(57)【要約】  【課題】ウエハ面内の膜厚均一性を向上させる。  【解決手段】アウタチューブ３１内に円筒形状のインナチューブ３８を、アウタチューブ３１の下端部に突設した受け部３１ａにインナチューブ３８の下端開口縁辺に突設した突出部３８ａを載置して同心円に配置する。インナチューブ３８外周とアウタチューブ３１内周との間には上下方向に連なる間隙３９を形成する。インナチューブ３８に形成した収容部４０に複数のガス噴出口４３を備えたガスノズル４２を収容し、複数の排気孔４１をガスノズル４２に対向したインナチューブ３８の位置に設ける。排気管３５を間隙３９よりも下側に設ける。各ウエハに対して水平フローを形成できるので、各ウエハの面内膜厚均一性を向上できる。間隙を通った後の処理ガスとインナチューブの開放端からの処理ガスとの両方を排気できるので、ガスの置換効率を向上ができる。  【選択図】図３
2009004642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２種類の処理ガスを互いに混合しないように所定回数交互に繰り返して基板表面に供給して、前記基板表面に所定の薄膜を形成する基板処理装置であって、
アウタチューブと、
前記アウタチューブの内部に設置され、複数枚の基板が積層された状態で収容される少なくとも下端側が開放したインナチューブと、
前記複数枚の基板の積層方向に延在するように前記インナチューブの内部に立設され、複数のガス噴出口を備えたガスノズルと、
前記ガスノズルに対向した位置であって、前記インナチューブに設けられた複数の排気孔と、
前記インナチューブの開放端側に設けられた複数の突出部と、
前記アウタチューブに設けられた受け部と、
を備え、
前記インナチューブは、前記受け部に前記突出部を載置することにより、インナチューブ外壁表面とアウタチューブの内壁表面との間に上下方向に連なる間隙を形成した状態で、前記アウタチューブに対し支持され、
前記ガスノズルから供給された処理ガスを排気する排気口を前記インナチューブの開放端よりも下側に設けた基板処理装置。
【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膜を形成したり、ウエハに原子層成膜（Atomic Layer Deposition ）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。）が使用されることがある。
【０００３】
従来のこの種のＣＶＤ装置として、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、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ガス噴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、複数枚のウエハを載置したボートが処理室内に搬入された状態で、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ものがある。例えば、特許文献１および特許文献２参照。
【特許文献１】特開２０００−３１１８６２号公報
【特許文献２】特開２００４−６５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記したＣＶＤ装置においては、処理ガスをウエハに対して水平に流す構造に構成されているが、排気口が下端部に配置されているため、また、ガスノズルがプロセスチューブ内に配管されている関係上、ウエハピッチに対してウエハとプロセスチューブとの空間が広くなってしまうため、処理ガスの殆どがウエハとプロセスチューブとの間から抜け出してしまい、特に、ボートのトップ側（上端側）において、ウエハ中心への処理ガスの供給が不足し、面内膜厚分布は周辺部が厚く、中央部が薄くなるという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、基板面内の膜厚均一性を向上させ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。
（１）少なくとも２種類の処理ガスを互いに混合しないように所定回数交互に繰り返して基板表面に供給して、前記基板表面に所定の薄膜を形成する基板処理装置であって、
アウタチューブと、
前記アウタチューブの内部に設置され、複数枚の基板が積層された状態で収容される少なくとも下端側が開放したインナチューブと、
前記複数枚の基板の積層方向に延在するように前記インナチューブの内部に立設され、複数のガス噴出口を備えたガスノズルと、
前記ガスノズルに対向した位置であって、前記インナチューブに設けられた複数の排気孔と、
前記インナチューブの開放端側に設けられた複数の突出部と、
