WO2020188857A1 - 基板処理装置、反応容器、半導体装置の製造方法および記録媒体 - Google Patents

基板処理装置、反応容器、半導体装置の製造方法および記録媒体 Download PDF

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heat insulating
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一樹 野々村
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株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
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    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices

Definitions

  • the present disclosure relates to a substrate processing apparatus, a reaction vessel, a manufacturing method of a semiconductor apparatus, and a recording medium.
  • a film forming process for forming a film on a substrate housed in a processing chamber may be performed (see, for example, Patent Document 1).
  • An object of the present disclosure is to provide a technique for improving the manufacturing throughput of a substrate processing apparatus.
  • the reaction vessel is a reaction vessel into which a substrate support having a substrate support region for supporting the substrate and a heat insulating portion provided below the substrate support region are inserted, and is an inner wall of the reaction vessel. It has a reaction vessel in which an end portion of a protrusion toward the inside of the reaction vessel is arranged below the portion facing the substrate support region of the above, and a gas supply portion for supplying a processing gas to the substrate.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vertical processing furnace of a substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure, and is a diagram showing a processing furnace portion in a vertical cross-sectional view.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a vertical processing furnace of a substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure, and is a view showing a processing furnace portion in a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a gas supply system of a substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vertical processing furnace of a substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure, and is a diagram showing a processing furnace portion in a vertical cross-sectional view.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a vertical processing furnace of a substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure, and is a view showing a processing furnace portion in a cross-
  • FIG. 4A is a schematic configuration diagram of a vertical processing furnace of a substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure, and is a view showing a processing furnace portion in a vertical cross-sectional view, FIG. 4B. Is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 4A.
  • FIG. 5 (a) is a schematic configuration diagram of a modified example of a vertical processing furnace of a substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure
  • FIG. 5 (b) is a schematic configuration diagram of a modified example of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus. It is a cross-sectional view of line B.
  • FIG. 5 (a) is a schematic configuration diagram of a modified example of a vertical processing furnace of a substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure
  • FIG. 5 (b) is a schematic configuration diagram of a modified example of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus. It is a cross-sectional view of line B.
  • FIG. 6 (a) is a schematic configuration diagram of another modification of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure
  • FIG. 6 (b) is a schematic configuration diagram of FIG. 6 (a).
  • BB line sectional view. 7 (a) is an enlarged schematic view of the region Z indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 4 (a)
  • FIG. 7 (b) is an enlarged schematic view of the region Z indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 5 (a).
  • FIG. 7 (c) is an enlarged schematic view of the region Z indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 6 (a).
  • 8 (a) is a diagram showing a modified example of the gas flow path, FIG.
  • FIG. 8 (b) is a diagram showing another modified example of the gas flow path
  • FIG. 8 (c) is a diagram showing another modified example of the gas flow path. It is a figure which shows the other modified example
  • FIG. 8 (d) is a figure which shows the other modified example of a gas flow path
  • FIG. 8 (e) is a figure which shows the other modified example of a gas flow path
  • 8 (f) is a diagram showing another modified example of the gas flow path.
  • FIG. 9A is a schematic configuration diagram of another modification of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure
  • FIG. 9B is an aspect of the present disclosure. It is a schematic block diagram of another modification of the vertical processing furnace of a substrate processing apparatus which is preferably used.
  • FIG. 9A is a schematic configuration diagram of another modification of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure
  • FIG. 9B is an aspect of the present disclosure. It is a schematic block diagram of another
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of another modification of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram of another modification of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a schematic configuration diagram of another modification of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure, and is a view showing a processing furnace portion in a cross section.
  • FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a controller of a substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure, and is a diagram showing a control system of the controller in a block diagram.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram of another modification of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a schematic configuration diagram of another modification of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure, and is a view showing a processing furnace portion in
  • FIG. 14 is an example of a flow chart showing the operation of the substrate processing apparatus preferably used in one aspect of the present disclosure.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of a film forming sequence in one aspect of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a simulation result of the amount of Gas inflow into the low temperature region.
  • the substrate processing device 10 is configured as an example of a device used in the manufacturing process of a semiconductor device.
  • the substrate processing device 10 includes a processing furnace 202 provided with a heater 207 as a heating means (heating mechanism, heating system).
  • the heater 207 has a cylindrical shape and is vertically installed by being supported by a heater base (not shown) as a holding plate.
  • the heater 207 also functions as an activation mechanism (excitation portion) for activating (exciting) the gas with heat.
  • a reaction tube constituting a reaction vessel is arranged concentrically with the heater 207.
  • the reaction tube has a double tube configuration including an inner tube (inner tube, inner tube) 204 and an outer tube (outer tube, outer tube) 203 that concentrically surrounds the inner tube 204.
  • the inner tube 204 and the outer tube 203 are each made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and are formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end open.
  • a processing chamber 201 for processing the wafer 200 as a substrate is formed in the hollow portion of the inner tube 204 (inside the reaction vessel).
  • the processing chamber 201 is configured to accommodate the wafers 200 in a state of being arranged in the processing chamber 201 from one end side (lower side) to the other end side (upper side).
  • the inside of the processing chamber 201 can be divided into a plurality of regions.
  • the region in which a plurality of wafers 200 are arranged in the processing chamber 201 is also referred to as a substrate arrangement region (wafer arrangement region).
  • the wafer arrangement region is also referred to as a substrate processing region T2 (wafer processing region) and a substrate holding region (wafer holding region).
  • the wafer arrangement region is a region where the temperature is kept uniform by the heater 207, the wafer arrangement region is also referred to as a heat equalizing region T1 in the present disclosure.
  • a region including the wafer arrangement region and surrounded by the heater 207 that is, a region having a relatively high temperature in the processing chamber 201 is also referred to as a high temperature region.
  • a region that does not include the wafer arrangement region and is not surrounded by the heater 207 that is, a region having a relatively low temperature in the processing chamber 201. Is also referred to as a low temperature region.
  • the low temperature region is a region in the processing chamber 201 below the upper surface of the heat insulating portion 218.
  • the direction in which the wafers 200 are arranged in the processing chamber 201 is also referred to as a substrate arrangement direction (wafer arrangement direction).
  • a manifold (inlet flange) 209 is arranged concentrically with the outer tube 203.
  • the inner tube 204 and the outer tube 203 are each supported from below by the manifold 209.
  • the manifold 209 is made of a metal material such as stainless steel (SUS), and is formed in a cylindrical shape with open upper and lower ends.
  • SUS stainless steel
  • the inner wall of the manifold 209 is provided with an annular flange portion 209a made of a metal material such as SUS and extending inward in the radial direction of the manifold 209.
  • the lower end of the inner tube 204 is in contact with the upper surface of the flange portion 209a.
  • the lower end of the outer tube 203 is in contact with the upper end of the manifold 209.
  • an O-ring 220a as a sealing member is provided between the manifold 209 and the outer tube 203.
  • the reaction vessel is mainly composed of the outer tube 203, the inner tube 204, and the manifold 209.
  • a spare chamber (nozzle accommodating chamber) 201a is formed in the hollow portion of the inner tube 204.
  • the spare chamber 201a is formed in a channel shape (groove shape) that protrudes outward in the radial direction of the inner tube 204 from the side wall of the inner tube 204 and extends along the vertical direction.
  • the inner wall of the spare chamber 201a constitutes a part of the inner wall of the processing chamber 201.
  • the spare chamber 201a and the processing chamber 201 are communicated with each other through the opening 201b provided in the inner tube 204.
  • the opening 201b is configured as a slit-shaped through hole.
  • Nozzles 410 and 420 as gas supply units are housed in the spare chamber 201a, respectively.
  • the nozzles 410 and 420 are each made of a heat-resistant material such as quartz or SiC, and each is made of an L-shaped long nozzle.
  • the horizontal portions of the nozzles 410 and 420 are provided so as to penetrate the side wall of the manifold 209 and the lower side wall of the inner tube 204.
  • the vertical portions of the nozzles 410 and 420 are provided so as to rise upward in the wafer arrangement direction along the upper portion of the inner wall of the spare chamber 201a from the lower portion. That is, as shown in FIG.
  • the nozzles 410 and 420 are provided in the regions horizontally surrounding the wafer array region on the side of the wafer array region, respectively, along the wafer array region. As shown in FIG. 1, the nozzles 410 and 420 are provided so that the height position of their upper ends reaches the height position near the ceiling of the boat 217, which will be described later. In the present disclosure, the nozzles 410 and 420 are also referred to as a first nozzle and a second nozzle, respectively.
  • Gas supply holes (openings) 410a and 420a for supplying gas are provided on the side surfaces of the nozzles 410 and 420, respectively.
  • a plurality of gas supply holes 410a and 420a in the nozzles 410 and 420 are provided from the upper part to the lower part of the nozzles 410 and 420 at positions facing the wafer 200, that is, corresponding to the entire area of the wafer arrangement region in the wafer arrangement direction. It is provided. That is, a plurality of gas supply holes 410a and 420a are provided at height positions from the lower part to the upper part of the boat 217, which will be described later, so that gas can be ejected to all the wafers 200 housed in the boat 217. It has become.
  • the gas supply holes 410a and 420a are opened so as to face the center of the processing chamber 201, respectively, and are configured so that gas can be ejected toward the wafer 200.
  • the gas supply holes 410a and 420a each have the same opening area and are provided with the same opening pitch.
  • the gas supply holes 410a and 420a are not limited to such an embodiment.
  • the opening area of the gas supply holes 410a and 420a may be gradually increased from the upstream side (lower part of the inner tube 204) to the downstream side (upper part of the inner tube 204), or the opening pitch of the gas supply holes 410a and 420a may be increased. It may be gradually reduced from the upstream side to the downstream side.
  • the gas is conveyed via the nozzles 410 and 420 arranged in the spare chamber 201a, which is a cylindrical space. Then, gas is ejected into the processing chamber 201 from the gas supply holes 410a and 420a opened in the nozzles 410 and 420, respectively.
  • the main flow of gas in the inner tube 204 is in a direction parallel to the surface of the wafer 200, that is, in a horizontal direction. With such a configuration, it is possible to uniformly supply gas to each wafer 200.
  • the gas flowing on the surface of the wafer 200 flows in the direction of the exhaust hole 204a described later. However, the direction of this gas flow is appropriately specified by the position of the exhaust hole 204a, and is not limited to the horizontal direction.
  • Gas supply pipes 310 and 320 are connected to the nozzles 410 and 420.
  • the inner tube 204 is connected to the two nozzles 410 and 420 and the two gas supply pipes 310 and 320, respectively, and a plurality of types of gas, here two types of gas, are introduced into the processing chamber 201. It is configured to be able to supply.
  • a gas supply pipe 350 is connected below the manifold 209.
  • the gas supply pipe 350 is provided so as to penetrate the lower side wall of the manifold 209 and the inner tube 204.
  • the gas supply pipes 310, 320, and 350 are provided with mass flow controllers (MFCs) 312, 322, 352, and on-off valves, which are flow rate controllers (flow control units), in order from the upstream side of the gas flow.
  • MFCs mass flow controllers
  • Certain valves 314, 324 and 354 are provided respectively.
  • Gas supply pipes 510 and 520 are connected to the downstream side of the valves 314 and 324 of the gas supply pipes 310 and 320, respectively.
  • the gas supply pipes 510 and 520 are provided with MFCs 512 and 522 and valves 514 and 524, respectively, in order from the upstream side of the gas flow.
  • a gas containing aluminum (Al) as a main element (predetermined element, metal element) constituting a film formed on the wafer 200 as a raw material gas as a processing gas that is, an Al-containing gas.
  • Metal-containing gas, metal-containing raw material gas, Al-containing raw material gas can be supplied to the wafer processing region in the processing chamber 201 via the MFC 312, the valve 314, and the nozzle 410.
  • the raw material gas is a raw material in a gaseous state, for example, a gas obtained by vaporizing a raw material in a liquid state under normal temperature and pressure, a raw material in a gaseous state under normal temperature and pressure, and the like.
  • the Al-containing gas acts as a film-forming gas, that is, an Al source.
  • an organic raw material gas containing Al and carbon (C) can be used.
  • Al-containing gas for example, trimethylaluminum (Al (CH 3 ) 3 , abbreviation: TMA) gas can be used.
  • TMA gas is an organic raw material gas containing alkylaluminum in which an alkyl group is bonded to Al.
  • oxygen (O) -containing gas can be supplied to the wafer processing region in the processing chamber 201 via the MFC 322, the valve 324, and the nozzle 420 as the reaction gas (reactant) which is the processing gas. It has become.
  • the O-containing gas acts as a film-forming gas, that is, an O source (oxidizing gas, oxidizing agent).
  • the O-containing gas for example, can be used ozone (O 3) gas.
  • nitrogen (N 2 ) gas as an inert gas is supplied to the wafer processing region in the processing chamber 201 via the MFC 512 and 522, the valves 514 and 524, and the nozzles 410 and 420, respectively. It is possible.
  • the N 2 gas acts as a purge gas, a diluent gas, or a carrier gas.
  • the N 2 gas as the inert gas, MFC352 it is possible to supply to the low temperature region in the processing chamber 201 through a valve 354.
  • the N 2 gas acts as a purge gas.
  • the raw material gas supply system (metal-containing raw material gas supply system) is mainly composed of the gas supply pipe 310, the MFC 312, and the valve 314.
  • the nozzle 410 may be included in the raw material gas supply system.
  • the reaction gas supply system (oxygen-containing gas supply system) is mainly composed of the gas supply pipe 320, the MFC 322, and the valve 324.
  • the nozzle 420 may be included in the raw material gas supply system.
  • the raw material gas supply system and the reaction gas supply system may be collectively considered as a processing gas supply system (gas supply system). Further, at least one of the raw material gas supply system and the reaction gas supply system may be considered as the processing gas supply unit.
  • the gas supply pipes 510, 520, MFC 512, 522, and valves 514, 524 form a first inert gas supply system (purge gas supply system, dilution gas supply system, carrier gas supply system).
  • the second inert gas supply system (purge gas supply system) is mainly composed of the gas supply pipe 350, the MFC 352, and the valve 354.
  • an exhaust hole (exhaust slit) 204a configured as a slit-shaped through hole is elongated in the vertical direction.
  • the exhaust hole 204a is, for example, rectangular in front view, and is provided so as to correspond to the entire area of the wafer arrangement region in the wafer arrangement direction from the lower part to the upper part of the side wall of the inner tube 204.
  • the exhaust hole 204a is not limited to the case where it is configured as a slit-shaped through hole, and may be configured by a plurality of holes.
  • the inside of the processing chamber 201 and the exhaust passage 206 formed by the annular space (gap) between the inner tube 204 and the outer tube 203 are communicated with each other through the exhaust hole 204a.
  • the spare chamber 201a and the exhaust hole 204a face each other with the center of the wafer 200 housed in the processing chamber 201 interposed therebetween (positions opposite to each other by 180 degrees). .. Further, the nozzles 410 and 420 and the exhaust hole 204a face each other with the center of the wafer 200 housed in the processing chamber 201 interposed therebetween.
  • an exhaust pipe 231 that exhausts the atmosphere in the processing chamber 201 is connected to the manifold 209 via an exhaust passage 206.
  • the exhaust pipe 231 includes a pressure sensor 245 as a pressure detector (pressure detection unit) for detecting the pressure in the exhaust passage 206, that is, in the processing chamber 201, and an APC (Auto Pressure) as a pressure regulator (pressure regulator).
  • a vacuum pump 246 as a vacuum exhaust device is connected via a controller valve 243.
  • the APC valve 243 can perform vacuum exhaust and vacuum exhaust stop in the processing chamber 201 by opening and closing the valve with the vacuum pump 246 operating, and further, with the vacuum pump 246 operating, the APC valve 243 can perform vacuum exhaust and vacuum exhaust stop.
  • the exhaust system that is, the exhaust line is mainly composed of the exhaust pipe 231, the APC valve 243, and the pressure sensor 245.
  • the exhaust hole 204a, the exhaust passage 206, and the vacuum pump 246 may be included in the exhaust system.
  • the lower end opening of the manifold 209 is configured as a furnace opening of the processing furnace 202, and when the boat 217 is raised by the boat elevator 115 described later, it is hermetically sealed by a seal cap 219 as a lid via an O-ring 220b. It will be stopped.
  • the seal cap 219 is made of a metal material such as SUS and is formed in a disk shape.
  • a rotation mechanism 267 for rotating the boat 217 is installed below the seal cap 219.
  • the rotating shaft 255 of the rotating mechanism 267 penetrates the seal cap 219 and is connected to the boat 217.
  • the rotation mechanism 267 is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 217.
  • the seal cap 219 is configured to be vertically lifted and lowered by a boat elevator 115 as a lifting mechanism vertically installed outside the outer tube 203.
