JP2010034406A - 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板面内及び基板間における基板処理の均一性を向上させる。
【解決手段】 複数枚の基板を水平姿勢で積層した状態で保持する基板保持具と、基板保持具が収容されるインナチューブと、インナチューブを取り囲むアウタチューブと、インナチューブ内に配設されたガスノズルと、ガスノズルに開設されたガス噴出口と、ガスノズルを介してインナチューブ内に原料ガスを供給する原料ガス供給ユニットと、インナチューブの側壁に開設されたガス排気口と、アウタチューブとインナチューブとに挟まれる空間を排気してガス噴出口からガス排気口へと向かうガス流をインナチューブ内に生成する排気ユニットと、基板保持具における基板が積層される領域より下方側の領域の外周を囲うガス侵入抑制筒と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、基板を処理する基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。

従来、例えばＤＲＡＭ等の半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に薄膜を形成する基板処理工程が実施されてきた。かかる基板処理工程は、複数枚の基板を水平姿勢で積層した状態で保持する基板保持具と、基板保持具が収容されるインナチューブと、インナチューブを取り囲むアウタチューブと、インナチューブ内に成膜ガスや酸化ガス等の原料ガスを供給する原料ガス供給ユニットと、アウタチューブとインナチューブとに挟まれる空間を排気してインナチューブ内にガス流を生成する排気ユニットと、を備えた基板処理装置により実施されてきた。そして、インナチューブ内に搬入された基板間に水平方向から成膜ガスや酸化ガスを供給することにより基板を処理していた。

しかしながら、従来の基板処理装置を用いると、基板保持具により保持される複数枚の基板のうち上部あるいは下部に保持された基板において、面内中央部に供給される原料ガスの流速が相対的に低下してしまい、基板内及び基板間における基板処理の均一性が低下してしまう場合があった。

本発明は、基板保持具により保持される複数枚の基板のうち上部あるいは下部に保持された基板において、面内中央部に供給される原料ガスの流速が低下してしまうことを抑制し、基板面内及び基板間における基板処理の均一性を向上させることが可能な基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、複数枚の基板を水平姿勢で積層した状態で保持する基板保持具と、前記基板保持具が収容されるインナチューブと、前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、前記インナチューブ内に配設されたガスノズルと、前記ガスノズルに開設されたガス噴出口と、前記ガスノズルを介して前記インナチューブ内に原料ガスを供給する原料ガス供給ユニットと、前記インナチューブの側壁に開設されたガス排気口と、前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して前記ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かうガス流を前記インナチューブ内に生成する排気ユニットと、前記基板保持具における前記基板が積層される領域より下方側の領域の外周を囲うガス侵入抑制筒と、を備える基板処理装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、複数枚の基板を水平姿勢で積層した状態で保持した基板保持具をインナチューブ内に搬入する工程と、前記インナチューブ内に原料ガスを供給して前記基板上に薄膜を形成する成膜工程と、前記基板保持具を前記インナチューブ内から搬出する工程と、を有し、前記成膜工程では、前記基板保持具における前記基板が積層される領域より下方側の領域の外周をガス侵入抑制筒で囲う半導体装置の製造方法が提供される。

本発明にかかる基板処理装置及び半導体装置の製造方法によれば、基板保持具により保持される複数枚の基板のうち上部あるいは下部に保持された基板において、面内中央部に供給される原料ガスの流速が低下してしまうことを抑制し、基板面内及び基板間における
基板処理の均一性を向上させることが可能となる。

＜本発明の第１の実施形態＞
以下に、本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図である。図２は、本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。図３は、本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の変形例である。図５は、本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置が備えるプロセスチューブの横断面図である。図６は、本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置が備えるインナチューブの斜視図であり、ガス排気口が穴形状である場合を示している。図７は、本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置が備えるインナチューブの変形例である。図８は、本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置が備えるボートの斜視図である。図９は、本発明の第１の実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。図１１は、本発明の第１の実施形態にかかる成膜工程におけるガス供給のシーケンス図である。図１３は、本発明の第１の実施形態にかかる成膜工程の処理条件を例示するグラフ図である。

（１）基板処理装置の構成
まず、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置１０１の構成例について、図１を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態にかかる基板処理装置１０１は筐体１１１を備えている。シリコン等からなるウエハ（基板）２００を筐体１１１内外へ搬送するには、複数のウエハ２００を収納するウエハキャリア（基板収納容器）としてのカセット１１０が使用される。筐体１１１内側の前方（図中の右側）には、カセットステージ（基板収納容器受渡し台）１１４が設けられている。カセット１１０は、図示しない工程内搬送装置によってカセットステージ１１４上に載置され、また、カセットステージ１１４上から筐体１１１外へ搬出されるように構成されている。

カセット１１０は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させ、カセット１１０内のウエハ２００を水平姿勢とさせ、カセット１１０のウエハ出し入れ口を筐体１１１内の後方を向かせることが可能なように構成されている。

筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収納容器載置棚）１０５が設置されている。カセット棚１０５には、複数段、複数列にて複数個のカセット１１０が保管されるように構成されている。カセット棚１０５には、後述するウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。また、カセットステージ１１４の上方には、予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。

カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収納容器搬送装置）１１８が設けられている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収納容器昇降機構）１１８ａと、カセット１１０を保持したまま水平移動可能な搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収納容器搬送機構）１１８ｂと、を備えている。これらカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連携動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、
予備カセット棚１０７、移載棚１２３の間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。

カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設けられている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂと、を備えている。なお、ウエハ移載装置１２５ａは、ウエハ２００を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用治具）１２５ｃを備えている。これらウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連携動作により、ウエハ２００を移載棚１２３上のカセット１１０内からピックアップして後述するボート（基板保持具）２１７へ装填（チャージング）したり、ウエハ２００をボート２１７から脱装（ディスチャージング）して移載棚１２３上のカセット１１０内へ収納したりするように構成されている。

筐体１１１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端には開口（炉口）が設けられ、かかる開口は炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。なお、処理炉２０２の構成については後述する。

処理炉２０２の下方には、ボート２１７を昇降させて処理炉２０２内外へ搬送す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）１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台には、連結具としてのアーム１２８が設けられている。アーム１２８上には、ボート２１７が垂直に支持されるとともに、ボートエレベータ１１５が上昇したときに処理炉２０２の下端を気密に閉塞する蓋体としての円盤状のシールキャップ２１９が水平姿勢で設けられている。

ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウエハ２００を、水平姿勢で、かつその中心を揃えた状態で垂直方向に積層（整列）させて多段に保持するように構成されている。ボート２１７の詳細な構成については後述する。

カセット棚１０５の上方には、供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット１３４ａが設けられている。クリーンユニット１３４ａは、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。

また、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびボートエレベータ１１５側と反対側である筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するよう供給フアンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット（図示せず）が設置されている。図示しない前記クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａ及びボート２１７の周囲を流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるように構成されている。

（２）基板処理装置の動作
次に、本実施形態にかかる基板処理装置１０１の動作について説明する。

まず、カセット１１０が、図示しない工程内搬送装置によって、ウエハ２００が垂直姿勢となりカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させられる。その結果、カセット１１０内のウエハ２００は水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口は筐体１１１内の後方を向く。

カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡されて一時的に保管された後、カセット棚１０５又は予備カセット棚１０７から移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。

カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００は、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによって、ウエハ出し入れ口を通じてカセット１１０からピックアップされ、ウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作によって移載室１２４の後方にあるボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載機構１２５は、カセット１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。

予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端が、炉口シャッタ１４７によって開放される。続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、ウエハ２００群を保持したボート２１７が処理炉２０２内へ搬入（ローディング）される。ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。処理後は、ウエハ２００およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で筐体１１１の外部へ払出される。

（３）処理炉の構成
続いて、本発明の一実施形態にかかる処理炉２０２の構成について、図２、図３、図５〜図８を参照しながら説明する。

（処理室）
本発明の一実施形態にかかる処理炉２０２は、反応管としてのプロセスチューブ２０５と、マニホールド２０９とを備えている。プロセスチューブ２０５は、後述するボート２１７が収容されるインナチューブ２０４と、インナチューブ２０４を取り囲むアウタチューブ２０３と、から構成される。インナチューブ２０４及びアウタチューブ２０３は、それぞれ例えば石英（ＳｉＯ_２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性を有する非金属材料から構成され、上端が閉塞され、下端が開放された円筒形状となっている。マニホールド２０９は、例えばＳＵＳ等の金属材料から構成され、上端及び下端が開放された円筒形状となっている。インナチューブ２０４及びアウタチューブ２０３は、マニホールド２０９により下端側から縦向きにそれぞれ支持されている。インナチューブ２０４、アウタチューブ２０３、及びマニホールド２０９は、互いに同心円状に配置されている。マニホールド２０９の下端（炉口）は、上述したボートエレベータ１１５が上昇した際に、シールキャップ２１９により気密に封止されるように構成されている。マニホールド２０９の下端とシールキャップ２１９との間には、インナチューブ２０４内を気密に封止するＯリングなどの封止部材（図示しない）が設けられている。インナチューブ２０４の内部にはウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。

プロセスチューブ２０５（アウタチューブ２０３）の外周には、プロセスチューブ２０５と同心円状に加熱ユニットとしてのヒータ２０７が設けられている。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の外周及び上端には、断熱材２０７ａが設けられている。

（基板保持具）
インナチューブ２０４内（処理室２０１内）には、複数枚のウエハ２００を水平姿勢で積
層した状態で保持する基板保持具としてのボート２１７が、下方から挿入されるように構成されている。

基板保持具としてのボート２１７は、上下で一対の端板２１７ｃ及び端板２１７ｄと、これらの間に垂直に架設された複数本（例えば３本）の支柱２１７ａと、を備えている。各支柱２１７ａには、複数の保持溝２１７ｂが、支柱２１７ａの長手方向に沿って等間隔に配列するようにそれぞれ形成されている。各支柱２１７ａは、保持溝２１７ｂが互いに対向するようにそれぞれ配置されている。対向するように配置された各保持溝２１７ｂにウエハ２００の外周部を挿入することにより、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウエハ２００が、略水平姿勢で所定の隙間（基板ピッチ間隔）をもって積層した状態で保持されるように構成されている。

