(57)【要約】  【課題】  本発明の目的は、成膜レートの低下を改善することができ、組成比を適切に調整することができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することにある。  【解決手段】  基板を収容した処理室内に第１の処理ガスを供給して基板上に第１の処理ガスを吸着させる工程と、処理室内をパージする工程と、処理室内に第２の処理ガスと第３の処理ガスとを同時に供給して基板上に吸着している第１の処理ガスと反応させる工程と、処理室内をパージする工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すことにより、基板上に所定膜厚の薄膜を形成し、その際、基板の温度と処理室内の圧力を、各処理ガスが自己分解しない程度の処理温度と処理圧力であって、第２の処理ガスと第３の処理ガスとが互いに反応せず、第２の処理ガスと第３の処理ガスのそれぞれが第１の処理ガスと反応するような処理温度および処理圧力に設定するようにした。【選択図】  図１
2011132568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容した処理室内に第１の処理ガスを供給し排気して前記基板上に前記第１の処理ガスを吸着させる工程と、
前記処理室内をパージして前記処理室内に残留する前記第１の処理ガスを除去する工程と、
前記処理室内に第２の処理ガスと第３の処理ガスとを同時に供給し排気して前記基板上に吸着している前記第１の処理ガスと反応させる工程と、
前記処理室内をパージして前記処理室内に残留する前記第２の処理ガスと前記第３の処理ガスを除去する工程と、
を１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すことにより、前記基板上に所定膜厚の薄膜を形成する工程を有し、
前記薄膜を形成する工程では、前記基板の温度と前記処理室内の圧力を、前記第１の処理ガス、前記第２の処理ガスおよび前記第３の処理ガスが自己分解しない程度の処理温度と処理圧力であって、前記第２の処理ガスと前記第３の処理ガスとが互いに反応せず、前記第２の処理ガスと前記第３の処理ガスのそれぞれが前記第１の処理ガスと反応するような処理温度および処理圧力に設定することを特徴とする半導体装置の製造方法
【請求項２】
基板を収容する処理室と、
前記処理室内を加熱するヒータと、
前記処理室内に第１の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給系と、
前記処理室内に第２の処理ガスを供給する第２の処理ガス供給系と、
前記処理室内に第３の処理ガスを供給する第３の処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、
基板を収容した前記処理室内に前記第１の処理ガスを供給し排気して前記基板上に前記第１の処理ガスを吸着させ、前記処理室内をパージして前記処理室内に残留する前記第１の処理ガスを除去し、前記処理室内に第２の処理ガスと第３の処理ガスとを同時に供給し排気して前記基板上に吸着している前記第１の処理ガスと反応させ、前記処理室内をパージして前記処理室内に残留する前記第２の処理ガスと前記第３の処理ガスを除去し、これを１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すことにより、前記基板上に所定膜厚の薄膜を形成すると共に、前記薄膜を形成する際は、前記基板の温度と前記処理室内の圧力を、前記第１の処理ガス、前記第２の処理ガスおよび前記第３の処理ガスが自己分解しない程度の処理温度と処理圧力であって、前記第２の処理ガスと前記第３の処理ガスとが互いに反応せず、前記第２の処理ガスと前記第３の処理ガスのそれぞれが前記第１の処理ガスと反応するような処理温度および処理圧力に設定するように、前記第１の処理ガス供給系、前記第２の処理ガス供給系、前記第３の処理ガス供給系、前記排気系、前記圧力調整部、および、前記ヒータを制御する制御部と、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および基板処理装置に関し、特に、基板上に薄膜を形成する工程を備える半導体装置の製造方法および基板上に薄膜を形成する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１の処理ガスとしての原料Ａ（反応ガス）と、その複数のリアクタント、例えば、第２の処理ガスとしての第１原料、第３の処理ガスとしての第２原料とを用いて、ＡＬＤ法により成膜を行う場合、第１原料と第２原料同士は互いに不活性で反応せず、それぞれが原料Ａ（反応ガス）としか反応しない場合がある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１７２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この場合、例えば、原料Ａ（第１の処理ガス）の供給と、第１原料（第２の処理ガス）の供給と、原料Ａ（第１の処理ガス）の供給と、第２原料（第３の処理ガス）の供給と、を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返して基板上に薄膜を形成すると、原料Ａと第１原料とで形成される層の結晶性によっては、その次に第２原料を供給しても第２原料の化学吸着が起きにくくなる。そのため、第２原料供給時に形成される層の成長レートが低くなりアモルファス状に層が形成される場合がある。この場合、薄膜を形成する際の成膜レートが低下してしまい、また、第２原料で形成される層の組成比が少なくなることがある。
【０００５】
そこで、本発明は、成膜レートの低下を改善することができ、組成比を適切に調整することができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
基板を収容した処理室内に第１の処理ガスを供給し排気して前記基板上に前記第１の処理ガスを吸着させる工程と、
前記処理室内をパージして前記処理室内に残留する前記第１の処理ガスを除去する工程と、
前記処理室内に第２の処理ガスと第３の処理ガスとを同時に供給し排気して前記基板上に吸着している前記第１の処理ガスと反応させる工程と、
前記処理室内をパージして前記処理室内に残留する前記第２の処理ガスと前記第３の処理ガスを除去する工程と、
を１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すことにより、前記基板上に所定膜厚の薄膜を形成する工程を有し、
前記薄膜を形成する工程では、前記基板の温度と前記処理室内の圧力を、前記第１の処理ガス、前記第２の処理ガスおよび前記第３の処理ガスが自己分解しない程度の処理温度と処理圧力であって、前記第２の処理ガスと前記第３の処理ガスとが互いに反応せず、前記第２の処理ガスと前記第３の処理ガスのそれぞれが前記第１の処理ガスと反応するような処理温度および処理圧力に設定する半導体装置の製造方法が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内を加熱するヒータと、
前記処理室内に第１の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給系と、