  • the boat elevator 115 is configured as a transport device (convey mechanism) for carrying in and out (transporting) the wafer 200 supported by the boat 217 into and out of the processing chamber 201 by raising and lowering the seal cap 219.
  • the boat 217 as a substrate support supports a plurality of wafers, for example, 25 to 200 wafers 200, in a horizontal position and vertically aligned with each other, that is, in a multi-stage manner. It has a substrate support area configured to be spaced apart. Further, the boat 217 has a heat insulating portion support region for supporting the heat insulating portion 218 at the lower part (lower side) of the substrate supporting region. As the wafer 200, a product wafer, a dummy wafer, a fill dummy wafer, and the like are supported in the substrate support region of the boat 217.
  • the boat 217 is made of a heat resistant material such as quartz or SiC. As shown in FIG.
  • a heat insulating cylinder 218a as a heat insulating portion 218 formed as a cylindrical member by a heat resistant material such as quartz or SiC is provided in the heat insulating portion supporting region of the boat 217.
  • the outer diameter (diameter) of the heat insulating cylinder 218a is larger than the outer diameter (diameter) of the boat 217. That is, in a plan view, the outer peripheral portion of the heat insulating cylinder 218a protrudes radially outward (toward the inner wall of the inner tube 204) from the boat 217 (support).
  • the heat insulating cylinder 218a makes it difficult for the heat from the heater 207 to be transferred to the seal cap 219 side.
  • the heat insulating cylinder 218a may have a space inside, and a heater (not shown) may be provided in the internal space.
  • the heat insulating cylinder 218a can also be referred to as a heat insulating cylinder.
  • the inner wall of the inner tube 204 is provided with a flange portion 500a as a protruding portion 500 protruding inward in the radial direction of the inner tube 204.
  • the flange portion 500a is provided below the portion of the boat 217 facing the substrate support region. Specifically, the flange portion 500a is provided at a position below the wafer arrangement region and above the height position of the upper surface of the heat insulating cylinder 218a.
  • the flange portion 500a is provided so that the inner peripheral portion of the bottom surface (also referred to as the lower end bottom surface) faces the outer peripheral portion (also referred to as the outer upper surface) of the upper surface of the heat insulating cylinder 218a.
  • the flange portion 500a is configured such that the inner peripheral portion of the bottom surface of the flange portion 500a and the outer peripheral portion of the upper surface of the heat insulating cylinder 218a overlap in a plan view. Further, the flange portion 500a is provided so as not to come into contact with the boat 217 and the heat insulating cylinder 218a.
  • the flange portion 500a may be integrally formed with the inner tube 204, or may be formed separately.
  • a gas flow path 501 having a small conductance (a large flow resistance) is configured by the space between the bottom surface of the flange portion 500a and the upper surface of the heat insulating cylinder 218a.
  • the amount of the processing gas supplied to the wafer arrangement region that invades the low temperature region for example, the region that horizontally surrounds the side surface (outer peripheral surface) of the heat insulating cylinder 218a. That is, it is possible to suppress the invasion of the processing gas into the low temperature region.
  • members provided in the processing chamber 201 also referred to as “members in the processing chamber 201”
  • members provided in the low temperature region in the processing chamber 201 also referred to as “members in the low temperature region”
  • members provided in the low temperature region in the processing chamber 201 also referred to as “members in the low temperature region”.
  • the inner tube 204 for example, the lower part of the inner wall of the inner tube 204, the inner wall of the manifold 209, the upper surface of the seal cap 219, the side surface of the rotating shaft 255, the upper surface and the side surface of the heat insulating cylinder 218a, etc. Accumulates (cumulative), that is, it becomes possible to suppress the adhesion of by-products.
  • the gas flow path 501 it is possible to reduce the amount of the inert gas diffused (invaded) into the wafer processing region among the inert gases supplied from the gas supply pipe 350 into the low temperature region. Become. That is, it is also possible to suppress the diffusion of the inert gas into the wafer processing region.
  • the processing gas supplied to the wafer 200 arranged in the lower region (Bottom zone) in the wafer arrangement direction of the wafer arrangement region is diffused into the wafer processing region.
  • the bottom surface of the flange portion 500a is provided so as to be parallel to the upper surface of the heat insulating cylinder 218a.
  • the flange portion 500a is provided on the inner wall of the inner tube 204 so as to be continuous in the circumferential direction surrounding the low temperature region. That is, it is preferable that the flange portion 500a is formed over the entire circumference of the inner wall of the inner tube 204. This makes it possible to reliably suppress the invasion of the processing gas into the low temperature region.
  • the region near the opening 201b is a region where by-products are unlikely to adhere because the gas having a relatively high flow velocity immediately after being ejected from the nozzles 410 and 420 passes through.
  • the region in the reserve chamber 201a is also a region in which by-products are less likely to adhere than in the processing chamber 201. Therefore, as shown in FIG. 4B, it is not necessary to provide the flange portion 500a in the opening 201b and the spare chamber 201a.
  • the distance X between the bottom surface of the flange portion 500a and the top surface of the heat insulating cylinder 218a, that is, the width of the gas flow path is, for example, 0.01 to 8 mm, preferably 0. It can be 0.01 to 5 mm, more preferably 2 mm.
  • the distance X can be made shorter than the distance D1 between the boat 217 and the inner surface (inner end surface) of the flange portion 500a (distance X ⁇ distance D1).
  • the conductance of the gas flow path 501 can be made smaller than the conductance of the space between the boat 217 and the flange portion 500a, and the intrusion of the processing gas into the low temperature region can be reliably suppressed.
  • the distance D1 can be, for example, 5 to 10 mm, preferably 7 mm, from the viewpoint of avoiding contact between the boat 217 and the flange portion 500a during rotation of the boat 217.
  • the distance X can be made shorter than the distance Y between the inner surface of the flange portion 500a and the side surface of the heat insulating cylinder 218a (distance X ⁇ distance Y). That is, the distance Y is longer than the distance X. As a result, the length of the gas flow path 501 can be sufficiently secured, and the conductance of the gas flow path 501 can be reduced as much as possible. As a result, it is possible to more reliably suppress the invasion of the processing gas into the low temperature region.
  • the distance Y can be, for example, 2 to 15 mm, preferably 4 to 10 m.
  • the distance X is shorter than the distance D2 between the side surface of the heat insulating cylinder 218a and the inner wall of the inner tube 204 (the inner wall of the inner tube 204 located below the flange portion 500a) (distance X ⁇ distance D2). )be able to.
  • the distance D2 can be substantially equal to (equal to) the distance D1 (distance D1 ⁇ distance D2). Similar to the distance D1, the distance D2 can be, for example, 5 to 10 mm, preferably 7 mm, from the viewpoint of avoiding contact between the heat insulating cylinder 218a and the inner tube 204 during rotation of the boat 217.
  • a temperature sensor 263 as a temperature detector is installed in the inner tube 204.
  • the temperature sensor 263 is L-shaped like the nozzles 410 and 420, and is provided along the inner wall of the inner tube 204.
  • the controller 121 which is a control unit (control means), is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 121a, a RAM (Random Access Memory) 121b, a storage device 121c, and an I / O port 121d.
  • the RAM 121b, the storage device 121c, and the I / O port 121d are configured so that data can be exchanged with the CPU 121a via the internal bus 121e.
  • An input / output device 122 configured as, for example, a touch panel is connected to the controller 121.
  • the storage device 121c is composed of, for example, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or the like.
  • a control program for controlling the operation of the substrate processing device, a process recipe in which procedures and conditions of a method for manufacturing a semiconductor device described later are described, and the like are readablely stored.
  • the process recipes are combined so that the controller 121 can execute each process (each step, each procedure, each process) in the method of manufacturing a semiconductor device described later and obtain a predetermined result, and are combined as a program.
  • Function process recipes, control programs, etc. are collectively referred to simply as programs.
  • a process recipe is also simply referred to as a recipe.
  • the RAM 121b is configured as a memory area (work area) in which programs, data, and the like read by the CPU 121a are temporarily held.
  • the I / O port 121d includes the above-mentioned MFC 312,322,352,512,522, valve 314,324,354,514,524, pressure sensor 245, APC valve 243, vacuum pump 246, heater 207, temperature sensor 263, and rotation. It is connected to the mechanism 267, the boat elevator 115, and the like.
  • the CPU 121a is configured to read and execute a control program from the storage device 121c and read a recipe from the storage device 121c in response to an input of an operation command from the input / output device 122 or the like.
  • the CPU 121a adjusts the flow rate of various gases by the MFC 312, 322, 352, 512, 522, opens and closes the valves 314, 324, 354, 514, 524, and opens and closes the APC valve 243 so as to follow the contents of the read recipe.
  • APC valve 243 based on pressure sensor 245, temperature adjustment operation of heater 207 based on temperature sensor 263, start and stop of vacuum pump 246, rotation and rotation speed adjustment operation of boat 217 by rotation mechanism 267, boat elevator It is configured to control the ascending / descending operation of the boat 217 by the 115, the accommodation operation of the wafer 200 in the boat 217, and the like.
  • the controller 121 can be configured by installing the above-mentioned program stored in the external storage device 123 on the computer.
  • the external storage device 123 includes, for example, a magnetic disk such as an HDD, an optical disk such as a CD, a magneto-optical disk such as MO, and a semiconductor memory such as a USB memory.
  • the storage device 121c and the external storage device 123 are configured as a computer-readable recording medium. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium.
  • recording medium may include only the storage device 121c alone, it may include only the external storage device 123 alone, or it may include both of them.
  • the program may be provided to the computer by using a communication means such as the Internet or a dedicated line without using the external storage device 123.
  • Substrate processing process (semiconductor device manufacturing process) 14 and 15 show an example of a substrate processing sequence for forming a metal oxide film on a wafer 200, that is, a film forming sequence, as one step of a manufacturing process of a semiconductor device (device) using the above-mentioned substrate processing apparatus 10. Will be described using. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus 10 is controlled by the controller 121.
  • step A of supplying TMA gas as a raw material gas to the wafer 200 in the processing chamber 201, And supplying O 3 gas as a reaction gas (step C) to the wafer 200 in the process chamber 201,
  • step C supplying reaction gas
  • step C to the wafer 200 in the process chamber 201
  • step C A step of forming a film containing Al and O as a metal oxide film (aluminum oxide film (AlO film)) on the wafer 200 by performing a cycle of performing the above non-simultaneously a predetermined number of times (n times, n is an integer of 1 or more). I do.
  • wafer When the word “wafer” is used in the present disclosure, it may mean the wafer itself or a laminate of a wafer and a predetermined layer or film formed on the surface thereof.
  • wafer surface When the term “wafer surface” is used in the present disclosure, it may mean the surface of the wafer itself or the surface of a predetermined layer or the like formed on the wafer.
  • a predetermined layer when it is described that "a predetermined layer is formed on a wafer”, it means that a predetermined layer is directly formed on the surface of the wafer itself, or a layer formed on the wafer or the like. It may mean forming a predetermined layer on top.
  • board in the present disclosure is also synonymous with the use of the term "wafer”.
  • Vacuum exhaust (vacuum exhaust) is performed by the vacuum pump 246 so that the pressure (vacuum degree) in the processing chamber 201, that is, the space where the wafer 200 exists, becomes a desired pressure.
  • the pressure in the processing chamber 201 is measured by the pressure sensor 245, and the APC valve 243 is feedback-controlled based on the measured pressure information (pressure adjustment).
  • the wafer 200 in the processing chamber 201 is heated by the heater 207 so as to have a desired processing temperature.
  • the state of energization of the heater 207 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 263 so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution (temperature adjustment).
  • the rotation mechanism 267 starts the rotation of the boat 217 and the wafer 200. Exhaust in the processing chamber 201, heating and rotation of the wafer 200 are all continuously performed at least until the processing of the wafer 200 is completed. At this time, by opening the valve 354, it may be flowed N 2 gas to the gas supply pipe 350 within.
  • the flow rate of the N 2 gas is adjusted by the MFC 352, is supplied to a low temperature region (for example, a region below the bottom surface of the heat insulating cylinder 218a) in the processing chamber 201, and is discharged from the exhaust pipe 231.
  • the flow rate of the N 2 gas at this time can be, for example, 0.1 to 2 slm, preferably 0.3 to 0.5 slm.
  • the valve 314 is opened to allow TMA gas to flow into the gas supply pipe 310.
  • the flow rate of the TMA gas is adjusted by the MFC 312, and the TMA gas is supplied from the gas supply hole 410a to the wafer processing region in the processing chamber 201.
  • the TMA gas flows into the exhaust passage 206 through the exhaust hole 204a and is exhausted from the exhaust pipe 231.
  • TMA gas is supplied to the wafer 200 (TMA gas supply).
  • TMA gas supply N 2 gas to the gas supply pipe 510.
  • the flow rate of the N 2 gas flowing through the gas supply pipe 510 is adjusted by the MFC 512, is supplied into the processing chamber 201 together with the TMA gas, and is discharged from the exhaust pipe 231.
  • opening the valve 524 may be flowed N 2 gas to the gas supply pipe 520.
  • the flow rate of the N 2 gas is adjusted by the MFC 522, is supplied into the processing chamber 201 via the gas supply pipe 320 and the nozzle 420, and is discharged from the exhaust pipe 231.
  • the processing conditions in this step are Processing pressure: 1 to 1000 Pa, preferably 1 to 100 Pa, more preferably 10 to 50 Pa TMA gas supply flow rate: 10 to 2000 sccm, preferably 50 to 1000 sccm, more preferably 100 to 500 sccm TMA gas supply time: 1 to 60 seconds, preferably 1 to 20 seconds, more preferably 2 to 15 seconds N 2 gas supply flow rate (for each gas supply pipe): 1 to 30 slm, preferably 1 to 20 slm, more preferably 1 to 1 to 10 slm
  • Treatment temperature room temperature (25 ° C) to 600 ° C, preferably 90 to 550 ° C, more preferably 450 to 550 ° C. Is exemplified.
  • the lower limit of the processing temperature in this step can be appropriately changed depending on the type of O-containing gas used in step C described later.
  • step B described later By setting the processing pressure in this step to 1000 Pa or less and the supply flow rate of TMA gas to 2000 sccm or less, step B described later can be suitably performed, and the TMA gas is autolyzed in the nozzle 410. It is possible to suppress the accumulation on the inner wall of the nozzle 410.
  • the processing pressure in this step By setting the processing pressure in this step to 1 Pa or more and the supply flow rate of TMA gas to 10 sccm or more, the reaction rate of TMA gas on the surface of the wafer 200 can be increased, and a practical film forming rate can be obtained. It becomes possible.
  • an Al-containing layer is formed as the first layer on the outermost surface of the wafer 200.
  • the Al-containing layer may contain C and hydrogen (H) in addition to Al.
  • the Al-containing layer is formed by chemisorption or physisorption of TMA on the surface of the wafer 200, chemisorption of a substance (Al (CH x ) y ) in which a part of TMA is decomposed, accumulation of Al by thermal decomposition of TMA, and the like. It is formed.
  • the Al-containing layer may be an adsorption layer (physisorption layer or chemisorption layer) of TMA or a substance obtained by partially decomposing TMA, or may be an Al deposition layer (Al layer).
  • the TMA gas supplied into the processing chamber 201 is not only supplied to the wafer 200, but also on the surface of the member in the processing chamber 201, that is, the inner wall of the inner tube 204 and the surfaces of the nozzles 410 and 420. It is also supplied to the surface of the boat 217, the inner wall of the manifold 209, the upper surface of the seal cap 219, the side surface of the rotating shaft 255, the upper surface and the side surface of the heat insulating portion 218, and the like.
  • the TMA gas supplied into the processing chamber 201 comes into contact with the surface of the member in the processing chamber 201, the above-mentioned Al-containing layer is not only on the wafer 200 but also on the surface of the member in the processing chamber 201. It will be formed.
  • reaction by-products may be deposited on the surface of the member in the processing chamber 201. In this way, by-products, which will be described later, are attached to the surface of the member in the processing chamber 201.
  • gas channel 501 is configured into the processing chamber 201, a wafer processing region of the TMA gas to the cold area intrusion, it is possible to suppress the diffusion of the N 2 gas from the low temperature region to the wafer processing region .. This makes it possible to suppress the adhesion of by-products to the surface of the member in the low temperature region. Further, it is possible to suppress the dilution of the TMA gas in the Bottom zone and improve the uniformity of the film forming process.
  • valve 314 is closed and the supply of TMA gas into the processing chamber 201 is stopped. At this time, the APC valve 243 is left open.
  • AlCl 3 aluminum chloride (AlCl 3 ) gas or the like can be used in addition to TMA gas.
  • a rare gas such as argon (Ar) gas, helium (He) gas, neon (Ne) gas, and xenon (Xe) gas can be used. This point is the same in steps B to D and the like described later.
