(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を積載して収容する処理室と、
前記処理室を所定温度で加熱する加熱系と、
前記処理室の前記基板の積載方向に延在する原料ガスノズルであって、前記基板の積載領域に対応する高さに開口する複数の供給孔と、前記複数の供給孔より下部であって前記原料ガスノズル内が前記所定温度より低くなる位置に開口し、前記原料ガスノズル内の圧力を低減する複数の減圧孔と、を有し、前記減圧孔の開口面積は、前記供給孔の開口面記より大きく構成される原料ガスノズルを備え、前記原料ガスノズルから前記処理室に、原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室に、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記複数の減圧孔のうち最上段に位置する減圧孔は、前記複数の供給孔のうち最下段に位置する供給口から前記最下段に位置する供給孔の孔径より大きい距離離した位置に設けれる請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記供給孔の孔径より大きい距離は、前記供給孔の孔径の数倍の距離である請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記複数の供給孔および前記複数の減圧孔は、前記原料ガスノズル内の温度、圧力およびガス濃度の積が、前記原料ガスノズル内で前記原料ガスが自己分解しない値となるよう、それぞれの総開口面積値および前記複数の供給孔の総開口面積と前記複数の減圧孔の総開口面積との比率が、設定されている総開口面積をそれぞれ有する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記複数の供給孔は、前記原料ガスノズルの上流から下流に向かって徐々に大きくなる開口面積を有する請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
複数の基板が積載された状態で収容された処理室を所定温度で加熱しつつ、前記処理室に、前記基板の積載方向に延在する原料ガスノズルであって、前記基板の積載領域に対応する高さに開口する複数の供給孔と、前記複数の供給孔より下部であって前記原料ガスノズル内が前記所定温度より低くなる位置に開口し、前記原料ガスノズル内の圧力を低減する複数の減圧孔と、を有し、前記減圧孔の開口面積は、前記供給孔の開口面記より大きく構成される原料ガスノズルから、原料ガスを供給する工程と、
前記処理室に、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する工程と、
を有し、前記原料ガスを供給する工程と前記反応ガスを供給する工程とを交互に行い、
前記基板上に膜を形成する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
複数の基板が積載された状態で収容された基板処理装置の処理室を所定温度で加熱しつつ、前記処理室に、前記基板の積載方向に延在する原料ガスノズルであって、前記基板の積載領域に対応する高さに開口する複数の供給孔と、前記複数の供給孔より下部であって前記原料ガスノズル内が前記所定温度より低くなる位置に開口し、前記原料ガスノズル内の圧力を低減する複数の減圧孔と、を有し、前記減圧孔の開口面積は、前記供給孔の開口面記より大きく構成される原料ガスノズルから、原料ガスを供給する手順と、
前記処理室に、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する手順と、
を有し、前記原料ガスを供給する手順と前記反応ガスを供給する手順とを交互に行い、
前記基板上に膜を形成する手順をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、処理室内に収容された基板上に膜を形成する成膜処理が行われることがある（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−６７８７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
成膜処理を行う際、用いられるガスがノズル内で熱分解して、ノズル内壁に堆積物が付着する場合がある。この堆積物が成膜処理中に剥がれるとパーティクルとなって（すなわち発塵して）処理室内に収容された基板上へ供給され、膜中に不純物として取り込まれてしまうことがある。また、ノズルを使用してガスを供給するような縦型装置では、複数の基板が積載された処理室へノズルからガスを供給するため、基板面間の均一性が悪化することがある。本発明の目的は、かつガスの供給を均一化することにより、基板面間の膜厚均一性を向上させつつ、成膜処理中に、ガスの熱分解によりノズル内壁に堆積物が付着することを抑制することによって、膜中への不純物の取り込みを抑制し、膜質および基板面内の膜厚均一性を向上させることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
複数の基板を積載して収容する処理室と、
前記処理室を所定温度で加熱する加熱系と、
前記処理室の前記基板の積載方向に延在する原料ガスノズルであって、前記基板の積載領域に対応する高さに開口する複数の供給孔と、前記複数の供給孔より下部であって前記原料ガスノズル内が前記所定温度より低くなる位置に開口し、前記原料ガスノズル内の圧力を低減する複数の減圧孔と、を有する原料ガスノズルを有し、前記原料ガスノズルから前記処理室に、原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室に、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記加熱系、前記原料ガス供給系、前記反応ガス供給系を制御して、複数の基板が積載された状態で収容された前記処理室を前記所定温度で加熱しつつ、前記処理室に前記原料ガスノズルから前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室に前記反応ガスを供給する処理とを交互に行い、前記基板上に膜を形成するよう構成される制御部と、
を有する技術が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、基板面間の膜厚均一性を向上させつつ、膜質および基板面内の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る黒色化リスク指数を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施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、処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【図３】本発明の第１の実施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、処理炉部分を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における原料ガスを供給するノズルを示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における成膜シーケンスを示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における原料ガスを供給するノズルを示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における原料ガスを供給するノズルを示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態における原料ガスを供給するノズルを示す図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態における原料ガスを供給するノズルを示す図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態における原料ガスを供給するノズルを示す図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態における原料ガスを供給するノズルを示す図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態における原料ガスを供給するノズルを示す図である。
