(57)【要約】      （修正有）【課題】処理ガス供給配管の置換容積を最小限とし、反応室内に供給する処理ガスの切替え速度を向上できる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板を収容する処理室５２と、該処理室内に複数の処理ガスを供給する複数の処理ガス供給手段と、前記処理室内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、前記複数の処理ガス供給手段と前記キャリアガス供給手段と前記排気手段とを制御する制御手段とを具備し、前記複数の処理ガス供給手段は、処理ガス配管部に上流側から順に設けられた上流側バルブ５６，６３と流量制御手段５７，５８，６４と下流側第１バルブ５９，６５と下流側第２バルブ６２，６７とを有し、前記キャリアガス供給手段は、キャリアガス配管部に設けられたバルブ７９，８３の下流側で前記下流側第２バルブ６２，６７と前記処理室５２との間にもそれぞれ接続される基板処理装置とする。【選択図】図４
2011187485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する処理室と、該処理室内に複数の処理ガスをそれぞれ供給する複数の処理ガス供給手段と、前記処理室内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、前記複数の処理ガス供給手段と前記キャリアガス供給手段と前記排気手段とを制御する制御手段とを具備し、前記複数の処理ガス供給手段はそれぞれ処理ガスを供給する処理ガス供給源及び前記処理室と接続される処理ガス配管部と、該処理ガス配管部に処理ガスの上流側から順に設けられた上流側バルブと流量制御手段と下流側第１バルブと下流側第２バルブとを有し、前記キャリアガス供給手段はキャリアガス供給源及び前記処理室と接続されるキャリアガス配管部と、該キャリアガス配管部に設けられたキャリアガスバルブを有し、前記キャリアガス配管部は前記キャリアガスバルブの下流側で前記下流側第２バルブと前記処理室との間にそれぞれ接続され、処理ガスの除去を行う際には、前記下流側第１バルブと前記下流側第２バルブを閉じ、前記キャリアガスバルブを開いた状態で前記処理ガス配管部にキャリアガスを供給すると共に、前記処理室内の雰囲気を排気する様前記処理ガス供給手段、前記キャリアガス供給手段、前記排気手段を制御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、シリコンウェーハ等の基板に薄膜の生成、酸化処理、不純物の拡散、アニール処理、エッチング等の処理を行い、半導体装置を製造する基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学気相成長法の１つに原子層堆積法（ＡＬＤ法）がある。ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法は、温度や時間等の成膜条件の下で、２種類以上の処理ガスを１種類ずつ基板表面上に交互に流し、基板表面上原子と反応させて単層ずつ膜を堆積させる方法であり、単原子層ずつ制御が可能である為、均一な膜厚を形成させることができ、膜質としても非常に緻密に膜を成長させることができる。
【０００３】
図６に於いて、従来のガス供給システムの概略について説明する。
【０００４】
反応管１にガスを供給するガス供給ＢＯＸ２は、図示しない第１のガス供給源、第２のガス供給源及びキャリアガス供給源と接続され、又第１のガス供給管４及び第２のガス供給管６と接続されている。前記第１のガス供給管４は、第１のガス供給源から供給される処理ガスと、キャリアガス供給源から供給されるＮ2 等の不活性ガスであるキャリアガスを前記反応管１内に噴出する第１のノズル３と接続され、又前記第２のガス供給管６は、第２のガス供給源からの処理ガスとキャリアガス供給源からのキャリアガスを前記反応管１内に噴出する第２のノズル５と接続されている。
【０００５】
前記第１のガス供給管４は、前記ガス供給ＢＯＸ２内で２股に分れ、一方が第１の切替えバルブ７と接続され、他方が第３の切替えバルブ８と接続されている。又、前記第２のガス供給管６も前記ガス供給ＢＯＸ２内で２股に分れ、一方が第２の切替えバルブ９と接続され、他方が第４の切替えバルブ１１と接続されている。
【０００６】
前記第１のガス供給管４と接続された前記第１の切替えバルブ７と前記第３の切替えバルブ８は、それぞれ上流側で流量制御器である第１のＭＦＣ１２と第３のＭＦＣ１４に接続されている。又、前記第１のＭＦＣ１２は上流側でキャリアガス供給バルブ１６と接続され、前記第３のＭＦＣ１４は上流側で第１のガス供給バルブ１７と接続されている。
【０００７】
前記第２のガス供給管６と接続された前記第２の切替えバルブ９と前記第４の切替えバルブ１１は、それぞれ上流側で流量制御器である第２のＭＦＣ１３と第４のＭＦＣ１５に接続されている。又、前記第２のＭＦＣ１３は上流側で前記第１のＭＦＣ１２と前記キャリアガス供給バルブ１６の間に合流しており、前記第４のＭＦＣ１５は上流側で第２のガス供給バルブ１８と接続されている。
