半導体装置の製造方法および基板処理装置
【課題】半導体装置に用いられるキャパシタを効率よく、しかも少ない占有床面積で行うことができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板２００上に下電極を形成する工程（Ｓ１０４）と、下電極の上に、それぞれ異なる金属元素を含む３種の金属酸化膜を積層して誘電膜を形成する工程（Ｓ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０）と、誘電膜の上に、上電極を形成する工程（Ｓ１１２）と、を有し、各工程は同一の装置で行う。
【解決手段】基板２００上に下電極を形成する工程（Ｓ１０４）と、下電極の上に、それぞれ異なる金属元素を含む３種の金属酸化膜を積層して誘電膜を形成する工程（Ｓ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０）と、誘電膜の上に、上電極を形成する工程（Ｓ１１２）と、を有し、各工程は同一の装置で行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等に好適に用いられるキャパシタを製造する際の成膜技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１３４１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の半導体装置に用いられるキャパシタを製造する際には、効率よく、しかも少ない占有床面積で行うことが求められている。
【０００５】
本発明の主な目的は、半導体装置に用いられるキャパシタを効率よく、しかも少ない占有床面積で行うことができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、
基板上に下電極を形成する工程と、
前記下電極の上に、それぞれ異なる金属元素を含む３種の金属酸化膜を積層して誘電膜を形成する工程と、
前記誘電膜の上に、上電極を形成する工程と、
を有し、前記各工程は同一の装置で行う半導体装置の製造方法が提供される。
【０００７】
また、本発明によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室に、第１の金属元素を含む第１の原料を供給する第１の原料供給系と、
前記処理室に、前記第１の金属元素とは異なる第２の金属元素を含む第２の原料を供給する第２の原料供給系と、
前記処理室に、前記第１の金属元素および前記第２の金属元素とは異なる第３の金属元素を含む第３の原料を供給する第３の原料供給系と、
前記処理室に、酸化剤を供給する酸化剤供給系と、
前記処理室に、窒化剤を供給する窒化剤供給系と、
前記第１の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第１の金属酸化膜を形成した後、該第１の金属酸化膜の上に前記第２の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第２の金属酸化膜を形成し、該第２の金属酸化膜の上に前記第３の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第３の金属酸化膜を形成することで前記第１の金属酸化膜、前記第２の金属酸化膜及び前記第３の金属酸化膜を有する誘電膜を前記基板上に形成し、前記第３の原料と前記窒化剤を処理室へ交互に供給することにより前記誘電膜の上に上電極を形成するよう前記第１の原料供給系、前記第２の原料供給系、前記第３の原料供給系、前記酸化剤供給系及び前記窒化剤供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、半導体装置に用いられるキャパシタを効率よく、しかも少ない占有床面積で行うことができる半導体装置の製造方法および基板処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施の形態で好適に用いられる基板処理装置の構成を説明するための概略斜透視図である。
【図２】図２は、本発明の好ましい実施の形態で好適に用いられる処理炉の一例とそれに付随する部材の概略構成図であって、処理炉部分を概略縦断面で示す図である。
【図３】図３は、図２に示す処理炉のＡ−Ａ線概略縦断面である。
【図４】図４は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｇ】図５Ｇは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｈ】図５Ｈは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｉ】図５Ｉは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図６】図６は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの下電極の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの下電極の製造プロセスを説明するためのタイミングチャートである。
【図８】図８は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの誘電体膜の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの誘電体膜の製造プロセスを説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの上電極の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの上電極の製造プロセスを説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の好ましい実施の形態における、ガスクリーニングプロセスを説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の好ましい実施の形態における、ガスクリーニングプロセスを説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、本実施の形態における時間短縮効果を説明するための図である。
【図１５】図１５は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造プロセスの一変形例を説明するためのフローチャートである。
【図１６】図１６は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造プロセスの他の変形例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ＤＲＡＭキャパシタの製造工程において薄膜化、高品質の成膜技術が求められている。従来は、下電極として、窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）をＣＶＤ法で成膜し、その上に、酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ２膜）と酸化アルミナ膜（Ａｌ２Ｏ３膜）とをＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法で成膜して誘電膜を形成し、誘電膜の上に、上電極として窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）をＣＶＤ法で成膜していた。
【００１１】
ハーフピッチ４５ｎｍ級以下のＤＲＡＭ素子のキャパシタにおいては、微細化に伴ってキャパシタの電極面積が縮小し、誘電膜として、上記のＡｌ２Ｏ３膜とＺｒＯ２膜では容量を確保することが困難となり、より比誘電率の高い酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）を採用するための研究が活発に行われている。
【００１２】
また、容量を確保するために、キャパシタの構造も、例えば、シリンダー状の立体形状が用いられ、その形状も縮小されてきているので、上下電極として使用されている熱ＣＶＤ法で成膜されたＴｉＮ膜においては、均一な膜形成が困難となってきている。
【００１３】
このように４５ｎｍ級以下の製造工程においては、誘電膜及び電極用被膜とも新しい技術を投入する必要性が高く、品質の面、設備投資の面で大きな課題となっている。
【００１４】
本発明者らは、このような課題を考慮の上、鋭意研究の結果、以下の好ましい実施の形態を案出した。
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
まず、本発明の好ましい実施の形態で好適に使用される基板処理装置について説明する。この基板処理装置は、半導体装置の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されているものである。
【００１７】
下記の説明では、基板処理装置の一例として、基板に対し成膜処理等をおこなう縦型の装置を使用した場合について述べる。しかし、本発明は、縦型装置の使用を前提としたものでなく、例えば、枚葉装置を使用しても良い。
【００１８】
図１を参照すれば、基板処理装置１０１では、基板の一例となるウエハ２００を収納したカセット１１０が使用されており、ウエハ２００は半導体シリコン等の材料から構成されている。基板処理装置１０１は筐体１１１を備えており、筐体１１１の内部にはカセットステージ１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入されたり、カセットステージ１１４上から搬出されたりする。
【００１９】
カセットステージ１１４上にはカセット１１０が、工程内搬送装置（図示せず）によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢を保持しかつカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように動作可能となるよう構成されている。
【００２０】
筐体１１１内の前後方向の略中央部にはカセット棚１０５が設置されており、カセット棚１０５は複数段複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１０５にはウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。
【００２１】
カセットステージ１１４の上方には予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。
【００２２】
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置１１８が設置されている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ１１８ａと、搬送機構としてのカセット搬送機構１１８ｂとを備えている。カセット搬送装置１１８はカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連動動作により、カセットステージ１１４とカセット棚１０５と予備カセット棚１０７との間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
【００２３】
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構１２５が設置されている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとを備えている。ウエハ移載装置１２５ａにはウエハ２００をピックアップするためのツイーザ１２５ｃが設けられている。ウエハ移載装置１２５はウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連動動作により、ツイーザ１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ウエハ２００をボート２１７に対して装填（チャージング）したり、ボート２１７から脱装（ディスチャージング）したりするように構成されている。
【００２４】
筐体１１１の後部上方には、ウエハ２００を熱処理する処理炉２０２が設けられており、処理炉２０２の下端部が炉口シャッタ１４７により開閉されるように構成されている。
【００２５】
処理炉２０２の下方には処理炉２０２に対しボート２１７を昇降させるボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台にはアーム１２８が連結されており、アーム１２８にはシールキャップ２１９が水平に据え付けられている。シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持するとともに、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
【００２６】
ボート２１７は複数の保持部材を備えており、複数枚（例えば５０〜１５０枚程度）のウエハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
【００２７】
カセット棚１０５の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ａが設置されている。クリーンユニット１３４ａは供給ファン（図示せず）および防塵フィルタ（図示せず）を備えており、クリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。
【００２８】
筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ｂが設置されている。クリーンユニット１３４ｂも供給ファン（図示せず）および防塵フィルタ（図示せず）を備えており、クリーンエアをウエハ移載装置１２５ａやボート２１７等の近傍を流通させるように構成されている。当該クリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａやボート２１７等の近傍を流通した後に、筐体１１１の外部に排気されるようになっている。
【００２９】
続いて、基板処理装置１０１の主な動作について説明する。
【００３０】
工程内搬送装置（図示略）によってカセット１１０がカセットステージ１１４上に搬入されると、カセット１１０は、ウエハ２００がカセットステージ１１４の上で垂直姿勢を保持し、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くようにカセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように、筐体１１１の後方に右周り縦方向９０°回転させられる。
【００３１】
その後、カセット１１０は、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へカセット搬送装置１１８によって自動的に搬送され受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７からカセット搬送装置１１８によって移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。
【００３２】
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００はカセット１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってカセット１１０のウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載装置１２５ａはカセット１１０に戻り、後続のウエハ２００をボート２１７に装填する。
【００３３】
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、処理炉２０２の下端部を閉じていた炉口シャッタ１４７が開き、処理炉２０２の下端部が開放される。その後、ウエハ２００群を保持したボート２１７がボートエレベータ１１５の上昇動作により処理炉２０２内に搬入（ローディング）され、処理炉２０２の下部がシールキャップ２１９により閉塞される。
【００３４】
ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に対し任意の処理が実施される。その処理後は、上述の逆の手順で、ウエハ２００およびカセット１１０が筐体１１１の外部に搬出される。
【００３５】
次に図２、図３を参照して前述した基板処理装置１０１に使用される処理炉２０２について説明する。
【００３６】
図２及び図３を参照すれば、処理炉２０２にはウエハ２００を加熱するための加熱装置（加熱手段）であるヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７は上方が閉塞された円筒形状の断熱部材と複数本のヒータ素線とを備えており、断熱部材に対しヒータ素線が設けられたユニット構成を有している。また、ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０が設けられている。ヒータ２０７の内側には、ウエハ２００を処理するための石英製の反応管２０３が設けられている。
【００３７】
反応管２０３の下部にはマニホールド２０９が設けられている。反応管２０３の下端部およびマニホールド２０９の上部開口端部には、それぞれ環状のフランジが設けられ、これらのフランジ間には気密部材（以下Ｏリング）２２０が配置され、両者の間は気密にシールされている。
【００３８】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９はマニホールド２０９の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。マニホールド２０９の下部開口端部に設けられた環状のフランジとシールキャップ２１９の上面との間には気密部材（以下Ｏリング）２２０が配置され、両者の間は気密にシールされている。少なくとも、反応管２０３、マニホールド２０９、及びシールキャップ２１９により処理室２０１が形成されている。
【００３９】
シールキャップ２１９にはボート２１７を支持するボート支持台２１８が設けられている。ボート２１７はボート支持台２１８に固定された底板２１０とその上方に配置された天板２１１とを有しており、底板２１０と天板２１１との間に複数本の支柱２１２が架設された構成を有している(図１参照）。ボート２１７には複数枚のウエハ２００が保持されている。複数枚のウエハ２００は、互いに一定の間隔をあけながら水平姿勢を保持した状態で反応管２０３の管軸方向に多段に積載されボート２１７の支柱２１２に支持されている。
【００４０】
シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側にはボートを回転させる回転機構２６７が設けられている。回転機構２６７の回転軸２５５はシールキャップを貫通してボート支持台２１８に接続されており、回転機構２６７によって、ボート支持台２１８を介してボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させる。
【００４１】
シールキャップ２１９は反応管２０３の外部に設けら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、これによりボート２１７を処理室２０１内に対し搬入搬出することが可能となっている。
【００４２】
以上の処理炉２０２では、バッチ処理される複数枚のウエハ２００がボート２１７に対し多段に積層された状態において、ボート２１７がボート支持台２１８で支持されながら処理室２０１に挿入され、ヒータ２０７が処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱するようになっている。
【００４３】
図２及び図３を参照すれば、処理室２０１には、原料ガスやエッチング用ガスを供給するための５本のガス供給管３１０、３２０、３３０、３４０、３５０が接続されている。
【００４４】
ガス供給管３１０は、ガス供給管３１１およびガス供給管３１２を備えている。ガス供給管３１１には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）である液体マスフローコントローラ３１３、気化ユニット（気化手段）である気化器３１５および開閉弁であるバルブ３１６が設けられている。ガス供給管３１２には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３１４および開閉弁であるバルブ３１７が設けられている。ガス供給管３１１とガス供給管３１２は、バルブ３１６およびバルブ３１７の下流側で接続されて、ガス供給管３１０となっている。ガス供給管３１０には、ガス供給管３１１とガス供給管３１２の接続点より下流側にバルブ３１８が設けられている。
【００４５】
ガス供給管３１０の下流側の端部は、マニホールド２０９を貫通して設けられており、マニホールド２０９の内側でガス供給管３１０の先端部にノズル４１０の下端部が接続されている。ノズル４１０は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿った上下方向（ウエハ２００の積載方向）に延在している。ノズル４１０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４１０ａが設けられている。ガス供給孔４１０ａは、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。
【００４６】
さらに、ガス供給管３１０には、バルブ３１６およびバルブ３１７とバルブ３１８との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６１０及びバルブ６１４が設けられている。
【００４７】
主に、ガス供給管３１０、バルブ３１８、ガス供給管３１１、液体マスフローコントローラ３１３、気化器３１５、バルブ３１６、ガス供給管３１２、マスフローコントローラ３１４、バルブ３１７、ノズル４１０、ベントライン６１０、バルブ６１４によりガス供給系（ガス供給手段）３０１が構成されている。
【００４８】
また、ガス供給管３１０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５１０が、バルブ３１８の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５１０にはマスフローコントローラ５１２及びバルブ５１４が設けられている。主に、キャリアガス供給管５１０、マスフローコントローラ５１２、バルブ５１４によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系、不活性ガス供給手段）５０１が構成されている。
【００４９】
ガス供給管３１１では、液体原料が液体マスフローコントローラ３１３で流量調整されて気化器３１５に供給され気化されて原料ガスとなって供給される。ガス供給管３１２では、気体状のエッチングガスがマスフローコントローラ３１４で流量調整されて供給される。
【００５０】
バルブ３１６とバルブ３１７を切り替えて、ガス供給管３１１から供給される原料ガスとガス供給管３１２から供給されるエッチングガスのいずれかをガス供給管３１０に供給する。
【００５１】
なお、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３１８を閉じ、バルブ６１４を開けて、バルブ６１４を介して原料ガスまたはエッチング用ガスをベントライン６１０に流しておく。
【００５２】
そして、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６１４を閉じ、バルブ３１８を開けて、原料ガスまたはエッチング用ガスをバルブ３１８の下流のガス供給管３１０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５１２で流量調整されてバルブ５１４を介してキャリアガス供給管５１０から供給され、原料ガスまたはエッチング用ガスはバルブ３１８の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４１０を介して処理室２０１に供給される。
【００５３】
ガス供給管３２０は、ガス供給管３２１およびガス供給管３２２を備えている。ガス供給管３２１には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）である液体マスフローコントローラ３２３、気化ユニット（気化手段）である気化器３２５および開閉弁であるバルブ３２６が設けられている。ガス供給管３２２には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３２４および開閉弁であるバルブ３２７が設けられている。ガス供給管３２１とガス供給管３２２は、バルブ３２６およびバルブ３２７の下流側で接続されて、ガス供給管３２０となっている。ガス供給管３２０には、ガス供給管３２１とガス供給管３２２の接続点より下流側にバルブ３２８が設けられている。
【００５４】
ガス供給管３２０の下流側の端部は、マニホールド２０９を貫通して設けられており、マニホールド２０９の内側でガス供給管３２０の先端部にノズル４２０の下端部が接続されている。ノズル４２０は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿った上下方向（ウエハ２００の積載方向）に延在している。ノズル４２０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４２０ａが設けられている。ガス供給孔４２０ａは、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。
【００５５】
さらに、ガス供給管３２０には、バルブ３２６およびバルブ３２７とバルブ３２８との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６２０及びバルブ６２４が設けられている。
【００５６】
主に、ガス供給管３２０、バルブ３２８、ガス供給管３２１、液体マスフローコントローラ３２３、気化器３２５、バルブ３２６、ガス供給管３２２、マスフローコントローラ３２４、バルブ３２７、ノズル４２０、ベントライン６２０、バルブ６２４によりガス供給系（ガス供給手段）３０２が構成されている。
【００５７】
また、ガス供給管３２０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５２０が、バルブ３２８の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５２０にはマスフローコントローラ５２２及びバルブ５２４が設けられている。主に、キャリアガス供給管５２０、マスフローコントローラ５２２、バルブ５２４によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系、不活性ガス供給手段）５０２が構成されている。
【００５８】
ガス供給管３２１では、液体原料が液体マスフローコントローラ３２３で流量調整されて気化器３２５に供給され気化されて原料ガスとなって供給される。ガス供給管３２２では、気体状のエッチングガスがマスフローコントローラ３２４で流量調整されて供給される。
【００５９】
バルブ３２６とバルブ３２７を切り替えて、ガス供給管３２１から供給される原料ガスとガス供給管３２２から供給されるエッチングガスのいずれかをガス供給管３２０に供給する。
【００６０】
なお、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３２８を閉じ、バルブ６２４を開けて、バルブ６２４を介して原料ガスまたはエッチング用ガスをベントライン６２０に流しておく。
【００６１】
そして、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６２４を閉じ、バルブ３２８を開けて、原料ガスまたはエッチング用ガスをバルブ３２８の下流のガス供給管３２０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５２２で流量調整されてバルブ５２４を介してキャリアガス供給管５２０から供給され、原料ガスまたはエッチング用ガスはバルブ３２８の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４２０を介して処理室２０１に供給される。
【００６２】
ガス供給管３３０は、ガス供給管３３１およびガス供給管３３２を備えている。ガス供給管３３１には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）である液体マスフローコントローラ３３３、気化ユニット（気化手段）である気化器３３５および開閉弁であるバルブ３３６が設けられている。ガス供給管３３２には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３３４および開閉弁であるバルブ３３７が設けられている。ガス供給管３３１とガス供給管３３２は、バルブ３３６およびバルブ３３７の下流側で接続されて、ガス供給管３３０となっている。ガス供給管３３０には、ガス供給管３３１とガス供給管３３２の接続点より下流側にバルブ３３８が設けられている。
【００６３】
ガス供給管３３０の下流側の端部は、マニホールド２０９を貫通して設けられており、マニホールド２０９の内側でガス供給管３３０の先端部にノズル４３０の下端部が接続されている。ノズル４３０は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿った上下方向（ウエハ２００の積載方向）に延在している。ノズル４３０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４３０ａが設けられている。ガス供給孔４３０ａは、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。
【００６４】
さらに、ガス供給管３３０には、バルブ３３６およびバルブ３３７とバルブ３３８との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６３０及びバルブ６３４が設けられている。
【００６５】
主に、ガス供給管３３０、バルブ３３８、ガス供給管３３１、液体マスフローコントローラ３３３、気化器３３５、バルブ３３６、ガス供給管３３２、マスフローコントローラ３３４、バルブ３３７、ノズル４３０、ベントライン６３０、バルブ６３４によりガス供給系（ガス供給手段）３０３が構成されている。
【００６６】
また、ガス供給管３３０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５３０が、バルブ３３８の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５３０にはマスフローコントローラ５３２及びバルブ５３４が設けられている。主に、キャリアガス供給管５３０、マスフローコントローラ５３２、バルブ５３４によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系、不活性ガス供給手段）５０３が構成されている。
【００６７】
ガス供給管３３１では、液体原料が液体マスフローコントローラ３３３で流量調整されて気化器３３５に供給され気化されて原料ガスとなって供給される。ガス供給管３３２では、気体状のエッチングガスがマスフローコントローラ３３４で流量調整されて供給される。
【００６８】
バルブ３３６とバルブ３３７を切り替えて、ガス供給管３３１から供給される原料ガスとガス供給管３３２から供給されるエッチングガスのいずれかをガス供給管３３０に供給する。
【００６９】
なお、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３３８を閉じ、バルブ６３４を開けて、バルブ６３４を介して原料ガスまたはエッチング用ガスをベントライン６３０に流しておく。
【００７０】
そして、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６３４を閉じ、バルブ３３８を開けて、原料ガスまたはエッチング用ガスをバルブ３３８の下流のガス供給管３３０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５３２で流量調整されてバルブ５３４を介してキャリアガス供給管５３０から供給され、原料ガスまたはエッチング用ガスはバルブ３３８の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４３０を介して処理室２０１に供給される。
【００７１】