  • step B After the completion of step A, the APC valve 243 is kept open, the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246, and the TMA gas remaining in the processing chamber 201 after contributing to the formation of the unreacted or Al-containing layer is discharged. Exhaust from the processing chamber 201 (residual gas removal). At this time, by opening the valve 514, 524 may be the N 2 gas is supplied from the nozzle 410, 420 into the process chamber 201. The N 2 gas acts as a purge gas. In this step, the N 2 gas may be continuously flowed (continuously supplied) or intermittently (pulse-like).
  • the flow rate of the N 2 gas supplied into the processing chamber 201 does not need to be large, and for example, supplying an amount equivalent to the volume of the inner tube 204 (processing chamber 201) adversely affects the subsequent steps. It is possible to perform a purge that hardly occurs. By not completely purging the inside of the processing chamber 201 in this way, the purging time can be shortened and the throughput can be improved. In addition, the consumption of N 2 gas can be minimized.
  • step C After the step B is finished, the wafer 200 in the process chamber 201, i.e., supplying the O 3 gas to the first layer formed on the wafer 200.
  • O 3 gas is the flow rate adjusted by MFC322, is supplied to the wafer processing region of the processing chamber 201 from the gas supply holes 420a, through the exhaust hole 204a flows into the exhaust path 206 is discharged from the exhaust pipe 231.
  • O 3 gas is supplied to the wafer 200 (O 3 gas supply).
  • opening the valve 524 it may be flowed N 2 gas to the gas supply pipe 520.
  • the flow rate of the N 2 gas flowing through the gas supply pipe 520 is adjusted by the MFC 522, is supplied into the processing chamber 201 together with the O 3 gas, and is discharged from the exhaust pipe 231.
  • opening the valve 514 it may be flowed N 2 gas to the gas supply pipe 510.
  • the flow rate of the N 2 gas is adjusted by the MFC 512, is supplied into the processing chamber 201 via the gas supply pipe 310 and the nozzle 410, and is discharged from the exhaust pipe 231.
  • the processing conditions in this step are O 3 gas supply flow rate: 0.01 ⁇ 40 slm, preferably 5 ⁇ 30slmm, more preferably, 20 ⁇ 20 slm O 3 gas supply time 0.01 to 90 seconds, preferably 0.01 to 30 seconds, more preferably from 0.1 to 20 seconds treatment pressure: 1 ⁇ 1000 Pa, preferably 1 ⁇ 100 Pa, more preferably, 10 ⁇ 50Pa Is exemplified.
  • Other processing conditions are the same as the processing conditions in step A.
  • a first layer formed on the wafer 200 at least a portion of the (Al-containing layer) is reacted with the O 3 gas, the first layer At least part of it is oxidized (modified).
  • a layer containing Al and O that is, an aluminum oxide layer (AlO layer) is formed on the wafer 200 as a second layer (metal oxide layer).
  • AlO layer aluminum oxide layer
  • C and impurities such as H contained in the first layer the structure in the course of a reforming reaction of the first layer by the O 3 gas, a gaseous material containing at least C or H Then, it is discharged from the processing chamber 201.
  • the second layer becomes a layer having less impurities such as C and H than the first layer.
  • O 3 gas supplied into the processing chamber 201 may be supplied to the wafer 200, it is to be supplied to the surface of the member in the process chamber 201.
  • Al O 3 gas supplied into the processing chamber 201 by contact with the Al-containing layer formed on the surface of the member in the process chamber 201, a portion of the Al-containing layer, which is formed on the wafer 200 Like the containing layer, it is oxidized (modified) into an AlO layer.
  • the processing chamber gas flow path 501 in the 201 are configured, the O 3 gas from entering from the wafer processing region to the cold region, it is possible to suppress the diffusion of the O 3 gas from the low temperature region to the wafer processing region Become. Thus, also in this step, it becomes possible to suppress the adhesion of the byproducts on the surface of the member in the low temperature region, to suppress the dilution of the O 3 gas in Bottom Zone, uniform film formation process It is possible to improve the sex.
  • the O-containing gas includes O 3 gas, oxygen (O 2 ) gas, water vapor (H 2 O gas), plasma-excited O 2 gas (O 2 * ), and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) gas.
  • O 2 * + H 2 * plasma-excited hydrogen (H 2 ) gas
  • step D After step C has been completed, by the same procedure as Step B, and the processing chamber residual unreacted or or O 3 gas after contributing to the formation of AlO layer reaction by-products such as the processing chamber 201 into the 201 Exclude. At this time, it is not necessary to completely eliminate the gas and the like remaining in the processing chamber 201, which is the same as in step B described above.
  • steps A to D in order (non-simultaneously), that is, one or more cycles (n times) that are performed without synchronization, an AlO film having a desired film thickness and a desired composition can be formed on the wafer 200. it can.
  • the above cycle is preferably repeated a plurality of times. That is, until the thickness of the second layer formed per cycle is made smaller than the desired film thickness and the film thickness of the AlO film formed by laminating the second layer reaches the desired film thickness. It is preferable to repeat the above cycle a plurality of times.
  • the film thickness of the AlO film can be, for example, 10 to 150 nm, preferably 40 to 100 nm, and more preferably 60 to 80 nm.
  • the film thickness of the AlO film can be, for example, 10 to 150 nm, preferably 40 to 100 nm, and more preferably 60 to 80 nm.
  • the by-products adhering to the surface of the member in the processing chamber 201 by performing the above-mentioned film forming treatment are removed by the cleaning treatment performed after the film forming treatment.
  • the cleaning process can be performed, for example, by supplying cleaning gas into the processing chamber 201 from at least one of the nozzles 410 and 420. In the cleaning process, the temperature of the cleaning process is raised to activate the cleaning gas, and by-products adhering to the surface of the member in the processing chamber 201 are removed.
  • the cleaning gas supplied to the low temperature region is difficult to activate.
  • the temperature of the low temperature region of the processing chamber 201 is different from the temperature of the high temperature region, the by-products adhering to the surface of the member in the low temperature region are the members provided in the region other than the low temperature region of the processing chamber 201.
  • the properties are different from the by-products attached to the surface (also referred to as "members in the high temperature region").
  • the by-products adhering to the surface of the member in the low temperature region are less likely to be removed than the by-products adhering to the surface of the member in the high temperature region. Therefore, if the cleaning process is completed when the by-products adhering to the surface of the member in the high temperature region are removed, the by-products that could not be completely removed remain on the surface of the member in the low temperature region. In some cases. Further, if an attempt is made to completely remove the by-products adhering to the surface of the member in the low temperature region by a cleaning process, the member in the high temperature region may be etched by the cleaning gas.
  • the cleaning processing time can be shortened, and the downtime of the substrate processing apparatus can be shortened. As a result, it is possible to improve the manufacturing throughput of the semiconductor manufacturing apparatus and improve the productivity of the semiconductor device.
  • the gas flow path 501 it is possible to suppress the diffusion of the N 2 gas supplied from the gas supply pipe 350 into the low temperature region into the wafer processing region. This makes it possible to improve the uniformity of the film forming process.
  • a method of suppressing the intrusion of the processing gas into the low temperature region can be considered by reducing the above-mentioned distance D2 without providing the flange portion 500a.
  • the distance D2 needs to be 5 mm or more in consideration of the design tolerance.
  • the distance D2 needs to be 5 mm or more. That is, it is difficult to make the distance D2 less than 5 mm. Therefore, this method may not be able to sufficiently suppress the intrusion of the processing gas into the low temperature region and the diffusion of the inert gas into the wafer processing region.
  • a method of suppressing the intrusion of the processing gas into the low temperature region by supplying a large flow rate of the inert gas from the gas supply pipe 350 to the low temperature region in the processing chamber 201 without providing the flange portion 500a is also considered. Be done. However, in this method, since the inert gas is supplied from the gas supply pipe 350 at a large flow rate (for example, a supply amount larger than the supply amount of the processing gas), the amount of the inert gas diffused into the wafer processing region is large. .. Therefore, the difference between the concentration of the processing gas supplied to the wafer 200 arranged in the Bottom zone and the concentration of the processing gas supplied to the wafer 200 arranged in the Center zone or the Top zone is the present. It will be larger than in the case of the disclosed aspect. As a result, the uniformity of the film forming process may decrease.
  • the conductance of the gas flow path 501 is further reduced by making the distance X shorter than the distance Y, that is, making the distance Y longer than the distance X and ensuring a sufficient length of the gas flow path 501. It becomes possible. This makes it possible to reliably suppress the intrusion of the processing gas into the low temperature region and the diffusion of the inert gas into the wafer processing region.
  • the wall thickness of the inner tube 204 in which the protrusion 500 is located is set to be lower than the protrusion 500. It may be thicker than the wall thickness of the tube 204. That is, the thickness of the side wall 204b of the inner tube 204 that horizontally surrounds the high temperature region may be thicker than the thickness of the side wall 204c of the inner tube 204 that horizontally surrounds the low temperature region.
  • the inner tube 204 may be configured by projecting (protruding) the side wall 204b in the radial direction inward from the side wall 204c.
  • the side wall 204b constitutes an overhanging portion 500b as a protruding portion 500.
  • the gas flow path 501 is formed by the space between the bottom surface of the overhanging portion 500b (the bottom surface of the side wall 204b) and the upper surface of the heat insulating portion 218.
  • the outer wall of the inner tube 204 where the protrusion 500 is located and the outer wall of the inner tube 204 below the protrusion 500 are configured on the same surface. That is, the outer peripheral side surface of the inner tube 204 composed of the outer peripheral surface of the side wall 204b and the outer peripheral surface of the side wall 204c is the same surface (curved surface) having no step. In this modification, the side wall 204b and the side wall 204c have substantially the same outer diameter (diameter). In the present disclosure, the "substantially equal outer diameter" means that the difference between the outer diameter of the side wall 204b and the outer diameter of the side wall 204c is within, for example, about ⁇ 3% (within the design tolerance).
  • the inner diameter of the side wall 204b is smaller than the inner diameter of the side wall 204c.
  • the inner tube 204 can be easily manufactured. Further, it is possible to suppress diffused reflection of radiant heat from the heater 207 on the outer wall of the inner tube 204, and it is possible to improve the temperature uniformity of the wafer 200 among the plurality of wafers 200.
  • the exhaust velocity (exhaust conductance) of the gas exhausted from the exhaust hole 204a can be kept uniform from the upper part to the lower part of the exhaust hole 204a. Become. That is, the exhaust characteristics of the wafer processing region can be made uniform from the upper part to the lower part of the boat 217. As a result, the pressure in the processing chamber 201 in the film forming process can be made uniform, and the in-plane film thickness uniformity of the thin film formed on the wafer 200 can be further improved.
  • the outer diameter of the side wall 204b is larger than the outer diameter of the inner tube 204 of the above-described embodiment. It needs to be large.
  • the outer tube 203 has the same configuration as the above-described embodiment. Therefore, the volume (volume) of the exhaust passage 206 formed in this modification (that is, the volume (volume) of the space between the inner tube 204 and the outer tube 203) becomes smaller than that of the above-described embodiment. As a result, in this modification, it is possible to improve the gas replacement efficiency as compared with the above-described embodiment.
  • the side wall 204b is closer to the edge of the wafer 200 than in the above-described embodiment. That is, the distance between the inner surface of the side wall 204b and the edge of the wafer 200 is smaller than the distance between the inner surface of the inner tube 204 and the edge of the wafer 200 in the above-described embodiment. Therefore, the volume of the space between the inner surface of the side wall 204b and the edge of the wafer 200 is smaller than that of the above aspect. As a result, the amount of processing gas diffused in the space between the inner surface of the side wall 204b and the edge of the wafer 200 is reduced, and more processing gas can be supplied to the surface of the wafer 200. As a result, the in-plane film thickness uniformity of the thin film formed on the wafer 200 can be further improved.
  • the inner tube 204 of this modification is a cylindrical member whose upper end is closed and whose lower end is open, and a member whose side wall thickness is the thickness of the side wall 204b is prepared, and a low temperature region of the side wall of this member is prepared. It can be manufactured by cutting the side wall of the portion that horizontally surrounds (the side wall of the portion that becomes the side wall 204c) from the inner peripheral surface toward the outer side in the radial direction. As described above, the inner tube 204 of this modified example can be easily manufactured only by cutting, and as a result, the dimensional error in manufacturing is suppressed within the range of ⁇ 1% or less, that is, it is manufactured with high accuracy. It becomes possible. When the inner tube 204 of this modified example is manufactured by cutting, the side wall 204b, the side wall 204c, and the ceiling portion are integrally formed of the same member.
  • the inner tube 204 of this modification can also be manufactured by welding the first member constituting the side wall 204b, the second member constituting the side wall 204c, and the third member constituting the ceiling portion.
  • the first member and the second member are cylindrical members having open upper ends and lower ends, respectively, and have substantially the same outer diameter.
  • the first member has an inner diameter smaller than the inner diameter of the second member.
  • the side wall 204b has a vertical portion and a horizontal portion extending outward in the radial direction of the inner tube 204 from the lower end of the vertical portion.
  • the side wall 204b may form an overhanging portion 500c as a protruding portion 500.
  • the bottom surface of the horizontal portion of the side wall 204b and the upper end of the side wall 204c are in contact with each other.
  • the vertical portion and the horizontal portion of the side wall 204b and the side wall 204c each have substantially the same thickness.
  • the outer diameter of the vertical portion of the side wall 204b is smaller than the outer diameter of the side wall 204c, and the outer diameter of the horizontal portion of the side wall 204b is equal to the outer diameter of the side wall 204c.
  • the gas flow path 501 is formed by the bottom surface of the overhanging portion 500c (that is, the bottom surface of the horizontal portion of the side wall 204b) and the upper surface of the heat insulating cylinder 218a.
  • a heat insulating cylinder 218b having a convex shape may be provided with respect to the boat 217. That is, as the heat insulating portion 218, a heat insulating cylinder 218b having a two-stage configuration of an upper stage portion having an outer diameter substantially equal to the outer diameter of the boat 217 and a lower stage portion having an outer diameter larger than the outer diameter of the upper stage portion is provided. You may be.
  • the protruding portion 500 (flange portion 500a, overhanging portion 500b, 500c) faces the exposed upper surface (step portion, hereinafter also referred to as “exposed upper surface”) of the lower portion of the heat insulating cylinder 218b. It is provided.
  • the gas flow path 501 is formed by the space between the bottom surface of the protruding portion 500 and the exposed upper surface of the lower portion of the heat insulating cylinder 218b. The same effect as that of the above-described embodiment and modification can be obtained by this modification.
  • a plurality of heat insulating plates 218c may be provided as the heat insulating portion 218.
  • the heat insulating plate 218c is made of a heat-resistant material such as quartz or SiC.
  • the protrusion 500 is provided so as to face the upper surface of the heat insulating plate 218c arranged at the uppermost stage.
  • the gas flow path 501 is formed by the space between the bottom surface of the protrusion 500 and the upper surface of the heat insulating plate 218c arranged at the uppermost stage. The same effect as that of the above-described embodiment can be obtained by this modification.
  • a labyrinth structure (labyrinth structure) is provided in the gas flow path 501 as illustrated in FIGS. 8 (a) and 8 (b), respectively.
  • the convex portion 204d projecting from the bottom surface of the projecting portion 500 toward the gas flow path 501 and the convex portion 218d projecting from the upper surface of the heat insulating portion 218 toward the gas flow path 501 do not come into contact with each other.
  • the convex portions 204d and 218d are alternately provided so as not to overlap each other in a plan view.
  • the heights of the protrusions 204d and 218d are heights that do not block the gas flow path 501, that is, heights that are less than the distance X, respectively.
  • the number of convex portions 204d and 218d provided in the gas flow path 501 is not particularly limited.
  • the protrusion 500 is provided with a gas vent hole 204e for communicating the gas flow path 501 and the exhaust passage 206, as illustrated in FIGS. 8 (c) and 8 (d), respectively.
  • the degassing hole 204e is formed as, for example, a slit-shaped through hole.
  • the degassing hole 204e may be composed of a plurality of holes.
  • the gas in the gas flow path 501 can be discharged to the exhaust passage 206 through the gas vent hole 204e. This makes it possible to suppress the intrusion of the processing gas into the region near the furnace ostium where the temperature is particularly low even in the low temperature region, and as a result, the surface of the member provided in the region near the furnace ostium, for example, the seal cap. It is possible to reliably prevent the by-products from adhering to the upper surface of the 219 and the side surface of the rotating shaft 255. Further, it is possible to increase the supply amount of the inert gas supplied from the second inert gas supply system.
  • the gas flow path 501 is configured in a stepped shape, for example, and a plurality of gas flow paths having a small conductance are configured.