【０００８】
上記ガス供給ＢＯＸ２を用いてＡＬＤ法により基板に膜を堆積させる際には、図７の処理シーケンスに示される様に、前記第１のガス供給バルブ１７と前記第３の切替えバルブ８を開き、前記第２の切替えバルブ９を閉じて前記反応管１内に前記第１のノズル３より処理ガスを噴出させ、所定の時間が経過すると、前記第３の切替えバルブ８を閉じ、前記キャリアガス供給バルブ１６と第１の切替えバルブ７を開いて前記第１のガス供給管４にキャリアガスを導入し、該第１のガス供給管４及び前記第１のノズル３内の残留ガスを置換する。
【０００９】
上記の残留ガスの置換処理と並行して、前記第２のガス供給バルブ１８と前記第４の切替えバルブ１１を開き、前記第２の切替えバルブ９を閉じて前記反応管１内に前記第２のノズル５より処理ガスを噴出させ、所定の時間が経過すると、前記第４の切替えバルブ１１を閉じ、前記第２の切替えバルブ９を開いて前記第２のガス供給管６にキャリアガスを導入し、該第２のガス供給管６及び前記第２のノズル５内の残留ガスを置換する。
【００１０】
更に、前記第２のガス供給管６及び前記第２のノズル５の置換処理中に前記第１のノズル３より処理ガスが前記反応管１内に噴出される。以上の処理が繰返されることで、基板上に交互に膜が堆積される。
【００１１】
然し乍ら、ＡＬＤ法により基板に膜を堆積させる場合、処理基板上で各々のガスが混合し、気相反応を起さない様、シーケンスの間に前記反応管１内、前記ノズル３，５内、ガス供給管４，６内にキャリアガスを流して処理ガスを不活性ガスに置換する必要があり、前記ガス供給管４，６の長さが長い為、処理ガスの切替えに時間が掛り、ＣＶＤ法等と比べると成膜速度が遅いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−４９３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は斯かる実情に鑑み、ガス供給管の置換を最小限とし、反応室内に供給するガスの切替え速度を向上させることで成膜速度を向上させる基板処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、基板を収容する処理室と、該処理室内に複数の処理ガスをそれぞれ供給する複数の処理ガス供給手段と、前記処理室内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、前記複数の処理ガス供給手段と前記キャリアガス供給手段と前記排気手段とを制御する制御手段とを具備し、前記複数の処理ガス供給手段はそれぞれ処理ガスを供給する処理ガス供給源及び前記処理室と接続される処理ガス配管部と、該処理ガス配管部に処理ガスの上流側から順に設けられた上流側バルブと流量制御手段と下流側第１バルブと下流側第２バルブとを有し、前記キャリアガス供給手段はキャリアガス供給源及び前記処理室と接続されるキャリアガス配管部と、該キャリアガス配管部に設けられたキャリアガスバルブを有し、前記キャリアガス配管部は前記キャリアガスバルブの下流側で前記下流側第２バルブと前記処理室との間にそれぞれ接続され、処理ガスの除去を行う際には、前記下流側第１バルブと前記下流側第２バルブを閉じ、前記キャリアガスバルブを開いた状態で前記処理ガス配管部にキャリアガスを供給すると共に、前記処理室内の雰囲気を排気する様前記処理ガス供給手段、前記キャリアガス供給手段、前記排気手段を制御する基板処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板を収容する処理室と、該処理室内に複数の処理ガスをそれぞれ供給する複数の処理ガス供給手段と、前記処理室内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給手段と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、前記複数の処理ガス供給手段と前記キャリアガス供給手段と前記排気手段とを制御する制御手段とを具備し、前記複数の処理ガス供給手段はそれぞれ処理ガスを供給する処理ガス供給源及び前記処理室と接続される処理ガス配管部と、該処理ガス配管部に処理ガスの上流側から順に設けられた上流側バルブと流量制御手段と下流側第１バルブと下流側第２バルブとを有し、前記キャリアガス供給手段はキャリアガス供給源及び前記処理室と接続されるキャリアガス配管部と、該キャリアガス配管部に設けられたキャリアガスバルブを有し、前記キャリアガス配管部は前記キャリアガスバルブの下流側で前記下流側第２バルブと前記処理室との間にそれぞれ接続され、処理ガスの除去を行う際には、前記下流側第１バルブと前記下流側第２バルブを閉じ、前記キャリアガスバルブを開いた状態で前記処理ガス配管部にキャリアガスを供給すると共に、前記処理室内の雰囲気を排気する様前記処理ガス供給手段、前記キャリアガス供給手段、前記排気手段を制御するので、前記処理室内に供給するガスの切替えを前記上流側バルブと前記下流側バルブの切替えによって行うことができ、ガスの切替えの際に排気が必要な前記配管部の長さを短くできる為、成膜処理に於けるシーケンス時間を短縮でき成膜速度の向上を図ることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に於ける基板処理装置の概略斜視図である。