前記処理室内に第２の処理ガスを供給する第２の処理ガス供給系と、
前記処理室内に第３の処理ガスを供給する第３の処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、
基板を収容した前記処理室内に前記第１の処理ガスを供給し排気して前記基板上に前記第１の処理ガスを吸着させ、前記処理室内をパージして前記処理室内に残留する前記第１の処理ガスを除去し、前記処理室内に第２の処理ガスと第３の処理ガスとを同時に供給し排気して前記基板上に吸着している前記第１の処理ガスと反応させ、前記処理室内をパージして前記処理室内に残留する前記第２の処理ガスと前記第３の処理ガスを除去し、これを１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すことにより、前記基板上に所定膜厚の薄膜を形成すると共に、前記薄膜を形成する際は、前記基板の温度と前記処理室内の圧力を、前記第１の処理ガス、前記第２の処理ガスおよび前記第３の処理ガスが自己分解しない程度の処理温度と処理圧力であって、前記第２の処理ガスと前記第３の処理ガスとが互いに反応せず、前記第２の処理ガスと前記第３の処理ガスのそれぞれが前記第１の処理ガスと反応するような処理温度および処理圧力に設定するように、前記第１の処理ガス供給系、前記第２の処理ガス供給系、前記第３の処理ガス供給系、前記排気系、前記圧力調整部、および、前記ヒータ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。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、成膜レートの低下を改善することができ、組成比を適切に調整することができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態にかかる基板処理工程における成膜シーケンス図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる基板処理装置の有するガス供給系の構成図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる基板処理装置のウェハ処理時における断面構成図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる基板処理装置のウェハ搬送時における断面構成図である。
【図５】本発明の実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。
【図６】本実施形態で好適に用いられる縦型装置の縦型処理炉の概略構成図であり、（ａ）は処理炉部分を縦断面で示し、（ｂ）は処理炉部分を図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図で示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（１）基板処理装置の構成
まず、本実施形態にかかる基板処理装置の構成について、図３，４を参照しながら説明する。図３は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のウェハ処理時における断面構成図であり、図４は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のウェハ搬送時における断面構成図である。
【００１１】
（処理室）
図３，４に示すとおり、本実施形態にかかる基板処理装置は処理容器２０２を備えている。処理容器２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのシリコンウェハ等のウェハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。
【００１２】
（支持台）
処理室２０１内には、ウェハ２００を支持する支持台２０３が設けられている。ウェハ２００が直接触れる支持台２０３の上面には、例えば、石英（ＳｉＯ２）、カーボン、セラミックス、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などから構成された支持板としてのサセプタ２１７が設けられている。また、支持台２０３には、ウェハ２００を加熱する加熱手段（加熱源）としてのヒータ２０６が内蔵されている。なお、支持台２０３の下端部は、処理容器２０２の底部を貫通している。
【００１３】
（昇降機構）
処理室２０１の外部には、支持台２０３を昇降させる昇降機構２０７ｂが設けられている。この昇降機構２０７ｂを作動させて支持台２０３を昇降させることにより、サセプタ２１７上に支持されるウェハ２００を昇降させることが可能となっている。支持台２０３は、ウェハ２００の搬送時には図４で示される位置（ウェハ搬送位置）まで下降し、ウェハ２００の処理時には図３で示される位置（ウェハ処理位置）まで上昇する。なお、支持台２０３下端部の周囲は、ベローズ２０３ａにより覆われており、処理室２０１内は気密に保持されている。
【００１４】
（リフトピン）
また、処理室２０１の底面（床面）には、例えば３本のリフトピン２０８ｂが鉛直方向に立ち上がるように設けられている。また、支持台２０３（サセプタ２１７も含む）には、かかるリフトピン２０８ｂを貫通させるための貫通孔２０８ａが、リフトピン２０８ｂに対応する位置にそれぞれ設けられている。そして、支持台２０３をウェハ搬送位置まで下降させた時には、図４に示すように、リフトピン２０８ｂの上端部がサセプタ２１７の上面から突出して、リフトピン２０８ｂがウェハ２００を下方から支持するようになっている。また、支持台２０３をウェハ処理位置まで上昇させたときには、図３に示すようにリフトピン２０８ｂはサセプタ２１７の上面から埋没して、サセプタ２１７がウェハ２００を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０８ｂは、ウェハ２００と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
【００１５】
（ウェハ搬送口）
処理室２０１（処理容器２０２）の内壁側面には、処理室２０１の内外にウェハ２００を搬送するためのウェハ搬送口２５０が設けられている。ウェハ搬送口２５０にはゲートバルブ２５１が設けられており、ゲートバルブ２５１を開くことにより、処理室２０１内と搬送室（予備室）２７１内とが連通するようになっている。搬送室２７１は搬送容器（密閉容器）２７２内に形成されており、搬送室２７１内にはウェハ２００を搬送する搬送ロボット２７３が設けられている。搬送ロボット２７３には、ウェハ２００を搬送する際にウェハ２００を支持する搬送アーム２７３ａが備えられている。支持台２０３をウェハ搬送位置まで下降させた状態で、ゲートバルブ２５１を開くことにより、搬送ロボット２７３により処理室２０１内と搬送室２７１内との間でウェハ２００を搬送することが可能となっている。処理室２０１内に搬送されたウェハ２００は、上述したようにリフトピン２０８ｂ上に一時的に載置される。なお、搬送室２７１のウェハ搬送口２５０が設けられた側と反対側には、図示しないロードロック室が設けられており、搬送ロボット２７３によりロードロック室内と搬送室２７１内との間でウェハ２００を搬送することが可能となっている。なお、ロードロック室は、未処理もしくは処理済のウェハ２００を一時的に収容する予備室として機能する。