【図１４】本発明の第９の実施形態における原料ガスを供給するノズルを示す図である。
【図１５】（ａ）は比較のための本発明の第２の実施形態における原料ガスを供給するノズルを示す図であり、（ｂ）は本発明の第１０の実施形態における原料ガスを供給するノズルを示す図である。
【図１６】（ａ）は本発明の第１１の実施形態における原料ガスを供給するノズルの一例を示す図であり、（ｂ）は本発明の第１１の実施形態における原料ガスを供給するノズルの他の例を示す図である。
【図１７】（ａ）は本発明の第１２の実施形態における原料ガスを供給するノズルの一例を示す図であり、（ｂ）は本発明の第１２の実施形態における原料ガスを供給するノズルの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
成膜処理を行う際、用いられるガスがノズル内で熱分解して、ノズル内壁に堆積物が付着する場合がある。この堆積物は、堆積物が有する密着性によっては、成膜サイクル内で剥がれてしまう。成膜処理中に剥がれると堆積物はパーティクルとなって（すなわち発塵して）処理室内に収容された基板上へ供給され、膜中に不純物として取り込まれてしまうことがある。したがって、ノズル内壁に付着する堆積物に対する対策（ノズル内で発生する発塵源への対策）が必要となる場合がある。
【０００９】
成膜処理時はガスの反応性を高めるために処理室内を高温にしており、これに伴い、ノズル内でもガスの自己分解が進んでしまい、ノズル内壁に堆積物が付着しやすくなる。また、ノズルに複数の孔が開口する多孔ノズルの場合、ノズルの上流側（下部）ほど圧力が高くなるため、よりガスの自己分解が起こりやすくなる。さらに、ノズルの上流側は、処理室を加熱するヒータの均熱長（均熱領域）の境目付近となる場合が多く、急激な温度変化が起こると考えられる。そのため、ノズルの下部（例えば、製品基板より下の部分）では高圧と急激な温度変化によるガスの自己分解が起こり、ノズル内壁に堆積物が付着して黒色化してしまうと考えられる。
【００１０】
発明者らは鋭意研究を行い、ノズル内壁に堆積物が付着する原因として、ノズル内の温度および圧力の関係性が関連していることを見出した。温度を下げると堆積物は付着せず、ガスが少ないと堆積物は付着しない。そこで、堆積物が付着している部分（例えば、ノズルの下部、ヒータの均熱長の境目付近、製品基板より下の部分）等に、減圧孔（圧力低減用の孔、圧抜き用の孔）を設けてノズル内の圧力を下げることにより、ノズル内におけるガスの熱分解を抑制することを考案した。すなわち、処理室内に、基板の積載領域に対応する高さ（基板が存在する位置）に開口する複数の供給孔（第１の原料ガス供給孔）と、複数の供給孔より下部であって原料ガスノズル内が所定温度より低くなる位置に開口する複数の減圧孔（第２の原料ガス供給孔）を有する原料ガスノズルを設ける。これによりノズル内壁の黒色化の原因と考えられる堆積物の発生を抑制することが可能となる。
【００１１】
さらに、図１のように、ノズル内の温度、圧力、ガス密度の積を比率で表して黒色化リスクを指数化し、基板へガスを供給する供給孔（第１の原料ガス供給孔）と減圧孔（第２の原料ガス供給孔）とのバランス（総開口面積値の比率、流量バランス等）を黒色化しない範囲に入るよう最適化する。すなわち、原料ガスノズル内の温度、圧力、ガス密度の積が、原料ガスノズル内に原料ガスが自己分解して生成される堆積物が付着しない値（あるいは原料ガスが自己分解しない値）となるよう総開口面積値および複数の供給孔（第１の原料ガス供給孔）の総開口面積と複数の減圧孔（第２の原料ガス供給孔）の総開口面積との比率が設定されている総開口面積をそれぞれ有するように、最適化する。温度、圧力、ガス密度のパラメータのうち、より影響が高いものは温度、圧力である。ノズルを使用してガスを供給するような縦型装置では、複数の基板が積載された処理室へノズルからガスを供給するため、基板面間の均一性が悪化することがあるが、これにより、ノズル内壁への堆積物付着の抑制のみならず、積載された複数の基板に形成される膜の面間膜厚均一性を確保することが可能となる。例えば、ノズルの各高さにおいて孔径や孔数を変更し、図１の黒色化しないノズルの値（薄い点線）と黒色化するノズルの値（濃い点線）との間となるようバランスをとることにより、供給孔と減圧孔との総開口面積の比率を最適化することができる。上述のように、本発明により、基板面間の膜厚均一性を向上させつつ、膜質および基板面内の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
【００１２】
＜第１の実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
図２に示すように、処理炉２０２は加熱系（温度調整部）としてのヒータ２０７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、後述する処理室２０１内を所定温度で加熱する。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
【００１３】
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。反応管２０３の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド（インレットフランジ）２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属からなり、上端およ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２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０が設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、反応管２０３は垂直に据え付けられた状態となる。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成される。処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、複数枚の基板としてのウエハ２００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積載した状態で収容可能に構成されている。
【００１４】
処理室２０１内には、ノズル４１０，４２０が、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。ノズル４１０，４２０には、ガス供給ラインとしてのガス供給管３１０，３２０が、それぞれ接続されている。このように、処理容器（マニホールド２０９）には２本のノズル４１０，４２０と、２本のガス供給管３１０，３２０とが接続されており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することが可能となっている。
【００１５】