【図２】本発明に於ける処理炉の概略縦断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】本発明に於けるガス供給システムを示す概略説明図である。
【図５】本発明の他の実施例を示すガス供給システムの概略説明図である。
【図６】従来のガス供給システムを示す概略説明図である。
【図７】従来の処理シーケンスを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１８】
先ず、図１に於いて、本発明に於ける基板処理装置２１について説明する。
【００１９】
該基板処理装置２１は、一例として半導体装置（ＩＣ）の製造方法に於ける処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。尚、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ処理等を行う縦型の装置を適用した場合について述べる。
【００２０】
シリコン等からなるウェーハ（基板）２２を収納したウェーハキャリアとしてのカセット２３が使用されている前記基板処理装置２１は、筐体２４を具備している。該筐体２４の正面壁２５の下方には、メンテナンス可能な様に設けられた開口部としての正面メンテナンス口（図示せず）が開設され、該正面メンテナンス口を開閉する正面メンテナンス扉（図示せず）が建付けされている。該正面メンテナンス扉には、図示しないカセット搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）が前記筐体２４内外を連通する様に開設されており、前記カセット搬入搬出口は図示しないフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）によって開閉される様になっている。前記カセット搬入搬出口の前記筐体２４内側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）２６が設置されている。前記カセット２３は前記カセットステージ２６上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、又前記カセットステージ２６上から搬出される様になっている。
【００２１】
該カセットステージ２６は、工程内搬送装置によって前記カセット２３内のウェーハ２２が垂直姿勢となり、前記カセット２３のウェーハ出入れ口が上方向を向く様に載置される。前記カセットステージ２６は、前記カセット２３を前記筐体２４後方に向けて右回り縦方向に９０°回転し、前記カセット２３内のウェーハ２２が水平姿勢となり、前記カセット２３のウェーハ出入れ口が前記筐体２４後方を向く様に動作可能となっている。
【００２２】
前記筐体２４内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収容器載置棚）２７が設置され、該カセット棚２７は複数段複数列にて複数個の前記カセット２３を保管する様に構成されている。前記カセット棚２７には、後述するウェーハ移載機構３５の搬送対象となる前記カセット２３が収納される移載棚２９が設けられている。又、前記カセットステージ２６の上方には予備カセット棚３１が設けられ、予備的に前記カセット２３を保管する様になっている。
【００２３】
前記カセットステージ２６と前記カセット棚２７との間には、カセット搬送装置（基板収容器搬送装置）３２が設置されている。該カセット搬送装置３２は、前記カセット２３を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収容器昇降機構）３３と搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収容器搬送機構）３４とで構成されており、前記カセットエレベータ３３とカセット搬送機構３４との連続動作により、前記カセットステージ２６、前記カセット棚２７、前記予備カセット棚３１との間で前記カセット２３を搬送する様に構成されている。
【００２４】
前記カセット棚２７の後方には、前記ウェーハ移載機構（基板移載機構）３５が設置されており、該ウェーハ移載機構３５はウェーハ２２を水平方向に回転ないし直動可能なウェーハ移載装置（基板移載装置）３６、及び該ウェーハ移載装置３６を昇降させる為のウェーハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）２８とで構成されている。前記ウェーハ移載装置３６及び前記ウェーハ移載装置エレベータ２８の連続動作により、前記ウェーハ移載装置３６のツイーザ（基板保持体）３７をウェーハ２２の載置部として、ボート（基板保持具）３８に対してウェーハ２２を装填（チャージング）及び装脱（ディスチャージング）する様に構成されている。
