JP2019173062A - 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents

半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】液体原料を気化して気化ガスとして使用して基板に膜を形成する際、排気管内における気化ガスの熱分解および再液化を抑制する技術を提供する。【解決手段】反応管内に収容された基板に対して、原料ガスを供給する第１の工程と、前記反応管に接続された排気管から、前記反応管内に残留する前記原料ガスを排気する第２の工程と、前記基板に対して、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する第３の工程と、前記排気管から、前記反応管内に残留する前記反応ガスを排気する第４の工程と、を順に所定回数行って前記基板上に膜を形成する工程を有し、少なくとも前記第１および第３の工程では、前記反応管の温度を、前記原料ガスの熱分解温度未満であって凝縮温度より高い温度である第１の温度に設定し、前記排気管の温度を前記第１の温度の１．０倍以上１．６倍以下である第２の温度に設定する。【選択図】図３

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムに関する。
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処理が行われることがある。形成される膜としては、例えば、チタン酸化膜（ＴｉＯ膜）等の導電膜が挙げられる（たとえば、特許文献１参照）。
特許第６０２３８５４号公報
上記のような導電膜を形成する際、液体原料を気化して気化ガスとして使用することがあるが、処理室内に気化ガスを供給した後に排気する際、排気管内で熱分解して排気管内に副生成物が堆積したり、気化ガスが再液化して排気管内に詰まりが発生したりする場合がある。
本発明の目的は、液体原料を気化して気化ガスとして使用して基板に膜を形成する際、排気管内における気化ガスの熱分解および再液化を抑制する技術を提供することにある。
本発明の一態様によれば、
反応管内に収容された基板に対して、原料ガスを供給する第１の工程と、
反応管に接続された排気管から、反応管内に残留する原料ガスを排気する第２の工程と、
基板に対して、原料ガスと反応する反応ガスを供給する第３の工程と、
排気管から、反応管内に残留する反応ガスを排気する第４の工程と、
を順に所定回数行って基板上に膜を形成する工程を有し、少なくとも第１および第３の工程では、反応管の温度を、原料ガスの熱分解温度未満であって凝縮温度より高い温度である第１の温度に設定し、排気管の温度を第１の温度の１．０倍以上１．６倍以下である第２の温度に設定する技術が提供される。
本発明によれば、液体原料を気化して気化ガスとして使用して基板に膜を形成する際、排気管内における気化ガスの熱分解および再液化を抑制する技術を提供することができる。
本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の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１のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す基板処理装置の配管関係を示す概略図である。 図１に示す基板処理装置が有するコントローラの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態におけるシーケンスを示す図である。 ＴＤＭＡＴガスの蒸気圧曲線を示す図であり、本実施形態で適用する温度帯を示す図である。
近年では、成膜処理の低温化が求められているが、液体原料を気化して気化ガス（原料ガスとも称する）として使用する際、処理室内に気化ガスを供給した後に排気するときに、排気管内で熱分解して排気管内に副生成物が堆積したり、気化ガスが再液化して排気管内に詰まりが発生したりする場合がある。発明者らは鋭意研究を行い、以下のようにその要因を見出した。
成膜処理を行う場合、通常、排気管は処理室の温度より顕著に高い温度であって、例えば、１．８倍から３倍程度の温度とする。しかし、液体原料のうち、特に自己分解温度が低い液体原料である有機系原料（有機化合物）を気化して得られた気化ガスは、低温であっても熱分解して副生成物を生成しやすい。その副生成物は、顕著に高い排気管の温度のために熱分解が促進され、粉化していることが多い。気化ガスの熱分解により生じる生成物は、ある温度までは膜として排気管に付着するが、一定温度を超えると粉化し始めて粉として排気管に付着するようになる。粉として付着すると、膜として付着するよりも熱対流が起きやすくなってしまう。また、液体原料のうち、特に蒸気圧が低い液体原料は、低温になるほど再液化しやすい。また、排気管は処理室より容積が小さいため、気化ガスから離脱したリガンドや副生成物の密度が高くなる（圧力が高くなる）と考えられる。したがって、排気管内は、処理室より再液化しやすく、再液化した液体原料は排気管やＡＰＣバルブ（後述）等で詰まりの原因になりやすい。
そこで、発明者らは、成膜処理の低温化を達成しつつ、排気管における副生成物の堆積や詰まりを抑制するために、処理室の温度を気化ガスの熱分解温度未満であって凝縮温度より高い温度に設定する場合、排気管の温度を処理室の温度と同じか、もしくは少し高い温度であって、例えば１倍より高く１．６倍以下であるような温度に設定することを考えた。このような温度に設定することにより、気化ガスの熱分解は抑制され、たとえ熱分解したとしても粉化せず膜として排気管に付着することとなる。また、凝縮温度より高いため再液化が抑制されることとなる。本技術について、以下に詳細を説明する。
＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の好ましい実施の形態について図１〜４を参照してより詳細に説明する。基板処理装置１０は半導体装置の製造工程において使用される装置の一例として構成されている。
（１）基板処理装置の構成
基板処理装置１０は、加熱手段（加熱機構、加熱系）としてのヒータ２０７が設けられた処理炉２０２を備える。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の上端部と、反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａ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はヒータ２０７と垂直に据え付けられている。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、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鉛直方向に多段に配列した状態で収容可能に構成されている。
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、ガス供給管３１０，３２０が、それぞれ接続されている。ガス供給管３１０，３２０はガス供給ラインとして機能する。ノズル４１０，４２０をガス供給ラインに含めて考えてもよい。本実施形態の処理炉２０２は上述の形態に限定されない。ノズル等の数は、必要に応じて、適宜変更される。
ガス供給管３１０，３２０には、上流方向から順に、タンク（容器）６１０，６２０、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、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は不活性ガスを供給するガス供給ラインとして機能する。ガス供給管５１０，５２０には、上流方向から順に、ＭＦＣ５１２，５２２およびバルブ５１４，５１６，５２４，５２６がそれぞれ設けられている。タンク６１０，６２０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５３０，５４０が接続されている。ガス供給管５３０，５４０には、上流方向から順に、ＭＦＣ５３２，５４２およびバルブ５３４，５４４がそれぞれ設けられている。
ノズル４１０，４２０は、Ｌ字型のノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁および反応管２０３を貫通するように設けられている。ノズル４１０，４２０の垂直部は、反応管２０３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。
ノズル４１０，４２０の側面のウエハ２００と対応する高さ（ウエハ２００の装填領域に対応する高さ）には、ガスを供給する複数のガス供給孔４１０ａ，４２０ａがそれぞれ設けられている。ガス供給孔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。ガス供給孔４１０ａ，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、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａは上述の形態に限定されない。例えば、ノズル４１０，４２０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、ガス供給孔４１０ａ，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。
ガス供給管３１０からは、処理ガス（原料ガス）として、例えば、金属元素としてのチタン（Ｔｉ）元素を含み、かつＣを含む（Ｃ含有）金属原料、すなわち、有機系原料（有機金属化合物、有機系チタン原料）であるＴｉ原料ガスとしてのＴＤＭＡＴ（テトラキスジメチルアミノチタン、Ｔｉ（ＮＭｅ２）４）が、バルブ３１４，５１６、ノズル４１０を介して処理室２０１内へ供給される。ＴＤＭＡＴは、タンク６１０に液体状態で収容されている。不活性ガスがガス供給管５３０から、ＭＦＣ５３２およびバルブ５３４を介してタンク６１０内に供給されることにより気化される。そして、気化ガスとしてのＴＤＭＡＴガスがガス供給管３１０へ流れる。本明細書において、「ＴＤＭＡＴ」という言葉を用いた場合は、「液体状態であるＴＤＭＡＴ」を意味する場合、「気体状態であるＴＤＭＡＴ」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。
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）含有ガスである水（Ｈ２Ｏ）が、バルブ３２４，５２６、ノズル４２０を介して処理室２０１内へ供給される。Ｈ２Ｏは、タンク６２０に液体状態で収容されている。不活性ガスがガス供給管５４０から、ＭＦＣ５４２およびバルブ５４４を介してタンク６２０内に供給されることにより気化される。そして、気化ガスとしてのＨ２Ｏガスがガス供給管３２０へ供給される。本明細書において、「Ｈ２Ｏ」という言葉を用いた場合は、「液体状態であるＨ２Ｏ」を意味する場合、「気体状態であるＨ２Ｏ」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。
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５１４，５１６，５２４，５２６、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。