  • two gas flow paths 501a and 501b are configured.
  • a heat insulating cylinder 218b having a two-stage structure in which the outer diameter of the upper stage portion is larger than the outer diameter of the boat 217 is provided.
  • the side wall 204b has a vertical portion and a horizontal portion, and the side wall 204b constitutes an overhanging portion 500c (first overhanging portion) as a protruding portion 500.
  • a side wall 204f having a vertical portion and a horizontal portion extending outward in the radial direction of the inner tube 204 from the lower end of the vertical portion is provided between the side wall 204b and the side wall 204c, and the side wall 204f serves as a protruding portion 500.
  • the overhanging portion 500d (second overhanging portion) is configured.
  • the outer diameter of the vertical portion of the side wall 204f is equal to the outer diameter of the horizontal portion of the side wall 204b, and the outer diameter of the horizontal portion of the side wall 204f is equal to the outer diameter of the side wall 204c.
  • the gas flow path 501a is formed by the space between the bottom surface of the overhanging portion 500c (the bottom surface of the horizontal portion of the side wall 204b) and the outer peripheral portion of the upper surface of the upper portion of the heat insulating cylinder 218b, and the overhanging portion is formed.
  • the gas flow path 501b is formed by the space between the bottom surface of 500d (the bottom surface of the horizontal portion of the side wall 204f) and the exposed upper surface of the lower portion of the heat insulating cylinder 218b.
  • the distance Xa between the bottom surface of the overhanging portion 500c and the upper surface of the upper portion of the heat insulating cylinder 218b and the distance Xb between the bottom surface of the overhanging portion 500d and the upper surface of the lower portion of the heat insulating cylinder 218b are as described above. It can be in the same range as the distance X.
  • the distance Yb between the side surface of the lower portion of the 218b can be in the same range as the above-mentioned distance Y, respectively.
  • the distance D2a between the side surface of the upper part of the heat insulating cylinder 218b and the vertical part of the side wall 204f and the distance D2b between the side surface of the lower part of the heat insulating cylinder 218b and the side wall 204c are the same as the above-mentioned distance D2, respectively.
  • the distance Xa is shorter than the distance Ya (distance Xa ⁇ distance Ya), the distance Xb is shorter than the distance Yb (distance Xb ⁇ distance Yb), and the distance Xa is the distance D2a, as in the above embodiment. It is preferably shorter (distance Xa ⁇ distance D2a) and the distance Xb is shorter than the distance D2b (distance Xb ⁇ distance D2b).
  • the distance Xa and the distance Xb may be the same or different, the distance Ya and the distance Yb may be the same or different, and the distance D2a and the distance D2b may be the same or different.
  • a space 502 formed by the side surface of the upper portion of the heat insulating cylinder 218b and the vertical portion of the side wall 204f and a gas vent hole 204g communicating with the exhaust passage 206 are provided in the vertical portion of the side wall 204f. May be good. As a result, the space 502 can be exhausted, and the amount of gas flowing into the gas flow path 501b can be reduced. That is, it is possible to surely suppress the invasion of the processing gas into the region near the furnace ostium, and as a result, surely suppress the adhesion of by-products to the surface of the member provided in the region near the furnace ostium. It becomes possible to do.
  • the side wall 204c may be provided with a gas vent hole 204g, and even in this case, the same effect can be obtained.
  • Modification example 10 In the modified example 10, as shown in FIG. 8 (f), a plurality of gas channels having a small conductance are configured.
  • a plurality of heat insulating plates 218c are provided as the heat insulating portion 218, and the heat insulating plate 218c arranged at the uppermost stage has a diameter larger than the outer diameter of the boat 217 and the diameter of the other heat insulating plates 218c. Has a smaller diameter.
  • the gas flow path 501a is formed by the space between the bottom surface of the overhanging portion 500c and the outer peripheral portion of the upper surface of the heat insulating plate 218c arranged at the uppermost stage.
  • the gas flow path 501b is formed by the space between the bottom surface of the overhanging portion 500d and the outer peripheral portion of the upper surface of the heat insulating plate 218c arranged in the second stage from the top.
  • Other configurations can be the same as those of the above-described modification 9. The same effect as that of the above-described embodiment and the modified example 9 can be obtained by this modified example.
  • the spare chamber 201a may be communicated with the processing chamber 201 via a partition wall 204h provided with a plurality of gas supply slits (gas supply holes) 400a from the upper portion to the lower portion.
  • a partition wall 204h provided with a plurality of gas supply slits (gas supply holes) 400a from the upper portion to the lower portion.
  • the projecting portion 500 the first projecting portion provided on the inner circumference of the inner tube 204 and the second projecting portion 201b provided in the opening 201b communicating the processing chamber 201 and the spare chamber 201a.
  • a protrusion of the above may be formed.
  • a side wall 204b having a vertical portion and a horizontal portion similar to that of the second modification is provided, the arrangement position of the partition wall 204h is adjusted, and the side wall 204b provides an overhanging portion 500c (first) as a protruding portion 500.
  • the protruding portion) and the horizontal portion of the partition wall 204h and the side wall 204b may form an overhanging portion 500f (second protruding portion) as the protruding portion 500.
  • the gas ejected from the gas supply holes 410a and 420a into the spare chamber 201a is ejected into the processing chamber 201 from each of the gas supply slits 400a.
  • the same effect as that of the above-described embodiment and modification can be obtained by this modification. Further, in this modification, it is possible to prevent the processing gas in the spare chamber 201a from entering the low temperature region of the processing chamber 201.
  • the processing chamber 201 and the transfer chamber 600 may communicate with each other without providing the seal cap 219. Also in this modified example, the same effect as the above-described embodiment and modified example can be obtained. That is, by providing the projecting portion 500, it is possible to suppress the intrusion of the processing gas into the low temperature region of the processing chamber 201 and the transfer chamber 600, and the surface of the member in the low temperature region and the transfer chamber 600 It is possible to suppress the adhesion of by-products. Further, in this modification, the position of the boat 217 in the height direction during the processing of the wafer 200 can be easily adjusted. Further, in this modification, it is possible to suppress the generation of particles. It should be noted that this modification is not limited to the case shown in FIG. 11, and can be suitably applied to any of the above-described aspects and the embodiments shown in the modifications 1 to 11.
  • the protrusion 500 may be composed of a plurality of different members.
  • the protrusion 500 is formed by the flange portion 500a (first protrusion) of the above-described embodiment and the overhang portion 500e (second protrusion) formed by the nozzle cover. You may.
  • the nozzle cover is provided so as to cover the nozzles 410 and 420 and close the opening 201b. The same effect as that of the above-described embodiment and modification can be obtained by this modification.
  • the distance X in the atmospheric pressure atmosphere may be set to 0 (zero). That is, in an atmospheric pressure atmosphere, the bottom surface of the protruding portion 500 and the upper surface (exposed upper surface) of the heat insulating portion 218 may be brought into contact with each other. Even when the bottom surface of the protrusion 500 and the upper surface of the heat insulating portion 218 are in contact with each other in the atmospheric pressure atmosphere, a minute gap is generated between them in the reduced pressure atmosphere, and the gas flow path 501 is formed. In this modification as well, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.
  • the spare chamber 201a may accommodate a third nozzle and a fourth nozzle (not shown).
  • the third nozzle and the fourth nozzle can have the same configuration as the nozzles 410 and 420, respectively.
  • the gas supply pipes 330 and 340 shown by the broken lines in FIG. 3 are connected to the third nozzle and the fourth nozzle.
  • the gas supply pipes 330 and 340 are provided with MFCs 332 and 342 and valves 334 and 344 in this order from the upstream side of the gas flow.
  • cleaning gas can be supplied into the processing chamber 201 via the MFC 332, the valve 334, and the third nozzle.
  • an inert gas can be supplied into the processing chamber 201 via the MFC 342, the valve 344, and the fourth nozzle.
  • the heat equalizing region T1 may be an region including the wafer processing region. That is, the length of the wafer processing region in the wafer arrangement direction may be equal to or less than the length of the heat equalizing region T1 in the wafer arrangement direction.
  • the reaction tube has an outer tube 203 and an inner tube 204
  • the reaction tube may be configured to have only the outer tube 203 without the inner tube 204.
  • the protrusion 500 may be provided on the outer tube 203 below the wafer arrangement region.
  • the gas vent hole 204e is configured so that gas can be discharged from the gas flow path 501 to the exhaust pipe 231. Also in this aspect, the same effect as the above-mentioned aspect and modification can be obtained.
  • the present invention is not limited to this.
  • the raw material gas and the reaction gas may be supplied at the same time.
  • the film formation rate can be significantly increased, and the film formation processing time can be shortened.
  • the processing gas easily invades the low temperature region, it is possible to suppress the invasion of the processing gas into the low temperature region by providing the protrusion 500 as described above. This makes it possible to reduce the amount of by-products adhering to the surface of the member in the low temperature region. As a result, the time of the cleaning process can be shortened, and the downtime of the substrate processing apparatus can be shortened.
  • a nitride film containing the metal element or a metalloid element on a wafer, a nitride film containing the metal element or a metalloid element, a carbon nitride film, an oxide film, an acid carbide film, an acid nitride film, an acid carbon nitride film, a boronitride film, or a boro. It can also be suitably applied when forming a carbon nitride film, a metal element single film, or the like.
  • step A as the raw material gas, in addition to Al-containing gas such as TMA gas, Si-containing gas, Ti-containing gas, Ta-containing gas, Zr-containing gas, Hf-containing gas, W-containing gas, Nb-containing gas, and Mo-containing gas Gas, W-containing gas, Y-containing gas, La-containing gas, Sr-containing gas and the like may be used.
  • Al-containing gas such as TMA gas, Si-containing gas, Ti-containing gas, Ta-containing gas, Zr-containing gas, Hf-containing gas, W-containing gas, Nb-containing gas, and Mo-containing gas Gas
  • W-containing gas, Y-containing gas, La-containing gas, Sr-containing gas and the like may be used as the raw material gas.
  • reaction gas other O-containing gas such as O 3 gas, ammonia (NH 3) nitrogen such as a gas (N) containing gas, triethylamine ((C 2 H 5) 3 N, abbreviation: TEA) gas or the like
  • Hydrogen (H) -containing gas, carbon (C) -containing gas such as propylene (C 3 H 6 ) gas, boron (B) -containing gas such as trichloroborane (BCl 3 ) gas, phosphorus such as phosphine (PH 3 ) gas (P) Containing gas or the like may be used. Even when these gases are used, the same effects as those of the above-mentioned embodiments and modifications can be obtained.
  • the film formation process performed as one step of the manufacturing process of the semiconductor device is given as an example of the process performed by the substrate processing device, but the present disclosure is not limited to this. That is, in addition to the film forming treatment, it can be suitably applied to other substrate treatments such as a treatment of supplying a reaction gas without supplying a raw material gas such as an oxidation treatment and a nitriding treatment. Further, for example, it can be suitably applied to a process performed as one step of a semiconductor device manufacturing process, a process performed as one step of a display device (display device) manufacturing process, a process performed as one step of a ceramic substrate manufacturing process, and the like. .. Also in this aspect, the same effect as the above-mentioned aspect and modification can be obtained. For example, it is possible to suppress deterioration (oxidation) of members in a low temperature region.
  • the recipes used for each process are individually prepared according to the processing content and stored in the storage device 121c via a telecommunication line or an external storage device 123. Then, when starting each process, it is preferable that the CPU 121a appropriately selects an appropriate recipe from a plurality of recipes stored in the storage device 121c according to the processing content. This makes it possible to form films of various film types, composition ratios, film qualities, and film thicknesses with good reproducibility with one substrate processing apparatus. In addition, the burden on the operator can be reduced, and each process can be started quickly while avoiding operation mistakes.
  • the above recipe is not limited to the case of newly creating, for example, it may be prepared by changing an existing recipe already installed in the board processing apparatus.
  • the changed recipe may be installed on the substrate processing apparatus via a telecommunication line or a recording medium on which the recipe is recorded.
  • the input / output device 122 included in the existing board processing device may be operated to directly change the existing recipe already installed in the board processing device.
  • an example of forming a film using a batch type substrate processing apparatus that processes a plurality of substrates at one time has been described.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to, for example, a case where a film is formed by using a single-wafer type substrate processing apparatus that processes one or several substrates at a time.
  • an example of forming a film by using a substrate processing apparatus having a hot wall type processing furnace has been described.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to the case where a film is formed by using a substrate processing apparatus having a cold wall type processing furnace.
  • each processing can be performed under the same processing procedure and processing conditions as those in the above-described embodiment, and the same effects as those in the above-described embodiment can be obtained.
  • processing procedure and processing conditions at this time can be the same as the processing procedures and processing conditions such as the above-described aspects and modifications.
  • FIG. 16 shows the simulation results.
  • ⁇ and ⁇ mark indicate the evaluation result of the substrate processing apparatus (new structure) shown in FIG. 6, and the evaluation result of the substrate processing apparatus (conventional structure) without the protrusion 500, respectively. According to FIG. 16, it can be seen that the new structure can suppress the invasion of gas into the low temperature region as compared with the conventional structure.
