(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して酸素含有ガスを供給する工程と、
前記基板に対してＣＯ、ＣＯ2のいずれかである炭素含有ガスを供給する工程と、
を交互に複数回繰り返して、基板を酸化することにより基板に酸化膜を形成する
半導体装置の製造方法。
【請求項２】
処理室に基板を収容する工程と、
前記処理室内にＣＯ、ＣＯ2のいずれかである炭素含有ガスを断続的にパルスで供給する工程と、
前記処理室内に酸素含有ガスを供給する工程と、を含み、
基板を酸化することにより基板に酸化膜を形成する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記炭素含有ガスを断続的にパルスで供給する工程と、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する工程と、を順に複数回行い、基板を酸化することにより基板に酸化膜を形成する請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記炭素含有ガスの供給間隔、供給時間、供給時における処理室内の圧力、供給量の少なくとも１つを調整することにより、前記基板を酸化する酸化速度を制御する請求項２又は３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
基板を収容する処理室と、
前記基板に対して酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記基板に対してＣＯ、ＣＯ2のいずれかである炭素含有ガスを供給する炭素含有ガス供給系と、
前記酸素含有ガスおよび前記炭素含有ガスを交互に前記基板に供給して、前記基板を酸化するよう前記酸素含有ガス供給系および前記炭素含有ガス供給系を制御する制御部と、を有する基板処理装置。
【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及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細化が進んだＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）の開発において、シリコン基板上に単体或いは複数のトランジスタを形成する為、シリコン、シリコン窒化膜、シリコン合金及び金属等の酸化工程では、高温下で酸素（Ｏ）、水（Ｈ2Ｏ）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）等の酸化種が用いられている。
【０００３】
また、ＬＳＩの微細化及び薄膜化のため、酸化工程における低温化が要求されるが、低温化にはオゾン（Ｏ3）等の酸化種をプラズマやラジカル、紫外線（ＵＶ光）等により励起することで対応してきた（例えば、特許文献１ご参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１７６４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、酸化工程においてプラズマやラジカル、紫外線等の励起手段を用いた場合に、基板そのものに損傷を与えてしまうという問題があった。また、気相での反応により原子酸素を発生させるため、原子状酸素の寿命が短く、基板上の微細な孔や溝に酸化種が到達することが難しかった。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決し、強い酸化力で基板上に均一な酸化膜を形成することができる半導体装置の製造方法及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】
【０００７】
本発明の一態様によれば、基板に酸素含有ガスを供給する工程と、前記酸素含有ガスに対して触媒作用を有する反応促進ガスを供給する工程と、を交互に複数回繰り返して、基板を酸化することにより基板に酸化膜を形成する半導体装置の製造方法が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、処理室に基板を収容する工程と、前記処理室内に酸素含有ガスを断続的にパルスで供給する工程と、前記処理室内に前記酸素含有ガスに対して触媒作用を有する反応促進ガスを供給する工程と、を含み、基板を酸化することにより基板に酸化膜を形成する半導体装置の製造方法が提供される。
【０００９】
本発明のさらに他の態様によれば、処理室に基板を収容する工程と、前記処理室内に酸素含有ガスに対して触媒作用を有する反応促進ガスを断続的にパルスで供給する工程と、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する工程と、を含み、基板を酸化することにより基板に酸化膜を形成する半導体装置の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明のさらに他の態様によれば、ビアホールもしくはトレンチが形成された基板に炭素含有ガスを供給し、前記ビアホールもしくはトレンチの底部に少なくとも炭素原子を吸着させる工程と、前記基板に酸素含有ガスを供給し、前記ビアホールもしくはトレンチの底部に吸着した炭素により分解されて発生した原子状酸素により前記基板を酸化する工程と、を繰り返す半導体装置の製造方法が提供される。
【００１１】
本発明のさらに他の態様によれば、基板を収容する処理室と、酸素含有ガスを前記基板に供給する酸素含有ガス供給系と、前記酸素含有ガスに対して触媒作用を有する反応促進ガスを前記基板に供給する反応促進ガス供給系と、前記酸素含有ガスおよび前記反応促進ガスを交互に前記基板に供給して、前記基板を酸化するよう前記酸素含有ガス供給系および前記反応促進ガス供給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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、強い酸化力で基板上に均一な酸化膜を形成することができる半導体装置の製造方法及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】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置を、上面から見た断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板処理装置を、側面から見た断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いる処理炉を、側面から見た断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いる処理炉の基板載置部、基板載置部支持機構を、側面から見た断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る成膜工程のガス供給のタイミング図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る成膜工程のガス供給のタイミング図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る成膜工程のガス供給のタイミング図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る基板処理装置の斜視図である。
【図１２】図１１の基板処理装置に用いる処理炉の概略断面図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態に係る基板処理装置に用いる処理炉の概略断面図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ線断面図である。
【図１５】図１３の処理炉を構成する反応セルの構成を示すための部品組立図である。
【図１６】図１５のＢ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明が適用される実施形態の一例について詳述する。
【００１５】
＜枚葉装置＞
まず、本発明の実施形態にかかる基板処理装置の構成について、図１、図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０を上面から見た図であり、図２は、図１の基板処理装置１０を側面から見た図である。
なお、本発明が適用される基板処理装置１０においては、基板としてのウエハを搬送するキャリヤとして、ＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ  ｏｐｅｎｉｎｇ  ｕｎｉｆｉｅｄ  ｐｏｄ。以下、ポッドという。）が使用される。また、以下の説明において、前後左右は図１を基準とする。すなわち、前方向とは、第１搬送室１２から見て、第２搬送室１４の方向である。後方向とは、第２搬送室１４から見て、第１搬送室１２の方向である。左方向とは、第１搬送室１２から見て、処理炉１６の方向である。右方向とは、第１搬送室１２から見て、処理炉１９の方向である。
【００１６】
図１および図２に示されているように、基板処理装置１０は、第１搬送室１２を備えている。第１搬送室１２は、真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐え得る構造である。第１搬送室１２の筐体２０は、平面視（上側から見た形）が五角形で、閉塞された箱形状に形成されている。第１搬送室１２には、第１のウエハ移載機２２が設置されている。第１のウエハ移載機２２は、負圧下において、２枚のウエハ２００を同時に移載可能である。第１のウエハ移載機２２は、第１搬送室１２の気密性を維持した状態で、エレベータ２４によって、昇降できるように構成されている。
【００１７】
第１搬送室の筐体２０の５枚の側壁のうち、前側の１枚の側壁には、ロードロック室（Ｌｏａｄ  Ｌｏｃｋ  Ｃｈａｍｂｅｒ）２６と２８が、それぞれ、ゲートバルブ３０、３２を介して連結されている。ロードロック室２６と２８は、それぞれ、負圧に耐え得る構造である。ロードロック室２６には、基板を一時的に載置する基板一時載置台３４、３６が設置され、ロードロック室２８には、基板一時載置台３８、４０が設置されている。
【００１８】
ロードロック室２６およびロードロック室２８の前側には、略大気圧下で用いられる第２搬送室１４が、ゲートバルブ４２、４４を介して、連結されている。第２搬送室１４には、第２のウエハ移載機４６が設置されている。第２のウエハ移載機４６は、２枚のウエハ２００を同時に移載可能である。第２のウエハ移載機４６は、第２搬送室１４に設置されたエレベータ４８によって昇降されるとともに、リニアアクチュエータ５０によって左右方向に移動される。
【００１９】
図１に示されているように、第２搬送室１４内の左側部分には、ノッチ合わせ装置５２が設置されている。また、図２に示されているように、第２搬送室１４の上部には、クリーンエアを供給するクリーンユニット５４が設置されている。
【００２０】