主に、ガス供給管３１０、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し、タンク６１０、ガス供給管５３０、ＭＦＣ５３２、バルブ５３４を原料ガス供給系に含めて考えてもよい。主に、ガス供給管３２０、バルブ３２４により、反応ガス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し、タンク６２０、ガス供給管５４０、ＭＦＣ５４２、バルブ５４４を反応ガス供給系に含めて考えてもよい。主に、ガス供給管５１０，５２０、ＭＦＣ５１２，５２２、バルブ５１４，５１６，５２４，５２６により、不活性ガス供給系が構成される。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。
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。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。
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、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。
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、間隔を空けて装填（配列、載置）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。
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。
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。
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。以下、このプロセス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、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それら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。
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ５１２，５２２，５３２，５４２、バルブ３１４，３２４、５１４，５１６，５２４，５２６，５３４，５４４、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。
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、ＭＦＣ５１２，５２２，５３２，５４２による各種ガスの流量調整動作、バルブ３１４，３２４、５１４，５１６，５２４，５２６，５３４，５４４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。
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。
（２）基板処理工程（成膜工程）
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、ＴｉＯ２膜を形成する工程の一例について説明する。ＴｉＯ２膜を形成する工程は、上述した基板処理装置１０の処理炉２０２を用いて実行される。以下の説明において、基板処理装置１０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。
なお、本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「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や膜等との積層体（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や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」という言葉を用いた場合は、「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や膜等の表面、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。なお、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
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。
（ウエハ搬入）
複数枚のウエハ２００を処理室２０１内に搬入（ボートロード）する。具体的には、複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ２００を支持したボート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内に搬入される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介して反応管２０３の下端開口を閉塞した状態となる。
（圧力・温度調整）
処理室２０１内が所望の圧力（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。
（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。
（原料ガス供給ステップ）