ボート２１７におけるウエハ２００が積層される領域（保持溝２１７ｂが形成された領域）より下方側の領域の外周は、円筒状に形成されたガス侵入抑制筒２１７ｆにより囲われている。ガス侵入抑制筒２１７ｆの上端開口及び下端開口は、それぞれ蓋板２１７ｅ及び端板２１７ｄによりそれぞれ気密に閉塞されている。なお、ガス侵入抑制筒２１７ｆの側壁下部には、少なくとも１個以上の通気口２１７ｇが設けられている。

端板２１７ｃ、端板２１７ｄ、支柱２１７ａ、ガス侵入抑制筒２１７ｆ、蓋板２１７ｅは、石英や炭化珪素等の耐熱性を有する非金属材料からそれぞれ構成されている。

ボート２１７がインナチューブ２０４内に収容された状態において、ガス侵入抑制筒２１７ｆの少なくとも一部は、ヒータ２０７による加熱領域よりも下方側に配置されるように構成されている。すなわち、ヒータ２０７によりプロセスチューブ２０５内を加熱した場合に、ガス侵入抑制筒２１７ｆの少なくとも一部側面の温度が、ウエハ２００が積層される領域の温度よりも低温になるように構成されている。

また、ボート２１７がインナチューブ２０４内に収容された状態において、ボート２１７の上端の端板２１７ｃと、インナチューブ２０４の天板との間の距離が、例えば積層されるウエハ２００間の距離（積層ピッチ）よりも短くなるように構成されている。すなわち、端板２１７ｃとインナチューブ２０４の天板との間の空間のコンダクタンスが、ウエハ２００が積層された領域におけるコンダクタンスよりも小さくなり、端板２１７ｃとインナチューブ２０４の天板との間の空間にガスが流れにくくなるように構成されている。

また、ボート２１７がインナチューブ２０４内に収容された状態において、インナチューブ２０４内壁とガス侵入抑制筒２１７ｆとの間の距離が、例えば積層されるウエハ２００間の距離よりも短くなるように構成されている。すなわち、インナチューブ２０４内壁とガス侵入抑制筒２１７ｆとの間の空間のコンダクタンスが、ウエハ２００が積層された領域におけるコンダクタンスよりも小さくなり、インナチューブ２０４内壁とガス侵入抑制筒２１７ｆとの間の空間にガスが流れにくくなるように構成されている。

ボート２１７は、回転軸２５５により下方から支持されている。回転軸２５５は、シールキャップ２１９の中心部を貫通するように設けられている。シールキャップ２１９の下方には、回転軸２５５を回転させる回転機構２６７が設けられている。回転機構２６７により回転軸２５５を回転させることにより、インナチューブ２０４内にて複数枚のウエハ２００を搭載したボート２１７を回転させることが出来るように構成されている。

なお、本発明にかかるガス侵入抑制筒２１７ｆは必ずしもかかる形態に限定されない。例えば、図３に示すように、ガス侵入抑制筒２１７ｆの上端開口及び下端開口を蓋板２１７ｅ及び端板２１７ｄによりそれぞれ気密に閉塞しつつ、ガス侵入抑制筒２１７ｆの内部
を予め真空排気することにより、ガス侵入抑制筒２１７ｆを真空キャップ状に構成してもよい。ガス侵入抑制筒２１７ｆを真空キャップ状に構成した場合には、ガス侵入抑制筒２１７ｆの側壁、蓋板２１７ｅ、端板２１７ｄには通気口２１７ｇを設けないこととする。

（ガスノズル）
インナチューブ２０４の側壁には、ウエハ２００が積載される方向（鉛直方向）に沿って、インナチューブ２０４の側壁よりもインナチューブ２０４の径方向外側（アウタチューブ２０３の側壁側）に突出した予備室２０１ａが設けられている。予備室２０１ａと処理室２０１との間には隔壁が設けられておらず、予備室２０１ａ内と処理室２０１内とはガスの流通が可能なように連通している。

予備室２０１ａ内には、第１のガスノズルとしての気化ガスノズル２３３ａと、第２のガスノズルとしての反応ガスノズル２３３ｂとが、インナチューブ２０４の周方向に沿ってそれぞれ配設されている。気化ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂは、垂直部と水平部とを有するＬ字形状にそれぞれ構成されている。気化ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂの垂直部は、ウエハ２００が積層される方向に沿って、予備室２０１ａ内にそれぞれ配設（延在）されている。気化ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂの水平部は、マニホールド２０９の側壁を貫通するようにそれぞれ設けられている。

気化ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂの垂直部側面には、気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂが、ウエハ２００が積層される方向（鉛直方向）に沿ってそれぞれ複数個ずつ開設されている。従って、気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂは、インナチューブ２０４の側壁よりもインナチューブ２０４の径方向外側に突出した位置に開設されている。なお、気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂは、複数枚のウエハ２００のそれぞれに対応する位置（高さ位置）に開設されている。また、気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂの開口径は、インナチューブ２０４内のガスの流量分布や速度分布を適正化するように適宜調整することができ、下部から上部にわたって同一としてもよく、下部から上部にわたって徐々に大きくしてもよい。

なお、本発明は、インナチューブ２０４に予備室２０１ａが設けられる場合に限定されない。例えば、インナチューブ２０４に予備室２０１ａが設けられておらず、気化ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂがインナチューブ２０４内に直接設けられることとしてもよい。

（気化ガス供給ユニット）
マニホールド２０９の側壁から突出した気化ガスノズル２３３ａの水平端（上流側）には、気化ガス供給管２４０ａが接続されている。気化ガス供給管２４０ａの上流側には、液体原料を気化して第１の原料ガスとしての気化ガスを生成する気化器２６０が接続されている。気化ガス供給管２４０ａには開閉バルブ２４１ａが設けられている。開閉バルブ２４１ａを開けることにより、気化器２６０内にて生成された気化ガスが、気化ガスノズル２３３ａを介してインナチューブ２０４内へ供給されるように構成されている。

気化器２６０の上流側には、気化器２６０内に液体原料を供給する液体原料供給管２４０ｃの下流側と、気化器２６０内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給管２４０ｆの下流側と、がそれぞれ接続されている。

液体原料供給管２４０ｃの上流側は、例えばＴＥＭＡＺｒ等の液体原料を貯留する液体原料供給タンク２６６に接続されている。液体原料供給管２４０ｃの上流側は、液体原料
供給タンク２６６内に貯留された液体原料内に浸されている。液体原料供給管２４０ｃには、上流側から順に、開閉バルブ２４３ｃ、液体流量コントローラ（ＬＭＦＣ）２４２ｃ、開閉バルブ２４１ｃが設けられている。液体原料供給タンク２６６の上面部には、Ｎ_２ガス等の不活性ガス（圧送ガス）を供給する圧送ガス供給管２４０ｄの下流側が接続されている。圧送ガス供給管２４０ｄの上流側は、圧送ガスとしてのＨｅガス等の不活性ガスを供給する図示しない圧送ガス供給源に接続されている。圧送ガス供給管２４０ｄには、開閉バルブ２４１ｄが設けられている。開閉バルブ２４１ｄを開けることにより液体原料供給タンク２６６内に圧送ガスが供給され、さらに開閉バルブ２４３ｃ、開閉バルブ２４１ｃを開けることにより、液体原料供給タンク２６６内の液体原料が気化器２６０内へと圧送（供給）され、気化器２６０内にて気化ガスが生成されるように構成されている。なお、気化器２６０内へ供給される液体原料の供給流量（すなわち、気化器２６０内で生成されインナチューブ２０４内へ供給される気化ガスの流量）は、液体流量コントローラ２４２ｃによって制御可能なように構成されている。

キャリアガス供給管２４０ｆの上流側は、Ｎ_２ガス等の不活性ガス（キャリアガス）を供給する図示しないキャリアガス供給源に接続されている。キャリアガス供給管２４０ｆには、上流から順に、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｆ、開閉バルブ２４１ｆが設けられている。開閉バルブ２４１ｆ及び開閉バルブ２４１ａを開けることにより気化器２６０内にキャリアガスが供給され、気化器２６０内で生成された気化ガスとキャリアガスとの混合ガスが気化ガス供給管２４０ａ及び気化ガスノズル２３３ａを介してインナチューブ２０４内に供給されるように構成されている。キャリアガスを気化器２６０内に供給することにより、気化器２６０内からの気化ガスの排出及びインナチューブ２０４内への気化ガスの供給を促すことが可能となる。気化器２６０内へのキャリアガスの供給流量（すなわち、インナチューブ２０４内へのキャリアガスの供給流量）は、流量コントローラ２４２ｆによって制御可能なように構成されている。

主に、気化ガス供給管２４０ａ、気化器２６０、開閉バルブ２４１ａ、液体原料供給管２４０ｃ、開閉バルブ２４３ｃ、液体流量コントローラ２４２ｃ、開閉バルブ２４１ｃ、液体原料供給タンク２６６、圧送ガス供給管２４０ｄ、図示しない圧送ガス供給源、開閉バルブ２４１ｄ、キャリアガス供給管２４０ｆ、図示しないキャリアガス供給源、流量コントローラ２４２ｆ、開閉バルブ２４１ｆにより、気化ガスノズル２３３ａを介してインナチューブ２０４内に気化ガス（第１の原料ガス）を供給する気化ガス供給ユニットが構成される。