図１および図２に示されているように、第２搬送室１４の筐体５６には、ウエハ２００を第２搬送室１４に対して搬入搬出するためのウエハ搬入／搬出口５８と、ウエハ搬入／搬出口５８を閉塞するための蓋６０と、ポッドオープナ６２が設置されている。
ポッドオープナ６２は、ＩＯステージ６４に載置されたポッド６６のキャップを開閉するキャップ開閉機構６８を備えている。キャップ開閉機構６８は、ポッド６６のキャップとともに、ウエハ搬入／搬出口５８を閉塞する蓋６０を開閉する。ＩＯステージ６４に載置されたポッド６６のキャップ、及び蓋６０を開けることにより、ポッド６６内のウエハ２００の出し入れが可能となる。また、ポッド６６は、図示しない工程内搬送装置（ＡＧＶ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇｕｉｄｅｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ／ＯＨＴ：Ｏｖｅｒｈｅａｄ  Ｈｏｉｓｔ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ）によって、ＩＯステージ６４に供給され、また、ＩＯステージ６４から排出される。
【００２１】
図１に示されているように、第１搬送室１２の筐体２０の５枚の側壁のうち、左右及び後側に位置する４枚の側壁には、ウエハ２００に所望の処理を行う第１の処理炉１６、第２の処理炉１７、第３の処理炉１８、第４の処理炉１９が、それぞれ、ゲートバルブ７０、７１、７２、７３を介して連結されている。
７４は、基板処理装置１０を制御する制御部であり、キャップ開閉機構６８、ノッチ合わせ装置５２、第１のウエハ移載機２２等、基板処理装置１０を構成する各構成部を制御するものである。
各処理炉１６、１７、１８、１９は、同一種類の基板処理を行う処理炉であっても良いし、また装置の目的に応じて、それぞれ異なる種類の基板処理を行う処理炉としても良い。
本実施例においては、同一処理炉として、以下に説明する。また、処理炉の詳細は後述する。
【００２２】
以下、前記した構成をもつ基板処理装置１０を使用する基板処理工程を説明する。この基板処理工程においては、基板処理装置１０の各構成部を、制御部７４が制御するものである。
【００２３】
まず、未処理のウエハ２５枚を収納したポッド６６が、工程内搬送装置によって、基板処理装置１０へ搬送されて来る。図１および図２に示されているように、搬送されてきたポッド６６は、ＩＯステージ６４の上に、工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッド６６のキャップ及びウエハ搬入／搬出口５８を閉塞する蓋６０が、キャップ開閉機構６８によって取り外され、ポッド６６のウエハ出し入れ口が開放される。
【００２４】
ポッド６６がポッドオープナ６２により開放されると、第２搬送室１４に設置された第２のウエハ移載機４６は、ポッド６６からウエハ２００を１枚ピックアップして、ノッチ合わせ装置５２へ載置する。
【００２５】
ノッチ合わせ装置５２は、載置されたウエハ２００を、水平の縦横方向（Ｘ方向、Ｙ方向）及び円周方向に動かして、ウエハ２００のノッチ位置等を調整する。
ノッチ合わせ装置５２で１枚目のウエハ２００の位置調整実施中に、第２のウエハ移載機４６は、２枚目のウエハ２００を、ポッド６６からピックアップして、第２搬送室１４内に搬出し、第２搬送室１４内で待機する。
【００２６】
ノッチ合わせ装置５２により前記１枚目のウエハ２００の位置調整が終了した後、第２のウエハ移載機４６は、ノッチ合わせ装置５２上の前記１枚目のウエハ２００をピックアップする。第２のウエハ移載機４６は、そのとき第２のウエハ移載機４６が保持している前記２枚目のウエハ２００を、ノッチ合わせ装置５２へ載置する。その後、前記２枚目のウエハ２００に対して、ノッチ合わせが行なわれる。
【００２７】
次に、ゲートバルブ４２が開けられ、第２のウエハ移載機４６は、前記１枚目のウエハ２００を、第１のロードロック室２６に搬入し、基板一時載置台３６上に移載する。この移載作業中には、第１搬送室１２側のゲートバルブ３０は閉じられており、第１搬送室１２内の負圧は維持されている。
【００２８】
前記１枚目のウエハ２００の基板一時載置台３６への移載が完了すると、ゲートバルブ４２が閉じられ、第１のロードロック室２６内が、排気装置（図示せず）によって、負圧になるよう排気される。
第１のロードロック室２６内の雰囲気の排気と並行して、第２のウエハ移載機４６は、ノッチ合わせ装置５２から前記２枚目のウエハ２００をピックアップする。そして、ゲートバルブ４４が開けられると、第２のウエハ移載機４６は、前記２枚目のウエハ２００を第２のロードロック室２８に搬入し、基板一時載置台４０に移載する。そしてゲートバルブ４４が閉じられ、第２のロードロック室２８内が、排気装置（図示せず）によって、負圧になるよう排気される。
【００２９】
以下、第２のウエハ移載機４６は、以上の動作を繰り返す。このとき、第１のロードロック室２６および第２のロードロック室２８が負圧状態の場合は、第２のウエハ移載機４６は、第１のロードロック室２６及び第２のロードロック室２８へのウエハ２００の搬入を実行せず、第１のロードロック室２６または第２のロードロック室２８の直前位置で停止して待機する。
【００３０】
第１のロードロック室２６が、予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ３０が開かれる。続いて、第１搬送室１２の第１のウエハ移載機２２は、基板一時載置台３６から、前記１枚目のウエハ２００をピックアップする。
【００３１】
第１のウエハ移載機２２が、基板一時載置台３６から前記１枚目のウエハ２００をピックアップした後、ゲートバルブ３０が閉じられ、第１のロードロック室２６内が大気圧に戻され、第１のロードロック室２６に次のウエハを搬入するための準備が行われる。
それと並行して、第１の処理炉１６のゲートバルブ７０が開かれ、第１のウエハ移載機２２が、前記１枚目のウエハ２００を、第１の処理炉１６に搬入する。そして第１の処理炉１６内に、後述するガス供給装置から処理用ガスが供給され、所望の処理が前記１枚目のウエハ２００に施される。
【００３２】
続いて、第２のロードロック室２８が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ３２が開かれる。続いて第１搬送室１２の第１のウエハ移載機２２は、基板一時載置台４０から、前記２枚目のウエハ２００をピックアップする。
第１のウエハ移載機２２が、前記２枚目のウエハ２００をピックアップした後、ゲートバルブ３２が閉じられて、第２のロードロック室２８内が大気圧に戻され、第２のロードロック室２８に次のウエハを搬入するための準備が行われる。
それと並行して、第２の処理炉１７のゲートバルブ７１が開かれ、第１のウエハ移載機２２が、前記２枚目のウエハ２００を、第２の処理炉１７に搬入する。そして第２の処理炉１７内に後述するガス供給装置から処理ガスが供給され、所望の処理が前記２枚目のウエハ２００に施される。
【００３３】
以下、同様にして第３の処理炉１８、第４の処理炉１９に、次のウエハ２００が搬入され、所望の処理が施される。
【００３４】
第１の処理炉１６において所望の処理が終了したら、第１のウエハ移載機２２は、処理炉１６から搬出したウエハ２００を、第１のロードロック室２６へ搬入し、基板一時載置台３４上に載置する。
このとき、第１のロードロック室２６内の基板一時載置台３６上に未処理のウエハが存在する場合、第１のウエハ移載機２２は、前記未処理ウエハを、第１のロードロック室２６から第１搬送室１２へ搬出する。
【００３５】
そして、ゲートバルブ３０が閉じられ、第１のロードロック室２６内で処理済みウエハ２００の冷却が開始されると同時に、第１のロードロック室２６に接続された不活性ガス供給装置（図示せず）から不活性ガスが導入され、第１のロードロック室２６内の圧力が大気圧に戻される。
【００３６】
第１のロードロック室２６において、予め設定された冷却時間が経過し、かつ第１のロードロック室２６内の圧力が大気圧に戻されると、ゲートバルブ４２が開かれる。続いて、第２搬送室１４の第２のウエハ移載機４６が、基板一時載置台３４から処理済みのウエハ２００をピックアップして第２搬送室１４に搬出した後、ゲートバルブ４２が閉じられる。
その後、第２のウエハ移載機４６は、第２搬送室１４のウエハ搬入／搬出口５８を通して、処理済みのウエハ２００を、ポッド６６に収納する。
【００３７】
前述の工程によってポッド６６内の全てのウエハに所望の処理が行われ、処理済みの２５枚のウエハの全てが、ポッド６６へ収納されると、ポッド６６のキャップとウエハ搬入／搬出口５８を閉塞する蓋６０が、ポッドオープナ６２によって閉じられる。閉じられたポッド６６は、ＩＯステージ６４の上から次の工程へ、工程内搬送装置によって搬送される。
以上の動作が繰り返されることにより、ウエハが２５枚ずつ、順次処理されていく。
【００３８】
続いて、本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いられる処理炉を、図３及び図４を用いて説明する。図３は、本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いられる処理炉を、側面から見た断面図である。図４は、図３の処理炉の基板載置部、基板載置部支持機構を、側面から見た断面図である。
【００３９】
図３において、７６は、基板を処理する処理炉であり、前述の処理炉１６ないし１９に相当するものである。処理炉７６は、チャンバ上壁７８、基板載置部８０、チャンバ側壁８２、チャンバ底壁８４から主に構成されている。
８６は、基板を処理する処理室である。
８８は、ウエハ２００（基板）上におけるガスの流れを制御するガス流れ制御リング８８である。
【００４０】
次に、処理室８６内に処理用ガスを供給するガス供給装置８９について説明する。
【００４１】
９０は、処理室８６内に酸素含有ガスである例えばＯ3ガスを供給するガス供給孔である。
図３に示すように、ガス供給孔９０には、ガス導入管９４が接続されている。ガス導入管９４は、第１ガス供給管９６を介して酸素含有ガス供給源である第１ガス供給源９８に接続され、また第２ガス供給管１００を介して、例えばＮ2（窒素）ガスを供給する不活性ガス供給源である第２ガス供給源１０２に接続される。
【００４２】
第１ガス供給管９６には、第１ガス供給源９８から処理室８６に向かって、ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１０４、開閉バルブ１０６が配設されている。第１ガス供給管９６、第１ガス供給源９８、マスフローコントローラ１０４、開閉バルブ１０６を第１のガス供給部（酸素含有ガス供給部）と呼ぶ。
また、第２ガス供給管１００には、第２ガス供給源１０２から処理室８６に向かって、ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１０８、開閉バルブ１１０が配設されている。第２ガス供給管１００、第２ガス供給源１０２、マスフローコントローラ１０８、開閉バルブ１１０を第２のガス供給部（不活性ガス供給部）と呼ぶ。