バルブ３１４，５１６を開き、ガス供給管３１０内に原料ガスであるＴＤＭＡＴガスを流す。ガス供給管３１０内を流れたＴＤＭＡＴガスは、ＭＦＣ３１２により流量調整され、ノズル４１０のガス供給孔４１０ａから処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このときウエハ２００に対してＴＤＭＡＴガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ５１４を開き、ガス供給管５１０内にＮ２ガスを流す。ガス供給管５１０内を流れたＮ２ガスは、ＭＦＣ５１２により流量調整される。流量調整されたＮ２ガスはＴＤＭＡＴガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ノズル４２０内へのＴＤＭＡＴガスの侵入を防止するために、バルブ５２４，５２６を開き、ガス供給管５２０内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管３２０，ノズル４２０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。
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１〜１２００Ｐａ、好ましくは１０〜１００Ｐａ、より好ましくは４０〜６０Ｐａの範囲内の（所定の）圧力とする。圧力が１２００Ｐａより高いと後述する残留ガス除去が十分に行われない場合があり、圧力が１Ｐａより低いと、ＴＤＭＡＴガスの反応速度を十分に得られない可能性がある。なお、本明細書では、数値の範囲として、例えば１〜１２００Ｐａと記載した場合は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味しており、１Ｐａ以上１２００Ｐａ以下を意味する。圧力のみならず、本明細書に記載される他の全ての数値についても同様である。
ＭＦＣ３２２で制御するＴＤＭＡＴガスの供給流量は、例えば０．００８〜０．１ｓｌｍの範囲内の（所定の）流量とする。ＭＦＣ５１２，５２２，５３２で制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば０．１〜４０ｓｌｍの範囲内の（所定の）流量とする。ＴＤＭＡＴガスをウエハ２００に対して供給するガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜６０秒の範囲内の（所定の）時間とする。
このときのヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度Ｔ１（第１の温度）が、例えば５５〜２５０℃、好ましくは５５〜１３０℃、より好ましくは９０〜１００℃の範囲内の（所定の）温度となるような温度に設定する。温度が１３０℃より高いとＴＤＭＡＴガスが熱分解して粉化し、粉化した副生成物を膜中に取り込みやすくなる可能性があり、その他のプロセス条件との兼ね合いにもよるが、温度が２５０℃より高いと液体状態のＴＤＭＡＴであっても分解してしまう可能性がある。また、ＴＤＭＡＴガスの凝縮温度は、９０℃未満であり、特に５５℃付近から顕著に液化が進み始める。したがって、温度が５５℃より低いとＴＤＭＡＴガスが再液化してしまう可能性がある。図６にＴＤＭＡＴガスの蒸気圧曲線を示す。太線内でＴＤＭＡＴガスの供給を行う。ヒータ２０７は反応管２０３を加熱しており、ウエハ２００の温度Ｔ１は、反応管２０３の温度（または処理室２０１内の温度）ともいえる。
このとき処理室２０１内に流しているガスは、ＴＤＭＡＴガスとＮ２ガスのみである。ＴＥＭＡＴガスの供給により、ウエハ２００上にＴｉを含むＴｉ含有層が形成される。ＴＤＭＡＴガスを用いる原料ガス供給ステップでは、Ｃ、Ｈ、Ｏ等有機物および１価のアルコールであるイソプロパノールが含まれる場合がある。したがって、Ｔｉ含有層はＴＤＭＡＴの吸着層であるＴＤＭＡＴ層であるともいえる。
処理室２０１とＡＰＣバルブ２４３との間の排気管２３１は、温度Ｔ３（第２の温度）となるよう設定する。温度Ｔ３は、温度Ｔ１〜１３０℃、好ましくは温度Ｔ１より高く１１０℃以下、より好ましくは、温度Ｔ１より高く１００℃以下の範囲内の（所定の）温度に設定する。あるいは、温度Ｔ３は、例えば、温度Ｔ１の１．０倍〜１．６倍、好ましくは温度Ｔ１の１．０倍〜１．４倍、より好ましくは温度Ｔ１の１．０倍〜１．２倍の範囲内の（所定の）温度に設定する。
（残留ガス除去ステップ）
その後、バルブ３１４を閉じてＴＤＭＡＴガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１の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上記したＴｉ含有層の形成に寄与した後のＴＤＭＡＴガスを処理室２０１内から排除する。なお、このときバルブ５１０，５２０は開いたままとして、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、これにより、処理室２０１内に残留する未反応又は上記したＴｉ含有層の形成に寄与した後のＴＤＭＡＴ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。このとき、後述するＯ含有供給ステップまで、真空排気とＮ２ガスパージとを同時に行ってもよいし、真空排気とＮ２ガスパージとを交互に（サイクリックに）所定回数ずつ行ってもよい。同時に行う場合は、Ｎ２ガスの供給によりＮ２ガスパージ時の処理室２０１内の圧力を、原料ガス供給ステップにおける処理室２０１内の圧力より高くなるよう設定する。交互に行う場合は、例えば、真空排気時の処理室２０１内の圧力を、原料ガス供給ステップにおける圧力より低い値であって、例えば１〜１００Ｐａであって、好ましくは１〜３０Ｐａとなるよう設定し、Ｎ２ガスパージ時の処理室２０１内の圧力を、原料ガス供給ステップにおける圧力より高い値であって、例えば１〜１５００Ｐａであって、好ましくは８０〜１１０Ｐａとなるよう設定する。真空排気とＮ２ガスパージとを交互に行うことにより、残留ガスの除去効率を向上させることが可能となる。