ガス供給管３１０，３２０には、上流方向から順に、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）３１２，３２２および開閉弁であるバルブ３１４，３２４がそれぞれ設けられている。ガス供給管３１０，３２０のバルブ３１４，３２４よりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給ラインとしてのガス供給管５１０，５２０がそれぞれ接続されている。ガス供給管５１０，５２０には、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ５１２，５２２および開閉弁であるバルブ５１４，５２４がそれぞれ設けられている。
【００１６】
ガス供給管３１０，３２０の先端部には、ノズル４１０，４２０がそれぞれ接続されている。ノズル４１０，４２０は、図２，３に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がり、延在するようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル４１０，４２０は、ウエハ２００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それぞれ設けられている。すなわち、ノズル４１０，４２０は、処理室２０１内へ搬入された各ウエハ２００の端部（周縁部）の側方にウエハ２００の表面（平坦面）と垂直にそれぞれ設けられている。ノズル４１０，４２０はＬ字型のロングノズルとしてそれぞれ構成されており、それらの各水平部はマニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられており、それらの各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。
【００１７】
ノズル４１０，４２０の側面のウエハ２００と対応する高さ（基板の積載領域に対応する高さ）には、ガスを供給する複数の供給孔４１０ａ（第１のガス供給孔、第１の原料ガス供給孔），４２０ａ（第２のガス供給孔）がそれぞれ設けられている。供給孔４１０ａ，４２０ａは、反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。供給孔４１０ａ，４２０ａは、反応管２０３のウエハ２００の存在する領域、すなわち、基板支持具２１７と対向する位置、換言すると、ヒータ２０７の下端部から上部にわたって複数設けられている。
【００１８】
ノズル４１０の供給孔４１０ａより下部であって、例えば、後述する図示しない断熱板や断熱筒２１８等に対向する位置には、ノズル内の圧力を低減するための減圧孔（圧力低減用の孔、第２の原料ガス供給孔）４１０ｂが設けられている。減圧孔４１０ｂの位置は、ボート２１７より下方であり、ヒータ２０７の下端である破線Ｌよりだいたい下方に設けられている。この破線Ｌは、ヒータ２０７からの熱が影響し始める部分（均熱長の境目）であり、例えば、ヒータを５５０℃に加熱する場合には、３５０℃〜５５０℃程度に上昇し始める位置付近である。破線Ｌより下側へ行くにつれて、ノズル内の温度は低くなり、ガスが自己分解する所定温度より低くなっていく（均熱領域外）。また、ヒータ２０７の下端より上の位置、すなわち、ボート２１７の位置から上は、例えば５５０℃となっている（均熱領域内）。減圧孔４１０ｂの開口面積は、供給孔４１０ａの開口面積より大きく構成されている。図２では減圧孔４１０ｂを５つ設ける例を示しているが、孔を追加してもよいし減少させてもよい。必要な開口面積を有していれば、減圧孔は１つでもよい。また、丸孔形状でもよいし、楕円形状でもよく、スリット形状でもよい。
【００１９】
図４に、ノズル４１０の第１の実施形態を示す。ヒータ２０７及びボート２１７の下端である破線Ｌより上側付近に供給孔４１０ａが設けられている。供給孔４１０ａの孔径（開口面積）は、ノズル４１０の上流側から下流側に向かって徐々に大きくなるよう形成される。これにより、供給孔４１０ａから供給されるガスの流量をより均一化することが可能となる。供給孔４１０ａより下部には、減圧孔４１０ｂが複数（ここでは３つ）、隣り合う供給孔４１０ａの開口面積より大きな開口面積となる孔径で開口するよう設けられる。
【００２０】
供給孔４１０ａおよび減圧孔４１０ｂの開口面積、すなわち各孔の孔径、数は、図１に示す指数化された黒色化リスクに基づき、ノズル４１０内の温度および圧力を考慮し、好ましくは温度および圧力に加えてガス密度を考慮して、供給孔と減圧孔とのバランス（総開口面積値の比率、流量バランス等）が、ノズル４１０の内壁が黒色化しない範囲に入るよう最適化して設ける。
【００２１】
ノズル４２０に設けられる複数の供給孔４２０ａは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、さらに同じ開口ピッチで設けられている。ただし、供給孔４２０ａは上述の形態に限定されない。例えば、ノズル４２０の下部（上流側）から上部（下流側）に向かって開口面積を徐々に大きくしてもよい。これにより、供給孔４２０ａから供給されるガスの流量をより均一化することが可能となる。
【００２２】
このように、本実施形態では、反応管２０３の側壁の内壁と、反応管２０３内に配列された複数枚のウエハ２００の端部（周縁部）と、で定義される平面視において円環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間内に配置したノズル４１０，４２０を経由してガスを搬送している。そして、ノズル４１０，４２０にそれぞれ開口された供給孔４１０ａ，４２０ａから、ウエハ２００の近傍で反応管２０３内にガスを噴出させている。そして、反応管２０３内におけるガスの主たる流れを、ウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち、水平方向としている。供給孔４１０ｂからウエハ２００の領域より下方において、処理室２０１内にガスを供給している。この供給孔４１０ｂがあることによって、ノズル４１０内の圧力を下げることが出来る。
【００２３】
このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給でき、各ウエハ２００に形成される膜の膜厚の面間均一性を向上させることが可能となることと共に、ノズル内でのガスの自己分解を抑制できノズル内壁への堆積物付着を抑制して、付着物が剥がれてパーティクルとなり膜中に不純物として取り込まれてしまうことを抑制し、膜質を向上させることが可能となる。ウエハ２００の表面上を流れたガス、すなわち、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管２３１の方向に向かって流れる。但し、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。
【００２４】
ガス供給管３１０からは、処理ガス（原料ガス）が、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４、ノズル４１０を介して処理室２０１内へ供給される。原料ガスとしては、例えば、金属元素であるアルミニウム（Ａｌ）を含む金属含有ガスであるアルミニウム含有原料（Ａｌ含有原料ガス、Ａｌ含有ガス）としてのトリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、略称：ＴＭＡ）が用いられる。ＴＭＡは有機系原料であり、アルミニウムにリガンドとしてアルキル基が結合したアルキルアルミニウムである。ノズル４１０から原料ガスを流す場合、ノズル４１０を原料ガスノズルと称してもよい。
【００２５】
原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で気体状態である気体原料や、常温常圧下で液体状態である液体原料を気化することで得られるガス等のことである。本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態である原料」を意味する場合、「気体状態である原料（原料ガス）」を意味する場合、または、それらの両方を意味する場合がある。
【００２６】
