ２０２上に形成されたジルコニウム含有層の少なくとも一部と反応する。すなわち、ジルコニウム含有層に対して酸化処理が行われ、この酸化処理により、ジルコニウム含有層はジルコニウム酸化層（ＺｒＯ２層、以下、単にＺｒＯ層ともいう。）へと変化させられる（改質される）。
【００７７】
［ステップ４］（第２パージ工程）
ステップ３でウエハ２０２上にジルコニウム酸化層が形成された後、つまり、ジルコニウム含有層をジルコニウム酸化層へと変化させた後、第２反応ガス供給管３３１ａのバルブ３６１ｃ、３６１ａを閉じ、Ｏ３ガスの供給を停止する。このとき、排気管２７１のＡＰＣバルブ２７２を開いた状態で適正に調整して、真空ポンプ２７３により第１ゾ−ン内を真空排気し、残留したＯ３ガスや反応副生成物を第１ゾ−ン内から排出する。
このとき、バルブ３６１ｄ、３６１ｂ、２６１ｄ、２６１ｂを開いた状態で、不活性ガスとしてのＮ２ガスを、不活性ガス供給管３３１ｂから第２反応ガス供給管３３１ａを経由し、第２反応ガス供給ノズル３３１のガス供給孔３３１ｈから第１ゾ−ン内へ、また、不活性ガス供給管２３１ｂから第１反応ガス供給管２３１ａを経由し、第１反応ガス供給ノズル２３１のガス供給孔２３１ｈから第１ゾ−ン内へ、水平方向に流出させて供給する。
【００７８】
第１ゾ−ン内に供給されたＮ２ガスは、第１ゾ−ン内の残留ガスや反応副生成物を押し出すようにして第１ゾ−ン内を水平方向に流れ、第１ゾ−ン内の排出孔（スリット）２０３ｃから排気室２０１ａへ流出し、排気室２０１ａ内を流下して反応管２０３の下端側に設けられた排気口を介して排気管２７１から排気される。このＮ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、第１ゾ−ン内に残留するＯ３ガスや反応副生成物を、第１ゾ−ン内から効果的に排除することができる。
【００７９】
なお、このとき、第１ゾ−ン内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、第１ゾ−ン内を完全にパージしなくてもよい。第１ゾ−ン内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ１において悪影響が生じることはない。このとき第１ゾ−ン内に供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、第１ゾ−ンの容積と同程度の量を供給することで、ステップ１において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、第１ゾ−ン内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
【００８０】
ステップ４において、ヒータ２０７１の温度は、ステップ１と同じく１００〜４００℃の範囲内の温度となるように設定する。処理室２０１内の圧力は、ＡＰＣバルブ２７２を適正に調整して、ステップ１の圧力と同じ圧力、例えば１〜１３３３Ｐａの範囲内の圧力に維持する。パージガスとしてのＮ２ガスの供給流量は、ＭＦＣ３５１ｂ、２５１ｂで制御し、それぞれ例えば２００〜１００００ｓｃｃｍ（０．２〜１０ｓｌｍ）の範囲内の流量とする。パージ時間は、ステップ１の処理時間と同じ時間、例えば１〜１２０秒の範囲内の時間とする。
【００８１】
以上述べたように、本実施形態では、ステップ１〜ステップ４において、ウエハ２０２の温度が所定の温度、例えば１００〜４００℃の範囲内の一定の温度となるようにヒータ２０７の温度を設定し、処理室２０１内の圧力が所定の圧力、例えば１〜１３３３Ｐａの範囲内の一定の圧力となるようにＡＰＣバルブ２７２を調整し、各ステップの処理時間が所定の時間、例えば１〜１２０秒間の範囲内の時間となるようにしている。
【００８２】
なお、各ステップの処理時間は、処理時間の最も長いステップの処理時間に合わせる。例えば、ステップ１の処理時間が最も長い場合は、ステップ２〜ステップ４の処理時間を、ステップ１の処理時間に合わせる。このとき、ステップ３において時間が余る場合は、十分なＯ３ガスの供給を行った後、Ｏ３ガスの供給を停止し、残りの時間はＮ２ガスのみ供給するようにしてもよい。あるいは、ステップ３の処理時間が最も長い場合は、ステップ１、ステップ２、ステップ４の処理時間を、ステップ３の処理時間に合わせる。このとき、ステップ１において時間が余る場合は、十分なＴＥＭＡＺガスの供給を行った後、ＴＥＭＡＺガスの供給を停止し、残りの時間はＮ２ガスのみ供給するようにしてもよい。
【００８３】
上述したステップ１〜４を１サイクルとして、このサイクルを所定回数、好ましくは複数回実施することにより、第１ゾーン内のウエハ２０２上に所定膜厚のジルコニウム酸化膜（ＺｒＯ２膜、以下、単にＺｒＯ膜ともいう。）を成膜することが出来る。ジルコニウム酸化膜の膜厚は、例えば８〜２０ｎｍの範囲内の膜厚とする。
【００８４】
次に、第２ゾ−ン〜第４ゾ−ンにおけるステップ１〜ステップ４の処理について説明する。
第２ゾ−ン〜第４ゾ−ンにおいても、それぞれ第１ゾ−ンと同様に、ステップ１〜ステップ４を１サイクルとして、このサイクルを所定回数、好ましくは複数回実施することにより、第２ゾ−ン〜第４ゾ−ン内のウエハ２０２上に所定膜厚のジルコニウム酸化膜を成膜する。このとき、図３に示すように、各ゾーンにおいて、ステップ１〜ステップ４の処理をこの順に行うとともに、各ゾーンにおいて、１ステップずつ、タイミングをずらして処理を行うようにする。