前記アウタチューブに設けられた受け部と、
を備え、
前記インナチューブは、前記受け部に前記突出部を載置することにより、インナチューブ外壁表面とアウタチューブの内壁表面との間に上下方向に連なる間隙を形成した状態で、前記アウタチューブに対し支持され、
前記ガスノズルから供給された処理ガスを排気する排気口を前記インナチューブの開放端よりも下側に設けた基板処理装置。
【発明の効果】
【０００７】
複数のガス噴出口を備えたガスノズルが複数枚の基板の積層方向に延在するようにインナチューブの内部に立設されており、複数の排気孔がガスノズルに対向したインナチューブの位置に設けられていることにより、各基板に対して水平フローを形成することができるので、各基板の面内膜厚均一性を向上させることができる。
インナチューブ外壁表面とアウタチューブの内壁表面との間に上下方向に連なる間隙を形成した状態で、アウタチューブに対しインナチューブを支持し、排気口をインナチューブの開放端よりも下側に設けることにより、インナチューブとアウタチューブとの間の空間を通った後の処理ガスと、インナチューブの開放端からの処理ガスとの両方を排気させることができるので、ガスの置換効率を向上させることができる。
【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およびウエハ移載装置２１ｂとを備えており、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の昇降台に連結された連結具としてのアーム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７０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（Atomic Layer Deposition 。以下、ＡＬＤという。）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（以下、ＡＬＤ装置という。）３０が設置されている。
図２〜図４に示されているように、ＡＬＤ装置３０はプロセスチューブとしてのアウタチューブ３１を備えている。アウタチューブ３１は石英（ＳｉＯ2 ）が用いられて一体的に形成されている。アウタチューブ３１は一端が開口し他端が閉塞した円筒形状に形成されており、アウタチューブ３１は中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。アウタチューブ３１の筒中空部は複数枚のウエハ１を収容して処理する処理室３２を形成している。
【００１９】
アウタチューブ３１はマニホールド３３の上にシールリング３３Ａを挟まれて載置されており、アウタチューブ３１はマニホールド３３が筐体１１に据え付けられることにより、筐体１１に水平に支持されている。
マニホールド３３はステンレス鋼等によって上下両端が開口した円筒形状に形成されており、マニホールド３３の下端には炉口３４が形成されている。
炉口３４は図１に示されたシャッタ２７によって開閉されるようになっている。
【００２０】
マニホールド３３の側壁の一部には、処理室３２を真空引きする排気管３５の一端が接続されている。図４に示されているように、排気管３５の他端は真空ポンプ３６にＡＰＣバルブ（メインバルブ）３７を介して接続されている。
なお、ＡＰＣバルブ３７は、弁体を開閉することによって処理室３２の真空排気および真空排気停止を実行し、かつ、弁体の開度を調節して排気量を調整することによって処理室３２の圧力を制御する。
【００２１】
アウタチューブ３１の内側にはボートを収容する円筒形状のインナチューブ３８が同心円に配置されている。インナチューブ３８は石英が使用されて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。
アウタチューブ３１の内周面の下端部には３個の受け部３１ａが、周方向に等間隔に配置されて水平かつ径方向内向きに突設されており、インナチューブ３８の下端開口縁辺には３個の突出部３８ａが、周方向に等間隔に配置されて水平かつ径方向外向きに突設されている（図４参照）。
インナチューブ３８は突出部３８ａを受け部３１ａに載置することにより、アウタチューブ３１に支持されており、インナチューブ３８の外壁表面とアウタチューブ３１の内壁表面との間には上下方向に連なる間隙３９が形成されている。
間隙３９の下端開口はマニホールド３３の排気管３５の接続口である排気口よりも上側に位置している。換言すれば、排気口はインナチューブ３８の開放端よりも下側に設けられている。
【００２２】
インナチューブ３８の筒壁の一部には垂直に延在するガスノズル収容部４０が径方向外向きに形成されており、ガスノズル収容部４０に対向した位置には複数の排気孔４１が垂直方向に等間隔に配置されて開設されている。