【００２５】
前記筐体２４の後方上部には、処理炉３９が設けられている。該処理炉３９の下端部は炉口シャッタ（炉口開閉機構）４１によって開閉される様に構成されている。
【００２６】
前記処理炉３９の下方には、前記ボート３８を前記処理炉３９に昇降させ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）４２が設けられ、該ボートエレベータ４２の昇降台に連結された連結具としてのアーム４３には蓋体としてのシールキャップ４４が水平に据付けられており、該シールキャップ４４は前記ボート３８を垂直に支持し、前記処理炉３９の下端部を閉塞可能な様に構成されている。
【００２７】
前記ボート３８は複数本の保持部材を有しており、複数枚（例えば５０枚〜１５０枚程度）のウェーハ２２をその中心に揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持する様に構成されている。
【００２８】
前記カセット棚２７の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給する様、供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット４５が設けられており、クリーンエアを前記筐体２４の内部に流通させる様に構成されている。
【００２９】
又、前記ウェーハ移載装置エレベータ２８及び前記ボートエレベータ４２側と反対側である前記筐体２４の左側側端部には、クリーンエアを供給する様供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット４６が設置されており、該クリーンユニット４６から吹出されたクリーンエアは、前記ウェーハ移載装置３６、前記ボート３８を流通した後に、図示しない排気装置に吸込まれて前記筐体２４の外部に排気される様になっている。
【００３０】
次に、前記基板処理装置２１の動作について説明する。
【００３１】
前記カセット２３はカセット搬入搬出口（図示せず）から搬入され、前記カセットステージ２６の上にウェーハ２２が垂直姿勢且つ前記カセット２３のウェーハ出入れ口が上方向を向く様に載置される。その後、前記カセット２３は、前記カセットステージ２６によって前記カセット２３内のウェーハ２２が水平姿勢となり、前記カセット２３のウェーハ出入れ口が前記筐体２４の後方を向く様に、該筐体２４後方に右回り９０°回転させられる。
【００３２】
次に、前記カセット２３は、前記カセット棚２７或は前記予備カセット棚３１の指定された棚位置へ前記カセット搬送装置３２によって自動的に搬送されて受渡され、一時的に保管された後、前記カセット棚２７或は前記予備カセット棚３１から前記カセット搬送装置３２によって前記移載棚２９に搬送されるか、或は直接該移載棚２９に搬送される。
【００３３】
前記カセット２３が前記移載棚２９に移載されると、ウェーハ２２は前記カセット２３から前記ウェーハ移載装置３６の前記ツイーザ３７によりウェーハ出入れ口を通じてピックアップされ、前記移載棚２９の後方にある前記ボート３８に装填される。該ボート３８にウェーハ２２を受渡した前記ウェーハ移載装置３６は前記カセット２３に戻り、次のウェーハ２２を前記ボート３８に装填する。
【００３４】
予め指定された枚数のウェーハ２２が前記ボート３８に装填されると、前記炉口シャッタ４１によって閉じられていた前記処理炉３９の下端部が、前記炉口シャッタ４１によって開放される。続いて、ウェーハ２２群を保持した前記ボート３８は、前記シールキャップ４４が前記ボートエレベータ４２によって上昇されることにより、前記処理炉３９内へ搬入（ローディング）されて行く。
【００３５】
ローディング後は、該処理炉３９にてウェーハ２２に任意の処理が実施される。処理後は、上述とは逆の手順でウェーハ２２及び前記カセット２３が前記筐体２４の外部へ払出される。
【００３６】
次に、図２〜図４に於いて、前記基板処理装置２１に適用される前記処理炉３９について説明する。
【００３７】
加熱装置（加熱手段）であるヒータ４７の内側に、基板であるウェーハ２２を処理する反応容器としての反応管４８が設けられ、該反応管４８の下端には、例えばステンレス等のマニホールド４９が、気密部材であるＯリング５１を介して設けられ、前記マニホールド４９の下端開口は蓋体である前記シールキャップ４４により前記Ｏリング５１を介して気密に閉塞されており、少なくとも前記反応管４８、前記マニホールド４９及び前記シールキャップ４４により処理室５２を形成している。
【００３８】