【００１６】
（排気系）
処理室２０１（処理容器２０２）の内壁側面であって、ウェハ搬送口２５０の反対側には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２６０が設けられている。排気口２６０には排気チャンバ２６０ａを介して排気管２６１が接続されており、排気管２６１には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２６２、原料回収トラップ２６３、及び真空ポンプ２６４が順に直列に接続されている。主に、排気口２６０、排気チャンバ２６０ａ、排気管２６１、圧力調整器２６２、原料回収トラップ２６３、真空ポンプ２６４により排気系（排気ライン）が構成される。
【００１７】
（ガス導入口）
処理室２０１の上部に設けられる後述のシャワーヘッド２４０の上面（天井壁）には、処理室２０１内に各種ガスを供給するためのガス導入口２１０が設けられている。なお、ガス導入口２１０に接続されるガス供給系の構成については後述する。
【００１８】
（シャワーヘッド）
ガス導入口２１０と処理室２０１との間には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２４０が設けられている。シャワーヘッド２４０は、ガス導入口２１０から導入されるガスを分散させるための分散板２４０ａと、分散板２４０ａを通過したガスをさらに均一に分散させて支持台２０３上のウェハ２００の表面に供給するためのシャワー板２４０ｂと、を備えている。分散板２４０ａおよびシャワー板２４０ｂには、複数の通気孔が設けられている。分散板２４０ａは、シャワーヘッド２４０の上面及びシャワー板２４０ｂと対向するように配置されており、シャワー板２４０ｂは、支持台２０３上のウェハ２００と対向するように配置されている。なお、シャワーヘッド２４０の上面と分散板２４０ａとの間、および分散板２４０ａとシャワー板２４０ｂとの間には、それぞれ空間が設けられており、かかる空間は、ガス導入口２１０から供給されるガスを分散させるための第１バッファ空間（分散室）２４０ｃ、および分散板２４０ａを通過したガスを拡散させるための第２バッファ空間２４０ｄとしてそれぞれ機能する。
【００１９】
（排気ダクト）
処理室２０１（処理容器２０２）の内壁側面には、段差部２０１ａが設けられている。そして、この段差部２０１ａは、コンダクタンスプレート２０４をウェハ処理位置近傍に保持するように構成されている。コンダクタンスプレート２０４は、内周部にウェハ２００を収容する穴が設けられた１枚のドーナツ状（リング状）をした円板として構成されている。コンダクタンスプレート２０４の外周部には、所定間隔を開けて周方向に配列された複数の排出口２０４ａが設けられている。排出口２０４ａは、コンダクタンスプレート２０４の外周部がコンダクタンスプレート２０４の内周部を支えることができるよう、不連続に形成されている。
【００２０】
一方、支持台２０３の外周部には、ロワープレート２０５が係止している。ロワープレート２０５は、リング状の凹部２０５ｂと、凹部２０５ｂの内側上部に一体的に設けられたフランジ部２０５ａとを備えている。凹部２０５ｂは、支持台２０３の外周部と、処理室２０１の内壁側面との隙間を塞ぐように設けられている。凹部２０５ｂの底部のうち排気口２６０付近の一部には、凹部２０５ｂ内から排気口２６０側へガスを排出（流通）させるためのプレート排気口２０５ｃが設けられている。フランジ部２０５ａは、支持台２０３の上部外周縁上に係止する係止部として機能する。フランジ部２０５ａが支持台２０３の上部外周縁上に係止することにより、ロワープレート２０５が、支持台２０３の昇降に伴い、支持台２０３と共に昇降されるようになっている。
【００２１】
支持台２０３がウェハ処理位置まで上昇したとき、ロワープレート２０５もウェハ処理位置まで上昇する。その結果、ウェハ処理位置近傍に保持されているコンダクタンスプレート２０４が、ロワープレート２０５の凹部２０５ｂの上面部分を塞ぎ、凹部２０５ｂの内部をガス流路領域とする排気ダクト２５９が形成されることとなる。なお、このとき、排気ダクト２５９（コンダクタンスプレート２０４及びロワープレート２０５）及び支持台２０３によって、処理室２０１内が、排気ダクト２５９よりも上方の処理室上部と、排気ダクト２５９よりも下方の処理室下部と、に仕切られることとなる。なお、コンダクタンスプレート２０４およびロワープレート２０５は、排気ダクト２５９の内壁に堆積する反応生成物をエッチングする場合（セルフクリーニングする場合）を考慮して、高温保持が可能な材料、例えば、耐高温高負荷用石英で構成することが好ましい。
【００２２】
ここで、ウェハ処理時における処理室２０１内のガスの流れについて説明する。まず、ガス導入口２１０からシャワーヘッド２４０の上部へと供給されたガスは、第１バッファ空間（分散室）２４０ｃを経て分散板２４０ａの多数の孔から第２バッファ空間２４０ｄへと入り、さらにシャワー板２４０ｂの多数の孔を通過して処理室２０１内に供給され、ウェハ２００上に均一に供給される。そして、ウェハ２００上に供給されたガスは、ウェハ２００の径方向外側に向かって放射状に流れる。そして、ウェハ２００に接触した後の余剰なガスは、ウェハ２００外周部に位置する排気ダクト２５９上、すなわち、コンダクタンスプレート２０４上を、ウェハ２００の径方向外側に向かって放射状に流れ、コンダクタンスプレート２０４に設けられた排出口２０４ａから、排気ダクト２５９内のガス流路領域内（凹部２０５ｂ内）へと排出される。その後、ガスは排気ダクト２５９内を流れ、プレート排気口２０５ｃを経由して排気口２６０へと排気される。このようにガスを流すことで、処理室下部、すなわち、支持台２０３の裏面や処理室２０１の底面側へのガスの回り込みが抑制される。
【００２３】
＜ガス供給系＞
続いて、上述したガス導入口２１０に接続されるガス供給系の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施形態にかかる基板処理装置の有するガス供給系（ガス供給ライン）の構成図である。
【００２４】
本発明の実施形態にかかる基板処理装置の有するガス供給系は、常温で液体状態である液体原料を気化する気化部としてのバブラと、バブラにて液体原料を気化させて得た原料ガスを処理室２０１内に供給する原料ガス供給系と、気体原料を処理室２０１内に供給する反応ガス供給系と、を有している。さらに、本発明の実施形態にかかる基板処理装置は、処理室２０１内にパージガスを供給するパージガス供給系と、バブラからの原料ガスを処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスするよう排気するベント（バイパス）系とを有している。以下に、各部の構成について説明する。
【００２５】
＜バブラ＞
