(57)【要約】      （修正有）【課題】高温度の処理でも基板面内および基板相互間の処理均一性を確保することができる基板処理装置を提供する。【解決手段】処理室３２を形成する反応管３１内にＵ字管形状の第一供給ノズルと直管形状の第二ガス供給ノズル６８を設け、第一ガス供給ノズルには複数個の吹出口５９をＵ字管の頂点よりも下流側部分に配列し、第二ガス供給ノズル６８には複数個の吹出口６９を下流側半分に配列し、第一ガス供給ノズルの吹出口５９群は最上流吹出口５９ａを第二ガス供給ノズル６８の最上流吹出口６９ａの高さ位置よりも下流側に配列する。トリメチルアルミニウムガスが処理室３２内加熱領域に入ってから吹出口５９群および吹出口６９群から吹き出されるまでの助走距離が長く、かつ略等しいので、ボート４０の上部と下部とでトリメチルアルミニウムガスの供給量が均一になり、６００℃でウエハ上に形成されたウエハ面内均一性およびウエハ相互間均一性が高まる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を積層して収容する処理室と、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
を備える基板処理装置であって、
前記ガス供給手段は、前記処理室内へ第一連通部にて連通し、前記基板の積層方向に沿って複数の吹出口を有し、前記処理室内の下部に収容される前記基板へガスを供給する第一ガス供給ノズルと、
前記処理室内へ第二連通部にて連通し、前記基板の積層方向に沿って複数の吹出口を有し、前記処理室内の上部に収容される前記基板へガスを供給する第二ガス供給ノズルと、を備え、
前記第一ガス供給ノズルは、前記処理室下方から前記基板の積層方向に沿って立ち上がり、かつ、頂点から下方へ折り返されて先端が閉塞されたＵ字形状に形成されており、
前記第一ガス供給ノズルのガス供給方向に対して最も上流側に位置する第一最上流吹出口が、前記頂点より下流側であって、かつ、前記第二ガス供給ノズルのガス供給方向に対して最も上流側に位置する第二最上流吹出口の高さ位置より下流側に開設されており、
前記第一連通部と前記第一最上流吹出口との間の距離が前記第二連通部と前記第二最上流吹出口との間の距離と等しい、
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、基板処理装置に関する。
例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法において、半導体素子を含む集積回路が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）膜を形成したり、ウエハに原子層成膜（Atomic Layer Deposition 。以下、ＡＬＤという。）法によって成膜するのに利用して有効な基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの製造方法において、ウエハにＣＶＤ膜を形成する基板処理装置としては、バッチ式縦形ホットウオール形ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）が使用されている。
【０００３】
従来のこの種のＣＶＤ装置は、減圧可能な垂直の処理室を形成したプロセスチューブと、プロセスチューブ内を加熱するヒータと、複数枚のウエハをそれぞれ間隔を置いて積層させた状態で保持するボートと、垂直方向に延在しガスを水平方向に噴出する吹出口が多数開設されたガスノズルと、プロセスチューブの下端部に開口されて処理室内を排気する排気口とを備えており、ガスノズルは多数の吹出口のうち第一吹出口がプロセスチューブとの接続部位からボートのウエハ積層領域までの何処かの場所に配置されている。
このようなＣＶＤ装置は、複数枚のウエハを積層したボートを処理室内に搬入した状態で、処理室内を排気口によって排気しつつ、ガスノズルから処理ガスを流すことによって、ＣＶＤ膜をウエハに形成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＣＶＤ装置を使用して、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ。Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）とオゾン（Ｏ3 ）とを原料とし酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）をＡＬＤ法により成膜すると、処理温度が４５０℃程度までならウエハ面内均一性３％以下で成膜することができる。
しかしながら、処理温度が６００℃になると、温度分布６００℃領域の入口（ガス流れから見て上流側、ボート下端部）において膜厚が異常に厚くなり、膜厚のウエハ面内均一性も３０％程度と悪化する。