前記シールキャップ４４には、ボート支持台５３を介して基板保持部材（基板保持手段）である前記ボート３８が立設され、前記ボート支持台５３は前記ボート３８を保持する保持体となっている。又、該ボート３８にはバッチ処理される複数のウェーハ２２が水平姿勢で管軸方向に多段に積載されており、前記処理室５２に前記ボート３８が装入されると、前記ヒータ４７によりウェーハ２２が所定の温度迄加熱される様になっている。
【００３９】
前記処理室５２へは複数種類、本実施例では２種類の処理ガスを供給する供給経路として、配管部である第１のガス供給管５４と第２のガス供給管５５の２本のガス供給管が設けられている。
【００４０】
前記第１のガス供給管５４には、上流方向から順に原料の供給／停止を行う上流側バルブである第１の原料供給バルブ５６、流量制御装置（流量制御手段）である液体マスフローコントローラ（ＭＦＣ）５７、気化器５８、及び下流側第１バルブである第１の切替えバルブ５９が設けられ、該第１の切替えバルブ５９の下流でキャリアガスを供給する第１のキャリアガス供給管６１が合流されており、該第１のキャリアガス供給管６１との合流箇所よりも下流側には下流側第２バルブである第１のファイナルバルブ６２が設けられている。又、図示しない液体原料供給源、前記第１の原料供給バルブ５６、前記液体ＭＦＣ５７、前記気化器５８、前記第１の切替えバルブ５９、前記第１のファイナルバルブ６２とで第１処理ガス供給手段を構成している。
【００４１】
前記第２のガス供給管５５には、上流方向から順に原料の供給／停止を行う上流側バルブである第２の原料供給バルブ６３、流量制御装置（流量制御手段）である第１のＭＦＣ６４、下流側第１バルブである第２の切替えバルブ６５が設けられ、該第２の切替えバルブ６５の下流でキャリアガスを供給する第２のキャリアガス供給管６６が合流されており、該第２のキャリアガス供給管６６との合流箇所よりも下流側には下流側第２バルブである第２のファイナルバルブ６７が設けられている。又、図示しない処理ガス供給源、前記第２のガス供給管５５、前記第２の原料供給バルブ６３、前記第１のＭＦＣ６４、前記第２の切替えバルブ６５、前記第２のファイナルバルブ６７とで第２処理ガス供給手段を構成している。
【００４２】
前記第１のキャリアガス供給管６１及び前記第２のキャリアガス供給管６６の上流側には、図示しないキャリアガス供給源よりキャリアガスを供給するキャリアガス供給管６８が設けられており、該キャリアガス供給管６８はキャリアガス供給源からのキャリアガスの供給／停止を行う上流側バルブであるキャリアガス供給バルブ６９が設けられると共に、下流側で４股に分れ、それぞれ前記第１のキャリアガス供給管６１、前記第２のキャリアガス供給管６６、第３のキャリアガス供給管７１、第４のキャリアガス供給管７２とに分岐している。又、図示しないキャリアガス供給源、前記キャリアガス供給管６８、前記第１のキャリアガス供給管６１、前記第２のキャリアガス供給管６６、前記第３のキャリアガス供給管７１、前記第４のキャリアガス供給管７２、第２〜第５のＭＦＣ７３，７５，７７，８１、第３〜第６の切替えバルブ７４，７６，７８，８２、第３、第４のファイナルバルブ７９，８３とでキャリアガス供給手段を構成している。
【００４３】
前記第１のキャリアガス供給管６１には、上流方向から順に流量制御装置（流量制御手段）である第２のＭＦＣ７３、第３の切替えバルブ７４が設けられ、前記第２のキャリアガス供給管６６には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）である第３のＭＦＣ７５、第４の切替えバルブ７６が設けられている。又、前記第３のキャリアガス供給管７１には、上流方向から順に流量制御装置（流量制御手段）である第４のＭＦＣ７７、第５の切替えバルブ７８及びキャリアガスバルブである第３のファイナルバルブ７９が設けられており、該第３のファイナルバルブ７９の下流側で前記第１のガス供給管５４と合流している。又、前記第４のキャリアガス供給管７２には、上流方向から順に流量制御装置（流量制御手段）である第５のＭＦＣ８１、第６の切替えバルブ８２及びキャリアガスバルブである第４のファイナルバルブ８３が設けられており、該第４のファイナルバルブ８３の下流側で前記第２のガス供給管５５と合流している。
【００４４】
尚、前記第１の原料供給バルブ５６、前記液体ＭＦＣ５７、前記気化器５８、前記第１の切替えバルブ５９、前記第２の原料供給バルブ６３、前記第１のＭＦＣ６４、前記第２の切替えバルブ６５、前記キャリアガス供給バルブ６９、前記第２のＭＦＣ７３、前記第３の切替えバルブ７４、前記第３のＭＦＣ７５、前記第４の切替えバルブ７６、前記第４のＭＦＣ７７、前記第５の切替えバルブ７８、前記第５のＭＦＣ８１、前記第６の切替えバルブ８２と、これらと接続された配管とでガス供給ＢＯＸ８０が構成されている。
【００４５】
又、前記第１のガス供給管５４の下流側の先端部には、第１のノズル８４が設けられている。該第１のノズル８４は、前記処理室５２を構成している前記反応管４８の内壁とウェーハ２２との間に於ける円弧状の空間に、前記反応管４８の下部より上部の内壁にウェーハ２２の積載方向に沿って設けられている。又、前記第１のノズル８４の側面にはガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔８５が複数穿設され、該第１のガス供給孔８５は、下部から上部に亘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。