処理室２０１の外部には、液体原料としての第１原料を収容する原料容器（第１バブラ）２２０ａと、液体原料としての第２原料を供給する原料容器（第２バブラ）２２０ｂが設けられている。第１バブラ２２０ａ、第２バブラ２２０ｂは、それぞれ内部に液体原料を収容（充填）可能なタンク（密閉容器）として構成されており、また、液体原料をバブリングにより気化させて原料ガスを生成させる気化部としても構成されている。なお、第１バブラ２２０ａ、第２バブラ２２０ｂの周りには、第１バブラ２２０ａ、第２バブラ２２０ｂおよび内部の液体原料を加熱するサブヒータ２０６ａが設けられている。第１原料としては、例えば、Ｔｉ（チタニウム）元素を含む液体原料（チタニウム原料）であるＴｉＣｌ４（四塩化チタン）が用いられ、第２原料としては、例えばＡｌ（アルミニウム）元素を含む液体原料（アルミニウム原料）であるＡｌＣｌ３（三塩化アルミニウム）が用いられる。
【００２６】
第１バブラ２２０ａ、第２バブラ２２０ｂには、第１キャリアガス供給管２３７ａ、第２キャリアガス供給管２３７ｂがそれぞれ接続されている。第１キャリアガス供給管２３７ａ、第２キャリアガス供給管２３７ｂの上流側端部には、図示しないキャリアガス供給源が接続されている。また、第１キャリアガス供給管２３７ａ、第２キャリアガス供給管２３７ｂの下流側端部は、それぞれ第１バブラ２２０ａ、第２バブラ２２０ｂ内に収容した液体原料内に浸されている。第１キャリアガス供給管２３７ａには、キャリアガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ａと、キャリアガスの供給を制御するバルブｖａ１，ｖａ２が設けられている。第２キャリアガス供給管２３７ｂには、キャリアガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ｂと、キャリアガスの供給を制御するバルブｖｂ１，ｖｂ２が設けられている。なお、キャリアガスとしては、液体原料とは反応しないガスを用いることが好ましく、例えばＮ２ガスやＡｒガス等の不活性ガスが好適に用いられる。主に、第１キャリアガス供給管２３７ａ、第２キャリアガス供給管２３７ｂ、ＭＦＣ２２２ａ，２２２ｂ、バルブｖａ１，ｖａ２，ｖｂ１，ｖｂ２により、第１キャリアガス供給系、第２キャリアガス供給系（第１キャリアガス供給ライン、第２キャリアガス供給ライン）がそれぞれ構成される。
【００２７】
上記構成により、バルブｖａ１，ｖａ２，ｖｂ１，ｖｂ２を開け、第１キャリアガス供給管２３７ａ、第２キャリアガス供給管２３７ｂからＭＦＣ２２２ａ，２２２ｂで流量制御されたキャリアガスを第１バブラ２２０ａ、第２バブラ２２０ｂ内に供給することにより、第１バブラ２２０ａ、第２バブラ２２０ｂ内部に収容された液体原料をバブリングにより気化させて原料ガスを生成させることが可能となる。なお、原料ガスの供給流量は、キャリアガスの供給流量から割り出すことができる。すなわち、キャリアガスの供給流量を制御することにより原料ガスの供給流量を制御することができる。
【００２８】
＜原料ガス供給系＞
第１バブラ２２０ａ、第２バブラ２２０ｂには、第１バブラ２２０ａ、第２バブラ２２０ｂ内で生成された原料ガスを処理室２０１内に供給する第１原料ガス供給管２１３ａ、第２原料ガス供給管２１３ｂがそれぞれ接続されている。第１原料ガス供給管２１３ａ、第２原料ガス供給管２１３ｂの上流側端部は、第１バブラ２２０ａ、第２バブラ２２０ｂの上部に存在する空間に連通している。第１原料ガス供給管２１３ａ、第２原料ガス供給管２１３ｂの下流側端部は合流して、高耐久高速ガスバルブＶを介してガス導入口２１０に接続されている。高耐久高速ガスバルブＶは、短時間ですばやくガス供給の切り替えおよびガス排気ができるように構成されたバルブである。なお、第１原料ガス供給管２１３ａ、第２原料ガス供給管２１３ｂには、処理室２０１内への原料ガスの供給を制御するバルブｖａ３，ｖｂ３がそれぞれ設けられている。
【００２９】
上記構成により、第１バブラ２２０ａ、第２バブラ２２０ｂにて液体原料を気化させて原料ガスを発生させるとともに、バルブｖａ３，ｖｂ３を開くことにより、第１原料ガス供給管２１３ａ、第２原料ガス供給管２１３ｂから処理室２０１内へ原料ガスを供給することが可能となる。主に、第１原料ガス供給管２１３ａ、第２原料ガス供給管２１３ｂ、バルブｖａ３，ｖｂ３、高耐久高速ガスバルブＶにより第１原料ガス供給系、第２原料ガス供給系（第１原料ガス供給ライン、第２原料ガス供給ライン）がそれぞれ構成される。
【００３０】
また、主に、第１キャリアガス供給系、第２キャリアガス供給系、第１バブラ２２０ａ、第２バブラ２２０ｂ、第１原料ガス供給系、第２原料ガス供給系により、第１原料供給系、第２原料供給系（第１原料供給ライン、第２原料供給ライン）がそれぞれ構成される。
【００３１】
＜反応ガス供給系＞
また、処理室２０１の外部には、反応ガス（原料Ａ）を供給する反応ガス供給源２２０ｃが設けられている。反応ガス供給源２２０ｃには、反応ガス供給管２１３ｃの上流側端部が接続されている。反応ガス供給管２１３ｃの下流側端部は、高耐久高速ガスバルブＶを介してガス導入口２１０に接続されている。反応ガス供給管２１３ｃには、反応ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ｃと、反応ガスの供給を制御するバルブｖｃ１，ｖｃ２が設けられている。反応ガスとしては、例えば窒素（Ｎ）元素を含むガス（窒素含有ガス）であるアンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。主に、反応ガス供給源２２０ｃ、反応ガス供給管２１３ｃ、ＭＦＣ２２２ｃ、バルブｖｃ１，ｖｃ２により、反応ガス供給系（反応ガス供給ライン）が構成される。
【００３２】
＜パージガス供給系＞
また、処理室２０１の外部には、パージガスを供給するためのパージガス供給源２２０ｄ，２２０ｅが設けられている。パージガス供給源２２０ｄ，２２０ｅには、パージガス供給管２１３ｄ，２１３ｅの上流側端部がそれぞれ接続されている。パージガス供給管２１３ｄの下流側端部は反応ガス供給管２１３ｃに合流して、高耐久高速ガスバルブＶを介してガス導入口２１０に接続されている。パージガス供給管２１３ｅの下流側端部は第１原料ガス供給管２１３ａ、第２原料ガス供給管２１３ｂに合流して、高耐久高速ガスバルブＶを介してガス導入口２１０に接続されている。パージガス供給管２１３ｄ，２１３ｅには、パージガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２２ｄ，２２２ｅと、パージガスの供給を制御するバルブｖｄ１，ｖｄ２，ｖｅ１，ｖｅ２がそれぞれ設けられている。パージガスとしては、例えばＮ２ガスやＡｒガス等の不活性ガスが用いられる。主に、パージガス供給源２２０ｄ，２２０ｅ、パージガス供給管２１３ｄ，２１３ｅ、ＭＦＣ２２２ｄ，２２２ｅ、バルブｖｄ１，ｖｄ２，ｖｅ１，ｖｅ２により、パージガス供給系（パージガス供給ライン）が構成される。
【００３３】
＜ベント（バイパス）系＞
また、第１原料ガス供給管２１３ａ、第２原料ガス供給管２１３ｂのバルブｖａ３，ｖｂ３よりも上流側には、第１ベント管２１５ａ、第２ベント管２１５ｂの上流側端部がそれぞれ接続されている。また、第１ベント管２１５ａ、第２ベント管２１５ｂの下流側端部は合流して、排気管２６１の圧力調整器２６２よりも下流側であって原料回収トラップ２６３よりも上流側に接続されている。第１ベント管２１５ａ、第２ベント管２１５ｂには、ガスの流通を制御するためのバルブｖａ４，ｖｂ４がそれぞれ設けられている。