【００４３】
１１２は、処理室８６内に前記酸素含有ガスに対して触媒作用を有する反応促進ガスである例えばＣＯ（一酸化炭素）ガスを供給するガス供給孔である。
図３に示すように、ガス供給孔１１２には、ガス導入管１１４が接続されている。ガス導入管１１４は、反応促進ガス供給源である第３ガス供給源１１６に接続される。
【００４４】
ガス導入管１１４には、第３ガス供給源１１６から処理室８６に向かって、ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１１８、開閉バルブ１２０が配設されている。ガス導入管１１４、第３ガス供給源１１６、マスフローコントローラ１１８、開閉バルブ１２０を第３のガス供給部（反応促進ガス供給部）と呼ぶ。
【００４５】
１２２は、処理室８６内から処理用ガスを排気するガス排気孔である。
排気孔１２２は、バッファ空間としての排気バッファ室１２４と接続されている。
排気バッファ室１２４には、ガス排気管１２６が接続されている。ガス排気管１２６には、真空ポンプ１２８及びＡＰＣバルブ１３０が接続されている。真空ポンプ１２８は、処理室８６内の雰囲気を排気する。ＡＰＣバルブ１３０は、排気流量を調整して、処理室８６内の圧力を調整する。
ガス排気管１２６、真空ポンプ１２８、ＡＰＣバルブ１３０をガス排気部と呼ぶ。
【００４６】
１３２は、ウエハ２００（基板）を処理炉７６へ搬入、あるいは処理炉７６から搬出する基板搬入／搬出口である。
ウエハ２００を搬入／搬出する際、基板載置部支持機構１３４が下降し、基板載置部８０の基板載置面と基板搬入出口１３２が同程度の高さとなる。ウエハ２００を処理炉へ搬入するときは、第１のウエハ移載機２２によって、基板載置部８０の基板載置面にウエハ２００が載置される。ウエハ２００を処理炉から搬出するときは、逆に、第１のウエハ移載機２２によって、基板載置部８０の基板載置面から、ウエハ２００がピックアップされる。
【００４７】
８０は、ウエハ２００（基板）を載置する基板載置部である。１３４は、基板載置部８０を支持する基板載置部支持機構である。１３６は、ベローズ（Ｂｅｌｌｏｗｓ）であり、蛇腹を有する伸縮可能な気密封止部である。
基板載置部支持機構１３４が昇降することにより、基板載置部８０が昇降する。図３では、基板載置部８０は上昇した状態である。基板処理時は、図３に示すように、基板載置部８０を所定の位置に上昇させ、基板を処理する。
基板載置部８０については、後に詳細を説明する。
【００４８】
続いて、図４を用いて、基板載置部８０及びその周辺の構造について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る処理炉に用いる基板載置部、基板載置部支持機構を、側面から見た断面図である。
基板載置部８０は、上面から見た形が円形であり、アルミ製である。図４に示すように、基板載置部８０には、冷媒循環通路１３８が設けられている。冷媒循環通路１３８は、基板載置部８０全体に張り巡らされており、基板を均一に冷却することができる。冷媒としては、例えば、ガルデン（登録商標）ＨＴ２００が使用される。
【００４９】
図４に示すように、基板載置部８０の円周端部（円周部分の端部）１４０には、凹部（ザグリ）が設けられている。該凹部に、ガス流れ制御リング８８の内周端部（内周部分の端部）が、上方からはめ込まれる構造となっている。ガス流れ制御リング８８は、アルミ製である。
ガス流れ制御リング８８は、基板載置部支持機構１３４が下降した位置にある場合、ガス排気孔１２２上に載置されて待機している。基板載置部支持機構１３４が基板処理時の位置まで上昇する過程において、円周端部１４０のザグリに、ガス流れ制御リング８８の内周端がはめ込まれ、基板載置部支持機構１３４とガス流れ制御リング８８が共に上昇する。
基板載置部支持機構１３４が所定位置まで上昇した後、ガス流れ制御リング８８は、ガス排気孔１２２の上方に、ガス排気孔１２２と所定の間隔を空けた状態で停止する。なお、基板載置部支持機構１３４は、図４におけるシャフト１４２、回転駆動部１４４、接続部、冷媒供給/排出部１４６を含むものである。これらについては、後述する。
【００５０】
なお、基板処理時において、ガス流れ制御リング８８の表面の高さと、ウエハ２００の表面の高さは、同じであることが好ましい。このようにすると、ガス流れ制御リング８８付近のガスの流速が、基板中央部のガスの流速と同じになる。つまり、基板の周辺部と中央部のガスの流速が同じになる。したがって、基板面内の成膜速度が同じになり、膜厚の均一性が向上する。
【００５１】
ガス供給孔９０及び１１２から供給されたガスは、ウエハ２００上に晒された後、ガス流れ制御リング８８の表面から、ガス流れ制御リング８８の裏面に位置されている排気孔１２２を介して排気される。
ガス流れ制御リング８８によって、処理用ガスは、ウエハ２００の外周端から基板載置部支持機構１３４側に流入することが妨げられ、ウエハ２００の外周端から水平方向に流れ、排気される。したがって、ガス流れ制御リング８８が無い場合に比べ、ガス排気を均一にすることが可能となるので、基板表面を均一に処理することが可能となる。また、ガス流れ制御リング８８によって、処理用ガスを無駄に消費することが抑制でき、ガス流れの再現性も向上する。
また、ガス流れ制御リング８８を設けることにより、基板載置部８０の高さを変えても、ガス流れを均一にすることができる。このため、種々の異なるプロセスに対応するため、基板載置部８０の高さを変えても、ガス流れを均一にすることができ、異なるプロセスへの対応が容易となる。
【００５２】
次に、図４を用いて、基板載置部支持機構１３４を構成するシャフト１４２や、回転駆動部１４４等について説明する。
シャフト１４２は、基板載置部８０を支持する支持部である。シャフト１４２は、冷媒（冷却材）流路を内包しており、この冷媒流路は、基板載置部８０の冷媒循環通路１３８に供給する冷媒を流し、冷媒循環通路１３８から排出される冷媒を流す。シャフト１４２の材質は、アルミニウムである。シャフト１４２の水平断面は、円形である。シャフト１４２に内包される冷媒流路として、冷媒を冷媒供給/排出部１４６から冷媒循環通路１３８へ供給する第１の冷媒供給路１４８、及び冷媒循環通路１３８から排出される冷媒を流す第１の冷媒排出路１５０が配設されている。第１の冷媒供給路１４８、第２の冷媒排出路１５０は、図４に示すように、シャフト１４２内部に、互いに平行かつ離間するように設けられている。
【００５３】
１４４は、シャフト１４２を水平回転させる回転駆動部であり、ＳＵＳ製（ステンレススチール）である。シャフト１４２の側面は、中空シャフト１４６で覆われている。中空シャフト１４６は、シャフト１４２を挟持し、シャフト１４２とともに水平回転するもので、回転時の摩擦等からシャフト１４２を保護するものである。中空シャフト１４６の材質は、ＳＵＳである。シャフト１４２と中空シャフト１４６の間には、Ｏリング１５２が設けられる。Ｏリング１５２によって、シャフト１４２のふらつきが防止されると共に、処理室８６からのガス漏れが防止される。回転駆動部１４４には、中空シャフト１４６と接する側に、真空シールとしての磁性流体シール１５４、ベアリング１５６、モータ１５８が備えられている。モータ１５８の回転運動が、中空シャフト１４６に伝えられ、シャフト１４２が水平回転する。
【００５４】
回転駆動部１４４のケーシングに設けられたフランジ１４４ａには、ベローズ１３６を固定するためのベローズ下部固定具１６０が、ネジ等の固定具１６２により固定されて、設けられている。Ｏリング１６４は、処理室８６からガスが漏れることを防止するものである。
１６６は、ベローズ１３６を上部で固定するベローズ上部固定具である。ベローズ上部固定具１６６は、チャンバ底壁８４に固定されている。
【００５５】
続いて、本実施形態の処理炉を使用する基板処理の動作を説明する。尚、以下の各構成部の動作は、制御部７４によって制御されるものである。
【００５６】
[第１の実施形態]
図５は、第１の実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。また、図６は、第１の実施形態に係る成膜工程のガス供給のタイミング図である。
【００５７】
＜基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）＞
まず、基板載置部８０が基板搬入出口１３２と同程度の高さとなるよう、基板載置部支持機構１３４が昇降され、位置調整される。
次に、第１のウエハ移載機２２によって、ウエハ２００（基板）が処理炉７６内へ搬入され、基板載置部８０の基板載置面に、ウエハ２００が載置される。
【００５８】
基板載置部８０の基板載置面にウエハ２００が載置された後、基板載置部支持機構１３４（シャフト１４２、回転駆動部１４４、接続部、冷媒供給/排出部１４６）が、所定の位置まで上昇する。この上昇途中で、サセプタ円周端部１４０の凹部（ザグリ）に、ガス流れ制御リング８８の内周端がはめ込まれ、基板載置部８０とガス流れ制御リング８８が共に上昇する。
基板支持機構１３４、つまり基板載置部８０が所定の位置まで上昇した状態において、静止している冷媒供給／排気機構１４６と、回転するシャフト１４２との接続部が、チャンバ底壁８４より上とならないよう、つまり、接続部が処理室内に入らないように、接続部が配置される。
このように、接続部が処理室８６内に入らないような構造とすることで、冷媒が接続部から漏れたとしても、処理室８６内に冷媒が漏れることを防ぐことができる。
【００５９】
＜圧力・温度調整工程（Ｓ３）＞
続いて、ＡＰＣバルブ１３０により、処理室８６内の圧力が所定の処理圧力となるように制御する。また、不図示のヒータに供給する電力を調整し、ウエハ２００の表面温度が所定の処理温度となるように制御する。なお、温度調整工程は、圧力調整工程と並行して行うようにしてもよいし、圧力調整工程よりも先行して行うようにしてもよい。
【００６０】
なお、基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）、圧力・温度調整工程（Ｓ３）においては、真空ポンプ１２８を作動させつつ、開閉バルブ１０６，１２０を閉じ、開閉バルブ１１０及びＡＰＣバルブ１３０を開くことで、処理室８６に不活性ガスであるＮ2ガスを常に流しておく。これにより、ウエハ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。
【００６１】
＜成膜工程（Ｓ４）＞
続いて、基板載置部８０が所定の高さまで上昇し、水平回転を開始してウエハ２００が回転される。次に、反応促進ガスであるＣＯガスと酸素含有ガスであるＯ3ガスを処理室８６内に供給することにより酸化膜を成膜する成膜工程Ｓ４を行う。なお、本工程中においても、開閉バルブ１１０を開いて処理室８６内に不活性ガスであるＮ2ガスを連続して流しておく。成膜工程Ｓ４では次の４つのステップを順次実行する。
【００６２】
（ステップＳ４ａ）
ステップＳ４ａでは、まずＣＯガスを流す。ガス導入管１１４の開閉バルブ１２０を開き、ガス導入管１１４内にＣＯガスを流す。ガス導入管１１４内を流れたＣＯガスは、マスフローコントローラ１１８により流量調整される。流量調整されたＣＯガスはガス供給孔１１２から処理室８６内に供給されつつガス排気管１２６から排気される。