【００８５】
具体的には、図３に示すように、まず第１ゾ−ンで第１反応ガス供給工程（ステップ１）が行われるタイミングにおいて、第２ゾ−ンで第２パージ工程（ステップ４）、第３ゾ−ンで第２反応ガス供給工程（ステップ３）、第４ゾ−ンで第１パージ工程（ステップ２）を行う。
次に、第１ゾ−ンで第１パージ工程（ステップ２）が行われるタイミングにおいて、第２ゾ−ンで第１反応ガス供給工程（ステップ１）、第３ゾ−ンで第２パージ工程（ステップ４）、第４ゾ−ンで第２反応ガス供給工程（ステップ３）を行う。
次に、第１ゾ−ンで第２反応ガス供給工程（ステップ３）が行われるタイミングにおいて、第２ゾ−ンで第１パージ工程（ステップ２）、第３ゾ−ンで第１反応ガス供給工程（ステップ１）、第４ゾ−ンで第２パージ工程（ステップ４）を行う。
次に、第１ゾ−ンで第２パージ工程（ステップ４）が行われるタイミングにおいて、第２ゾ−ンで第２反応ガス供給工程（ステップ３）、第３ゾ−ンで第１パージ工程（ステップ２）、第４ゾ−ンで第１反応ガス供給工程（ステップ１）を行う。
【００８６】
本実施形態の成膜シーケンスにおける処理炉内の雰囲気の様子を図４に示す。図４（ａ）のタイミングでは、第１ゾ−ンで第１反応ガス供給工程（ステップ１）、第２ゾ−ンで第２パージ工程（ステップ４）、第３ゾ−ンで第２反応ガス供給工程（ステップ３）、第４ゾ−ンで第１パージ工程（ステップ２）が行われている。
次に、図４（ａ）から１ステップ進んだ図４（ｂ）のタイミングでは、第１ゾ−ンで第１パージ工程（ステップ２）、第２ゾ−ンで第１反応ガス供給工程（ステップ１）、第３ゾ−ンで第２パージ工程（ステップ４）、第４ゾ−ンで第２反応ガス供給工程（ステップ３）が行われている。
次に、図４（ｂ）から１ステップ進んだ図４（ｃ）のタイミングでは、第１ゾ−ンで第２反応ガス供給工程（ステップ３）、第２ゾ−ンで第１パージ工程（ステップ２）、第３ゾ−ンで第１反応ガス供給工程（ステップ１）、第４ゾ−ンで第２パージ工程（ステップ４）が行われている。
次に、図４（ｃ）から１ステップ進んだ図４（ｄ）のタイミングでは、第１ゾ−ンで第２パージ工程（ステップ４）、第２ゾ−ンで第２反応ガス供給工程（ステップ３）、第３ゾ−ンで第１パージ工程（ステップ２）、第４ゾ−ンで第１反応ガス供給工程（ステップ１）が行われている。
【００８７】
以上説明した各ゾーンの各ステップにおける成膜シーケンスを図５に示す。図５は、本実施形態における成膜シーケンスを説明するための図である。図５において、横方向は時間の流れであり、各ゾーンにおける工程を示す。縦方向は、５１〜５４に、それぞれ第１ゾ−ン〜第４ゾ−ンを示す。なお、サイクル番号とステップ番号５０は、第１ゾ−ン５１に関するものであって、他のゾーンのサイクル番号やステップ番号は省略している。
図５に示すように、例えば第１ゾ−ンにおいて、１サイクル目で、ステップ１で第１反応ガス（ＴＥＭＡＺ）供給工程、ステップ２で第１パージ工程（Purge１）、ステップ３で第２反応ガス（Ｏ３）供給工程、ステップ４で第２パージ工程（Purge２）が行われ、続いて、２サイクル目、３サイクル目・・・と、同様の処理が繰り返される。
また、第２ゾ−ン〜第４ゾ−ンにおいても、１サイクル目で、ステップ１で第１反応ガス（ＴＥＭＡＺ）供給工程、ステップ２で第１パージ工程、ステップ３で第２反応ガス（Ｏ３）供給工程、ステップ４で第２パージ工程が行われ、続いて、２サイクル目、３サイクル目・・・と、同様の処理が繰り返される。
【００８８】
次に、第２ゾ−ン〜第４ゾ−ンにおけるガス供給方法を説明する。
第２ゾ−ンにおいては、ステップ１においてＴＥＭＡＺガスが、第１反応ガス供給管２３２ａ、第１反応ガスノズル２３２を通り、ガス供給孔２３２ｈから第２ゾ−ン内に供給される。このとき、Ｎ２ガスが、不活性ガス供給管２３２ｂ、第１反応ガス供給管２３２ａ、第１反応ガス供給ノズル２３２を通り、ガス供給孔２３２ｈから第２ゾ−ン内に供給されるようにしてもよい。また、このとき、Ｎ２ガスが、不活性ガス供給管３３２ｂ、第２反応ガス供給管３３２ａ、第２反応ガス供給ノズル３３２を通り、ガス供給孔３３２ｈから第２ゾ−ン内に供給されるようにする。これにより、処理室２０１内に供給されたＴＥＭＡＺガスが第２反応ガス供給ノズル３３２内へ侵入することを防止できる。
【００８９】
次に、ステップ２では、第１パージガスであるＮ２ガスが、不活性ガス供給管２３２ｂ、第１反応ガス供給管２３２ａ、第１反応ガスノズル２３２を通り、ガス供給孔２３２ｈから第２ゾ−ン内に供給されるとともに、不活性ガス供給管３３２ｂ、第２反応ガス供給管３３２ａ、第２反応ガス供給ノズル３３２を通り、ガス供給孔３３２ｈから第２ゾ−ン内に供給される。
【００９０】