（反応ガス供給ステップ）
バルブ３２４を開き、ガス供給管３２０内にＯ含有ガスであるＨ２Ｏガスを流す。ガス供給管３２０内を流れたＨ２Ｏガスは、ＭＦＣ３２２により流量調整され、ノズル４２０のガス供給孔４２０ａから処理室２０１内に供給され、排気される。このとき同時にバルブ５３４を開き、ガス供給管５３０内にＮ２ガスを流す。ガス供給管５３０内を流れたＮ２ガスは、ＭＦＣ５３２により流量調整されＨ２Ｏガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ノズル４１０内へのＨ２Ｏガスの侵入を防止するために、バルブ５１４，５１６を開き、ガス供給管５１０内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管３１０，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。
Ｈ２Ｏガスを流すときは、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１〜１２００Ｐａ、好ましくは１０〜１００Ｐａ、より好ましくは３０〜５０Ｐａの範囲内の（所定の）圧力とする。圧力１２００Ｐａより高いと後述する残留ガス除去が十分に行われない場合があり、圧力が１Ｐａより低いと、十分な成膜レートが得られない可能性がある。
ＭＦＣ３２２で制御するＨ２Ｏガスの供給流量は、例えば１〜８０ｓｌｍ、好ましくは５〜４０ｓｌｍ、より好ましくは１０〜３０ｓｌｍの範囲内の（所定の）流量とする。流量は多いほど原料ガスに由来する不純物のＴｉＯ膜中への取り込みを減らすことができるため好ましいが、４０ｓｌｍより多いと後述する残留ガス除去が十分に行われない場合がある。
ＭＦＣ５１２，５２２で制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば０．２〜３０ｓｌｍの範囲内の（所定の）流量とする。Ｈ２Ｏガスをウエハ２００に対して供給するガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜６０秒の範囲内の（所定の）時間とする。このときのヒータ２０７および処理室２０１とＡＰＣバルブ２４３との間の排気管２３１の温度は、原料ガス供給ステップと同様の温度に設定する。
このとき処理室２０１内に流しているガスは、Ｈ２ＯガスとＮ２ガスのみである。Ｈ２Ｏ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Ｔｉ含有層と反応し、ウエハ２００上にＴｉとＯとを含むＴｉＯ２層（ＴｉＯ層）が形成される。
（残留ガス除去ステップ）
ＴｉＯ２層が形成された後、バルブ３２４を閉じて、Ｈ２Ｏ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ＴｉＯ層形成に寄与した後のＨ２２Ｏガスを処理室２０１内から排除する。真空排気とＮ２ガスパージとを同時に行ってもよいし、真空排気とＮ２ガスパージとを交互に（サイクリックに）所定回数ずつ行ってもよい点も、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。
（所定回数実施）
上記した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、すなわち、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の処理を１サイクルとして、これらの処理をｎ１サイクル（ｎ１は１以上の整数）だけ実行することにより、ウエハ２００上に、所定の厚さ（例えば０．０５〜１００ｎｍ）のＴｉＯ膜を形成する。
（パージおよび大気圧復帰）
バルブ５１４，５１６，５２４，５２６を開き、ガス供給管５１０，５２０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、これにより処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、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（パージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
（ボートアンロードおよび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が下降されて、反応管２０３の下端が開口される。そして、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態で反応管２０３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。その後、処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
なお、排気管２３１の温度Ｔ２は、処理室２０１との接続部からＡＰＣバルブまで一定の温度に設定してもよいし、処理室２０１からの距離に応じて徐々に変動させてもよい。処理室２０１に近い位置で、温度が変わると、処理ガスが逆流してコールドスポットとなる可能性がある。同じ温度の場合は、処理ガスが逆流したとしてもコールドスポットにはならない。排気管２３１の温度Ｔ２を処理室２０１からの距離に応じて徐々に変動させる場合、処理室２０１との接続部は、処理室２０１と同じ温度に設定し、下流側にいくにしたがって温度を高く設定してもよい。このように、反応管と排気管との接続部からの距離に比例して変化する温度変動率を有するように設定してもよい。