【００６３】
このとき、ＡＰＣバルブ１３０を適正に調整して処理室８６内の圧力を、例えば１０〜３０Ｐａの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ１１８で制御するＣＯガスの供給流量は、例えば処理室を５秒以内に所定の圧力に調整する流量とする。ＣＯガスをウエハ２００に晒す時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば１０〜３０秒間の範囲内の時間とする。このときヒータの温度は、ウエハ２００の温度が、例えば室温〜３００℃の範囲内の温度となるよう設定する。
【００６４】
（ステップＳ４ｂ）
ステップＳ４ｂでは、開閉バルブ１２０を閉じ、ＣＯガスの供給を停止する。このとき、ガス排気管１２６のＡＰＣバルブ１３０は開いたままとして、真空ポンプ１２８により処理室８６内を真空排気し、処理室８６内に残留するＣＯガスを処理室８６内から排除する。なお、この時、Ｎ2ガス等の不活性ガスが処理室８６内に供給されているので、さらに残留ＣＯガスを排除する効果が高まる。不活性ガスとしては、Ｎ2ガスの他、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いてもよい。
【００６５】
（ステップＳ４ｃ）
ステップＳ４ｃでは、処理室８６内の残留ガスを除去した後、第１ガス供給管９６の開閉バルブ１０６を開き、第１ガス供給管９６及びガス導入管９４内にＯ3ガスを流す。第１ガス供給管９６内を流れたＯ3ガスは、マスフローコントローラ１０４により流量調整される。流量調整されたＯ3ガスは、ガス供給孔９０から処理室８６内に供給されつつガス排気管１２６から排気される。
【００６６】
Ｏ3ガスを流すときは、ＡＰＣバルブ１３０を適正に調整して処理室８６内の圧力を、例えば１０〜３０Ｐａの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ１０４で制御するＯ3ガスの供給流量は、例えば処理室を５秒以内に所定の圧力に調整する流量とする。Ｏ3ガスを供給する時間は、例えば１０〜３０秒間の範囲内の時間とする。このときのヒータの温度は、ウエハ２００の温度が室温〜３００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
【００６７】
（ステップＳ４ｄ）
その後、第１ガス供給管９６の開閉バルブ１０６を閉じて、Ｏ3ガスの供給を停止する。このとき、ガス排気管１２６のＡＰＣバルブ１３０は開いたままとして、真空ポンプ１２８により処理室８６内を真空排気し、処理室８６内に残留するＯ3ガスを処理室８６内から排除する。なお、この時、Ｎ2ガス等の不活性ガスが処理室８６内に供給されているので、さらに処理室８６内に残留する未反応もしくはＯ3ガスを排除する効果が高まる。不活性ガスとしては、Ｎ2ガスの他、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いてもよい。
【００６８】
（ステップＳ４ｅ）
上述したステップＳ４ａ〜Ｓ４ｄを１サイクルとして、このサイクルを少なくとも１回以上行うことにより、ウエハ２００上に所定膜厚の酸化膜を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
【００６９】
＜残留ガス除去工程（Ｓ５）＞
所望の基板処理が終わると、基板載置部８０は回転を停止する。第２のガス供給部からは不活性ガスが供給され、それと同時に、排気部は処理室内の雰囲気を排気する。このようにして、処理室内の雰囲気を不活性雰囲気に入れ替える。
【００７０】
＜基板搬出工程（Ｓ６）＞
処理室内の雰囲気を入れ替えた後、もしくは入れ替えの処理の間、基板載置部支持機構１３４は下降し、基板載置部８０と基板搬入出口１３２が同程度の高さとなるよう、基板載置部８０の位置が制御される。基板載置部８０が下降した後、第１搬送室１２と処理炉７６との間のゲートバルブ７０が開放され、第１のウエハ移載機２２によって、処理炉７６から、処理済みのウエハ２００が搬出される。
【００７１】
[第２の実施形態]
図７は、第２の実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。また、図８は、第２の実施形態に係る成膜工程のガス供給のタイミング図である。以下の実施形態では、第１の実施形態とは成膜工程（Ｓ４）が異なり、第１の実施形態と異なる箇所のみ説明する。
【００７２】
＜成膜工程（Ｓ４）＞
本工程中においても、バルブ１１０を開いて処理室８６に不活性ガスであるＮ2ガスを連続して流しておく。第２の実施形態に係る成膜工程Ｓ４では、次のステップを順次実行する。
【００７３】
（ステップＳ４ｆ（ＣＯ連続供給））
ステップＳ４ｆでは、ＣＯガスを連続して流す。ガス導入管１１４の開閉バルブ１２０を開き、ガス導入管１１４内にＣＯガスを流す。ガス導入管１１４内を流れたＣＯガスは、マスフローコントローラ１１８により流量調整される。流量調整されたＣＯガスはガス供給孔１１２から処理室８６内に供給されつつガス排気管１２６から排気される。
【００７４】
このとき、ＡＰＣバルブ１３０を適正に調整して処理室８６内の圧力を、例えば１０〜３０Ｐａの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ１１８で制御するＣＯガスの供給流量は、例えば処理室を５秒以内に所定の圧力に調整する流量とする。このときヒータの温度は、ウエハ２００の温度が、例えば室温〜３００℃の範囲内の温度となるよう設定する。
【００７５】
（ステップＳ４ｇ（Ｏ3間欠供給））
ステップＳ４ｇでは、第１ガス供給管９６の開閉バルブ１０６を開き、第１ガス供給管９６及びガス導入管９４内にＯ3ガスを流す。第１ガス供給管９６内を流れたＯ3ガスは、マスフローコントローラ１０４により流量調整される。流量調整されたＯ3ガスは、ガス供給孔９０から処理室８６内に供給されつつガス排気管１２６から排気される。その後、第１ガス供給管９６の開閉バルブ１０６を閉じて、Ｏ3ガスの供給を停止する。
【００７６】
Ｏ3ガスを流すときは、ＡＰＣバルブ１３０を適正に調整して処理室８６内の圧力を、例えば１０〜３０Ｐａの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ１０４で制御するＯ3ガスの供給流量は、例えば処理室を５秒以内に所定の圧力に調整する流量とする。Ｏ3ガスを供給する時間は、例えば１０〜３０秒間の範囲内の時間とする。このときのヒータの温度は、ウエハ２００の温度が室温〜３００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
【００７７】
（ステップＳ４ｈ）
上述したように、反応促進ガスであるＣＯガスを連続供給しつつ、酸素含有ガスであるＯ3ガスを断続的にパルス供給して、このサイクルを少なくとも１回以上行うことにより、ウエハ２００上に所定膜厚の酸化膜を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
【００７８】
[第３の実施形態]
図９は、第３の実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。また、図１０は、第３の実施形態に係る成膜工程のガス供給のタイミング図である。
【００７９】
＜成膜工程（Ｓ４）＞
本工程中においても、開閉バルブ１１０を開いて処理室８６に不活性ガスであるＮ2ガスを連続して流しておく。第３の実施形態に係る成膜工程Ｓ４では、次のステップを順次実行する。
【００８０】
（ステップＳ４ｉ（Ｏ3連続供給））
ステップＳ４ｉでは、Ｏ3ガスを連続して流す。ガス導入管９６の開閉バルブ１０６を開き、ガス導入管９４内にＯ3ガスを流す。ガス導入管９４内を流れたＯ3ガスは、マスフローコントローラ１０４により流量調整される。流量調整されたＯ3ガスはガス供給孔９０から処理室８６内に供給されつつガス排気管１２６から排気される。
【００８１】
このとき、ＡＰＣバルブ１３０を適正に調整して処理室８６内の圧力を、例えば１０〜３０Ｐａの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ１０４で制御するＯ3ガスの供給流量は、例えば１００〜３００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。このときヒータの温度は、ウエハ２００の温度が、例えば室温〜３００℃の範囲内の温度となるよう設定する。
【００８２】
（ステップＳ４ｊ（ＣＯ間欠供給）)
ステップＳ４ｊでは、ガス導入管１１４の開閉バルブ１２０を開き、ガス導入管１１４内にＣＯガスを流す。ガス導入管１１４内を流れたＣＯガスは、マスフローコントローラ１１８により流量調整される。流量調整されたＣＯガスは、ガス供給孔１１２から処理室８６内に供給されつつガス排気管１２６から排気される。その後、ガス導入管１１４の開閉バルブ１２０を閉じて、ＣＯガスの供給を停止する。
【００８３】
ＣＯガスを流すときは、ＡＰＣバルブ１３０を適正に調整して処理室８６内の圧力を、例えば１０〜３０Ｐａの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ１１８で制御するＣＯガスの供給流量は、例えば１００〜３００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＣＯガスを供給する時間は、例えば１０〜３０秒間の範囲内の時間とする。このときのヒータの温度は、ウエハ２００の温度が室温〜３００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
【００８４】
（ステップＳ４ｋ）
上述したように、酸素含有ガスであるＯ3ガスを連続供給しつつ、反応促進ガスであるＣＯガスを断続的にパルス供給して、このサイクルを少なくとも１回以上行うことにより、ウエハ２００上に所定膜厚の酸化膜を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
【００８５】
したがって、本発明によれば、酸化種に例えばオゾンを用いることで、炭素原子（Ｃ）が酸素原子（Ｏ）を引いてＯ3の結合手を切って分解し、活性化された酸素原子（Ｏ）が基板中に拡散し、一方で、分解されたＯ2とＣが結合してＣＯ2として排出されて、強い酸化力で基板（ウエハ２００）上に均一な酸化膜を形成することができる。
【００８６】
すなわち、本発明によれば、酸化種に例えばオゾンを用いることで、紫外線（ＵＶ光）、荷電イオン、中性子、電子等の励起手段を用いずに、オゾン（Ｏ3）を酸素原子（Ｏ）と酸素（Ｏ2）に分解して、酸素原子による強い酸化力で基板上に均一な酸化を行うことができ、従来のオゾンの熱分解反応では実現できなかった均一な酸化能力を発揮できる。
【００８７】
また、プラズマを使用しないため、基板にプラズマによる損傷を与えることはない。
【００８８】