次に、ステップ３では、Ｏ３ガスが、第２反応ガス供給管３３２ａ、第２反応ガスノズル３３２を通り、ガス供給孔３３２ｈから第２ゾ−ン内に供給される。このとき、Ｎ２ガスが、不活性ガス供給管３３２ｂ、第２反応ガス供給管３３２ａ、第２反応ガス供給ノズル３３２を通り、ガス供給孔３３２ｈから第２ゾ−ン内に供給されるようにしてもよい。また、このとき、Ｎ２ガスが、不活性ガス供給管２３２ｂ、第１反応ガス供給管２３２ａ、第１反応ガス供給ノズル２３２を通り、ガス供給孔２３２ｈから第２ゾ−ン内に供給されるようにする。これにより、処理室２０１内に供給されたＯ３ガスが第１反応ガス供給ノズル２３２内へ侵入することを防止できる。
【００９１】
次に、ステップ４では、第２パージガスであるＮ２ガスが、不活性ガス供給管３３２ｂ、第２反応ガス供給管３３２ａ、第２反応ガスノズル３３２を通り、ガス供給孔３３２ｈから第２ゾ−ン内に供給されるとともに、不活性ガス供給管２３２ｂ、第１反応ガス供給管２３２ａ、第１反応ガスノズル２３２を通り、ガス供給孔２３２ｈから第２ゾ−ン内に供給される。
【００９２】
第３ゾ−ンにおいては、ステップ１においてＴＥＭＡＺガスが、第１反応ガス供給管２３３ａ、第１反応ガスノズル２３３を通り、ガス供給孔２３３ｈから第３ゾ−ン内に供給される。このとき、Ｎ２ガスが、不活性ガス供給管２３３ｂ、第１反応ガス供給管２３３ａ、第１反応ガス供給ノズル２３３を通り、ガス供給孔２３３ｈから第３ゾ−ン内に供給されるようにしてもよい。また、このとき、Ｎ２ガスが、不活性ガス供給管３３３ｂ、第２反応ガス供給管３３３ａ、第２反応ガス供給ノズル３３３を通り、ガス供給孔３３３ｈから第２ゾ−ン内に供給されるようにする。これにより、処理室２０１内に供給されたＴＥＭＡＺガスが第２反応ガス供給ノズル３３３内へ侵入することを防止できる。
【００９３】
次に、ステップ２では、第１パージガスであるＮ２ガスが、不活性ガス供給管２３３ｂ、第１反応ガス供給管２３３ａ、第１反応ガスノズル２３３を通り、ガス供給孔２３３ｈから第３ゾ−ン内に供給されるとともに、不活性ガス供給管３３３ｂ、第２反応ガス供給管３３３ａ、第２反応ガス供給ノズル３３３を通り、ガス供給孔３３３ｈから第３ゾ−ン内に供給される。
【００９４】
次に、ステップ３では、Ｏ３ガスが、第２反応ガス供給管３３３ａ、第２反応ガスノズル３３３を通り、ガス供給孔３３３ｈから第３ゾ−ン内に供給される。このとき、Ｎ２ガスが、不活性ガス供給管３３３ｂ、第２反応ガス供給管３３３ａ、第２反応ガス供給ノズル３３３を通り、ガス供給孔３３３ｈから第３ゾ−ン内に供給されるようにしてもよい。また、このとき、Ｎ２ガスが、不活性ガス供給管２３３ｂ、第１反応ガス供給管２３３ａ、第１反応ガス供給ノズル２３３を通り、ガス供給孔２３３ｈから第３ゾ−ン内に供給されるようにする。これにより、処理室２０１内に供給されたＯ３ガスが第１反応ガス供給ノズル２３３内へ侵入することを防止できる。
【００９５】
次に、ステップ４では、第２パージガスであるＮ２ガスが、不活性ガス供給管３３３ｂ、第２反応ガス供給管３３３ａ、第２反応ガスノズル３３３を通り、ガス供給孔３３３ｈから第３ゾ−ン内に供給されるとともに、不活性ガス供給管２３３ｂ、第１反応ガス供給管２３３ａ、第１反応ガスノズル２３３を通り、ガス供給孔２３３ｈから第３ゾ−ン内に供給される。
【００９６】
第４ゾ−ンにおいては、ステップ１においてＴＥＭＡＺガスが、第１反応ガス供給管２３４ａ、第１反応ガスノズル２３４を通り、ガス供給孔２３４ｈから第４ゾ−ン内に供給される。このとき、Ｎ２ガスが、不活性ガス供給管２３４ｂ、第１反応ガス供給管２３４ａ、第１反応ガス供給ノズル２３４を通り、ガス供給孔２３４ｈから第４ゾ−ン内に供給されるようにしてもよい。また、このとき、Ｎ２ガスが、不活性ガス供給管３３４ｂ、第２反応ガス供給管３３４ａ、第２反応ガス供給ノズル３３４を通り、ガス供給孔３３４ｈから第４ゾ−ン内に供給されるようにする。これにより、処理室２０１内に供給されたＴＥＭＡＺガスが第２反応ガス供給ノズル３３４内へ侵入することを防止できる。
【００９７】
次に、ステップ２では、第１パージガスであるＮ２ガスが、不活性ガス供給管２３４ｂ、第１反応ガス供給管２３４ａ、第１反応ガスノズル２３４を通り、ガス供給孔２３４ｈから第４ゾ−ン内に供給されるとともに、不活性ガス供給管３３４ｂ、第２反応ガス供給管３３４ａ、第２反応ガス供給ノズル３３４を通り、ガス供給孔３３４ｈから第４ゾ−ン内に供給される。
【００９８】
次に、ステップ３では、Ｏ３ガスが、第２反応ガス供給管３３４ａ、第２反応ガスノズル３３４を通り、ガス供給孔３３４ｈから第４ゾ−ン内に供給される。このとき、Ｎ２ガスが、不活性ガス供給管３３４ｂ、第２反応ガス供給管３３４ａ、第２反応ガス供給ノズル３３４を通り、ガス供給孔３３４ｈから第４ゾ−ン内に供給されるようにしてもよい。また、このとき、Ｎ２ガスが、不活性ガス供給管２３４ｂ、第１反応ガス供給管２３４ａ、第１反応ガス供給ノズル２３４を通り、ガス供給孔２３４ｈから第４ゾ−ン内に供給されるようにする。これにより、処理室２０１内に供給されたＯ３ガスが第１反応ガス供給ノズル２３４内へ侵入することを防止できる。
【００９９】
次に、ステップ４では、第２パージガスであるＮ２ガスが、不活性ガス供給管３３４ｂ、第２反応ガス供給管３３４ａ、第２反応ガスノズル３３４を通り、ガス供給孔３３４ｈから第４ゾ−ン内に供給されるとともに、不活性ガス供給管２３４ｂ、第１反応ガス供給管２３４ａ、第１反応ガスノズル２３４を通り、ガス供給孔２３４ｈから第４ゾ−ン内に供給される。
【０１００】