【００３４】
上記構成により、バルブｖａ３，ｖｂ３を閉め、バルブｖａ４，ｖｂ４を開けることで、第１原料ガス供給管２１３ａ、第２原料ガス供給管２１３ｂ内を流れるガスを、処理室２０１内に供給することなく、第１ベント管２１５ａ、第２ベント管２１５ｂを介して処理室２０１をバイパスさせ、排気管２６１より処理室２０１外へとそれぞれ排気することが可能となる。主に、第１ベント管２１５ａ、第２ベント管２１５ｂ、バルブｖａ４，ｖｂ４により第１ベント系、第２ベント系（第１ベントライン、第２ベントライン）がそれぞれ構成される。
【００３５】
なお、第１バブラ２２０ａ、第２バブラ２２０ｂの周りには、サブヒータ２０６ａが設けられることは上述した通りだが、この他、第１キャリアガス供給管２３７ａ、第２キャリアガス供給管２３７ｂ、第１原料ガス供給管２１３ａ、第２原料ガス供給管２１３ｂ、第１ベント管２１５ａ、第２ベント管２１５ｂ、排気管２６１、処理容器２０２、シャワーヘッド２４０等の周囲にもサブヒータ２０６ａが設けられている。サブヒータ２０６ａはこれらの部材を、例えば１００℃以下の温度に加熱することで、これらの部材内部での原料ガスの再液化を防止するように構成されている。
【００３６】
＜コントローラ＞
なお、本実施形態にかかる基板処理装置は、基板処理装置の各部の動作を制御するコントローラ２８０を有している。コントローラ２８０は、ゲートバルブ２５１、昇降機構２０７ｂ、搬送ロボット２７３、ヒータ２０６、サブヒータ２０６ａ、圧力調整器（ＡＰＣ）２６２、真空ポンプ２６４、バルブｖａ１〜ｖａ４，ｖｂ１〜ｖｂ４，ｖｃ１〜ｖｃ２，ｖｄ１〜ｖｄ２、ｖｅ１〜ｖｅ２、高耐久高速ガスバルブＶ、流量コントローラ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ，２２２ｅ等の動作を制御する。
【００３７】
（２）基板処理工程
続いて、上述の基板処理装置を用いて半導体装置の製造工程の一工程として、ＡＬＤ法によりウェハ上に薄膜を形成する基板処理工程について、図１及び図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。また、図１は、本発明の実施形態にかかる基板処理工程におけるＡＬＤ工程の成膜シーケンス図である。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によって制御される。
【００３８】
なお、ここでは、基板を収容した処理室内に第１の処理ガスとして原料Ａすなわち反応ガス（ＮＨ３）を供給し排気して基板上に第１の処理ガスを吸着させる工程と、処理室内をパージして処理室内に残留する第１の処理ガスを除去する工程と、処理室内に第２の処理ガスとして第１原料（ＴｉＣｌ４）と第３の処理ガスとして第２原料（ＡｌＣｌ３）とを同時に供給し排気して基板上に吸着している第１の処理ガスと反応させる工程と、処理室内をパージして処理室内に残留する第２の処理ガスと第３の処理ガスを除去する工程と、を１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ＡＬＤ法により、基板上に所定膜厚の薄膜（ＴｉＡｌＮ膜）を形成する例について説明する。なお、薄膜を形成する工程では、基板の温度と処理室内の圧力を、第１の処理ガス、第２の処理ガスおよび第３の処理ガスが自己分解しない程度の処理温度と処理圧力であって、第２の処理ガスと第３の処理ガスとが互いに反応せず、第２の処理ガスと第３の処理ガスのそれぞれが第１の処理ガスと反応するような処理温度および処理圧力に設定する。また、形成する薄膜（ＴｉＡｌＮ膜）は、第１の処理ガスとしての反応ガス（ＮＨ３）由来の原子（Ｎ）および第２の処理ガスとしての第１原料（ＴｉＣｌ４）由来の原子（Ｔｉ）および第３の処理ガスとしての第２原料（ＡｌＣｌ３）由来の原子（Ａｌ）を含む膜である。以下、これを詳細に説明する。
【００３９】
＜基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）＞
まず、昇降機構２０７ｂを作動させ、支持台２０３を、図４に示すウェハ搬送位置まで下降させる。そして、ゲートバルブ２５１を開き、処理室２０１と搬送室２７１とを連通させる。そして、搬送ロボット２７３により搬送室２７１内から処理室２０１内へ処理対象のウェハ２００を搬送アーム２７３ａで支持した状態で搬入する（Ｓ１）。処理室２０１内に搬入したウェハ２００は、支持台２０３の上面から突出しているリフトピン２０８ｂ上に一時的に載置される。搬送ロボット２７３の搬送アーム２７３ａが処理室２０１内から搬送室２７１内へ戻ると、ゲートバルブ２５１が閉じられる。
【００４０】
続いて、昇降機構２０７ｂを作動させ、支持台２０３を、図３に示すウェハ処理位置まで上昇させる。その結果、リフトピン２０８ｂは支持台２０３の上面から埋没し、ウェハ２００は、支持台２０３上面のサセプタ２１７上に載置される（Ｓ２）。
【００４１】
＜圧力調整工程（Ｓ３）、温度調整工程（Ｓ４）＞
続いて、圧力調整器（ＡＰＣ）２６２により、処理室２０１内の圧力が所定の処理圧力となるように制御する（Ｓ３）。また、ヒータ２０６に供給する電力を調整し、ウェハ２００の表面温度が所定の処理温度となるように制御する（Ｓ４）。ここで、所定の処理温度、処理圧力とは、後述するＡＬＤ工程において、ＡＬＤ法によりＴｉＮ膜およびＡｌＮ膜を形成可能な処理温度、処理圧力であって、ＡＬＤ工程で用いる原料ガスが自己分解しない程度の処理温度、処理圧力である。
【００４２】
なお、基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）、圧力調整工程（Ｓ３）、及び温度調整工程（Ｓ４）においては、真空ポンプ２６４を作動させつつ、バルブｖａ３，ｖｂ３，ｖｃ２を閉じ、バルブｖｄ１，ｖｄ２，ｖｅ１，ｖｅ２を開けることで、処理室２０１内にＮ２ガスを常に流しておく。これにより、ウェハ２００上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。
【００４３】
工程Ｓ１〜Ｓ４と並行して、第２の処理ガスとしての第１原料及び第３の処理ガスとしての第２原料を気化させて第１原料ガス及び第２原料ガスを生成（予備気化）させておく。すなわち、バルブｖａ１，ｖａ２を開き、第１キャリアガス供給管２３７ａからＭＦＣ２２２ａで流量制御されたキャリアガスを第１バブラ２２０ａ内に供給することにより、第１バブラ２２０ａ内部に収容された第１原料をバブリングにより気化させて第１原料ガスを生成させておく（予備気化工程）。この予備気化工程では、真空ポンプ２６４を作動させつつ、バルブｖａ３を閉めたまま、バルブｖａ４を開けることにより、第１原料ガスを処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスして排気しておく。第１バブラにて第１原料ガスを安定して生成させるには所定の時間を要する。このため、本実施形態では第１原料ガスを予め生成させておき、バルブｖａ３，ｖａ４の開閉を切り替えることにより、第１原料ガスの流路を切り替える。その結果、バルブの切り替えにより、処理室２０１内への第１原料ガスの安定した供給を迅速に開始あるいは停止できるようになり、好ましい。