（反応ガス供給ユニット）
マニホールド２０９の側壁から突出した反応ガスノズル２３３ｂの水平端（上流側）には、反応ガス供給管２４０ｂが接続されている。反応ガス供給管２４０ｂの上流側には、第２の原料ガスとしてのオゾン（Ｏ_３）ガス（酸化剤）を生成するオゾナイザ２７０が接続されている。反応ガス供給管２４０ｂには、上流から順に、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｂ、開閉バルブ２４１ｂが設けられている。オゾナイザ２７０には、酸素ガス供給管２４０ｅの下流側が接続されている。酸素ガス供給管２４０ｅの上流側は、酸素（Ｏ_２）ガスを供給する図示しない酸素ガス供給源に接続されている。酸素ガス供給管２４０ｅには開閉バルブ２４１ｅが設けられている。開閉バルブ２４１ｅを開けることによりオゾナイザ２７０に酸素ガスが供給され、開閉バルブ２４１ｂを開けることによりオゾナイザ２７０にて生成されオゾンガスが反応ガス供給管２４０ｂを介してインナチューブ２０４内へ供給されるように構成されている。なお、インナチューブ２０４内へのオゾンガスの供給流量は、流量コントローラ２４２ｂによって制御することが可能なように構成されている。

主に、反応ガス供給管２４０ｂ、オゾナイザ２７０、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４
２ｂ、開閉バルブ２４１ｂ、酸素ガス供給管２４０ｅ、図示しない酸素ガス供給源、開閉バルブ２４１ｅにより、反応ガスノズル２３３ｂを介してインナチューブ２０４内にオゾンガス（第２の原料ガス）を供給する反応ガス供給ユニットが構成される。

（ベント管）
気化ガス供給管２４０ａにおける気化器２６０と開閉バルブ２４１ａとの間には、気化ガスベント管２４０ｉの上流側が接続されている。気化ガスベント管２４０ｉの下流側は、後述する排気管２３１の下流側（後述するＡＰＣバルブ２３１ａと真空ポンプ２３１ｂとの間）に接続されている。気化ガスベント管２４０ｉには開閉バルブ２４１ｉが設けられている。開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉを開けることにより、気化器２６０における気化ガスの生成を継続したまま、インナチューブ２０４内への気化ガスの供給を停止することが可能なように構成されている。気化ガスを安定して生成するには所定の時間を要するが、開閉バルブ２４１ａ、開閉バルブ２４１ｉの切り替え動作によって、インナチューブ２０４内への気化ガスの供給・停止をごく短時間で切り替えることが可能なように構成されている。

同様に、反応ガス供給管２４０ｂにおけるオゾナイザ２７０と流量コントローラ２４２ｂとの間には、反応ガスベント管２４０ｊの上流側が接続されている。反応ガスベント管２４０ｊの下流側は、排気管２３１の下流側（後述するＡＰＣバルブ２３１ａと真空ポンプ２３１ｂとの間）に接続されている。反応ガスベント管２４０ｊには、上流から順に、開閉バルブ２４１ｊ、オゾン除外装置２４２ｊが設けられている。開閉バルブ２４１ｂを閉め、開閉バルブ２４１ｊを開けることにより、オゾナイザ２７０によるオゾンガスの生成を継続したまま、インナチューブ２０４内へのオゾンガスの供給を停止することが可能なように構成されている。オゾンガスを安定して生成するには所定の時間を要するが、開閉バルブ２４１ｂ、開閉バルブ２４１ｊの切り替え動作によって、インナチューブ２０４内へのオゾンガスの供給・停止をごく短時間で切り替えることが可能なように構成されている。

（不活性ガス供給管）
気化ガス供給管２４０ａにおける開閉バルブ２４１ａの下流側には、第１不活性ガス供給管２４０ｇの下流側が接続されている。第１不活性ガス供給管２４０ｇには、上流側から順に、Ｎ_２ガス等の不活性ガスを供給する図示しない不活性ガス供給源、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｇ、開閉バルブ２４１ｇが設けられている。同様に、反応ガス供給管２４０ｂにおける開閉バルブ２４１ｂの下流側には、第２不活性ガス供給管２４０ｈの下流側が接続されている。第２不活性ガス供給管２４０ｈには、上流側から順に、Ｎ_２ガス等の不活性ガスを供給する図示しない不活性ガス供給源、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｈ、開閉バルブ２４１ｈが設けられている。

第１不活性ガス供給管２４０ｇ及び第２不活性ガス供給管２４０ｈからの不活性ガスは、キャリアガスとして機能したり、パージガスとして機能したりするように構成されている。

例えば、開閉バルブ２４１ｉを閉め、開閉バルブ２４１ａ及び開閉バルブ２４１ｇを開けることにより、気化器２６０からのガス（気化ガスとキャリアガスとの混合ガス）を、第１不活性ガス供給管２４０ｇからの不活性ガス（キャリアガス）により希釈しながらインナチューブ２０４内に供給することが可能なように構成されている。同様に、開閉バルブ２４１ｊを閉め、開閉バルブ２４１ｂ及び開閉バルブ２４１ｈを開けることにより、オゾナイザ２７０からの反応ガスを、第２不活性ガス供給管２４０ｈからの不活性ガス（キャリアガス）により希釈しながらインナチューブ２０４内に供給することが可能なように構成されている。

なお、ガスの希釈は予備室２０１ａ内で行うこともできる。すなわち、開閉バルブ２４１ｉを閉め、開閉バルブ２４１ａ及び開閉バルブ２４１ｈを開けることにより、気化器２６０からのガス（気化ガスとキャリアガスとの混合ガス）を、第２不活性ガス供給管２４０ｈからの不活性ガス（キャリアガス）により予備室２０１ａ内で希釈しながらインナチューブ２０４内に供給することが可能なように構成されている。同様に、開閉バルブ２４１ｊを閉め、開閉バルブ２４１ｂ及び開閉バルブ２４１ｇを開けることにより、オゾナイザ２７０からのオゾンガスを、第１不活性ガス供給管２４０ｇからの不活性ガス（キャリアガス）により予備室２０１ａ内で希釈しながらインナチューブ２０４内に供給することが可能なように構成されている。

また、開閉バルブ２４１ａを閉めて開閉バルブ２４１ｉを開けることにより、気化器２６０による気化ガスの生成を継続したままインナチューブ２０４内への気化ガスの供給を停止すると共に、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを開けることにより、第１不活性ガス供給管２４０ｇ及び第２不活性ガス供給管２４０ｈからの不活性ガス（パージガス）をインナチューブ２０４内へ供給することが可能なように構成されている。同様に、開閉バルブ２４１ｂを閉めて開閉バルブ２４１ｊを開けることにより、オゾナイザ２７０によるオゾンガスの生成を継続したままインナチューブ２０４内へのオゾンガスの供給を停止すると共に、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを開けることにより、第１不活性ガス供給管２４０ｇ及び第２不活性ガス供給管２４０ｈからの不活性ガス（パージガス）をインナチューブ２０４内へ供給することが可能なように構成されている。このように、インナチューブ２０４内へ不活性ガス（パージガス）を供給することにより、インナチューブ２０４内からの気化ガスあるいはオゾンガスの排出が促される。

（ガス排気部及びガス排気口）
インナチューブ２０４の側壁には、ウエハ２００が積載される方向に沿って、インナチューブ２０４の側壁の一部を構成するガス排気部２０４ｂが設けられている。ガス排気部２０４ｂは、ウエハ２００を挟んで気化ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂと対向する位置（気化ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂと１８０度反対側の位置）に設けられている。また、インナチューブ２０４の周方向におけるガス排気部２０４ｂの幅は、気化ガスノズル２３３ａと反応ガスノズル２３３ｂとの間の距離よりも広くなるように構成されている。

ガス排気部２０４ｂの側壁にはガス排気口２０４ａが開設されている。ガス排気口２０４ａは、ウエハ２００を挟んで気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂと対向する位置（気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂと１８０度反対側の位置）に開設されている。本実施形態にかかるガス排気口２０４ａは、穴形状であって、複数枚のウエハ２００のそれぞれに対応する位置（高さ位置）に開設されている。従って、アウタチューブ２０３とインナチューブ２０４とに挟まれる空間２０３ａは、ガス排気口２０４ａを介してインナチューブ２０４内の空間に連通することになる。なお、ガス排気口２０４ａの穴径は、インナチューブ２０４内のガスの流量分布や速度分布を適正化するように適宜調整することができ、下部から上部にわたって同一としてもよく、下部から上部にわたって徐々に大きくしてもよい。

なお、本発明にかかるガス排気口２０４ａは、必ずしも図６に示すような穴形状である場合に限定されず、また、複数枚のウエハ２００のそれぞれに対応する位置（高さ位置）に開設される場合に限定されない。例えば、図７に示すようにウエハ２００が積層される方向に沿って開設されるスリット形状であってもよい。スリットの幅は、インナチューブ２０４内のガスの流量分布や速度分布を適正化するように適宜調整することができ、下部から上部にわたって同一としてもよく、下部から上部にわたって徐々に小さくしてもよい
。

また、図５にプロセスチューブ２０５の横断面図を示すように、本実施形態にかかるインナチューブ２０４の側壁は、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２が、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁と気化ガス噴出口２４８ａとの間の距離Ｌ１よりも長くなるようにされている。また、本実施形態にかかるインナチューブ２０４の側壁は、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２が、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁と反応ガス噴出口２４８ｂとの間の距離Ｌ１よりも長くなるように構成されている。また、本実施形態にかかるインナチューブ２０４の周方向におけるガス排気部２０４ｂの幅は、気化ガスノズル２３３ａと反応ガスノズル２３３ｂとの間の距離よりも広くなるように構成されている。但し、本発明は必ずしもかかる形態に限定されない。

（排気ユニット）
マニホールド２０９の側壁には排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、上流側から順に、圧力検出器としての圧力センサ２４５、圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２３１ａ、真空排気装置としての真空ポンプ２３１ｂ、排気ガス中から有害成分を除去する除害設備２３１ｃが設けられている。真空ポンプ２３１ｂを作動させつつ、ＡＰＣバルブ２４２の開閉弁の開度を調整することにより、インナチューブ２０４内を所望の圧力とすることが可能なように構成されている。主に、排気管２３１、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２３１ａ、真空ポンプ２３１ｂ、除害設備２３１ｃにより、排気ユニットが構成される。