【００４６】
又、前記第２のガス供給管５５の下流側の先端部には、第２のノズル８６が設けられている。該第２のノズル８６は、前記処理室５２を構成している前記反応管４８の内壁とウェーハ２２との間に於ける円弧状の空間に、前記反応管４８の下部より上部の内壁にウェーハ２２の積載方向に沿って設けられている。又、前記第２のノズル８６の側面にはガスを供給する供給孔である第２のガス供給孔８７が複数穿設され、該第２のガス供給孔８７は、下部から上部に亘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。
【００４７】
例えば、前記第１のガス供給管５４から供給される原料が液体の場合、該第１のガス供給管５４からは、前記第１の原料供給バルブ５６、前記液体ＭＦＣ５７、前記気化器５８、及び前記第１の切替えバルブ５９を介し、前記第１のキャリアガス供給管６１と合流し、更に前記第１のファイナルバルブ６２及び前記第１のノズル８４を介して前記処理室５２内に処理ガスが供給される。尚、前記第１のガス供給管５４から供給される原料が気体の場合には、前記液体ＭＦＣ５７を気体用のＭＦＣに交換し、前記気化器５８は不要となる。又、前記第２のガス供給管５５からは、前記第２の原料供給バルブ６３、前記第１のＭＦＣ６４、第２の切替えバルブ６５を介し、前記第２のキャリアガス供給管６６と合流し、更に前記第２のファイナルバルブ６７及び前記第２のノズル８６を介して前記処理室５２内に処理ガスが供給される。
【００４８】
又、該処理室５２は、ガスを排気する排気管であるガス排気管８８に接続され、該ガス排気管８８は排気用バルブ８９を介して排気装置（排気手段）である真空ポンプ９１に接続され、該真空ポンプ９１によって前記処理室５２内のガスが真空排気される様になっている。尚、前記排気用バルブ８９は、弁を開閉して前記処理室５２の真空排気／真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して該処理室５２の圧力調整が可能な開閉弁である。
【００４９】
前記反応管４８内の中央部には、複数枚のウェーハ２２を多段に同一間隔で載置する前記ボート３８が設けられており、該ボート３８は前記ボートエレベータ４２（図１参照）により前記反応管４８に出入りできる様になっている。又、処理の均一性を向上させる様前記ボート３８を回転する為のボート回転機構９２が前記シールキャップ４４の下部に設けられており、前記ボート回転機構９２を駆動することにより、前記ボート支持台５３に支持された前記ボート３８が回転する様になっている。
【００５０】
制御部（制御手段）であるコントローラ９３は、前記第１、第２の原料供給バルブ５６，６３及び前記キャリアガス供給バルブ６９、前記液体ＭＦＣ５７及び前記第１〜第５のＭＦＣ６４，７３，７５，７７，８１、前記第１〜第６の切替バルブ５９，６５，７４，７６，７８，８２及び排気用バルブ８９、前記ヒータ４７、前記真空ポンプ９１、前記ボート回転機構９２、前記ボートエレベータ４２とに接続されている。
【００５１】
更に、前記コントローラ９３は前記第１、第２の原料供給バルブ５６，６３及び前記キャリアガス供給バルブ６９の開閉動作、前記液体ＭＦＣ５７及び前記第１〜第５のＭＦＣ６４，７３，７５，７７，８１の流量調整、前記第１〜第６の切替えバルブ５９，６５，７４，７６，７８，８２の開閉動作、前記排気用バルブ８９の開閉及び圧力調整、前記ヒータ４７の温度調整、前記真空ポンプ９１の起動／停止、前記ボート回転機構９２の回転速度調節、前記ボートエレベータ４２の昇降動作制御を行う様になっている。
【００５２】
次に、ＡＬＤ法を用いた成膜処理例について、半導体デバイスの製造工程の１つである、ＴＥＭＡＨ及びＯ3 を用いてＨｆＯ2 膜を成膜する例を基に図４を参照して説明する。
【００５３】
ＡＬＤ法では、例えばＨｆＯ2 膜形成の場合、ＴＥＭＡＨ（Ｈｆ［ＮＣＨ3 Ｃ2 Ｈ5 ］4 、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム）とＯ3 （オゾン）を用いて１８０〜２５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。 
【００５４】
先ず始めに、ウェーハ２２を前記ボート３８に装填し、前記処理室５２に搬入する。前記ボート３８搬入後、後述する４つのステップを順次実行する。
【００５５】
（ステップ１）
前記第１のガス供給管５４にＴＥＭＡＨ、前記キャリアガス供給管６８にキャリアガス（Ｎ2 ）を流す。次に前記第１のガス供給管５４の前記第１の原料供給バルブ５６、前記第１の切替えバルブ５９及び前記第１のファイナルバルブ６２を開き、更に前記キャリアガス供給管６８の前記キャリアガス供給バルブ６９、前記第１のキャリアガス供給管６１の前記第３の切替えバルブ７４、及び前記ガス排気管８８の前記排気用バルブ８９（図２参照）を開く。