ガス供給管３２０からは、処理ガス（反応ガス）として、例えば、酸素（Ｏ）を含み、Ａｌと反応する反応ガス（リアクタント）としての酸素含有ガス（酸化ガス、酸化剤）が、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４、ノズル４２０を介して処理室２０１内へ供給される。Ｏ含有ガスとしては、例えば、オゾン（Ｏ３）ガスを用いることができる。
【００２７】
ガス供給管５１０，５２０からは、不活性ガスとして、例えば、Ｎ２ガスが、それぞれＭＦＣ５１２，５２２、バルブ５１４，５２４、ガス供給管３１０，３２０、ノズル４１０，４２０を介して処理室２０１内へ供給される。
【００２８】
ガス供給管３１０から所定温度で自己分解する原料ガスを供給する場合、主に、ガス供給管３１０、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４により、原料ガス供給系が構成される。ノズル４１０を原料ガス供給系に含めて考えてもよい。原料ガス供給系を原料供給系と称することもできる。ガス供給管３１０から金属含有ガスを供給する場合、原料ガス供給系を金属含有ガス供給系と称することもできる。金属含有ガスとしてアルミニウム含有原料（Ａｌ含有原料ガス、Ａｌ含有ガス）を用いる場合、金属含有ガス供給系をアルミニウム含有原料（Ａｌ含有原料ガス、Ａｌ含有ガス）供給系と称することもできる。アルミニウム含有原料としてＴＭＡを用いる場合、アルミニウム含有原料供給系をＴＭＡ供給系と称することもできる。
【００２９】
ガス供給管３２０から反応ガス（リアクタント）を供給する場合、主に、ガス供給管３２０、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４により、反応ガス供給系（リアクタント供給系）が構成される。ノズル４２０を反応ガス供給系に含めて考えてもよい。反応ガスとして酸素含有ガス（酸化ガス、酸化剤）を供給する場合、反応ガス供給系を、酸素含有ガス（酸化ガス、酸化剤）供給系と称することもできる。酸素含有ガスとしてＯ３を用いる場合、酸素含有ガス供給系をＯ３供給系と称することもできる。ノズル４２０から反応ガスを流す場合、ノズル４２０を反応ガスノズルと称してもよい。
【００３０】
主に、ガス供給管５１０，５２０、ＭＦＣ５１２，５２２、バルブ５１４，３２５により、不活性ガス供給系が構成される。
【００３１】
原料ガス供給系、反応ガス供給系を合わせてガス供給系と称することもできる。不活性ガス供給系をガス供給系に含めて考えてもよい。
【００３２】
反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気流路としての排気管２３１が設けられている。排気管２３１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２４５および排気バルブ（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６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２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて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、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。排気管２３１は、反応管２０３に設ける場合に限らず、ノズル４１０，４２０と同様にマニホールド２０９に設けてもよい。
【００３３】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９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、マニホールド２０９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ＳＵＳ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２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としての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、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５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。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ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。ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。また、マニホールド２０９の下方には、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を降下させている間、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属により構成され、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓの上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。
【００３４】
基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる図示しない断熱板が多段に支持されている。この構成により、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っている。但し、本実施形態はこのような形態に限定されない。例えば、ボート２１７の下部に断熱板を設けずに、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる筒状の部材として構成された断熱筒２１８を設けてもよい。
【００３５】
反応管２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７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。温度センサ２６３は、ノズル４１０，４２０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。
【００３６】
図５に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。
【００３７】
記憶装置１２１ｃ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。記憶装置１２１ｃ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等が記載されたプロセスレシピや、後述するクリーニング処理の手順や条件等が記載されたクリーニングレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する成膜処理における各手順をコントローラ１２１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。クリーニングレシピは、後述するクリーニング処理における各手順を、コントローラ１２１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クリーニング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。また、プロセスレシピ、クリーニングレシピを、単に、レシピともいう。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、クリーニング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、それらのうち任意の組み合わせを含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａ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。