なお、成膜ステップで、排気管２３１の温度Ｔ２をヒータ２０７の温度（処理室２０１の温度）Ｔ１より高く設定する場合、原料ガス供給ステップおよび反応ガス供給ステップと、各ステップ後の残留ガス除去ステップとで、排気管２３１の温度Ｔ２の値を維持してもよいし、変えてもよい。例えば、原料ガス供給ステップおよび反応ガス供給ステップでは、温度Ｔ２を処理室２０１の温度Ｔ１と同じ温度に設定し、各ステップ後の残留ガス除去ステップでは、処理室２０１の温度Ｔ１より高く設定してもよい。原料ガス供給ステップおよび反応ガス供給ステップの方が、各ステップ後の残留ガス除去ステップより、処理室２０１内の圧力が高い。圧力が高いと、より液化しやすくなるため、各ステップ後の残留ガス除去ステップにおいて排気管２３１内の圧力を下げることにより液化リスクが低減される。このように、原料ガスの熱分解温度や処理室２０１内の圧力（液化リスク）に応じて、適宜、排気管２３１の温度を同じ温度に維持してもよいし、ステップごとに変えてもよい。
なお、少なくとも成膜ステップでは、ガス供給管３１０，３２０，５１０，５２０，タンク６１０，６２０の温度は、以下のように設定する。
ガス供給管３１０，３２０，５１０，５２０は、それぞれ図示しない加熱手段（加熱機構、加熱系）としてのヒータにより加熱されている。処理室２０１とバルブ５１６の間のガス供給管３１０および処理室２０１とバルブ５２６との間のガス供給管３２０は、ヒータ２０７（処理室２０１）と同じ温度Ｔ１となるよう設定する。処理室２０１に近い位置で、温度が変わると、処理ガスが逆流してコールドスポットとなる可能性がある。同じ温度の場合は、処理ガスが逆流したとしてもコールドスポットにはならない。
バルブ５１６とバルブ５１４、タンク６１０の間のガス供給管３１０，５１０およびバルブ５２６とバルブ５２４、タンク６２０の間のガス供給管３２０，５２０は、温度Ｔ２となるよう設定する。温度Ｔ２は、５５℃〜温度Ｔ１、好ましくは７０℃〜温度Ｔ１、より好ましくは８０℃以上温度Ｔ１未満の範囲内の（所定の）温度となるような温度に設定する。温度Ｔ２は気化効率を考慮して温度Ｔ１と同じ温度としてもよいし、後述する温度Ｔ４との温度差を小さくするために、温度Ｔ１より低い温度としてもよい。
タンク６１０，６２０の温度Ｔ４は、２５〜４０℃の範囲内の（所定の）温度に設定する。このように、ガス供給管３１０，３２０，５１０，５２０の温度を、処理室２０１からの距離に比例して低くなるよう設定してもよい。徐々に処理室２０１と同じ温度へ変動させることによって各ガスを安定して供給することが可能となる。
また、成膜ステップ中に排気管２３１の温度Ｔ３を処理室２０１の温度Ｔ１より高く設定していた場合、大気圧復帰時には、温度Ｔ３を温度Ｔ１まで下げてもよい。処理室２０１と排気管２３１の温度が異なると、排気管２３１が大気圧になった際に、ガスの対流（逆流）が発生する場合がある。したがって、対流抑制のために、大気圧復帰時は、排気管２３１の温度を処理室２０１の温度と同じ温度へ変えてもよい。
また、１サイクルのステップ内における原料ガス供給ステップで、ＴＤＭＡＴガスの供給と除去を交互に複数回行ってもよい（分割フロー）。１サイクル内に供給するＴＤＭＡＴガスの総量を変えずに、分割して供給することにより、Ｔｉ含有層へ取り込まれる不純物の量を低減することができる。また、１サイクルのステップ内における反応ガス供給ステップで、Ｈ２Ｏガスの供給と除去を交互に複数回行ってもよい（分割フロー）。１サイクル内に供給するＨ２Ｏガスの総量を変えずに、分割して供給することにより、Ｔｉ含有層との反応を促進することが可能となる。
（３）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
（ａ）処理室の温度を気化ガスの熱分解温度未満であって凝縮温度より高い温度に設定する場合、排気管の温度を処理室の温度と同じか、もしくは少し高い温度であって、気化ガスの熱分解は抑制され、たとえ熱分解したとしても粉化せず膜として排気管に付着させることが可能となるとともに、再液化を抑制することが可能となる。
（ｂ）処理室の温度を気化ガスの熱分解温度未満であって凝縮温度より高い温度に設定する場合、排気管の温度を１倍より高く１．６倍以下であるような温度に設定することにより、気化ガスの熱分解は抑制され、たとえ熱分解したとしても粉化せず膜として排気管に付着させることが可能となるとともに、再液化を抑制することが可能となる。
（ｃ）残留ガス除去ステップで、真空排気とＮ２ガスパージとを交互に行うことで、残留ガスの除去効率を向上させることが可能となる。
（ｄ）排気管の温度を、処理室内の温度と同じ温度とすることで、処理ガスが逆流したとしてもコールドスポットが形成されないようにすることが可能となる。
（ｅ）排気管の温度を、処理室からの距離に応じて徐々に変動させる場合、処理室との接続部は、処理室と同じ温度に設定し、下流側にいくにしたがって温度を高く設定することにより、処理ガスが逆流したとしてもコールドスポットが形成されないようにすることが可能となる。
（ｆ）排気管の温度を、原料ガス供給ステップおよび反応ガス供給ステップと、各ステップ後の残留ガス除去ステップとで変えることにより、処理室内の圧力による液化リスクを低減することが可能となる。
（ｇ）処理室より上流側のガス供給管の処理室との接続部の温度を、処理室の温度と同じ温度とすることで、処理ガスが逆流したとしてもコールドスポットが形成されないようにすることが可能となる。
（ｈ）処理室より上流側の各ガス供給管の温度を、処理室からの距離に比例して低くなるよう設定することにより、各処理ガスを安定して供給することが可能となる。
（ｉ）大気圧復帰時に、排気管の温度を処理室の温度と同じ温度に設定することにより、ガスの対流を抑制することが可能となる。