第１原料ガスと同様に第２原料を気化させて第２原料ガスを生成（予備気化）させておく。すなわち、バルブｖｂ１，ｖｂ２を開き、第２キャリアガス供給管２３７ｂからＭＦＣ２２２ｂで流量制御されたキャリアガスを第２バブラ２２０ｂ内に供給することにより、第２バブラ２２０ｂ内部に収容された第２原料をバブリングにより気化させて第２原料ガスを生成させておく（予備気化工程）。この予備気化工程では、真空ポンプ２６４を作動させつつ、バルブｖｂ３を閉めたまま、バルブｖｂ４を開けることにより、第２原料ガスを処理室２０１内に供給することなく処理室２０１をバイパスして排気しておく。第２バブラにて第２原料ガスを安定して生成させるには所定の時間を要する。このため、本実施形態では、第２原料ガスを予め生成させておき、バルブｖｂ３，ｖｂ４の開閉を切り替えることにより、第２原料ガスの流路を切り替える。その結果、バルブの切り替えにより、処理室２０１内への第２原料ガスの安定した供給を迅速に開始あるいは停止できるようになり、好ましい。
【００４４】
このとき、バルブｖｄ１，ｖｄ２，ｖｅ１，ｖｅ２を開いたままの状態とし、処理室２０１内へのＮ２ガスの供給を維持する。Ｎ２ガスは、シャワーヘッド２４０により分散されて処理室２０１内に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０、排気管２６１へと排気される。これにより、処理室２０１内をＮ２ガスによりパージする（パージ工程）。
【００４５】
＜ＡＬＤ工程（Ｓ８）＞
（反応ガス供給工程（Ｓ８ａ））
処理室２０１内のパージが完了したら、バルブｖｃ１，ｖｃ２を開けて、処理室２０１内への第１の処理ガスとしての原料Ａすなわち反応ガス（ＮＨ３ガス）の供給を開始する。反応ガスは、シャワーヘッド２４０により分散されて処理室２０１内のウェハ２００上に均一に供給され、ウェハ２００表面に吸着する。余剰な反応ガスや反応副生成物は、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０、排気管２６１へと排気される（反応ガス供給工程）。なお、処理室２０１内への反応ガスの供給時には、第１原料ガス供給管２１３ａ、第２原料ガス供給管２１３ｂ内への反応ガスの侵入を防止するように、また、処理室２０１内における反応ガスの拡散を促すように、バルブｖｅ１，ｖｅ２は開けたままとし、処理室２０１内にＮ２ガスを常に流しておくことが好ましい。反応ガス供給工程は、第１の処理ガス供給工程として行われる。
【００４６】
バルブｖｃ１，ｖｃ２を開け、反応ガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、バルブｖｃ１，ｖｃ２を閉じ、処理室２０１内への反応ガスの供給を停止する。
【００４７】
（パージ工程（Ｓ８ｂ））
バルブｖｃ１，ｖｃ２を閉め、反応ガスの供給を停止した後は、バルブｖｄ１，ｖｄ２，ｖｅ１，ｖｅ２を開き、処理室２０１内にＮ２ガスを供給する。Ｎ２ガスは、シャワーヘッド２４０により分散されて処理室２０１内に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０、排気管２６１へと排気される。これにより、処理室２０１内に残留している反応ガスや反応副生成物を除去し、処理室２０１内をＮ２ガスによりパージする（パージ工程）。
【００４８】
（第１原料ガス及び第２原料ガス供給工程（Ｓ８ｃ））
続いて、真空ポンプ２６４を作動させたまま、バルブｖａ４及びバルブｖｂ４を閉じ、バルブｖａ３及びバルブｖｂ３を開けて、処理室２０１内への第２の処理ガスとしての第１原料ガス（Ｔｉ原料）及び第３の処理ガスとしての第２原料ガス（Ａｌ原料）の供給を開始する。第１原料ガス及び第２原料ガスは、シャワーヘッド２４０により分散されて処理室２０１内のウェハ２００上に均一に供給される。余剰な第１原料ガス及び第２原料ガスは、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０、排気管２６１へと排気される（第１原料ガス及び第２原料ガス供給工程）。なお、このとき処理温度、処理圧力は、第１原料及び第２原料ガスが自己分解しない程度の処理温度、処理圧力とされるので、ウェハ２００上に供給された第１原料ガス及び第２原料ガスはウェハ２００表面に吸着する。正確には、上述の反応ガス供給工程でウェハ２００上に吸着したＮH３上に第１原料ガス及び第２原料ガスのガス分子が吸着する。そして、第１原料ガス及び第２原料ガスのそれぞれは、反応ガス（ＮH３）と反応する。なお、このとき第１原料ガスと反応ガスは反応し、第２原料ガスと反応ガスは反応するが、第１原料ガスと第２原料ガスは互いに反応しない。第１原料ガス及び第２原料ガス供給工程は、第２の処理ガス及び第３の処理ガス供給工程として行われる。
【００４９】
なお、処理室２０１内への第１原料ガス及び第２原料ガスの供給時には、反応ガス供給管２１３ｃ内への第１原料ガス及び第２原料ガスの侵入を防止するように、また、処理室２０１内における第１原料ガス及び第２原料ガスの拡散を促すように、バルブｖｄ１，ｖｄ２は開いたままとし、処理室２０１内にＮ２ガスを常に流しておくことが好ましい。
【００５０】
バルブｖａ３及びバルブｖｂ３を開け第１原料ガス及び第２原料ガスの供給を開始した後、所定時間が経過したら、バルブｖａ３及びバルブｖｂ３を閉じ、バルブｖａ４及びバルブｖｂ４を開けて、処理室２０１内への第１原料ガス及び第２原料ガスの供給を停止する。
【００５１】
（パージ工程（Ｓ８ｄ））
バルブｖａ３及びバルブｖｂ３を閉め、第１原料ガス及び第２原料ガスの供給を停止した後は、バルブｖｄ１，ｖｄ２，ｖｅ１，ｖｅ２を開き、処理室２０１内にＮ２ガスを供給する。Ｎ２ガスは、シャワーヘッド２４０により分散されて処理室２０１内に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０、排気管２６１へと排気される。これにより、処理室２０１内に残留している第１原料ガス及び第２原料ガスを除去し、処理室２０１内をＮ２ガスによりパージする（パージ工程）。
【００５２】
（所定回数実施工程（Ｓ８ｅ））
以上の反応ガス供給工程、パージ工程、第１原料ガス及び第２原料ガス供給工程、パージ工程を１サイクルとして、このＡＬＤサイクルを所定回数（ｎサイクル）実施するサイクル処理を行うことにより、ウェハ２００上に、所望膜厚の窒化アルミニウムチタン膜（ＴｉＡｌＮ膜）を形成する。なお、ＡＬＤ工程（Ｓ８）終了後、バルブｖａ１，ｖａ２，ｖｂ１，ｖｂ２を閉めて、第１バブラ２２０ａ及び第２バブラ２２０ｂへのキャリアガスの供給を停止する。
【００５３】
＜残留ガス除去工程（Ｓ１０）＞
ウェハ２００上に、所定膜厚のＴｉＡｌＮ膜が形成された後、処理室２０１内の真空引きを行い、バルブｖｄ１，ｖｄ２，ｖｅ１，ｖｅ２を開き、処理室２０１内にＮ２ガスを供給する。Ｎ２ガスは、シャワーヘッド２４０により分散されて処理室２０１内に供給され、排気ダクト２５９内を流れ、排気口２６０、排気管２６１へと排気される。これにより、処理室２０１内に残留しているガスや反応副生成物を除去し、処理室２０１内をＮ２ガスによりパージする。
【００５４】
＜基板搬出工程（Ｓ１１）＞
その後、上述した基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）に示した手順とは逆の手順により、所望膜厚のＴｉＡｌＮ膜を形成した後のウェハ２００を処理室２０１内から搬送室２７１内へ搬出して、本実施形態にかかる基板処理工程を完了する。