ところが、６００℃領域下流側（ボート上端部）においては、膜厚のウエハ面内均一性は３％程度と良好になる。
【０００５】
本発明の目的は、高い温度の処理であっても基板面内および基板相互間の処理均一性を確保することができる基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
基板を積層して収容する処理室と、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
を備える基板処理装置であって、
前記ガス供給手段は、前記処理室内へ第一連通部にて連通し、前記基板の積層方向に沿って複数の吹出口を有し、前記処理室内の下部に収容される前記基板へガスを供給する第一ガス供給ノズルと、
前記処理室内へ第二連通部にて連通し、前記基板の積層方向に沿って複数の吹出口を有し、前記処理室内の上部に収容される前記基板へガスを供給する第二ガス供給ノズルと、を備え、
前記第一ガス供給ノズルは、前記処理室下方から前記基板の積層方向に沿って立ち上がり、かつ、頂点から下方へ折り返されて先端が閉塞されたＵ字形状に形成されており、
前記第一ガス供給ノズルのガス供給方向に対して最も上流側に位置する第一最上流吹出口が、前記頂点より下流側であって、かつ、前記第二ガス供給ノズルのガス供給方向に対して最も上流側に位置する第二最上流吹出口の高さ位置より下流側に開設されており、
前記第一連通部と前記第一最上流吹出口との間の距離が前記第二連通部と前記第二最上流吹出口との間の距離と等しい、
ことを特徴とする基板処理装置。
【発明の効果】
【０００７】
前記した手段によれば、高い温度の処理であっても基板面内および基板相互間の処理均一性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、ＩＣの製造方法に使用される基板処理装置として構成されている。
本実施の形態に係る基板処理装置は、基板としてのウエハに薄膜を形成する成膜工程に使用されるものとして構成されている。
【００１０】
図１に示されているように、基板としてのウエハ１はシリコン等の半導体材料が使用されて薄い円板形状に形成されており、キャリアとしてのオープンカセット（以下、カセットという。）２に収納された状態で基板処理装置１０に供給される。
図１および図２に示されているように、基板処理装置１０は筐体１１を備えている。
筐体１１はステンレス鋼材やステンレス鋼板等が使用されて略直方体の箱形状に構築されている。
筐体１１の正面壁１１ａにはメンテナンス可能なように設けられた正面メンテナンス口１２が開設され、正面メンテナンス口１２には正面メンテナンス扉１３がこれを開閉するように建て付けられている。
正面メンテナンス扉１３にはカセット搬入搬出口１４が筐体１１の内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口１４はフロントシャッタ１５によって開閉されるようになっている。
【００１１】
カセット搬入搬出口１４の筐体１１内側にはカセットステージ１６が設置されている。カセット２はカセットステージ１６の上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、カセットステージ１６の上から搬出される。
カセットステージ１６にはカセット２が工程内搬送装置によって、カセット２内のウエハ１が垂直姿勢となりカセット２のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ１６はカセット２を筐体後方に右回り縦方向９０度回転させるように構成されており、カセット２内のウエハ１が水平姿勢となり、カセット２のウエハ出し入れ口が筐体後方を向くように動作させるようになっている。
【００１２】
筐体１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚１７が設置されており、カセット棚１７は複数段複数列にて複数個のカセット２を保管するように構成されている。カセット棚１７にはカセット２が収納される移載棚１８が設けられている。
また、カセットステージ１６の上方には予備カセット棚１９が設けられており、予備カセット棚１９はカセット２を予備的に保管するように構成されている。
カセットステージ１６とカセット棚１７との間には、カセット搬送装置２０が設置されている。カセット搬送装置２０はカセットエレベータ２０ａとカセット搬送機構２０ｂとを備えている。カセットエレベータ２０ａはカセット搬送機構２０ｂを昇降可能に構成されており、カセット搬送機構２０ｂはカセット２を保持して搬送可能なように構成されている。
カセット搬送装置２０はカセットエレベータ２０ａとカセット搬送機構２０ｂとの連続動作により、カセットステージ１６、カセット棚１７、予備カセット棚１９との間で、カセット２を搬送するように構成されている。