ガス供給管３４０は、ガス供給管３４１およびガス供給管３４２を備えている。ガス供給管３４１には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３４３および開閉弁であるバルブ３４６が設けられている。ガス供給管３４２には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３４４および開閉弁であるバルブ３４７が設けられている。ガス供給管３４１とガス供給管３４２は、バルブ３４６およびバルブ３４７の下流側で接続されて、ガス供給管３４０となっている。ガス供給管３４０には、ガス供給管３４１とガス供給管３４２の接続点より下流側にバルブ３４８が設けられている。
【００７２】
ガス供給管３４０の下流側の端部は、マニホールド２０９を貫通して設けられており、マニホールド２０９の内側でガス供給管３４０の先端部にノズル４４０の下端部が接続されている。ノズル４４０は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿った上下方向（ウエハ２００の積載方向）に延在している。ノズル４４０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４４０ａが設けられている。ガス供給孔４４０ａは、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。
【００７３】
さらに、ガス供給管３４０には、バルブ３４６およびバルブ３４７とバルブ３４８との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６４０及びバルブ６４４が設けられている。
【００７４】
主に、ガス供給管３４０、バルブ３４８、ガス供給管３４１、マスフローコントローラ３４３、バルブ３４６、ガス供給管３４２、マスフローコントローラ３４４、バルブ３４７、ノズル４４０、ベントライン６４０、バルブ６４４によりガス供給系（ガス供給手段）３０４が構成されている。
【００７５】
また、ガス供給管３４０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５４０が、バルブ３４８の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５４０にはマスフローコントローラ５４２及びバルブ５４４が設けられている。主に、キャリアガス供給管５４０、マスフローコントローラ５４２、バルブ５４４によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系、不活性ガス供給手段）５０４が構成されている。
【００７６】
ガス供給管３４１では、原料ガスがマスフローコントローラ３４３で流量調整されて供給される。ガス供給管３４２では、気体状のエッチングガスがマスフローコントローラ３４４で流量調整されて供給される。
【００７７】
バルブ３４６とバルブ３４７を切り替えて、ガス供給管３４１から供給される原料ガスとガス供給管３４２から供給されるエッチングガスのいずれかをガス供給管３４０に供給する。
【００７８】
なお、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３４８を閉じ、バルブ６４４を開けて、バルブ６４４を介して原料ガスまたはエッチング用ガスをベントライン６４０に流しておく。
【００７９】
そして、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６４４を閉じ、バルブ３４８を開けて、原料ガスまたはエッチング用ガスをバルブ３４８の下流のガス供給管３４０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５４２で流量調整されてバルブ５４４を介してキャリアガス供給管５４０から供給され、原料ガスまたはエッチング用ガスはバルブ３４８の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４４０を介して処理室２０１に供給される。
【００８０】
ガス供給管３５０はガス供給管３５１を備えている。ガス供給管３５１には、流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３５３が設けられている。ガス供給管３５１は、マスフローコントローラ３５３の下流側でガス供給管３５０となる。ガス供給管３５０には、バルブ３５８が設けられている。
【００８１】
ガス供給管３５０の下流側の端部は、マニホールド２０９を貫通して設けられており、マニホールド２０９の内側でガス供給管３５０の先端部にノズル４５０の下端部が接続されている。ノズル４５０は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿った上下方向（ウエハ２００の積載方向）に延在している。ノズル４５０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４５０ａが設けられている。ガス供給孔４５０ａは、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。
【００８２】
さらに、ガス供給管３５０には、マスフローコントローラ３５３とバルブ３５８との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６５０及びバルブ６５４が設けられている。
【００８３】
主に、ガス供給管３５０、バルブ３５８、ガス供給管３５１、マスフローコントローラ３５３、ノズル４５０、ベントライン６５０、バルブ６５４によりガス供給系（ガス供給手段）３０４が構成されている。
【００８４】
また、ガス供給管３５０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５５０が、バルブ３５８の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５５０にはマスフローコントローラ５５２及びバルブ５５４が設けられている。主に、キャリアガス供給管５５０、マスフローコントローラ５５２、バルブ５５４によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系、不活性ガス供給手段）５０５が構成されている。
【００８５】
ガス供給管３５１では、原料ガスがマスフローコントローラ３５３で流量調整されて供給される。
【００８６】
なお、原料ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３５８を閉じ、バルブ６５４を開けて、バルブ６５４を介して原料ガスをベントライン６５０に流しておく。
【００８７】
そして、原料ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６５４を閉じ、バルブ３５８を開けて、原料ガスをバルブ３５８の下流のガス供給管３５０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５５２で流量調整されてバルブ５５４を介してキャリアガス供給管５５０から供給され、原料ガスまたはエッチング用ガスはバルブ３５８の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４５０を介して処理室２０１に供給される。
【００８８】
マニホールド２０９には、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が接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。真空ポンプ２４６の下流側の排気管２３２は廃ガス処理装置（図示せず）等に接続されている。なお、ＡＰＣバルブ２４３は、弁を開閉して処理室２０１内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節してコンダクタンスを調整して処理室２０１内の圧力調整をできるようになっている開閉弁である。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、圧力センサ２４５により排気系が構成される。
【００８９】
反応管２０３内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づき加熱用電源２５０からヒータ２０７への供給電力を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、Ｌ字型に構成されており、マニホールド２０９を貫通して導入され、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【００９０】
反応管２０３内の中央部にはボート２１７が設けられている。ボート２１７は、ボートエレベータ１１５により反応管２０３に対し昇降（出入り）することができるようになっている。ボート２１７が反応管２０３内に導入されると、マニホールド２０９の下端部がＯリング２２０を介してシールキャップ２１９で気密にシールされる。ボート２１７はボート支持台２１８に支持されている。処理の均一性を向上するために、ボート回転機構２６７を駆動し、ボート支持台２１８に支持されたボート２１７を回転させる。
【００９１】
以上のマスフローコントローラ３１４、３２４、３３４、３４３、３４４、３５３、５１２、５２２、５３２、５４２、５５２、液体マスフローコントローラ３１３、３２３、３３３、バルブ３１６、３１７、３１８、３２６、３２７、３２８、３３６、３３７、３３８、３４６、３４７、３４８、３５８、５１４、５２４、５３４、５４４、５５４、６１４、６２４、６３４、６４４、６５４、ＡＰＣバルブ２４３、加熱用電源２５０、温度センサ２６３、圧力センサ２４５、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等の各部材はコントローラ２８０に接続されている。コントローラ２８０は、基板処理装置１０１の全体の動作を制御する制御部（制御手段）の一例であって、マスフローコントローラ３１４、３２４、３３４、３４３、３４４、３５３、５１２、５２２、５３２、５４２、５５２および液体マスフローコントローラ３１３、３２３、３３３の流量調整、バルブ３１６、３１７、３１８、３２６、３２７、３２８、３３６、３３７、３３８、３４６、３４７、３４８、３５８、５１４、５２４、５３４、５４４、５５４、６１４、６２４、６３４、６４４、６５４の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉および圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、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・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ１１５の昇降動作等をそれぞれ制御するようになっている。
【００９２】
次に、図４、図５Ａ〜図５Ｉを参照して、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）用ＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）キャパシタを製造する方法について説明する。
【００９３】
まず、半導体シリコンからなるウエハ２００に電界効果トランジスタ（図示せず）を形成する。その後、図５Ａに示すように、ＳｉＯ２等からなる層間絶縁膜１１中のポリシリコン１３を介して電界効果トランジスタ（図示せず）に接続されるコンタクト１２をポリシリコン１３上にチタン（Ｔｉ）等で形成する。
【００９４】
その後、図５Ａに示すように、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）１４をＣＶＤ（Chemical Vapor deposition）法で形成する。シリコン窒化膜１４はエッチングストッパとして用いられる。その後、シリコン窒化膜１４上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）１６をＣＶＤ法で形成する。シリコン酸化膜１６は犠牲膜として用いられる。その後、シリコン酸化膜１６上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）１８をＣＶＤ法で形成する。シリコン窒化膜１８はエッチングストッパとして用いられる。
【００９５】
その後、図５Ｂに示すように、シリンダーホール２０を形成する（図４のステップＳ１０２）。所定の形状に選択的に形成したホトレジスト（図示せず）をマスクとして、シリコン窒化膜１８、シリコン酸化膜１６およびシリコン窒化膜１４をドライエッチング法等の異方性エッチング法で選択的に除去し、底部にコンタクト１２が露出したシリンダーホール２０を形成する。
【００９６】
その後、図５Ｃに示すように、全面に窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）２２を形成する。
【００９７】
その後、図５Ｄに示すように、全面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）２４をＣＶＤ法で形成し、シリンダーホール２０を埋め込む。
【００９８】
その後、図５Ｅに示すように、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）研磨により、シリコン酸化膜２４、ならびにシリコン酸化膜１６上の窒化チタン膜２２およびシリコン窒化膜１８を研磨除去して、シリンダーホール２０の側面および底面の窒化チタン膜２２からなる下電極２３に電極分離する。
【００９９】
その後、図５Ｆに示すように、シリコン酸化膜１６およびシリコン酸化膜２４をエッチング除去して窒化チタン膜２２からなる下電極２３を形成する（図４のステップＳ１０４）。
【０１００】
その後、図５Ｇに示すように、ＺｒＯ２膜３２を形成する（図４のステップＳ１０６）。
【０１０１】
その後、図５Ｇに示すように、Ａｌ２Ｏ３膜３４を形成する（図４のステップＳ１０８）。
【０１０２】
その後、図５Ｇに示すように、ＴｉＯ２膜３６を形成する（図４のステップＳ１１０）。
【０１０３】
このようにして、ＺｒＯ２膜３２、Ａｌ２Ｏ３膜３４およびＴｉＯ２膜３６からなる誘電体膜３０を形成する。
【０１０４】
その後、図５Ｈに示すように、窒化チタン膜４２からなる上電極４３を形成する（図４のステップＳ１１２）。このようにして、窒化チタン膜２２からなる下電極２３、ＺｒＯ２膜３２、Ａｌ２Ｏ３膜３４およびＴｉＯ２膜３６からなる誘電体膜３０、および窒化チタン膜４２からなる上電極４３を備えるＤＲＡＭ用ＭＩＭキャパシタが形成される。
【０１０５】
その後、ガスクリーニングを行う（図４のステップＳ１１４）。
【０１０６】
その後、他方では、図５Ｉに示すように、層間絶縁膜５２を形成する。
【０１０７】
次に、上記したプロセスのうち、上述した基板処理装置１０１を使用して行うプロセスについて説明する。なお、以下のステップは、コントローラ２８０の制御によって行われる。
【０１０８】
（下電極２３（窒化チタン膜２２）の成膜：ステップＳ１０４）
まず、図６、図７、図１〜３を参照して、下電極２３を形成する窒化チタン膜２２の成膜プロセス（図４のステップＳ１０４、図５Ｃ参照）について説明する。
【０１０９】
ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０を制御して処理室２０１内を例えば３００℃〜５５０℃の範囲の温度であって、好適には４３０℃に保持する。
【０１１０】
その後、シリンダーホール２０が形成された（図５Ｂ参照）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（ステップＳ２０１）と、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される（ステップＳ２０２）。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０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。
【０１１１】
その後、ボート２１７をボート駆動機構２６７により回転させ、ウエハ２００を回転させる。その後、ＡＰＣバルブ２４３を開いて真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空引きし、ウエハ２００の温度が４３０℃に達して温度等が安定したら（ステップＳ２０３）、処理室２０１内の温度を４３０℃に保持した状態で次のステップを順次実行する。
【０１１２】
本実施の形態では、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を用いて窒化チタン膜２２の成膜を行う。ＡＬＤ法とは、ある成膜条件（温度等）の下で、成膜に用いる少なくとも２種類の原料となる原料ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子単位で基板上に吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。このとき、膜厚の制御は、原料ガスを供給するサイクル数で行う（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、２０サイクル行う）。
【０１１３】
（ＴｉＣｌ４供給：ステップＳ２０４）
ステップＳ２０４では、ガス供給系３０３のガス供給管３３１よりＴｉＣｌ４を処理室２０１内に供給する。ガス供給系３０３はＴｉ元素を含む原料の原料供給系として構成されている。バルブ３３７を閉じ、バルブ３３６を開ける。ＴｉＣｌ４は常温で液体であり、液体のＴｉＣｌ４が液体マスフローコントローラ３３３で流量調整されて気化器３３５に供給され気化器３３５で気化される。ＴｉＣｌ４を処理室２０１に供給する前は、バルブ３３８を閉じ、バルブ６３４を開けて、バルブ６３４を介してＴｉＣｌ４をベントライン６３０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５３２で流量調整する。
【０１１４】
そして、ＴｉＣｌ４を処理室２０１に供給する際には、バルブ６３４を閉じ、バルブ３３８を開けて、ＴｉＣｌ４をバルブ３３８の下流のガス供給管３３０に供給すると共に、バルブ５３４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５３０から供給する。ＴｉＣｌ４はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３３８の下流側で合流し混合され、ノズル４３０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。この時、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して処理室２０１内の圧力を２０〜５０Ｐａの範囲であって、例えば３０Ｐａに維持する。液体マスフローコントローラ３１２で制御するＴｉＣｌ４の供給量は１．０〜２．０ｇ／ｍｉｎである。ＴｉＣｌ４にウエハ２００を晒す時間は３〜１０秒間である。
【０１１５】
このとき、処理室２０１内に流しているガスは、ＴｉＣｌ４と不活性ガスであるＮ２のみであり、ＮＨ３は存在しない。したがって、ＴｉＣｌ４は気相反応を起こすことはなく、ウエハ２００の表面や下地膜と表面反応（化学吸着）して、原料（ＴｉＣｌ４）の吸着層またはＴｉ層（以下、Ｔｉ含有層）を形成する。ＴｉＣｌ４の吸着層とは、原料分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。Ｔｉ層とは、Ｔｉにより構成される連続的な層の他、これらが重なってできるＴｉ薄膜をも含む。なお、Ｔｉにより構成される連続的な層をＴｉ薄膜という場合もある。
【０１１６】
同時に、ガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＮＨ３側のノズル４５０やガス供給管３５０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４１０やガス供給管３１０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４２０やガス供給管３２０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３４０の途中につながっているキャリアガス供給管５４０から、バルブ５４４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４４０やガス供給管３４０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができる。
【０１１７】
（残留ＴｉＣｌ４除去：ステップＳ２０５）
ステップＳ２０５では、残留ＴｉＣｌ４を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３３０のバルブ３３８を閉めて処理室２０１へのＴｉＣｌ４の供給を停止し、バルブ６３４を開けてベントライン６３０へＴｉＣｌ４を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴｉＣｌ４を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＴｉＣｌ４供給ラインであるガス供給管３３０から、さらには、ガス供給管３５０、ガス供給管３１０、３２０、３４０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＴｉＣｌ４を排除する効果が高まる。
【０１１８】
（ＮＨ３供給：ステップＳ２０６）
ステップＳ２０６では、ガス供給系３０５のガス供給管３５１よりＮＨ３を処理室２０１内に供給する。ガス供給系３０５は窒化剤を供給する窒化剤供給系として構成されている。ＮＨ３はマスフローコントローラ３５３で流量調整されて供給される。ＮＨ３を処理室２０１に供給する前は、バルブ３５８を閉じ、バルブ６５４を開けて、バルブ６５４を介してＮＨ３をベントライン６５０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５５０で流量調整する。
【０１１９】
そして、ＮＨ３を処理室２０１に供給する際には、バルブ６５４を閉じ、バルブ３５８を開けて、ＮＨ３をバルブ３５８の下流のガス供給管３５０に供給すると共に、バルブ５５４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５５０から供給する。ＮＨ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３５８の下流側で合流し混合され、ノズル４５０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。ＮＨ３を流すときは、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調節して処理室２０１内圧力を５０〜１０００Ｐａの範囲であって、例えば６０Ｐａに維持する。マスフローコントローラ３５３で制御するＮＨ３の供給流量は１〜１０ｓｌｍである。ＮＨ３にウエハ２００を晒す時間は１０〜３０秒間である。
【０１２０】
同時に、ガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ４側のノズル４３０やガス供給管３３０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４１０やガス供給管３１０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４２０やガス供給管３２０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３４０の途中につながっているキャリアガス供給管５４０から、バルブ５４４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４４０やガス供給管３４０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができる。
【０１２１】
ＮＨ３の供給により、ウエハ２００上に化学吸着したＴｉ含有層とＮＨ３が表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上に窒化チタン膜が成膜される。
【０１２２】
（残留ＮＨ３除去：ステップＳ２０７）
ステップＳ２０７では、残留ＮＨ３を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３５０のバルブ３５８を閉めて処理室２０１へのＮＨ３の供給を停止し、バルブ６５４を開けてベントライン６５０へＮＨ３を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＮＨ３を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＮＨ３供給ラインであるガス供給管３５０から、さらには、ガス供給管３３０、ガス供給管３１０、３２０、３４０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＮＨ３を排除する効果が高まる。
【０１２３】
上記ステップＳ２０４〜Ｓ２０７を１サイクルとし、少なくとも１回以上行なう（ステップＳ２０８）ことによりウエハ２００上にＡＬＤ法を用いて所定膜厚の窒化チタン膜２２を成膜する（図５Ｃ参照）。この場合、各サイクル中で、上記の通りに、ステップＳ２０４におけるＴｉ含有原料であるＴｉＣｌ４により構成される雰囲気と、ステップＳ２０６における窒化ガスであるＮＨ３により構成される雰囲気の夫々の雰囲気が処理室２０１内で混合しないように成膜することに留意する。
【０１２４】
所定膜厚の窒化チタン膜２２を形成する成膜処理がなされると、Ｎ２等の不活性ガスを処理室２０１内へ供給しつつ排気することで処理室２０１内を不活性ガスでパージする（ガスパージ：ステップＳ２１０）。その後、処理室２０１内の雰囲気を不活性ガスで置換し、（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力を常圧に復帰する（大気圧復帰：ステップＳ２１２）。その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から処理室２０１の外部に搬出（ボートアンロード：ステップＳ２１４）される。その後、処理済ウエハ２００はボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ：ステップＳ２１６）。
【０１２５】
その後、図５Ｄに示すように、全面にシリコン酸化膜２４を形成し、シリンダーホール２０を埋め込み、その後、図５Ｅに示すように、シリコン酸化膜２４、ならびにシリコン酸化膜１６上の窒化チタン膜２２およびシリコン窒化膜１８を研磨除去し、シリンダーホール２０の側面および底面の窒化チタン膜２２からなる下電極２３に電極分離し、その後、図５Ｆに示すように、シリコン酸化膜１６およびシリコン酸化膜２４をエッチング除去して窒化チタン膜２２からなる下電極２３を形成する。
【０１２６】
次に、図８、図９、図１〜３を参照して、酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ２膜）３２、酸化アルミニウム膜（Ａｌ２Ｏ３膜）３４および酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）３６からなる誘電体膜３０の成膜プロセス（図４のステップＳ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０、図５Ｇ参照）について説明する。
【０１２７】
ヒータ２０７を制御して処理室２０１内を例えば１５０℃〜４５０℃の範囲の温度であって、好適には２５０℃に保持する。
【０１２８】
その後、窒化チタン膜２２からなる下電極２３が形成された（図５Ｂ参照）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（ステップＳ３０１）と、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される（ステップＳ３０２）。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０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。
【０１２９】
その後、ボート２１７をボート駆動機構２６７により回転させ、ウエハ２００を回転させる。その後、ＡＰＣバルブ２４３を開いて真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空引きし、ウエハ２００の温度が２５０℃に達して温度等が安定したら（ステップＳ３０３）、処理室２０１内の温度を２５０℃に保持した状態で次のステップを順次実行する。
【０１３０】
酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ２膜）３２の成膜（ステップＳ１０６）、酸化アルミニウム膜（Ａｌ２Ｏ３膜）３４の成膜（ステップＳ１０８）および酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）３６の成膜の成膜（ステップＳ１１０）はＡＬＤ法を用いて行う。
【０１３１】
（酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ２膜）３２の成膜：ステップＳ１０６）
（ＴＥＭＡＺ供給：ステップＳ３０４）
ステップＳ３０４では、ガス供給系３０１のガス供給管３１１よりテトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺ、Ｚｒ（ＮＥｔＭｅ）４）を処理室２０１内に供給する。ガス供給系３０１はＺｒ元素を含む原料の原料供給系として構成されている。バルブ３１７を閉じ、バルブ３１６を開ける。ＴＥＭＡＺは常温で液体であり、液体のＴＥＭＡＺが液体マスフローコントローラ３１３で流量調整されて気化器３１５に供給され気化器３１５で気化される。ＴＥＭＡＺを処理室２０１に供給する前は、バルブ３１８を閉じ、バルブ６１４を開けて、バルブ６１４を介してＴＥＭＡＺをベントライン６１０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５１２で流量調整する。
【０１３２】
そして、ＴＥＭＡＺを処理室２０１に供給する際には、バルブ６１４を閉じ、バルブ３１８を開けて、ＴＥＭＡＺをバルブ３１８の下流のガス供給管３１０に供給すると共に、バルブ５１４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５１０から供給する。ＴＥＭＡＺはキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３１８の下流側で合流し混合され、ノズル４１０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。この時、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して処理室２０１内の圧力を４０〜２６６Ｐａの範囲であって、例えば１３３Ｐａに維持する。液体マスフローコントローラ３１３で制御するＴＥＭＡＺの供給量は０．１〜１．０ｇ／ｍｉｎである。ＴＥＭＡＺにウエハ２００を晒す時間は６０〜３００秒間である。
【０１３３】
このとき、処理室２０１内に流しているガスは、ＴＥＭＡＺと不活性ガスであるＮ２のみでありＯ３は存在しない。したがって、ＴＥＭＡＺは気相反応を起こすことはなく、ウエハ２００の表面や下地膜と表面反応（化学吸着）して、原料（ＴＥＭＡＺ）の吸着層またはＺｒ層（以下、Ｚｒ含有層）を形成する。ＴＥＭＡＺの吸着層とは、原料分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。Ｚｒ層とは、Ｚｒにより構成される連続的な層の他、これらが重なってできるＺｒ薄膜をも含む。なお、Ｚｒにより構成される連続的な層をＺｒ薄膜という場合もある。
【０１３４】
同時に、ガス供給管３４０の途中につながっているキャリアガス供給管５４０から、バルブ５４４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、Ｏ３側のノズル４４０やガス供給管３４０にＴＥＭＡＺが回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＭＡ側のノズル４２０やガス供給管３２０にＴＥＭＡＺが回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ４側のノズル４３０やガス供給管３３０にＴＥＭＡＺが回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４５０やガス供給管３５０にＴＥＭＡＺが回り込むことを防ぐことができる。