上述したように、アウタチューブ２０３とインナチューブ２０４とに挟まれる空間２０３ａは、ガス排気口２０４ａを介してインナチューブ２０４内の空間に連通している。そのため、気化ガスノズル２３３ａ或いは反応ガスノズル２３３ｂを介してインナチューブ２０４内にガスを供給しつつ、排気ユニットによりアウタチューブ２０３とインナチューブ２０４とに挟まれる空間２０３ａを排気することにより、気化ガス噴出口２４８ａ及び反応ガス噴出口２４８ｂからガス排気口２０４ａへと向かう水平方向のガス流１０が、インナチューブ２０４内に生成される。

（コントローラ）
制御部であるコントローラ２８０は、ヒータ２０７、ＡＰＣバルブ２３１ａ、真空ポンプ２３１ｂ、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、開閉バルブ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ，２４３ｃ，２４１ｄ，２４１ｅ，２４１ｆ，２４１ｇ，２４１ｈ，２４１ｉ，２４１ｊ、液体流量コントローラ２４２ｃ、流量コントローラ２４２ｂ，２４２ｆ，２４２ｇ，２４２ｈ等にそれぞれ接続されている。コントローラ２８０により、ヒータ２０７の温度調整動作、ＡＰＣバルブ２３１ａの開閉及び圧力調整動作、真空ポンプ２３１ｂの起動・停止、回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ１１５の昇降動作、開閉バルブ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ，２４３ｃ，２４１ｄ，２４１ｅ，２４１ｆ，２４１ｇ，２４１ｈ，２４１ｉ，２４１ｊの開閉動作、液体流量コントローラ２４２ｃ、流量コントローラ２４２ｂ，２４２ｆ，２４２ｇ，２４２ｈの流量調整等の制御が行われる。

なお、コントローラ２８０は、少なくとも２種類のガスを互いに混合させずにインナチューブ２０４内に交互に供給するように、ガス供給ユニット及び排気ユニットを制御する。そして、コントローラ２８０は、インナチューブ２０４内にガスを供給する際に、インナチューブ２０４内の圧力が１０Ｐａ以上７００Ｐａ以下となるように、各ガス供給ユニット及び排気ユニットを制御する。具体的には、コントローラ２８０は、インナチューブ
２０４内に気化ガスを供給する際に、インナチューブ２０４内の圧力が例えば１０Ｐａ以上７００Ｐａ以下（好ましくは２５０Ｐａ）となるように、気化ガス供給ユニット及び排気ユニットを制御する。また、コントローラ２８０は、インナチューブ２０４内に反応ガスを供給する際に、インナチューブ２０４内の圧力が例えば１０Ｐａ以上３００Ｐａ以下（好ましくは１００Ｐａ）となるように、反応ガス供給ユニット及び排気ユニットを制御する。

（４）基板処理工程
続いて、本発明の一実施形態としての基板処理工程について、図９、図１１を参照しながら説明する。なお、本実施形態は、第１の原料ガスとしてＴＥＭＡＺｒガス（気化ガス）を、第２の原料ガスとしてオゾンガス（反応ガス）を用い、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の中の１つであるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、ウエハ２００上に高誘電率膜（ＺｒＯ_２膜）を成膜する方法であり、半導体装置の製造工程の一工程として実施される。なお、以下の説明において、基板処理装置１０１を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。

（基板搬入工程（Ｓ１０））
まず、複数枚のウエハ２００をボート２１７に装填（ウエハチャージ）する。そして、複数枚のウエハ２００を水平姿勢で積層した状態で保持したボート２１７を、ボートエレベータ１１５によって持ち上げて、インナチューブ２０４内に搬入（ボートローディング）する。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の下端開口（炉口）をシールした状態となる。なお、基板搬入工程（Ｓ１０）においては、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、インナチューブ２０４内にパージガスを供給し続けることが好ましい。

（減圧及び昇温工程（Ｓ２０））
続いて、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを閉め、インナチューブ２０４内（処理室２０１内）が所望の処理圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２３１ｂにより排気する。この際、圧力センサ２４５で測定した圧力に基づき、ＡＰＣバルブ２３１ａの開度をフィードバック制御する。また、ウエハ２００の表面が所望の温度（処理温度）となるようにヒータ２０７への通電量を調整する。この際、温度センサが検出した温度情報に基づき、ヒータ２０７への通電具合をフィードバック制御する。そして、回転機構２６７により、ボート２１７及びウエハ２００を回転させる。

なお、減圧及び昇温工程（Ｓ２０）終了時の条件としては、例えば、
処理圧力：１０〜１０００Ｐａ、好ましくは５０Ｐａ、
処理温度：１８０〜２５０℃、好ましくは２２０℃
が例示される。

（成膜工程（Ｓ３０））
続いて、後述する気化ガス供給工程（Ｓ３１）〜パージ工程（Ｓ３４）を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、ウエハ２００上に所望の厚さの高誘電率膜（ＺｒＯ_２膜）を形成する。図１１に、気化ガス供給工程（Ｓ３１）〜パージ工程（Ｓ３４）の各工程におけるガスの供給シーケンスを例示する。

（気化ガス供給工程（Ｓ３１））
まず、開閉バルブ２４１ｄを開けて液体原料供給タンク２６６内に圧送ガスを供給する。そして、開閉バルブ２４３ｃ，２４１ｃを開け、液体原料としてのＴＥＭＡＺｒを液体原料供給タンク２６６内から気化器２６０内へと圧送（供給）し、気化器２６０内にてＴ
ＥＭＡＺｒを気化させてＴＥＭＡＺｒガス（気化ガス）を生成する。また、開閉バルブ２４１ｆを開けて、気化器２６０内にＮ_２ガス（キャリアガス）を供給する。ＴＥＭＡＺｒガスが安定して生成されるまでは、開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉを開けて、ＴＥＭＡＺｒガスとＮ_２ガスとの混合ガスを気化ガスベント管２４０ｉから排出しておく。

ＴＥＭＡＺｒガスが安定して生成されるようになったら、開閉バルブ２４１ｉを閉め、開閉バルブ２４１ａを開けて、ＴＥＭＡＺｒガスとＮ_２ガスとの混合ガスを、気化ガスノズル２３３ａを介してインナチューブ２０４内へ供給する。この際、開閉バルブ２４１ｇを開け、気化器２６０からの混合ガスを、第１不活性ガス供給管２４０ｇからのＮ_２ガス（キャリアガス）により希釈しながらインナチューブ２０４内に供給する。このとき、ＴＥＭＡＺｒガスの流量を例えば０．３５ｇ／ｍｉｎとし、キャリアガス供給管２４０ｆからのＮ_２ガスの流量を例えば１ｓｌｍとし、第１不活性ガス供給管２４０ｇからのＮ_２ガスの流量を例えば８ｓｌｍとし、第２不活性ガス供給管２４０ｈからのＮ_２ガスの流量を例えば２ｓｌｍとする。

気化ガスノズル２３３ａからインナチューブ２０４内に供給された混合ガスは、気化ガス噴出口２４８ａからガス排気口２０４ａへと向かう水平方向のガス流１０となり、排気管２３１から排気される。その際、積層された各ウエハ２００の表面にＴＥＭＡＺｒガスがそれぞれ供給され、各ウエハ２００上にＴＥＭＡＺｒガスのガス分子がそれぞれ吸着する。

所定時間（例えば１２０秒）継続した後、開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｉを開けて、ＴＥＭＡＺｒガスの生成を継続したままインナチューブ２０４内へのＴＥＭＡＺｒガスの供給を停止する。なお、開閉バルブ２４１ｆは開けたままとし、気化器２６０内へのＮ_２ガスの供給は継続する。

（パージ工程（Ｓ３２））
続いて、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを開けて、インナチューブ２０４内にＮ_２ガス（パージガス）を供給する。このとき、第１不活性ガス供給管２４０ｇからのＮ_２ガスの流量を例えば５ｓｌｍとし、第２不活性ガス供給管２４０ｈからのＮ_２ガスの流量を例えば４ｓｌｍとする。これにより、インナチューブ２０４内からのＴＥＭＡＺｒガスの排出が促される。所定時間（例えば２０秒）経過してインナチューブ２０４内の雰囲気がＮ_２ガスに置換されたら、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを閉めてインナチューブ２０４内へのＮ_２ガスの供給を停止する。そして、さらにインナチューブ２０４内を所定時間（例えば２０秒）排気する。

（反応ガス供給工程（Ｓ３３））
続いて、開閉バルブ２４１ｅを開けてオゾナイザ２７０に酸素ガスを供給し、反応ガスとしてのオゾンガス（酸化剤）を生成する。オゾンガスが安定して生成されるまでは、開閉バルブ２４１ｂを閉め、開閉バルブ２４１ｊを開けて、オゾンガスを反応ガスベント管２４０ｊから排出しておく。

オゾンガスが安定して生成されるようになったら、開閉バルブ２４１ｊを閉め、開閉バルブ２４１ｂを開けて、反応ガスノズル２３３ｂを介してインナチューブ２０４内へオゾンガスを供給する。この際、開閉バルブ２４１ｇを開け、反応ガスノズル２３３ｂからのオゾンガスを、第１不活性ガス供給管２４０ｇからのＮ_２ガス（キャリアガス）により予備室２０１ａ内で希釈しながらインナチューブ２０４内に供給する。このとき、オゾンガスの流量を例えば６ｓｌｍ、第１不活性ガス供給管２４０ｇからのＮ_２ガスの流量を例えば２ｓｌｍとする。