  • Substrate processing device 121: Controller, 200: Wafer (board), 204: Inner tube, 218: Insulation part, 500: Protruding part

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Abstract

基板を支持する基板支持領域を有する基板支持具と基板支持領域の下部に設けられた断熱部とが挿入される反応容器であって、反応容器の内壁の基板支持領域と対向する部分よりも下側に反応容器の内側に向かって突出する突出部の端部が配置される反応容器と、基板に処理ガスを供給するガス供給部と、を有する。

Description

基板処理装置、反応容器、半導体装置の製造方法および記録媒体
　本開示は、基板処理装置、反応容器、半導体装置の製造方法および記録媒体に関する。
　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）。
特開２０１８－１６６１４２号公報
　半導体デバイスの製造工程の一工程を行う基板処理装置では、製造スループットを向上させることが求められている。
　本開示の目的は、基板処理装置の製造スループットを向上させる技術を提供することにある。
　本開示の一態様によれば、　基板を支持する基板支持領域を有する基板支持具と前記基板支持領域の下部に設けられた断熱部とが挿入される反応容器であって、前記反応容器の内壁の前記基板支持領域と対向する部分よりも下側に前記反応容器の内側に向かって突出部の端部が配置される反応容器と、前記基板に処理ガスを供給するガス供給部と、を有する技術が提供される。
　本開示によれば、基板処理装置の製造スループットを向上させることが可能となる。
図１は、本開示の一態様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２は、本開示の一態様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３は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置のガス供給系統の概略構成図である。 図４（ａ）は、本開示の一態様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り、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 図５（ａ）は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の変形例の概略構成図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 図６（ａ）は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の他の変形例の概略構成図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 図７（ａ）は、図４（ａ）中に一点鎖線で示す領域Ｚの拡大概略図であり、図７（ｂ）は、図５（ａ）中に一点鎖線で示す領域Ｚの拡大概略図であり、図７（ｃ）は、図６（ａ）中に一点鎖線で示す領域Ｚの拡大概略図である。 図８（ａ）は、ガス流路の変形例を示す図であり、図８（ｂ）は、ガス流路の他の変形例を示す図であり、図８（ｃ）は、ガス流路の他の変形例を示す図であり、図８（ｄ）は、ガス流路の他の変形例を示す図であり、図８（ｅ）は、ガス流路の他の変形例を示す図であり、図８（ｆ）は、ガス流路の他の変形例を示す図である。 図９（ａ）は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の他の変形例の概略構成図であり、図９（ｂ）は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の他の変形例の概略構成図である。 図１０は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の他の変形例の概略構成図である。 図１１は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の他の変形例の概略構成図である。 図１２は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の他の変形例の概略構成図であり、処理炉部分を横断面で示す図である。 図１３は、本開示の一態様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１４は、本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の動作を示すフロー図の一例である。 図１５は、本開示の一態様における成膜シーケンスの一例を示す図である。 図１６は、低温領域へのＧａｓ流入量のシミュレーション結果の一例を示す図である。
　以下、本開示の一態様について、図１～図３、図４（ａ）、図４（ｂ）、図７（ａ）、および図１３を参照しながら説明する。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
　図１に示すように、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。
　ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する反応管が配設されている。反応管は、インナーチューブ（内筒、内管）２０４と、インナーチューブ２０４を同心円状に取り囲むアウターチューブ（外筒、外管）２０３と、を備えた２重管構成を有している。インナーチューブ２０４およびアウターチューブ２０３は、それぞれ、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、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。
　インナーチューブ２０４の筒中空部（反応容器の内側）には、基板としてのウエハ２００に対する処理が行われる処理室２０１が形成される。処理室２０１は、ウエハ２００を処理室２０１内の一端側（下方側）から他端側（上方側）へ向けて配列させた状態で収容可能に構成されている。処理室２０１内は、複数の領域に分けて考えることができる。本態様では、処理室２０１内において複数枚のウエハ２００が配列される領域を、基板配列領域（ウエハ配列領域）とも称する。ウエハ配列領域を、基板処理領域Ｔ２（ウエハ処理領域）、基板保持領域（ウエハ保持領域）とも称する。ウエハ配列領域は、ヒータ２０７により温度が均一に保たれる領域であることから、本開示では、ウエハ配列領域を均熱領域Ｔ１とも称する。また、処理室２０１内において、ウエハ配列領域を包含する領域であってヒータ２０７により取り囲まれる領域、すなわち、処理室２０１内における比較的温度の高い領域を、高温領域とも称する。また、処理室２０１内において、ウエハ配列領域を包含しない領域であってヒータ２０７により取り囲まれていない領域（後述する断熱部２１８周辺の領域）、すなわち、処理室２０１内における比較的温度の低い領域を、低温領域とも称する。具体的には、低温領域は、断熱部２１８の上面よりも下方側の処理室２０１内の領域である。また、処理室２０１内においてウエハ２００が配列される方向を、基板配列方向（ウエハ配列方向）とも称する。
　アウターチューブ２０３の下方には、アウターチューブ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。インナーチューブ２０４およびアウターチューブ２０３は、それぞれ、マニホールド２０９によって下方から支持されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料により構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。図４（ａ）に示すように、マニホールド２０９の内壁には、ＳＵＳ等の金属材料により構成され、マニホールド２０９の径方向内側に向けて延出した環状のフランジ部２０９ａが設けられている。インナーチューブ２０４の下端は、フランジ部２０９ａの上面に当接している。アウターチューブ２０３の下端は、マニホールド２０９の上端に当接している。図１に示すように、マニホールド２０９とアウターチューブ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、アウターチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となる。主に、アウターチューブ２０３と、インナーチューブ２０４と、マニホールド２０９とにより反応容器が構成される。
　インナーチューブ２０４の筒中空部には、予備室（ノズル収容室）２０１ａが形成されている。予備室２０１ａは、インナーチューブ２０４の側壁からインナーチューブ２０４の径方向外向きに突出し、垂直方向に沿って延在するチャンネル形状（溝形状）に形成されている。予備室２０１ａの内壁は、処理室２０１の内壁の一部を構成している。なお、平面視において、予備室２０１ａと処理室２０１とは、インナーチューブ２０４に設けられた開口２０１ｂを介して互いに連通されているともいえる。開口２０１ｂは、スリット状の貫通孔として構成されている。
　予備室２０１ａ内には、ガス供給部としてのノズル４１０，４２０がそれぞれ収容されている。ノズル４１０，４２０は、それぞれが、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料により構成され、それぞれが、Ｌ字型のロングノズルとして構成されている。ノズル４１０，４２０の水平部はマニホールド２０９の側壁およびインナーチューブ２０４の側壁下部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、予備室２０１ａの内壁の下部より上部に沿って、ウエハ配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、図２に示すように、ノズル４１０，４２０は、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。図１に示すように、ノズル４１０，４２０は、それらの上端部の高さ位置が後述するボート２１７の天井付近の高さ位置まで達するように設けられている。本開示では、ノズル４１０，４２０を、それぞれ、第１ノズル、第２ノズルとも称する。
　ノズル４１０，４２０の側面には、ガスを供給するガス供給孔（開口部）４１０ａ，４２０ａがそれぞれ設けられている。ノズル４１０，４２０におけるガス供給孔４１０ａ，４２０ａは、それぞれ、ウエハ２００と対向する位置に、すなわち、ウエハ配列領域のウエハ配列方向における全域に対応するように、ノズル４１０，４２０の上部から下部にわたって複数設けられている。すなわち、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａは、後述するボート２１７の下部から上部までの高さの位置に複数設けられており、ボート２１７に収容された全てのウエハ２００にガスを噴出することが可能となっている。
　ガス供給孔４１０ａ，４２０ａは、それぞれが処理室２０１の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを噴出することが可能なように構成されている。ガス供給孔４１０ａ，４２０ａは、それぞれ同一の開口面積を有し、さらに同一の開口ピッチで設けられている。ただし、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａは、このような態様に限定されない。例えば、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａの開口面積を上流側（インナーチューブ２０４の下部）から下流側（インナーチューブ２０４の上部）に向かって徐々に大きくしたり、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａの開口ピッチを上流側から下流側に向かって徐々に小さくしたりしてもよい。これにより、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａのそれぞれから、流量がほぼ同量であるガスを噴出させることが可能となる。すなわち、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａのそれぞれから供給されるガスの流量を均一化することが可能となる。
　本態様では、円筒状の空間である予備室２０１ａ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ガス供給孔４１０ａ，４２０ａから、処理室２０１内へガスを噴出させている。そして、インナーチューブ２０４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。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することが可能となる。ウエハ２００の表面上を流れたガスは、後述する排気孔２０４ａの方向に向かって流れる。但し、このガスの流れの方向は、排気孔２０４ａの位置によって適宜特定され、水平方向に限ったものではない。
　ノズル４１０，４２０には、ガス供給管３１０，３２０が接続されている。このように、インナーチューブ２０４には２本のノズル４１０，４２０と、２本のガス供給管３１０，３２０が、それぞれ接続されており、処理室２０１内へ複数種類、ここでは２種類のガスを供給することができるように構成されている。
　マニホールド２０９の下方には、ガス供給管３５０が接続されている。ガス供給管３５０は、マニホールド２０９およびインナーチューブ２０４の側壁下部を貫通するように設けられている。
　図３に示すように、ガス供給管３１０，３２０，３５０には、ガス流の上流側から順に、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）３１２，３２２，３５２、開閉弁であるバルブ３１４，３２４，３５４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には、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ５１２，５２２、及びバルブ５１４，５２４が、それぞれ設けられている。
　ガス供給管３１０からは、処理ガスである原料ガスとして、ウエハ２００上に形成される膜を構成する主元素（所定元素、金属元素）としてのアルミニウム（Ａｌ）を含むガス、すなわち、Ａｌ含有ガス（金属含有ガス、金属含有原料ガス、Ａｌ含有原料ガス）を、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４、ノズル４１０を介して処理室２０１内のウエハ処理領域へ供給することが可能となっている。原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。Ａｌ含有ガスは、成膜ガス、すなわち、Ａｌソースとして作用する。Ａｌ含有ガスとしては、例えば、Ａｌと炭素（Ｃ）とを含む有機系原料ガスを用いることができる。Ａｌ含有ガスとしては、例えば、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、略称：ＴＭＡ）ガスを用いることができる。ＴＭＡガスは、Ａｌにアルキル基が結合したアルキルアルミニウムを含む有機系原料ガスである。
　ガス供給管３２０からは、処理ガスである反応ガス（リアクタント）として、酸素（Ｏ）含有ガスを、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４、ノズル４２０を介して処理室２０１内のウエハ処理領域へ供給することが可能となっている。Ｏ含有ガスは、成膜ガス、すなわち、Ｏソース（酸化ガス、酸化剤）として作用する。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。
　ガス供給管５１０，５２０からは、不活性ガスとして例えば窒素（Ｎ２）ガスを、それぞれＭＦＣ５１２，５２２、バルブ５１４，５２４、ノズル４１０，４２０を介して処理室２０１内のウエハ処理領域へ供給することが可能となっている。Ｎ２ガスは、パージガス、希釈ガス、或いはキャリアガスとして作用する。
　ガス供給管３５０からは、不活性ガスとしてＮ２ガスを、ＭＦＣ３５２、バルブ３５４を介して処理室２０１内の低温領域へ供給することが可能となっている。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。
　主に、ガス供給管３１０、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４により、原料ガス供給系（金属含有原料ガス供給系）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。主に、ガス供給管３２０、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４により、反応ガス供給系（酸素含有ガス供給系）が構成される。ノズル４２０を原料ガス供給系に含めて考えてもよい。原料ガス供給系および反応ガス供給系をまとめて処理ガス供給系（ガス供給系）と考えてもよい。また、原料ガス供給系または反応ガス供給系の少なくともいずれかを処理ガス供給部として考えてもよい。主に、ガス供給管５１０，５２０、ＭＦＣ５１２，５２２、バルブ５１４，５２４により、第１の不活性ガス供給系（パージガス供給系、希釈ガス供給系、キャリアガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管３５０、ＭＦＣ３５２、バルブ３５４により、第２の不活性ガス供給系（パージガス供給系）が構成される。
　図１に示すように、インナーチューブ２０４の側壁には、例えばスリット状の貫通孔として構成された排気孔（排気スリット）２０４ａが、垂直方向に細長く開設されている。排気孔２０４ａは、正面視において例えば矩形であり、インナーチューブ２０４の側壁の下部から上部にわたって、ウエハ配列領域のウエハ配列方向における全域に対応するように設けられている。なお、排気孔２０４ａはスリット状の貫通孔として構成される場合に限らず、複数個の孔により構成されていてもよい。処理室２０１内と、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０３との間の円環状の空間（隙間）により構成される排気路２０６とは、排気孔２０４ａを介して連通されている。
　図２に示すように、平面視において、予備室２０１ａと排気孔２０４ａとは、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心を挟んで対向している（１８０度反対側の位置にある）。また、ノズル４１０，４２０と排気孔２０４ａとは、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心を挟んで対向している。
　図１に示すように、マニホールド２０９には、排気路２０６を介して処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、排気路２０６内、すなわち、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および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３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２４３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２４３、圧力センサ２４５により、排気系すなわち排気ラインが構成される。排気孔２０４ａ、排気路２０６、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の下端開口は、処理炉２０２の炉口として構成されており、後述するボートエレベータ１１５によりボート２１７が上昇した際に、Ｏリング２２０ｂを介して蓋体としてのシールキャップ２１９により気密に封止される。シールキャップ２１９は、ＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の下方には、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、アウターチューブ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により支持されたウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
　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、間隔を空けて配列させるように構成された基板支持領域を有している。また、ボート２１７は、基板支持領域の下部（下方）に断熱部２１８を支持する断熱部支持領域を有している。ボート２１７の基板支持領域には、ウエハ２００として、製品ウエハ、ダミーウエハ、フィルダミーウエハ等が支持されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される。図４（ａ）に示すように、ボート２１７の断熱部支持領域には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により円筒形状の部材として構成される断熱部２１８としての断熱筒２１８ａが設けられている。断熱筒２１８ａの外径（直径）は、ボート２１７の外径（直径）よりも大きい。すなわち、平面視において、断熱筒２１８ａの外周部は、ボート２１７（の支柱）より径方向外方に（インナーチューブ２０４の内壁に向けて）はみ出している。断熱筒２１８ａ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。断熱筒２１８ａは、その内部に空間を有していてもよく、その内部空間にヒータ（不図示）が設けられていてもよい。この場合、断熱筒２１８ａを保温筒と称することもできる。断熱筒２１８ａの外径（直径）をボート２１７の外径（直径）よりも大きく構成することにより、断熱筒２１８ａとインナーチューブ２０４の内壁との間の距離が短くなり、インナーチューブ２０４の内壁の内、断熱筒２１８ａの側面と対向する部分への膜の付着を抑制させることができる。