【０１３５】
（残留ＴＥＭＡＺ除去：ステップＳ３０５）
ステップＳ３０５では、残留ＴＥＭＡＺを処理室２０１内から除去する。ガス供給管３１０のバルブ３１８を閉めて処理室２０１へのＴＥＭＡＺの供給を停止し、バルブ６１４を開けてベントライン６１０へＴＥＭＡＺを流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴＥＭＡＺを処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＴＥＭＡＺ供給ラインであるガス供給管３１０から、さらには、ガス供給管３２０、３３０、３４０、３５０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＴＥＭＡＺを排除する効果が高まる。
【０１３６】
（Ｏ３供給：ステップＳ３０６）
ステップＳ３０６では、ガス供給系３０４のガス供給管３４１よりＯ３を処理室２０１内に供給する。ガス供給系３０４は酸化剤を供給する酸化剤供給系として構成されている。Ｏ３は、オゾナイザーを用いて発生させ、マスフローコントローラ３４３で流量調整されて供給される。Ｏ３を処理室２０１に供給する前は、バルブ３４８を閉じ、バルブ６４４を開けて、バルブ６４４を介してＯ３をベントライン６４０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５４０で流量調整する。
【０１３７】
そして、Ｏ３を処理室２０１に供給する際には、バルブ６４４を閉じ、バルブ３４８を開けて、Ｏ３をバルブ３４８の下流のガス供給管３４０に供給すると共に、バルブ５４４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５４０から供給する。Ｏ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３４８の下流側で合流し混合され、ノズル４４０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。Ｏ３を流すときは、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調節して処理室２０１内圧力を４０〜２６６Ｐａの範囲であって、例えば１３３Ｐａに維持する。マスフローコントローラ３４３で制御するＯ３の供給流量は、１８０ｇ／ｍ３の濃度で２０〜４０ｓｌｍである。Ｏ３にウエハ２００を晒す時間は６０〜３００秒間である。
【０１３８】
同時に、ガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＥＭＡＺ側のノズル４１０やガス供給管３１０にＯ３が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＭＡ側のノズル４２０やガス供給管３２０にＯ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ４側のノズル４３０やガス供給管３３０にＯ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４５０やガス供給管３５０にＯ３が回り込むことを防ぐことができる。
【０１３９】
Ｏ３の供給により、ウエハ２００上に化学吸着したＺｒ含有層とＯ３が表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上に酸化ジルコニウム膜が成膜される。
【０１４０】
（残留Ｏ３除去：ステップＳ３０７）
ステップＳ３０７では、残留Ｏ３を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３４０のバルブ３４８を閉めて処理室２０１へのＯ３の供給を停止し、バルブ６４４を開けてベントライン６４０へＯ３を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留Ｏ３を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、Ｏ３供給ラインであるガス供給管３４０から、さらには、ガス供給管３１０、３２０、３３０、３５０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留Ｏ３を排除する効果が高まる。
【０１４１】
上記ステップＳ３０４〜Ｓ３０７を１サイクルとし、少なくとも１回以上行なう（ステップＳ３０８）ことによりウエハ２００上にＡＬＤ法を用いて所定膜厚（１．５〜４０Å）の酸化ジルコニウム膜３２を成膜する（図５Ｇ参照）。この場合、各サイクル中で、上記の通りに、ステップＳ３０４におけるＴｉ含有原料であるＴＥＭＡＺにより構成される雰囲気と、ステップＳ３０６における酸化ガスであるＯ３により構成される雰囲気の夫々の雰囲気が処理室２０１内で混合しないように成膜することに留意する。
【０１４２】
所定膜厚の酸化ジルコニウム膜３２を形成する成膜処理がなされると、酸化アルミニウム膜の成膜ステップ（Ｓ１０８）に移行する。
【０１４３】
（酸化アルミニウム膜（Ａｌ２Ｏ３膜）３４の成膜：ステップＳ１０８）
（ＴＭＡ供給：ステップＳ３０９）
ステップＳ３０９では、ガス供給系３０２のガス供給管３２１よりトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ、Ａｌ（ＣＨ３）３）を処理室２０１内に供給する。ガス供給系３０２はＡｌ元素を含む原料の原料供給系として構成されている。バルブ３２７を閉じ、バルブ３２６を開ける。ＴＭＡは常温で液体であり、液体のＴＭＡが液体マスフローコントローラ３２３で流量調整されて気化器３２５に供給され気化器３２５で気化される。ＴＭＡを処理室２０１に供給する前は、バルブ３２８を閉じ、バルブ６２４を開けて、バルブ６２４を介してＴＭＡをベントライン６２０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５２２で流量調整する。
【０１４４】
そして、ＴＭＡを処理室２０１に供給する際には、バルブ６２４を閉じ、バルブ３２８を開けて、ＴＭＡをバルブ３２８の下流のガス供給管３２０に供給すると共に、バルブ５２４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５２０から供給する。ＴＭＡはキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３２８の下流側で合流し混合され、ノズル４２０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。この時、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して処理室２０１内の圧力を３０〜５００Ｐａの範囲であって、例えば６０Ｐａに維持する。液体マスフローコントローラ３２３で制御するＴＭＡの供給量は０．１〜０．５ｇ／ｍｉｎである。ＴＥＭＡＺにウエハ２００を晒す時間は１０秒間である。
【０１４５】
このとき、処理室２０１内に流しているガスは、ＴＭＡと不活性ガスであるＮ２のみでありＯ３は存在しない。したがって、ＴＭＡは気相反応を起こすことはなく、ウエハ２００の表面や下地膜と表面反応（化学吸着）して、原料（ＴＭＡ）の吸着層またはＡｌ層（以下、Ａｌ含有層）を形成する。ＴＭＡの吸着層とは、原料分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。Ａｌ層とは、Ａｌにより構成される連続的な層の他、これらが重なってできるＡｌ薄膜をも含む。なお、Ａｌにより構成される連続的な層をＡｌ薄膜という場合もある。
【０１４６】
同時に、ガス供給管３４０の途中につながっているキャリアガス供給管５４０から、バルブ５４４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、Ｏ３側のノズル４４０やガス供給管３４０にＴＭＡが回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＥＭＡＺ側のノズル４１０やガス供給管３１０にＴＭＡが回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ４側のノズル４３０やガス供給管３３０にＴＭＡが回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４５０やガス供給管３５０にＴＭＡが回り込むことを防ぐことができる。
【０１４７】
（残留ＴＭＡ除去：ステップＳ３１０）
ステップＳ３１０では、残留ＴＭＡを処理室２０１内から除去する。ガス供給管３２０のバルブ３２８を閉めて処理室２０１へのＴＭＡの供給を停止し、バルブ６２４を開けてベントライン６２０へＴＭＡを流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴＭＡを処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＴＭＡ供給ラインであるガス供給管３２０から、さらには、ガス供給管３１０、３３０、３４０、３５０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＴＭＡを排除する効果が高まる。
【０１４８】
（Ｏ３供給：ステップＳ３１１）
ステップＳ３１１では、ガス供給系３０４のガス供給管３４１よりＯ３を処理室２０１内に供給する。Ｏ３は、オゾナイザーを用いて発生させ、マスフローコントローラ３４３で流量調整されて供給される。Ｏ３を処理室２０１に供給する前は、バルブ３４８を閉じ、バルブ６４４を開けて、バルブ６４４を介してＯ３をベントライン６４０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５４０で流量調整する。
【０１４９】
そして、Ｏ３を処理室２０１に供給する際には、バルブ６４４を閉じ、バルブ３４８を開けて、Ｏ３をバルブ３４８の下流のガス供給管３４０に供給すると共に、バルブ５４４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５４０から供給する。Ｏ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３４８の下流側で合流し混合され、ノズル４４０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。Ｏ３を流すときは、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調節して処理室２０１内圧力を３０〜５００Ｐａの範囲であって、例えば１３０Ｐａに維持する。マスフローコントローラ３４３で制御するＯ３の供給流量は、２５０ｇ／ｍ３の濃度で１５ｓｌｍである。Ｏ３にウエハ２００を晒す時間は２０秒間である。
【０１５０】
同時に、ガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＭＡ側のノズル４２０やガス供給管３２０にＯ３が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＥＭＡＺ側のノズル４１０やガス供給管３１０にＯ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ４側のノズル４３０やガス供給管３３０にＯ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４５０やガス供給管３５０にＯ３が回り込むことを防ぐことができる。
【０１５１】
Ｏ３の供給により、ウエハ２００上に化学吸着したＡｌ含有層とＯ３が表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上に酸化アルミニウム膜が成膜される。
【０１５２】
（残留Ｏ３除去：ステップＳ３１２）
ステップＳ３１１では、残留Ｏ３を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３４０のバルブ３４８を閉めて処理室２０１へのＯ３の供給を停止し、バルブ６４４を開けてベントライン６４０へＯ３を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留Ｏ３を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、Ｏ３供給ラインであるガス供給管３４０から、さらには、ガス供給管３１０、３２０、３３０、３５０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留Ｏ３を排除する効果が高まる。
【０１５３】
上記ステップＳ３０９〜Ｓ３１２を１サイクルとし、少なくとも１回以上行なう（ステップＳ３１３）ことによりウエハ２００上にＡＬＤ法を用いて所定膜厚（１〜５Å）の酸化アルミニウム膜３４を成膜する（図５Ｇ参照）。この場合、各サイクル中で、上記の通りに、ステップＳ３０９におけるＡｌ含有原料であるＴＭＡにより構成される雰囲気と、ステップＳ３１１における酸化ガスであるＯ３により構成される雰囲気の夫々の雰囲気が処理室２０１内で混合しないように成膜することに留意する。
【０１５４】
所定膜厚の酸化アルミニウム膜３４を形成する成膜処理がなされると、酸化チタン膜の成膜ステップ（Ｓ１１０）に移行する。
【０１５５】
（酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）３６の成膜：ステップＳ１１０）
（ＴｉＣｌ４供給：ステップＳ３１４）
ステップＳ３１４では、ガス供給系３０３のガス供給管３３１より四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）を処理室２０１内に供給する。バルブ３３７を閉じ、バルブ３３６を開ける。ＴｉＣｌ４は常温で液体であり、液体のＴｉＣｌ４が液体マスフローコントローラ３３３で流量調整されて気化器３３５に供給され気化器３３５で気化される。ＴｉＣｌ４を処理室２０１に供給する前は、バルブ３３８を閉じ、バルブ６３４を開けて、バルブ６３４を介してＴｉＣｌ４をベントライン６３０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５３２で流量調整する。
【０１５６】
そして、ＴｉＣｌ４を処理室２０１に供給する際には、バルブ６３４を閉じ、バルブ３３８を開けて、ＴｉＣｌ４をバルブ３３８の下流のガス供給管３３０に供給すると共に、バルブ５３４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５３０から供給する。ＴｉＣｌ４はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３３８の下流側で合流し混合され、ノズル４３０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。この時、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して処理室２０１内の圧力を３０〜５００Ｐａの範囲であって、例えば１００Ｐａに維持する。液体マスフローコントローラ３３３で制御するＴｉＣｌ４の供給量は０．１８〜０．５ｇ／ｍｉｎである。ＴｉＣｌ４にウエハ２００を晒す時間は４０秒間である。
【０１５７】
このとき、処理室２０１内に流しているガスは、ＴｉＣｌ４と不活性ガスであるＮ２のみでありＯ３は存在しない。したがって、ＴｉＣｌ４は気相反応を起こすことはなく、ウエハ２００の表面や下地膜と表面反応（化学吸着）して、原料（ＴｉＣｌ４）の吸着層またはＴｉ層（以下、Ｔｉ含有層）を形成する。ＴＭＡの吸着層とは、原料分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。Ｔｉ層とは、Ｔｉにより構成される連続的な層の他、これらが重なってできるＴｉ薄膜をも含む。なお、Ｔｉにより構成される連続的な層をＴｉ薄膜という場合もある。
【０１５８】
同時に、ガス供給管３４０の途中につながっているキャリアガス供給管５４０から、バルブ５４４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、Ｏ３側のノズル４４０やガス供給管３４０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＥＭＡＺ側のノズル４１０やガス供給管３１０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＭＡ側のノズル４２０やガス供給管３２０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４５０やガス供給管３５０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができる。
【０１５９】
（残留ＴｉＣｌ４除去：ステップＳ３１５）
ステップＳ３１５では、残留ＴｉＣｌ４を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３３０のバルブ３３８を閉めて処理室２０１へのＴｉＣｌ４の供給を停止し、バルブ６３４を開けてベントライン６３０へＴｉＣｌ４を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴｉＣｌ４を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＴｉＣｌ４供給ラインであるガス供給管３３０から、さらには、ガス供給管３１０、３２０、３４０、３５０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＴｉＣｌ４を排除する効果が高まる。
【０１６０】
（Ｏ３供給：ステップＳ３１６）
ステップＳ３１６では、ガス供給系３０４のガス供給管３４１よりＯ３を処理室２０１内に供給する。Ｏ３は、オゾナイザーを用いて発生させ、マスフローコントローラ３４３で流量調整されて供給される。Ｏ３を処理室２０１に供給する前は、バルブ３４８を閉じ、バルブ６４４を開けて、バルブ６４４を介してＯ３をベントライン６４０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５４０で流量調整する。
【０１６１】
そして、Ｏ３を処理室２０１に供給する際には、バルブ６４４を閉じ、バルブ３４８を開けて、Ｏ３をバルブ３４８の下流のガス供給管３４０に供給すると共に、バルブ５４４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５４０から供給する。Ｏ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３４８の下流側で合流し混合され、ノズル４４０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。Ｏ３を流すときは、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調節して処理室２０１内圧力を３０〜５００Ｐａの範囲であって、例えば１３０Ｐａに維持する。マスフローコントローラ３４３で制御するＯ３の供給流量は、２５０ｇ／ｍ３の濃度で１５ｓｌｍである。Ｏ３にウエハ２００を晒す時間は６０秒間である。
【０１６２】
同時に、ガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ４側のノズル４３０やガス供給管３３０にＯ３が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＥＭＡＺ側のノズル４１０やガス供給管３１０にＯ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＭＡ側のノズル４２０やガス供給管３２０にＯ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４５０やガス供給管３５０にＯ３が回り込むことを防ぐことができる。
【０１６３】
Ｏ３の供給により、ウエハ２００上に化学吸着したＴｉ含有層とＯ３が表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上に酸化チタン膜が成膜される。
【０１６４】
（残留Ｏ３除去：ステップＳ３１７）
ステップＳ３１７では、残留Ｏ３を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３４０のバルブ３４８を閉めて処理室２０１へのＯ３の供給を停止し、バルブ６４４を開けてベントライン６４０へＯ３を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留Ｏ３を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、Ｏ３供給ラインであるガス供給管３４０から、さらには、ガス供給管３１０、３２０、３３０、３５０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留Ｏ３を排除する効果が高まる。
【０１６５】
上記ステップＳ３１４〜Ｓ３１７を１サイクルとし、少なくとも１回以上行なう（ステップＳ３１８）ことによりウエハ２００上にＡＬＤ法を用いて所定膜厚（４０〜１００Å）の酸化チタン膜３６を成膜する（図５Ｇ参照）。この場合、各サイクル中で、上記の通りに、ステップＳ３１４におけるＴｉ含有原料であるＴｉＣｌ４により構成される雰囲気と、ステップＳ３１６における酸化ガスであるＯ３により構成される雰囲気の夫々の雰囲気が処理室２０１内で混合しないように成膜することに留意する。
【０１６６】
このようにして、ＺｒＯ２膜３２、Ａｌ２Ｏ３膜３４およびＴｉＯ２膜３６からなる誘電体膜３０が形成される。
【０１６７】
誘電膜３０を形成後、プロセス条件を変更し、安定したら、誘電体３０を形成したウエハ２００を処理室２０１から取り出すことなく挿入したままで連続して上電極の形成工程に入る。
【０１６８】
（上電極４３（窒化チタン膜４２）の成膜：ステップＳ１１２）
図１０、図１１、図１〜３を参照して、上電極４３を形成する窒化チタン膜４２の成膜プロセス（図４のステップＳ１１２、図５Ｈ参照）について説明する。
【０１６９】
ウエハ２００の温度が４３０℃に達して温度等が安定したら（ステップＳ４０１）、処理室２０１内の温度を４３０℃に保持した状態で次のステップを順次実行する。
【０１７０】
（ＴｉＣｌ４供給：ステップＳ４０２）
ステップＳ４０２では、ガス供給系３０３のガス供給管３３１よりＴｉＣｌ４を処理室２０１内に供給する。バルブ３３７を閉じ、バルブ３３６を開ける。ＴｉＣｌ４は常温で液体であり、液体のＴｉＣｌ４が液体マスフローコントローラ３３３で流量調整されて気化器３３５に供給され気化器３３５で気化される。ＴｉＣｌ４を処理室２０１に供給する前は、バルブ３３８を閉じ、バルブ６３４を開けて、バルブ６３４を介してＴｉＣｌ４をベントライン６３０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５３２で流量調整する。
【０１７１】
そして、ＴｉＣｌ４を処理室２０１に供給する際には、バルブ６３４を閉じ、バルブ３３８を開けて、ＴｉＣｌ４をバルブ３３８の下流のガス供給管３３０に供給すると共に、バルブ５３４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５３０から供給する。ＴｉＣｌ４はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３３８の下流側で合流し混合され、ノズル４３０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。この時、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して処理室２０１内の圧力を２０〜５０Ｐａの範囲であって、例えば３０Ｐａに維持する。液体マスフローコントローラ３１２で制御するＴｉＣｌ４の供給量は１．０〜２．０ｇ／ｍｉｎである。ＴｉＣｌ４にウエハ２００を晒す時間は３〜１０秒間である。
【０１７２】
このとき、処理室２０１内に流しているガスは、ＴｉＣｌ４と不活性ガスであるＮ２のみであり、ＮＨ３は存在しない。したがって、ＴｉＣｌ４は気相反応を起こすことはなく、ウエハ２００の表面や下地膜と表面反応（化学吸着）して、原料（ＴｉＣｌ４）の吸着層またはＴｉ層（以下、Ｔｉ含有層）を形成する。ＴｉＣｌ４の吸着層とは、原料分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。Ｔｉ層とは、Ｔｉにより構成される連続的な層の他、これらが重なってできるＴｉ薄膜をも含む。なお、Ｔｉにより構成される連続的な層をＴｉ薄膜という場合もある。
【０１７３】
同時に、ガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＮＨ３側のノズル４５０やガス供給管３５０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４１０やガス供給管３１０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４２０やガス供給管３２０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３４０の途中につながっているキャリアガス供給管５４０から、バルブ５４４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４４０やガス供給管３４０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができる。
【０１７４】
（残留ＴｉＣｌ４除去：ステップＳ４０３）
ステップＳ４０３では、残留ＴｉＣｌ４を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３３０のバルブ３３８を閉めて処理室２０１へのＴｉＣｌ４の供給を停止し、バルブ６３４を開けてベントライン６３０へＴｉＣｌ４を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴｉＣｌ４を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＴｉＣｌ４供給ラインであるガス供給管３３０から、さらには、ガス供給管３５０、ガス供給管３１０、３２０、３４０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＴｉＣｌ４を排除する効果が高まる。
【０１７５】
（ＮＨ３供給：ステップＳ４０４）
ステップＳ４０４では、ガス供給系３０５のガス供給管３５１よりＮＨ３を処理室２０１内に供給する。ＮＨ３はマスフローコントローラ３５３で流量調整されて供給される。ＮＨ３を処理室２０１に供給する前は、バルブ３５８を閉じ、バルブ６５４を開けて、バルブ６５４を介してＮＨ３をベントライン６５０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５５０で流量調整する。
【０１７６】
そして、ＮＨ３を処理室２０１に供給する際には、バルブ６５４を閉じ、バルブ３５８を開けて、ＮＨ３をバルブ３５８の下流のガス供給管３５０に供給すると共に、バルブ５５４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５５０から供給する。ＮＨ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３５８の下流側で合流し混合され、ノズル４５０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。ＮＨ３を流すときは、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調節して処理室２０１内圧力を５０〜１０００Ｐａの範囲であって、例えば６０Ｐａに維持する。マスフローコントローラ３５３で制御するＮＨ３の供給流量は１〜１０ｓｌｍである。ＮＨ３にウエハ２００を晒す時間は１０〜３０秒間である。
【０１７７】
同時に、ガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ４側のノズル４３０やガス供給管３３０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４１０やガス供給管３１０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４２０やガス供給管３２０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３４０の途中につながっているキャリアガス供給管５４０から、バルブ５４４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４４０やガス供給管３４０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができる。
【０１７８】
ＮＨ３の供給により、ウエハ２００上に化学吸着したＴｉ含有層とＮＨ３が表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上に窒化チタン膜が成膜される。
【０１７９】
（残留ＮＨ３除去：ステップＳ４０５）
ステップＳ４０５では、残留ＮＨ３を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３５０のバルブ３５８を閉めて処理室２０１へのＮＨ３の供給を停止し、バルブ６５４を開けてベントライン６５０へＮＨ３を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＮＨ３を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＮＨ３供給ラインであるガス供給管３５０から、さらには、ガス供給管３３０、ガス供給管３１０、３２０、３４０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＮＨ３を排除する効果が高まる。
【０１８０】
上記ステップＳ４０２〜Ｓ４０５を１サイクルとし、少なくとも１回以上行なう（ステップＳ４０６）ことによりウエハ２００上にＡＬＤ法を用いて所定膜厚の窒化チタン膜４２を成膜する（図５Ｈ参照）。この場合、各サイクル中で、上記の通りに、ステップＳ４０２におけるＴｉ含有原料であるＴｉＣｌ４により構成される雰囲気と、ステップＳ４０４における窒化ガスであるＮＨ３により構成される雰囲気の夫々の雰囲気が処理室２０１内で混合しないように成膜することに留意する。
【０１８１】
所定膜厚の窒化チタン膜４２を形成する成膜処理がなされると、Ｎ２等の不活性ガスを処理室２０１内へ供給しつつ排気することで処理室２０１内を不活性ガスでパージする（ガスパージ：ステップＳ４０７）。その後、処理室２０１内の雰囲気を不活性ガスで置換し、（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力を常圧に復帰する（大気圧復帰：ステップＳ４０８）。その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から処理室２０１の外部に搬出（ボートアンロード：ステップＳ４０９）される。その後、処理済ウエハ２００はボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ：ステップＳ４１０）。
【０１８２】
（ガスクリーニング：ステップＳ１１４）
以上のように、上電極４３を形成して、ウエハ２００を処理室２０１から取り出した後に、ガスクリーニングを行う。
【０１８３】
図１２、図１３、図１〜３を参照して、ガスクリーニングプロセス（図４のステップＳ１１４）について説明する。
【０１８４】
ガスクリーニングでは、処理室２０１内にクリーニングガスを供給して、処理室２０１内やボート２１７等に付着した導電性膜もしくは絶縁性膜である堆積物を除去する。ＢＣｌ３にＯ２を添加したクリーニングガスを使用することで、ＺｒＯ２膜、Ａｌ２Ｏ３膜、ＴｉＯ２膜、ＴｉＮ膜を除去する。ガスクリーニングを行うことにより、各工程間のクロスコンタミネーションを低減し、また、より高い生産性を実現できる。
【０１８５】
ガスクリーニングを行うには、バルブ３１６を閉じ、バルブ３１７を開けて、ガス供給系３０１のガス供給管３１２よりＢＣｌ３を供給し、バルブ３２６を閉じ、バルブ３２７を開けて、ガス供給系３０２のガス供給管３２２よりＢＣｌ３を供給し、バルブ３３６を閉じ、バルブ３３７を開けて、ガス供給系３０３のガス供給管３３２よりＢＣｌ３を供給する。また、バルブ３４６を閉じ、バルブ３４７を開けて、ガス供給系３０４のガス供給管３４２よりＯ２を供給する。なお、ガス供給系３０５のバルブ３５８は閉じておく。