また、紫外線（ＵＶ光）、荷電イオン、中性子、電子等の励起手段では、気相でＯ3が分解されるために、高いアスペクト比をもつビアホールやトレンチの底部までは、発生した酸素原子の寿命が短くて到達せず、十分に酸化することができなかった。しかしながら、酸素含有ガスに対して触媒作用を有する反応促進ガスを用いることで、ビアホールやトレンチの底部に予め吸着した反応促進ガスによってＯ3が分解して酸素原子が発生するため、酸化が容易にできる。
【００８９】
また、酸化速度の飽和時間により最適化されたある温度帯において、シリコン中に拡散する酸素が到達できる深さには限度があると考えられる。したがって、時間の遅れのみで飽和（セルフリミット）させることができる。
【００９０】
なお、上述では、酸素含有ガスとしてＯ3ガスを用いる例について説明したが、これに限らず、酸化種であればよく、例えばＨ2Ｏ，Ｈ2Ｏ2，Ｎ2Ｏ，ＮＯでもよいが、これらは電気陰性度の異なる元素を含んでおり低温処理が困難なため、Ｏ3が好適に用いられる。
【００９１】
また、上述では、反応促進ガスとしてはＣＯガスを用いる例について説明したが、これに限らず、酸素含有ガスに対して触媒作用を有するガスであればよく、フッ素（Ｆ）含有ガス、塩素（Ｃｌ）含有ガス、炭素（Ｃ）含有ガス、水素（Ｈ）含有ガス、窒素（Ｎ）含有ガスのいずれかであって、ＣＯ、ＣＯ2、ＣＨ含有ガス、Ｈ2Ｏ、Ｈ2Ｏ2、ＮＯ、Ｎ2Ｏでもよい。ここで、Ｃ含有ガスはガス体であり、シリコンと結合しないため、処理室内を汚染することがなく、好適に用いられる。
【００９２】
また、処理温度は、好ましくは室温から７００℃であって、さらに好ましくは２００℃がよい。これにより、シリコンの結晶面方位性が消失される。
【００９３】
また、処理圧力は、好ましくは５０Ｐａ以下であって、さらに好ましくは１０Ｐａ以下、またさらに好ましくは１Ｐａがよい。これにより、Ｏ3Pの平均自由行程をより長くすることができる。
【００９４】
＜本発明の他の実施形態＞
上述の実施形態では、基板処理装置（成膜装置）として１度に１枚の基板を処理する枚葉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１度に複数枚の基板を処理するバッチ式の縦型装置や多枚葉装置にも適用できる。以下、この縦型装置と多枚葉装置について説明する。
【００９５】
[縦型装置]
図１１は、本発明が適用される他の基板処理装置の斜視図であり、図１２は、図１１の基板処理装置に適用される処理炉の概略断面図である。
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処理等を行なう縦型の基板処理装置を適用した場合について述べる。また、図１から図４中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００９６】
本発明に係る基板処理装置２１０では、シリコン等からなるウエハ２００の搬送は、基板収容器としてのカセット２１２にウエハを装填した状態で行われる。
【００９７】
図中、２１４は筐体であり、該筐体２１４の正面には、カセット搬入搬出口２１６が前記筐体２１４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２１６はフロントシャッタ（図示せず）によって開閉される様になっている。
【００９８】
該カセット搬入搬出口２１６と臨接してカセットステージ（基板収容器受渡し台）２１８が設置されている。前記カセット２１２は前記カセットステージ２１８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２１８上から搬出される様になっている。
【００９９】
該カセットステージ２１８は、工程内搬送装置によって、カセット２１２内のウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット２１２のウエ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２１８は、カセット２１２を筐体後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット２１２内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット２１２のウエハ出入れ口が筐体後方を向く様に動作可能となる様構成されている。
【０１００】
前記筐体２１４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）２２０が設置されており、該カセット棚２２０は複数段複数列に、複数個のカセット２１２を保管する様に構成されている。前記カセット棚２２０にはウエハ移載機構（基板移載機構）２２２の搬送対象となるカセット２１２が収納される移載棚２２４が設けられている。
【０１０１】
又、前記カセットステージ２１８の上方には予備カセット棚（図示せず）が設けられ、予備的にカセット２１２を保管する様に構成されている。
【０１０２】
前記カセットステージ２１８と前記カセット棚２２０との間には、カセット搬送装置（基板収容器搬送装置）２２６が設置されている。該カセット搬送装置２２６は、カセット２１２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）２２８と水平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）２３０とで構成されており、前記カセットエレベータ２２８と前記カセット搬送機構２３０との協働により、前記カセットステージ２１８、前記カセット棚２２０、前記予備カセット棚（図示せず）との間で、カセット２１２を搬送する様に構成されている。
【０１０３】
前記カセット棚２２０の後方には、前記ウエハ移載機構２２２が設置されており、該ウエハ移載機構２２２は、ウエハ２００を水平方向に回転可能及び直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）２３２及び該ウエハ移載装置２３２を昇降させる為のウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）２３４とで構成されている。該ウエハ移載装置エレベータ２３４及び前記ウエハ移載装置２３２の協働により、ボート２３６に対してウエハ２００を装填及び払出しする様に構成されている。
【０１０４】
前記筐体２１４内部の後部には気密な耐圧容器であるロードロック室２３８（後述）が設けられ、該ロードロック室２３８の上方には、処理炉２４０が設けられている。該処理炉２４０の下端は開口され、開口は炉口を形成し、該炉口は炉口シャッタ（炉口開閉機構）２４２により開閉される様に構成されている。
【０１０５】
前記ロードロック室２３８の内部にはボート２３６を昇降して前記処理炉２４０に装脱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）２４４が設けられ、該ボートエレベータ２４４からはボートアーム２４６が水平方向に延出し、該ボートアーム２４６には前記炉口を気密に閉塞するシールキャップ２８８が設けられ、該シールキャップ２８８には前記ボート２３６が垂直に載置される。
【０１０６】
該ボート２３６は、石英等ウエハ２００を汚染しない材質で構成され、ウエハ２００を水平姿勢で多段に保持する様になっている。
【０１０７】
前記カセット棚２２０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２５０が設けられており、クリーンエアを前記筐体２１４の内部に流通させる様に構成されている。
【０１０８】
又、前記ウエハ移載装置エレベータ２３４に対向し、該ウエハ移載装置エレベータ２３４に向って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（図示せず）が設置されており、該クリーンユニットから吹出されたクリーンエアは、前記ウエハ移載装置２３２、前記ボート２３６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２１４の外部に排気される様になっている。
【０１０９】
次に、本発明の基板処理装置２１０の動作について説明する。
【０１１０】
前記カセット搬入搬出口２１６がフロントシャッタ（図示せず）によって開放される。その後、カセット２１２は前記カセット搬入搬出口２１６から搬入され、前記カセットステージ２１８の上にウエハ２００が垂直姿勢であって、カセット２１２のウエ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２１８は、カセット２１２内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット２１２のウエハ出入れ口が筐体後方を向く様に、カセット２１２を載置する。
【０１１１】
前記カセット搬送装置２２６は、カセット２１２を、前記カセット棚２２０又は予備カセット棚（図示せず）の指定された棚位置へ搬送する。カセット２１２は、前記カセット棚２２０又は予備カセット棚（図示せず）に一時的に保管された後、前記カセット棚２２０又は予備カセット棚（図示せず）から前記カセット搬送装置２２６によって前記移載棚２２４に移載されるか、或は前記カセットステージ２１８から直接移載棚２２４に搬送される。
【０１１２】
カセット２１２が前記移載棚２２４に移載されると、ウエハ２００はカセット２１２から前記ウエハ移載装置２３２によって降下状態の前記ボート２３６に装填（チャージング）される。該ボート２３６にウエハ２００を移載すると、前記ウエハ移載装置２３２はカセット２１２に戻り、次のウエハ２００を前記ボート２３６に装填する。
【０１１３】
予め指定された枚数のウエハ２００が前記ボート２３６に装填されると、前記炉口シャッタ２４２が炉口を開放する。続いて、ウエハ２００群を保持した前記ボート２３６は前記シールキャップ２８８が前記ボートエレベータ２４４によって上昇されることにより、前記処理炉２４０内へ装入されていく。
【０１１４】
装入後は、前記処理炉２４０にてウエハ２００に任意の処理が実施される。
【０１１５】
処理後は、上述と逆の手順で、ウエハ２００及びカセット２１２は前記筐体２１４の外部へ払出される。
【０１１６】
次に、上記基板処理装置２１０に用いられる処理炉２４０の一例について、図１２を用いて説明する。
【０１１７】
該処理炉２４０は加熱手段としてのヒータ２５４を有する。該ヒータ２５４は円筒形状であり、ヒータ素線とその周囲に設けられた断熱部材により構成され、図示しない保持体に支持されることにより垂直に据付けられている。
【０１１８】
前記ヒータ２５４の内側には、該ヒータ２５４と同心に反応管２５６が配設されている。該反応管２５６は、石英（ＳｉＯ2）又は炭化シリコン（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。
【０１１９】
前記反応管２５６の内側に、処理室８６を画成する。該処理室８６には前記ボート２３６が収納される。
【０１２０】