図４においては、ガスノズル収容部４０は排気管３５から周方向にずれた位置に配置されているが、ガスノズル収容部４０は排気管３５の真上に配置することが好ましい。
ガスノズル収容部４０内にはガスノズル４２が垂直に敷設されている。ガスノズル４２には複数個のガス噴出口４３が垂直方向に等間隔に配置されて、それぞれ径方向内向きに開設されている。同一段のガス噴出口４３と排気孔４１とは互いに対峙されている。
ガスノズル４２の下端には第一ガス供給管４４の一端が接続されており、第一ガス供給管４４はマニホールド３３の側壁を貫通して外部に突き出されている。ガスノズル４２は第一ガス供給管４４に支持されることにより、垂直に立脚されている。
【００２３】
図４に示されているように、第一ガス供給管４４の他端はＡＬＤ法における所定のガス種を供給する第一ガス供給源としてのオゾナイザ４５に接続されている。オゾナイザ４５の上流側には、オゾンガスの原料ガスである酸素ガスをオゾナイザ４５に供給する酸素ガス供給源４６が接続されている。第一ガス供給管４４の途中にはＭＦＣ（マスフローコントローラ）４７とバルブ４８とが、オゾナイザ４５の側から順に介設されている。
第一ガス供給管４４のバルブ４８の下流側には、他端が不活性ガス供給源４９に接続された第一不活性ガス供給管５０の一端が接続されており、第一不活性ガス供給管５０の途中にはバルブ５１が介設されている。
【００２４】
図４で参照されるように、マニホールド３３の側壁における第一ガス供給管４４に近接した部位には、第二ガス供給管５２がマニホールド３３の側壁を径方向に貫通して敷設されている。第二ガス供給管５２の内側端は第一ガス供給管４４に合流するように接続されており、ガスノズル４２に連通している。
【００２５】
第二ガス供給管５２の他端は、ＡＬＤ法における所定のガス種を供給する第二ガス供給源５３にバルブ５４を介して接続されている。第二ガス供給管５２にはヒータ５５が敷設されており、ヒータ５５は第二ガス供給管５２を５０〜６０℃に保つように構成されている。
第二ガス供給源５３には窒素ガスやその他の不活性ガス等のキャリアガスを供給するキャリアガス供給源５６が、ＭＦＣ５７およびバルブ５８を介して接続されている。
第二ガス供給管５２の下流側のバルブ５４の下流側には、他端が不活性ガス供給源４９に接続された第二不活性ガス供給管５９の一端が接続されており、第二不活性ガス供給管５９の途中にはバルブ６０が介設されている。
【００２６】
ＡＬＤ装置３０はコントローラ６１を備えており、コントローラ６１はパネルコンピュータやパーソナルコンピュータ等によって構築されている。
便宜上、一部の図示は省略するが、図４に示されているように、コントローラ６１は、真空ポンプ３６、ＡＰＣバルブ３７、ＭＦＣ４７、５７、バルブ４８、５１、５４、５８、６０等に接続され、これらを制御する。
【００２７】
図２に示されているように、ＡＬＤ装置３０はヒータユニット６２を備えており、ヒータユニット６２はアウタチューブ３１の外部にアウタチューブ３１の周囲を包囲するように同心円に設備されている。ヒータユニット６２は処理室３２を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱するように構成されている。
【００２８】
図３に示されているように、シールキャップ２４は炉口３４の内径よりも大径の外径を有する円盤形状に形成されている。シールキャップ２４はシールリング２４ａによって炉口３４を気密シールするように構成されている。
シールキャップ２４の中心線上には、回転駆動装置６３によって回転駆動される回転軸６４が挿通されており、回転軸６４はシールキャップ２４と共に昇降するように構成されている。回転軸６４の上端には支持台６５が垂直に設置されており、支持台６５の上には保持具としてのボート７０が垂直に立脚されて支持されている。
【００２９】
ボート７０は上下で一対の端板７１、７２と、両端板７１と７２との間に架設されて垂直に配設された複数本の保持柱７３とを備えている。複数本の保持柱７３には多数条の保持溝７４が長手方向に等間隔に配されて、同一平面内で互いに対向して開口するように没設されている。
そして、ウエハ１の外周縁辺が各保持柱７３の多数条の保持溝７４間にそれぞれ挿入されることにより、複数枚のウエハ１がボート７０に水平にかつ互いに中心を揃えられた状態で整列されて保持されるようになっている。
【００３０】
次に、以上の構成に係るＡＬＤ装置３０を使用したＩＣの製造方法における成膜工程を説明する。
まず、基板処理装置としての全体の流れを説明する。
図２に示されているように、ＡＬＤ装置３０の被処理基板としてのウエハ１は複数枚がボート７０にウエハ移載装置２１ｂによって装填（チャージング）される。