【００１３】
カセット棚１７の後方にはウエハ移載機構２１が設置されている。
ウエハ移載機構２１はウエハ移載装置エレベータ２１ａとウエハ移載装置２１ｂとツィーザ２１ｃとを備えている。ウエハ移載装置エレベータ２１ａは筐体１１の右側端部に設置されている。ウエハ移載装置エレベータ２１ａはウエハ移載装置２１ｂを昇降させるように構成されている。ウエハ移載装置２１ｂはツィーザ２１ｃによってウエハ１を保持して、ウエハ１を水平方向に回転ないし直動可能なように構成されている。
ウエハ移載機構２１はウエハ移載装置エレベータ２１ａおよびウエハ移載装置２１ｂの連続動作により、ウエハ移載装置２１ｂのツィーザ２１ｃによってウエハ１を掬い取り、所定の位置に搬送した後に、ウエハ１を所定の位置に受け渡す。
【００１４】
筐体１１内における後端部の片側にはボートエレベータ２２が設置されている。
ボートエレベータ２２の昇降台には連結具としてのアーム２３が連結されており、アーム２３には、蓋体としてのシールキャップ２４が水平に据え付けられている。シールキャップ２４は後記する炉口を開閉するように構成されているとともに、後記するボートを垂直に支持するように構成されている。
【００１５】
カセット棚１７の上方には前側クリーンユニット２５が設置されている。
前側クリーンユニット２５は供給ファンや防塵フィルタ等によって構築されており、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体１１内の前側エリアに流通させる。
また、図１に便宜的に想像線で示されているように、ウエハ移載装置エレベータ２１ａおよびボートエレベータ２２側と反対側である筐体１１の左側端部には、後側クリーンユニット２６が設置されている。
後側クリーンユニット２６は供給ファンや防塵フィルタ等によって構築されており、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体１１内の後側エリアに流通させた後に、排気装置によって筐体１１の外部に排気させる。
【００１６】
ここで、以上の構成に係る基板処理装置１０のウエハ１の搬送作動を説明する。
図１および図２に示されているように、カセット２がカセットステージ１６に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口１４がフロントシャッタ１５によって開放される。
その後、カセット２はカセット搬入搬出口１４から搬入され、カセットステージ１６の上にウエハ１が垂直姿勢であって、カセット２のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。
その後、カセット２はカセットステージ１６によって、カセット２内のウエハ１が水平姿勢となり、カセット２のウエハ出し入れ口が筐体１１の後方を向くように、筐体１１の後方に右周り縦方向９０度回転させられる。
次に、カセット２はカセット棚１７ないし予備カセット棚１９の指定された棚位置へカセット搬送装置２０によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管される。
その後、カセット２はカセット棚１７ないし予備カセット棚１９からカセット搬送装置２０によって移載棚１８に移載される。
なお、カセット２はカセット搬送装置２０によって移載棚１８に直接的に搬送されることもある。
カセット２が移載棚１８に移載されると、ウエハ１はウエハ移載装置２１ｂのツィーザ２１ｃによってカセット２からウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、後記するボートに装填（チャージング）される。ウエハ１を受け渡したウエハ移載装置２１ｂはカセット２に戻り、次のウエハ１をボートに装填する。
【００１７】
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は機能的には、ウエハ等の基板へ薄膜を形成するＣＶＤ法の一つである原子層成膜（ＡＬＤ）法を実施するＡＬＤ装置として構成されている。
ＡＬＤ法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ以上）の原料となるガスを１種類ずつ順次に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う方法、である。
そして、ＡＬＤ法においては、複数種類の反応性ガスを１種類ずつ交互に供給することによって成膜を行う。また、膜厚の制御は、反応性ガス供給のサイクル数によって実行することができる。例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合には、複数種類のガスの供給は２０サイクル実行される。
【００１８】
図１および図２に示されているように、筐体１１の後端部の上にはＡＬＤ法を実施する処理炉３０が設置されている。