各ゾーンにおいて所定膜厚のジルコニウム酸化膜を成膜する処理が終了すると、バルブ２６１ｃ〜２６４ｃ、２６１ａ〜２６４ａ、３６１ｃ〜３６４ｃ、３６１ａ〜３６４ａを閉じた状態で、バルブ２６１ｄ〜２６４ｄ、２６１ｂ〜２６４ｂ、３６１ｄ〜３６４ｄ、３６１ｂ〜３６４ｂを開き、不活性ガス供給管２３１ｂ〜２３４ｂ、３３１ｂ〜３３４ｂのそれぞれから不活性ガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し排気管２７１から排気する。これにより、処理室２０１内に残留するガスや副生成物を処理室２０１内から排出するとともに、処理室２０１内の雰囲気を不活性ガスに置換する。その後、処理室２０１内の圧力を常圧に復帰させる（大気圧復帰）。
【０１０１】
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、反応管２０３の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２０２がボート２１７に保持された状態で反応管２０３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。その後、処理済みのウエハ２０２はボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。このようにして、ウエハ２０２上に所定膜厚のジルコニウム酸化膜を形成する一連の処理が終了する。
【０１０２】
本実施形態では、上述したように、ゾーン数とステップ数を同じ数である４つとし、各ゾーンにおいて、１ステップずつ、タイミングをずらして処理を行うようにしている。つまり、本実施形態では、各ゾーンにおいて同時に行う工程が互いに異なる工程であり、換言すると、本実施形態は、各ゾーンにおいて同時に同じ工程を行わないものであり、各ゾーン間で各工程を行うタイミングを異ならせるものである。すなわち、本実施形態は、各ゾーンにて繰り返される第１反応ガス供給工程、第１パージ工程、第２反応ガス供給工程、第２パージ工程（ステップ１〜４）を含むサイクルを、各ゾーン間で、非同期とする（同期させない）ものである。
また、本実施形態では、どのタイミングにおいても、第１反応ガス供給工程、第１パージ工程、第２反応ガス供給工程、第２パージ工程が、各ゾーンのいずれかで必ず行われる。
また、本実施形態では、第１反応ガス供給工程が行われるゾーンと、第２反応ガス供給工程が行われるゾーンとの間のゾーンにて、第１パージ工程又は第２パージ工程が行われる。
【０１０３】
このように、本実施形態では、各ゾーンにおいて、１ステップずつタイミングをずらして処理を行うので、第１の反応ガスを供給するゾーンに隣接するゾーンには、パージガスとして不活性ガスが供給され、また、第２の反応ガスを供給するゾーンに隣接するゾーンにも、パージガスとして不活性ガスが供給される。したがって、第１の反応ガスを供給するゾーンと第２の反応ガスを供給するゾーンとの間のゾーンには、第１の反応ガスと第２の反応ガスが混合することを抑制する障壁として、不活性ガスによるガスカーテンが形成される。
【０１０４】
また、本実施形態では、第１反応ガス供給工程を行うゾーン、あるいは、第２反応ガス供給工程を行うゾーンが、どのタイミングにおいても必ず存在するので、図７のように特定のタイミングにおいてのみ処理室内全体に同種の反応ガスを供給する従来の方法と比べて、ウエハ１枚当たりに対して供給される反応ガス流量をより大きくすることができ、これにより反応ガス供給時間を短縮できる。すなわち、従来の方法よりも、ウエハ１枚当たりに対する反応ガスの暴露量を増やすことができるので、ステップ１においてジルコニウム含有層を形成する時間や、ステップ３においてジルコニウム含有層を酸化させる時間を短縮する、つまり成膜時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、ゾーン数とステップ数を同じ数としているので、ゾーン数がステップ数より大きい場合と比べて、反応ガス供給ノズルや反応ガス供給管や不活性ガス供給管の数を減らすことができ、ガス供給系を構成することが容易となる。また、ゾーン数がステップ数より小さい場合と比べて、ウエハ１枚当たりに対して供給される反応ガス流量をより大きくすることができ、反応ガス供給時間を短縮できる。すなわち、ゾーン数がステップ数より小さい場合と比べて、ウエハ１枚当たりに対する反応ガスの暴露量を増やすことができるので、ステップ１においてジルコニウム含有層を形成する時間や、ステップ３においてジルコニウム含有層を酸化させる時間を短縮する、つまり成膜時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【０１０６】
なお、本発明は、前記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に変更が可能であり、また、前記実施形態の各構成要素を、必要に応じて任意にかつ適宜に組み合わせてもよい。
例えば、前記実施形態においては、バッチ式縦型装置を用いて説明したが、これに限られるものではなく、本発明は、横型装置等にも適用することができる。