【００５５】
（３）実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、ＡＬＤ工程（Ｓ８）において、第１原料と第２原料とを交互に流すのではなく、同時に流すようにしたので、形成される薄膜の組成比を適切に調節でき、また、成膜レートを向上させることができるようになる。また、ＡＬＤ工程（Ｓ８）において、第１原料と第２原料とを交互に流したときにアモルファス状に層が形成される場合があったが、第１原料と第２原料とを同時に流すことにより、多結晶状に層が形成されるようになる。これらにより、成膜に要する時間の短縮もできるようになる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、第１原料と第２原料の供給量比を変化させることによって形成される薄膜の組成比を変化させることができる。例えば、第１原料の供給量を固定とし、第２原料の供給量を変化させることによって、薄膜中の第２原料由来の原子の割合を制御することができる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、第１原料を供給することによりＡＬＤ反応で堆積する第１原料由来の原子と、第２原料由来の原子とを同時に供給するので、堆積するのは２種類の原子種となる。その結果吸着サイトに対して選択できる格子定数（原子間距離）が原子種１種類の場合よりも多くなるので、多結晶状に層が形成される可能性が大きくなる。また、それにより薄膜の膜厚均一性や組成均一性も向上することが考えられる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、ＡＬＤ工程（Ｓ８）において、第１原料と第２原料とを交互に供給する場合よりも、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可能となる。
【００５９】
＜本発明の他の実施態様＞
上述の実施形態では、バブラ内部に収容された液体原料をバブリングにより気化させる例について説明したが、バブラの代わりに気化器を用いて液体原料を気化させるようにしてもよい。
【００６０】
また、上述の実施形態では、第１原料及び第２原料として液体原料を用いる例について説明したが、第１原料及び第２原料として気体原料を用いるようにしてもよい。また、上述の実施形態では、第１原料（第２の処理ガス）、第２原料（第３の処理ガス）、反応ガス（第１の処理ガス）として、ＴｉＣｌ４、ＡｌＣｌ３、ＮＨ３を用いる例について説明したが、これら以外の別の原料を用いるようにしてもよい。
【００６１】
＜本発明の更に他の実施態様＞
なお、上述の実施形態では、基板処理装置として一度に１枚の基板を処理する枚葉式の装置を用いて成膜する例について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、基板処理装置として一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の縦型装置を用いて成膜するようにしてもよい。このバッチ式の縦型装置を用いれば、一度に処理する基板の枚数を増やすことで、スループットの低下を解消することができる。以下、この縦型装置について説明する。
【００６２】
図６は、本実施形態で好適に用いられる縦型装置の縦型処理炉の概略構成図であり、（ａ）は、処理炉３０２部分を縦断面で示し、（ｂ）は、処理炉３０２部分を図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図で示す。
【００６３】
図６（ａ）に示されるように、処理炉３０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ３０７を有する。ヒータ３０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベースに支持されることにより垂直に据え付けられている。
【００６４】
ヒータ３０７の内側には、ヒータ３０７と同心円状に反応管としてのプロセスチューブ３０３が配設されている。プロセスチューブ３０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、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。プロセスチューブ３０３の筒中空部には処理室３０１が形成されており、基板としてのウェハ２００を、後述するボート３１７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。
【００６５】
プロセスチューブ３０３の下方には、プロセスチューブ３０３と同心円状にマニホールド３０９が配設されている。マニホールド３０９は、例えばステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド３０９は、プロセスチューブ３０３に係合しており、プロセスチューブ３０３を支持するように設けられている。なお、マニホールド３０９とプロセスチューブ３０３との間には、シール部材としてのＯリング３２０ａが設けられている。マニホールド３０９がヒータベースに支持されることにより、プロセスチューブ３０３は垂直に据え付けられた状態となっている。プロセスチューブ３０３とマニホールド３０９とにより反応容器が形成される。
【００６６】
マニホールド３０９には、第１ガス導入部としての第１ノズル３３３ａと、第２ガス導入部としての第２ノズル３３３ｂとが、マニホールド３０９の側壁を貫通するように接続されている。第１ノズル３３３ａと第２ノズル３３３ｂは、それぞれ水平部と垂直部とを有するＬ字形状であり、水平部がマニホールド３０９に接続され、垂直部がプロセスチューブ３０３の内壁とウェハ２００との間における円弧状の空間に、プロセスチューブ３０３の下部より上部の内壁に沿って、ウェハ２００の積載方向に向かって立ち上がるように設けられている。第１ノズル３３３ａ、第２ノズル３３３ｂの垂直部の側面には、ガスを供給する供給孔である第１ガス供給孔３４８ａ、第２ガス供給孔３４８ｂがそれぞれ設けられている。この第１ガス供給孔３４８ａ、第２ガス供給孔３４８ｂは、それぞれ下部から上部にわたって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。
【００６７】
第１ノズル３３３ａ、第２ノズル３３３ｂに接続されるガス供給系は、上述の実施形態と同様である。ただし、本実施形態では、第１ノズル３３３ａに第１原料ガス供給系および第２原料ガス供給系が接続され、第２ノズル３３３ｂに反応ガス供給系が接続される点が、上述の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、原料ガス（第１原料ガス、第２原料ガス）と、反応ガスとを、別々のノズルにより供給する。なお、さらに各原料ガスを別々のノズルにより供給するようにしてもよい。
【００６８】