図２〜図４に示されているように、処理炉３０は反応管３１を備えている。反応管３１は基板であるウエハ１を処理する反応容器を構成している。反応管３１の下端にはマニホールド３３が係合されている。マニホールド３３は、例えばステンレス等より形成されている。マニホールド３３は保持部材（ヒータベース）３４に固定される。
マニホールド３３は下端開口を、蓋体であるシールキャップ２４により気密部材であるＯリング２４ａを介して気密に閉塞される。反応管３１、マニホールド３３およびシールキャップ２４により処理室３２を形成している。
なお、処理炉３０はシャッタ２７（図１および図２参照）によっても閉塞される。
反応管３１下端部およびマニホールド３３上部開口端部には、環状のフランジがそれぞれ設けられ、これらのフランジ間には気密部材としてのＯリング３５が配置されている。反応管３１とマニホールド３３との間は気密にシールされている。
反応管３１の外側には加熱装置（加熱手段）であるヒータ３６が設けられている。ヒータ３６は反応管３１内を加熱する。
【００１９】
シールキャップ２４は中心線上に回転駆動装置３７によって回転駆動される回転軸３８を挿通されており、回転駆動装置３７はシールキャップ２４と共に昇降する。回転軸３８の上端にはボート支持台３９が垂直に設置されており、ボート支持台３９上には保持具としてのボート４０が垂直に立脚されて支持されている。
ボート４０はバッチ処理される複数枚のウエハ１を、垂直軸方向に多段に同一間隔で保持する。処理の均一性を向上させるために、回転駆動装置３７はボート支持台３９に保持されたボート４０を回転軸３８によって回転させる。
【００２０】
マニホールド３３にはガス排気管４１の一端が接続されている。ガス排気管４１の他端には排気手段としての真空ポンプ４２がバルブ４３を介して接続されている。真空ポンプ４２はバルブ４３およびガス排気管４１を介して処理室３２を排気する。
なお、バルブ４３は弁を開閉して処理室３２の排気および排気停止を実施することができ、さらに、弁開度を調節して圧力調整可能することができる。
【００２１】
処理室３２へは複数種類ここでは２種類のガスを供給する供給経路としての第一ガス供給管５０および第二ガス供給管６０が設けられている。第一ガス供給管５０および第二ガス供給管６０はマニホールド３３の下部をそれぞれ貫通して設けられており、第一ガス供給管５０と第二ガス供給管６０とは処理室３２内で連絡管５７によって合流している。
第一ガス供給管５０には、流量制御装置（流量制御手段）である第一マスフローコントローラ５１および開閉弁である第一バルブ５２を介し、第一反応ガスであるオゾンを供給するオゾナイザ５３が設けられている。すなわち、第一ガス供給管５０は第一マスフローコントローラ５１および第一バルブ５２を介し、第一反応ガス（オゾン）を供給する。
第二ガス供給管６０には、流量制御装置（流量制御手段）である第二マスフローコントローラ６１、開閉弁である第二バルブ６２、ＴＭＡ容器６３および開閉弁である第三バルブ６４が設けられている。すなわち、第二ガス供給管６０は第二マスフローコントローラ６１、第二バルブ６２、ＴＭＡ容器６３および第三バルブ６４により、第二反応ガスであるトリメチルアルミニウムを供給する。
ＴＭＡ容器６３からマニホールド３３までの第二ガス供給管６０にはヒータ６５が設けられ、ヒータ６５は第二ガス供給管６０を５０〜６０℃に保つ。
【００２２】
第一ガス供給管５０には第一不活性ガスライン５４の一端が第一バルブ５２の下流側に接続されており、第一不活性ガスライン５４の他端は開閉バルブ５５を介して不活性ガス供給装置５６に接続されている。
第二ガス供給管６０には第二不活性ガスライン６６の一端が第三バルブ６４の下流側に接続されており、第二不活性ガスライン６６の他端は開閉バルブ６７を介して不活性ガス供給装置５６に接続されている。
【００２３】
処理室３２内には第一ガス供給ノズル５８および第二ガス供給ノズル６８が、ウエハ１の積層方向（垂直）に沿ってそれぞれ設けられており、第一ガス供給ノズル５８および第二ガス供給ノズル６８は下端を第一ガス供給管５０および第二ガス供給管６０にそれぞれ支持されている。
第一ガス供給ノズル５８は処理室３２内へ第一連通部である第一ガス供給管５０先端部にて連通している。第一ガス供給ノズル５８は処理室３２下方からウエハ積層領域の下半分まで立ち上がり、かつ、頂点から下方へ折り返されたＵ字管形状に形成されている。
第一ガス供給ノズル５８は複数個の吹出口５９を、Ｕ字管の頂点よりも下流側部分すなわちウエハ積層方向下半分領域に開設されている。つまり、複数個の吹出口５９はボート４０の下半分に積層された複数枚のウエハ１へガスを供給する。
第二ガス供給ノズル６８は処理室３２内へ第二連通部である第二ガス供給管６０先端部にて連通している。第二ガス供給ノズル６８は処理室３２下方から処理室３２内の上端付近まで延在した直管形状に形成されている。