（ｊ）１サイクルのステップ内における原料ガス供給ステップで、原料ガスの供給と除去を交互に複数回行うことで、形成される層へ取り込まれる不純物の量を低減することが可能となる。
（ｋ）１サイクルのステップ内における反応ガス供給ステップで、反応ガスの供給と除去を交互に複数回行うことで、原料ガスの供給により形成された層との反応を促進することが可能となる。
＜本発明の他の実施形態＞
上述の各実施形態は、適宜組み合わせて用いることができる。さらに、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。
上述の実施形態では、金属元素としてＴｉを用いてＴｉＯ膜を形成する場合について述べたが、有機系原料を使用して形成する膜であれば、他の膜にも適用可能である。例えば、ジルコニウム酸化膜（ＺｒＯ２）、ハフニウム酸化膜（ＨｆＯ２）、アルミニウム酸化膜（Ａｌ２Ｏ３）、タングステン酸化膜（ＷＯ３）、タンタル酸化膜（Ｔａ２Ｏ５）等が挙げられる。
有機系原料ガスとしては、例えば、ＴＤＭＡＴの他に、クロロトリ（Ｎ−エチルメチルアミノ）チタン（Ｔｉ[Ｎ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ３］３Ｃｌ、略称ＴＩＡ）、テトラキスジエチルアミノチタン（Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ２ＣＨ３）２］４、略称ＴＤＥＡＴ）、テトラキスジメチルアミノチタン（Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称ＴＤＭＡＴ）、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ３］４、略称ＴＥＭＡＺ）、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ３］４、略称ＴＥＭＡＨ）、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ３）３Ａｌ）、略称ＴＭＡ）、ビス（ターシャリブチルイミノ）ビス（ターシャリブチルアミノ）タングステン（（Ｃ４Ｈ９ＮＨ）２Ｗ（Ｃ４Ｈ９Ｎ）２、）、タングステンヘキサカルボニル（Ｗ（ＣＯ）６）、ペンタエトキシタンタル（Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５、略称ＰＥＴ）、トリスエチルメチルアミノターシャリーブチルイミノタンタル（Ｔａ［ＮＣ（ＣＨ３）３］［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）ＣＨ３］３、略称ＴＢＴＥＭＴ）等を用いることも可能である。
反応ガスとしては、例えば、Ｏ３の他に、プラズマ励起した酸素（Ｏ２）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、プラズマ励起したＯ２＋Ｈ２の混合ガス等を用いることも可能である。
また、上述の実施形態では、不活性ガスとして、Ｎ２ガスを用いる例について説明しているが、これに限らず、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いてもよい。
また、ＴｉＯ膜等の膜を形成する下地膜としては、適宜、選択可能だが、例えば、アルミニウム（Ａｌ）膜等が挙げられる。
上述の実施の形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の縦型装置である基板処理装置であって、１つの反応管内に処理ガスを供給するノズルが立設され、反応管の下部に排気口が設けられた構造を有する処理炉を用いて成膜する例について説明したが、他の構造を有する処理炉を用いて成膜する場合にも本発明を適用可能である。例えば、同心円状の断面を有する２つの反応管（外側の反応管をアウタチューブ、内側の反応管をインナチューブと称する）を有し、インナチューブ内に立設されたノズルから、アウタチューブの側壁であって基板を挟んでノズルと対向する位置（線対称の位置）に開口する排気口へ処理ガスが流れる構造を有する処理炉を用いて成膜する場合にも本発明を適用可能である。また、処理ガスはインナチューブ内に立設されたノズルから供給されるのではなく、インナチューブの側壁に開口するガス供給口から供給されるようにしてもよい。このとき、アウタチューブに開口する排気口は、処理室内に積層して収容された複数枚の基板が存在する高さに応じて開口していてもよい。また、排気口の形状は穴形状であってもよいし、スリット形状であってもよい。
成膜処理やクリーニング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。
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。
上述の実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。これらの場合においても、処理手順、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理手順、処理条件とすることができる。
以上のように、本発明は、例えば、半導体装置の製造方法、半導体ウエハやガラス基板等の基板を処理する基板処理装置等に利用することができる。
１０・・・基板処理装置
１２１・・・コントローラ
２００・・・ウエハ
２０１・・・処理室
２０２・・・処理炉

Claims (13)

  1. 反応管内に収容された基板に対して、原料ガスを供給する第１の工程と、
    前記反応管に接続された排気管から、前記反応管内に残留する前記原料ガスを排気する第２の工程と、
    前記基板に対して、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する第３の工程と、