【００５６】
キャリアガスは前記第１のキャリアガス供給管６１から流れ、前記第２のＭＦＣ７３により流量調整される。又、ＴＥＭＡＨは前記第１のガス供給管５４から流れ、前記液体ＭＦＣ５７により流量調整され、前記気化器５８により気化され、流量調整されたキャリアガスを混合し、前記第１のファイナルバルブ６２を介して前記第１のノズル８４の前記第１のガス供給孔８５（図３参照）から前記処理室５２内に供給されつつ前記ガス排気管８８から排気される。
【００５７】
この時、前記排気用バルブ８９を適正に調整して前記処理室５２の圧力を調整し、前記処理室５２内の圧力を３０〜５００Ｐａであって、例えば１００Ｐａに維持する。又、前記液体ＭＦＣ５７で制御するＴＥＭＡＨの供給量は０．０１〜０．１ｇ／ｍｉｎであり、ＴＥＭＡＨガスにウェーハ２２を晒す時間は３０〜１８０秒間である。更にこの時、前記ヒータ４７の温度はウェーハ２２の温度が１８０〜２５０℃の範囲であって、例えば２５０℃になる様に設定されており、ＴＥＭＡＨを前記処理室５２内に供給することで、ウェーハ２２上の下地膜等の表面部分と表面反応（化学吸着）する。
【００５８】
（ステップ２）
前記第１のノズル８４及び前記処理室５２内の置換を行う際には、前記第１の切替えバルブ５９と前記第１のファイナルバルブ６２を閉じ、前記処理室５２内へのＴＥＭＡＨの供給を停止する。この時、前記ガス排気管８８の前記排気用バルブ８９は開いたままとし、前記真空ポンプ９１（図２参照）により前記処理室５２内が２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴＥＭＡＨガスを前記処理室５２内から排除する。
【００５９】
又この時、前記第３のキャリアガス供給管７１の前記第５の切替えバルブ７８及び前記第３のファイナルバルブ７９を開くことで、前記第４のＭＦＣ７７によって流量調整されたキャリアガスが、前記第５の切替えバルブ７８及び前記第３のファイナルバルブ７９を介して前記第１のノズル８４の前記第１のガス供給孔８５から前記処理室５２内に供給され、前記第１のノズル８４、前記処理室５２内がキャリアガス（Ｎ2 ）によって置換され、更に残留ＴＥＭＡＨガスを排除する効果が高まる。
【００６０】
（ステップ３）
残留ＴＥＭＡＨガスの排除後、前記第５の切替えバルブ７８及び前記第３のファイナルバルブ７９を閉じ、前記第２のガス供給管５５にＯ3 を流す。次に、該第２のガス供給管５５の前記第２の原料供給バルブ６３、前記第２の切替えバルブ６５及び前記第２のファイナルバルブ６７を開き、更に前記第２のキャリアガス供給管６６の前記第４の切替えバルブ７６を開く。
【００６１】
キャリアガスは、前記第２のキャリアガス供給管６６から流れ、前記第３のＭＦＣ７５によって流量調整される。又、Ｏ3 は前記第２のガス供給管５５から流れ、前記第１のＭＦＣ６４により流量調整され、流量調整されたキャリアガスを混合し、前記第２のファイナルバルブ６７を介して前記第２のノズル８６の前記第２のガス供給孔８７（図３参照）から前記処理室５２内に供給されつつ前記ガス排気管８８から排気される。
【００６２】
この時、前記排気用バルブ８９を適正に調整して前記処理室５２内の圧力を３０〜５００Ｐａの範囲であって、例えば１３０Ｐａに維持する。又、Ｏ3 にウェーハ２２を晒す時間は１０〜１２０秒間であり、この時のウェーハ２２の温度が、ステップ１のＴＥＭＡＨガスの供給時と同じく１８０〜２５０℃の範囲であって、例えば２５０℃となる様前記ヒータ４７が設定される。Ｏ3 の供給により、ウェーハ２２の表面に化学吸着したＴＥＭＡＨとＯ3 とが表面反応し、ウェーハ２２にＨｆＯ2 膜が成膜される。
【００６３】
（ステップ４）
ＨｆＯ2 膜の成膜後、前記第２のノズル８６及び前記処理室５２内の置換を行う際には、前記第２の切替えバルブ６５及び前記第２のファイナルバルブ６７を閉じ、前記処理室５２内へのＯ3 の供給を停止する。この時、前記ガス排気管８８の前記排気用バルブ８９は開いたままとし、前記真空ポンプ９１により前記処理室５２内を真空排気し、残留するＯ3 の成膜に寄与した後のガスを排除する。
【００６４】
又この時、前記第４のキャリアガス供給管７２の前記第６の切替えバルブ８２及び前記第４のファイナルバルブ８３を開くことで、前記第５のＭＦＣ８１によって流量調整されたキャリアガスが、前記第６の切替えバルブ８２及び前記第４のファイナルバルブ８３を介して前記第２のノズル８６の前記第２のガス供給孔８７から前記処理室５２内に供給され、前記第２のノズル８６、前記処理室５２内がキャリアガス（Ｎ2 ）によって置換され、更に残留するＯ3 の成膜に寄与した後のガスを排除する効果が高まる。
【００６５】