また、前記実施形態においては、ウエハに処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【０１０７】
また、前記実施形態においては、ゾーン数を４つとしたが、２つや３つ、あるいはその他の数、例えば６つとすることもできる。
例えば、３元系薄膜のように３種類の元素で構成される薄膜を形成する際に、３種類の反応ガス（第１の反応ガス、第２の反応ガス、第３の反応ガス）を使用する場合、ゾーン数を６つとして成膜するようにしてもよい。この場合においても、各ゾーンにおいて同時に行う工程が互いに異なるように、どのタイミングにおいても、第１反応ガス供給工程、第１パージ工程、第２反応ガス供給工程、第２パージ工程、第３反応ガス供給工程、第３パージ工程を、各ゾーンのいずれかで必ず行うこととなる。また、第１反応ガス供給工程が行われるゾーンと、第２反応ガス供給工程が行われるゾーンと、第３反応ガス供給工程が行われるゾーンとの間のゾーンにて、第１パージ工程、第２パージ工程又は第３パージ工程を行い、各反応ガスが混合するのを抑制する不活性ガスによるガスカーテンを形成することとなる。また、３種類の反応ガスを使用する場合であっても、そのうち２種類のガスを混合して成膜することができる場合は、ゾーン数を４つとして成膜することもできる。また、３元系薄膜を形成する場合に、２種類の反応ガス（第１の元素を含む第１の反応ガス、第２の元素および第３の元素を含む第２の反応ガス）を用いて成膜できる場合は、ゾーン数を４つとして成膜することもできる。
【０１０８】
なお、４元系薄膜のように４種類の元素で構成される薄膜を形成する際に、４種類の反応ガスを使用する場合においても同様で、例えば、ゾーン数を８つとして成膜するようにしてもよいし、いずれかのガスを混合して成膜することができる場合は、ゾーン数を６つや４つとして成膜することもできる。また、４元系薄膜を形成する場合に、３種類の反応ガス（第１の元素を含む第１の反応ガス、第２の元素および第３の元素を含む第２の反応ガス、第４の元素を含む第３の反応ガス）を用いて成膜できる場合は、ゾーン数を６つとして成膜することもできる。また、４元系薄膜を形成する場合に、２種類の反応ガス（第１の元素および第２の元素を含む第１の反応ガス、第３の元素および第４の元素を含む第２の反応ガス）を用いて成膜できる場合は、ゾーン数を４つとして成膜することもできる。
【０１０９】
また、前記実施形態においては、図４に示すように、各ゾ−ンにおいて、第１反応ガス供給工程（ステップ１）、第１パージ工程（ステップ２）、第２反応ガス供給工程（ステップ３）、第２パージ工程（ステップ４）を連続して実施したが、図９に示すように、連続するステップとステップの間の時間において、つまり、各ゾ−ンにおいてガスを切り換える間に、全ゾーンをパージするか又は真空引きする工程を行ってもよい。図９は、本発明の他の実施形態の成膜シーケンスにおける処理炉内の雰囲気を示す図である。図９の例では、各ゾ−ンにおいてガスを切り換える間に、全ゾーンをパージする工程、図９（ｂ），（ｄ），（ｆ），（ｈ）を設けている。
【０１１０】
また、前記実施形態においては、第１の反応ガスとして、Ｚｒを含む原料である、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］４、略称ＴＥＭＡＺ）を用いる例について説明したが、この他、テトラキスジメチルアミノジルコニウム（Ｚｒ［（Ｎ（ＣＨ３）２）４、略称ＴＤＭＡＺ］、テトラキスジエチルアミノジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］４、略称ＴＤＥＡＺ）などの有機原料を用いることができ、また、ジルコニウムテトラクロライド（ＺｒＣｌ４）などの無機原料を用いることもできる。
また、前記実施形態においては、パージガスやキャリアガスとして、不活性ガスであるＮ２ガスを用いる例について説明したが、この他、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ等の希ガスを用いてもよい。
【０１１１】
また、前記実施形態においては、第２の反応ガスとして、酸化性ガスであるオゾン（Ｏ３）ガスを用いる例について説明したが、この他、酸化性ガスである酸素（Ｏ２）ガスや一酸化窒素（ＮＯ）ガスや亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガスや水蒸気（Ｈ２Ｏ）等を用いてもよい。すなわち、酸化性ガスとしては、Ｏ２ガス、Ｏ３ガス、Ｈ２Ｏガス、ＮＯガスおよびＮ２Ｏガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができる。
【０１１２】
また、前記実施形態においては、ＴＥＭＡＺとＯ３を用いてＺｒＯ２膜を形成する例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。