第二ガス供給ノズル６８は複数個の吹出口６９を、下流側半分すなわちウエハ積層方向上半分領域に開設されている。つまり、複数個の吹出口６９はボート４０の上半分に積層された複数枚のウエハ１へガスを供給する。
第一ガス供給ノズル５８の複数個の吹出口５９はガス供給方向に対して最も上流側に位置する最上流吹出口５９ａ（図４参照）が、第二ガス供給ノズル６８の複数個の吹出口６９であってガス供給方向に対して最も上流側に位置する最上流吹出口６９ａ（図４参照）の高さ位置よりも下流側に開設されている。
【００２４】
第一マスフローコントローラ５１、第二マスフローコントローラ６１、バルブ５２、６２、６４、開閉バルブ５５、６７、ヒータ３６、真空ポンプ４２、バルブ４３、回転駆動装置３７、ボートエレベータ２２等は、制御部（制御手段）であるコントローラ７０に通信回線によって接続されている。
コントローラ７０は第一マスフローコントローラ５１および第二マスフローコントローラ６１の流量調整、バルブ５２、６２、６４の開閉動作、開閉バルブ５５、６７の開閉動作、バルブ４３の開閉および圧力調整動作、ヒータ３６の温度調節、真空ポンプ４２の起動・停止、回転駆動装置３７の回転速度調節、ボートエレベータ２２の昇降動作等に関する制御を行う。
【００２５】
次に、ＡＬＤ法による成膜例として、ＩＣの製造方法の製造工程の一つである、トリメチルアルミニウムとオゾンとを用いて酸化アルミニウム膜を成膜する場合を説明する。
【００２６】
ＣＶＤ法の中の１つであるＡＬＤ法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ以上）の原料ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。
例えば、酸化アルミニウム膜を形成する場合には、ＡＬＤ法を用いて、トリメチルアルミニウムとオゾンとを交互に供給することにより、２５０〜４５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。
このように、ＡＬＤ法では、複数種類の反応性ガスを１種類ずつ交互に供給することによって成膜を行う。そして、膜厚は反応性ガス供給のサイクル数で制御する。
例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、成膜処理を２０サイクル行う。
【００２７】
前述したように、成膜しようとするウエハ（例えば、シリコンウエハ）１をボート４０に装填し、処理室３２に搬入する。搬入後、次の３つのステップを順次実行する。
【００２８】
第一ステップはオゾンガスを供給する。
第一ガス供給管５０に設けた第一バルブ５２およびガス排気管４１に設けたバルブ４３を共に開けて、第一ガス供給管５０から第一マスフローコントローラ５１により流量調整されたオゾンガスを第一ガス供給ノズル５８および第二ガス供給ノズル６８から処理室３２に供給しつつ、ガス排気管４１から排気する。
オゾンガスを供給するときは、バルブ４３を適正に調節して処理室３２内の圧力を１０〜１００Ｐａの範囲内の所定圧力に維持する。
第一マスフローコントローラ５１で制御するオゾンの供給流量は、１〜１０ｓｌｍの範囲内の所定流量である。
オゾンにウエハ１を晒す時間は２〜１２０秒間である。
ヒータ３６は、ウエハ温度が２５０〜４５０℃の範囲内の所定温度になるように制御する。
【００２９】
同時に、開閉バルブ６７を開けて、第二ガス供給管６０の途中に接続された第二不活性ガスライン６６から不活性ガスを流すと、トリメチルアルミニウムガス供給側である第一ガス供給管５０側にオゾンガスが回り込むことを防ぐことができる。
【００３０】
このとき、処理室３２内に流れているガスは、オゾン、および、窒素（Ｎ2 ）やアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスのみであり、トリメチルアルミニウムガスは存在しない。
したがって、オゾンは気相反応を起こすことはなく、ウエハ１上の下地膜等の表面部分と表面反応（化学吸着）する。
【００３１】
第二ステップでは、第一ガス供給管５０の第一バルブ５２を閉めて、オゾンの供給を止める。また、ガス排気管４１のバルブ４３は開いたままにし、真空ポンプ４２により、処理室３２を２０Ｐａ以下に排気し、残留オゾンを処理室３２から排除する。
この時には、窒素ガス等の不活性ガスを、オゾンガス供給ラインである第一ガス供給管５０およびトリメチルアルミニウムガス供給ラインである第二ガス供給管６０からそれぞれ処理室３２に供給すると、残留オゾンを排除する効果がより一層高まる。
【００３２】
第三ステップでは、トリメチルアルミニウムガスを流す。
なお、トリメチルアルミニウムは常温で液体である。常温で液体であるトリメチルアルミニウムを処理室３２に供給する方法としては、次の二つの方法等がある。