複数枚のウエハ１が装填されたボート７０は、シールキャップ２４および回転軸６４と共にボートエレベータ２２によって上昇されて、アウタチューブ３１の処理室３２に搬入（ボートローディング）される。
【００３１】
図３および図４に示されているように、ウエハ１群を保持したボート７０が処理室３２に搬入されて、処理室３２がシールキャップ２４によってシールされると、処理室３２は排気管３５に接続された真空ポンプ３６によって所定の圧力以下に排気され、ヒータユニット６２への供給電力が上昇されることにより、処理室３２の温度が所定の温度に上昇される。
また、ボート７０は回転駆動装置６３によって回転される。
ホットウオール式の炉構造であることにより、処理室３２の温度は全体にわたって均一に維持された状態になるため、ボート７０に保持されたウエハ１群の温度分布は全長にわたって均一になるとともに、各ウエハ１の面内の温度分布も均一かつ同一になる。
【００３２】
処理室３２の温度が予め設定された値に達して安定した後に、後述するＡＬＤ法による成膜工程が実施される。
【００３３】
所定の成膜工程が完了すると、シールキャップ２４がボートエレベータ２２によって下降されることにより炉口３４が開口されるとともに、ボート７０に保持された状態でウエハ１群が炉口３４から処理室３２の外部に搬出（ボートアンローディング）される。
処理室３２の外部に搬出されたウエハ１群は、ボート７０からウエハ移載装置２１ｂによってディスチャージングされる（搬出される）。
以降、前記した作動が繰り返されることにより、複数枚のウエハ１が一括してバッチ処理される。
【００３４】
次に、ＡＬＤ法による成膜作業を、ＴＥＭＡＺ（テトラキス（Ｎ−エチル−Ｎメチルアミノ）ジルコニウム）ガスとオゾンガスとを用いて酸化ジルコニウム膜を形成する場合について説明する。
ＴＥＭＡＺガスとオゾンガスとを用いて酸化ジルコニウム膜を形成する場合には、次の第一ステップ、第二ステップおよび第三ステップが順に実施される。
【００３５】
第一ステップにおいては、オゾンガスが流される。
すなわち、第一ガス供給管４４に設けたバルブ４８と、排気管３５に設けたＡＰＣバルブ３７とが共に開けられる。酸素ガスがオゾナイザ４５に酸素ガス供給源４６から供給されると、オゾナイザ４５からＭＦＣ４７によって流量調整されたオゾンガスが、第一ガス供給管４４を経由してガスノズル４２へ供給され、ガスノズル４２の各ガス噴出口４３からインナチューブ３８内へそれぞれ噴出する。
インナチューブ３８内に各ガス噴出口４３からそれぞれ噴出したオゾンガスは、上下で対向するウエハ１、１の隙間を水平に流れて、対向する各排気孔４１から間隙３９に流れ込み、間隙３９の下方の排気管３５から排気される。
オゾンガスをインナチューブ３８内に供給し排気するときは、ＡＰＣバルブ３７を適正に調整することにより、処理室３２の圧力が１０〜１０００Ｐａの範囲内の所定の圧力に設定される。
また、ＭＦＣ４７によって制御されるオゾンガスの供給流量は、１０００〜１００００ｓｃｃｍである。
オゾンガスにウエハ１を晒す時間は、２〜１２０秒間である。
このときのヒータユニット６２の制御温度は、ウエハの温度が２５０〜４５０℃になるように設定されている。
【００３６】
同時に、第二ガス供給管５２の途中につながっている第二不活性ガス供給管５９のバルブ６０が開けられて、不活性ガスが流される。この不活性ガスによって、ＴＥＭＡＺガスを流すための第二ガス供給管５２側にオゾンガスが回り込むことを防ぐことができる。
【００３７】
このときに、処理室３２に流れているガスはオゾンガスおよび不活性ガスであり、処理室３２内にはＴＥＭＡＺガスは存在しない。したがって、オゾンガスは気相反応を起こすことはなく、ウエハ１の上の下地膜と表面反応する。
【００３８】
第二ステップにおいては、第一ガス供給管４４のバルブ４８が閉められて、オゾンガスの供給が停止される。
そして、排気管３５のＡＰＣバルブ３７は開いたままにして、処理室３２を真空ポンプ３６によって２０Ｐａ以下に排気することにより、残留したオゾンガスを処理室３２から排除する。
この際に、第一不活性ガス供給管５０のバルブ５１および第二不活性ガス供給管５９のバルブ６０をそれぞれ開くことにより、不活性ガスを処理室３２に供給すると、残留したオゾンガスを処理室３２からより一層効果的に排除することができる。
【００３９】
第三ステップにおいては、ＴＥＭＡＺガスが流される。
ＴＥＭＡＺは常温で液体であり、処理室３２に供給するには、加熱して気化させてから供給する方法、キャリアガスを第二ガス供給源５３の中に通し、気化している分をそのキャリアガスと共に処理室へと供給する方法等がある。
ここでは、一例として後者のケースで説明する。
キャリアガス供給源５６に接続されたバルブ５８と、第二ガス供給管５２のバルブ５４と、排気管３５のＡＰＣバルブ３７とがそれぞれ開けられるとともに、キャリアガス供給源５６に接続されたＭＦＣ５７によって流量調節されることにより、キャリアガスが第二ガス供給源５３に供給される。