【０１８６】
エッチングガスは、Ｎ２等の不活性ガスで希釈した濃度で用いてもよく、エッチングガスのＢＣｌ３を希釈して使用する場合には、バルブ５１４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５１０から供給し、バルブ５２４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５２０から供給し、バルブ５３４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５３０から供給する。Ｏ２を希釈して使用する場合には、バルブ５４４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５４０から供給する。なお、バルブ５５４は閉じておく。
【０１８７】
ガスエッチングを行うには、処理室２０１へのＢＣｌ３およびＯ２の供給は連続的に行なっても良いが、ＢＣｌ３およびＯ２の処理室２０１への供給と処理室２０１内の排気管２３１からの排気とを交互に間欠的（断続的）に行なっても良い。すなわち、サイクルエッチングによるクリーニングを行なっても良い。具体的には、図１２、１３に示すように、次のステップＳ５０３〜Ｓ５０６を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返すことでクリーニング工程を行っても良い。
【０１８８】
本実施の形態では、ＢＣｌ３およびＯ２は、Ｎ２の不活性ガスで希釈して用い、サイクルエッチングによってクリーニングを行う。以下、各工程について説明する。
【０１８９】
ガスクリーニングを行う際には、ヒータ２０７を制御して処理室２０１内を例えば５００℃〜８５０℃の範囲の温度であって、好適には５５０℃に保持する。
【０１９０】
その後、ウエハ２００を搭載しない状態のボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される（ステップＳ５０１）。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０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。
【０１９１】
その後、処理室２０１内の温度が５５０℃に達して温度等が安定したら（ステップＳ５０２）、処理室２０１内の温度を５５０℃に保持した状態で次のステップを順次実行する。
【０１９２】
（真空排気：ステップＳ５０３）
まず、バルブ３１８、３２８、３３８、３４８、３５８、５１４、５２４、５３４、５４４、５５４を閉じた状態で、ＡＰＣバルブ２４３を開き、処理室２０１内を真空排気する。処理室２０１内の圧力が第１圧力に到達した後、ＡＰＣバルブ２４３を閉じる。これにより処理室２０１内を封止する。
【０１９３】
ガス供給系３０１では、バルブ３１７を開け、ＢＣｌ３をマスフローコントローラ３１４で流量調整してガス供給管３１２に流しておくが、処理室２０１に供給する前は、バルブ３１８を閉じ、バルブ６１４を開けて、バルブ６１４を介してＢＣｌ３をベントライン６１０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５１２で流量調整する。
【０１９４】
ガス供給系３０２では、バルブ３２７を開け、ＢＣｌ３をマスフローコントローラ３２４で流量調整してガス供給管３２２に流しておくが、処理室２０１に供給する前は、バルブ３２８を閉じ、バルブ６２４を開けて、バルブ６２４を介してＢＣｌ３をベントライン６２０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５２２で流量調整する。
【０１９５】
ガス供給系３０３では、バルブ３３７を開け、ＢＣｌ３をマスフローコントローラ３３４で流量調整してガス供給管３３２に流しておくが、処理室２０１に供給する前は、バルブ３３８を閉じ、バルブ６３４を開けて、バルブ６３４を介してＢＣｌ３をベントライン６３０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５３２で流量調整する。
【０１９６】
ガス供給系３０４では、バルブ３４７を開け、Ｏ２をマスフローコントローラ３４４で流量調整してガス供給管３４２に流しておくが、処理室２０１に供給する前は、バルブ３４８を閉じ、バルブ６４４を開けて、バルブ６４４を介してＯ２をベントライン６４０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５４２で流量調整する。
【０１９７】
（ＢＣｌ３およびＯ２供給：ステップＳ５０４）
ＡＰＣバルブ２４３が閉じられ処理室２０１内の圧力が後記する第１圧力となった状態で、ＢＣｌ３およびＯ２を処理室２０１内に供給する。その供給は次のようにして行う。
【０１９８】
バルブ６１４を閉じ、バルブ３１８を開けて、ＢＣｌ３をバルブ３１８の下流のガス供給管３１０に供給すると共に、バルブ５１４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５１０から供給する。ＢＣｌ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３１８の下流側で合流し混合され、ノズル４１０を介して処理室２０１に供給される。
【０１９９】
バルブ６２４を閉じ、バルブ３２８を開けて、ＢＣｌ３をバルブ３２８の下流のガス供給管３２０に供給すると共に、バルブ５２４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５２０から供給する。ＢＣｌ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３２８の下流側で合流し混合され、ノズル４２０を介して処理室２０１に供給される。
【０２００】
バルブ６３４を閉じ、バルブ３３８を開けて、ＢＣｌ３をバルブ３３８の下流のガス供給管３３０に供給すると共に、バルブ５３４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５３０から供給する。ＢＣｌ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３３８の下流側で合流し混合され、ノズル４３０を介して処理室２０１に供給される。
【０２０１】
バルブ６４４を閉じ、バルブ３４８を開けて、Ｏ２をバルブ３４８の下流のガス供給管３４０に供給すると共に、バルブ５４４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５４０から供給する。Ｏ２はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３４８の下流側で合流し混合され、ノズル４４０を介して処理室２０１に供給される。
【０２０２】
（ＢＣｌ３およびＯ２封じ込め：ステップＳ５０５）
このようにして、ＢＣｌ３およびＯ２ならびにキャリアガス（Ｎ２）を処理室２０１内へ供給し、処理室２０１内の圧力が後記する第２圧力となったところでバルブ３１８、３２８、３３８、３４８、５１４、５２４、５３４、５４４を閉じ、処理室２０１内へのＢＣｌ３およびＯ２ならびにキャリアガス（Ｎ２）の供給を停止する。これによりガス供給系を封止する。このとき、処理室２０１に直接つながる全てのバルブが閉じられた状態となる。すなわち、ガス供給系および排気系が共に封止された状態となる。これにより、処理室２０１内が封止され、処理室２０１内にＢＣｌ３およびＯ２を封じ込めた状態となる。そして、この状態、すなわち、ガス供給系および排気系を封止することで処理室２０１内を封止し、処理室２０１内にＢＣｌ３およびＯ２を封入した状態を所定時間維持する。
【０２０３】
バルブ３１８、３２８、３３８、３４８を閉じて処理室２０１内へのＢＣｌ３の供給を止めると、バルブ６１４、６２４、６３４を開けて、ＢＣｌ３をベントライン６１０、６２０、６３０に流し、バルブ６４４を開けて、Ｏ２をベントライン６４０に流す。
【０２０４】
（ガス除去：ステップＳ５０６）
処理室２０１内にＢＣｌ３およびＯ２を封入してから所定時間経過後、ＡＰＣバルブ２４３を開き、排気管２３１を通して処理室２０１内の真空排気を行う。その後、バルブ５１４、５２４、５３４、５４４を開き、処理室２０１内にＮ２の不活性ガスを供給しつつ排気管２３１より排気し、処理室２０１内のガスパージを行う。
【０２０５】
以上のステップＳ５０３〜Ｓ５０６を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返す（ステップＳ５０７）ことでサイクルエッチングによるクリーニングを行う。このように、クリーニングの際、ＡＰＣバルブ２４３を一定時間閉じるステップと、ＡＰＣバルブ２４３を一定時間開くステップと、を所定回数繰り返すようにする。すなわち、ＡＰＣバルブ２４３の開閉を間欠的（断続的）に所定回数繰り返すようにする。サイクルエッチングによるクリーニングによれば、１サイクルあたりのエッチング量を確認しておくことで、サイクル回数によりエッチング量を制御することができる。また、連続的にエッチングガスを流してクリーニングする方式に比べ、ガスの消費量を少なくすることができる。
【０２０６】
処理室２０１内に導入されたＢＣｌ３とＯ２は、処理室２０１内全体に拡散し、処理室２０１内、すなわち反応管２０３の内壁やボート２１７に付着したＺｒＯ２膜、Ａｌ２Ｏ３膜、ＴｉＯ２膜、ＴｉＮ膜と接触し、熱的に化学反応が生じ、蒸気圧が高い反応生成物が生成され、生成された反応生成物は、排気管２３１から処理室２０１の外部へ排気される。このようにして、処理室２０１内のクリーニングが行われる。
【０２０７】
予め設定された回数だけ上記サイクルが行われると、処理室２０１内を真空引きし、その後、処理室２０１内にＮ２等の不活性ガスを供給しつつ排気し、処理室２０１内をパージする（パージ：ステップＳ５０８）。処理室２０１内をパージした後、処理室２０１内をＮ２等の不活性ガスで置換し、処理室２０１内の圧力を大気圧に復帰する（大気圧復帰：ステップＳ５０９）。その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、ボート２１７がマニホールド２０９の下端から処理室２０１の外部に搬出される（ボートアンロード：ステップＳ５１０）。
【０２０８】
なお、上記サイクルエッチングによるクリーニングの処理条件としては、
第１圧力：１．３３〜１３３００Ｐａ、
第２圧力：１３．３〜６６５００Ｐａ、好ましくは１３３００〜２６６００Ｐａ、
ＢＣｌ３供給流量：０．５〜５ｓｌｍ、
Ｏ２供給流量：０．０１〜０．１ｓｌｍ、
ＢＣｌ３およびＯ２ガス供給時間（遷移時間）：０．１〜１５ｍｉｎ、
ＢＣｌ３およびＯ２ガス封入時間（封入時間）：０．１〜１５ｍｉｎ、
排気時間：０．１〜１０ｍｉｎ、
サイクル数：１〜１００回、
が例示され、それぞれのクリーニング条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することでクリーニングがなされる。
【０２０９】
本実施の形態では、ＴｉＮ膜２２からなる下電極２３、ＺｒＯ２膜３２、Ａｌ２Ｏ３膜３４およびＴｉＯ２膜３６から成る誘電体膜３０、ＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を同一の基板処理装置１０１で形成するので、半導体装置に用いられるキャパシタを効率よく、しかも少ない占有床面積で行うことができる。また、装置の共通化によりスペア部品の共通化が可能となり装置運用費の低減が図れる。
【０２１０】
また、本実施の形態の基板処理装置１０１は、ウエハ２００を収容する処理室２０１と、処理室２０１に、Ｚｒを含む原料（ＴＥＭＡＺ）を供給する原料供給系３０１と、処理室２０１に、Ａｌを含む原料（ＴＭＡ）を供給する原料供給系３０２と、処理室２０１に、Ｔｉを含む原料（ＴｉＣｌ４）を供給する原料供給系３０３と、処理室２０１に、酸化剤であるＯ３を供給する酸化剤供給系３０４と、処理室２０１に、窒化剤であるＮＨ３を供給する窒化剤供給系３０５と、コントローラ２８０とを、備え、このコントローラ２８０は、ＴＥＭＡＺとＯ３を処理室２０１に交互に供給してＺｒＯ２膜３２を形成した後、ＴＭＡとＯ３を処理室２０１に交互に供給してＡｌ２Ｏ３膜３４を形成し、ＴｉＣｌ４とＯ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＯ２膜３６を形成することでＺｒＯ２膜３２、Ａｌ２Ｏ３膜３４およびＴｉＯ２膜３６を有する誘電体膜３０をウエハ２００上に形成し、ＴｉＣｌ４とＮＨ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成するよう、原料供給系３０１、原料供給系３０２、原料供給系３０３、酸化剤供給系３０４および窒化剤供給系３０５を制御している。
【０２１１】
従って、ＺｒＯ２膜３２、Ａｌ２Ｏ３膜３４およびＴｉＯ２膜３６から成る誘電体膜３０、ＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を同一の基板処理装置１０１で形成でき、半導体装置に用いられるキャパシタを効率よく、しかも少ない占有床面積で行うことができる。また、装置の共通化によりスペア部品の共通化が可能となり装置運用費の低減が図れる。
【０２１２】
また、本実施の形態では、ＴＥＭＡＺとＯ３を処理室２０１に交互に供給してＺｒＯ２膜３２を形成し、ＴＭＡとＯ３を処理室２０１に交互に供給してＡｌ２Ｏ３膜３４を形成し、ＴｉＣｌ４とＯ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＯ２膜３６を形成して誘電体膜３０を形成し、ＴｉＣｌ４とＮＨ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成しているので、シリンダー状等の立体形状であって、その形状が縮小された形状のキャパシタ構造であっても、均一な誘電体膜や電極膜が被覆性よく形成できる。
【０２１３】
また、ＴｉＣｌ４とＯ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＯ２膜３６を３層誘電体膜３０の上層として形成し、ＴｉＣｌ４とＮＨ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成しているので、ＴｉＯ２膜３６の形成後に、連続してＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成できる。すなわち、処理室２０１からウエハ２００を搭載したボート２１７を取り出すことなく、ウエハ２００を搭載したボート２１７を同じ処理室２０１に挿入したまま、処理室２０１の温度を変更し、ガスの種類を変更するだけで、ＴｉＯ２膜３６の形成後に、連続してＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成できるので、大幅な時間短縮が可能となる。
【０２１４】
図１４に、誘電体膜３０の形成と、上電極４３用のＴｉＮ膜４２の形成を、処理室２０１からウエハ２００を搭載したボート２１７を取り出すことなく挿入したままで連続して行う場合（連続の場合）の処理時間と、誘電体膜３０を形成した後、処理室２０１からウエハ２００を搭載したボート２１７を取り出し、ボート２１７からウエハ２００を搬出し、別の処理装置までウエハ２００を搬送し、別の処理装置でウエハ２００をボートに搭載し、ウエハ２００を搭載したボートを別の処理装置の処理室に搬入して、上電極４３用のＴｉＮ膜４２の形成を行う場合（別々の場合）の処理時間を、模式的に示している。
【０２１５】
図１４に示すように、誘電体膜３０の形成と上電極４３用のＴｉＮ膜４２の形成を連続で処理する事で、別々の場合の前処理時問（基板搬入、ボート挿入、真空引き、温度安定など）、後処理時間（窒素パージ、ボート取り出し、基板冷却、基板搬出）、処理済基板の運搬時間および処理待ち時間が、連続の場合のガス置換時間に置き換わることになり大幅な時間短縮が可能となる。
【０２１６】
また、ＴｉＣｌ４とＯ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＯ２膜３６を３層誘電体膜３０の上層として形成し、ＴｉＣｌ４とＮＨ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成しているので、Ｔｉ供給用配管が供給でき、その分装置構成が簡単になる。
【０２１７】
上記実施の形態では、図４に示すように、ＺｒＯ２膜３２の形成（ステップＳ１０６）、Ａｌ２Ｏ３膜３４の形成（ステップＳ１０８）、ＴｉＯ２膜３６の形成（ステップＳ１１０）を行い、その後、連続してＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成し（ステップＳ１１２）、その後にガスクリーニング（ステップＳ１１４）を行って、ＺｒＯ２膜、Ａｌ２Ｏ３膜、ＴｉＯ２膜、ＴｉＮ膜を除去することにより、各工程間のクロスコンタミネーションを低減したが、図１５に示すように、ＺｒＯ２膜３２の形成（ステップＳ１０６）、Ａｌ２Ｏ３膜３４の形成（ステップＳ１０８）、ＴｉＯ２膜３６の形成（ステップＳ１１０）を行って誘電体膜３０を形成した後、ガスクリーニング（ステップＳ１１１）を行い、その後、ＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成し（ステップＳ１１２）、その後にガスクリーニング（ステップＳ１１４）を行うと、誘電体膜３０（ＺｒＯ２膜、Ａｌ２Ｏ３膜、ＴｉＯ２膜）形成と上電極４３（ＴｉＮ膜）形成との間のクロスコンタミネーションをより有効に低減することができる。
【０２１８】
さらに、図１６に示すように、ＺｒＯ２膜３２の形成（ステップＳ１０６）とＡｌ２Ｏ３膜３４の形成（ステップＳ１０８）との間にガスクリーニング（ステップＳ１０７）を行い、Ａｌ２Ｏ３膜３４の形成（ステップＳ１０８）とＴｉＯ２膜３６の形成（ステップＳ１１０）との間にもガスクリーニング（ステップＳ１０９）を行うと、誘電体膜３０を構成するＺｒＯ２膜３２形成と、Ａｌ２Ｏ３膜３４形成と、ＴｉＯ２膜３６形成との間のクロスコンタミネーションをより有効に低減することができる。
【０２１９】
上記実施の形態では、下電極２３を形成した後に、ウエハ２００を処理室２０１からディスチャージしたが、下電極２３を図５Ｆのようにシリンダーホール２０等を形成するように加工をしない場合には、ウエハ２００を処理室２０１からディスチャージせずにそのままプロセス条件を変更して誘電膜３０成膜プロセス（図４のステップＳ１０６、Ｓ１０８，Ｓ１１０）に入っても良い。
【０２２０】
上記実施の形態では、チタン含有原料として、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）を使用したが、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）に代えて、テトラキスジメチルアミノチタン（ＴＤＭＡＴ、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）、テトラキスジエチルアミノチタン（ＴＤＥＡＴ、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ２ＣＨ３）２］４）等と使用してもよい。
【０２２１】
また、上記実施の形態では、ジルコニウム含有原料として、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺ、Ｚｒ（ＮＥｔＭｅ）４）を使用したが、ＴＥＭＡＺに代えて、Ｚｒ（Ｏ−ｔＢｕ）４、Ｚｒ（ＮＭｅ２）４、Ｚｒ（ＮＥｔ２）４、Ｚｒ（ＭＭＰ）４等と使用してもよい。
【０２２２】
また、上記実施の形態では、アルミニウム含有原料として、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ、Ａｌ（ＣＨ３）３）使用したが、ＴＭＡに代えて、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３））等を使用してもよい。
【０２２３】
また、上記実施の形態では、酸化剤として、Ｏ３を使用したが、Ｏ３に代えて、Ｏ２、ＮＯ、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、Ｈ２＋Ｏ２等を使用してもよい。
【０２２４】
また、上記実施の形態では、窒化剤として、アンモニア（ＮＨ３）を使用したが、アンモニアに代えて、窒素（Ｎ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、モノメチルヒドラジン（ＣＨ６Ｎ２）等を使用してもよい。
【０２２５】
また、上記実施の形態では、クリーニングガスとして、ＢＣｌ３を使用したが、ＢＣｌ３に代えて、ＢＢｒ３、ＢＩ３等を使用してもよい。
【０２２６】
また、上記実施の形態では、キャリアガスとして、Ｎ２（窒素）を使用したが、窒素に代えて、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｎｅ（ネオン）、Ａｒ（アルゴン）等を使用してもよい。
【０２２７】
また、上記実施の形態では、クリーニングガス時に、ＢＣｌ３にＯ２を添加したが、酸化ジルコニウム膜、酸化アルミニウム膜および酸化チタン膜をクリーニングするにはＯ２を添加した方がいいが、窒化チタン膜はＯ２を添加しなくてもクリーニング除去可能である。
【０２２８】
また、上記実施の形態では、液体原料を気化するのに、気化器３１５、３２５、３３５を使用したが、気化器に代えてバブラーを使用してもよい。
【０２２９】
（本発明の好ましい態様）
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【０２３０】
（付記１）
本発明の好ましい一態様によれば、
基板上に下電極を形成する工程と、
前記下電極の上に、それぞれ異なる金属元素を含む３種の金属酸化膜を積層して誘電膜を形成する工程と、
前記誘電膜の上に、上電極を形成する工程と、
を有し、前記各工程は同一の装置で行う半導体装置の製造方法が提供される。
【０２３１】
（付記２）
付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記各工程は同一の処理室内で行う。
【０２３２】
（付記３）
付記１または２の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記誘電膜を形成する工程と、上電極を形成する工程は連続して行う。
【０２３３】
（付記４）
付記３の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記誘電膜を形成する工程の後に、前記誘電膜を形成した前記基板を、前記誘電膜を形成する工程で使用した処理室から取り出すことなく挿入したままで、前記上電極を形成する工程を行う。
【０２３４】
（付記５）
付記１〜４のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記誘電膜を形成する工程は、
前記基板を収容した処理室への第１の金属元素を含む第１の原料の供給と前記処理室への酸化剤の供給とを交互に行って第１の金属酸化膜を形成する工程と、
前記基板を収容した前記処理室への前記第１の金属元素とは異なる第２の金属元素を含む第２の原料の供給と前記処理室への前記酸化剤の供給とを交互に行って第２の金属酸化膜を形成する工程と、
前記基板を収容した前記処理室への前記第１の金属元素および前記第２の金属元素とは異なる第３の金属元素を含む第３の原料の供給と前記処理室への前記酸化剤の供給とを交互に行って第３の金属酸化膜を形成する工程と、を含み、
前記誘電膜の上に、上電極を形成する工程は、
前記基板を収容した前記処理室への第４の金属元素を含む第４の原料の供給と前記処理室への窒化剤の供給とを交互に行って金属窒化膜を形成する工程、を含む。
【０２３５】
（付記６）
付記５の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第３の金属元素と前記第４の金属元素は同一である。
【０２３６】
（付記７）
付記６の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第３の原料と前記第４の原料は同一である。
【０２３７】
（付記８）
付記７の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第３の原料と前記第４の原料は同一の原料供給系から供給する。
【０２３８】
（付記９）
付記６〜８のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第３の金属元素と前記第４の金属元素はチタンである。
【０２３９】
（付記１０）
付記５の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、第１の金属元素はジルコニウムであり、第２の金属元素はアルミニウムであり、前記第３の金属元素と前記第４の金属元素はチタンである。
【０２４０】
（付記１１）
付記１０の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、第１の金属酸化膜は酸化ジルコニウム膜であり、第２の金属酸化膜は酸化アルミニウム膜であり、前記第３の金属酸化膜は酸化チタン膜であり、前記金属窒化膜は窒化チタン膜である。
【０２４１】
（付記１２）
付記５〜１１のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第３の原料および前記第４の原料はＴｉＣｌ４である。
【０２４２】
（付記１３）
付記５〜１２のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記酸化剤はＯ３である。
【０２４３】
（付記１４）
付記５〜１３のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記窒化剤はＮＨ３である。
【０２４４】
（付記１５）
付記１〜４のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記下電極及び前記上電極は窒化チタン膜であり、前記誘電膜を構成する３種の金属酸化膜は酸化ジルコニウム膜、酸化アルミニウム膜及び酸化チタン膜である。
【０２４５】
（付記１６）
付記１〜１５のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記誘電膜と前記上電極を形成した後にガスクリーニングを行う。
【０２４６】
（付記１７）
付記１〜１６のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記誘電膜を形成した後、前記上電極を形成する工程の前にガスクリーニングを行う。
【０２４７】
（付記１８）
付記１〜１６のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記誘電膜を形成する際は、各金属酸化膜を形成する毎にガスクリーニングを行う。
【０２４８】
（付記１９）
本発明の好ましい他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室に、第１の金属元素を含む第１の原料を供給する第１の原料供給系と、
前記処理室に、前記第１の金属元素とは異なる第２の金属元素を含む第２の原料を供給する第２の原料供給系と、
前記処理室に、前記第１の金属元素および前記第２の金属元素とは異なる第３の金属元素を含む第３の原料を供給する第３の原料供給系と、
前記処理室に、酸化剤を供給する酸化剤供給系と、
前記処理室に、窒化剤を供給する窒化剤供給系と、
前記第１の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第１の金属酸化膜を形成した後、該第１の金属酸化膜の上に前記第２の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第２の金属酸化膜を形成し、該第２の金属酸化膜の上に前記第３の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第３の金属酸化膜を形成することで前記第１の金属酸化膜、前記第２の金属酸化膜及び前記第３の金属酸化膜を有する誘電膜を前記基板上に形成し、前記第３の原料と前記窒化剤を処理室へ交互に供給することにより前記誘電膜の上に上電極を形成するよう前記第１の原料供給系、前記第２の原料供給系、前記第３の原料供給系、前記酸化剤供給系及び前記窒化剤供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【０２４９】
（付記２０）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
被処理体の表面にキャパシタ用下電極の金属窒化膜を成膜する工程と、
前記下電極の金属窒化膜上に誘電膜を成膜する工程と、
前記誘電膜上にキャパシタ用上電極の金属窒化膜を成膜する工程と、を
同一の半導体製造装置の処理容器内で行う成膜方法が提供される。
【０２５０】
（付記２１）
付記２０の成膜方法であって、好ましくは、前記誘電膜を形成する工程と前記キャパシタ用上電極の金属窒化膜を形成する工程とを連続して同一の半導体製造装置の処理容器内で行う。
【０２５１】
（付記２２）
付記２０または２１の成膜方法であって、好ましくは、前記キャパシタ用上電極の金属窒化膜は、前記上電極の金属窒化膜の金属を含む金属原料と窒素含有還元剤とを交互に前記処理容器内に供給して成膜し、前記誘電膜は、前記誘電膜を構成する金属を含む金属原料と酸化剤とを交互に前記処理容器内に供給して成膜する。
【０２５２】
（付記２３）
付記２２の成膜方法であって、好ましくは、前記上電極の金属窒化膜の金属を含む金属原料はＴｉＣｌ４であり、前記窒素含有還元剤はＮＨ３である。
【０２５３】
（付記２４）
付記２２または２３の成膜方法であって、好ましくは、前記誘電膜を構成する金属を含む金属原料はＴｉＣｌ４であり、前記酸化剤はＯ３またはＨ２Ｏである。
【０２５４】
以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【０２５５】
２０ シリンダーホール
２２、４２ 窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）
２３ 下電極
３０ 誘電体膜
３２ ＺｒＯ２膜
３４ Ａｌ２Ｏ３膜
３６ ＴｉＯ２膜
４３ 上電極
１０１ 基板処理装置
１１５ ボートエレベータ
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７ ヒータ
２０９ マニホールド
２１７ ボート
２１８ ボート支持台
２１９ シールキャップ
２３１、２３２ 排気管
２４３ ＡＰＣバルブ
２４５ 圧力センサ
２４６ 真空ポンプ
２５０ 加熱用電源
２６３ 温度センサ
２６７ 回転機構
２８０ コントローラ
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５ ガス供給系
３１０、３１１、３１２、３２０、３１２、３２２、３３０、３３１、３３２、３４０、３４１、３４２、３５０、３５１ ガス供給管
３１３、３１４、３２３、３２４、３３３、３３４、３４３、３４４、３５３、５１２、５２２、５３２、５４２、５５２ マスフローコントローラ
３１３、３２３、３３３ 液体マスフローコントローラ
３１５、３２５、３３５ 気化器
３１６、３１７、３１８、３２６、３２７、３２８、３３６、３３７、３３６、３４６、３４７、３４８、３５８、５１４、５２４、５３４、５４４、５５４、６１４、６２４、６３４、６４４、６５４ バルブ
４１０、４２０、４３０、４４０、４５０ ノズル
４１０ａ、４２０ａ、４３０ａ、４４０ａ、４５０ａ ガス供給孔
５１０、５２０、５３０、５４０、５５０ キャリアガス供給管
６１０、６２０、６３０、６４０、６５０ ベントライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等に好適に用いられるキャパシタを製造する際の成膜技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１３４１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の半導体装置に用いられるキャパシタを製造する際には、効率よく、しかも少ない占有床面積で行うことが求められている。
【０００５】
本発明の主な目的は、半導体装置に用いられるキャパシタを効率よく、しかも少ない占有床面積で行うことができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、
基板上に下電極を形成する工程と、
前記下電極の上に、それぞれ異なる金属元素を含む３種の金属酸化膜を積層して誘電膜を形成する工程と、
前記誘電膜の上に、上電極を形成する工程と、
を有し、前記各工程は同一の装置で行う半導体装置の製造方法が提供される。
【０００７】