【００３８】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ５１２，５２２，３１２，３２２、バルブ５１４，５２４，３１４，３２４、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ等に接続されている。
【００３９】
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ５１２，５２２，３１２，３２２による各種ガスの流量調整動作、バルブ５１４，５２４，３１４，３２４の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４３による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、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、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、シャッタ開閉機構１１５ｓによるシャッタ２１９ｓの開閉動作等を制御するように構成されている。
【００４０】
コントローラ１２１は、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やＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３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ている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ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、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
【００４１】
（２）成膜処理
上述の基板処理装置１０を用い、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成するシーケンス例について、図６を用いて説明する。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１２１により制御される。
【００４２】
本実施形態では、基板としての複数のウエハ２００が積載された状態で収容された処理室２０１を所定温度で加熱しつつ、処理室２０１に、ノズル４１０に開口する複数の供給孔４１０ａおよび減圧孔４１０ｂから原料ガスとしてＴＭＡガスを供給する工程と、ノズル４２０に開口する複数の供給孔４２０ａから反応ガスとしてＯ３ガスを供給する工程と、を所定回数（ｎ回）行うことで、ウエハ２００上に、ＡｌおよびＯを含む膜としてアルミニウム酸化膜（ＡｌＯ膜）を形成する。
【００４３】
本明細書において「ウエハ」という用語は、「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、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、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」という用語は、「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、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。
【００４４】
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。
【００４５】
また、本明細書において「ウエハ」は「基板」の一例である。以下、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について、詳細に説明する。
【００４６】
（ウエハチャージ・ボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）される、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００が収容されたボート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２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【００４７】
（圧力・温度調整）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づき、ＡＰＣバルブ２４３がフィードバック制御される（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００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。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。続いて、回転機構２６７によりボート２１７及びウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７によるボート２１７及びウエハ２００の回転は、少なくとも、ウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
【００４８】
（成膜ステップ）
その後、原料ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップ、反応ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップをこの順で所定回数行う。
【００４９】
〔原料ガス供給ステップ〕
バルブ３１４を開き、ガス供給管３１０へＴＭＡガスを流す。ＴＭＡガスは、ＭＦＣ３１２により流量調整され、ノズル４１０に開口する減圧孔４２０ｂから処理室２０１内へ供給された後、減圧された状態で供給孔４１０ａからウエハ２００に対して供給される。すなわちウエハ２００はＴＭＡガスに暴露される。供給孔４１０ａおよび減圧孔４２０ｂから供給されたＴＭＡガスは、排気管２３１から排気される。このとき同時に、バルブ５１４を開き、ガス供給管５１０内にキャリアガスとしてＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ５１２により流量調整され、ＴＭＡガスと一緒にノズル４１０の供給孔４１０ａ及び減圧孔４１０ｂから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００５０】
また、ノズル４２０へのＴＭＡガスの侵入を防止（逆流を防止）するため、バルブ５２４を開き、ガス供給管５２０内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管５２０、ノズル４２０を介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
【００５１】