例えば、本発明は、ＴＥＭＡＨとＨ２Ｏとを用いたＨｆＯ２膜の成膜や、ＴｉＣｌ４とＨ２Ｏとを用いたＴｉＯ２膜の成膜等の他の高誘電率絶縁膜（Ｈｉｇｈ−ｋ膜）の成膜にも適用できる。また、例えば、本発明は、ＴｉＣｌ４とＮＨ３とを用いたＴｉＮ膜の成膜や、ＴａＣｌ５とＮＨ３とを用いたＴａＮ膜の成膜や、ＨｆＣｌ４とＮＨ３とを用いたＨｆＮ膜の成膜や、ＺｒＣｌ４とＮＨ３とを用いたＺｒＮ膜の成膜や、ＴｉＣｌ４とＣ３Ｈ６等のカーボンソースとを用いたＴｉＣ膜の成膜や、ＴｉＣｌ４とＣ３Ｈ６等のカーボンソースとＮＨ３とを用いたＴｉＣＮ膜の成膜や、ＴｉＣｌ４とＡｌ（ＣＨ３）３とＮＨ３とを用いたＴｉＡｌＮ膜の成膜等のメタル膜の成膜にも適用できる。また例えば、本発明は、Ｎｉ（ＰＦ3）4とＨ２とを用いたＮｉ膜の成膜や、Ｒｕ（Ｃ５Ｈ４Ｃ２Ｈ５）２とＯ２とを用いたＲｕ膜の成膜等のピュアメタルの成膜にも適用できる。
【０１１３】
このように、第１の反応ガスとして、Ｚｒを含む原料の他、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｓｉ等のＺｒ以外の元素を含む原料を用いることもでき、また、第２の反応ガスとして、酸化性ガスの他、アンモニア（ＮＨ３）ガス等の還元性ガスを用いることもできる。還元性ガスとしては、処理プロセスに応じて、ＮＨ３ガス以外に、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス、水素（Ｈ２）ガス、重水素（Ｄ２）ガス、メタン（ＣＨ４）ガス等を用いることができる。すなわち、還元性ガスとしては、Ｈ２ガス、Ｄ２ガス、ＮＨ３ガス、ＣＨ４ガス、Ｎ２Ｈ２ガス、Ｎ２Ｈ４ガス、Ｎ３Ｈ８ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができる。
【０１１４】
また、上述の実施形態では、一度に複数枚、例えば２５枚〜１５０枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて薄膜を成膜する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、一度に少数枚、例えば数枚の基板を処理する基板処理装置を用いて薄膜を成膜する場合にも、好適に適用できる。
【０１１５】
また、上述の各実施形態や各変形例や各応用例等は、適宜組み合わせて用いることができる。
【０１１６】
また、本発明は、例えば、既存の基板処理装置のプロセスレシピを変更することでも実現できる。プロセスレシピを変更する場合は、本発明に係るプロセスレシピを電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体を介して既存の基板処理装置にインストールしたり、また、既存の基板処理装置の入出力装置を操作し、そのプロセスレシピ自体を本発明に係るプロセスレシピに変更することも可能である。
【０１１７】
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【０１１８】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
複数枚の基板を収容するように構成されるとともに、内部が複数のゾーンに分割された処理室と、
前記処理室内の前記複数のゾーンのそれぞれに対して、第１の反応ガス、第２の反応ガスおよび不活性ガスを供給するガス供給系と、
前記各ゾーン内のガスを排気するガス排気系と、
複数枚の基板を収容した前記処理室内の前記各ゾーンに対して、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第１の反応ガスを排出する第１パージ工程、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第２の反応ガスを排出する第２パージ工程を含む複数の工程を繰り返し実施することで、前記各ゾーンにおける基板上に薄膜を形成し、その際、前記各ゾーンにおいて同時に行われる工程が互いに異なる工程となるように、前記ガス供給系および前記ガス排気系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【０１１９】
（付記２）
付記１の基板処理装置において、好ましくは、
前記制御部は、前記薄膜を形成する際に、前記各ゾーンにおいて同時に同じ工程が行われないように、前記ガス供給系および前記ガス排気系を制御するよう構成される。
【０１２０】
（付記３）
付記１または２の基板処理装置において、好ましくは、
前記制御部は、前記薄膜を形成する際に、前記各ゾーン間で、前記各工程を行うタイミングを異ならせるように、前記ガス供給系および前記ガス排気系を制御するよう構成される。
【０１２１】
（付記４）
付記１乃至３のいずれかの基板処理装置において、好ましくは、
前記制御部は、前記薄膜を形成する際に、前記各ゾーンにて繰り返される前記複数の工程を含むサイクルを、前記各ゾーン間で、非同期とするように、前記ガス供給系および前記ガス排気系を制御するよう構成される。
【０１２２】
（付記５）
付記１乃至４のいずれかの基板処理装置において、好ましくは、
前記制御部は、前記薄膜を形成する際に、どのタイミングにおいても、前記第１反応ガス供給工程、前記第１パージ工程、前記第２反応ガス供給工程、前記第２パージ工程が、前記各ゾーンのいずれかで必ず行われるように、前記ガス供給系および前記ガス排気系を制御するよう構成される。
【０１２３】
（付記６）
付記１乃至５のいずれかの基板処理装置において、好ましくは、