　図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、インナーチューブ２０４の内壁には、インナーチューブ２０４の径方向内側に向けて突出した突出部５００としてのフランジ部５００ａが設けられている。フランジ部５００ａは、ボート２１７の基板支持領域と対向する部分よりも下側に設けられている。具体的には、フランジ部５００ａは、ウエハ配列領域よりも下方であって、断熱筒２１８ａの上面の高さ位置よりも上方の位置に設けられている。フランジ部５００ａは、その底面（下端底面とも称する）の内周部が断熱筒２１８ａの上面の外周部（外側上面とも称する）と対向するように設けられている。すなわち、フランジ部５００ａは、平面視において、フランジ部５００ａの底面の内周部と断熱筒２１８ａの上面の外周部とが重なるように構成されている。また、フランジ部５００ａは、ボート２１７および断熱筒２１８ａに接触しないように設けられている。なお、フランジ部５００ａは、インナーチューブ２０４と一体に構成されたものであってもよいし、別体で構成されたものであってもよい。
　フランジ部５００ａを設けることにより、フランジ部５００ａの底面と断熱筒２１８ａの上面との間の空間により、コンダクタンスの小さい（流れ抵抗の大きい）ガス流路５０１が構成される。これにより、ウエハ配列領域へ供給された処理ガスのうち低温領域（例えば断熱筒２１８ａの側面（外周面）を水平に取り囲む領域）に侵入する処理ガスの量を低減することが可能となる。すなわち、低温領域への処理ガスの侵入を抑制することが可能となる。その結果、処理室２０１内に設けられた部材（「処理室２０１内の部材」とも称する）のうち、特に、処理室２０１内の低温領域に設けられた部材（「低温領域内の部材」とも称する）の表面、例えば、インナーチューブ２０４の内壁の下方部分、マニホールド２０９の内壁、シールキャップ２１９の上面、回転軸２５５の側面、断熱筒２１８ａの上面および側面等に、薄膜や反応副生成物等が堆積（累積）する、すなわち、副生成物が付着することを抑制することが可能となる。
　また、ガス流路５０１を構成することにより、ガス供給管３５０から低温領域内へ供給された不活性ガスのうちウエハ処理領域に拡散（侵入）する不活性ガスの量を低減することも可能となる。すなわち、ウエハ処理領域への不活性ガスの拡散を抑制することも可能となる。これにより、後述する成膜処理において、ウエハ配列領域のうちウエハ配列方向における下部側の領域（Ｂｏｔｔｏｍゾーン）に配置されたウエハ２００に対して供給される処理ガスが、ウエハ処理領域へ拡散した不活性ガスにより希釈され、その濃度が、ウエハ配列領域のうちウエハ配列方向における中央部の領域（Ｃｅｎｔｅｒゾーン）や上部側の領域（Ｔｏｐゾーン）に配置されたウエハ２００に対して供給される処理ガスの濃度よりも低くなることを抑制することが可能となる。その結果、各ウエハ２００に対して供給する処理ガスの濃度を、ウエハ２００間で均一化させることが容易となり、成膜処理のウエハ間均一性を向上させることが可能となる。また、Ｂｏｔｔｏｍゾーンに配置されたウエハ２００に対して供給される処理ガスの濃度が低くなり（供給量が不足し）、このウエハ２００上に形成される薄膜の面内膜厚均一性が低下することを抑制することも可能となる。なお、本開示において「成膜処理の均一性」という文言を用いる場合は、「成膜処理のウエハ間均一性」を意味する場合、「ウエハ２００上に形成される薄膜の面内膜厚均一性」を意味する場合、または、それらの両方を含む場合がある。
　フランジ部５００ａの底面は、断熱筒２１８ａの上面と平行になるように設けられている。これにより、ガス流路５０１の幅を可能な限り小さくし、ガス流路５０１のコンダクタンスを限りなく小さく（流れ抵抗を限りなく大きく）することが可能となる。その結果、低温領域への処理ガスの侵入、ウエハ処理領域への不活性ガスの拡散を確実に抑制することが可能となる。
　なお、フランジ部５００ａは、低温領域を囲む周方向に連続するようにインナーチューブ２０４の内壁に設けられていることが好ましい。つまり、フランジ部５００ａは、インナーチューブ２０４の内壁の全周にわたって形成されていることが好ましい。これにより、低温領域への処理ガスの侵入を確実に抑制することが可能となる。ただし、開口２０１ｂ付近の領域は、ノズル４１０，４２０から噴出された直後の比較的流速が大きいガスが通過することから、副生成物が付着しにくい領域である。また、予備室２０１ａ内の領域も処理室２０１内よりも副生成物が付着しにくい領域である。このため、図４（ｂ）に示すように、開口２０１ｂ、予備室２０１ａ内には、フランジ部５００ａを設けなくてもよい。
　本開示において、図７（ａ）に示すように、フランジ部５００ａの底面と断熱筒２１８ａの上面との間の距離Ｘ、すなわちガス流路の幅は、例えば０．０１～８ｍｍ、好ましくは０．０１～５ｍｍ、より好ましくは２ｍｍとすることができる。
　また、距離Ｘは、ボート２１７とフランジ部５００ａの内面（内側端面）との間の距離Ｄ１よりも短くする（距離Ｘ＜距離Ｄ１）ことができる。これにより、ガス流路５０１のコンダクタンスを、ボート２１７とフランジ部５００ａとの間の空間のコンダクタンスよりも小さくでき、低温領域への処理ガスの侵入を確実に抑制することが可能となる。距離Ｄ１は、ボート２１７の回転時におけるボート２１７とフランジ部５００ａとの接触を回避する観点から、例えば５～１０ｍｍ、好ましくは７ｍｍとすることができる。
　また、距離Ｘは、フランジ部５００ａの内面と断熱筒２１８ａの側面との間の距離Ｙよりも短くする（距離Ｘ＜距離Ｙ）ことができる。すなわち、距離Ｙは距離Ｘよりも長い。これにより、ガス流路５０１の長さを充分に確保でき、ガス流路５０１のコンダクタンスを限りなく小さくすることが可能となる。その結果、低温領域への処理ガスの侵入をさらに確実に抑制することが可能となる。距離Ｙは、例えば２～１５ｍｍ、好ましくは４～１０ｍとすることができる。
　また、距離Ｘは、断熱筒２１８ａの側面とインナーチューブ２０４の内壁（フランジ部５００ａよりも下側に位置するインナーチューブ２０４の内壁）との間の距離Ｄ２よりも短くする（距離Ｘ＜距離Ｄ２）ことができる。これにより、ウエハ処理領域への不活性ガスの拡散を確実に抑制することが可能となる。その結果、成膜処理の均一性をさらに向上させることが可能となる。なお、本開示において、距離Ｄ２は、距離Ｄ１とほぼ等しくする（同等とする）（距離Ｄ１≒距離Ｄ２）ことができる。距離Ｄ２は、距離Ｄ１と同様に、ボート２１７の回転時における断熱筒２１８ａとインナーチューブ２０４との接触を回避する観点から、例えば５～１０ｍｍ、好ましくは７ｍｍとすることができる。
　図２に示すように、インナーチューブ２０４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への通電量を調整することで、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、インナーチューブ２０４の内壁に沿って設けられている。
　図１３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。
　記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　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、後述する半導体装置の製造方法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、後述する半導体装置の製造方法における各工程（各ステップ、各手順、各処理）をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることができ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、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。本開示においてプログラムという言葉を用いた場合は、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、それらの両方を含む場合がある。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ＭＦＣ３１２，３２２，３５２，５１２，５２２、バルブ３１４，３２４，３５４，５１４，５２４、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５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、ＭＦＣ３１２，３２２，３５２，５１２，５２２による各種ガスの流量調整動作、バルブ３１４，３２４，３５４，５１４，５２４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、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、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、ボート２１７へのウエハ２００の収容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。外部記憶装置１２３は、例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリを含む。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。本開示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（半導体デバイスの製造工程）
　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、ウエハ２００上に金属酸化膜を形成する基板処理シーケンス、すなわち、成膜シーケンスの一例について、図１４、図１５を用いて説明する。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。
　図１４、図１５に示す成膜工程（成膜シーケンス）では、
　処理室２０１内のウエハ２００に対して原料ガスとしてＴＭＡガスを供給するステップ（ステップＡ）と、
　処理室２０１内のウエハ２００に対して反応ガスとしてＯ３ガスを供給するステップ（ステップＣ）と、
　を非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことで、ウエハ２００上に金属酸化膜としてＡｌおよびＯを含む膜（アルミニウム酸化膜（ＡｌＯ膜））を形成するステップを行う。
　本開示において「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との積層体を意味する場合がある。本開示において「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を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本開示において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層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等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本開示において「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。
（基板搬入工程：Ｓ３０１）
　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に示すように、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により持ち上げられて処理室２０１内へ搬入（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。またこの状態で、図４（ａ）に示すように、フランジ部５００ａの底面（端部）と断熱筒２１８ａの上面とが近接し、フランジ部５００ａの底面と断熱筒２１８ａの上面との間の空間により、コンダクタンスの小さいガス流路５０１が構成された状態となる。
（雰囲気調整工程：Ｓ３０２）
　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（減圧排気）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）。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の処理温度となるように、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への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。また、回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。処理室２０１内の排気、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくとも、ウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。このとき、バルブ３５４を開き、ガス供給管３５０内へＮ２ガスを流してもよい。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ３５２により流量調整され、処理室２０１内の低温領域（例えば断熱筒２１８ａの底面よりも下方の領域）へ供給され、排気管２３１より排出される。このときのＮ２ガスの流量は例えば０．1～２ｓｌｍ、好ましくは０．３～０．５ｓｌｍの範囲内の流量とすることができる。
（成膜工程：Ｓ３００）
　その後、次の４つのステップ、すなわちステップＡ～Ｄを順次実施する。
［第１の工程：Ｓ３０３（ステップＡ）］
　このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対してＴＭＡガスを供給する。
　具体的には、バルブ３１４を開き、ガス供給管３１０内へＴＭＡガスを流す。ＴＭＡガスは、ＭＦＣ３１２により流量調整され、ガス供給孔４１０ａより処理室２０１内のウエハ処理領域へ供給される。ＴＭＡガスは、排気孔２０４ａを介して排気路２０６内へ流れ、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＴＭＡガスが供給される（ＴＭＡガス供給）。このとき、バルブ５１４を開き、ガス供給管５１０内へＮ２ガスを流してもよい。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、ＴＭＡガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１より排出される。このとき、ノズル４２０内への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ガスを流してもよい。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ５２２により流量調整され、ガス供給管３２０、ノズル４２０を介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１より排出される。
　このとき、バルブ３５４を開き、ガス供給管３５０内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ３５２により流量調整され、処理室２０１内の低温領域へ供給され、排気管２３１より排出される。
　本ステップにおける処理条件としては、
　処理圧力：１～１０００Ｐａ、好ましくは１～１００Ｐａ、より好ましくは１０～５０Ｐａ
　ＴＭＡガス供給流量：１０～２０００ｓｃｃｍ、好ましくは５０～１０００ｓｃｃｍ、より好ましくは１００～５００ｓｃｃｍ
　ＴＭＡガス供給時間：１～６０秒、好ましく１～２０秒、より好ましくは２～１５秒
　Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：１～３０ｓｌｍ、好ましくは１～２０ｓｌｍ、より好ましくは１～１０ｓｌｍ
　処理温度：室温（２５℃）～６００℃、好ましくは９０～５５０℃、より好ましくは４５０～５５０℃
　が例示される。本ステップにおける処理温度の下限値は、後述するステップＣで用いるＯ含有ガスの種類によって適宜変更することができる。
　なお、本開示における「１～１０００Ｐａ」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「１～１０００Ｐａ」とは「１Ｐａ以上１０００Ｐａ以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
　本ステップにおける処理圧力を１０００Ｐａ以下としたり、ＴＭＡガスの供給流量を２０００ｓｃｃｍ以下としたりすることで、後述するステップＢを好適に行うことが可能となると共に、ノズル４１０内でＴＭＡガスが自己分解してノズル４１０の内壁に堆積することを抑制することが可能となる。本ステップにおける処理圧力を１Ｐａ以上としたり、ＴＭＡガスの供給流量を１０ｓｃｃｍ以上としたりすることで、ウエハ２００の表面での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。
　上述の条件下でウエハ２００に対してＴＭＡガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１層として、Ａｌ含有層が形成される。Ａｌ含有層は、Ａｌの他、Ｃおよび水素（Ｈ）を含み得る。Ａｌ含有層は、ウエハ２００の表面への、ＴＭＡの化学吸着や物理吸着、ＴＭＡの一部が分解した物質（Ａｌ（ＣＨｘ）ｙ）の化学吸着、ＴＭＡの熱分解によるＡｌの堆積等により形成される。Ａｌ含有層は、ＴＭＡやＴＭＡの一部が分解した物質の吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ａｌの堆積層（Ａｌ層）であってもよい。
　なお、処理室２０１内へ供給されたＴＭＡガスは、ウエハ２００に対して供給されるだけでなく、処理室２０１内の部材の表面、すなわち、インナーチューブ２０４の内壁、ノズル４１０，４２０の表面、ボート２１７の表面、マニホールド２０９の内壁、シールキャップ２１９の上面、回転軸２５５の側面、断熱部２１８の上面および側面等に対しても供給されることとなる。処理室２０１内へ供給されたＴＭＡガスが、処理室２０１内の部材の表面に接触することで、上述のＡｌ含有層は、ウエハ２００上だけでなく、処理室２０１内の部材の表面にも形成されることとなる。また、処理室２０１内の部材の表面には、反応副生成物が堆積することもある。このように、処理室２０１内の部材の表面には、後述するクリーニング処理の対象である副生成物が付着することとなる。
　処理室２０１内にガス流路５０１が構成されることにより、ウエハ処理領域から低温領域へのＴＭＡガスの侵入、低温領域からウエハ処理領域へのＮ２ガスの拡散を抑制することが可能となる。これにより、低温領域内の部材の表面への副生成物の付着を抑制することが可能となる。また、ＢｏｔｔｏｍゾーンでのＴＭＡガスの希釈を抑制し、成膜処理の均一性を向上させることが可能となる。
　また、ガス供給管３５０から低温領域へＮ２ガスを供給することにより、低温領域へのＴＭＡガスの侵入を確実に抑制することが可能となる。これにより、低温領域内の部材の表面への副生成物の付着を確実に抑制することが可能となる。
　第１層が形成された後、バルブ３１４を閉じ、処理室２０１内へのＴＭＡガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４３は開いたままとする。
　原料ガスとしては、ＴＭＡガスの他、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）ガス等を用いることができる。
　不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスを用いることができる。この点は、後述するステップＢ～Ｄ等においても同様である。
［パージ工程：Ｓ３０４（ステップＢ）］
　ステップＡが終了した後、ＡＰＣバルブ２４３は開いたまま、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または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（残留ガス除去）。このとき、バルブ５１４，５２４を開き、ノズル４１０，４２０より処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。なお、本ステップでは、Ｎ２ガスを常に流し続けてもよく（連続的に供給してもよく）、断続的（パルス的）に供給してもよい。
　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、その後に行われる工程において悪影響はほとんど生じない。処理室２０１内へ供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、インナーチューブ２０４（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、その後の工程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、Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることができる。
［第２の工程：Ｓ３０５（ステップＣ）］
　ステップＢが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１の層に対してＯ３ガスを供給する。