このとき、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１０００Ｐａ、好ましくは１〜１００Ｐａ、より好ましくは１０〜５０Ｐａの範囲内の圧力とする。処理室２０１内の圧力を１０００Ｐａ以下とすることで、後述する残留ガス除去を好適に行うことができると共に、ノズル４１０内でＴＭＡガスが自己分解してノズル４１０の内壁に堆積してしまうことを抑制することができる。処理室２０１内の圧力を１Ｐａ以上とすることで、ウエハ２００表面でのＴＭＡガスの反応速度を高めることができ、実用的な成膜速度を得ることが可能となる。なお、本明細書では、数値の範囲として、例えば１〜１０００Ｐａと記載した場合は、１Ｐａ以上１０００Ｐａ以下を意味する。すなわち、数値の範囲内には１Ｐａおよび１０００Ｐａが含まれる。圧力のみならず、流量、時間、温度等、本明細書に記載される全ての数値について同様である。
【００５２】
ＭＦＣ３１２で制御するＴＭＡガスの供給流量は、例えば、１０〜２０００ｓｃｃｍ、好ましくは５０〜１０００ｓｃｃｍ、より好ましくは１００〜５００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。流量を２０００ｓｃｃｍ以下とすることで、後述する残留ガス除去を好適に行うことができると共に、ノズル４１０内でＴＭＡガスが自己分解してノズル４１０の内壁に堆積してしまうことを抑制することができる。流量を１０ｓｃｃｍ以上とすることで、ウエハ２００表面でのＴＭＡガスの反応速度を高めることができる、実用的な成膜速度を得ることが可能となる。
【００５３】
ＭＦＣ５１２で制御するＮ２ガスの供給流量は、例えば、１〜３０ｓｌｍ、好ましくは１〜２０ｓｌｍ、より好ましくは１〜１０ｓｌｍの範囲内の流量とする。
【００５４】
ＴＭＡガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば、１〜６０秒、好ましく１〜２０秒、より好ましくは２〜１５秒の範囲内とする。
【００５５】
ヒータ２０７は、ウエハ２００の温度が、例えば、４００〜６００℃、好ましくは４００〜５５０℃、より好ましくは４５０〜５５０℃の範囲内となるように加熱する。温度を６００℃以下とすることで、ＴＭＡガスの過剰な熱分解を抑制しつつ成膜速度を適切に得ることができ、不純物が膜内に取り込まれて抵抗率が高くなることが抑制される。なお、ＴＭＡガスの熱分解は、当該処理に近い条件下においては４５０℃程度で開始するため、５５０℃以下の温度に加熱された処理室２０１内において本発明を用いるとより有効である。一方、温度が４００℃以上であることにより、反応性が高く、効率的な膜形成が可能である。
【００５６】
上述の条件下で処理室２０１内へＴＭＡガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、例えば、１原子層未満から数原子層程度の厚さのＣおよびＨを含むＡｌ含有層が形成される。ＣおよびＨを含むＡｌ含有層は、ＣおよびＨを含むＡｌ層であってもよいし、ＴＭＡの吸着層であってもよいし、それらの両方を含んでいてもよい。ＴＭＡの吸着層は、ＴＭＡの物理吸着層であってもよいし、ＴＭＡの化学吸着層であってもよいし、それらの両方を含んでいてもよい。ここで、１原子層未満の厚さの層とは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連続的に形成される原子層のことを意味している。
【００５７】
〔残留ガス除去ステップ〕
Ａｌ含有層が形成された後、バルブ３１４を閉じ、ＴＭＡガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応又はＡｌ含有層形成に寄与した後のＴＭＡガスを処理室２０１内から排除する。バルブ５１４，５２４は開いた状態でＮ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、処理室２０１内に残留する未反応又はＡｌ含有層形成に寄与した後のＴＭＡガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。なお、バルブ５１４，５２４からのＮ２ガスは残留ガス除去ステップの間、常に流し続けてもよいし、断続的（パルス的）に供給してもよい。
【００５８】
このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１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において悪影響はほとんど生じない。処理室２０１内に供給する不活性ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、その後のステップにおいて悪影響がほとんど生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１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、不活性ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
【００５９】
〔反応ガス供給ステップ〕
処理室２０１内の残留ガスを除去した後、バルブ３２４を開き、ガス供給管３２０内に反応ガスであるＯ３ガスを流す。Ｏ３ガスは、ＭＦＣ３２２により流量調整され、ノズル４２０の供給孔４２０ａから処理室２０１内のウエハ２００に対して供給され、排気管２３１から排気される。すなわちウエハ２００はＯ３ガスに暴露される。このとき、バルブ５２４を開き、ガス供給管５２０内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ５２２により流量調整され、Ｏ３ガスと共に処理室２０１内に供給されて、排気管２３１から排気される。このとき、ノズル４１０内へのＯ３ガスの侵入を防止（逆流を防止）するために、バルブ５１４を開き、ガス供給管５１０内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管５１０、ノズル４１０を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００６０】
このとき、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１０００Ｐａ、好ましくは１〜１００Ｐａ、より好ましくは１０〜４０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３２２で制御するＯ３ガスの供給流量は、例えば、５〜４０ｓｌｍ、好ましくは５〜３０ｓｌｍ、より好ましくは１０〜２０ｓｌｍの範囲内の流量とする。Ｏ３ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば、１〜６０秒、好ましくは１〜３０秒、より好ましくは５〜２５秒の範囲内とする。その他の処理条件は、上述の原料ガス供給ステップと同様の処理条件とする。
【００６１】
このとき処理室２０１内に流しているガスは、Ｏ３ガスと不活性ガス（Ｎ２ガス）のみである。Ｏ３ガスは、原料ガス供給ステップでウエハ２００上に形成されたＡｌ含有層の少なくとも一部と反応する。Ａｌ含有層は酸化され、金属酸化層としてＡｌとＯとを含むアルミニウム酸化層（ＡｌＯ層）が形成される。すなわちＡｌ含有層はＡｌＯ層へと改質される。
【００６２】
〔残留ガス除去ステップ〕
ＡｌＯ層が形成された後、バルブ３２４を閉じて、Ｏ３ガスの供給を停止する。そして、原料ガス供給ステップ後の残留ガス除去ステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＡｌＯ層の形成に寄与した後のＯ３ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。このとき、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排除しなくてもよい点は、原料ガス供給ステップ後の残留ガス除去ステップと同様である。
【００６３】
〔所定回数実施〕