前記制御部は、前記薄膜を形成する際に、前記第１反応ガス供給工程が行われるゾーンに隣接するゾーン及び前記第２反応ガス供給工程が行われるゾーンに隣接するゾーンにおいて、前記第１パージ工程又は前記第２パージ工程が行われるように、前記ガス供給系および前記ガス排気系を制御するよう構成される。
【０１２４】
（付記７）
付記１乃至６のいずれかの基板処理装置において、好ましくは、
前記制御部は、前記薄膜を形成する際に、前記第１反応ガス供給工程が行われるゾーンと、前記第２反応ガス供給工程が行われるゾーンとの間のゾーンにて、前記第１パージ工程または前記第２パージ工程が行われるように、前記ガス供給系および前記ガス排気系を制御するよう構成される。
【０１２５】
（付記８）
付記１乃至７のいずれかの基板処理装置において、好ましくは、
前記制御部は、前記薄膜を形成する際に、前記第１反応ガス供給工程が行われるゾーンと、前記第２反応ガス供給工程が行われるゾーンとの間のゾーンにて、前記第１パージ工程または前記第２パージ工程が行われることで不活性ガスによるガスカーテンが形成されるように、前記ガス供給系および前記ガス排気系を制御するよう構成される。
【０１２６】
（付記９）
付記１乃至８のいずれかの基板処理装置において、好ましくは、
前記各ゾーンに対してガスを供給する前記ガス供給系のガス供給孔と前記各ゾーン内のガスを排出する前記ガス排気系のガス排出孔は、前記各ゾーンごとに設けられる。
【０１２７】
（付記１０）
付記１乃至９のいずれかの基板処理装置において、好ましくは、
前記各ゾーンに対してガスを供給する前記ガス供給系のガス供給孔と前記各ゾーン内のガスを排出する前記ガス排気系のガス排出孔は、前記各ゾーンごとに、それぞれが対向するよう設けられる。
【０１２８】
（付記１１）
付記１乃至１０のいずれかの基板処理装置において、好ましくは、
前記処理室の外部に前記処理室内を加熱する加熱部が前記各ゾーンごとに設けられ、
前記制御部は、前記各ゾーンごとに設けられた加熱部を、前記各ゾーンごとに独立して温度制御するよう構成される。
【０１２９】
（付記１２）
付記１乃至１１のいずれかの基板処理装置において、好ましくは、
前記処理室は、鉛直方向に長手方向を有する筒状の反応管により画成され、
該反応管内の内壁には、前記各ゾーンの境界部分に、前記反応管の中心方向に突出する仕切り板が設けられる。
【０１３０】
（付記１３）
付記１乃至１２のいずれかの基板処理装置において、好ましくは、
前記処理室は、鉛直方向に長手方向を有する筒状の反応管により画成され、
前記ガス供給系は、前記反応管内に鉛直方向に延在するガス供給ノズルを有し、該ガス供給ノズルは前記反応管の中心方向に向かって開口する複数のガス供給孔を有し、
前記ガス排気系は、前記反応管の前記ガス供給ノズルに対向する側に、鉛直方向に延在するよう設けられた複数のガス排出孔を有し、該ガス排出孔と前記ガス供給孔の水平方向の位置は、前記反応管内に収容された基板と基板の間の位置であるよう構成される。
【０１３１】
（付記１４）
本発明の他の態様によれば、
内部が複数のゾーンに分割された処理室内に複数枚の基板を収容する工程と、
複数枚の基板を収容した前記処理室内の前記各ゾーンに対して、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第１の反応ガスを排出する第１パージ工程、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第２の反応ガスを排出する第２パージ工程を含む複数の工程を繰り返し実施することで、前記各ゾーンにおける基板上に薄膜を形成する工程と、
を有し、
前記薄膜を形成する工程では、前記各ゾーンにおいて同時に行われる工程が互いに異なる工程となるようにする半導体装置の製造方法。
【０１３２】
（付記１５）
付記１４の半導体装置の製造方法において、好ましくは、
前記薄膜を形成する工程では、前記各ゾーンにおいて同時に同じ工程が行われないようにする。
【０１３３】
（付記１６）
付記１４または１５のいずれかの半導体装置の製造方法において、好ましくは、
前記薄膜を形成する工程では、前記各ゾーン間で、前記各工程を行うタイミングを異ならせる。
【０１３４】
（付記１７）
付記１４乃至１６のいずれかの半導体装置の製造方法において、好ましくは、
前記薄膜を形成する工程では、前記各ゾーンにて繰り返される前記複数の工程を含むサイクルを、前記各ゾーン間で、非同期とするようにする。
【０１３５】
（付記１８）
付記１４乃至１７のいずれかの半導体装置の製造方法において、好ましくは、
前記薄膜を形成する工程では、どのタイミングにおいても、前記第１反応ガス供給工程、前記第１パージ工程、前記第２反応ガス供給工程、前記第２パージ工程が、前記各ゾーンのいずれかで必ず行われるようにする。
【０１３６】
（付記１９）
付記１４乃至１８のいずれかの半導体装置の製造方法において、好ましくは、
前記薄膜を形成する工程では、前記第１反応ガス供給工程が行われるゾーンに隣接するゾーン及び前記第２反応ガス供給工程が行われるゾーンに隣接するゾーンにおいて、前記第１パージ工程又は前記第２パージ工程が行われるようにする。
【０１３７】
（付記２０）