また、本発明によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室に、第１の金属元素を含む第１の原料を供給する第１の原料供給系と、
前記処理室に、前記第１の金属元素とは異なる第２の金属元素を含む第２の原料を供給する第２の原料供給系と、
前記処理室に、前記第１の金属元素および前記第２の金属元素とは異なる第３の金属元素を含む第３の原料を供給する第３の原料供給系と、
前記処理室に、酸化剤を供給する酸化剤供給系と、
前記処理室に、窒化剤を供給する窒化剤供給系と、
前記第１の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第１の金属酸化膜を形成した後、該第１の金属酸化膜の上に前記第２の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第２の金属酸化膜を形成し、該第２の金属酸化膜の上に前記第３の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第３の金属酸化膜を形成することで前記第１の金属酸化膜、前記第２の金属酸化膜及び前記第３の金属酸化膜を有する誘電膜を前記基板上に形成し、前記第３の原料と前記窒化剤を処理室へ交互に供給することにより前記誘電膜の上に上電極を形成するよう前記第１の原料供給系、前記第２の原料供給系、前記第３の原料供給系、前記酸化剤供給系及び前記窒化剤供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、半導体装置に用いられるキャパシタを効率よく、しかも少ない占有床面積で行うことができる半導体装置の製造方法および基板処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施の形態で好適に用いられる基板処理装置の構成を説明するための概略斜透視図である。
【図２】図２は、本発明の好ましい実施の形態で好適に用いられる処理炉の一例とそれに付随する部材の概略構成図であって、処理炉部分を概略縦断面で示す図である。
【図３】図３は、図２に示す処理炉のＡ−Ａ線概略縦断面である。
【図４】図４は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｇ】図５Ｇは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｈ】図５Ｈは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図５Ｉ】図５Ｉは、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造方法を説明するための概略縦断面図である。
【図６】図６は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの下電極の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの下電極の製造プロセスを説明するためのタイミングチャートである。
【図８】図８は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの誘電体膜の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの誘電体膜の製造プロセスを説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの上電極の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの上電極の製造プロセスを説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の好ましい実施の形態における、ガスクリーニングプロセスを説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の好ましい実施の形態における、ガスクリーニングプロセスを説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、本実施の形態における時間短縮効果を説明するための図である。
【図１５】図１５は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造プロセスの一変形例を説明するためのフローチャートである。
【図１６】図１６は、本発明の好ましい実施の形態における、ＭＩＭキャパシタの製造プロセスの他の変形例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ＤＲＡＭキャパシタの製造工程において薄膜化、高品質の成膜技術が求められている。従来は、下電極として、窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）をＣＶＤ法で成膜し、その上に、酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ２膜）と酸化アルミナ膜（Ａｌ２Ｏ３膜）とをＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法で成膜して誘電膜を形成し、誘電膜の上に、上電極として窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）をＣＶＤ法で成膜していた。
【００１１】
ハーフピッチ４５ｎｍ級以下のＤＲＡＭ素子のキャパシタにおいては、微細化に伴ってキャパシタの電極面積が縮小し、誘電膜として、上記のＡｌ２Ｏ３膜とＺｒＯ２膜では容量を確保することが困難となり、より比誘電率の高い酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）を採用するための研究が活発に行われている。
【００１２】
また、容量を確保するために、キャパシタの構造も、例えば、シリンダー状の立体形状が用いられ、その形状も縮小されてきているので、上下電極として使用されている熱ＣＶＤ法で成膜されたＴｉＮ膜においては、均一な膜形成が困難となってきている。
【００１３】
このように４５ｎｍ級以下の製造工程においては、誘電膜及び電極用被膜とも新しい技術を投入する必要性が高く、品質の面、設備投資の面で大きな課題となっている。
【００１４】
本発明者らは、このような課題を考慮の上、鋭意研究の結果、以下の好ましい実施の形態を案出した。
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
まず、本発明の好ましい実施の形態で好適に使用される基板処理装置について説明する。この基板処理装置は、半導体装置の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されているものである。
【００１７】
下記の説明では、基板処理装置の一例として、基板に対し成膜処理等をおこなう縦型の装置を使用した場合について述べる。しかし、本発明は、縦型装置の使用を前提としたものでなく、例えば、枚葉装置を使用しても良い。
【００１８】
図１を参照すれば、基板処理装置１０１では、基板の一例となるウエハ２００を収納したカセット１１０が使用されており、ウエハ２００は半導体シリコン等の材料から構成されている。基板処理装置１０１は筐体１１１を備えており、筐体１１１の内部にはカセットステージ１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入されたり、カセットステージ１１４上から搬出されたりする。
【００１９】
カセットステージ１１４上にはカセット１１０が、工程内搬送装置（図示せず）によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢を保持しかつカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように動作可能となるよう構成されている。
【００２０】
筐体１１１内の前後方向の略中央部にはカセット棚１０５が設置されており、カセット棚１０５は複数段複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１０５にはウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。
【００２１】
カセットステージ１１４の上方には予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。
【００２２】
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置１１８が設置されている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ１１８ａと、搬送機構としてのカセット搬送機構１１８ｂとを備えている。カセット搬送装置１１８はカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連動動作により、カセットステージ１１４とカセット棚１０５と予備カセット棚１０７との間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
【００２３】
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構１２５が設置されている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとを備えている。ウエハ移載装置１２５ａにはウエハ２００をピックアップするためのツイーザ１２５ｃが設けられている。ウエハ移載装置１２５はウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連動動作により、ツイーザ１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ウエハ２００をボート２１７に対して装填（チャージング）したり、ボート２１７から脱装（ディスチャージング）したりするように構成されている。
【００２４】
筐体１１１の後部上方には、ウエハ２００を熱処理する処理炉２０２が設けられており、処理炉２０２の下端部が炉口シャッタ１４７により開閉されるように構成されている。
【００２５】
処理炉２０２の下方には処理炉２０２に対しボート２１７を昇降させるボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台にはアーム１２８が連結されており、アーム１２８にはシールキャップ２１９が水平に据え付けられている。シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持するとともに、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
【００２６】
ボート２１７は複数の保持部材を備えており、複数枚（例えば５０〜１５０枚程度）のウエハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
【００２７】
カセット棚１０５の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ａが設置されている。クリーンユニット１３４ａは供給ファン（図示せず）および防塵フィルタ（図示せず）を備えており、クリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。
【００２８】
筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するクリーンユニット１３４ｂが設置されている。クリーンユニット１３４ｂも供給ファン（図示せず）および防塵フィルタ（図示せず）を備えており、クリーンエアをウエハ移載装置１２５ａやボート２１７等の近傍を流通させるように構成されている。当該クリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａやボート２１７等の近傍を流通した後に、筐体１１１の外部に排気されるようになっている。
【００２９】
続いて、基板処理装置１０１の主な動作について説明する。
【００３０】
工程内搬送装置（図示略）によってカセット１１０がカセットステージ１１４上に搬入されると、カセット１１０は、ウエハ２００がカセットステージ１１４の上で垂直姿勢を保持し、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くようにカセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体１１１の後方を向くように、筐体１１１の後方に右周り縦方向９０°回転させられる。
【００３１】
その後、カセット１１０は、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へカセット搬送装置１１８によって自動的に搬送され受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７からカセット搬送装置１１８によって移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。
【００３２】
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００はカセット１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってカセット１１０のウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載装置１２５ａはカセット１１０に戻り、後続のウエハ２００をボート２１７に装填する。
【００３３】
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、処理炉２０２の下端部を閉じていた炉口シャッタ１４７が開き、処理炉２０２の下端部が開放される。その後、ウエハ２００群を保持したボート２１７がボートエレベータ１１５の上昇動作により処理炉２０２内に搬入（ローディング）され、処理炉２０２の下部がシールキャップ２１９により閉塞される。
【００３４】
ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に対し任意の処理が実施される。その処理後は、上述の逆の手順で、ウエハ２００およびカセット１１０が筐体１１１の外部に搬出される。
【００３５】
次に図２、図３を参照して前述した基板処理装置１０１に使用される処理炉２０２について説明する。
【００３６】
図２及び図３を参照すれば、処理炉２０２にはウエハ２００を加熱するための加熱装置（加熱手段）であるヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７は上方が閉塞された円筒形状の断熱部材と複数本のヒータ素線とを備えており、断熱部材に対しヒータ素線が設けられたユニット構成を有している。また、ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０が設けられている。ヒータ２０７の内側には、ウエハ２００を処理するための石英製の反応管２０３が設けられている。
【００３７】
反応管２０３の下部にはマニホールド２０９が設けられている。反応管２０３の下端部およびマニホールド２０９の上部開口端部には、それぞれ環状のフランジが設けられ、これらのフランジ間には気密部材（以下Ｏリング）２２０が配置され、両者の間は気密にシールされている。
【００３８】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９はマニホールド２０９の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。マニホールド２０９の下部開口端部に設けられた環状のフランジとシールキャップ２１９の上面との間には気密部材（以下Ｏリング）２２０が配置され、両者の間は気密にシールされている。少なくとも、反応管２０３、マニホールド２０９、及びシールキャップ２１９により処理室２０１が形成されている。
【００３９】
シールキャップ２１９にはボート２１７を支持するボート支持台２１８が設けられている。ボート２１７はボート支持台２１８に固定された底板２１０とその上方に配置された天板２１１とを有しており、底板２１０と天板２１１との間に複数本の支柱２１２が架設された構成を有している(図１参照）。ボート２１７には複数枚のウエハ２００が保持されている。複数枚のウエハ２００は、互いに一定の間隔をあけながら水平姿勢を保持した状態で反応管２０３の管軸方向に多段に積載されボート２１７の支柱２１２に支持されている。
【００４０】
シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側にはボートを回転させる回転機構２６７が設けられている。回転機構２６７の回転軸２５５はシールキャップを貫通してボート支持台２１８に接続されており、回転機構２６７によって、ボート支持台２１８を介してボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させる。
【００４１】
シールキャップ２１９は反応管２０３の外部に設けら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、これによりボート２１７を処理室２０１内に対し搬入搬出することが可能となっている。
【００４２】
以上の処理炉２０２では、バッチ処理される複数枚のウエハ２００がボート２１７に対し多段に積層された状態において、ボート２１７がボート支持台２１８で支持されながら処理室２０１に挿入され、ヒータ２０７が処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱するようになっている。
【００４３】
図２及び図３を参照すれば、処理室２０１には、原料ガスやエッチング用ガスを供給するための５本のガス供給管３１０、３２０、３３０、３４０、３５０が接続されている。
【００４４】
ガス供給管３１０は、ガス供給管３１１およびガス供給管３１２を備えている。ガス供給管３１１には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）である液体マスフローコントローラ３１３、気化ユニット（気化手段）である気化器３１５および開閉弁であるバルブ３１６が設けられている。ガス供給管３１２には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３１４および開閉弁であるバルブ３１７が設けられている。ガス供給管３１１とガス供給管３１２は、バルブ３１６およびバルブ３１７の下流側で接続されて、ガス供給管３１０となっている。ガス供給管３１０には、ガス供給管３１１とガス供給管３１２の接続点より下流側にバルブ３１８が設けられている。
【００４５】
ガス供給管３１０の下流側の端部は、マニホールド２０９を貫通して設けられており、マニホールド２０９の内側でガス供給管３１０の先端部にノズル４１０の下端部が接続されている。ノズル４１０は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿った上下方向（ウエハ２００の積載方向）に延在している。ノズル４１０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４１０ａが設けられている。ガス供給孔４１０ａは、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。
【００４６】
さらに、ガス供給管３１０には、バルブ３１６およびバルブ３１７とバルブ３１８との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６１０及びバルブ６１４が設けられている。
【００４７】
主に、ガス供給管３１０、バルブ３１８、ガス供給管３１１、液体マスフローコントローラ３１３、気化器３１５、バルブ３１６、ガス供給管３１２、マスフローコントローラ３１４、バルブ３１７、ノズル４１０、ベントライン６１０、バルブ６１４によりガス供給系（ガス供給手段）３０１が構成されている。
【００４８】
また、ガス供給管３１０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５１０が、バルブ３１８の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５１０にはマスフローコントローラ５１２及びバルブ５１４が設けられている。主に、キャリアガス供給管５１０、マスフローコントローラ５１２、バルブ５１４によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系、不活性ガス供給手段）５０１が構成されている。
【００４９】
ガス供給管３１１では、液体原料が液体マスフローコントローラ３１３で流量調整されて気化器３１５に供給され気化されて原料ガスとなって供給される。ガス供給管３１２では、気体状のエッチングガスがマスフローコントローラ３１４で流量調整されて供給される。
【００５０】
バルブ３１６とバルブ３１７を切り替えて、ガス供給管３１１から供給される原料ガスとガス供給管３１２から供給されるエッチングガスのいずれかをガス供給管３１０に供給する。
【００５１】
なお、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３１８を閉じ、バルブ６１４を開けて、バルブ６１４を介して原料ガスまたはエッチング用ガスをベントライン６１０に流しておく。
【００５２】
そして、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６１４を閉じ、バルブ３１８を開けて、原料ガスまたはエッチング用ガスをバルブ３１８の下流のガス供給管３１０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５１２で流量調整されてバルブ５１４を介してキャリアガス供給管５１０から供給され、原料ガスまたはエッチング用ガスはバルブ３１８の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４１０を介して処理室２０１に供給される。
【００５３】
ガス供給管３２０は、ガス供給管３２１およびガス供給管３２２を備えている。ガス供給管３２１には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）である液体マスフローコントローラ３２３、気化ユニット（気化手段）である気化器３２５および開閉弁であるバルブ３２６が設けられている。ガス供給管３２２には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３２４および開閉弁であるバルブ３２７が設けられている。ガス供給管３２１とガス供給管３２２は、バルブ３２６およびバルブ３２７の下流側で接続されて、ガス供給管３２０となっている。ガス供給管３２０には、ガス供給管３２１とガス供給管３２２の接続点より下流側にバルブ３２８が設けられている。
【００５４】
ガス供給管３２０の下流側の端部は、マニホールド２０９を貫通して設けられており、マニホールド２０９の内側でガス供給管３２０の先端部にノズル４２０の下端部が接続されている。ノズル４２０は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿った上下方向（ウエハ２００の積載方向）に延在している。ノズル４２０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４２０ａが設けられている。ガス供給孔４２０ａは、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。
【００５５】
さらに、ガス供給管３２０には、バルブ３２６およびバルブ３２７とバルブ３２８との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６２０及びバルブ６２４が設けられている。
【００５６】
主に、ガス供給管３２０、バルブ３２８、ガス供給管３２１、液体マスフローコントローラ３２３、気化器３２５、バルブ３２６、ガス供給管３２２、マスフローコントローラ３２４、バルブ３２７、ノズル４２０、ベントライン６２０、バルブ６２４によりガス供給系（ガス供給手段）３０２が構成されている。
【００５７】
また、ガス供給管３２０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５２０が、バルブ３２８の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５２０にはマスフローコントローラ５２２及びバルブ５２４が設けられている。主に、キャリアガス供給管５２０、マスフローコントローラ５２２、バルブ５２４によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系、不活性ガス供給手段）５０２が構成されている。
【００５８】
ガス供給管３２１では、液体原料が液体マスフローコントローラ３２３で流量調整されて気化器３２５に供給され気化されて原料ガスとなって供給される。ガス供給管３２２では、気体状のエッチングガスがマスフローコントローラ３２４で流量調整されて供給される。
【００５９】
バルブ３２６とバルブ３２７を切り替えて、ガス供給管３２１から供給される原料ガスとガス供給管３２２から供給されるエッチングガスのいずれかをガス供給管３２０に供給する。
【００６０】
なお、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３２８を閉じ、バルブ６２４を開けて、バルブ６２４を介して原料ガスまたはエッチング用ガスをベントライン６２０に流しておく。
【００６１】
そして、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６２４を閉じ、バルブ３２８を開けて、原料ガスまたはエッチング用ガスをバルブ３２８の下流のガス供給管３２０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５２２で流量調整されてバルブ５２４を介してキャリアガス供給管５２０から供給され、原料ガスまたはエッチング用ガスはバルブ３２８の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４２０を介して処理室２０１に供給される。
【００６２】
ガス供給管３３０は、ガス供給管３３１およびガス供給管３３２を備えている。ガス供給管３３１には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）である液体マスフローコントローラ３３３、気化ユニット（気化手段）である気化器３３５および開閉弁であるバルブ３３６が設けられている。ガス供給管３３２には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３３４および開閉弁であるバルブ３３７が設けられている。ガス供給管３３１とガス供給管３３２は、バルブ３３６およびバルブ３３７の下流側で接続されて、ガス供給管３３０となっている。ガス供給管３３０には、ガス供給管３３１とガス供給管３３２の接続点より下流側にバルブ３３８が設けられている。
【００６３】
ガス供給管３３０の下流側の端部は、マニホールド２０９を貫通して設けられており、マニホールド２０９の内側でガス供給管３３０の先端部にノズル４３０の下端部が接続されている。ノズル４３０は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿った上下方向（ウエハ２００の積載方向）に延在している。ノズル４３０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４３０ａが設けられている。ガス供給孔４３０ａは、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。
【００６４】
さらに、ガス供給管３３０には、バルブ３３６およびバルブ３３７とバルブ３３８との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６３０及びバルブ６３４が設けられている。
【００６５】
主に、ガス供給管３３０、バルブ３３８、ガス供給管３３１、液体マスフローコントローラ３３３、気化器３３５、バルブ３３６、ガス供給管３３２、マスフローコントローラ３３４、バルブ３３７、ノズル４３０、ベントライン６３０、バルブ６３４によりガス供給系（ガス供給手段）３０３が構成されている。
【００６６】
また、ガス供給管３３０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５３０が、バルブ３３８の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５３０にはマスフローコントローラ５３２及びバルブ５３４が設けられている。主に、キャリアガス供給管５３０、マスフローコントローラ５３２、バルブ５３４によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系、不活性ガス供給手段）５０３が構成されている。
【００６７】
ガス供給管３３１では、液体原料が液体マスフローコントローラ３３３で流量調整されて気化器３３５に供給され気化されて原料ガスとなって供給される。ガス供給管３３２では、気体状のエッチングガスがマスフローコントローラ３３４で流量調整されて供給される。
【００６８】
バルブ３３６とバルブ３３７を切り替えて、ガス供給管３３１から供給される原料ガスとガス供給管３３２から供給されるエッチングガスのいずれかをガス供給管３３０に供給する。
【００６９】
なお、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３３８を閉じ、バルブ６３４を開けて、バルブ６３４を介して原料ガスまたはエッチング用ガスをベントライン６３０に流しておく。
【００７０】
そして、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６３４を閉じ、バルブ３３８を開けて、原料ガスまたはエッチング用ガスをバルブ３３８の下流のガス供給管３３０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５３２で流量調整されてバルブ５３４を介してキャリアガス供給管５３０から供給され、原料ガスまたはエッチング用ガスはバルブ３３８の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４３０を介して処理室２０１に供給される。
【００７１】
ガス供給管３４０は、ガス供給管３４１およびガス供給管３４２を備えている。ガス供給管３４１には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３４３および開閉弁であるバルブ３４６が設けられている。ガス供給管３４２には、上流側から順に流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３４４および開閉弁であるバルブ３４７が設けられている。ガス供給管３４１とガス供給管３４２は、バルブ３４６およびバルブ３４７の下流側で接続されて、ガス供給管３４０となっている。ガス供給管３４０には、ガス供給管３４１とガス供給管３４２の接続点より下流側にバルブ３４８が設けられている。
【００７２】
ガス供給管３４０の下流側の端部は、マニホールド２０９を貫通して設けられており、マニホールド２０９の内側でガス供給管３４０の先端部にノズル４４０の下端部が接続されている。ノズル４４０は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿った上下方向（ウエハ２００の積載方向）に延在している。ノズル４４０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４４０ａが設けられている。ガス供給孔４４０ａは、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。
【００７３】
さらに、ガス供給管３４０には、バルブ３４６およびバルブ３４７とバルブ３４８との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６４０及びバルブ６４４が設けられている。
【００７４】
主に、ガス供給管３４０、バルブ３４８、ガス供給管３４１、マスフローコントローラ３４３、バルブ３４６、ガス供給管３４２、マスフローコントローラ３４４、バルブ３４７、ノズル４４０、ベントライン６４０、バルブ６４４によりガス供給系（ガス供給手段）３０４が構成されている。
【００７５】