キャリアガスは第二ガス供給源５３の中を通り、ＴＥＭＡＺガスを生成する。
ＴＥＭＡＺガスとキャリアガスとの混合ガスとなって、第二ガス供給管５２を経由してガスノズル４２に供給され、ガスノズル４２の各ガス噴出口４３からインナチューブ３８内にそれぞれ噴出する。
インナチューブ３８内に各ガス噴出口４３からそれぞれ噴出したＴＥＭＡＺガスは、上下で対向するウエハ１、１の隙間をそれぞれ水平に流れて、対向する各排気孔４１から間隙３９に流れ込み、間隙３９の下方の排気管３５から排気される。
ＴＥＭＡＺガスを流すときは、排気管３５のＡＰＣバルブ３７が適正に調整されることにより、処理室３２内の圧力が、１０〜９００Ｐａに維持される。
また、キャリアガス供給源５６に接続されたＭＦＣ５７によって制御されるキャリアガスの供給流量は、１００００ｓｃｃｍ以下である。
ＴＥＭＡＺガスを供給するための時間は、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１の温度はオゾンガスの供給時と同じく２５０〜４５０℃である。
ＴＥＭＡＺガスの供給により、下地膜上のオゾンとＴＥＭＡＺとが表面反応して、ウエハ１の上に酸化ジルコニウム膜が成膜される。
【００４０】
同時に、第一ガス供給管４４に接続された第一不活性ガス供給管５０のバルブ５１を開けて、不活性ガスを流すと、オゾンガスを供給するための第一ガス供給管４４の側にＴＥＭＡＺガスが回り込むことを防ぐことができる。
【００４１】
成膜後、第二ガス供給管５２のバルブ５４を閉じ、排気管３５のＡＰＣバルブ３７を開けて処理室３２を排気し、残留するＴＥＭＡＺガスの成膜に寄与した後のガスを排除する。
この際にも、第一不活性ガス供給管５０のバルブ５１および第二不活性ガス供給管５９のバルブ６０をそれぞれ開くことにより、不活性ガスを処理室３２に供給すると、残留したＴＥＭＡＺガスを処理室３２からより一層効果的に排除することができる。
【００４２】
以上の第一ステップ〜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の上に所定膜厚の酸化ジルコニウム膜を成膜する。
【００４３】
処理室３２内を排気してオゾンガスを除去してからＴＥＭＡＺ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ＴＥＭＡＺ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。
【００４４】
また、オゾンガスを供給する第一ガス供給管４４およびＴＥＭＡＺガスを供給する第二ガス供給管５２を処理室３２内で合流させることにより、オゾンガスとＴＥＭＡＺガスとをガスノズル４２内においても交互に吸着させて反応させ、酸化ジルコニウム膜を堆積させることができるので、オゾンガスとＴＥＭＡＺガスとを別々のノズルで供給する場合にＴＥＭＡＺガスノズル内で異物発生源になる可能性があるジルコニウム（Ｚｒ）膜が生成するという問題をなくすことができる。酸化ジルコニウム膜はジルコニウム膜よりも密着性が良好で剥がれ難いので、異物の発生源になり難い。
【００４５】
ところで、インナチューブ３８が設置されていない場合（以下、比較例という。）には、排気口が下端部に配置されているとともに、ガスノズルがアウタチューブ（プロセスチューブ）内に配管されているために、処理ガスの殆どがウエハとプロセスチューブとの間から抜け出しまい、ボートのトップ側においてウエハ中心への処理ガスの供給が不足し、面内膜厚分布は周辺部が厚く、中央部が薄くなるという傾向がある。
【００４６】
図５はウエハ中心の流速を本実施形態と比較例とを比べて示すグラフである。
本実施形態の流速曲線Ａｖと比較例の流速曲線Ｂｖとによれば、本実施の形態のウエハ中心の流速は比較例のそれに比べて、３〜４倍程度早くなっていることが判る。
【００４７】
次の表１は、ウエハ面内膜厚分布を本実施形態と比較例とを比べたものである。
なお、表１を得た処理条件は、次の通りである。
膜種は酸化ジルコニウム、ガス種はオゾンとＴＥＭＡＺ、処理温度は２００〜２５０℃である。
なお、ボートとしては、ウエハをリング形状のウエハホルダに載せる所謂リング方式であって、スロット数が８８個、スロットピッチが１１．０ｍｍのボートを使用した。
【００４８】
【表１】
2009004642.tif 000003
【００４９】
表１よれば、本実施の形態による面内膜厚分布の面内均一性が比較例に比べて、改善されているのが判る。
【００５０】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００５１】