液体のトリメチルアルミニウムを加熱して気化させてから供給する方法。
キャリアガスと呼ばれる窒素や希ガス等の不活性ガスを液体のトリメチルアルミニウム中に通し、気化している分をキャリアガスと一緒に供給する方法。
ここでは、後者の方法を例として説明する。
まず、ＴＭＡ容器６３に接続した第二バルブ６２およびＴＭＡ容器６３と処理室３２間に設けた第三バルブ６４と、ガス排気管４１に設けたバルブ４３を共に開けて、第二マスフローコントローラ６１によって流量調節されたキャリアガスをＴＭＡ容器６３の液体のトリメチルアルミニウム中に供給し、トリメチルアルミニウムを気化させるとともに、気化したトリメチルアルミニウムガスとキャリアガスとの混合ガスを、第一ガス供給ノズル５８の吹出口５９群および第二ガス供給ノズル６８の吹出口５９群から処理室３２に供給しつつ、ガス排気管４１から排気させる。
トリメチルアルミニウムガスを流すときは、バルブ４３を適正に調整して処理室３２内圧力を１０〜９００Ｐａの範囲内の所定圧力に維持する。
第二マスフローコントローラ６１で制御するキャリアガスの供給流量は１０ｓｌｍ以下である。
トリメチルアルミニウムガスを供給する時間は、１〜４秒に設定する。その後、さらに吸着させるため上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を０〜４秒に設定してもよい。
このときのウエハ温度はオゾンの供給時と同じく、２５０〜４５０℃の範囲内の所定温度で維持される。
トリメチルアルミニウムガスのウエハ１表面への供給により、ウエハ１表面に吸着したオゾンとトリメチルアルミニウムとが表面反応して、ウエハ１上に酸化アルミニウム膜が成膜される。
【００３３】
同時に、開閉バルブ５５を開けて、第一ガス供給管５０の途中に接続された第一不活性ガスライン５４から不活性ガスを流すと、オゾンガス供給側である第二ガス供給管６０側にトリメチルアルミニウムガスが回り込むことを防ぐことができる。
【００３４】
成膜後、第三バルブ６４を閉じるとともに、バルブ４３を開けて処理室３２を排気し、酸化アルミニウム膜の形成に寄与した後の残留ガスを排除する。
また、この時には窒素等の不活性ガスを、オゾンガス供給ラインである第一ガス供給管５０およびトリメチルアルミニウムガス供給ラインである第二ガス供給管６０からそれぞれ処理室３２に供給すると、酸化アルミニウム膜の形成に寄与した後の残留ガスを処理室３２から排除する効果がより一層高まる。
【００３５】
前述した第一ステップから第三ステップを１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ウエハ１上に所望膜厚の酸化アルミニウム膜を成膜する。
【００３６】
処理室３２内を排気してオゾンガスを除去してからトリメチルアルミニウムガスを流すので、両者はウエハ１に向かう途中で反応しない。供給されたトリメチルアルミニウムガスは、ウエハ１に吸着しているオゾンとのみ有効に反応させることができる。
【００３７】
また、オゾンガス供給ラインである第一ガス供給管５０およびトリメチルアルミニウムガス供給ラインである第二ガス供給管６０を処理室３２内で合流させることにより、トリメチルアルミニウムガスとオゾンガスとを第一ガス供給ノズル５８および第二ガス供給ノズル６８の内でも交互に吸着、反応させて堆積膜を酸化アルミニウムとすることができ、トリメチルアルミニウムガスとオゾンガスとを別々のノズルで供給する場合に、トリメチルアルミニウムガス供給ノズル内で異物発生源になる可能性があるアルミニウム（Ａｌ）膜が生成するという問題を解消することができる。
酸化アルミニウム膜は、アルミニウム膜よりも密着性が良く、剥がれ難いので、異物発生源になり難い。
【００３８】
ところで、第一ガス供給ノズルが無く、第二ガス供給ノズルに吹出口が全長にわたって設けられている場合（以下、従来例という。）には、トリメチルアルミニウムとオゾンとを使用してＡＬＤ法によって酸化アルミニウム膜を成膜すると、処理温度が４５０℃程度までならウエハ面内均一性３％以下で成膜することができるが、処理温度が６００℃になると、温度分布が６００℃領域の入口において膜厚が異常に厚くなり、膜厚のウエハ面内均一性も３０％程度と悪化する。ところが、６００℃領域下流側においては、膜厚のウエハ面内均一性は３％程度と良好になる。
【００３９】
図５は膜厚分布の温度依存性を示す温度分布図である。
図６は膜厚の温度依存性を示すグラフである。
図７はウエハ面内均一性の温度依存性を示すグラフである。
次の表１は各温度における平均膜厚およびウエハ面内均一性の値を示す表である。
これらは、トリメチルアルミニウムのみを使用して酸化アルミニウム（ＡｌＯ）を成膜した場合のデータである。
【表１】
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【００４０】