また、ガス供給管３４０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５４０が、バルブ３４８の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５４０にはマスフローコントローラ５４２及びバルブ５４４が設けられている。主に、キャリアガス供給管５４０、マスフローコントローラ５４２、バルブ５４４によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系、不活性ガス供給手段）５０４が構成されている。
【００７６】
ガス供給管３４１では、原料ガスがマスフローコントローラ３４３で流量調整されて供給される。ガス供給管３４２では、気体状のエッチングガスがマスフローコントローラ３４４で流量調整されて供給される。
【００７７】
バルブ３４６とバルブ３４７を切り替えて、ガス供給管３４１から供給される原料ガスとガス供給管３４２から供給されるエッチングガスのいずれかをガス供給管３４０に供給する。
【００７８】
なお、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３４８を閉じ、バルブ６４４を開けて、バルブ６４４を介して原料ガスまたはエッチング用ガスをベントライン６４０に流しておく。
【００７９】
そして、原料ガスまたはエッチング用ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６４４を閉じ、バルブ３４８を開けて、原料ガスまたはエッチング用ガスをバルブ３４８の下流のガス供給管３４０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５４２で流量調整されてバルブ５４４を介してキャリアガス供給管５４０から供給され、原料ガスまたはエッチング用ガスはバルブ３４８の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４４０を介して処理室２０１に供給される。
【００８０】
ガス供給管３５０はガス供給管３５１を備えている。ガス供給管３５１には、流量制御装置（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３５３が設けられている。ガス供給管３５１は、マスフローコントローラ３５３の下流側でガス供給管３５０となる。ガス供給管３５０には、バルブ３５８が設けられている。
【００８１】
ガス供給管３５０の下流側の端部は、マニホールド２０９を貫通して設けられており、マニホールド２０９の内側でガス供給管３５０の先端部にノズル４５０の下端部が接続されている。ノズル４５０は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間で、反応管２０３の内壁に沿った上下方向（ウエハ２００の積載方向）に延在している。ノズル４５０の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔４５０ａが設けられている。ガス供給孔４５０ａは、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。
【００８２】
さらに、ガス供給管３５０には、マスフローコントローラ３５３とバルブ３５８との間に、後述の排気管２３２に接続されたベントライン６５０及びバルブ６５４が設けられている。
【００８３】
主に、ガス供給管３５０、バルブ３５８、ガス供給管３５１、マスフローコントローラ３５３、ノズル４５０、ベントライン６５０、バルブ６５４によりガス供給系（ガス供給手段）３０４が構成されている。
【００８４】
また、ガス供給管３５０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５５０が、バルブ３５８の下流側で接続されている。キャリアガス供給管５５０にはマスフローコントローラ５５２及びバルブ５５４が設けられている。主に、キャリアガス供給管５５０、マスフローコントローラ５５２、バルブ５５４によりキャリアガス供給系（不活性ガス供給系、不活性ガス供給手段）５０５が構成されている。
【００８５】
ガス供給管３５１では、原料ガスがマスフローコントローラ３５３で流量調整されて供給される。
【００８６】
なお、原料ガスを処理室２０１に供給していない間は、バルブ３５８を閉じ、バルブ６５４を開けて、バルブ６５４を介して原料ガスをベントライン６５０に流しておく。
【００８７】
そして、原料ガスを処理室２０１に供給する際には、バルブ６５４を閉じ、バルブ３５８を開けて、原料ガスをバルブ３５８の下流のガス供給管３５０に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ５５２で流量調整されてバルブ５５４を介してキャリアガス供給管５５０から供給され、原料ガスまたはエッチング用ガスはバルブ３５８の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル４５０を介して処理室２０１に供給される。
【００８８】
マニホールド２０９には、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が接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。真空ポンプ２４６の下流側の排気管２３２は廃ガス処理装置（図示せず）等に接続されている。なお、ＡＰＣバルブ２４３は、弁を開閉して処理室２０１内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節してコンダクタンスを調整して処理室２０１内の圧力調整をできるようになっている開閉弁である。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、圧力センサ２４５により排気系が構成される。
【００８９】
反応管２０３内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づき加熱用電源２５０からヒータ２０７への供給電力を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、Ｌ字型に構成されており、マニホールド２０９を貫通して導入され、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【００９０】
反応管２０３内の中央部にはボート２１７が設けられている。ボート２１７は、ボートエレベータ１１５により反応管２０３に対し昇降（出入り）することができるようになっている。ボート２１７が反応管２０３内に導入されると、マニホールド２０９の下端部がＯリング２２０を介してシールキャップ２１９で気密にシールされる。ボート２１７はボート支持台２１８に支持されている。処理の均一性を向上するために、ボート回転機構２６７を駆動し、ボート支持台２１８に支持されたボート２１７を回転させる。
【００９１】
以上のマスフローコントローラ３１４、３２４、３３４、３４３、３４４、３５３、５１２、５２２、５３２、５４２、５５２、液体マスフローコントローラ３１３、３２３、３３３、バルブ３１６、３１７、３１８、３２６、３２７、３２８、３３６、３３７、３３８、３４６、３４７、３４８、３５８、５１４、５２４、５３４、５４４、５５４、６１４、６２４、６３４、６４４、６５４、ＡＰＣバルブ２４３、加熱用電源２５０、温度センサ２６３、圧力センサ２４５、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等の各部材はコントローラ２８０に接続されている。コントローラ２８０は、基板処理装置１０１の全体の動作を制御する制御部（制御手段）の一例であって、マスフローコントローラ３１４、３２４、３３４、３４３、３４４、３５３、５１２、５２２、５３２、５４２、５５２および液体マスフローコントローラ３１３、３２３、３３３の流量調整、バルブ３１６、３１７、３１８、３２６、３２７、３２８、３３６、３３７、３３８、３４６、３４７、３４８、３５８、５１４、５２４、５３４、５４４、５５４、６１４、６２４、６３４、６４４、６５４の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉および圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、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・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ１１５の昇降動作等をそれぞれ制御するようになっている。
【００９２】
次に、図４、図５Ａ〜図５Ｉを参照して、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）用ＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）キャパシタを製造する方法について説明する。
【００９３】
まず、半導体シリコンからなるウエハ２００に電界効果トランジスタ（図示せず）を形成する。その後、図５Ａに示すように、ＳｉＯ２等からなる層間絶縁膜１１中のポリシリコン１３を介して電界効果トランジスタ（図示せず）に接続されるコンタクト１２をポリシリコン１３上にチタン（Ｔｉ）等で形成する。
【００９４】
その後、図５Ａに示すように、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）１４をＣＶＤ（Chemical Vapor deposition）法で形成する。シリコン窒化膜１４はエッチングストッパとして用いられる。その後、シリコン窒化膜１４上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）１６をＣＶＤ法で形成する。シリコン酸化膜１６は犠牲膜として用いられる。その後、シリコン酸化膜１６上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）１８をＣＶＤ法で形成する。シリコン窒化膜１８はエッチングストッパとして用いられる。
【００９５】
その後、図５Ｂに示すように、シリンダーホール２０を形成する（図４のステップＳ１０２）。所定の形状に選択的に形成したホトレジスト（図示せず）をマスクとして、シリコン窒化膜１８、シリコン酸化膜１６およびシリコン窒化膜１４をドライエッチング法等の異方性エッチング法で選択的に除去し、底部にコンタクト１２が露出したシリンダーホール２０を形成する。
【００９６】
その後、図５Ｃに示すように、全面に窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）２２を形成する。
【００９７】
その後、図５Ｄに示すように、全面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）２４をＣＶＤ法で形成し、シリンダーホール２０を埋め込む。
【００９８】
その後、図５Ｅに示すように、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）研磨により、シリコン酸化膜２４、ならびにシリコン酸化膜１６上の窒化チタン膜２２およびシリコン窒化膜１８を研磨除去して、シリンダーホール２０の側面および底面の窒化チタン膜２２からなる下電極２３に電極分離する。
【００９９】
その後、図５Ｆに示すように、シリコン酸化膜１６およびシリコン酸化膜２４をエッチング除去して窒化チタン膜２２からなる下電極２３を形成する（図４のステップＳ１０４）。
【０１００】
その後、図５Ｇに示すように、ＺｒＯ２膜３２を形成する（図４のステップＳ１０６）。
【０１０１】
その後、図５Ｇに示すように、Ａｌ２Ｏ３膜３４を形成する（図４のステップＳ１０８）。
【０１０２】
その後、図５Ｇに示すように、ＴｉＯ２膜３６を形成する（図４のステップＳ１１０）。
【０１０３】
このようにして、ＺｒＯ２膜３２、Ａｌ２Ｏ３膜３４およびＴｉＯ２膜３６からなる誘電体膜３０を形成する。
【０１０４】
その後、図５Ｈに示すように、窒化チタン膜４２からなる上電極４３を形成する（図４のステップＳ１１２）。このようにして、窒化チタン膜２２からなる下電極２３、ＺｒＯ２膜３２、Ａｌ２Ｏ３膜３４およびＴｉＯ２膜３６からなる誘電体膜３０、および窒化チタン膜４２からなる上電極４３を備えるＤＲＡＭ用ＭＩＭキャパシタが形成される。
【０１０５】
その後、ガスクリーニングを行う（図４のステップＳ１１４）。
【０１０６】
その後、他方では、図５Ｉに示すように、層間絶縁膜５２を形成する。
【０１０７】
次に、上記したプロセスのうち、上述した基板処理装置１０１を使用して行うプロセスについて説明する。なお、以下のステップは、コントローラ２８０の制御によって行われる。
【０１０８】
（下電極２３（窒化チタン膜２２）の成膜：ステップＳ１０４）
まず、図６、図７、図１〜３を参照して、下電極２３を形成する窒化チタン膜２２の成膜プロセス（図４のステップＳ１０４、図５Ｃ参照）について説明する。
【０１０９】
ヒータ２０７に電力を供給する加熱用電源２５０を制御して処理室２０１内を例えば３００℃〜５５０℃の範囲の温度であって、好適には４３０℃に保持する。
【０１１０】
その後、シリンダーホール２０が形成された（図５Ｂ参照）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（ステップＳ２０１）と、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される（ステップＳ２０２）。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０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。
【０１１１】
その後、ボート２１７をボート駆動機構２６７により回転させ、ウエハ２００を回転させる。その後、ＡＰＣバルブ２４３を開いて真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空引きし、ウエハ２００の温度が４３０℃に達して温度等が安定したら（ステップＳ２０３）、処理室２０１内の温度を４３０℃に保持した状態で次のステップを順次実行する。
【０１１２】
本実施の形態では、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を用いて窒化チタン膜２２の成膜を行う。ＡＬＤ法とは、ある成膜条件（温度等）の下で、成膜に用いる少なくとも２種類の原料となる原料ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子単位で基板上に吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。このとき、膜厚の制御は、原料ガスを供給するサイクル数で行う（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、２０サイクル行う）。
【０１１３】
（ＴｉＣｌ４供給：ステップＳ２０４）
ステップＳ２０４では、ガス供給系３０３のガス供給管３３１よりＴｉＣｌ４を処理室２０１内に供給する。ガス供給系３０３はＴｉ元素を含む原料の原料供給系として構成されている。バルブ３３７を閉じ、バルブ３３６を開ける。ＴｉＣｌ４は常温で液体であり、液体のＴｉＣｌ４が液体マスフローコントローラ３３３で流量調整されて気化器３３５に供給され気化器３３５で気化される。ＴｉＣｌ４を処理室２０１に供給する前は、バルブ３３８を閉じ、バルブ６３４を開けて、バルブ６３４を介してＴｉＣｌ４をベントライン６３０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５３２で流量調整する。
【０１１４】
そして、ＴｉＣｌ４を処理室２０１に供給する際には、バルブ６３４を閉じ、バルブ３３８を開けて、ＴｉＣｌ４をバルブ３３８の下流のガス供給管３３０に供給すると共に、バルブ５３４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５３０から供給する。ＴｉＣｌ４はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３３８の下流側で合流し混合され、ノズル４３０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。この時、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して処理室２０１内の圧力を２０〜５０Ｐａの範囲であって、例えば３０Ｐａに維持する。液体マスフローコントローラ３１２で制御するＴｉＣｌ４の供給量は１．０〜２．０ｇ／ｍｉｎである。ＴｉＣｌ４にウエハ２００を晒す時間は３〜１０秒間である。
【０１１５】
このとき、処理室２０１内に流しているガスは、ＴｉＣｌ４と不活性ガスであるＮ２のみであり、ＮＨ３は存在しない。したがって、ＴｉＣｌ４は気相反応を起こすことはなく、ウエハ２００の表面や下地膜と表面反応（化学吸着）して、原料（ＴｉＣｌ４）の吸着層またはＴｉ層（以下、Ｔｉ含有層）を形成する。ＴｉＣｌ４の吸着層とは、原料分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。Ｔｉ層とは、Ｔｉにより構成される連続的な層の他、これらが重なってできるＴｉ薄膜をも含む。なお、Ｔｉにより構成される連続的な層をＴｉ薄膜という場合もある。
【０１１６】
同時に、ガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＮＨ３側のノズル４５０やガス供給管３５０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４１０やガス供給管３１０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４２０やガス供給管３２０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３４０の途中につながっているキャリアガス供給管５４０から、バルブ５４４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４４０やガス供給管３４０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができる。
【０１１７】
（残留ＴｉＣｌ４除去：ステップＳ２０５）
ステップＳ２０５では、残留ＴｉＣｌ４を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３３０のバルブ３３８を閉めて処理室２０１へのＴｉＣｌ４の供給を停止し、バルブ６３４を開けてベントライン６３０へＴｉＣｌ４を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴｉＣｌ４を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＴｉＣｌ４供給ラインであるガス供給管３３０から、さらには、ガス供給管３５０、ガス供給管３１０、３２０、３４０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＴｉＣｌ４を排除する効果が高まる。
【０１１８】
（ＮＨ３供給：ステップＳ２０６）
ステップＳ２０６では、ガス供給系３０５のガス供給管３５１よりＮＨ３を処理室２０１内に供給する。ガス供給系３０５は窒化剤を供給する窒化剤供給系として構成されている。ＮＨ３はマスフローコントローラ３５３で流量調整されて供給される。ＮＨ３を処理室２０１に供給する前は、バルブ３５８を閉じ、バルブ６５４を開けて、バルブ６５４を介してＮＨ３をベントライン６５０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５５０で流量調整する。
【０１１９】
そして、ＮＨ３を処理室２０１に供給する際には、バルブ６５４を閉じ、バルブ３５８を開けて、ＮＨ３をバルブ３５８の下流のガス供給管３５０に供給すると共に、バルブ５５４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５５０から供給する。ＮＨ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３５８の下流側で合流し混合され、ノズル４５０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。ＮＨ３を流すときは、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調節して処理室２０１内圧力を５０〜１０００Ｐａの範囲であって、例えば６０Ｐａに維持する。マスフローコントローラ３５３で制御するＮＨ３の供給流量は１〜１０ｓｌｍである。ＮＨ３にウエハ２００を晒す時間は１０〜３０秒間である。
【０１２０】
同時に、ガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ４側のノズル４３０やガス供給管３３０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４１０やガス供給管３１０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４２０やガス供給管３２０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３４０の途中につながっているキャリアガス供給管５４０から、バルブ５４４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４４０やガス供給管３４０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができる。
【０１２１】
ＮＨ３の供給により、ウエハ２００上に化学吸着したＴｉ含有層とＮＨ３が表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上に窒化チタン膜が成膜される。
【０１２２】
（残留ＮＨ３除去：ステップＳ２０７）
ステップＳ２０７では、残留ＮＨ３を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３５０のバルブ３５８を閉めて処理室２０１へのＮＨ３の供給を停止し、バルブ６５４を開けてベントライン６５０へＮＨ３を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＮＨ３を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＮＨ３供給ラインであるガス供給管３５０から、さらには、ガス供給管３３０、ガス供給管３１０、３２０、３４０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＮＨ３を排除する効果が高まる。
【０１２３】
上記ステップＳ２０４〜Ｓ２０７を１サイクルとし、少なくとも１回以上行なう（ステップＳ２０８）ことによりウエハ２００上にＡＬＤ法を用いて所定膜厚の窒化チタン膜２２を成膜する（図５Ｃ参照）。この場合、各サイクル中で、上記の通りに、ステップＳ２０４におけるＴｉ含有原料であるＴｉＣｌ４により構成される雰囲気と、ステップＳ２０６における窒化ガスであるＮＨ３により構成される雰囲気の夫々の雰囲気が処理室２０１内で混合しないように成膜することに留意する。
【０１２４】
所定膜厚の窒化チタン膜２２を形成する成膜処理がなされると、Ｎ２等の不活性ガスを処理室２０１内へ供給しつつ排気することで処理室２０１内を不活性ガスでパージする（ガスパージ：ステップＳ２１０）。その後、処理室２０１内の雰囲気を不活性ガスで置換し、（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力を常圧に復帰する（大気圧復帰：ステップＳ２１２）。その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から処理室２０１の外部に搬出（ボートアンロード：ステップＳ２１４）される。その後、処理済ウエハ２００はボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ：ステップＳ２１６）。
【０１２５】
その後、図５Ｄに示すように、全面にシリコン酸化膜２４を形成し、シリンダーホール２０を埋め込み、その後、図５Ｅに示すように、シリコン酸化膜２４、ならびにシリコン酸化膜１６上の窒化チタン膜２２およびシリコン窒化膜１８を研磨除去し、シリンダーホール２０の側面および底面の窒化チタン膜２２からなる下電極２３に電極分離し、その後、図５Ｆに示すように、シリコン酸化膜１６およびシリコン酸化膜２４をエッチング除去して窒化チタン膜２２からなる下電極２３を形成する。
【０１２６】
次に、図８、図９、図１〜３を参照して、酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ２膜）３２、酸化アルミニウム膜（Ａｌ２Ｏ３膜）３４および酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）３６からなる誘電体膜３０の成膜プロセス（図４のステップＳ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０、図５Ｇ参照）について説明する。
【０１２７】
ヒータ２０７を制御して処理室２０１内を例えば１５０℃〜４５０℃の範囲の温度であって、好適には２５０℃に保持する。
【０１２８】
その後、窒化チタン膜２２からなる下電極２３が形成された（図５Ｂ参照）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（ステップＳ３０１）と、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される（ステップＳ３０２）。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０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。
【０１２９】
その後、ボート２１７をボート駆動機構２６７により回転させ、ウエハ２００を回転させる。その後、ＡＰＣバルブ２４３を開いて真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空引きし、ウエハ２００の温度が２５０℃に達して温度等が安定したら（ステップＳ３０３）、処理室２０１内の温度を２５０℃に保持した状態で次のステップを順次実行する。
【０１３０】
酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ２膜）３２の成膜（ステップＳ１０６）、酸化アルミニウム膜（Ａｌ２Ｏ３膜）３４の成膜（ステップＳ１０８）および酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）３６の成膜の成膜（ステップＳ１１０）はＡＬＤ法を用いて行う。
【０１３１】
（酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ２膜）３２の成膜：ステップＳ１０６）
（ＴＥＭＡＺ供給：ステップＳ３０４）
ステップＳ３０４では、ガス供給系３０１のガス供給管３１１よりテトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺ、Ｚｒ（ＮＥｔＭｅ）４）を処理室２０１内に供給する。ガス供給系３０１はＺｒ元素を含む原料の原料供給系として構成されている。バルブ３１７を閉じ、バルブ３１６を開ける。ＴＥＭＡＺは常温で液体であり、液体のＴＥＭＡＺが液体マスフローコントローラ３１３で流量調整されて気化器３１５に供給され気化器３１５で気化される。ＴＥＭＡＺを処理室２０１に供給する前は、バルブ３１８を閉じ、バルブ６１４を開けて、バルブ６１４を介してＴＥＭＡＺをベントライン６１０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５１２で流量調整する。
【０１３２】
そして、ＴＥＭＡＺを処理室２０１に供給する際には、バルブ６１４を閉じ、バルブ３１８を開けて、ＴＥＭＡＺをバルブ３１８の下流のガス供給管３１０に供給すると共に、バルブ５１４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５１０から供給する。ＴＥＭＡＺはキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３１８の下流側で合流し混合され、ノズル４１０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。この時、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して処理室２０１内の圧力を４０〜２６６Ｐａの範囲であって、例えば１３３Ｐａに維持する。液体マスフローコントローラ３１３で制御するＴＥＭＡＺの供給量は０．１〜１．０ｇ／ｍｉｎである。ＴＥＭＡＺにウエハ２００を晒す時間は６０〜３００秒間である。
【０１３３】
このとき、処理室２０１内に流しているガスは、ＴＥＭＡＺと不活性ガスであるＮ２のみでありＯ３は存在しない。したがって、ＴＥＭＡＺは気相反応を起こすことはなく、ウエハ２００の表面や下地膜と表面反応（化学吸着）して、原料（ＴＥＭＡＺ）の吸着層またはＺｒ層（以下、Ｚｒ含有層）を形成する。ＴＥＭＡＺの吸着層とは、原料分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。Ｚｒ層とは、Ｚｒにより構成される連続的な層の他、これらが重なってできるＺｒ薄膜をも含む。なお、Ｚｒにより構成される連続的な層をＺｒ薄膜という場合もある。
【０１３４】
同時に、ガス供給管３４０の途中につながっているキャリアガス供給管５４０から、バルブ５４４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、Ｏ３側のノズル４４０やガス供給管３４０にＴＥＭＡＺが回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＭＡ側のノズル４２０やガス供給管３２０にＴＥＭＡＺが回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ４側のノズル４３０やガス供給管３３０にＴＥＭＡＺが回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４５０やガス供給管３５０にＴＥＭＡＺが回り込むことを防ぐことができる。
【０１３５】
（残留ＴＥＭＡＺ除去：ステップＳ３０５）
ステップＳ３０５では、残留ＴＥＭＡＺを処理室２０１内から除去する。ガス供給管３１０のバルブ３１８を閉めて処理室２０１へのＴＥＭＡＺの供給を停止し、バルブ６１４を開けてベントライン６１０へＴＥＭＡＺを流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴＥＭＡＺを処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＴＥＭＡＺ供給ラインであるガス供給管３１０から、さらには、ガス供給管３２０、３３０、３４０、３５０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＴＥＭＡＺを排除する効果が高まる。
【０１３６】
（Ｏ３供給：ステップＳ３０６）
ステップＳ３０６では、ガス供給系３０４のガス供給管３４１よりＯ３を処理室２０１内に供給する。ガス供給系３０４は酸化剤を供給する酸化剤供給系として構成されている。Ｏ３は、オゾナイザーを用いて発生させ、マスフローコントローラ３４３で流量調整されて供給される。Ｏ３を処理室２０１に供給する前は、バルブ３４８を閉じ、バルブ６４４を開けて、バルブ６４４を介してＯ３をベントライン６４０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５４０で流量調整する。
【０１３７】
そして、Ｏ３を処理室２０１に供給する際には、バルブ６４４を閉じ、バルブ３４８を開けて、Ｏ３をバルブ３４８の下流のガス供給管３４０に供給すると共に、バルブ５４４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５４０から供給する。Ｏ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３４８の下流側で合流し混合され、ノズル４４０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。Ｏ３を流すときは、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調節して処理室２０１内圧力を４０〜２６６Ｐａの範囲であって、例えば１３３Ｐａに維持する。マスフローコントローラ３４３で制御するＯ３の供給流量は、１８０ｇ／ｍ３の濃度で２０〜４０ｓｌｍである。Ｏ３にウエハ２００を晒す時間は６０〜３００秒間である。