前記反応管２５６の下方には、同一中心線上にインレットフランジ２６２が配設されている。該インレットフランジ２６２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。
【０１２１】
該インレットフランジ２６２は前記ロードロック室２３８の天板に設けられ、前記インレットフランジ２６２に前記反応管２５６が立設される。尚、前記インレットフランジ２６２と前記反応管２５６との間には、シール部材としてのＯリング２６４が設けられている。前記反応管２５６と前記インレットフランジ２６２により反応容器が形成される。
【０１２２】
前記インレットフランジ２６２には、ガス排気管１２６が設けられると共に、ガス導入管９４及びガス導入管１１４が設けられ、該ガス導入管９４にはガスノズル２７０が接続され、ガス導入管１１４にはガスノズル２７１が設けられている。該ガスノズル２７０、２７１は前記反応管２５６の内壁面に沿って垂直に延出する垂直部と、前記インレットフランジ２６２を水平に貫通する水平部とをそれぞれ具備している。
【０１２３】
尚、図示していないが、前記処理室８６の温度を測定する温度検出器（後述）が前記インレットフランジ２６２を水平に貫通し、又前記反応管２５６の内壁面に沿って垂直に延出する様に設けられている。
【０１２４】
上述した第１の実施形態に係るガス供給装置８９と同様に、ガス導入管９４は、上流側で第１ガス供給管９６と第２ガス供給管１００に分かれており、第１ガス供給管９６は、開閉バルブ１０６，マスフローコントローラ１０４を介して酸素含有ガス供給源である第１ガス供給源９８に接続されている。また、第２ガス供給管１００は、上流側に開閉バルブ１１０、マスフローコントローラ１０８を介して不活性ガス供給源である第２ガス供給源１０２に接続されている。また、前記ガス導入管１１４は、上流側に開閉バルブ１２０とマスフローコントローラ１１８を介して反応促進ガス供給源である第３ガス供給源１１６に接続されている。
【０１２５】
前記マスフローコントローラ１０４，１０８、１１８及び前記開閉バルブ１０６，１１０、１２０には、ガス流量制御部（図示せず）が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の流量となる様所望のタイミングにて制御する様に構成されている。
【０１２６】
前記ガス排気管１２６の下流側には、圧力センサ１２７及び圧力調整器としてのＡＰＣバルブ１３０を介して真空排気装置である真空ポンプ１２８が接続されている。圧力センサ１２７及び前記ＡＰＣバルブ１３０には、圧力制御部（図示せず）が電気的に接続されており、該圧力制御部は、圧力センサ１２７により検出された圧力に基づいて前記ＡＰＣバルブ１３０の開度を調節することにより、前記処理室８６の圧力が所望の圧力となる様所望のタイミングにて制御する様構成されている。
【０１２７】
前記インレットフランジ２６２は前記ロードロック室２３８の上面に気密に連設され、該ロードロック室２３８の天板には前記インレットフランジ２６２と連通する開口が穿設され、該開口と前記インレットフランジ２６２下端の開口とは炉口２８６を形成する。
【０１２８】
該炉口２８６は、シールキャップ２８８により、気密に開閉される。該シールキャップ２８８は、例えばステンレス等の金属製であり、円盤状に形成されている。前記シールキャップ２８８の上面には、前記炉口２８６の下面と当接するシール部材としてのＯリングが設けられている。
【０１２９】
前記シールキャップ２８８には、回転機構２９０が設けられている。該回転機構２９０の回転軸２９２は前記シールキャップ２８８を貫通して前記ボート２３６に接続されており、該ボート２３６を回転させることでウエハ２００を回転させる様に構成されている。
【０１３０】
前記シールキャップ２８８は、前記処理炉２４０の外側に設けられた昇降機構として前記ボートエレベータ２４４によって垂直方向に昇降される様に構成されており、これにより前記ボート２３６を前記処理室８６に対し装脱することが可能となっている。前記回転機構２９０及び前記ボートエレベータ２４４には、駆動制御部（図示せず）が電気的に接続されており、所望の動作をする様所望のタイミングにて制御する様構成されている。
【０１３１】
前記ボート２３６は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ２００を水平姿勢で且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様に構成されている。尚、前記ボート２３６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円板形状をした断熱部材としての断熱板２９６が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、前記ヒータ２５４からの熱が前記インレットフランジ２６２側に伝わり難くなる様構成されている。
【０１３２】
前記ヒータ２５４及び温度検出器には、温度制御部（図示せず）が電気的に接続されており、温度検出器により検出された温度情報に基づき前記ヒータ２５４への通電具合を調節することにより前記処理室８６の温度が所望の温度分布となる様所望のタイミングにて制御する様に構成されている。
【０１３３】
上記した処理炉２４０の構成に於いて、例えばＯ3ガス等の酸素含有ガスは、前記第１ガス供給源９８から供給され、前記マスフローコントローラ１０４でその流量が調節された後、前記開閉バルブ１０６を介して、前記ガス導入管９４、前記ガスノズル２７０により前記処理室８６に導入される。例えばＮ2ガス等の不活性ガスは、前記第２ガス供給源１０２から供給され、前記マスフローコントローラ１０８でその流量が調節された後、前記開閉バルブ１１０を介して前記ガス導入管９４、前記ガスノズル２７０により前記処理室８６に導入される。前記酸素含有ガスに対して触媒作用を有する例えばＣＯガス等の反応促進ガスは、前記第３ガス供給源１１６から供給され、前記マスフローコントローラ１１８でその流量が調節された後、前記開閉バルブ１２０を介して前記ガス導入管１１４、前記ガスノズル２７１より前記処理室８６に導入される。又、該処理室８６のガスは、前記ガス排気管１２６に接続された真空排気装置としての真空ポンプ１２８により、前記処理室８６から排気される。
【０１３４】
次に、基板処理装置２１０の処理炉２４０周辺の構成について説明する。
【０１３５】
予備室としての前記ロードロック室２３８の外面に下基板３００が設けられる。該下基板３００にはガイドシャフト３０２、ボール螺子３０４が立設され、前記ガイドシャフト３０２、前記ボール螺子３０４の上端には上基板３０６が固着される。
【０１３６】
昇降台３０８は前記ガイドシャフト３０２に摺動自在に嵌合すると共に、前記ボール螺子３０４に螺合する。該ボール螺子３０４は前記上基板３０６に設けられた昇降モータ３１０に連結され、該昇降モータ３１０によって前記ボール螺子３０４が回転されることにより前記昇降台３０８が昇降する様に構成されている。
【０１３７】
前記昇降台３０８には中空の昇降シャフト３１２が気密に垂設され、該昇降シャフト３１２は前記昇降台３０８と共に昇降する様になっている。前記昇降シャフト３１２は前記ロードロック室２３８の天板３１４を遊貫し、前記昇降シャフト３１２が貫通する前記天板３１４の貫通孔は前記昇降シャフト３１２に対して接触することがない様充分な余裕がある。
【０１３８】
前記ロードロック室２３８と前記昇降台３０８との間には前記昇降シャフト３１２の周囲を覆う様に伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ３１６が前記ロードロック室２３８を気密に保つ為に設けられる。前記ベローズ３１６は前記昇降台３０８の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、前記ベローズ３１６の内径は前記昇降シャフト３１２の外径に比べ充分に大きく前記ベローズ３１６の伸縮で接触することがない様に構成されている。
【０１３９】
前記昇降シャフト３１２の下端には前記ボートアーム２４６が水平に設けられる。
【０１４０】
該ボートアーム２４６は中空構造となっており、上面には前記昇降シャフト３１２の下端が固着された昇降基板３１８が設けられる。
【０１４１】
該昇降基板３１８の下面には不図示のＯリング等のシール部材を介して駆動部カバー３２０が気密に取付けられる。該駆動部カバー３２０と前記昇降基板３１８とで前記ボートアーム２４６が構成されている。この構成により、該ボートアーム２４６内部は前記ロードロック室２３８内の雰囲気と隔離される。
【０１４２】
又、前記ボートアーム２４６の内部には前記ボート２３６の前記回転機構２９０が設けられ、該回転機構２９０の周辺は、冷却機構３２２により冷却される。
【０１４３】
電力供給ケーブル３２４が前記昇降シャフト３１２の上端から中空部を通って前記回転機構２９０に導かれて接続されている。又、前記冷却機構３２２、前記シールキャップ２８８には冷却流路３２６が形成されており、該冷却流路３２６には冷却水を供給する冷却水配管３２８が接続され、前記昇降シャフト３１２の上端から該昇降シャフト３１２の中空部を通っている。
【０１４４】
前記昇降モータ３１０が駆動され、前記ボール螺子３０４が回転することで前記昇降台３０８及び前記昇降シャフト３１２を介して前記ボートアーム２４６を昇降させる。
【０１４５】
該ボートアーム２４６が上昇することにより、前記炉口２８６を通して前記ボート２３６が前記処理室８６に装入され、前記シールキャップ２８８が前記炉口２８６を気密に閉塞し、ウエハ処理が可能な状態となる。又前記ボートアーム２４６が降下することにより、前記ボート２３６が降下される。該ボート２３６の降下位置は、前記ロードロック室２３８の側面に設けられたゲートバルブ３３０と対向し、該ゲートバルブ３３０が開放されることで、前記ウエハ移載機構２２２により、ウエハの装填、払出しが可能となる（図１１参照）。
【０１４６】
前記ガス流量制御部、前記圧力制御部、前記駆動制御部、前記温度制御部は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する制御部７４に電気的に接続されている。
【０１４７】
続いて、本実施形態の処理炉２４０を使用する基板処理の動作を説明する。尚、以下の各構成部の動作は、制御部７４によって制御されるものである。
【０１４８】
＜基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）＞
所定枚数のウエハ２００が前記ボート２３６に装填されると、前記昇降モータ３１０による前記ボール螺子３０４の回転で前記昇降台３０８及び前記昇降シャフト３１２を介して前記ボートアーム２４６が上昇され、前記ボート２３６が、前記処理室８６に装入される。この状態で、前記シールキャップ２８８はＯリングを介して前記炉口２８６を気密に閉塞する。
【０１４９】
＜圧力・温度調整工程（Ｓ３）＞