    前記排気管から、前記反応管内に残留する前記反応ガスを排気する第４の工程と、
    を順に所定回数行って前記基板上に膜を形成する工程を有し、少なくとも前記第１および第３の工程では、前記反応管の温度を、前記原料ガスの熱分解温度未満であって凝縮温度より高い温度である第１の温度に設定し、前記排気管の温度を前記第１の温度の１．０倍以上１．６倍以下である第２の温度に設定する半導体装置の製造方法。
  2. 前記第１の温度は、５５℃以上２５０℃以下である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記第１の温度は、５５℃以上１３０℃以下である請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記第２の温度は前記第１の温度より高く設定する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記第１の工程から前記第４の工程では反応管内を減圧し、
    前記基板上に膜を形成した後、前記排気管の温度を前記第２の温度から前記第１の温度まで下げた状態で前記排気管内の圧力を大気圧にする第５の工程をさらに有する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記第２および第４の工程では、前記排気管の温度を前記第２の温度に設定する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記第１の工程から前記第４の工程では、各工程における前記反応管内の圧力の値に応じて、前記排気管の温度を調整する請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 前記第１の工程から前記第４の工程では、前記排気管の温度を前記第２の温度に維持する請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記原料ガスを前記反応管内に供給する原料ガス供給管の前記反応管との接続部の温度と、前記反応ガスを前記反応管内に供給する反応ガス供給管の前記反応管との接続部の温度と、を前記第１の温度に設定する請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記原料ガス供給管と前記反応ガス供給管の温度を、前記反応管との接続部からの距離と比例して、低くなるよう設定する請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 反応管内に収容された基板に対して、原料ガスを供給する第１の工程と、
    前記反応管に接続された排気管から、前記反応管内に残留する前記原料ガスを排気する第２の工程と、
    前記基板に対して、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する第３の工程と、
    前記排気管から、前記反応管内に残留する前記反応ガスを排気する第４の工程と、
    を順に所定回数行って前記基板上に膜を形成する工程を有し、少なくとも前記第１および第３の工程では、前記反応管の温度を、前記原料ガスの熱分解温度未満であって凝縮温度より高い温度である温度に設定し、前記排気管の温度を前記反応管の温度の１．０倍以上１．６倍以下である温度であって前記反応管と前記排気管との接続部からの距離に比例して変化する温度変動率を有する温度に設定する半導体装置の製造方法。
  12. 基板を収容する反応管と、
    前記反応管を加熱する加熱系と、
    前記反応管内に原料ガスおよび前記原料ガスと反応する反応ガスを供給するガス供給系と、
    前記反応管内の雰囲気を排気する排気系であって、前記反応管に接続された排気管を有する排気系と、
    前記反応管内に収容された基板に対して、前記原料ガスを供給する第１の処理と、前記排気管から、前記反応管内に残留する前記原料ガスを排気する第２の処理と、前記基板に対して前記反応ガスを供給する第３の処理と、
    前記排気管から、前記反応管内に残留する前記反応ガスを排気する第４の処理と、を順に所定回数行って前記基板上に膜を形成する際、少なくとも前記第１および第３の処理では、前記反応管の温度を、前記原料ガスの熱分解温度未満であって凝縮温度より高い温度である第１の温度に設定し、前記排気管の温度を前記第１の温度の１．０倍以上１．６倍以下である第２の温度に設定するよう、前記加熱系、前記ガス供給系および前記排気系を制御するように構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
  13. 基板処理装置の反応管内に収容された基板に対して、原料ガスを供給する第１の手順と、
    前記反応管に接続された排気管から、前記反応管内に残留する前記原料ガスを排気する第２の手順と、
    前記基板に対して、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する第３の手順と、
    前記排気管から、前記反応管内に残留する前記反応ガスを排気する第４の手順と、
    を順に所定回数行って前記基板上に膜を形成する手順と、少なくとも前記第１および第３の手順では、前記反応管の温度を、前記原料ガスの熱分解温度未満であって凝縮温度より高い温度である第１の温度に設定し、前記排気管の温度を前記第１の温度の１．０倍以上１．６倍以下である第２の温度に設定することを特徴とする手順と
    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。


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