反応ガスノズル２３３ｂからインナチューブ２０４内に供給されたオゾンガスは、反応ガス噴出口２４８ｂからガス排気口２０４ａへと向かう水平方向のガス流１０となり、排気管２３１から排気される。その際、積層された各ウエハ２００の表面にオゾンガスがそれぞれ供給され、ウエハ２００上に吸着しているＴＥＭＡＺｒガスのガス分子とオゾンガスとが化学反応し、ウエハ２００上に１原子層から数原子層の高誘電率膜（ＺｒＯ_２膜）が生成される。

反応ガスの供給を所定時間継続したら、開閉バルブ２４１ｂを閉め、開閉バルブ２４１ｊを開けて、オゾンガスの生成を継続したままインナチューブ２０４内への反応ガスの供給を停止する。

（パージ工程（Ｓ３４））
続いて、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを開けて、インナチューブ２０４内にＮ_２ガス（パージガス）を供給する。このとき、第１不活性ガス供給管２４０ｇ及び第２不活性ガス供給管２４０ｈからのＮ_２ガスの流量をそれぞれ例えば４ｓｌｍとする。これにより、インナチューブ２０４内からのオゾンガス及び反応生成物の排出が促される。所定時間（例えば１０秒）経過してインナチューブ２０４内の雰囲気がＮ_２ガスに置換されたら、開閉バルブ２４１ｇ及び開閉バルブ２４１ｈを閉めてインナチューブ２０４内へのＮ_２ガスの供給を停止する。そして、さらにインナチューブ２０４内を所定時間（例えば１５秒）排気する。

以後、気化ガス供給工程（Ｓ３１）〜パージ工程（Ｓ３４）を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、ＴＥＭＡＺｒガス及びオゾンガスを互いに混合させずにインナチューブ２０４内に交互に供給し、ウエハ２００上に所望の厚さの高誘電率膜（ＺｒＯ_２膜）を形成する（成膜工程（Ｓ３０））。なお、各工程の処理条件としては必ずしも上記に限定されず、例えば図１３に示すような条件とすることができる。

＜気化ガス供給工程（Ｓ３１）の処理条件＞
処理圧力：１０〜７００Ｐａ、好ましくは２５０Ｐａ、
ＴＥＭＡＺｒガスの流量：０．０１〜０．３５ｇ／ｍｉｎ、好ましくは０．３ｇ／ｍｉｎ、
Ｎ_２ガスの流量：０．１〜１．５ｓｌｍ、好ましくは１．０ｓｌｍ、
処理温度：１８０〜２５０℃、好ましくは２２０℃、
実施時間：３０〜１８０秒、好ましくは１２０秒

＜パージ工程（Ｓ３２）の処理条件＞
処理圧力：１０〜１００Ｐａ、好ましくは７０Ｐａ、
Ｎ_２ガスの流量：０．５〜２０ｓｌｍ、好ましくは１２ｓｌｍ、
処理温度：１８０〜２５０℃、好ましくは２２０℃、
実施時間：３０〜１５０秒、好ましくは６０秒

＜反応ガス供給工程（Ｓ３３）の処理条件＞
処理圧力：１０〜３００Ｐａ、好ましくは１００Ｐａ、
オゾンガスの流量：６〜２０ｓｌｍ、好ましくは１７ｓｌｍ、
Ｎ_２ガスの流量：０〜２ｓｌｍ、好ましくは０．５ｓｌｍ、
処理温度：１８０〜２５０℃、好ましくは２２０℃、
実施時間：１０〜３００秒、好ましくは１２０秒

＜パージ工程（Ｓ３４）の処理条件＞
処理圧力：１０〜１００Ｐａ、好ましくは７０Ｐａ、
Ｎ_２ガスの流量：０．５〜２０ｓｌｍ、好ましくは１２ｓｌｍ、
処理温度：１８０〜２５０℃、好ましくは２２０℃、
実施時間：１０〜９０秒、好ましくは６０秒

（大気圧復帰工程（Ｓ４０）、基板搬出工程（Ｓ５０））
ウエハ２００上に所望の厚さの高誘電率膜（ＺｒＯ_２膜）を形成した後、ＡＰＣバルブ２３１ａの開度を小さくし、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、プロセスチューブ２０５内（インナチューブ２０４内及びアウタチューブ２０３内）の圧力が大気圧になるまでインナチューブ２０４内にパージガスを供給する（Ｓ４０）。そして、基板搬入工程（Ｓ１０）と逆の手順により、成膜済のウエハ２００をインナチューブ２０４内から搬出する（Ｓ５０）。なお、基板搬出工程（Ｓ５０）においては、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、インナチューブ２０４内にパージガスを供給し続けることが好ましい。

（５）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態によれば、ボート２１７におけるウエハ２００が積層される領域より下方側の領域の外周は、円筒に形成されたガス侵入抑制筒２１７ｆにより囲われている。そのため、インナチューブ２０４内に供給されたガスが、ウエハ２００間の空間へ流れずに、ボート２１７におけるウエハ２００が積層される領域より下方側の領域に流れてしまうことを抑制できる。すなわち、ボート２１７により保持される複数枚のウエハ２００のうち下部に保持されたウエハ２００間へのＴＥＭＡＺｒガスやオゾンガスの供給を促すことができ、下部に保持されたウエハ２００の面内中央部に供給されるＴＥＭＡＺｒガスやオゾンガスの流速が低下してしまうことを抑制でき、ウエハ２００面内及びウエハ２００間における基板処理の均一性を向上させることが可能となる。

参考までに、従来の基板処理装置の処理炉２０２’の構成について図１７に示す。図１７によれば、従来の基板処理装置におけるボート２１７’は、ウエハ２００が積層される領域より下方側の領域に、例えば石英や炭化珪素からなる複数枚の円盤状の断熱板２１７ｇ’が、それぞれ水平姿勢で積層された状態で保持されていた。そして、従来の基板処理装置のボート２１７’においては、ウエハ２００が積層される領域より下方側の領域に、ガス侵入抑制筒２１７ｆが設けられていなかった。そのため、インナチューブ２０４内に供給されたガスが、ウエハ２００間の空間へ流れずに、ボート２１７’におけるウエハ２００が積層される領域より下方側の領域に流れてしまい、下部に保持されたウエハ２００へ供給されるガスの流速が低下してしまい（ガスの供給量が減少してしまい）、ウエハ２００面内及びウエハ２００間における基板処理の均一性が低下してしまう場合があった。

（ｂ）本実施形態によれば、ボート２１７がインナチューブ２０４内に収容された状態において、ボート２１７の上端の端板２１７ｃと、インナチューブ２０４の天板との間の距離が、積層されるウエハ２００間の距離（積層ピッチ）よりも短くなるように構成されている。すなわち、端板２１７ｃとインナチューブ２０４の天板との間の空間のコンダクタンスが、ウエハ２００が積層された領域におけるコンダクタンスよりも小さくなり、端板２１７ｃとインナチューブ２０４の天板との間の空間にガスが流れにくくなるように構成されている。そのため、インナチューブ２０４内に供給されたＴＥＭＡＺｒガスやオゾンガスが、ウエハ２００間の空間へ流れずに端板２１７ｃとインナチューブ２０４の天板との間の空間に流れてしまうことを抑制でき、上部に保持されたウエハ２００間へのＴＥＭＡＺｒガスやオゾンガスの供給を促すことができ、上部に保持されたウエハ２００の面内中央部に供給されるＴＥＭＡＺｒガスやオゾンガスの流速が低下してしまうことを抑制で
き、ウエハ２００面内及びウエハ２００間における基板処理の均一性を向上させることが可能となる。

これに対して、従来の基板処理装置では、図１７に示すように、ボート２１７’の上端の端板２１７ｃ’と、インナチューブ２０４’の天板との間の距離が、積層されるウエハ２００間の距離（積層ピッチ）よりも長く構成されていた。すなわち、端板２１７ｃ’とインナチューブ２０４’の天板との間の空間のコンダクタンスが、ウエハ２００が積層された領域におけるコンダクタンスよりも大きくなるように構成されていた。そのため、インナチューブ２０４’内に供給されたガスが、ウエハ２００間の空間へ流れずに、端板２１７ｃ’とインナチューブ２０４’の天板との間の空間に流れてしまい、上部に保持されたウエハ２００へ供給されるガスの流速が低下してしまい（ガスの供給量が減少してしまい）、ウエハ２００面内及びウエハ２００間における基板処理の均一性が低下してしまう場合があった。

（ｃ）本実施形態によれば、ボート２１７がインナチューブ２０４内に収容された状態において、インナチューブ２０４内壁とガス侵入抑制筒２１７ｆとの間の距離が、積層されるウエハ２００間の距離よりも短くなるように構成されている。すなわち、インナチューブ２０４内壁とガス侵入抑制筒２１７ｆとの間の空間のコンダクタンスが、ウエハ２００が積層された領域におけるコンダクタンスよりも小さくなり、インナチューブ２０４内壁とガス侵入抑制筒２１７ｆとの間の空間にガスが流れにくくなるように構成されている。そのため、インナチューブ２０４内に供給されたＴＥＭＡＺｒガスやオゾンガスが、ウエハ２００間の空間へ流れずに、インナチューブ２０４内壁とガス侵入抑制筒２１７ｆとの間の空間に流れてしまうことを抑制でき、下部に保持されたウエハ２００間へのＴＥＭＡＺｒガスやオゾンガスの供給を促すことができ、下部に保持されたウエハ２００の面内中央部に供給されるＴＥＭＡＺｒガスやオゾンガスの流速が低下してしまうことを抑制でき、ウエハ２００面内及びウエハ２００間における基板処理の均一性を向上させることが可能となる。

これに対して、従来の基板処理装置では、図１７に示すように、インナチューブ２０４’の内壁と、ボート２１７’に保持された断熱板２１７ｇ’の外縁との距離が、積層されるウエハ２００間の距離（積層ピッチ）よりも長く構成されていた。すなわち、インナチューブ２０４’の内壁と断熱板２１７ｇ’の外縁との間の空間のコンダクタンスが、ウエハ２００が積層された領域におけるコンダクタンスよりも大きくなるように構成されていた。そのため、インナチューブ２０４’内に供給されたガスが、ウエハ２００間の空間へ流れずに、インナチューブ２０４’の内壁下部と断熱板２１７ｇ’の外縁との間の空間に流れてしまい、下部に保持されたウエハ２００間への供給されるガスの流速が低下してしまい（ガスの供給量が減少してしまい）、ウエハ２００面内及びウエハ２００間における基板処理の均一性が低下してしまう場合があった。