（１）複数のガス噴出口を備えたガスノズルを複数枚のウエハの積層方向に延在するようにインナチューブの内部に立設し、複数の排気孔をガスノズルに対向したインナチューブの位置に設けることにより、各ウエハに対して水平フローを形成することができるので、各ウエハの面内膜厚均一性を向上させることができる。
【００５２】
（２）インナチューブの外壁表面とアウタチューブの内壁表面との間に上下方向に連なる間隙を形成した状態で、アウタチューブに対しインナチューブを支持し、排気口をインナチューブの開放端よりも下側に設けることにより、インナチューブとアウタチューブとの間の空間を通った後の処理ガスと、インナチューブの開放端からの処理ガスとの両方を排気させることができるので、ガスの置換効率を向上させることができる。
【００５３】
（３）ウエハ面内の膜厚均一性を向上させることができるので、ＡＬＤ装置ひいては基板処理装置を向上させることができる。
【００５４】
図６は本発明の第二実施形態に係るインナチューブを示す斜視図である。
本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、排気孔４１Ａがインナチューブ３８の天井壁３８ｂにおける排気管３５と反対側で排気孔４１群側の部位に大きく開設されている点である。
本実施の形態に係る排気孔４１Ａによれば、ガスノズル４２の各ガス噴出口４３から吹き出されたガスの水平フローへの影響を抑制しつつ、ガスパージ（ガス追放）効率を向上させることができる。
なお、排気孔４１Ａの大きさは、水平フロー抑制効果とガスパージ効率とを比較しつつ最適に設定することが望ましい。
【００５５】
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。
【００５６】
前記実施の形態では、ＴＥＭＡＺガスとオゾンガスとを交互に供給して酸化ジルコニウム膜を形成する場合について説明したが、ＡＬＤ装置はこれに限らず、酸化アルミニウム（ＡｌＯ3 ）や酸化ハフニウム（ＨｆＯ2 ）膜の形成にも適用することができる。
酸化アルミニウム膜を形成する場合には、気化させたＴＭＡ（トリメチルアルミニウム、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）ガスと、オゾンガスとを交互に供給する。
酸化ハフニウム膜を形成する場合には、気化させたＴＥＭＡＨ（テトラキス（Ｎ−エチル−Ｎ−メチルアミノ）ハフニウム）ガスと、オゾンガスとを交互に供給する。
【００５７】
前記実施の形態ではＡＬＤ装置を備えた基板処理装置について説明したが、本発明はこれに限らず、少なくとも２種類の処理ガスを互いに混合しないように所定回数交互に繰り返して基板表面に供給して基板表面に薄膜を形成する基板処理装置全般に適用することができる。
【００５８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【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】その主要部を示す正面断面図である。
【図３】主要部の側面断面図である。
【図４】回路図付き一部省略平面断面図である。
【図５】ウエハ中心の流速を本実施形態と比較例とを比べて示すグラフである。
【図６】本発明の第二実施形態に係るインナチューブを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６０】
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…ＡＬＤ装置（処理炉）、３１…アウタチューブ、３１ａ…受け部、３２…処理室、３３…マニホールド、３３Ａ…シールリング、３４…炉口、
３５…排気管、３６…真空ポンプ、３７…ＡＰＣバルブ、
３８…インナチューブ、３８ａ…突出部、３９…間隙、
４０…ガスノズル収容部、４１…排気孔、
４２…ガスノズル、４３…ガス噴出口、４４…第一ガス供給管、
４５…オゾナイザ（オゾンガス供給源）、４６…酸素ガス供給源、４７…ＭＦＣ、４８…バルブ、
４９…不活性ガス供給源、５０…第一不活性ガス供給管、５１…バルブ、
５２…第二ガス供給管、５３…第二ガス供給源、５４…バルブ、５５…ヒータ、５６…キャリアガス供給源、５７…ＭＦＣ、
５８…バルブ、５９…第二不活性ガス供給管、６０…バルブ、
６１…コントローラ、
６２…ヒータユニット、
６３…回転駆動装置、６４…回転軸、６５…支持台、
７０…ボート（保持具）、７１、７２…端板、７３…保持柱、７４…保持溝。
４１Ａ…インナチューブ天井壁の排気孔。
【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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