初回の１サイクルは上述のステップ１〜ステップ４の処理が行われ、２回目以降はステップ１の前に前記第６の切替えバルブ８２及び第４のファイナルバルブ８３を閉じるという処理が加わったステップ１′〜ステップ４の処理が行われる。上記ステップ１（ステップ１′）〜ステップ４を１サイクルとし、該サイクルを複数回繰返すことにより、ウェーハ２２上に所定の膜厚のＨｆＯ2 膜を成膜することができる。
【００６６】
尚、上記では、ステップ１〜ステップ４迄の処理を順次行っていたが、シーケンス時間短縮の為、ステップ２とステップ３、或はステップ３とステップ４が重なってもよく、更にステップ２とステップ４の一部工程が重なってもよい。例えば、図４に示される様に前記第５の切替えバルブ７８と前記第３のファイナルバルブ７９及び前記第６の切替えバルブ８２と前記第４のファイナルバルブ８３が同時に開いている状態、即ち前記第１のガス供給管５４、前記第１のノズル８４及び前記第２のガス供給管５５、前記第２のノズル８６が同時にキャリアガスによって置換されていてもよい。
【００６７】
上述の様に本発明では、前記キャリアガス供給管６８を４股に分岐させ、前記第１のガス供給管５４と合流する前記第１のキャリアガス供給管６１には合流地点よりも下流側に前記第１のファイナルバルブ６２を設け、前記第２のガス供給管５５と合流する前記第２のキャリアガス供給管６６には合流地点よりも下流側に前記第２のファイナルバルブ６７を設け、前記第１のガス供給管５４と前記第１のファイナルバルブ６２の下流側で合流する前記第３のキャリアガス供給管７１に前記第３のファイナルバルブ７９を設け、前記第２のガス供給管５５と前記第２のファイナルバルブ６７の下流側で合流する前記第４のキャリアガス供給管７２に前記第４のファイナルバルブ８３を設けたので、前記処理室５２内に供給するガスの切替え、或はガス供給管やノズル、処理室のガス置換を前記第１〜第４のファイナルバルブ６２，６７，７９，８３の切替えによって行うことができる。従って、置換、又はガスパージする部分は前記第１〜第４のファイナルバルブ６２，６７，７９，８３よりも下流側となるので、ガスの切替えの際に置換が必要なガス供給管の長さを短くでき、成膜処理に於けるシーケンス時間を短縮できると共に、成膜速度の向上を図ることができる。
【００６８】
又、他の実施例として、図５に示される様に、例えば第１のガス供給管５４を第１のファイナルバルブ６２の上流側で分岐させ、分岐させた原料排気管９４をガス排気管８８と合流させ、前記原料排気管９４の中途部に第５のファイナルバルブ９５を設ける。
【００６９】
前記原料排気管９４と前記第５のファイナルバルブ９５を設けたことで、例えば成膜処理に於いて液体原料を用い、前記第１のガス供給管５４内で再液化、或は再供給時に液体ＭＦＣ５７の制御が安定しがたい場合に、第１のノズル８４や処理室５２を介することなく前記第１のガス供給管５４から直接原料を排気でき、より第１のガス供給管５４内の置換処理を容易に行うことができる。
【００７０】
尚、本発明に於いては、ウェーハ２２にＨｆＯ2 膜を成膜させる場合について説明したが、本発明はＨｆＯ2 膜だけではなく、他の膜種に対しても適用可能であることは言う迄もない。
【符号の説明】
【００７１】
２１            基板処理装置
２２            ウェーハ
３９            処理炉
４８            反応管
５２            処理室
５４            第１のガス供給管
５５            第２のガス供給管
５６            第１の原料供給バルブ
５７            液体ＭＦＣ
５９            第１の切替えバルブ
６２            第１のファイナルバルブ
６３            第２の原料供給バルブ
６４            第１のＭＦＣ
６５            第２の切替えバルブ
６７            第２のファイナルバルブ
６８            キャリアガス供給管
６９            キャリアガス供給バルブ
７３            第２のＭＦＣ
７４            第３の切替えバルブ
７５            第３のＭＦＣ
７６            第４の切替えバルブ
７７            第４のＭＦＣ
７８            第５の切替えバルブ
７９            第３のファイナルバルブ
８１            第５のＭＦＣ
８２            第６の切替えバルブ
８３            第４のファイナルバルブ
９１            真空ポンプ
９３            コントローラ
９４            原料排気管
９５            第５のファイナルバルブ
【図１】
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【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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