マニホールド３０９には、処理室３０１内の雰囲気を排気する排気管３３１が設けられている。排気管３３１には、圧力検出器としての圧力センサ３４５及び圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ３４２を介して、真空排気装置としての真空ポンプ３４６が接続されており、圧力センサ３４５により検出された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ３４２を調整することで、処理室３０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。なお、ＡＰＣバルブ３４２は弁を開閉して処理室３０１内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調整して処理室３０１内の圧力を調整することができるよう構成されている開閉弁である。
【００６９】
マニホールド３０９の下方には、マニホールド３０９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３１９が設けられている。シールキャップ３１９は、マニホールド３０９の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ３１９は、例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ３１９の上面には、マニホールド３０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング３２０ｂが設けられている。シールキャップ３１９の処理室３０１と反対側には、後述するボート３１７を回転させる回転機構３６７が設置されている。回転機構３６７の回転軸３５５は、シールキャップ３１９を貫通して、ボート３１７に接続されており、ボート３１７を回転させることでウェハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ３１９は、プロセスチューブ３０３の外部に配置された昇降機構としてのボートエレベータ３１５によって、垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート３１７を処理室３０１内に対し搬入搬出することが可能となっている。
【００７０】
基板保持具としてのボート３１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱材料からなり、複数枚のウェハ２００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保持するように構成されている。なお、ボート３１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱材料からなる断熱部材３１８が設けられており、ヒータ３０７からの熱がシールキャップ３１９側に伝わりにくくなるように構成されている。プロセスチューブ３０３内には、温度検出器としての温度センサ３６３が設置されており、温度センサ３６３により検出された温度情報に基づきヒータ３０７への通電具合を調整することにより、処理室３０１内の温度が所定の温度分布となるように構成されている。温度センサ３６３は、第１ノズル３３３ａ及び第２ノズル３３３ｂと同様に、プロセスチューブ３０３の内壁に沿って設けられている。
【００７１】
制御部（制御手段）であるコントローラ３８０は、ＡＰＣバルブ３４２、ヒータ３０７、温度センサ３６３、真空ポンプ３４６、回転機構３６７、ボートエレベータ３１５、バルブｖａ１〜ｖａ４，ｖｂ１〜ｖｂ４，ｖｃ１〜ｖｃ２，ｖｄ１〜ｖｄ２，ｖｅ１〜ｖｅ２、高耐久高速ガスバルブＶ、流量コントローラ２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ，２２２ｅ等の動作を制御する。
【００７２】
次に、上記構成にかかる縦型装置の処理炉３０２を用いて、半導体装置の製造工程の一工程として、ＡＬＤ法によりウェハ２００上に薄膜を形成する基板処理工程について、図６を参照しながら説明する。ここでは、ＡＬＤ工程により、ウェハ２００上に、ＴｉＡｌＮ膜を形成する例について説明する。また、ここでは、第１原料、第２原料、反応ガスとして、それぞれ、ＴｉＣｌ４、ＡｌＣｌ３、ＮＨ３を用いる。なお、以下の説明において、縦型装置を構成する各部の動作は、コントローラ３８０により制御される。
【００７３】
複数枚のウェハ２００をボート３１７に装填（ウェハチャージ）する。そして、図６（ａ）に示すように、複数枚のウェハ２００を保持したボート３１７を、ボートエレベータ３１５によって持ち上げて処理室３０１内に搬入（ボートロード）する。この状態で、シールキャップ３１９はＯリング３２０ｂを介してマニホールド３０９の下端をシールした状態となる。
【００７４】
処理室３０１内が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ３４６によって処理室３０１内を真空排気する。この際、処理室３０１内の圧力を圧力センサ３４５で測定して、この測定された圧力に基づき、ＡＰＣバルブ３４２をフィードバック制御する。また、処理室３０１内が所望の温度となるように、ヒータ３０７によって加熱する。この際、処理室３０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ３６３が検出した温度情報に基づきヒータ３０７への通電具合をフィードバック制御する。続いて、回転機構３６７によりボート３１７を回転させることで、ウェハ２００を回転させる。
【００７５】
その後、ＡＬＤ工程を行うことにより、ウェハ２００上にＴｉＡｌＮ膜を形成する。なお、ＡＬＤ工程の手順は、上述の実施形態におけるＡＬＤ工程（Ｓ８）と同様である。
【００７６】
ウェハ２００上に、所定膜厚のＴｉＡｌＮ膜が形成された後、処理室３０１内の真空引きを行い、処理室３０１内にＮ２ガスを供給し排気する。これにより、処理室３０１内に残留しているガスや反応副生成物を除去し、処理室３０１内をＮ２ガスによりパージする。
【００７７】
その後、ボートエレベータ３１５によりシールキャップ３１９を下降させて、マニホールド３０９の下端を開口させるとともに、所定膜厚のＴｉＡｌＮ膜が形成された後のウェハ２００を、ボート３１７に保持させた状態でマニホールド３０９の下端からプロセスチューブ３０３の外部に搬出（ボートアンロード）する。その後、処理済のウェハ２００をボート３１７より取り出して（ウェハディスチャージ）、本実施形態にかかる基板処理工程を完了する。
【符号の説明】
【００７８】
２００  ウェハ（基板）
２０１  処理室
２０２  処理容器
２０３  支持台
２０６  ヒータ
２１３ａ  第１原料ガス供給管
２１３ｂ  第２原料ガス供給管
２１３ｃ  反応ガス供給管
２１３ｄ  パージガス供給管
２１３ｅ  パージガス供給管
２３７ａ  第１キャリアガス供給管
２３７ｂ  第２キャリアガス供給管
２２０ａ  第１バブラ
２２０ｂ  第２バブラ
２８０  コントローラ
【図１】
2011132568.tif 000003
【図２】
2011132568.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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