【０１３８】
同時に、ガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＥＭＡＺ側のノズル４１０やガス供給管３１０にＯ３が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＭＡ側のノズル４２０やガス供給管３２０にＯ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ４側のノズル４３０やガス供給管３３０にＯ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４５０やガス供給管３５０にＯ３が回り込むことを防ぐことができる。
【０１３９】
Ｏ３の供給により、ウエハ２００上に化学吸着したＺｒ含有層とＯ３が表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上に酸化ジルコニウム膜が成膜される。
【０１４０】
（残留Ｏ３除去：ステップＳ３０７）
ステップＳ３０７では、残留Ｏ３を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３４０のバルブ３４８を閉めて処理室２０１へのＯ３の供給を停止し、バルブ６４４を開けてベントライン６４０へＯ３を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留Ｏ３を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、Ｏ３供給ラインであるガス供給管３４０から、さらには、ガス供給管３１０、３２０、３３０、３５０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留Ｏ３を排除する効果が高まる。
【０１４１】
上記ステップＳ３０４〜Ｓ３０７を１サイクルとし、少なくとも１回以上行なう（ステップＳ３０８）ことによりウエハ２００上にＡＬＤ法を用いて所定膜厚（１．５〜４０Å）の酸化ジルコニウム膜３２を成膜する（図５Ｇ参照）。この場合、各サイクル中で、上記の通りに、ステップＳ３０４におけるＴｉ含有原料であるＴＥＭＡＺにより構成される雰囲気と、ステップＳ３０６における酸化ガスであるＯ３により構成される雰囲気の夫々の雰囲気が処理室２０１内で混合しないように成膜することに留意する。
【０１４２】
所定膜厚の酸化ジルコニウム膜３２を形成する成膜処理がなされると、酸化アルミニウム膜の成膜ステップ（Ｓ１０８）に移行する。
【０１４３】
（酸化アルミニウム膜（Ａｌ２Ｏ３膜）３４の成膜：ステップＳ１０８）
（ＴＭＡ供給：ステップＳ３０９）
ステップＳ３０９では、ガス供給系３０２のガス供給管３２１よりトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ、Ａｌ（ＣＨ３）３）を処理室２０１内に供給する。ガス供給系３０２はＡｌ元素を含む原料の原料供給系として構成されている。バルブ３２７を閉じ、バルブ３２６を開ける。ＴＭＡは常温で液体であり、液体のＴＭＡが液体マスフローコントローラ３２３で流量調整されて気化器３２５に供給され気化器３２５で気化される。ＴＭＡを処理室２０１に供給する前は、バルブ３２８を閉じ、バルブ６２４を開けて、バルブ６２４を介してＴＭＡをベントライン６２０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５２２で流量調整する。
【０１４４】
そして、ＴＭＡを処理室２０１に供給する際には、バルブ６２４を閉じ、バルブ３２８を開けて、ＴＭＡをバルブ３２８の下流のガス供給管３２０に供給すると共に、バルブ５２４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５２０から供給する。ＴＭＡはキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３２８の下流側で合流し混合され、ノズル４２０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。この時、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して処理室２０１内の圧力を３０〜５００Ｐａの範囲であって、例えば６０Ｐａに維持する。液体マスフローコントローラ３２３で制御するＴＭＡの供給量は０．１〜０．５ｇ／ｍｉｎである。ＴＥＭＡＺにウエハ２００を晒す時間は１０秒間である。
【０１４５】
このとき、処理室２０１内に流しているガスは、ＴＭＡと不活性ガスであるＮ２のみでありＯ３は存在しない。したがって、ＴＭＡは気相反応を起こすことはなく、ウエハ２００の表面や下地膜と表面反応（化学吸着）して、原料（ＴＭＡ）の吸着層またはＡｌ層（以下、Ａｌ含有層）を形成する。ＴＭＡの吸着層とは、原料分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。Ａｌ層とは、Ａｌにより構成される連続的な層の他、これらが重なってできるＡｌ薄膜をも含む。なお、Ａｌにより構成される連続的な層をＡｌ薄膜という場合もある。
【０１４６】
同時に、ガス供給管３４０の途中につながっているキャリアガス供給管５４０から、バルブ５４４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、Ｏ３側のノズル４４０やガス供給管３４０にＴＭＡが回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＥＭＡＺ側のノズル４１０やガス供給管３１０にＴＭＡが回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ４側のノズル４３０やガス供給管３３０にＴＭＡが回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４５０やガス供給管３５０にＴＭＡが回り込むことを防ぐことができる。
【０１４７】
（残留ＴＭＡ除去：ステップＳ３１０）
ステップＳ３１０では、残留ＴＭＡを処理室２０１内から除去する。ガス供給管３２０のバルブ３２８を閉めて処理室２０１へのＴＭＡの供給を停止し、バルブ６２４を開けてベントライン６２０へＴＭＡを流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴＭＡを処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＴＭＡ供給ラインであるガス供給管３２０から、さらには、ガス供給管３１０、３３０、３４０、３５０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＴＭＡを排除する効果が高まる。
【０１４８】
（Ｏ３供給：ステップＳ３１１）
ステップＳ３１１では、ガス供給系３０４のガス供給管３４１よりＯ３を処理室２０１内に供給する。Ｏ３は、オゾナイザーを用いて発生させ、マスフローコントローラ３４３で流量調整されて供給される。Ｏ３を処理室２０１に供給する前は、バルブ３４８を閉じ、バルブ６４４を開けて、バルブ６４４を介してＯ３をベントライン６４０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５４０で流量調整する。
【０１４９】
そして、Ｏ３を処理室２０１に供給する際には、バルブ６４４を閉じ、バルブ３４８を開けて、Ｏ３をバルブ３４８の下流のガス供給管３４０に供給すると共に、バルブ５４４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５４０から供給する。Ｏ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３４８の下流側で合流し混合され、ノズル４４０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。Ｏ３を流すときは、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調節して処理室２０１内圧力を３０〜５００Ｐａの範囲であって、例えば１３０Ｐａに維持する。マスフローコントローラ３４３で制御するＯ３の供給流量は、２５０ｇ／ｍ３の濃度で１５ｓｌｍである。Ｏ３にウエハ２００を晒す時間は２０秒間である。
【０１５０】
同時に、ガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＭＡ側のノズル４２０やガス供給管３２０にＯ３が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＥＭＡＺ側のノズル４１０やガス供給管３１０にＯ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ４側のノズル４３０やガス供給管３３０にＯ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４５０やガス供給管３５０にＯ３が回り込むことを防ぐことができる。
【０１５１】
Ｏ３の供給により、ウエハ２００上に化学吸着したＡｌ含有層とＯ３が表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上に酸化アルミニウム膜が成膜される。
【０１５２】
（残留Ｏ３除去：ステップＳ３１２）
ステップＳ３１１では、残留Ｏ３を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３４０のバルブ３４８を閉めて処理室２０１へのＯ３の供給を停止し、バルブ６４４を開けてベントライン６４０へＯ３を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留Ｏ３を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、Ｏ３供給ラインであるガス供給管３４０から、さらには、ガス供給管３１０、３２０、３３０、３５０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留Ｏ３を排除する効果が高まる。
【０１５３】
上記ステップＳ３０９〜Ｓ３１２を１サイクルとし、少なくとも１回以上行なう（ステップＳ３１３）ことによりウエハ２００上にＡＬＤ法を用いて所定膜厚（１〜５Å）の酸化アルミニウム膜３４を成膜する（図５Ｇ参照）。この場合、各サイクル中で、上記の通りに、ステップＳ３０９におけるＡｌ含有原料であるＴＭＡにより構成される雰囲気と、ステップＳ３１１における酸化ガスであるＯ３により構成される雰囲気の夫々の雰囲気が処理室２０１内で混合しないように成膜することに留意する。
【０１５４】
所定膜厚の酸化アルミニウム膜３４を形成する成膜処理がなされると、酸化チタン膜の成膜ステップ（Ｓ１１０）に移行する。
【０１５５】
（酸化チタン膜（ＴｉＯ２膜）３６の成膜：ステップＳ１１０）
（ＴｉＣｌ４供給：ステップＳ３１４）
ステップＳ３１４では、ガス供給系３０３のガス供給管３３１より四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）を処理室２０１内に供給する。バルブ３３７を閉じ、バルブ３３６を開ける。ＴｉＣｌ４は常温で液体であり、液体のＴｉＣｌ４が液体マスフローコントローラ３３３で流量調整されて気化器３３５に供給され気化器３３５で気化される。ＴｉＣｌ４を処理室２０１に供給する前は、バルブ３３８を閉じ、バルブ６３４を開けて、バルブ６３４を介してＴｉＣｌ４をベントライン６３０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５３２で流量調整する。
【０１５６】
そして、ＴｉＣｌ４を処理室２０１に供給する際には、バルブ６３４を閉じ、バルブ３３８を開けて、ＴｉＣｌ４をバルブ３３８の下流のガス供給管３３０に供給すると共に、バルブ５３４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５３０から供給する。ＴｉＣｌ４はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３３８の下流側で合流し混合され、ノズル４３０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。この時、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して処理室２０１内の圧力を３０〜５００Ｐａの範囲であって、例えば１００Ｐａに維持する。液体マスフローコントローラ３３３で制御するＴｉＣｌ４の供給量は０．１８〜０．５ｇ／ｍｉｎである。ＴｉＣｌ４にウエハ２００を晒す時間は４０秒間である。
【０１５７】
このとき、処理室２０１内に流しているガスは、ＴｉＣｌ４と不活性ガスであるＮ２のみでありＯ３は存在しない。したがって、ＴｉＣｌ４は気相反応を起こすことはなく、ウエハ２００の表面や下地膜と表面反応（化学吸着）して、原料（ＴｉＣｌ４）の吸着層またはＴｉ層（以下、Ｔｉ含有層）を形成する。ＴＭＡの吸着層とは、原料分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。Ｔｉ層とは、Ｔｉにより構成される連続的な層の他、これらが重なってできるＴｉ薄膜をも含む。なお、Ｔｉにより構成される連続的な層をＴｉ薄膜という場合もある。
【０１５８】
同時に、ガス供給管３４０の途中につながっているキャリアガス供給管５４０から、バルブ５４４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、Ｏ３側のノズル４４０やガス供給管３４０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＥＭＡＺ側のノズル４１０やガス供給管３１０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＭＡ側のノズル４２０やガス供給管３２０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４５０やガス供給管３５０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができる。
【０１５９】
（残留ＴｉＣｌ４除去：ステップＳ３１５）
ステップＳ３１５では、残留ＴｉＣｌ４を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３３０のバルブ３３８を閉めて処理室２０１へのＴｉＣｌ４の供給を停止し、バルブ６３４を開けてベントライン６３０へＴｉＣｌ４を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴｉＣｌ４を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＴｉＣｌ４供給ラインであるガス供給管３３０から、さらには、ガス供給管３１０、３２０、３４０、３５０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＴｉＣｌ４を排除する効果が高まる。
【０１６０】
（Ｏ３供給：ステップＳ３１６）
ステップＳ３１６では、ガス供給系３０４のガス供給管３４１よりＯ３を処理室２０１内に供給する。Ｏ３は、オゾナイザーを用いて発生させ、マスフローコントローラ３４３で流量調整されて供給される。Ｏ３を処理室２０１に供給する前は、バルブ３４８を閉じ、バルブ６４４を開けて、バルブ６４４を介してＯ３をベントライン６４０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５４０で流量調整する。
【０１６１】
そして、Ｏ３を処理室２０１に供給する際には、バルブ６４４を閉じ、バルブ３４８を開けて、Ｏ３をバルブ３４８の下流のガス供給管３４０に供給すると共に、バルブ５４４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５４０から供給する。Ｏ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３４８の下流側で合流し混合され、ノズル４４０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。Ｏ３を流すときは、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調節して処理室２０１内圧力を３０〜５００Ｐａの範囲であって、例えば１３０Ｐａに維持する。マスフローコントローラ３４３で制御するＯ３の供給流量は、２５０ｇ／ｍ３の濃度で１５ｓｌｍである。Ｏ３にウエハ２００を晒す時間は６０秒間である。
【０１６２】
同時に、ガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ４側のノズル４３０やガス供給管３３０にＯ３が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＥＭＡＺ側のノズル４１０やガス供給管３１０にＯ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴＭＡ側のノズル４２０やガス供給管３２０にＯ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４５０やガス供給管３５０にＯ３が回り込むことを防ぐことができる。
【０１６３】
Ｏ３の供給により、ウエハ２００上に化学吸着したＴｉ含有層とＯ３が表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上に酸化チタン膜が成膜される。
【０１６４】
（残留Ｏ３除去：ステップＳ３１７）
ステップＳ３１７では、残留Ｏ３を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３４０のバルブ３４８を閉めて処理室２０１へのＯ３の供給を停止し、バルブ６４４を開けてベントライン６４０へＯ３を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留Ｏ３を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、Ｏ３供給ラインであるガス供給管３４０から、さらには、ガス供給管３１０、３２０、３３０、３５０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留Ｏ３を排除する効果が高まる。
【０１６５】
上記ステップＳ３１４〜Ｓ３１７を１サイクルとし、少なくとも１回以上行なう（ステップＳ３１８）ことによりウエハ２００上にＡＬＤ法を用いて所定膜厚（４０〜１００Å）の酸化チタン膜３６を成膜する（図５Ｇ参照）。この場合、各サイクル中で、上記の通りに、ステップＳ３１４におけるＴｉ含有原料であるＴｉＣｌ４により構成される雰囲気と、ステップＳ３１６における酸化ガスであるＯ３により構成される雰囲気の夫々の雰囲気が処理室２０１内で混合しないように成膜することに留意する。
【０１６６】
このようにして、ＺｒＯ２膜３２、Ａｌ２Ｏ３膜３４およびＴｉＯ２膜３６からなる誘電体膜３０が形成される。
【０１６７】
誘電膜３０を形成後、プロセス条件を変更し、安定したら、誘電体３０を形成したウエハ２００を処理室２０１から取り出すことなく挿入したままで連続して上電極の形成工程に入る。
【０１６８】
（上電極４３（窒化チタン膜４２）の成膜：ステップＳ１１２）
図１０、図１１、図１〜３を参照して、上電極４３を形成する窒化チタン膜４２の成膜プロセス（図４のステップＳ１１２、図５Ｈ参照）について説明する。
【０１６９】
ウエハ２００の温度が４３０℃に達して温度等が安定したら（ステップＳ４０１）、処理室２０１内の温度を４３０℃に保持した状態で次のステップを順次実行する。
【０１７０】
（ＴｉＣｌ４供給：ステップＳ４０２）
ステップＳ４０２では、ガス供給系３０３のガス供給管３３１よりＴｉＣｌ４を処理室２０１内に供給する。バルブ３３７を閉じ、バルブ３３６を開ける。ＴｉＣｌ４は常温で液体であり、液体のＴｉＣｌ４が液体マスフローコントローラ３３３で流量調整されて気化器３３５に供給され気化器３３５で気化される。ＴｉＣｌ４を処理室２０１に供給する前は、バルブ３３８を閉じ、バルブ６３４を開けて、バルブ６３４を介してＴｉＣｌ４をベントライン６３０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５３２で流量調整する。
【０１７１】
そして、ＴｉＣｌ４を処理室２０１に供給する際には、バルブ６３４を閉じ、バルブ３３８を開けて、ＴｉＣｌ４をバルブ３３８の下流のガス供給管３３０に供給すると共に、バルブ５３４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５３０から供給する。ＴｉＣｌ４はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３３８の下流側で合流し混合され、ノズル４３０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。この時、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して処理室２０１内の圧力を２０〜５０Ｐａの範囲であって、例えば３０Ｐａに維持する。液体マスフローコントローラ３１２で制御するＴｉＣｌ４の供給量は１．０〜２．０ｇ／ｍｉｎである。ＴｉＣｌ４にウエハ２００を晒す時間は３〜１０秒間である。
【０１７２】
このとき、処理室２０１内に流しているガスは、ＴｉＣｌ４と不活性ガスであるＮ２のみであり、ＮＨ３は存在しない。したがって、ＴｉＣｌ４は気相反応を起こすことはなく、ウエハ２００の表面や下地膜と表面反応（化学吸着）して、原料（ＴｉＣｌ４）の吸着層またはＴｉ層（以下、Ｔｉ含有層）を形成する。ＴｉＣｌ４の吸着層とは、原料分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。Ｔｉ層とは、Ｔｉにより構成される連続的な層の他、これらが重なってできるＴｉ薄膜をも含む。なお、Ｔｉにより構成される連続的な層をＴｉ薄膜という場合もある。
【０１７３】
同時に、ガス供給管３５０の途中につながっているキャリアガス供給管５５０から、バルブ５５４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＮＨ３側のノズル４５０やガス供給管３５０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４１０やガス供給管３１０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４２０やガス供給管３２０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３４０の途中につながっているキャリアガス供給管５４０から、バルブ５４４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４４０やガス供給管３４０にＴｉＣｌ４が回り込むことを防ぐことができる。
【０１７４】
（残留ＴｉＣｌ４除去：ステップＳ４０３）
ステップＳ４０３では、残留ＴｉＣｌ４を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３３０のバルブ３３８を閉めて処理室２０１へのＴｉＣｌ４の供給を停止し、バルブ６３４を開けてベントライン６３０へＴｉＣｌ４を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴｉＣｌ４を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＴｉＣｌ４供給ラインであるガス供給管３３０から、さらには、ガス供給管３５０、ガス供給管３１０、３２０、３４０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＴｉＣｌ４を排除する効果が高まる。
【０１７５】
（ＮＨ３供給：ステップＳ４０４）
ステップＳ４０４では、ガス供給系３０５のガス供給管３５１よりＮＨ３を処理室２０１内に供給する。ＮＨ３はマスフローコントローラ３５３で流量調整されて供給される。ＮＨ３を処理室２０１に供給する前は、バルブ３５８を閉じ、バルブ６５４を開けて、バルブ６５４を介してＮＨ３をベントライン６５０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５５０で流量調整する。
【０１７６】
そして、ＮＨ３を処理室２０１に供給する際には、バルブ６５４を閉じ、バルブ３５８を開けて、ＮＨ３をバルブ３５８の下流のガス供給管３５０に供給すると共に、バルブ５５４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５５０から供給する。ＮＨ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３５８の下流側で合流し混合され、ノズル４５０を介して処理室２０１に供給されつつ排気管２３１から排気される。ＮＨ３を流すときは、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調節して処理室２０１内圧力を５０〜１０００Ｐａの範囲であって、例えば６０Ｐａに維持する。マスフローコントローラ３５３で制御するＮＨ３の供給流量は１〜１０ｓｌｍである。ＮＨ３にウエハ２００を晒す時間は１０〜３０秒間である。
【０１７７】
同時に、ガス供給管３３０の途中につながっているキャリアガス供給管５３０から、バルブ５３４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ＴｉＣｌ４側のノズル４３０やガス供給管３３０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管３１０の途中につながっているキャリアガス供給管５１０から、バルブ５１４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４１０やガス供給管３１０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３２０の途中につながっているキャリアガス供給管５２０から、バルブ５２４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４２０やガス供給管３２０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができ、同時にガス供給管３４０の途中につながっているキャリアガス供給管５４０から、バルブ５４４を開けてＮ２（不活性ガス）を流すと、ノズル４４０やガス供給管３４０にＮＨ３が回り込むことを防ぐことができる。
【０１７８】
ＮＨ３の供給により、ウエハ２００上に化学吸着したＴｉ含有層とＮＨ３が表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上に窒化チタン膜が成膜される。
【０１７９】
（残留ＮＨ３除去：ステップＳ４０５）
ステップＳ４０５では、残留ＮＨ３を処理室２０１内から除去する。ガス供給管３５０のバルブ３５８を閉めて処理室２０１へのＮＨ３の供給を停止し、バルブ６５４を開けてベントライン６５０へＮＨ３を流す。このとき排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＮＨ３を処理室２０１内から排除する。このときＮ２等の不活性ガスを、ＮＨ３供給ラインであるガス供給管３５０から、さらには、ガス供給管３３０、ガス供給管３１０、３２０、３４０から、処理室２０１内へ供給すると、さらに残留ＮＨ３を排除する効果が高まる。
【０１８０】
上記ステップＳ４０２〜Ｓ４０５を１サイクルとし、少なくとも１回以上行なう（ステップＳ４０６）ことによりウエハ２００上にＡＬＤ法を用いて所定膜厚の窒化チタン膜４２を成膜する（図５Ｈ参照）。この場合、各サイクル中で、上記の通りに、ステップＳ４０２におけるＴｉ含有原料であるＴｉＣｌ４により構成される雰囲気と、ステップＳ４０４における窒化ガスであるＮＨ３により構成される雰囲気の夫々の雰囲気が処理室２０１内で混合しないように成膜することに留意する。
【０１８１】
所定膜厚の窒化チタン膜４２を形成する成膜処理がなされると、Ｎ２等の不活性ガスを処理室２０１内へ供給しつつ排気することで処理室２０１内を不活性ガスでパージする（ガスパージ：ステップＳ４０７）。その後、処理室２０１内の雰囲気を不活性ガスで置換し、（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力を常圧に復帰する（大気圧復帰：ステップＳ４０８）。その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から処理室２０１の外部に搬出（ボートアンロード：ステップＳ４０９）される。その後、処理済ウエハ２００はボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ：ステップＳ４１０）。
【０１８２】
（ガスクリーニング：ステップＳ１１４）
以上のように、上電極４３を形成して、ウエハ２００を処理室２０１から取り出した後に、ガスクリーニングを行う。
【０１８３】
図１２、図１３、図１〜３を参照して、ガスクリーニングプロセス（図４のステップＳ１１４）について説明する。
【０１８４】
ガスクリーニングでは、処理室２０１内にクリーニングガスを供給して、処理室２０１内やボート２１７等に付着した導電性膜もしくは絶縁性膜である堆積物を除去する。ＢＣｌ３にＯ２を添加したクリーニングガスを使用することで、ＺｒＯ２膜、Ａｌ２Ｏ３膜、ＴｉＯ２膜、ＴｉＮ膜を除去する。ガスクリーニングを行うことにより、各工程間のクロスコンタミネーションを低減し、また、より高い生産性を実現できる。
【０１８５】
ガスクリーニングを行うには、バルブ３１６を閉じ、バルブ３１７を開けて、ガス供給系３０１のガス供給管３１２よりＢＣｌ３を供給し、バルブ３２６を閉じ、バルブ３２７を開けて、ガス供給系３０２のガス供給管３２２よりＢＣｌ３を供給し、バルブ３３６を閉じ、バルブ３３７を開けて、ガス供給系３０３のガス供給管３３２よりＢＣｌ３を供給する。また、バルブ３４６を閉じ、バルブ３４７を開けて、ガス供給系３０４のガス供給管３４２よりＯ２を供給する。なお、ガス供給系３０５のバルブ３５８は閉じておく。
【０１８６】
エッチングガスは、Ｎ２等の不活性ガスで希釈した濃度で用いてもよく、エッチングガスのＢＣｌ３を希釈して使用する場合には、バルブ５１４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５１０から供給し、バルブ５２４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５２０から供給し、バルブ５３４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５３０から供給する。Ｏ２を希釈して使用する場合には、バルブ５４４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５４０から供給する。なお、バルブ５５４は閉じておく。
【０１８７】
ガスエッチングを行うには、処理室２０１へのＢＣｌ３およびＯ２の供給は連続的に行なっても良いが、ＢＣｌ３およびＯ２の処理室２０１への供給と処理室２０１内の排気管２３１からの排気とを交互に間欠的（断続的）に行なっても良い。すなわち、サイクルエッチングによるクリーニングを行なっても良い。具体的には、図１２、１３に示すように、次のステップＳ５０３〜Ｓ５０６を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返すことでクリーニング工程を行っても良い。
【０１８８】
本実施の形態では、ＢＣｌ３およびＯ２は、Ｎ２の不活性ガスで希釈して用い、サイクルエッチングによってクリーニングを行う。以下、各工程について説明する。
【０１８９】
ガスクリーニングを行う際には、ヒータ２０７を制御して処理室２０１内を例えば５００℃〜８５０℃の範囲の温度であって、好適には５５０℃に保持する。
【０１９０】
その後、ウエハ２００を搭載しない状態のボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される（ステップＳ５０１）。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０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。
【０１９１】