図５によれば、次のことが判る。
３８０℃ではトリメチルアルミニウムは熱分解されておらず、４５０℃で熱分解が始まっている。さらに、５００℃では激しく熱分解し、膜が厚く堆積している。６００℃になると、エッジ部での膜厚が厚くなっている。
図６によれば、次のことが判る。
３８０℃から４５０℃にかけては膜厚は漸増し、４５０℃から５００℃にかけては膜厚は激増し、５００℃から６００℃にかけては膜厚は減少する。
図７によれば、次のことが判る。
３８０℃から４５０℃にかけては均一性は凸傾向に漸増し、４５０℃から５００℃にかけては均一性は漸減し、５００℃から６００℃にかけては均一性は凹傾向に激増する。
【００４１】
以上の現象は、次のような原因によると、考察する。
（１）６００℃領域入口において膜厚が異常に厚くなる原因。
トリメチルアルミニウムが６００℃領域近辺で熱分解し、その近辺で吹き出したトリメチルアルミニウムがウエハ上に激しく堆積するために、膜厚が厚くなる。
（２）６００℃領域下流（ボート上部）において均一性が３％程度と良好である原因。
熱分解しなかったトリメチルアルミニウムまたは反応性が落ちる中間体に変化したものが下流に供給されて、吹出口からウエハ上に供給されてＡＬＤ法によって成膜される。
【００４２】
この考察に基づき、本実施形態においては、Ｕ字管形状の第一ガス供給ノズル５８と直管形状の第二ガス供給ノズル６８を設け、第一ガス供給ノズル５８には複数個の吹出口５９をＵ字管の頂点よりも下流側部分に配列し、第二ガス供給ノズル６８には複数個の吹出口６９を下流側半分に配列し、第一ガス供給ノズル５８の複数個の吹出口５９は最上流吹出口５９ａを第二ガス供給ノズル６８の最上流吹出口６９ａの高さ位置よりも下流側に配列した。
本実施形態においては、第一ガス供給ノズル５８の吹出口５９群および第二ガス供給ノズル６８の吹出口６９群のいずれもが６００℃領域入口よりも下流側に配列されているので、熱分解したトリメチルアルミニウムのガスが各吹出口５９および各吹出口６９からボート４０上の全てのウエハ１にそれぞれ吹き付けられる。
本実施形態においては、トリメチルアルミニウムガスが処理室３２内の加熱領域に入ってから第一ガス供給ノズル５８の吹出口５９群および第二ガス供給ノズル６８の吹出口６９群から吹き出されるまでの助走距離が長く、かつまた、第一ガス供給ノズル５８の吹出口５９群と第二ガス供給ノズル６８の吹出口６９群とで略等しいので、ボート４０の上部と下部とでトリメチルアルミニウムガスの供給量を均一にすることができる。
したがって、本実施形態によれば、６００℃においてウエハ上に形成された膜厚の面内均一性およびウエハ相互間均一性を、従来例に比べて高めることができる。
【００４３】
本実施形態に係る反応炉３０を使用して、トリメチルアルミニウムとオゾンとを原料とし酸化アルミニウムを前述したＡＬＤ法により成膜したところ、処理温度が６００℃であっても、ウエハ面内均一性３％以下に維持することができ、また、ウエハ相互間均一性も３％以下に維持することができた。
なお、処理温度が４５０℃でもウエハ面内均一性３％以下に維持することができ、また、ウエハ相互間均一性も３％以下に維持することができた。
【００４４】
図８は本発明の他の実施形態を示す主要部の側面断面図である。
本実施の形態が前記実施形態と異なる点は、Ｕ字管のガス供給ノズル５８Ａが頂点を処理室３２の上端部まで延長されており、複数個の吹出口５９が最上流吹出口５９ａを頂点より下流側に配置されて、先端まで配列されており、第二ガス供給ノズル６８が省略されている点である。
本実施の形態においても、前記実施形態と同様の作用および効果が奏される。
【００４５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００４６】
例えば、本発明は、トリメチルアルミニウムに限らず、原料の熱分解が顕著になる温度が成膜温度より低い原料の使用時に適用することができる。
【００４７】
前記実施の形態ではウエハに処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【００４８】
好ましい実施態様を付記する。
（１）基板を積層して収容する処理室と、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
を備える基板処理装置であって、
前記ガス供給手段は、前記処理室内へ第一連通部にて連通し、前記基板の積層方向に沿って複数の吹出口を有し、前記処理室内の下部に収容される前記基板へガスを供給する第一ガス供給ノズルと、
前記処理室内へ第二連通部にて連通し、前記基板の積層方向に沿って複数の吹出口を有し、前記処理室内の上部に収容される前記基板へガスを供給する第二ガス供給ノズルと、を備え、
前記第一ガス供給ノズルは、前記処理室下方から前記基板の積層方向に沿って立ち上がり、かつ、頂点から下方へ折り返されて先端が閉塞されたＵ字形状に形成されており、