前記処理室８６が所望の圧力（真空度）となる様に前記真空ポンプ１２８によって真空排気される。この際、前記処理室８６の圧力は、圧力センサ１２７で測定され、該測定された圧力に基づき前記ＡＰＣバルブ１３０がフィードバック制御される。又、前記処理室８６が所望の温度となる様に前記ヒータ２５４により加熱される。この際、前記処理室８６が所望の温度分布となる様に温度検出器が検出した温度情報に基づき前記ヒータ２５４への通電具合がフィードバック制御される。続いて、前記回転機構２９０により、前記ボート２３６が回転されることでウエハ２００が回転される。
【０１５０】
＜成膜工程（Ｓ４）＞
そして、上述の第１の実施形態に係る成膜工程Ｓ４が実施される。
なお、本基板処理装置２１０は、上述した第２の実施形態及び第３の実施形態に係る成膜工程Ｓ４にも適用できる。
上述したように、第１の実施形態、第２の実施形態又は第３の実施形態に係る成膜工程Ｓ４により、これらのサイクルを少なくとも１回以上行うことにより、ウエハ２００上に所定膜厚の酸化膜を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
【０１５１】
＜残留ガス除去工程（Ｓ５）＞
予め設定された時間が経過すると、不活性ガス供給源である第２ガス供給源１０２から不活性ガスであるＮ2ガスが供給され、前記処理室８６が不活性ガスで置換されると共に、該処理室８６の圧力が常圧に復帰される。
【０１５２】
＜基板搬出工程（Ｓ６）＞
その後、前記昇降モータ３１０により前記シールキャップ２８８が降下されて、前記炉口２８６が開口されると共に、処理済ウエハ２００が前記ボート２３６に保持された状態で前記処理室８６の外部に引出される。その後、前記ゲートバルブ３３０が開放され、処理済のウエハ２００は、前記ウエハ移載機構２２２によって前記ボート２３６から払出される。
【０１５３】
尚、一例迄、本実施の形態の基板処理装置２１０にてウエハを処理する際の処理条件としては、例えば、酸化膜の成膜に於いて、処理温度室温〜３００℃、処理圧力１０Ｐａ〜３０Ｐａが例示され、それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することでウエハに処理がなされる。
【０１５４】
[多枚葉装置]
図１３は本発明が適用される反応セル回転方式及び層状挙動方式をとる基板処理装置の一例である薄膜蒸着装置としての処理炉３４０の概略的な構成を示す断面図であって、図１４は、図１３の処理炉３４０のＡ−Ａ線断面図である。また、図１５は、図１３の処理炉を構成する反応セルの構成を示すための部品組立図であり、図１６は、図１５のＢ−Ｂ線断面図である。
【０１５５】
図示のように、処理炉３４０の一側には基板出入口３４２が形成され、基板出入口３４２から供給された多数のウエハが装着されるサセプタ３４４には、基板の加熱のためのヒータ２５４が取り付けられ、このように構成されたサセプタ３４４は、ウエハのローディング及びアンローディングのために、サセプタ３４４の下部に連結されたサセプタ回転軸３４８によって昇降及び回転される。
【０１５６】
まず、ガス供給手段３５０を見ると、図１３に示すように、処理炉３４０の上部中央に、気密を維持した状態で円筒状の供給本体３５２が固定的に取り付けられ、その側面には、外部から酸素含有ガス及び反応促進ガス及びパージ（不活性）ガスがそれぞれ供給されるガス供給口３５４ａ、３５４ｂ、３５４ｃが形成され、それぞれのガス供給口３５４ａ、３５４ｂ、３５４ｃは、供給本体３５２の内周面に形成された環状溝３５６ａ、３５６ｂ、３５６ｃにそれぞれ連結される。
【０１５７】
上述した第１の実施形態に係るガス供給装置８９と同様に、ガス供給口３５４ａは、上流側で第１ガス供給管９６に接続され、該第１ガス供給管９６は、開閉バルブ１０６，マスフローコントローラ１０４を介して酸素含有ガス供給源である第１ガス供給源９８に接続されている。また、ガス供給口３５４ｃは、第２ガス供給管１００に接続され、該第２ガス供給管１００は、上流側に開閉バルブ１１０、マスフローコントローラ１０８を介して不活性ガス供給源である第２ガス供給源１０２に接続されている。また、ガス供給口３５４ｂは、ガス導入管１１４に接続され、該ガス導入管１１４は、上流側に開閉バルブ１２０とマスフローコントローラ１１８を介して反応促進ガス供給源である第３ガス供給源１１６に接続されている。
【０１５８】
前記供給本体３５２の中央には、外部の回転駆動手段（図示せず）によって回転される回転軸３５８が挿設される。この回転軸３５８の内部では、前記それぞれの環状溝３５６ａ、３５６ｂ、３５６ｃと連通して垂直下方に形成されたガス管路３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃが相互に離隔して処理炉３４０の内部に延設される。
したがって、供給本体３５２の側面に供給されるそれぞれのガスは、回転軸３５８が回転するうちにも、ガス管路３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃを通じて垂直下方のガス分配手段３６２に提供される。
【０１５９】
この際、前記供給本体３５２と回転軸３５８との間には、気密を維持するように、磁性流体を利用したシーリングまたは機械的シーリング方法であるエリックシーリング方法などを使用することができる。その構成は公知の技術であるので、具体的な構成に対する詳細な説明は省略する。
一方、前記回転軸３５８を回転駆動させる回転駆動手段（図示せず）は、駆動モーターの回転数と回転速度を制御することができるエンコーダが取り付けられたステッピングモーターを使用することが望ましく、前記エンコーダにより、反応セル３６４の１サイクル工程時間を制御することになる。
【０１６０】
次に、ガス分配手段３６２を構成する分配本体３６６は、図１３の部分詳細図、図１５及び図１６（図１５のＢ−Ｂ線に沿って取った断面を示す斜視図）に示すように、前記ガス供給手段３５０を構成する回転軸３５８の下端に固定される。この分配本体３６６の上部には、前記それぞれのガス管路３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃと連結されたガス導入孔３６８ａ、３６８ｂ、３６８ｃが形成され、その内部には、それぞれのガス導入孔３６８ａ、３６８ｂ、３６８ｃを通じて流入されたガスが混合しないように隔離させる多数の分配チャンバ３７０が形成される。
【０１６１】
分配チャンバ３７０は、中央を中心として、Ｏ3ガス、ＣＯガス、Ｏ3ガス、ＣＯガスの順に隣接して配置され、後述する反応セル３６４と対応して配設される。
すなわち、それぞれの分配チャンバ３７０は、分配本体３６６の側面に形成された側方噴射口３７２と連通して、前記ガス供給口３５４ａ、３５４ｂ、３５４ｃに流入されたそれぞれのガスが反応セル３６４に噴射されるように形成される。
【０１６２】
一方、前記分配チャンバ３７０のうち、パージガスが供給される分配チャンバ３７０の下部には、側方噴射口３７２とは別に、垂直下方にガスが噴射されるように形成された下方噴射口３７４を備えることが望ましい。これは、反応ガスが供給される反応セル３６４の内部のガスが互いに混合しないように、ガスカーテンの役目をするためである。
【０１６３】
次に、ガス滞留手段３７８は、前記分配本体３６６の外郭に多数の反応セル３６４として構成される。それぞれの反応セル３６４は、図１５に示すように、ディスク状の上部プレート３８０の下面に所定間隔を置いて取り付けられる多数の隔壁３８２によって区画された空間を意味し、それぞれの反応セル３６４は、前記分配本体３６６の内部に形成された分配チャンバ３７０から分配されたガスを受ける。
このように構成された反応セル３６４によって、実質的にウエハの薄膜形成に関連する空間は最小化され、これによりウエハに接触されるガス密度を増加させることにより、短時間の間に薄膜蒸着反応が起こるように誘導し、かつ供給されるガス量を最小化することができる。
【０１６４】
前記上部プレート３８０は、ガスが上部に拡散することを防止するとともに処理炉３４０の上面での薄膜の累積によるパーティクルの発生を防止する機能をすることになる。
【０１６５】
前記それぞれの隔壁３８２の設置方向は、ガス分配手段３６２の側方噴射口３７２と対応するように設計される。本発明の実施例によれば、隔壁３８２は円板状の上部プレート３８０の下面に半径方向に取り付けることで、ガスを放射方向に流れるようにした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、隔壁３８２を反応セル３６４の回転方向に対応するように、螺旋方向に取り付ける（図示せず）ことにより、ガスがより均一に流れるようにすることができるなど、多様に変形して実施することができる。
【０１６６】
前記反応セル３６４の中でも内部ガスの滞留時間を最大化するために、反応セル３６４の外郭には、隔壁３８２の端部を連結する外郭壁３８４をさらに取り付けることができる。
原子層蒸着反応に関する単一層吸着理論である“Ｌａｎｇｍｕｉｒ法則”によれば、原子層薄膜蒸着反応のための吸着速度は、反応ガスの分圧と露出時間に比例して表面吸着速度が決定される。前記外郭壁３８４は、反応ガスが排出されることを遅延させることにより、反応ガスの分圧を上昇させ、結局、表面吸着速度の向上をもたらすことになるものである。
【０１６７】
一方、隣接反応セル３６４間の内部ガスの混合を制限するために、図１５に示すように、隔壁３８２の下端には、サセプタ３４４と平行な方向に延長された延長板３８６をさらに取り付けることもできる。
【０１６８】
以上のように構成された上部プレート３８０、隔壁３８２、外郭壁３８４及び延長板３８６は、一体型または組立型に構成することができ、反応セル３６４の回転による遠心力によって分離しないように堅く結合されなければならない。
前記延長板３８６とウエハの間の間隔は狭ければ狭いほど望ましいが、反応セル３６４の内部ガス間の混合を最小化するために、少なくとも３ｍｍ以下を維持しながら、延長板３８６とウエハとの間で接触が発生しないようにしなければならない。
【０１６９】
このように構成されたガス滞留手段３７８は、前記ガス分配手段３６２に固定されて一体的に回転するように構成され、本発明の一実施例によれば、図１５に示すように、分配本体３６６の側面に多数の結合溝３８８を形成し、これに対応する形状の結合突起３９０を隔壁３８２の一端部に形成して、結合溝３８８と結合突起３９０の結合によって、遠心力による離脱を防止するように構成したが、このような固定手段はボルトまたはクランプ部材などを利用して多様に変形して使用することができることは勿論である。
【０１７０】
次に、ガス排出手段３９２は、図１３に示すように、処理炉３４０の内周面に沿って取り付けられた制限プレート３９４とそれぞれの反応セル３６４間の空間に存在するガスを外部に排出するための多数の吸引セル３９６からなる。
ここで、前記制限プレート３９４は、反応ガスがサセプタ３４４の下部空間に流入することを防止することにより、処理炉３４０の内部空間のうち、実際に反応が起こる空間を制限する役目をすることになる。