上述の原料ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップ、反応ガス供給ステップ、残留ガス供給ステップを順に行うサイクルを１回以上（所定回数）行うことにより、ウエハ２００上にＡｌＯ膜が形成される。このサイクルの回数は、最終的に形成するＡｌＯ膜において必要とされる膜厚に応じて適宜選択されるが、このサイクルは、複数回繰り返すことが好ましい。ＡｌＯ膜の厚さ（膜厚）は、例えば、１０〜１５０ｎｍ、好ましくは４０〜１００ｎｍ、より好ましくは６０〜８０ｎｍとする。１５０ｎｍ以下とすることで表面粗さを小さくすることができ、１０ｎｍ以上とすることで下地膜との応力差に起因する膜剥がれの発生を抑制することができる。
【００６４】
（アフターパージ・大気圧復帰）
成膜ステップが終了したら、バルブ５１４，５２４を開き、ガス供給管３１０，３２０のそれぞれからＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、処理室２０１内に残留するガスや副生成物が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気がＮ２ガスに置換され（Ｎ２ガス置換）、処理室２０１内の圧力は常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【００６５】
（ボートアンロード・ウエハディスチャージ）
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、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９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。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出されるウエハディスチャージ）。
【００６６】
（４）本実施形態による効果
上述の実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。
【００６７】
（ａ）上述のように、ＴＭＡガスを供給するノズル４１０の上部（ウエハ２００の積載領域に対応する高さ）に複数の供給孔４１０ａを設け、下部（ヒータ２０７の均熱長の境目付近、ノズル４１０内が所定温度より低くなるような位置、製品基板より下の部分、減圧孔４１０ｂを設けない場合に堆積物が付着する部分）に減圧孔４１０ｂを設けることにより、ノズル４１０内の圧力を下げることができ、ノズル内におけるガスの熱分解を抑制し、ノズル内壁の黒色化の原因と考えられる堆積物の発生を抑制することが可能となる。しいては、ノズル内壁の黒色化に伴うパーティクルの発生を抑制することが可能となる。
（ｂ）ノズル４１０内の温度、圧力、ガス密度の積を比率で表して黒色化リスクを指数化し、基板へガスを供給する供給孔と減圧孔とのバランス（総開口面積値の比率、流量バランス等）を黒色化しない範囲に入るよう（ノズル４１０内にＴＭＡガスが付着しない値となるよう）最適化することにより、ノズル内壁への堆積物付着の抑制のみならず、積載された複数の基板に形成される膜の面間均一性を向上することが可能となる。
【００６８】
（ｃ）複数の供給孔４１０ａの孔径（開口面積）が、ノズル４１０の上流側から下流側に向かって徐々に大きくなるよう形成されることにより、供給孔４２０ａから供給されるガスの流量をより均一化することが可能となり、複数のウエハ２００に形成されるＡｌＯ膜の基板面間の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
【００６９】
（ｄ）供給孔と減圧孔とのバランスを最適化することにより、積載されたウエハ２００の各積載領域（各ゾーン）におけるＴＭＡガスの供給流量を単一のノズルで調整（コントロール、チューニング）することが可能となる。そのため、例えば、予備ノズルを設置したり、他のガスを供給するノズルをさらに追加する等、空いたスペースを有効活用して生産性を向上させることが可能となる。
【００７０】
（５）その他の実施形態
ノズル４１０の形状、供給孔および減圧孔の位置、孔径、開口面積等は、第１の実施形態で述べた図４に示す形態に限定されず、図１に示す黒色化しない範囲に入るよう供給孔と減圧孔とのバランス（総開口面積値の比率等）を最適化した形態であれば、例えば、以下に示す実施形態のように変更することも可能である。以下では、主に、第１の実施形態と異なる箇所について記載する。以下の実施形態によっても、少なくとも上述の１つまたは複数の効果が得られる。
【００７１】
（第２の実施形態）
図７に示すように、ノズル４１０の最上部は上向きに開口するようにしてもよい。ノズル４１０の最上部を上向きに開口させることにより、上部での開口面積を大きくすることができ、より積載されたウエハ２００の上層部分へ多量の原料ガスを供給することができる。
【００７２】
（第３の実施形態）
図８に示すように、ノズル４１０の下部であって、例えば、ヒータ２０７の下端である破線Ｌよりさらに下側に減圧孔４１０ｂを設け、ノズル４１０の上部であって、例えば、破線Ｌより上に供給孔４１０ａを設けてもよい。供給孔４１０ａと減圧孔４１０ｂとの開口する位置は、少なくとも最下段の供給孔４１０ａの孔径より大きく離す。好ましくは最下段の供給孔４１０ａの孔径の数倍の距離を離す。
【００７３】
（第４の実施形態）  
図９に示すように、ノズル４１０の下部であって、例えば、ヒータ２０７の下端である破線Ｌよりさらに下側である、ノズルの垂直部分となった立ち上がり部分に減圧孔４１０ｂを設け、ノズル４１０の上部であって、例えば、破線Ｌより上側に供給孔４１０ａを設けてもよい。供給孔４１０ａと減圧孔４１０ｂとの開口する位置は、少なくとも最下段の供給孔４１０ａの孔径の数倍の距離を離す。好ましくは、図示しない断熱板もしくは断熱筒２１８に対応する高さに減圧孔４１０ｂを設ける。
【００７４】
（第５の実施形態）
図１０に示すように、ノズル４１０の下部であって、例えば、ヒータ２０７の下端である破線Ｌよりさらに下側である、ノズルの垂直部分となった立ち上がり部分より上側に減圧孔４１０ｂを設け、ノズル４１０の上部であって、例えば、破線Ｌより上側に供給孔４１０ａを設けてもよい。供給孔４１０ａと減圧孔４１０ｂとの開口する位置は、少なくとも最下段の供給孔４１０ａの孔径の数倍の距離を離す。
【００７５】
（第６の実施形態）
図１１に示すように、ノズル４１０の下部であって、例えば、ヒータ２０７の下端である破線Ｌより下側に減圧孔４１０ｂを設け、ノズル４１０の上部であって、例えば、破線Ｌより上側部に供給孔４１０ａ，４２０ａを設けてもよい。
【００７６】
（第７の実施形態）
図１２に示すように、ノズル４１０の最上部は斜めに開口してもよい。斜めに開口する向きについては、ウエハ２００への影響（成膜への影響）を考慮して、最適化を行う。ノズル４１０の最上部を斜めに開口することにより、上部での開口面積を大きくすることができ、より積載されたウエハ２００の上層部分へ多量の原料ガスを供給することができる。また、開口角度を変えることにより求められる原料ガスの流量に応じて開口面積（ノズル４１０の断面積）を調整することができる。
【００７７】
（第８の実施形態）
図１３に示すように、ノズル４１０を、ノズルの途中でＵターンする（折り返す）形状としてもよい。ノズル４１０の下部（上流側）であって、例えば、ヒータ２０７の下端である破線Ｌよりさらに下側である、ノズルの垂直部分となった立ち上がり部分より上側に減圧孔４１０ｂを設け、ノズル４１０の上部であって、例えば、破線Ｌより上側（下流側）に供給孔４１０ａを設ける。供給孔４１０ａの孔径は、ノズル４１０の上部に向かって徐々に大きくなる開口面積を有している。すなわち、ノズル４１０の上流側からＵターン部分までは徐々に大きく開口し、Ｕターン部分からノズル４１０の先端まで（下流側）は徐々に小さく開口するようにする。
【００７８】
（第９の実施形態）