前記第一ガス供給ノズルのガス供給方向に対して最も上流側に位置する第一最上流吹出口が、前記頂点より下流側であって、かつ、前記第二ガス供給ノズルのガス供給方向に対して最も上流側に位置する第二最上流吹出口の高さ位置より下流側に開設されており、
前記第一連通部と前記第一最上流吹出口との間の距離が前記第二連通部と前記第二最上流吹出口との間の距離と等しい、
ことを特徴とする基板処理装置。
（２）基板を積層して収容する処理室と、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
を備える基板処理装置であって、
前記ガス供給手段は、前記基板の積層方向に沿って複数の吹出口を有し、前記処理室内の下部に収容される前記基板へガスを供給する第一ガス供給ノズルと、
前記基板の積層方向に沿って複数の吹出口を有し、前記処理室内の上部に収容される前記基板へガスを供給する第二ガス供給ノズルと、を備え、
前記第一ガス供給ノズルは、前記処理室下方から前記基板の積層方向に沿って立ち上がり、かつ、頂点から下方へ折り返されて先端が閉塞されたＵ字形状に形成されており、
前記第一ガス供給ノズルのガス供給方向に対して最も上流側に位置する最上流吹出口が、前記頂点より下流側であって、かつ、前記第二ガス供給ノズルのガス供給方向に対して最も上流側に位置する最上流吹出口の高さ位置より下流側に開設されている、
ことを特徴とする基板処理装置。
（３）基板を積層して収容する処理室と、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
を備える基板処理装置であって、
前記ガス供給手段は、前記基板の積層方向に沿って複数の吹出口を有し、前記処理室下方から前記基板の積層方向に沿って立ち上がり、かつ、頂点から下方へ折り返されて先端が閉塞されたＵ字形状に形成されているガス供給ノズルを備え、
前記ガス供給ノズルのガス供給方向に対して最も上流側に位置する最上流吹出口が前記頂点より下流側に開口し、
前記頂点より下流側であって、前記最上流吹出口と同じ高さ位置から前記先端までの間に所定間隔をおいて複数の吹出口が開設されている、
ことを特徴とする基板処理装置。
（４）前記（１）〜（３）であって、前記ガスは熱分解温度が成膜温度より低いガスである基板処理装置。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態である基板処理装置を示す一部省略斜視図である。
【図２】主要部を示す正面断面図である。
【図３】処理炉を示す回路図付き一部省略平面断面図である。
【図４】その変位図示した側面断面図である。
【図５】膜厚分布の温度依存性を示す温度分布図である。
【図６】膜厚の温度依存性を示すグラフである。
【図７】ウエハ面内均一性の温度依存性を示すグラフである。
【図８】本発明の他の実施形態である基板処理装置の処理炉を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…ウエハ（基板）、２…カセット、
１０…基板処理装置、１１…筐体、１２…正面メンテナンス口、１３…正面メンテナンス扉、１４…カセット搬入搬出口、１５…フロントシャッタ、１６…カセットステージ、１７…カセット棚、１８…移載棚、１９…予備カセット棚、
２０…カセット搬送装置、２０ａ…カセットエレベータ、２０ｂ…カセット搬送機構、２１…ウエハ移載機構、２１ａ…ウエハ移載装置エレベータ、２１ｂ…ウエハ移載装置、２１ｃ…ツィーザ、
２２…ボートエレベータ、２３…アーム、２４…シールキャップ、２５…前側クリーンユニット、２６…後側クリーンユニット、２７…シャッタ、
３０…処理炉、３１…反応管、３２…処理室、３３…マニホールド、３４…保持部材（ヒータベース）、３５…Ｏリング、３６…ヒータ、
３７…回転駆動装置、３８…回転軸、３９…ボート支持台、４０…ボート、
４１…ガス排気管、４２…真空ポンプ、４３…バルブ、
５０…第一ガス供給管（ガス供給手段）、５１…第一マスフローコントローラ、５２…第一バルブ、５３…オゾナイザ、５４…第一不活性ガスライン、５５…開閉バルブ、５６…不活性ガス供給装置、５７…連絡管、５８…第一ガス供給ノズル、５９…吹出口、５９ａ…最上流吹出口、
６０…第二ガス供給管（ガス供給手段）、６１…第二マスフローコントローラ、６２…第二バルブ、６３…ＴＭＡ容器、６４…第三バルブ、６５…ヒータ、６６…第二不活性ガスライン、６７…開閉バルブ、６８…第二ガス供給ノズル、６９…吹出口、６９ａ…最上流吹出口、
７０…コントローラ、
５８Ａ…Ｕ字管のガス供給ノズル。
【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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