それぞれの吸引セル３９６は、相異なる反応ガスが同時に吸入されないように、前記反応セル３６４の外郭長に相応する長さに区画される。これは、それぞれの反応セル３６４から流出する余剰ガスのうち、第１反応ガスと第２反応ガスの同時吸入による混合によって発生し得るパーティクル生成を防止するためのものある。すなわち、ある一時点で吸引セル３９６に吸入されるガスは、１種の反応ガスとパージガスにならなければならない。したがって、四つの反応セル３６４からなる場合、それぞれの吸引セル３９６の長さは反応セル３６４の外郭長より小さくなければならなく、これを満足する条件で、４以上の数でなることもできることは勿論である。
【０１７１】
それぞれの吸引セル３９６の構造を図１３及び図１４に基づいて具体的に説明すれば、前記制限プレート３９４の上部と反応セル３６４の外郭間の空間に当たる１次排気通路３９８と、その上部に多数の連通孔４００が形成された分離プレート４０２と、上部空間に形成され、排気口４０４と連結する２次排気通路４０６から構成される。このように、排気通路３９８、４０６を２重構造に形成し、その間に多数の連通孔４００が形成された分離プレート４０２を取り付けたことは、反応セル３６４の外郭全体に流れるガスに対する吸入力を均一にするためである。
【０１７２】
続いて、本実施形態の処理炉３４０を使用する基板処理の動作を説明する。尚、以下の各構成部の動作は、制御部７４によって制御されるものである。
【０１７３】
＜基板搬入工程（Ｓ１）、基板載置工程（Ｓ２）＞
外部の基板移送装置（図示せず）により、サセプタ３４４上の所定位置にウエハをローディングし後、サセプタ回転軸３４８が回転しながら、サセプタ３４４上に多数のウエハを順にローディングする。
そして、サセプタ３４４が処理炉３４０の制限プレート３９４まで上昇して、ウエハ上部に、ガス滞留手段を構成する反応セル３６４が位置する。
【０１７４】
＜圧力・温度調整工程（Ｓ３）＞
前記処理炉３４０が所望の圧力（真空度）となる様に制御され、サセプタ３４４の下部に取り付けられたヒータ２５４により、反応に必要な温度までウエハを加熱する。
【０１７５】
＜成膜工程（Ｓ４）＞
ガス供給手段３５０の内部の回転軸３５８が回転するにしたがい、回転軸３５８の下端に連結されたガス分配手段３６２、及びこれと結合されたガス滞留手段を構成する反応セル３６４が同時に回転駆動される。
そして、上述の第１の実施形態に係る成膜工程Ｓ４が実施される。
【０１７６】
具体的には、外部から、ガス供給手段３５０に形成されたガス供給口３５４ａ、３５４ｂ、３５４ｃを通じて上述の第１の実施形態の成膜工程Ｓ４の順に、それぞれＯ3ガス、ＣＯガス及びＮ2ガスが供給され、供給されたガスはそれぞれ環状溝３５６ａ、３５６ｂ、３５６ｃ及びガス管路３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃを順に経ってガス分配手段３６２に提供される。
【０１７７】
前記それぞれのガス管路３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃを流れるガスはそれぞれ分配本体３６６のガス導入孔３６８ａ、３６８ｂ、３６８ｃを通じて分配チャンバ３７０の内部に供給され、分配チャンバ３７０から側方噴射口３７２を通じて該当反応セル３６４にガスが噴射される。
【０１７８】
このように噴射されたそれぞれのガスは反応セル３６４で滞留し、このときに回転されるサセプタ３４４上のウエハは滞留するガスに露出されることにより、ウエハ上に薄膜（酸化膜）が蒸着される。
具体的に、停止したウエハのいずれか一つを基準として見ると、当該ウエハは、反応セル３６４が回転するにしたがい、上述の第１の実施形態に示されるように、ＣＯガス→パージガス→Ｏ3ガス→パージガス→ＣＯガス・・・の順に露出される。すなわち、反応セル３６４が１回転する間、サセプタ３４４上の全ウエハに対して１サイクルのガス接触が行われることにより、１次薄膜が形成される。
したがって、反応セル３６４の回転数は原子層蒸着のサイクル数と同一であり、１サイクル当たり蒸着された厚さが一定であるので、原子層薄膜の全厚を反応セル３６４の回転数によって調節することができる。
【０１７９】
＜残留ガス除去工程（Ｓ５）＞
処理炉３４０の内周面と反応セル３６４の外郭に、反応ガスのうち反応に関与しない余剰ガスとパージガスをそれぞれの吸引セル３９６によって排出する。
具体的に、排出されるガスの流れを見ると、それぞれの吸引セル３９６別に、１次排気通路３９８→分離プレート４０２に形成された連通孔４００→２次排気通路４０６→排気口４０４を通して外部に排出される。
この際、前記それぞれの吸引セル３９６は反応セル３６４の外郭の長さに対応する長さに区画して、第１反応ガスと第２反応ガスは同時に吸入されないようにすることが望ましい。吸引セル３９６の長さが反応セル３６４外郭の間隔より大きい場合、相異なる反応ガスが同一の排気口４０４に吸入でき、その場合、反応ガス間の反応によるパーティクル発生によって薄膜の表面特性が低下するおそれがあるからである。
【０１８０】
＜基板搬出工程（Ｓ６）＞
以上の工程において、所望厚さの薄膜が形成されるまで続いて実行され、処理工程がすべて済むと、基板出入口３４２を開放した後、基板移送装置（図示せず）により、サセプタ３４４上のウエハを順に引き出す。このような作業は、ウエハのローディング作動順の逆順に行われる。
【０１８１】
なお、本実施形態における成膜工程（Ｓ４）でのウエハ２００の処理条件としては、
処理温度（ウエハ温度）：室温〜３００℃、
処理圧力（処理室内圧力）：１０〜３０Ｐａ、
反応促進ガス（ＣＯガス）供給流量：１００〜３００ｓｃｃｍ
反応促進ガス（ＣＯガス）供給時間：１０〜３０秒、
酸化剤（Ｏ3ガス）供給流量：１００〜３００ｓｃｃｍ、
酸化剤（Ｏ3ガス）供給時間：１０〜３０秒、
が例示される。
【０１８２】
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
（１）基板に酸素含有ガスを供給する工程と、前記酸素含有ガスに対して触媒作用を有する反応促進ガスを供給する工程とを交互に複数回繰り返して、基板を酸化することにより基板に酸化膜を形成する半導体装置の製造方法。
（２）前記酸素含有ガスと前記反応促進ガスは、互いに混合しないよう供給される前記（１）に記載の半導体装置の製造方法。
（３）処理室に基板を収容する工程と、前記処理室内に酸素含有ガスを断続的にパルスで供給する工程と、前記処理室内に前記酸素含有ガスに対して触媒作用を有する反応促進ガスを供給する工程と、を含み、基板を酸化することにより基板に酸化膜を形成する半導体装置の製造方法。
（４）前記反応促進ガスは前記酸素含有ガスのパルスの間およびパルスに沿って連続的に供給される前記（３）に記載の半導体装置の製造方法。
（５）処理室に基板を収容する工程と、前記処理室内に酸素含有ガスに対して触媒作用を有する反応促進ガスを断続的にパルスで供給する工程と、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する工程と、を含み、基板を酸化することにより基板に酸化膜を形成する半導体装置の製造方法。
（６）前記酸素含有ガスは前記反応促進ガスのパルスの間およびパルスに沿って連続的に供給される前記（５）に記載の半導体装置の製造方法。
（７）前記酸素含有ガスはＯ3である前記（１）〜（６）いずれか記載の半導体装置の製造方法。
（８）前記反応促進ガスは、炭素含有ガス、水素含有ガス、窒素含有ガスのいずれかである前記（１）〜（７）いずれか記載の半導体装置の製造方法。
（９）前記反応促進ガスは、ＣＯ、ＣＯ2、ＣＨ含有ガス、Ｈ2Ｏ、Ｈ2Ｏ2、ＮＯ、Ｎ2Ｏのいずれかである前記（８）に記載の半導体装置の製造方法。
（１０）前記酸素含有ガスの供給および前記炭素含有ガスの供給が行われる間、前記基板の温度は７００℃以下である前記（１）〜（９）いずれか記載の半導体装置の製造方法。
（１１）前記酸素含有ガスの供給および前記炭素含有ガスの供給が行われる間、前記基板の温度は２００℃である前記（１０）に記載の半導体装置の製造方法。
（１２）前記反応促進ガスの種類、供給間隔、供給時間、供給時における前記処理室内の圧力、供給量の少なくとも1つを調整することにより、酸化速度を制御する前記（１）〜（１１）いずれか記載の半導体装置の製造方法。
（１３）前記基板にはビアホールもしくはトレンチが形成されている前記（１）〜（１２）いずれか記載の半導体装置の製造方法。
（１４）ビアホールもしくはトレンチが形成された基板に炭素含有ガスを供給し、前記ビアホールもしくはトレンチの底部に少なくとも炭素原子を吸着させる工程と、前記基板に酸素含有ガスを供給し、前記ビアホールもしくはトレンチの底部に吸着した炭素により分解されて発生した原子状酸素により前記基板を酸化する工程と、を繰り返す半導体装置の製造方法。
（１５）基板を収容する処理室と、酸素含有ガスを前記基板に供給する酸素含有ガス供給系と、前記酸素含有ガスに対して触媒作用を有する反応促進ガスを前記基板に供給する反応促進ガス供給系と、前記酸素含有ガスおよび前記反応促進ガスを交互に前記基板に供給して、前記基板を酸化するよう前記酸素含有ガス供給系および前記反応促進ガス供給系を制御する制御部と、を有する基板処理装置。
（１６）前記（１５）に記載の基板処理装置を用いて製造された半導体装置。
（１７）真空容器内に任意の温度を保つサセプタ（基板載置部）上に載置される基板に反応促進ガスと酸素含有ガスを交互に、或いは反応促進ガスを簡欠的に導入することを特徴とする酸化法。
（１８）前記反応促進ガスと前記酸素含有ガスを十分に除去してステップカバレッジ又はローディング効果を改善する前記（１７）に記載の酸化法。
（１９）好ましくは前記（１８）において処理室内の圧力を１パスカル以下まで排気する。
（２０）反応促進ガスの種類、導入間隔、導入時間、導入圧力、導入流量を酸化速度の飽和時間により最適化して、酸化速度を制御する方法。
（２１）前記反応促進ガスは、ＣＯ，ＣＯ2，ＣｘＨｙ，Ｈ2Ｏ，Ｈ2Ｏ2，ＮＯ，Ｎ2Ｏ及びＯ3等の酸化種に対して触媒作用を有する気体とする。
【０１８３】
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の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変更可能である。
【符号の説明】
【０１８４】
２００  ウエハ（基板）
７４  コントローラ（制御部）
７６、２４０、３４０  処理炉
８６  処理室
９０、１１２  ガス供給孔
９４、１１４  ガス導入管
９６  第１ガス供給管
９８  第１ガス供給源（酸素含有ガス供給源）
１００  第２ガス供給管
１０２  第２ガス供給源（不活性ガス供給源）
１０４，１０８、１１８  マスフローコントローラ
１０６，１１０，１２０  開閉バルブ
１１６  第３ガス供給源（反応促進ガス供給源）
１２６  ガス排気管
１２８  真空ポンプ
１３０  ＡＰＣバルブ
２７０、２７１  ガスノズル
【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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【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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