図１４に示すように、ノズル４１０より短いノズル（低頭ノズル）４１０’を併用し、ＴＭＡガスを長さの異なる２本のノズルから供給するようにしてもよい。ノズル４１０，４１０’の下部であって、例えば、ヒータ２０７の下端である破線Ｌよりさらに下側に減圧孔４１０ｂ，４１０ｂ’をそれぞれ設け、ノズル４１０，４１０’の上部であって、例えば、破線Ｌより上側に供給孔４１０ａ，４１０ａ’をそれぞれ設ける。供給孔４１０ａ，４１０ａ’の孔径は、ノズル４１０，４１０の上流から下流に向かって徐々に大きくなる開口面積を有する。ここでは、減圧孔４１０ｂ，４１０ｂ’をそれぞれ同じ高さに、同じ穴径で、同じ数だけ設ける例を示す。すなわち減圧孔４１０ｂ’の総開口面積は各ノズル間で同一としている。ただし、これに限らず、減圧孔４１０ｂ’の総開口面積は、各ノズルの長さに応じて、最適化することが好ましい。また、図１４ではノズル４１０’の最上部が閉塞する形状を例として示したが、これに限らず、上向きに開口していてもよく、ノズル４１０との原料ガスの供給バランスに応じて、供給孔４１０ａ’はノズル４１０の側壁には設けず上向きに開口する１つの孔としてもよい。
【００７９】
（第１０の実施形態）
図１５に、比較例としての第２の実施形態におけるノズル４１０（（ａ））と本実施形態におけるノズル４１０’（（ｂ））を示す。図１５のように、供給孔４１０ａ’の孔径を減圧孔４１０ｂ’の孔径より小さく、かつ複数の供給孔４１０ａ’の孔径が全て同一であるように設け、孔数の変更により、各高さにおける供給孔４１０ａ’から供給される原料ガスの流量を、ノズル４１０の供給孔４１０ａから供給される原料ガスの流量と、それぞれ同等となるようにしてもよい。供給孔４１０ａの孔径は、ノズル４１０の上流から下流に向かって徐々に大きくなる開口面積を有し、供給孔４１０ａ’は対応する高さにおける開口面積（供給される原料ガスの流量）が供給孔４１０ａと同等となるように、孔数を、ノズル４１０‘の上流から下流に向かって徐々に多くする。なお、ウエハ２００上に成膜した後、処理室２０１内をガスクリーニングする場合があるが、クリーニングの観点からはノズルの孔径は小さい方が好ましい。本実施形態では、比較例として第２の実施形態を示したが、これに限らず、その他の実施形態に対しても同様の関係である。減圧孔４１０ｂ，４１０ｂ’は、第２の実施形態と同様の形状を例として示したが、これに限らず、他の実施形態の形状としてもよい。
【００８０】
（第１１の実施形態）
図１６に示すように、積載されたウエハ２００の中央部（センター部）へ多くの原料ガスを供給する場合はノズル４１０（（ａ）），４１０’（（ｂ））の中央付近における供給孔４１０ａ，４１０ａ’の開口面積を大きくしてもよい。供給孔４１０ａ，４１０ａ’の開口面積は、ノズル４１０の上流から下流に向かって中央付近まで徐々に大きくなり、中央付近から下流に向かって徐々に小さくなる。開口面積の上下方向のバランスは、各ノズルの高さで求められる原料ガスの流量に応じて、適宜、変更する。ノズル４１０は上下方向に１つずつ同じ孔数で供給孔４１０が開口し、孔径を変更することで各高さにおける開口面積を調整する。供給孔４１０ａ’は孔径を減圧孔４１０ｂ’の孔径より小さく、かつ複数の供給孔４１０ａ’の孔径が全て同一であるように設け、孔数を変更することで各高さにおける開口面積を調整する。減圧孔４１０ｂ，４１０ｂ’は、第２の実施形態と同様の形状を例として示したが、これに限らず、他の実施形態の形状としてもよい。
【００８１】
（第１２の実施形態）
図１７に示すように、積載されたウエハ２００の下部（ボトム部）へ多くの原料ガスを供給する場合はノズル４１０（（ａ）），４１０’（（ｂ））の下部付近における供給孔４１０ａ，４１０ａ’の開口面積を大きくしてもよい。供給孔４１０ａ，４１０ａ’の開口面積は、ノズル４１０の上流から下流に向かって徐々に小さくなる。開口面積の上下方向のバランスは、各ノズルの高さで求められる原料ガスの流量に応じて、適宜、変更する。ノズル４１０は上下方向に１つずつ同じ孔数で供給孔４１０が開口し、孔径を変更することで各高さにおける開口面積を調整する。供給孔４１０ａ’は孔径を減圧孔４１０ｂ’の孔径より小さく、かつ複数の供給孔４１０ａ’の孔径が全て同一であるように設け、孔数を変更することで各高さにおける開口面積を調整する。
【００８２】
以上で説明したように、ガス流量バランスを考慮して、所望のガス流量となるように供給孔４１０ａ，４１０ａ’は、適宜孔径や孔数の調整を行う。
【００８３】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明した。しかし、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。
【００８４】
例えば、上述の実施形態では、Ａｌ含有ガスとしてＴＭＡガスを用いる例について説明したが、これに限らず、例えば、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）等を用いてもよい。Ｏ含有ガスとしては、Ｏ３ガスを用いる例について説明したが、これに限らず、例えば、酸素（Ｏ２）、水（Ｈ２Ｏ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、Ｏ２プラズマと水素（Ｈ２）プラズマの組合せ等も適用可能である。不活性ガスとしては、Ｎ２ガスを用いる例について説明したが、これに限らず、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いてもよい。
【００８５】
また、上述の実施形態では、基板上にＡｌＯ膜を形成する例について説明した。しかし、本発明はこの態様に限定されない。例えば、処理温度でノズル内にて自己分解してノズル内壁に堆積物として付着し、かつ堆積物が成膜サイクル内で剥がれてしまうような密着性を有する膜種に対して、有効である。また、原料ガスを供給する際に、同時に不活性ガス等で希釈する原料ガスを用いて膜を形成する膜種に対しても用いられ、例えば、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、イットリウム（Ｙ）、Ｌａ（ランタン）、ストロンチウム（Ｓｒ）、シリコン（Ｓｉ）を含む膜であって、これらの元素の少なくとも１つを含む窒化膜、炭窒化膜、酸化膜、酸炭化膜、酸窒化膜、酸炭窒化膜、硼窒化膜、硼炭窒化膜、金属元素単体膜等にも適用可能である。
【００８６】
成膜処理に用いられるレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、処理内容（形成、或いは、除去する膜の種類、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになり、それぞれの場合に適正な処理を行うことができるようになる。また、オペレータの負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、処理を迅速に開始できるようになる。
【００８７】
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。
【００８８】
また、上述の実施形態や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。また、このときの処理手順、処理条件は、上述の実施形態や変形例等の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１２１    コントローラ（制御部）
２００    ウエハ（基板）
２０１    処理室
２０２    処理炉
２０７    ヒータ
２３１    排気管
４１０    ガス供給ノズル
４１０ａ  供給孔
４１０ｂ  減圧孔
４２０    ガス供給ノズル
４２０ａ  供給孔
【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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【図１７】
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