　具体的には、バルブ３２４を開き、ガス供給管３２０内へＯ３ガスを流す。Ｏ３ガスは、ＭＦＣ３２２により流量調整され、ガス供給孔４２０ａより処理室２０１内のウエハ処理領域へ供給され、排気孔２０４ａを介して排気路２０６内へ流れ、排気管２３１より排出される。このとき、ウエハ２００に対してＯ３ガスが供給される（Ｏ３ガス供給）。このとき、バルブ５２４を開き、ガス供給管５２０内へＮ２ガスを流してもよい。ガス供給管５２０内を流れたＮ２ガスは、ＭＦＣ５２２により流量調整され、Ｏ３ガスと一緒に処理室２０１内へ供給されて、排気管２３１より排出される。このとき、ノズル４１０内へのＯ３ガスの侵入を防止するため、バルブ５１４を開き、ガス供給管５１０内へＮ２ガスを流してもよい。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ５１２により流量調整され、ガス供給管３１０、ノズル４１０を介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１より排出される。
　このとき、バルブ３５４を開き、ガス供給管３５０内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ３５２により流量調整され、処理室２０１内の低温領域へ供給され、排気管２３１より排出される。
　本ステップにおける処理条件としては、
　Ｏ３ガス供給流量：０．０１～４０ｓｌｍ、好ましくは５～３０ｓｌｍｍ、更に好ましくは、２０～２０ｓｌｍ
　Ｏ３ガス供給時間：０．０１～９０秒、好ましくは０．０１～３０秒、更に好ましくは、０．１～２０秒
　処理圧力：１～１０００Ｐａ、好ましくは１～１００Ｐａ、更に好ましくは、１０～５０Ｐａ
　が例示される。他の処理条件は、ステップＡにおける処理条件と同様とする。
　上述の条件下でウエハ２００に対してＯ３ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成された第１層（Ａｌ含有層）の少なくとも一部がＯ３ガスと反応し、第１層の少なくとも一部が酸化（改質）される。第１層が改質されることで、ウエハ２００上に、第２層（金属酸化層）として、ＡｌおよびＯを含む層、すなわち、アルミニウム酸化層（ＡｌＯ層）が形成される。第２層を形成する際、第１層に含まれていたＣやＨ等の不純物は、Ｏ３ガスによる第１層の改質反応の過程において、少なくともＣまたはＨを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。これにより、第２層は、第１層に比べてＣやＨ等の不純物が少ない層となる。
　なお、処理室２０１内へ供給されたＯ３ガスは、ウエハ２００に対して供給されるだけでなく、処理室２０１内の部材の表面にも供給されることとなる。処理室２０１内へ供給されたＯ３ガスが、処理室２０１内の部材の表面に形成されたＡｌ含有層と接触することで、Ａｌ含有層の一部は、ウエハ２００上に形成されたＡｌ含有層と同様、ＡｌＯ層へと酸化（改質）される。
　処理室２０１内にガス流路５０１が構成されることにより、ウエハ処理領域から低温領域へのＯ３ガスの侵入、低温領域からウエハ処理領域へのＯ３ガスの拡散を抑制することが可能となる。これにより、本ステップにおいても、低温領域内の部材の表面への副生成物の付着を抑制することが可能となるとともに、ＢｏｔｔｏｍゾーンでのＯ３ガスの希釈を抑制し、成膜処理の均一性を向上させることが可能となる。
　第２層が形成された後、バルブ３２４を閉じ、処理室２０１内へのＯ３ガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４３は開いたままとする。
　Ｏ含有ガスとしては、Ｏ３ガスの他、酸素（Ｏ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、プラズマ励起されたＯ２ガス（Ｏ２ ＊）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）ガス、Ｏ２ ＊＋Ｈ２ ＊（プラズマ励起された水素（Ｈ２）ガス）、等を用いることができる。
［パージ工程：Ｓ３０６（ステップＤ）］
　ステップＣが終了した後、ステップＢ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等を処理室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、上述のステップＢと同様である。
［所定回数実施］
　ステップＡ～Ｄを順に（非同時に）、すなわち、同期させることなく行うサイクルを１回以上（ｎ回）行うことにより、ウエハ２００上に、所望膜厚、所望組成のＡｌＯ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成される第２層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、第２層を積層することで形成されるＡｌＯ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。ＡｌＯ膜の膜厚は、例えば、１０～１５０ｎｍ、好ましくは４０～１００ｎｍ、より好ましくは６０～８０ｎｍとすることができる。ＡｌＯ膜の膜厚を１５０ｎｍ以下とすることで、表面粗さを小さくすることが可能となる。ＡｌＯ膜の膜厚を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可能となる。上述のサイクルの繰り返し回数は最終的に形成するＡｌＯ膜の膜厚に応じて適宜選択される。判定工程（Ｓ３０７）では、上述のサイクルが所定回数実施されたか否かを判定する。上述のサイクルが所定回数実施されていれば、ＹＥＳ（Ｙ）と判定し、成膜工程（Ｓ３００）を終了する。上述のサイクルが所定回数実施されていなければ、Ｎｏ（Ｎ）と判定し、成膜工程（Ｓ３００）を再び行う。
（雰囲気調整工程：Ｓ３０８）
　成膜工程（Ｓ３００）が終了した後、ノズル４１０，４２０のそれぞれからパージガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気孔２０４ａ、排気路２０６を介して排気管２３１より排出する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物等が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガス（Ｎ２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）。
（基板搬出工程：Ｓ３０９）
　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。そして、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の下端からインナーチューブ２０４（反応管）の外部に搬出（ボートアンロード）される。処理済のウエハ２００は、インナーチューブ２０４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）。
　なお、上述の成膜処理を行うことにより処理室２０１内の部材の表面に付着した副生成物は、成膜処理後に行われるクリーニング処理により除去される。クリーニング処理は、例えばノズル４１０，４２０のうち少なくともいずれかからクリーニングガスを処理室２０１内へ供給することにより行うことができる。クリーニング処理では、クリーニング処理の温度を高くしてクリーニングガスを活性化させ、処理室２０１内の部材の表面に付着した副生成物を除去する。
（３）本態様による効果
　上述の態様によれば、以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。
（ａ）フランジ部５００ａを設け、コンダクタンスの小さいガス流路５０１を構成することにより、成膜処理において、処理室２０１内のウエハ処理領域から低温領域への処理ガス（ＴＭＡガス、Ｏ３ガス）の侵入を抑制することが可能となる。その結果、低温領域内の部材の表面への副生成物の付着を抑制することが可能となる。
　低温領域はヒータ２０７により加熱されにくい領域、すなわち温度を充分に高くすることが難しい領域であることから、低温領域に供給されたクリーニングガスは活性化しにくい。また、処理室２０１の低温領域の温度は高温領域の温度と異なることから、低温領域内の部材の表面に付着した副生成物は、処理室２０１の低温領域以外の領域内に設けられた部材（「高温領域内の部材」とも称する）の表面に付着した副生成物とは性質が異なる。これらの結果、クリーニング処理において、低温領域内の部材の表面に付着した副生成物は、高温領域内の部材の表面に付着した副生成物よりも除去されにくい。このため、高温領域内の部材の表面に付着した副生成物が除去された時点でクリーニング処理を終了すると、低温領域内の部材の表面には除去しきれなかった副生成物が残存している場合がある。また、低温領域内の部材の表面に付着した副生成物をクリーニング処理により完全に除去しようとすると、高温領域内の部材がクリーニングガスによりエッチングされてしまうことがある。低温領域内の部材の表面への副生成物の付着を抑制することにより、高温領域内の部材のエッチングを抑制しつつ、低温領域内の部材の表面に副生成物が残存することを抑制することが可能となる。また、クリーニング処理の時間を短縮でき、基板処理装置のダウンタイムを短縮させることが可能となる。結果として、半導体製造装置の製造スループットを向上させ、半導体デバイスの生産性を向上させることも可能となる。
　また、ガス流路５０１を構成することにより、ガス供給管３５０から低温領域内へ供給されたＮ２ガスのウエハ処理領域への拡散を抑制することも可能となる。これにより、成膜処理の均一性を向上させることが可能となる。
　ここで、フランジ部５００ａを設けることなく、上述の距離Ｄ２を小さくすることで、低温領域への処理ガスの侵入を抑制する手法も考えられる。しかしながら、基板処理装置１０では、設計公差を考慮すると、距離Ｄ２は５ｍｍ以上にする必要がある。また、ボート２１７の回転時における断熱筒２１８ａとインナーチューブ２０４との接触を回避する観点からも、距離Ｄ２は５ｍｍ以上にする必要がある。すなわち、距離Ｄ２を５ｍｍ未満にすることは難しい。このため、この手法では、低温領域への処理ガスの侵入、ウエハ処理領域への不活性ガスの拡散を充分に抑制することができない場合がある。
　また、フランジ部５００ａを設けることなく、ガス供給管３５０から処理室２０１内の低温領域へ大流量の不活性ガスを供給することにより、低温領域内への処理ガスの侵入を抑制する手法も考えられる。しかしながら、この手法では、ガス供給管３５０から不活性ガスを大流量（例えば処理ガスの供給量よりも大きい供給量）で供給することから、ウエハ処理領域へ拡散する不活性ガスの量が多くる。このため、Ｂｏｔｔｏｍゾーンに配置されたウエハ２００に対して供給される処理ガスの濃度と、ＣｅｎｔｅｒゾーンやＴｏｐゾーンに配置されたウエハ２００に対して供給される処理ガスの濃度との差が、本開示の態様の場合よりも大きくなる。その結果、成膜処理の均一性が低下する場合がある。
（ｂ）フランジ部５００ａの底面と断熱筒２１８ａの上面とを互いに平行にすることにより、距離Ｘを可能な限り小さくすることが可能となる。これにより、ガス流路５０１のコンダクタンスをさらに小さくすることが可能となり、その結果、低温領域への処理ガスの侵入、ウエハ処理領域への不活性ガスの拡散を確実に抑制することが可能となる。
（ｃ）距離Ｘを距離Ｙよりも短くし、すなわち、距離Ｙを距離Ｘよりも長くし、ガス流路５０１の長さを充分に確保することにより、ガス流路５０１のコンダクタンスをさらに小さくすることが可能となる。これにより、低温領域への処理ガスの侵入、ウエハ処理領域への不活性ガスの拡散を確実に抑制することが可能となる。
（ｄ）距離Ｘを距離Ｄ２よりも短くすることにより、ウエハ処理領域への不活性ガスの拡散を確実に抑制することが可能となる。これにより、成膜処理の均一性をさらに高めることが可能となる。
（ｅ）上述の効果は、ＴＭＡガス以外の原料ガスを用いる場合や、Ｏ３ガス以外の反応ガスを用いる場合や、Ｎ２ガス以外の不活性ガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。
（４）変形例
　本開示は、上述の態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。これらの変形例は、基板処理装置１０の構成等に応じて、任意に組み合わせることができる。
（変形例１）
　図５（ａ）、図５（ｂ）、および図７（ｂ）に示すように、突出部５００が位置するインナーチューブ２０４の壁の厚さを、突出部５００よりも下側に位置するインナーチューブ２０４の壁の厚さよりも厚くしてもよい。すなわち、高温領域を水平に取り囲むインナーチューブ２０４の側壁２０４ｂの厚さを、低温領域を水平に取り囲むインナーチューブ２０４の側壁２０４ｃの厚さよりも厚くしてもよい。具体的には、インナーチューブ２０４は、側壁２０４ｂを側壁２０４ｃよりも径方向内側に向けて張出させて（突出させて）構成してもよい。本変形例では、側壁２０４ｂにより、突出部５００としての張出部５００ｂが構成される。本変形例では、張出部５００ｂの底面（側壁２０４ｂの底面）と断熱部２１８の上面との間の空間によりガス流路５０１が構成される。本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。
　本変形例では、突出部５００が位置するインナーチューブ２０４の外壁と突出部５００よりも下側のインナーチューブ２０４の外壁は、同じ面に構成されている。すなわち、側壁２０４ｂの外周面と側壁２０４ｃの外周面とにより構成されるインナーチューブ２０４の外周側面は、段差を有しない同一面（曲面）となっている。本変形例では、側壁２０４ｂと側壁２０４ｃとは略等しい外径（直径）を有している。本開示において、「略等しい外径」とは、側壁２０４ｂの外径と側壁２０４ｃの外径との差が例えば約±３％の範囲内（設計公差内）にあることを意味する。なお、側壁２０４ｂは側壁２００ｃよりも径方向内側に向けて張り出していることから、側壁２０４ｂの内径は、側壁２０４ｃの内径よりも小さくなる。このように構成することにより、インナーチューブ２０４の製造が容易となる。また、インナーチューブ２０４の外壁でのヒータ２０７からの放射熱の乱反射を抑制することができ、複数のウエハ２００間におけるウエハ２００の温度の均一性を向上させることが可能となる。
　インナーチューブ２０４の外周側面が段差を有しない同一面であることにより、排気孔２０４ａから排気されるガスの排気速度（排気コンダクタンス）を、排気孔２０４ａの上部から下部にわたって均一に保つことが可能となる。すなわち、ウエハ処理領域の排気特性をボート２１７の上部から下部にわたって均一にすることが可能となる。これにより、成膜処理における処理室２０１内の圧力の均一化を図れ、ウエハ２００上に形成される薄膜の面内膜厚均一性をさらに向上させることが可能となる。
　また、本変形例では、処理室２０１内の容積を、上述の態様の処理室２０１の容積と同一とするためには、側壁２０４ｂの外径を上述の態様におけるインナーチューブ２０４の外径よりも大きくする必要がある。なお、本変形例では、アウターチューブ２０３は、上述の態様の構成と同一である。このため、本変形例で形成される排気路２０６の容積（体積）（すなわちインナーチューブ２０４とアウターチューブ２０３との間の空間の容積（体積））が上述の態様よりも小さくなる。その結果、本変形例では、上述の態様よりもガスの置換効率を向上させることが可能となる。
　また、本変形例では、上述の態様よりも、側壁２０４ｂがウエハ２００の縁に近接している。すなわち、側壁２０４ｂの内面とウエハ２００の縁との間の距離が上述の態様におけるインナーチューブ２０４の内面とウエハ２００の縁との間の距離よりも小さい。したがって、側壁２０４ｂの内面とウエハ２００の縁との間の空間の容積が上述の態様よりも小さくなる。これにより、側壁２０４ｂの内面とウエハ２００の縁との間の空間に拡散する処理ガスの量が低減され、ウエハ２００の表面に対してより多くの処理ガスを供給することが可能となる。その結果、ウエハ２００上に形成される薄膜の面内膜厚均一性をさらに向上させることが可能となる。
　本変形例のインナーチューブ２０４は、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状の部材であって、側壁の厚さが側壁２０４ｂの厚さである部材を用意し、この部材の側壁のうち低温領域を水平に取り囲む部分の側壁（側壁２０４ｃとなる部分の側壁）を内周面から径方向外側に向かって切削することにより製造することができる。このように、本変形例のインナーチューブ２０４は切削加工だけで容易に製造することができ、その結果、製造上の寸法誤差も±１％以下範囲内に抑えること、すなわち、高精度で製造することが可能となる。なお、本変形例のインナーチューブ２０４を切削加工により製造した場合、側壁２０４ｂ、側壁２０４ｃ、および天井部は同一部材により一体で形成されることとなる。
　本変形例のインナーチューブ２０４は、側壁２０４ｂを構成する第１部材と、側壁２０４ｃを構成する第２部材と、天井部を構成する第３部材とを溶接することにより製造することもできる。第１部材および第２部材は、それぞれ、上端および下端が開口した円筒形状の部材であり、略等しい外径を有している。第１部材は、第２部材の内径よりも小さい内径を有している。本変形例のインナーチューブ２０４を溶接により製造する場合には、例えば側壁２０４ｂの外径と側壁２０４ｃの外径とが等しくなるように第１部材および第２部材をそれぞれ設計したとしても、製造上の精度により、側壁２０４ｂの外径と側壁２０４ｃの外径との間に約±３％の差が生じる場合がある。
（変形例２）
　図６（ａ）、図６（ｂ）、および図７（ｃ）に示すように、側壁２０４ｂは垂直部と、垂直部の下端からインナーチューブ２０４の径方向外向きに延出する水平部とを有する構成とし、側壁２０４ｂにより突出部５００としての張出部５００ｃを構成してもよい。本変形例では、側壁２０４ｂの水平部の底面と側壁２０４ｃの上端部とが当接している。また、側壁２０４ｂの垂直部および水平部、側壁２０４ｃは、それぞれ、略等しい厚さを有している。また、側壁２０４ｂの垂直部の外径は側壁２０４ｃの外径よりも小さく、側壁２０４ｂの水平部の外径は、側壁２０４ｃの外径と等しい。本変形例では、張出部５００ｃの底面（すなわち側壁２０４ｂの水平部の底面）と断熱筒２１８ａの上面とによりガス流路５０１が構成される。
　本変形例によっても、上述の態様や変形例と同様の効果が得られる。また、本変形例は、上述の変形例１と同様に、側壁２０４ｂの垂直部はウエハ２００の縁に近接している。これにより、本変形例でも、側壁２０４ｂの垂直部がウエハ２００の縁に近接していることにより得られる変形例１に記載の効果と同様の効果が得られる。
（変形例３）
　図９（ａ）に示すように、ボート２１７に対して凸形状を有する断熱筒２１８ｂが設けられていてもよい。すなわち、断熱部２１８として、ボート２１７の外径と略等しい外径を有する上段部と、上段部の外径よりも大きな外径を有する下段部との２段構成を有する断熱筒２１８ｂが設けられていてもよい。本変形例では、突出部５００（フランジ部５００ａ、張出部５００ｂ，５００ｃ）は、断熱筒２１８ｂの下段部の露出された上面（段差部分、以下「露出上面」とも称する）と対向するように設けられている。また、突出部５００の底面と断熱筒２１８ｂの下段部の露出上面との間の空間によりガス流路５０１が構成される。本変形例によっても、上述の態様や変形例と同様の効果が得られる。
（変形例４）
　図９（ｂ）に示すように、断熱部２１８として、複数の断熱板２１８ｃが設けられていてもよい。断熱板２１８ｃは、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される。本変形例では、突出部５００は、最上段に配置された断熱板２１８ｃの上面と対向するように設けられている。本変形例では、突出部５００の底面と最上段に配置された断熱板２１８ｃの上面との間の空間によりガス流路５０１が形成される。本変形例によっても、上述の態様と同様の効果が得られる。
（変形例５，６）
　変形例５，６では、図８（ａ）、図８（ｂ）にそれぞれ例示するように、ガス流路５０１にラビリンス構造（迷宮構造）が設けられている。具体的には、突出部５００の底面からガス流路５０１に向かって突出する凸部２０４ｄと、断熱部２１８の上面からガス流路５０１に向かって突出する凸部２１８ｄとが、互いに接触しないように交互に設けられている。すなわち、凸部２０４ｄ，２１８ｄは、それぞれ、平面視において互いに重ならないように交互に設けられている。凸部２０４ｄ，２１８ｄの高さは、それぞれ、ガス流路５０１を塞ぐことがない高さ、すなわち、距離Ｘ未満の高さである。なお、ガス流路５０１に設ける凸部２０４ｄ、２１８ｄの数は特に限定されない。
　これらの変形例によっても、上述の態様や変形例と同様の効果が得られる。また、これらの変形例によれば、ガス流路５０１のコンダクタンスをさらに小さくすることが可能となり、低温領域への処理ガスの侵入、ウエハ処理領域への不活性ガスの拡散をさらに確実に抑制することが可能となる。
（変形例７，８）
　変形例７，８では、図８（ｃ）、図８（ｄ）にそれぞれ例示するような、ガス流路５０１と排気路２０６とを連通させるガス抜き孔２０４ｅを突出部５００に設けている。ガス抜き孔２０４ｅは、例えばスリット状の貫通孔として形成されている。ガス抜き孔２０４ｅは、複数個の孔により構成されていてもよい。
　これらの変形例によっても、上述の態様や変形例と同様の効果が得られる。また、これらの変形例によれば、ガス流路５０１内のガスを、ガス抜き孔２０４ｅを介して排気路２０６へ排出することが可能となる。これにより、低温領域内でも特に温度が低い炉口付近の領域への処理ガスの侵入を抑制することが可能となり、その結果、炉口付近の領域に設けられた部材の表面、例えば、シールキャップ２１９の上面、回転軸２５５の側面に副生成物が付着することを確実に抑制することが可能となる。また、第２の不活性ガス供給系から供給される不活性ガスの供給量を増やすことが可能となる。これにより、炉口付近の領域への処理ガスの侵入を確実に抑制することが可能となり、その結果、炉口付近の領域に設けられた部材の表面に副生成物が付着することを確実に抑制することが可能となる。また、低温領域内へ供給する不活性ガスの供給量を増やした場合であっても、低温領域からウエハ処理領域への不活性ガスの拡散を抑制することが可能となる。
（変形例９）