ここで、以上の（ａ）〜（ｃ）に示す効果を図１５に示す。図１５の横軸はボート内におけるウエハの保持位置を示しており、左側がボート内下部を、右側がボート内上部をそれぞれ示している。縦軸は各ウエハ２００面内中央に供給されるガスの流速の測定値を示している。■印で示される曲線（ａ）は、本実施形態にかかる基板処理装置を用いた場合の測定値（実施例）を示しており、◇印で示される曲線（ｂ）は、従来の基板処理装置を用いた場合の測定値（比較例）を示している。図１５によれば、本実施形態にかかる基板処理装置を用いた場合（曲線（ａ））には、従来の基板処理装置を用いた場合（曲線（ａ））と比較して、上部あるいは下部に保持されたウエハ２００の面内中央部に供給されるガスの流速の低下が抑制できていることが分かる。また、ガスの流速を全体的に高めることができ、基板処理の効率を向上させることが可能であることが分かる。

（ｄ）本実施形態によれば、ガス侵入抑制筒２１７ｆの上端開口及び下端開口は、それぞれ蓋板２１７ｅ及び端板２１７ｄにより気密に閉塞されている。そのため、ガス侵入抑制筒２１７ｆの内部へのＴＥＭＡＺｒガスやオゾンガスの侵入を抑制し、ガス侵入抑制筒２１７ｆの内部におけるＴＥＭＡＺｒガスやオゾンガスのガス溜まりの発生を抑制し、基板処理の品質を低下させるパーティクルの生成を抑制できる。これに対して、図１７に示す従来の基板処理装置では、ボート２１７’におけるウエハ２００が積層される領域より下方側の領域（断熱板２１７ｇ’が積層される領域）にＴＥＭＡＺｒガスやオゾンガスが侵入し易く、ＴＥＭＡＺｒガスやオゾンガスのガス溜まりによりパーティクルが生成され易かった。

（ｅ）本実施形態によれば、ガス侵入抑制筒２１７ｆの側壁下部には、少なくとも１個以上の通気口２１７ｇが設けられている。このように、ガス侵入抑制筒２１７ｆの側壁に通気口２１７ｇを設けることにより、インナチューブ２０４内の排気（圧力調整）を迅速に、かつ安定的に行うことが可能となる。また、通気口２１７ｇを、ガス侵入抑制筒２１７ｆの側壁の上部ではなく下部に設けることにより、ガス侵入抑制筒２１７ｆの内部へのＴＥＭＡＺｒガスやオゾンガスの侵入を抑制することができ、ガス侵入抑制筒２１７ｆの内部にて原料ガスのガス溜まりが発生し、基板処理の品質を低下させるパーティクルが生成されてしまうことを抑制できる。

なお、図３に示すようにガス侵入抑制筒２１７ｆの上端開口及び下端開口を蓋板２１７ｅ及び端板２１７ｄによりそれぞれ気密に閉塞しつつ、ガス侵入抑制筒２１７ｆの内部を予め真空排気しておくこととした場合（ガス侵入抑制筒２１７ｆを真空キャップ状に構成した場合）には、ガス侵入抑制筒２１７ｆの内外へのガスの流通が発生しなくなるため、インナチューブ２０４内の排気（圧力調整）をさらに迅速に、かつ安定的に行うことが可能となる。ガス侵入抑制筒２１７ｆの内部におけるガス溜まりの発生を防ぎ、パーティクルの生成をさらに抑制できる。

（ｆ）本実施形態にかかるインナチューブ２０４の側壁は、図５に示すようにインナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２が、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁と気化ガス噴出口２４８ａとの間の距離Ｌ１よりも長くなるように構成されている。また同様に、インナチューブ２０４の側壁は、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離Ｌ２が、インナチューブ２０４内に収納されたウエハ２００の外縁と反応ガス噴出口２４８ｂとの間の距離Ｌ１よりも長くなるように構成されている。このように、ウエハ２００の外縁とガス排気口２０４ａとの間の距離を長く確保した場合には、ガス流１０の速度が増大している領域をウエハ２００から遠ざけ、ウエハ２００上におけるガス流１０の速度を均一化させることができる。そして、ウエハ２００に供給されるガスの流量を均一化させ、膜厚の均一性を向上させることが可能となる。

＜本発明の第２の実施形態＞
以下に、本発明の第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図４は、本発明の第２の実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。図１０は、本発明の第２の実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。図１２は、本発明の第２の実施形態にかかるクリーニング工程におけるガス供給のシーケンス図である。図１４は、本発明の第２の実施形態にかかるクリーニング工程の処理条件を例示するグラフ図である。

（１）基板処理装置の構成
本実施形態にかかる基板処理装置は、ボート２１７がインナチューブ２０４内に収容さ
れた状態において、インナチューブ２０４内壁とガス侵入抑制筒２１７ｆとの間の空間に不活性ガスを供給するバリアガス供給ユニットをさらに備える点が、上述の実施形態と異なる。また、本実施形態にかかる基板処理装置は、気化ガスノズル２３３ａ及び反応ガスノズル２３３ｂを介してインナチューブ２０４内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給ユニットをさらに備える点が、上述の実施形態と異なる。その他の構成は第１の実施形態と同じである。

（バリアガス供給ユニット）
バリアガス供給ユニットは、例えばシールキャップ２１９と回転軸２５５との隙間からインナチューブ２０４内にＮ_２ガス等の不活性ガスを供給するバリアガス供給管２４０ｋを備えている。バリアガス供給管２４０ｋには、上流側から順に、Ｎ_２ガス等の不活性ガスを供給する図示しないバリアガス供給源、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｋ、開閉バルブ２４１ｋが設けられている。

ボート２１７がインナチューブ２０４内に収容された状態において開閉バルブ２４１ｋを開けることにより、インナチューブ２０４内の下方から上方に向けて不活性ガスが供給され、インナチューブ２０４内壁とガス侵入抑制筒２１７ｆとの間の空間が不活性ガスにより満たされるように構成されている。その結果、インナチューブ２０４内壁とガス侵入抑制筒２１７ｆとの間の空間へのＴＥＭＡＺｒガスやオゾンガスの侵入が抑制され、インナチューブ２０４内壁下部やガス侵入抑制筒２１７ｆの側壁等への成膜を抑制できるように構成されている。

（クリーニングガス供給ユニット）
クリーニングガス供給ユニットは、第１のクリーニングガスとして例えば三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）ガスを供給する第１クリーニングガス管２４０ｍと、第２のクリーニングガスとして例えば酸素（Ｏ_２）ガスを供給する第２クリーニングガス管２４０ｎと、を備えている。第１クリーニングガス管２４０ｍの下流側は、気化ガス供給管２４０ａにおける開閉バルブ２４１ａの下流側に接続されている。第２クリーニングガス管２４０ｎの下流側は、反応ガス供給管２４０ｂにおける開閉バルブ２４１ｂの下流側に接続されている。第１クリーニングガス管２４０ｍには、上流側から順に、ＢＣｌ_３ガスを供給する図示しない第１クリーニングガス供給源、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｍ、開閉バルブ２４１ｍが設けられている。第２クリーニングガス管２４０ｎには、上流側から順に、Ｏ_２ガスを供給する図示しない第２クリーニングガス供給源、流量コントローラ（ＭＦＣ）２４２ｎ、開閉バルブ２４１ｎが設けられている。

開閉バルブ２４１ａを閉め、開閉バルブ２４１ｍを開けることにより、気化ガスノズル２３３ａを介してインナチューブ２０４内にＢＣｌ_３ガスを供給することが出来るように構成されている。また、開閉バルブ２４１ｂを閉め、開閉バルブ２４１ｎを開けることにより、反応ガスノズル２３３ｂを介してインナチューブ２０４内にＯ_２ガスを供給することが出来るように構成されている。ＢＣｌ_３ガス及びＯ_２ガスはインナチューブ２０４内に同時に供給することが可能なように構成されている。

（２）基板処理工程
本実施形態にかかる基板処理工程は、上述の成膜工程（Ｓ３０）において、インナチューブ２０４とガス侵入抑制筒２１７ｆとの間の空間に不活性ガスを供給する点が、上述の実施形態と異なる。更に本実施形態にかかる基板処理工程は、上述の成膜工程（Ｓ３０）〜基板搬出工程（Ｓ５０）を実施した後、インナチューブ２０４内壁等に堆積した薄膜等を除去するクリーニング工程（Ｓ８０）を実施する点が上述の実施形態と異なる。

（基板処理工程（Ｓ１０）〜基板搬出工程（Ｓ５０））
上述の実施形態と同様に、基板処理工程（Ｓ１０）〜基板搬出工程（Ｓ５０）を実施する。なお、本実施形態においては、気化ガス供給工程（Ｓ３１）〜パージ工程（Ｓ３４）を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返す際に、開閉バルブ２４１ｋを開け、インナチューブ２０４内の下方から上方に向けてＮ_２ガス（不活性ガス）を供給する。

（ボート搬入工程（Ｓ６０））
続いて、ウエハ２００を保持していない空のボート２１７を、ボートエレベータ１１５によって持ち上げて、インナチューブ２０４内に搬入（ボートローディング）する。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。なお、ボート搬入工程（Ｓ６０）においては、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、インナチューブ２０４内にパージガスを供給し続けることが好ましい。