付記１４乃至１９のいずれかの半導体装置の製造方法において、好ましくは、
前記薄膜を形成する工程では、前記第１反応ガス供給工程が行われるゾーンと、前記第２反応ガス供給工程が行われるゾーンとの間のゾーンにて、前記第１パージ工程又は前記第２パージ工程が行われるようにする。
【０１３８】
（付記２１）
付記１４乃至２０のいずれかの半導体装置の製造方法において、好ましくは、
前記薄膜を形成する工程では、前記第１反応ガス供給工程が行われるゾーンと、前記第２反応ガス供給工程が行われるゾーンとの間のゾーンにて、前記第１パージ工程または前記第２パージ工程が行われることで、不活性ガスによるガスカーテンが形成されるようにする。
【０１３９】
（付記２２）
本発明のさらに他の態様によれば、
内部が複数のゾーンに分割された処理室内に複数枚の基板を収容する工程と、
複数枚の基板を収容した前記処理室内の前記各ゾーンに対して、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第１の反応ガスを排出する第１パージ工程、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給工程、不活性ガスを供給し第２の反応ガスを排出する第２パージ工程を含む複数の工程を繰り返し実施することで、前記各ゾーンにおける基板上に薄膜を形成する工程と、
を有し、
前記薄膜を形成する工程では、前記各ゾーンにおいて同時に行われる工程が互いに異なる工程となるようにする基板処理方法。
【０１４０】
（付記２３）
本発明のさらに他の態様によれば、
内部が複数のゾーンに分割された処理室内に複数枚の基板を収容する手順と、
複数枚の基板を収容した前記処理室内の前記各ゾーンに対して、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給手順、不活性ガスを供給し第１の反応ガスを排出する第１パージ手順、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給手順、不活性ガスを供給し第２の反応ガスを排出する第２パージ手順を含む複数の手順を繰り返し実施することで、前記各ゾーンにおける基板上に薄膜を形成する手順と、
をコンピュータに実行させ、
前記薄膜を形成する手順では、前記各ゾーンにおいて同時に行われる手順が互いに異なる手順となるようにするプログラムが提供される。
【０１４１】
（付記２４）
本発明のさらに他の態様によれば、
内部が複数のゾーンに分割された処理室内に複数枚の基板を収容する手順と、
複数枚の基板を収容した前記処理室内の前記各ゾーンに対して、第１の反応ガスを供給する第１反応ガス供給手順、不活性ガスを供給し第１の反応ガスを排出する第１パージ手順、第２の反応ガスを供給する第２反応ガス供給手順、不活性ガスを供給し第２の反応ガスを排出する第２パージ手順を含む複数の手順を繰り返し実施することで、前記各ゾーンにおける基板上に薄膜を形成する手順と、
をコンピュータに実行させ、
前記薄膜を形成する手順では、前記各ゾーンにおいて同時に行われる手順が互いに異なる手順となるようにするプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【符号の説明】
【０１４２】
２００…処理炉、２０２…ウエハ（基板）、２０１…処理室、２０１ａ…排気室、２０３…反応管、２０７…ヒータユニット（加熱部）、２１７…ボート、２１９…シールキャップ、２３１〜２３４…第１反応ガス供給ノズル、２３１ａ〜２３４ａ…第１反応ガス供給管、２３１ｂ〜２３４ｂ…不活性ガス供給管、２３１ｈ〜２３４ｈ…ガス供給孔、２４１…第１反応ガス供給源、２４２…第２反応ガス供給源、２４３…不活性ガス供給源、２５１ａ〜２５４ａ…ＭＦＣ、２５１ｂ〜２５４ｂ…ＭＦＣ、２６１ａ〜２６４ａ…開閉バルブ、２６１ｂ〜２６４ｂ…開閉バルブ、２６１ｃ〜２６４ｃ…開閉バルブ、２６１ｄ〜２６４ｄ…開閉バルブ、２７１…排気管、２７２…ＡＰＣバルブ、２７３…真空ポンプ、２７４…圧力センサ、２８０…コントローラ、２９０…外部記憶装置、３３１〜３３４…第２反応ガス供給ノズル、３３１ａ〜３３４ａ…第２反応ガス供給管、３３１ｂ〜３３４ｂ…不活性ガス供給管、３３１ｈ〜３３４ｈ…ガス供給孔、３５１ａ〜３５４ａ…ＭＦＣ、３５１ｂ〜３５４ｂ…ＭＦＣ、３６１ａ〜３６４ａ…開閉バルブ、３６１ｂ〜３６４ｂ…開閉バルブ、３６１ｃ〜３６４ｃ…開閉バルブ、３６１ｄ〜３６４ｄ…開閉バルブ、２０７１…第１ゾーンヒータ、２０７２…第２ゾーンヒータ、２０７３…第３ゾーンヒータ、２０７４…第４ゾーンヒータ。
【図１】
2013054652.tif 000003
【図２】
2013054652.tif 000004
【図３】
2013054652.tif 000005
【図４】
2013054652.tif 000006
【図５】
2013054652.tif 000007
【図６】
2013054652.tif 000008
【図７】
2013054652.tif 000009
【図８】
2013054652.tif 000010
【図９】
2013054652.tif 000011
【国際調査報告】
2013054652.tif 000012
2013054652.tif 000013