　変形例９では、図８（ｅ）に例示するように、ガス流路５０１を例えば階段状に構成し、コンダクタンスの小さなガス流路を複数構成している。本変形例では、例えば２つのガス流路５０１ａ，５０１ｂを構成している。具体的には、本変形例では、上段部の外径がボート２１７の外径よりも大きい２段構成を有する断熱筒２１８ｂを設けている。また、変形例２と同様に、側壁２０４ｂは、垂直部と水平部とを有する構成とし、側壁２０４ｂにより突出部５００としての張出部５００ｃ（第１の張出部）を構成している。また、垂直部と、垂直部の下端からインナーチューブ２０４の径方向外向きに延出する水平部とを有する側壁２０４ｆを、側壁２０４ｂと側壁２０４ｃとの間に設け、側壁２０４ｆにより突出部５００としての張出部５００ｄ（第２の張出部）を構成している。なお、側壁２０４ｆの垂直部の外径は側壁２０４ｂの水平部の外径と等しく、側壁２０４ｆの水平部の外径は側壁２０４ｃの外径と等しい。本変形例では、張出部５００ｃの底面（側壁２０４ｂの水平部の底面）と断熱筒２１８ｂの上段部の上面の外周部との間の空間により、ガス流路５０１ａが構成され、張出部５００ｄの底面（側壁２０４ｆの水平部の底面）と断熱筒２１８ｂの下段部の露出上面との間の空間により、ガス流路５０１ｂが構成される。
　張出部５００ｃの底面と断熱筒２１８ｂの上段部の上面との間の距離Ｘａ、および張出部５００ｄの底面と断熱筒２１８ｂの下段部の上面との間の距離Ｘｂは、それぞれ、上述の距離Ｘと同様の範囲とすることができる。張出部５００ｃの内面（側壁２０４ｂの垂直部の内面）と断熱筒２１８ｂの上段部の側面との間の距離Ｙａ、および張出部５００ｄの内面（側壁２０４ｆの垂直部の内面）と断熱筒２１８ｂの下段部の側面との間の距離Ｙｂは、それぞれ、上述の距離Ｙと同様の範囲とすることができる。断熱筒２１８ｂの上段部の側面と側壁２０４ｆの垂直部との間の距離Ｄ２ａ、および断熱筒２１８ｂの下段部の側面と側壁２０４ｃとの間の距離Ｄ２ｂは、それぞれ、上述の距離Ｄ２と同様の範囲とすることができる。本変形例においても、上述の態様と同様に、距離Ｘａは距離Ｙａよりも短く（距離Ｘａ＜距離Ｙａ）、距離Ｘｂは距離Ｙｂよりも短く（距離Ｘｂ＜距離Ｙｂ）、距離Ｘａは距離Ｄ２ａよりも短く（距離Ｘａ＜距離Ｄ２ａ）、距離Ｘｂは距離Ｄ２ｂよりも短い（距離Ｘｂ＜距離Ｄ２ｂ）ことが好ましい。なお、距離Ｘａと距離Ｘｂとは同一でも異なってもよく、距離Ｙａと距離Ｙｂとは同一でも異なってもよく、距離Ｄ２ａと距離Ｄ２ｂとは同一でも異なってもよい。
　本変形例によっても、上述の態様や変形例と同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、複数のガス流路を設けていることから、低温領域への処理ガスの侵入をさらに確実に抑制することが可能となる。なお、コンダクタンスの小さなガス流路を２つ以上設けてもよい。
　また、本変形例では、側壁２０４ｆの垂直部に、断熱筒２１８ｂの上段部の側面と側壁２０４ｆの垂直部とにより構成される空間５０２と、排気路２０６と連通するガス抜き孔２０４ｇを設けてもよい。これにより、空間５０２内を排気することが可能となり、ガス流路５０１ｂへ流入するガスの量を低減することが可能となる。すなわち、炉口付近の領域への処理ガスの侵入を確実に抑制することが可能となり、その結果、炉口付近の領域に設けられた部材の表面に副生成物が付着することを確実に抑制することが可能となる。なお、本変形例において側壁２０４ｃにガス抜き孔２０４ｇを設けてもよく、この場合であっても同様の効果が得られる。
（変形例１０）
　変形例１０では、図８（ｆ）に示すように、コンダクタンスの小さなガス流路を複数構成している。本変形例では、断熱部２１８として複数の断熱板２１８ｃが設けられており、最上段に配置される断熱板２１８ｃは、ボート２１７の外径よりも大きな直径であって他の断熱板２１８ｃの直径よりも小さな直径を有している。本変形例では、張出部５００ｃの底面と、最上段に配置された断熱板２１８ｃの上面の外周部との間の空間により、ガス流路５０１ａが構成される。また、張出部５００ｄの底面と、上から２段目に配置された断熱板２１８ｃの上面の外周部との間の空間により、ガス流路５０１ｂが構成される。その他の構成は上述の変形例９と同様とすることができる。本変形例によっても、上述の態様や変形例９と同様の効果が得られる。
（変形例１１）
　予備室２０１ａは、複数のガス供給スリット（ガス供給孔）４００ａが上部から下部にわたって複数設けられた隔壁２０４ｈを介して処理室２０１と連通されていてもよい。変形例では、図１０に示すように、突出部５００として、インナーチューブ２０４の内周に設けられる第１の突出部と、処理室２０１と予備室２０１ａとを連通する開口２０１ｂに設けられる第２の突出部と、を形成してもよい。具体的には、変形例２と同様の垂直部と水平部とを有する側壁２０４ｂを設けるとともに、隔壁２０４ｈの配置位置を調整し、側壁２０４ｂにより突出部５００としての張出部５００ｃ（第１の突出部）と、隔壁２０４ｈと側壁２０４ｂの水平部とにより突出部５００としての張出部５００ｆ（第２の突出部）とを構成してもよい。本変形例では、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａから予備室２０１ａ内に噴出したガスは、ガス供給スリット４００ａのそれぞれより処理室２０１内に噴出する。本変形例によっても、上述の態様や変形例と同様の効果が得られる。また本変形例では、予備室２０１ａ内の処理ガスが処理室２０１の低温領域内へ侵入することを抑制することが可能となる。
（変形例１２）
　図１１に示すように、シールキャップ２１９を設けず、処理室２０１と移載室６００とが連通していてもよい。本変形例においても、上述の態様や変形例と同様の効果が得られる。すなわち、突出部５００を設けることにより、処理室２０１の低温領域および移載室６００内への処理ガスの侵入を抑制することが可能となり、低温領域内の部材の表面および移載室６００内に副生成物が付着することを抑制することが可能となる。また、本変形例では、ウエハ２００の処理時のボート２１７の高さ方向の位置調整が容易となる。また、本変形例では、パーティクルの発生を抑制することも可能となる。なお、本変形例は、図１１に示す場合に限らず、上述の態様や変形例１～１１に示すいずれの態様にも好適に適用できる。
（変形例１３）
　突出部５００を複数の異なる部材により構成してもよい。例えば、図１２に示すように、上述の態様のフランジ部５００ａ（第１の突出部）と、ノズルカバーにより形成される張出部５００ｅ（第２の突出部）とにより突出部５００を構成してもよい。ノズルカバーは、ノズル４１０，４２０を覆うとともに開口２０１ｂを塞ぐように設けられている。本変形例によっても、上述の態様や変形例等と同様の効果が得られる。
（変形例１４）
　ボート２１７を回転させることなく基板処理を行う場合には、大気圧雰囲気下における距離Ｘを０（ゼロ）としてもよい。すなわち、大気圧雰囲気において、突出部５００の底面と断熱部２１８の上面（露出上面）とを接触させてもよい。大気圧雰囲気では突出部５００の底面と断熱部２１８の上面とが接触している場合であっても、減圧雰囲気では、これらの間に微小な隙間が生じ、ガス流路５０１が構成される。本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。
（変形例１５）
　予備室２０１ａ内には、ノズル４１０，４２０に加えて、第３ノズル、第４ノズル（不図示）が収容されていてもよい。第３ノズルおよび第４ノズルは、それぞれ、ノズル４１０，４２０と同様の構成とすることができる。第３ノズル、第４ノズルには、例えば図３に破線で示すガス供給管３３０，３４０が接続される。ガス供給管３３０，３４０には、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ３３２，３４２、バルブ３３４，３４４がそれぞれ設けられている。ガス供給管３３０からは、例えばクリーニングガスを、ＭＦＣ３３２、バルブ３３４、第３ノズルを介して処理室２０１内へ供給することが可能となっている。ガス供給管３４０からは、例えば不活性ガスを、ＭＦＣ３４２、バルブ３４４、第４ノズルを介して処理室２０１内へ供給することが可能となっている。
（変形例１６）
　図３に点線で示すように、ガス供給管３２０のＭＦＣ３２２とバルブ３２４との間にフラッシュタンク（ガス溜め部）３２１を設け、フラッシュタンク３２１内に溜めた高圧のＯ３ガスを処理室２０１内へ一気に供給してもよい。この場合には、バルブ３２４を閉じた状態で、フラッシュタンク３２１内へＯ３ガスを溜める。そして、フラッシュタンク３２１内に所定圧、所定量のＯ３ガスが溜まったら、バルブ３２４を開く。これにより、フラッシュタンク３２１内に溜められた高圧のＯ３ガスが処理室２０１内へ一気に（パルス的に）供給される。
　本変形例によっても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、Ｏ３ガスを処理室２０１内へ一気に供給することで、処理室２０１内へ供給されるＯ３ガスの流速が速くなり、Ｏ３ガスがウエハ２００の中央部まで効率的に供給されるようになる。その結果、ウエハ２００の面内膜厚均一性や膜質均一性を向上させることができる。
（変形例１７）
　第２の不活性ガス供給部から低温領域内へ不活性ガスを供給しなくてもよい。この場合であっても突出部５００を設けることにより、ウエハ処理領域から低温領域内への処理ガスの侵入を抑制することが可能となる。
（変形例１８）
　ウエハ配列領域（ウエハ処理領域）が均熱領域Ｔ１である場合に限らず、均熱領域Ｔ１は、ウエハ処理領域を包含する領域であればよい。すなわち、ウエハ配列方向におけるウエハ処理領域の長さはウエハ配列方向における均熱領域Ｔ１の長さ以下であればよい。
＜本開示の他の態様＞
　以上、本開示の態様を具体的に説明したが、本開示は上述の態様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。
　上述の態様では、反応管がアウターチューブ２０３とインナーチューブ２０４とを有する例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、反応管はインナーチューブ２０４を有さずアウターチューブ２０３のみを有する構成であってもよい。この場合、ウエハ配列領域よりも下方のアウターチューブ２０３に突出部５００を設ければよい。本態様では、低温領域よりも上側の領域、すなわち高温領域を水平に取り囲むアウターチューブ２０３に排気管２３１を接続することが好ましい。また、本態様では、ガス抜き孔２０４ｅは、ガス流路５０１から排気管２３１へガスを排出できるように構成する。本態様によっても、上述の態様や変形例等と同様の効果が得られる。
　上述の態様では、原料ガスと反応ガスとを非同時に交互に供給する例を説明したが、これに限定されない。例えば、原料ガスと反応ガスとを同時に供給してもよい。この場合、成膜レートを大幅に上昇させることが可能となり、成膜処理の時間を短縮させることが可能となる。その結果、半導体製造装置の製造スループットを向上させることが可能となる。またこの場合、処理ガスが低温領域へ侵入しやすくなるけれども、上述のように突出部５００を設けることにより、低温領域への処理ガスの侵入を抑制することが可能となる。これにより、低温領域内の部材の表面に付着する副生成物の量を低減することが可能となる。結果として、クリーニング処理の時間を短縮でき、基板処理装置のダウンタイムを短縮させることが可能となる。
　また、上述の態様では、ウエハ上に主元素としてのＡｌを含む膜を形成する例について説明したが、本開示はこのような態様に限定されない。すなわち、本開示は、Ａｌの他、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）、ランタン（Ｌａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等の金属元素や、シリコン（Ｓｉ）等の半金属元素（半導体元素）を主元素として含む膜を基板上に形成する場合にも、好適に適用することができる。すなわち、上述の基板処理装置は、ウエハ上に、上記金属元素や半金属元素を含む窒化膜、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、金属元素単体膜等を形成する場合にも、好適に適用することが可能となる。
　例えば、ステップＡにおいて、原料ガスとして、ＴＭＡガス等のＡｌ含有ガスの他、Ｓｉ含有ガス、Ｔｉ含有ガス、Ｔａ含有ガス、Ｚｒ含有ガス、Ｈｆ含有ガス、Ｗ含有ガス、Ｎｂ含有ガス、Ｍｏ含有ガス、Ｗ含有ガス、Ｙ含有ガス、Ｌａ含有ガス、Ｓｒ含有ガス等を用いるようにしてもよい。また例えば、反応ガスとして、Ｏ３ガス等のＯ含有ガスの他、アンモニア（ＮＨ３）ガス等の窒素（Ｎ）含有ガス、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガス等の水素（Ｈ）含有ガス、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガス等の炭素（Ｃ）含有ガス、トリクロロボラン（ＢＣｌ３）ガス等のホウ素（Ｂ）含有ガス、ホスフィン（ＰＨ３）ガス等のリン（Ｐ）含有ガス等を用いるようにしてもよい。これらのガスを用いた場合においても、上述の態様や変形例等と同様な効果が得られる。
　また、上述の態様では、基板処理装置が行う処理として、半導体装置の製造工程の一工程として行う成膜処理を例にあげたが、本開示はこれに限定されることはない。すなわち、成膜処理の他、酸化処理、窒化処理等の原料ガスを供給することなく反応ガスを供給する処理等の他の基板処理にも好適に適用できる。また例えば、半導体装置の製造工程の一工程として行う処理の他、ディスプレイ装置（表示装置）の製造工程の一工程として行う処理、セラミック基板製造工程の一工程として行う処理等にも好適に適用できる。本態様によっても、上述の態様や変形例等と同様の効果が得られる。例えば、低温領域内の部材の劣化（酸化）を抑制することが可能となる。
　各処理に用いられるレシピは、処理内容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、各処理を開始する際、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る。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、各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してもよい。
　上述の態様では、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。本開示は上述の態様に限定されず、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、上述の態様では、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。本開示は上述の態様に限定されず、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。
　これらの基板処理装置を用いる場合においても上述の態様と同様な処理手順、処理条件にて各処理を行うことができ、上述の態様と同様の効果が得られる。
　また、上述の態様や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば上述の態様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。
　図６に示す基板処理装置、突出部５００を設けていない基板処理装置を用い、図１４、図１５に示す成膜処理を行った際、処理室２０１の低温領域へ侵入するガスの量について、それぞれシミュレーションを行った。具体的には、断熱部２１８の側面と側壁２０４ｃ（インナーチューブの内壁）との間に空間に流入するガスの量（Ｇａｓ流入量）について、シミュレーションを行った。図１６にそれらのシミュレーション結果を示す。図中●、◇印はそれぞれ図６に示す基板処理装置（新規構造）の評価結果、突出部５００を設けていない基板処理装置（従来構造）の評価結果を示している。図１６によれば、新規構造は、従来構造よりも低温領域へのガスの侵入を抑制できていることが分かる。
１０：基板処理装置、１２１：コントローラ、２００：ウエハ（基板）、２０４：インナーチューブ、２１８：断熱部、５００：突出部

Claims (19)

  1. 　基板を支持する基板支持領域を有する基板支持具と前記基板支持領域の下部に設けられた断熱部とが挿入される反応容器であって、前記反応容器の内壁の前記基板支持領域と対向する部分よりも下側に前記反応容器の内側に向かって突出する突出部の端部が配置される反応容器と、
    　前記基板に処理ガスを供給するガス供給部と、を有する基板処理装置。
  2. 　前記突出部は、前記突出部の下端底面が、前記断熱部の外側上面と対向する様に構成される
    　請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 　前記突出部の下端底面は、前記断熱部の外側上面と平行に構成される
    　請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 　前記断熱部の直径は、前記基板支持具の直径よりも大きく構成される
    　請求項１～３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 　前記突出部の下端底面と前記断熱部の外側上面との間の空間によりガス流路を構成する様に、前記突出部と前記断熱部が構成される
    　請求項１～４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 　前記突出部の下端底面と前記断熱部の外側上面との間の距離は
    　前記突出部の内面と前記断熱部の側面との間の距離よりも短く構成される
    　請求項１～５のいずか一項に記載の基板処理装置。
  7. 　前記突出部の下端底面と前記断熱部の外側上面との間の距離は
    　前記断熱部の側面と前記反応容器の前記突出部よりも下側の内壁との間の距離よりも短く構成される
    　請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  8. 　前記突出部の下端底面と前記断熱部の外側上面との間の空間により構成されるガス流路にはラビリンス構造が設けられている
    　請求項１～７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 　前記突出部が位置する前記反応容器の外壁と前記突出部よりも下側の前記反応容器の外壁は、同じ面に構成される
    　請求項１～８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 　前記突出部が位置する前記反応容器の外径と前記突出部よりも下側の前記反応容器の外径とが等しい
    　請求項１～８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  11. 　前記突出部が位置する前記反応容器の壁の厚さは、前記突出部よりも下側の前記反応容器の壁の厚さよりも厚い
    　請求項１～１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  12. 　前記突出部が位置する前記反応容器の内壁は、前記突出部よりも下側の前記反応容器の内壁よりも前記基板の縁に近接する様に構成される
    　請求項１～１１のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  13. 　前記突出部が位置する前記反応容器の外径は、前記突出部よりも下側の前記反応容器の外径よりも小さい
    　請求項１～８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  14. 　前記突出部は、前記反応容器の内壁の全周にわたって設けられている
    　請求項１～１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  15. 　前記反応容器内には、基板を処理する処理室と、前記ガス供給部が配置される予備室とが形成されており、
    　前記突出部は、前記反応容器の内周に設けられる第１の突出部と、
    　前記処理室と前記予備室とを連通する開口に設けられる第２の突出部と、を有する
    　請求項１～１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  16. 　前記反応容器は、前記基板支持具が挿入される内筒と、前記内筒の外側に配置され、一端が閉塞した外筒と、で構成され、
    　前記突出部には、前記ガス流路と、前記内筒と前記外筒との間の空間と、の間を連通するガス抜き孔が形成されている
    　請求項５～１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  17. 　基板を支持する基板支持領域を有する基板支持具と前記基板支持領域の下部に設けられた断熱部とが挿入される反応容器であって、
    　前記反応容器の内壁の前記基板支持領域と対向する部分よりも下側に突出部の端部が配置されて構成される反応容器。
  18. 　基板支持領域を有する基板支持具に基板を支持させる工程と、
    　前記基板支持具を反応容器に挿入し、前記基板支持具の下部に設けられた断熱部の外側上面と前記反応容器の内壁の前記基板支持領域と対向する部分よりも下側に設けられた突出部の端部とを近接させて前記反応容器内の前記基板に対して処理ガスを供給する工程と、
    　前記反応容器内の雰囲気を排気する工程と、
    　を有する半導体装置の製造方法。
  19. 　基板支持領域を有する基板支持具に基板を支持させる手順と、
    　前記基板支持具を反応容器に挿入し、前記基板支持具の下部に設けられた断熱部の外側上面と前記反応容器の内壁の前記基板支持領域と対向する部分よりも下側に設けられた突出部の端部とを近接させて前記反応容器内の前記基板に対して処理ガスを供給させる手順と、
    　前記反応容器内の雰囲気を排気させる手順と、をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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