（減圧及び昇温工程（Ｓ７０））
続いて、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを閉め、インナチューブ２０４内（処理室２０１内）が所望の処理圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２３１ｂにより排気する。この際、圧力センサ２４５で測定した圧力に基づき、ＡＰＣバルブ２３１ａの開度をフィードバック制御する。また、インナチューブ２０４内が所望の温度（処理温度）となるようにヒータ２０７への通電量を調整する。この際、温度センサが検出した温度情報に基づき、ヒータ２０７への通電具合をフィードバック制御する。そして、回転機構２６７により、ボート２１７及びウエハ２００を回転させる。

なお、減圧及び昇温工程（Ｓ７０）終了時の条件としては、例えば、
処理圧力：１３３０〜２６６００Ｐａ、好ましくは１３３０Ｐａ、
処理温度：３００〜７００℃、好ましくは５４０℃
が例示される。

（クリーニング工程（Ｓ８０））
続いて、後述するクリーニングガス供給工程（Ｓ８１）〜排気工程（Ｓ８３）を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、インナチューブ２０４内壁やガス侵入抑制筒２１７ｆの側壁等に形成された薄膜を除去する。図１２に、クリーニングガス供給工程（Ｓ８１）〜排気工程（Ｓ８３）の各工程におけるガスの供給シーケンスを例示する。

（クリーニングガス供給工程（Ｓ８１））
まず、開閉バルブ２４１ａ、開閉バルブ２４１ｇ，２４１ｂ，２４１ｈを閉めたまま、開閉バルブ２４１ｍ，２４１ｎを開けることにより、ボート２１７を搬入したインナチューブ２０４内に気化ガスノズル２３３ａを介してＢＣｌ_３ガス（第１のクリーニングガス）を供給すると共に、反応ガスノズル２３３ｂを介してＯ_２ガス（第２のクリーニングガス）を供給する。また、開閉バルブ２４１ｋを開け、インナチューブ２０４内の下方から上方に向けてＮ_２ガス（不活性ガス）を供給する。このとき、第１クリーニングガス管２４０ｍからのＢＣｌ_３ガスの流量を例えば１ｓｌｍとし、第２クリーニングガス管２４０ｎからのＯ_２ガスの流量を例えば０．０２ｓｌｍとし、バリアガス供給管２４０ｋからのＮ_２ガスの流量を例えば０．２５ｓｌｍとする。

所定時間（例えば２７０ｓｅｃ）経過して、インナチューブ２０４内が所定の処理圧力（例えば１００Ｔｏｒｒ）に到達したら、開閉バルブ２４１，２４１ｎ，２４１ｋを閉めて、インナチューブ２０４内へのＢＣｌ_３ガス、Ｏ_２ガス、Ｎ_２ガスの供給を停止する。また、例えばＡＰＣバルブ２３１ａを閉めることにより、排気ラインによるプロセスチューブ２０５内（インナチューブ２０４内）の排気を実質的に停止する。

（封止工程（Ｓ８２））
続いて、プロセスチューブ２０５内（インナチューブ２０４内）の排気を実質的に停止したまま、インナチューブ２０４内にＢＣｌ_３ガス（第１のクリーニングガス）及びＯ_２ガス（第２のクリーニングガス）を所定圧力（１００Ｔｏｒｒ）のまま所定時間（例えば１８０ｓｅｃ）封入する。その結果、インナチューブ２０４内壁やガス侵入抑制筒２１７ｆの側壁等に成膜されていた薄膜がエッチングされ、例えば塩化Ｚｒや塩化Ｈｆ等のガスが発生する。

（排気工程（Ｓ８３））
続いて、インナチューブ２０４内からクリーニングガスを排気する。すなわち、開閉バルブ２４１ａ，２４１ｇ，２４１ｂ，２４１ｈ，２４１ｍ，２４１ｎ，２４１ｋを閉めたまま、ＡＰＣバルブ２３１ａを開けることにより、プロセスチューブ２０５内の残留ガス（クリーニングガスや塩化Ｚｒや塩化Ｈｆ等のガス）を排気する。このとき、開閉バルブ２４１ｇ，２４１ｈを開けて、インナチューブ２０４内へ不活性ガス（パージガス）を供給することにより、インナチューブ２０４内からの残留ガスの排出を促すようにしてもよい。

以後、クリーニングガス供給工程（Ｓ８１）〜排気工程（Ｓ８３）を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、インナチューブ２０４内壁やガス侵入抑制筒２１７ｆの側壁等に成膜されていた薄膜のエッチングを進行させる（Ｓ８０）。なお、クリーニングガス供給工程（Ｓ８１）の処理条件としては必ずしも上記に限定されず、例えば図１４に示すような条件とすることができる。

＜クリーニングガス供給工程（Ｓ８１）の処理条件＞
処理圧力：１３３０〜２６６００Ｐａ、好ましくは１３３００Ｐａ、
ＢＣｌ_３ガスの流量：０．００１〜５ｓｌｍ、好ましくは１ｓｌｍ、
Ｏ_２ガスの流量：０〜０．０５ｓｌｍ、好ましくは１ｓｌｍ、
Ｎ_２ガスの流量：０．１〜１ｓｌｍ、好ましくは０．１５ｓｌｍ、
処理温度：３００〜７００℃、好ましくは５４０℃

その後、ＡＰＣバルブ２３１ａの開度を小さくし、開閉バルブ２４１ｇ、開閉バルブ２４１ｈを開けて、プロセスチューブ２０５内（インナチューブ２０４内及びアウタチューブ２０３内）の圧力が大気圧になるまでインナチューブ２０４内にパージガスを供給する（Ｓ９０）。

（３）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を更に奏する。

（ａ）本実施形態においては、気化ガス供給工程（Ｓ３１）〜パージ工程（Ｓ３４）を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返す際に、開閉バルブ２４１ｋを開け、インナチューブ２０４内の下方から上方に向けてＮ_２ガス（不活性ガス）を供給する。その結果、インナチューブ２０４内壁とガス侵入抑制筒２１７ｆとの間の空間がＮ_２ガスにより満たされ、インナチューブ２０４内壁とガス侵入抑制筒２１７ｆとの間の空間へのＴＥＭＡＺｒガスやオゾンガスの侵入が抑制され、インナチューブ２０４内壁下部やガス侵入抑制筒２１７ｆの側壁等への成膜が抑制される。

（ｂ）本実施形態においては、インナチューブ２０４内壁下部やガス侵入抑制筒２１７ｆの側壁等への成膜を抑制できることから、上述のクリーニング工程（Ｓ８０）を実施することにより、インナチューブ２０４内壁下部やガス侵入抑制筒２１７ｆの側面に成膜され
ていた薄膜のエッチングを、より迅速かつ完全に行うことが可能となる。

上述した通り、図１７に示す従来の基板処理装置では、インナチューブ２０４’内に供給されたガスが、ウエハ２００間の空間へ流れずに、インナチューブ２０４’の内壁下部と断熱板２１７ｇ’の外縁との間の空間に流れてしまう場合があった。そのため、インナチューブ２０４内壁下部や断熱板２１７ｇ’に膜が厚く成膜されてしまう場合があった。また、インナチューブ２０４’の下部や断熱板２１７ｇ’は、ボート２１７’がインナチューブ２０４’内に収容された状態において、ヒータ２０７’による加熱領域よりも下方側に配置されるように構成されていた。そのため、インナチューブ２０４’内にクリーニングガスを供給するクリーニング工程を実施したとしても、インナチューブ２０４’の下部や断熱板２１７ｇ’の温度が十分に上がらず、エッチングレートが低下してしまい、インナチューブ２０４’の内壁下部や断熱板２１７ｇ’にエッチング残り（除去しきれなかった薄膜）が発生してしまう場合がある。図１６（ａ）は従来の基板処理装置においてエッチング残りの発生箇所を示す模式図であり、図１６（ｂ）はエッチング残りが発生した箇所の温度分布を示すグラフ図である。図１６（ａ）によれば、インナチューブ２０４’の内壁下部や断熱板２１７ｇ’（図中の領域ａ１）にエッチング残りが発生していることが分かる。また、図１６（ｂ）によれば、エッチング残りが発生している領域ａ１では、下方側に行くにつれて徐々に温度が低下していることが分かり、下方側に行くにつれてエッチングレートが低下していることが示唆されている。

なお、本実施形態にかかる基板処理装置も、ボート２１７がインナチューブ２０４内に収容された状態において、ガス侵入抑制筒２１７ｆの少なくとも一部が、ヒータ２０７による加熱領域よりも下方側に配置されるように構成されている。そのため、クリーニング工程（Ｓ８０）を実施する際には、ガス侵入抑制筒２１７ｆの側面の温度や、ガス侵入抑制筒２１７ｆと対向するインナチューブ２０４内壁下部の温度が、ウエハ２００が積層される領域の温度よりも低温になってしまう。しかしながら、本実施形態においては、インナチューブ２０４内壁やガス侵入抑制筒２１７ｆの側壁等への成膜を抑制できることから、ガス侵入抑制筒２１７ｆがヒータ２０７による加熱領域よりも下方側に配置されるように構成されていたとしても、すなわちエッチングレートが低下しているとしても、上述の課題を解決することが可能となる。

＜本発明の他の実施形態＞
上述の実施形態では液体原料として例えばＴＥＭＡＺｒを用いたが、本発明はかかる形態に限定されない。すなわち、液体原料としてＴＥＭＡＨ（Ｔｅｒａｋｉｓ Ｅｔｈｙｌ
Ｍｅｔｈｙｌ Ａｍｉｎｏ Ｈａｆｎｉｕｍ）を用いてもよく、また、Ｓｉ原子、Ｈｆ原子、Ｚｒ原子、Ａｌ原子、Ｔｉ原子、Ｔａ原子、Ｒｕ原子、Ｉｒ原子、Ｇｅ原子、Ｓｂ原子、Ｔｅ原子のいずれかを含む他の有機化合物あるいは塩化物を用いてもよい。また、第１の原料ガスとしてＴＥＭＡＺｒを気化させたＴＥＭＡＺｒガスを用いる場合に限定せず、ＴＥＭＡＨを気化させたＴＥＭＡＨガスや、Ｓｉ原子、Ｈｆ原子、Ｚｒ原子、Ａｌ原子、Ｔｉ原子、Ｔａ原子、Ｒｕ原子、Ｉｒ原子、Ｇｅ原子、Ｓｂ原子、Ｔｅ原子のいずれかを含む有機化合物あるいは塩化物を気化或いは分解させた他のガスを用いてもよい。

上述の実施形態では、反応ガスとしてオゾンガス（酸化剤）を用いたが、オゾンガス以外の酸化剤を用いることとしてもよい。また、反応ガスとして例えばアンモニアなどの窒化剤を用いてもよい。

上述の実施形態では、ウエハ２００上にＺｒＯ_２膜を形成する場合について説明したが、その他、Ｈｆ酸化膜、Ｓｉ酸化膜、ＡＩ酸化膜、Ｔｉ酸化膜、Ｔａ酸化膜、Ｒｕ酸化膜、Ｉｒ酸化膜、Ｓｉ窒化膜、ＡＩ窒化膜、Ｔｉ窒化膜、ＧｅＳｂＴｅ膜のいずれかを形成する場合にも本発明は好適に適用可能である。

上述の実施形態では、第１の原料ガスとしての気化ガスと第２の原料ガスとしての反応ガスとをウエハ２００上へ交互に供給するＡＬＤ法を用いる場合について説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。すなわち、第１の原料ガスと第２の原料ガスとをウエハ２００上に同時に供給するＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の他の方法を実施する場合にも好適に適用可能である。また、ウエハ２００上に２数種のガスを供給する場合に限定せず、１種類のガスを供給する場合であっても、また３種類以上のガスを供給する場合であっても好適に適用可能である。

＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

本発明の一態様によれば、
複数枚の基板を水平姿勢で積層した状態で保持する基板保持具と、
前記基板保持具が収容されるインナチューブと、
前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、
前記インナチューブ内に配設されたガスノズルと、
前記ガスノズルに開設されたガス噴出口と、
前記ガスノズルを介して前記インナチューブ内に原料ガスを供給する原料ガス供給ユニットと、
前記インナチューブの側壁に開設されたガス排気口と、
前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して前記ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かうガス流を前記インナチューブ内に生成する排気ユニットと、
前記基板保持具における前記基板が積層される領域より下方側の領域の外周を囲うガス侵入抑制筒と、を備える
基板処理装置が提供される。

好ましくは、
前記アウタチューブの外周を囲うように設けられた加熱ユニットをさらに備え、
前記基板保持具が前記インナチューブ内に収容された状態において、前記ガス侵入抑制筒の少なくとも一部は、前記加熱ユニットによる加熱領域よりも下方側に設けられる。

好ましくは、
前記ガス侵入抑制筒の上下端はそれぞれ気密に閉塞されており、
前記ガス侵入抑制筒の側壁下部には少なくとも１個以上の通気口が設けられる。

好ましくは、
前記ガス侵入抑制筒の上下端はそれぞれ気密に閉塞されており、
前記ガス侵入抑制筒の内部は真空排気されている。

好ましくは、
前記ガス侵入抑制筒は石英または炭化珪素からなる円筒として構成される。

好ましくは、
前記基板保持具は上端に端板を備えており、
前記インナチューブの上端は天板により閉塞されており、
前記基板保持具が前記インナチューブ内に収容された状態において、前記基板保持具の上端の端板と、前記インナチューブの天板との間の距離が、前記積層される基板間の距離よりも短い。

好ましくは、
前記インナチューブ内壁と前記ガス侵入抑制筒との間の距離が、前記積層される基板間の距離よりも短い。

好ましくは、
前記基板保持具が前記インナチューブ内に収容された状態において、前記インナチューブ内壁と前記ガス侵入抑制筒との間の空間に不活性ガスを供給するバリアガス供給ユニットと、をさらに備える。

好ましくは、
前記アウタチューブの下方開口を気密に封止する蓋体と、
前記蓋体を貫通して前記基板保持具を下方から支持する回転軸と、
前記回転軸を回転させる回転ユニットと、を備え、
前記バリアガス供給ユニットは、前記蓋体と前記回転軸との隙間から不活性ガスを供給する。

好ましくは、
前記インナチューブ内に原料ガスを供給する際に、前記インナチューブ内壁と前記ガス侵入抑制筒との間の空間に不活性ガスを供給させるように前記原料ガス供給ユニット及び前記バリアガス供給ユニットを制御する制御部を備える。

好ましくは、
前記ガスノズルを介して前記インナチューブ内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給ユニットを備える。

好ましくは、
前記インナチューブ内にクリーニングガスを供給する際に、前記インナチューブ内壁と前記ガス侵入抑制筒との間の空間に不活性ガスを供給させるように前記クリーニングガス供給ユニット及び前記バリアガス供給ユニットを制御する制御部を備える。

本発明の他の態様によれば、
複数枚の基板を水平姿勢で積層した状態で保持した基板保持具をインナチューブ内に搬入する工程と、
前記インナチューブ内に原料ガスを供給して前記基板上に薄膜を形成する成膜工程と、
前記基板保持具を前記インナチューブ内から搬出する工程と、を有し、
前記成膜工程では、前記基板保持具における前記基板が積層される領域より下方側の領域の外周をガス侵入抑制筒で囲う
半導体装置の製造方法が提供される。

好ましくは、
前記成膜工程では、前記インナチューブと前記ガス侵入抑制筒との間の空間に不活性ガスを供給する。

好ましくは、
前記成膜工程は、
前記インナチューブ内に第１の原料ガスを供給する工程と、
前記インナチューブ内から前記第１の原料ガスを排気する工程と、
前記インナチューブ内に第２の原料ガスを供給する工程と、
前記インナチューブ内から前記第２の原料ガスを排気する工程と、
を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返す。

好ましくは、
前記基板保持具を搬入した前記インナチューブ内にクリーニングガスを供給する工程と、
前記インナチューブ内の排気を実質的に止めて、前記インナチューブ内に前記クリーニングガスを所定時間封入する工程と、
前記インナチューブ内から前記クリーニングガスを排気する工程と、
を１サイクルとしてこのサイクルを繰り返すクリーニング工程を有する。

好ましくは、
前記クリーニングガスを供給する工程では、前記インナチューブと前記ガス侵入抑制筒との間の空間に不活性ガスを供給する。

本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。 本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の変形例である。 本発明の第２の実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。 本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置が備えるプロセスチューブの横断面図である。 本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置が備えるインナチューブの斜視図である。 本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置が備えるインナチューブの変形例である。 本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置が備えるボートの斜視図である。 本発明の第１の実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。 本発明の第２の実施形態にかかる基板処理工程のフロー図である。 本発明の第１の実施形態にかかる成膜工程におけるガス供給のシーケンス図である。 本発明の第２の実施形態にかかるクリーニング工程におけるガス供給のシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態にかかる成膜工程の処理条件を例示するグラフ図である。 本発明の第２の実施形態にかかるクリーニングガス供給工程の処理条件を例示するグラフ図である。 各ウエハ面内中央部に供給されるガスの流速分布の測定結果を示すグラフ図である。 （ａ）は従来の基板処理装置においてエッチング残りの発生箇所を示す模式図であり、（ｂ）はエッチング残りが発生する箇所の温度分布を示すグラフ図である。 従来の基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。

符号の説明

１０１ 基板処理装置
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ アウタチューブ
２０４ インナチューブ
２０４ａ ガス排気口
２０４ｂ ガス排気部
２０７ ヒータ（加熱ユニット）
２１７ ボート（基板保持具）
２１７ｃ 上端の端板
２１７ｄ 下端の端板
２１７ｅ 蓋板
２１７ｆ ガス侵入抑制筒
２１７ｇ 通気口
２３３ａ 気化ガスノズル
２３３ｂ 反応ガスノズル
２４８ａ 気化ガス噴出口
２４８ｂ 反応ガス噴出口
２５５ 回転軸
２８０ コントローラ（制御部）

Claims (5)

1. 複数枚の基板を水平姿勢で積層した状態で保持する基板保持具と、
   前記基板保持具が収容されるインナチューブと、
   前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、
   前記インナチューブ内に配設されたガスノズルと、
   前記ガスノズルに開設されたガス噴出口と、
   前記ガスノズルを介して前記インナチューブ内に原料ガスを供給する原料ガス供給ユニットと、
   前記インナチューブの側壁に開設されたガス排気口と、
   前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気して前記ガス噴出口から前記ガス排気口へと向かうガス流を前記インナチューブ内に生成する排気ユニットと、
   前記基板保持具における前記基板が積層される領域より下方側の領域の外周を囲うガス侵入抑制筒と、を備える
   ことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記アウタチューブの外周を囲うように設けられた加熱ユニットをさらに備え、
   前記基板保持具が前記インナチューブ内に収容された状態において、前記ガス侵入抑制筒の少なくとも一部は、前記加熱ユニットによる加熱領域よりも下方側に設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記基板保持具は上端に端板を備えており、
   前記インナチューブの上端は天板により閉塞されており、
   前記基板保持具が前記インナチューブ内に収容された状
   態において、前記基板保持具の上端の端板と、前記インナチューブの天板との間の距離が、前記積層される基板間の距離よりも短い
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記基板保持具が前記インナチューブ内に収容された状態において、前記インナチューブ内壁と前記ガス侵入抑制筒との間の空間に不活性ガスを供給するバリアガス供給ユニットと、をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
5. 複数枚の基板を水平姿勢で積層した状態で保持した基板保持具をインナチューブ内に搬入する工程と、
   前記インナチューブ内に原料ガスを供給して前記基板上に薄膜を形成する成膜工程と、
   前記基板保持具を前記インナチューブ内から搬出する工程と、を有し、
   前記成膜工程では、前記基板保持具における前記基板が積層される領域より下方側の領域の外周をガス侵入抑制筒で囲う
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。