その後、処理室２０１内の温度が５５０℃に達して温度等が安定したら（ステップＳ５０２）、処理室２０１内の温度を５５０℃に保持した状態で次のステップを順次実行する。
【０１９２】
（真空排気：ステップＳ５０３）
まず、バルブ３１８、３２８、３３８、３４８、３５８、５１４、５２４、５３４、５４４、５５４を閉じた状態で、ＡＰＣバルブ２４３を開き、処理室２０１内を真空排気する。処理室２０１内の圧力が第１圧力に到達した後、ＡＰＣバルブ２４３を閉じる。これにより処理室２０１内を封止する。
【０１９３】
ガス供給系３０１では、バルブ３１７を開け、ＢＣｌ３をマスフローコントローラ３１４で流量調整してガス供給管３１２に流しておくが、処理室２０１に供給する前は、バルブ３１８を閉じ、バルブ６１４を開けて、バルブ６１４を介してＢＣｌ３をベントライン６１０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５１２で流量調整する。
【０１９４】
ガス供給系３０２では、バルブ３２７を開け、ＢＣｌ３をマスフローコントローラ３２４で流量調整してガス供給管３２２に流しておくが、処理室２０１に供給する前は、バルブ３２８を閉じ、バルブ６２４を開けて、バルブ６２４を介してＢＣｌ３をベントライン６２０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５２２で流量調整する。
【０１９５】
ガス供給系３０３では、バルブ３３７を開け、ＢＣｌ３をマスフローコントローラ３３４で流量調整してガス供給管３３２に流しておくが、処理室２０１に供給する前は、バルブ３３８を閉じ、バルブ６３４を開けて、バルブ６３４を介してＢＣｌ３をベントライン６３０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５３２で流量調整する。
【０１９６】
ガス供給系３０４では、バルブ３４７を開け、Ｏ２をマスフローコントローラ３４４で流量調整してガス供給管３４２に流しておくが、処理室２０１に供給する前は、バルブ３４８を閉じ、バルブ６４４を開けて、バルブ６４４を介してＯ２をベントライン６４０に流しておく。一方では、キャリアガスとしてのＮ２をマスフローコントローラ５４２で流量調整する。
【０１９７】
（ＢＣｌ３およびＯ２供給：ステップＳ５０４）
ＡＰＣバルブ２４３が閉じられ処理室２０１内の圧力が後記する第１圧力となった状態で、ＢＣｌ３およびＯ２を処理室２０１内に供給する。その供給は次のようにして行う。
【０１９８】
バルブ６１４を閉じ、バルブ３１８を開けて、ＢＣｌ３をバルブ３１８の下流のガス供給管３１０に供給すると共に、バルブ５１４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５１０から供給する。ＢＣｌ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３１８の下流側で合流し混合され、ノズル４１０を介して処理室２０１に供給される。
【０１９９】
バルブ６２４を閉じ、バルブ３２８を開けて、ＢＣｌ３をバルブ３２８の下流のガス供給管３２０に供給すると共に、バルブ５２４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５２０から供給する。ＢＣｌ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３２８の下流側で合流し混合され、ノズル４２０を介して処理室２０１に供給される。
【０２００】
バルブ６３４を閉じ、バルブ３３８を開けて、ＢＣｌ３をバルブ３３８の下流のガス供給管３３０に供給すると共に、バルブ５３４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５３０から供給する。ＢＣｌ３はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３３８の下流側で合流し混合され、ノズル４３０を介して処理室２０１に供給される。
【０２０１】
バルブ６４４を閉じ、バルブ３４８を開けて、Ｏ２をバルブ３４８の下流のガス供給管３４０に供給すると共に、バルブ５４４を開けて、キャリアガス（Ｎ２）をキャリアガス供給管５４０から供給する。Ｏ２はキャリアガス（Ｎ２）とバルブ３４８の下流側で合流し混合され、ノズル４４０を介して処理室２０１に供給される。
【０２０２】
（ＢＣｌ３およびＯ２封じ込め：ステップＳ５０５）
このようにして、ＢＣｌ３およびＯ２ならびにキャリアガス（Ｎ２）を処理室２０１内へ供給し、処理室２０１内の圧力が後記する第２圧力となったところでバルブ３１８、３２８、３３８、３４８、５１４、５２４、５３４、５４４を閉じ、処理室２０１内へのＢＣｌ３およびＯ２ならびにキャリアガス（Ｎ２）の供給を停止する。これによりガス供給系を封止する。このとき、処理室２０１に直接つながる全てのバルブが閉じられた状態となる。すなわち、ガス供給系および排気系が共に封止された状態となる。これにより、処理室２０１内が封止され、処理室２０１内にＢＣｌ３およびＯ２を封じ込めた状態となる。そして、この状態、すなわち、ガス供給系および排気系を封止することで処理室２０１内を封止し、処理室２０１内にＢＣｌ３およびＯ２を封入した状態を所定時間維持する。
【０２０３】
バルブ３１８、３２８、３３８、３４８を閉じて処理室２０１内へのＢＣｌ３の供給を止めると、バルブ６１４、６２４、６３４を開けて、ＢＣｌ３をベントライン６１０、６２０、６３０に流し、バルブ６４４を開けて、Ｏ２をベントライン６４０に流す。
【０２０４】
（ガス除去：ステップＳ５０６）
処理室２０１内にＢＣｌ３およびＯ２を封入してから所定時間経過後、ＡＰＣバルブ２４３を開き、排気管２３１を通して処理室２０１内の真空排気を行う。その後、バルブ５１４、５２４、５３４、５４４を開き、処理室２０１内にＮ２の不活性ガスを供給しつつ排気管２３１より排気し、処理室２０１内のガスパージを行う。
【０２０５】
以上のステップＳ５０３〜Ｓ５０６を１サイクルとして、このサイクルを所定回数繰り返す（ステップＳ５０７）ことでサイクルエッチングによるクリーニングを行う。このように、クリーニングの際、ＡＰＣバルブ２４３を一定時間閉じるステップと、ＡＰＣバルブ２４３を一定時間開くステップと、を所定回数繰り返すようにする。すなわち、ＡＰＣバルブ２４３の開閉を間欠的（断続的）に所定回数繰り返すようにする。サイクルエッチングによるクリーニングによれば、１サイクルあたりのエッチング量を確認しておくことで、サイクル回数によりエッチング量を制御することができる。また、連続的にエッチングガスを流してクリーニングする方式に比べ、ガスの消費量を少なくすることができる。
【０２０６】
処理室２０１内に導入されたＢＣｌ３とＯ２は、処理室２０１内全体に拡散し、処理室２０１内、すなわち反応管２０３の内壁やボート２１７に付着したＺｒＯ２膜、Ａｌ２Ｏ３膜、ＴｉＯ２膜、ＴｉＮ膜と接触し、熱的に化学反応が生じ、蒸気圧が高い反応生成物が生成され、生成された反応生成物は、排気管２３１から処理室２０１の外部へ排気される。このようにして、処理室２０１内のクリーニングが行われる。
【０２０７】
予め設定された回数だけ上記サイクルが行われると、処理室２０１内を真空引きし、その後、処理室２０１内にＮ２等の不活性ガスを供給しつつ排気し、処理室２０１内をパージする（パージ：ステップＳ５０８）。処理室２０１内をパージした後、処理室２０１内をＮ２等の不活性ガスで置換し、処理室２０１内の圧力を大気圧に復帰する（大気圧復帰：ステップＳ５０９）。その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、ボート２１７がマニホールド２０９の下端から処理室２０１の外部に搬出される（ボートアンロード：ステップＳ５１０）。
【０２０８】
なお、上記サイクルエッチングによるクリーニングの処理条件としては、
第１圧力：１．３３〜１３３００Ｐａ、
第２圧力：１３．３〜６６５００Ｐａ、好ましくは１３３００〜２６６００Ｐａ、
ＢＣｌ３供給流量：０．５〜５ｓｌｍ、
Ｏ２供給流量：０．０１〜０．１ｓｌｍ、
ＢＣｌ３およびＯ２ガス供給時間（遷移時間）：０．１〜１５ｍｉｎ、
ＢＣｌ３およびＯ２ガス封入時間（封入時間）：０．１〜１５ｍｉｎ、
排気時間：０．１〜１０ｍｉｎ、
サイクル数：１〜１００回、
が例示され、それぞれのクリーニング条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することでクリーニングがなされる。
【０２０９】
本実施の形態では、ＴｉＮ膜２２からなる下電極２３、ＺｒＯ２膜３２、Ａｌ２Ｏ３膜３４およびＴｉＯ２膜３６から成る誘電体膜３０、ＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を同一の基板処理装置１０１で形成するので、半導体装置に用いられるキャパシタを効率よく、しかも少ない占有床面積で行うことができる。また、装置の共通化によりスペア部品の共通化が可能となり装置運用費の低減が図れる。
【０２１０】
また、本実施の形態の基板処理装置１０１は、ウエハ２００を収容する処理室２０１と、処理室２０１に、Ｚｒを含む原料（ＴＥＭＡＺ）を供給する原料供給系３０１と、処理室２０１に、Ａｌを含む原料（ＴＭＡ）を供給する原料供給系３０２と、処理室２０１に、Ｔｉを含む原料（ＴｉＣｌ４）を供給する原料供給系３０３と、処理室２０１に、酸化剤であるＯ３を供給する酸化剤供給系３０４と、処理室２０１に、窒化剤であるＮＨ３を供給する窒化剤供給系３０５と、コントローラ２８０とを、備え、このコントローラ２８０は、ＴＥＭＡＺとＯ３を処理室２０１に交互に供給してＺｒＯ２膜３２を形成した後、ＴＭＡとＯ３を処理室２０１に交互に供給してＡｌ２Ｏ３膜３４を形成し、ＴｉＣｌ４とＯ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＯ２膜３６を形成することでＺｒＯ２膜３２、Ａｌ２Ｏ３膜３４およびＴｉＯ２膜３６を有する誘電体膜３０をウエハ２００上に形成し、ＴｉＣｌ４とＮＨ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成するよう、原料供給系３０１、原料供給系３０２、原料供給系３０３、酸化剤供給系３０４および窒化剤供給系３０５を制御している。
【０２１１】
従って、ＺｒＯ２膜３２、Ａｌ２Ｏ３膜３４およびＴｉＯ２膜３６から成る誘電体膜３０、ＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を同一の基板処理装置１０１で形成でき、半導体装置に用いられるキャパシタを効率よく、しかも少ない占有床面積で行うことができる。また、装置の共通化によりスペア部品の共通化が可能となり装置運用費の低減が図れる。
【０２１２】
また、本実施の形態では、ＴＥＭＡＺとＯ３を処理室２０１に交互に供給してＺｒＯ２膜３２を形成し、ＴＭＡとＯ３を処理室２０１に交互に供給してＡｌ２Ｏ３膜３４を形成し、ＴｉＣｌ４とＯ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＯ２膜３６を形成して誘電体膜３０を形成し、ＴｉＣｌ４とＮＨ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成しているので、シリンダー状等の立体形状であって、その形状が縮小された形状のキャパシタ構造であっても、均一な誘電体膜や電極膜が被覆性よく形成できる。
【０２１３】
また、ＴｉＣｌ４とＯ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＯ２膜３６を３層誘電体膜３０の上層として形成し、ＴｉＣｌ４とＮＨ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成しているので、ＴｉＯ２膜３６の形成後に、連続してＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成できる。すなわち、処理室２０１からウエハ２００を搭載したボート２１７を取り出すことなく、ウエハ２００を搭載したボート２１７を同じ処理室２０１に挿入したまま、処理室２０１の温度を変更し、ガスの種類を変更するだけで、ＴｉＯ２膜３６の形成後に、連続してＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成できるので、大幅な時間短縮が可能となる。
【０２１４】
図１４に、誘電体膜３０の形成と、上電極４３用のＴｉＮ膜４２の形成を、処理室２０１からウエハ２００を搭載したボート２１７を取り出すことなく挿入したままで連続して行う場合（連続の場合）の処理時間と、誘電体膜３０を形成した後、処理室２０１からウエハ２００を搭載したボート２１７を取り出し、ボート２１７からウエハ２００を搬出し、別の処理装置までウエハ２００を搬送し、別の処理装置でウエハ２００をボートに搭載し、ウエハ２００を搭載したボートを別の処理装置の処理室に搬入して、上電極４３用のＴｉＮ膜４２の形成を行う場合（別々の場合）の処理時間を、模式的に示している。
【０２１５】
図１４に示すように、誘電体膜３０の形成と上電極４３用のＴｉＮ膜４２の形成を連続で処理する事で、別々の場合の前処理時問（基板搬入、ボート挿入、真空引き、温度安定など）、後処理時間（窒素パージ、ボート取り出し、基板冷却、基板搬出）、処理済基板の運搬時間および処理待ち時間が、連続の場合のガス置換時間に置き換わることになり大幅な時間短縮が可能となる。
【０２１６】
また、ＴｉＣｌ４とＯ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＯ２膜３６を３層誘電体膜３０の上層として形成し、ＴｉＣｌ４とＮＨ３を処理室２０１に交互に供給してＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成しているので、Ｔｉ供給用配管が供給でき、その分装置構成が簡単になる。
【０２１７】
上記実施の形態では、図４に示すように、ＺｒＯ２膜３２の形成（ステップＳ１０６）、Ａｌ２Ｏ３膜３４の形成（ステップＳ１０８）、ＴｉＯ２膜３６の形成（ステップＳ１１０）を行い、その後、連続してＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成し（ステップＳ１１２）、その後にガスクリーニング（ステップＳ１１４）を行って、ＺｒＯ２膜、Ａｌ２Ｏ３膜、ＴｉＯ２膜、ＴｉＮ膜を除去することにより、各工程間のクロスコンタミネーションを低減したが、図１５に示すように、ＺｒＯ２膜３２の形成（ステップＳ１０６）、Ａｌ２Ｏ３膜３４の形成（ステップＳ１０８）、ＴｉＯ２膜３６の形成（ステップＳ１１０）を行って誘電体膜３０を形成した後、ガスクリーニング（ステップＳ１１１）を行い、その後、ＴｉＮ膜４２からなる上電極４３を形成し（ステップＳ１１２）、その後にガスクリーニング（ステップＳ１１４）を行うと、誘電体膜３０（ＺｒＯ２膜、Ａｌ２Ｏ３膜、ＴｉＯ２膜）形成と上電極４３（ＴｉＮ膜）形成との間のクロスコンタミネーションをより有効に低減することができる。
【０２１８】
さらに、図１６に示すように、ＺｒＯ２膜３２の形成（ステップＳ１０６）とＡｌ２Ｏ３膜３４の形成（ステップＳ１０８）との間にガスクリーニング（ステップＳ１０７）を行い、Ａｌ２Ｏ３膜３４の形成（ステップＳ１０８）とＴｉＯ２膜３６の形成（ステップＳ１１０）との間にもガスクリーニング（ステップＳ１０９）を行うと、誘電体膜３０を構成するＺｒＯ２膜３２形成と、Ａｌ２Ｏ３膜３４形成と、ＴｉＯ２膜３６形成との間のクロスコンタミネーションをより有効に低減することができる。
【０２１９】
上記実施の形態では、下電極２３を形成した後に、ウエハ２００を処理室２０１からディスチャージしたが、下電極２３を図５Ｆのようにシリンダーホール２０等を形成するように加工をしない場合には、ウエハ２００を処理室２０１からディスチャージせずにそのままプロセス条件を変更して誘電膜３０成膜プロセス（図４のステップＳ１０６、Ｓ１０８，Ｓ１１０）に入っても良い。
【０２２０】
上記実施の形態では、チタン含有原料として、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）を使用したが、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）に代えて、テトラキスジメチルアミノチタン（ＴＤＭＡＴ、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）、テトラキスジエチルアミノチタン（ＴＤＥＡＴ、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ２ＣＨ３）２］４）等と使用してもよい。
【０２２１】
また、上記実施の形態では、ジルコニウム含有原料として、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺ、Ｚｒ（ＮＥｔＭｅ）４）を使用したが、ＴＥＭＡＺに代えて、Ｚｒ（Ｏ−ｔＢｕ）４、Ｚｒ（ＮＭｅ２）４、Ｚｒ（ＮＥｔ２）４、Ｚｒ（ＭＭＰ）４等と使用してもよい。
【０２２２】
また、上記実施の形態では、アルミニウム含有原料として、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ、Ａｌ（ＣＨ３）３）使用したが、ＴＭＡに代えて、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３））等を使用してもよい。
【０２２３】
また、上記実施の形態では、酸化剤として、Ｏ３を使用したが、Ｏ３に代えて、Ｏ２、ＮＯ、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、Ｈ２＋Ｏ２等を使用してもよい。
【０２２４】
また、上記実施の形態では、窒化剤として、アンモニア（ＮＨ３）を使用したが、アンモニアに代えて、窒素（Ｎ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、モノメチルヒドラジン（ＣＨ６Ｎ２）等を使用してもよい。
【０２２５】
また、上記実施の形態では、クリーニングガスとして、ＢＣｌ３を使用したが、ＢＣｌ３に代えて、ＢＢｒ３、ＢＩ３等を使用してもよい。
【０２２６】
また、上記実施の形態では、キャリアガスとして、Ｎ２（窒素）を使用したが、窒素に代えて、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｎｅ（ネオン）、Ａｒ（アルゴン）等を使用してもよい。
【０２２７】
また、上記実施の形態では、クリーニングガス時に、ＢＣｌ３にＯ２を添加したが、酸化ジルコニウム膜、酸化アルミニウム膜および酸化チタン膜をクリーニングするにはＯ２を添加した方がいいが、窒化チタン膜はＯ２を添加しなくてもクリーニング除去可能である。
【０２２８】
また、上記実施の形態では、液体原料を気化するのに、気化器３１５、３２５、３３５を使用したが、気化器に代えてバブラーを使用してもよい。
【０２２９】
（本発明の好ましい態様）
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【０２３０】
（付記１）
本発明の好ましい一態様によれば、
基板上に下電極を形成する工程と、
前記下電極の上に、それぞれ異なる金属元素を含む３種の金属酸化膜を積層して誘電膜を形成する工程と、
前記誘電膜の上に、上電極を形成する工程と、
を有し、前記各工程は同一の装置で行う半導体装置の製造方法が提供される。
【０２３１】
（付記２）
付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記各工程は同一の処理室内で行う。
【０２３２】
（付記３）
付記１または２の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記誘電膜を形成する工程と、上電極を形成する工程は連続して行う。
【０２３３】
（付記４）
付記３の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記誘電膜を形成する工程の後に、前記誘電膜を形成した前記基板を、前記誘電膜を形成する工程で使用した処理室から取り出すことなく挿入したままで、前記上電極を形成する工程を行う。
【０２３４】
（付記５）
付記１〜４のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記誘電膜を形成する工程は、
前記基板を収容した処理室への第１の金属元素を含む第１の原料の供給と前記処理室への酸化剤の供給とを交互に行って第１の金属酸化膜を形成する工程と、
前記基板を収容した前記処理室への前記第１の金属元素とは異なる第２の金属元素を含む第２の原料の供給と前記処理室への前記酸化剤の供給とを交互に行って第２の金属酸化膜を形成する工程と、
前記基板を収容した前記処理室への前記第１の金属元素および前記第２の金属元素とは異なる第３の金属元素を含む第３の原料の供給と前記処理室への前記酸化剤の供給とを交互に行って第３の金属酸化膜を形成する工程と、を含み、
前記誘電膜の上に、上電極を形成する工程は、
前記基板を収容した前記処理室への第４の金属元素を含む第４の原料の供給と前記処理室への窒化剤の供給とを交互に行って金属窒化膜を形成する工程、を含む。
【０２３５】
（付記６）
付記５の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第３の金属元素と前記第４の金属元素は同一である。
【０２３６】
（付記７）
付記６の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第３の原料と前記第４の原料は同一である。
【０２３７】
（付記８）
付記７の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第３の原料と前記第４の原料は同一の原料供給系から供給する。
【０２３８】
（付記９）
付記６〜８のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第３の金属元素と前記第４の金属元素はチタンである。
【０２３９】
（付記１０）
付記５の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、第１の金属元素はジルコニウムであり、第２の金属元素はアルミニウムであり、前記第３の金属元素と前記第４の金属元素はチタンである。
【０２４０】
（付記１１）
付記１０の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、第１の金属酸化膜は酸化ジルコニウム膜であり、第２の金属酸化膜は酸化アルミニウム膜であり、前記第３の金属酸化膜は酸化チタン膜であり、前記金属窒化膜は窒化チタン膜である。
【０２４１】
（付記１２）
付記５〜１１のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第３の原料および前記第４の原料はＴｉＣｌ４である。
【０２４２】
（付記１３）
付記５〜１２のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記酸化剤はＯ３である。
【０２４３】
（付記１４）
付記５〜１３のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記窒化剤はＮＨ３である。
【０２４４】
（付記１５）
付記１〜４のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記下電極及び前記上電極は窒化チタン膜であり、前記誘電膜を構成する３種の金属酸化膜は酸化ジルコニウム膜、酸化アルミニウム膜及び酸化チタン膜である。
【０２４５】
（付記１６）
付記１〜１５のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記誘電膜と前記上電極を形成した後にガスクリーニングを行う。
【０２４６】
（付記１７）
付記１〜１６のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記誘電膜を形成した後、前記上電極を形成する工程の前にガスクリーニングを行う。
【０２４７】
（付記１８）
付記１〜１６のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記誘電膜を形成する際は、各金属酸化膜を形成する毎にガスクリーニングを行う。
【０２４８】
（付記１９）
本発明の好ましい他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室に、第１の金属元素を含む第１の原料を供給する第１の原料供給系と、
前記処理室に、前記第１の金属元素とは異なる第２の金属元素を含む第２の原料を供給する第２の原料供給系と、
前記処理室に、前記第１の金属元素および前記第２の金属元素とは異なる第３の金属元素を含む第３の原料を供給する第３の原料供給系と、
前記処理室に、酸化剤を供給する酸化剤供給系と、
前記処理室に、窒化剤を供給する窒化剤供給系と、
前記第１の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第１の金属酸化膜を形成した後、該第１の金属酸化膜の上に前記第２の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第２の金属酸化膜を形成し、該第２の金属酸化膜の上に前記第３の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第３の金属酸化膜を形成することで前記第１の金属酸化膜、前記第２の金属酸化膜及び前記第３の金属酸化膜を有する誘電膜を前記基板上に形成し、前記第３の原料と前記窒化剤を処理室へ交互に供給することにより前記誘電膜の上に上電極を形成するよう前記第１の原料供給系、前記第２の原料供給系、前記第３の原料供給系、前記酸化剤供給系及び前記窒化剤供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【０２４９】
（付記２０）
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
被処理体の表面にキャパシタ用下電極の金属窒化膜を成膜する工程と、
前記下電極の金属窒化膜上に誘電膜を成膜する工程と、
前記誘電膜上にキャパシタ用上電極の金属窒化膜を成膜する工程と、を
同一の半導体製造装置の処理容器内で行う成膜方法が提供される。
【０２５０】
（付記２１）
付記２０の成膜方法であって、好ましくは、前記誘電膜を形成する工程と前記キャパシタ用上電極の金属窒化膜を形成する工程とを連続して同一の半導体製造装置の処理容器内で行う。
【０２５１】
（付記２２）
付記２０または２１の成膜方法であって、好ましくは、前記キャパシタ用上電極の金属窒化膜は、前記上電極の金属窒化膜の金属を含む金属原料と窒素含有還元剤とを交互に前記処理容器内に供給して成膜し、前記誘電膜は、前記誘電膜を構成する金属を含む金属原料と酸化剤とを交互に前記処理容器内に供給して成膜する。
【０２５２】
（付記２３）
付記２２の成膜方法であって、好ましくは、前記上電極の金属窒化膜の金属を含む金属原料はＴｉＣｌ４であり、前記窒素含有還元剤はＮＨ３である。
【０２５３】
（付記２４）
付記２２または２３の成膜方法であって、好ましくは、前記誘電膜を構成する金属を含む金属原料はＴｉＣｌ４であり、前記酸化剤はＯ３またはＨ２Ｏである。
【０２５４】
以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【０２５５】
２０ シリンダーホール
２２、４２ 窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）
２３ 下電極
３０ 誘電体膜
３２ ＺｒＯ２膜
３４ Ａｌ２Ｏ３膜
３６ ＴｉＯ２膜
４３ 上電極
１０１ 基板処理装置
１１５ ボートエレベータ
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７ ヒータ
２０９ マニホールド
２１７ ボート
２１８ ボート支持台
２１９ シールキャップ
２３１、２３２ 排気管
２４３ ＡＰＣバルブ
２４５ 圧力センサ
２４６ 真空ポンプ
２５０ 加熱用電源
２６３ 温度センサ
２６７ 回転機構
２８０ コントローラ
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５ ガス供給系
３１０、３１１、３１２、３２０、３１２、３２２、３３０、３３１、３３２、３４０、３４１、３４２、３５０、３５１ ガス供給管
３１３、３１４、３２３、３２４、３３３、３３４、３４３、３４４、３５３、５１２、５２２、５３２、５４２、５５２ マスフローコントローラ
３１３、３２３、３３３ 液体マスフローコントローラ
３１５、３２５、３３５ 気化器
３１６、３１７、３１８、３２６、３２７、３２８、３３６、３３７、３３６、３４６、３４７、３４８、３５８、５１４、５２４、５３４、５４４、５５４、６１４、６２４、６３４、６４４、６５４ バルブ
４１０、４２０、４３０、４４０、４５０ ノズル
４１０ａ、４２０ａ、４３０ａ、４４０ａ、４５０ａ ガス供給孔
５１０、５２０、５３０、５４０、５５０ キャリアガス供給管
６１０、６２０、６３０、６４０、６５０ ベントライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に下電極を形成する工程と、
前記下電極の上に、それぞれ異なる金属元素を含む３種の金属酸化膜を積層して誘電膜を形成する工程と、
前記誘電膜の上に、上電極を形成する工程と、
を有し、前記各工程は同一の装置で行う半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記誘電膜を形成する工程と、上電極を形成する工程は連続して行う請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記下電極及び前記上電極は窒化チタン膜であり、前記誘電膜を構成する３種の金属酸化膜は酸化ジルコニウム膜、酸化アルミニウム膜及び酸化チタン膜である請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記誘電膜を形成する際は、各金属酸化膜を形成する毎にガスクリーニングを行う請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
基板を収容する処理室と、
前記処理室に、第１の金属元素を含む第１の原料を供給する第１の原料供給系と、
前記処理室に、前記第１の金属元素とは異なる第２の金属元素を含む第２の原料を供給する第２の原料供給系と、
前記処理室に、前記第１の金属元素および前記第２の金属元素とは異なる第３の金属元素を含む第３の原料を供給する第３の原料供給系と、
前記処理室に、酸化剤を供給する酸化剤供給系と、
前記処理室に、窒化剤を供給する窒化剤供給系と、
前記第１の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第１の金属酸化膜を形成した後、該第１の金属酸化膜の上に前記第２の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第２の金属酸化膜を形成し、該第２の金属酸化膜の上に前記第３の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第３の金属酸化膜を形成することで前記第１の金属酸化膜、前記第２の金属酸化膜及び前記第３の金属酸化膜を有する誘電膜を前記基板上に形成し、前記第３の原料と前記窒化剤を処理室へ交互に供給することにより前記誘電膜の上に上電極を形成するよう前記第１の原料供給系、前記第２の原料供給系、前記第３の原料供給系、前記酸化剤供給系及び前記窒化剤供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項１】
基板上に下電極を形成する工程と、
前記下電極の上に、それぞれ異なる金属元素を含む３種の金属酸化膜を積層して誘電膜を形成する工程と、
前記誘電膜の上に、上電極を形成する工程と、
を有し、前記各工程は同一の装置で行う半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記誘電膜を形成する工程と、上電極を形成する工程は連続して行う請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記下電極及び前記上電極は窒化チタン膜であり、前記誘電膜を構成する３種の金属酸化膜は酸化ジルコニウム膜、酸化アルミニウム膜及び酸化チタン膜である請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記誘電膜を形成する際は、各金属酸化膜を形成する毎にガスクリーニングを行う請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
基板を収容する処理室と、
前記処理室に、第１の金属元素を含む第１の原料を供給する第１の原料供給系と、
前記処理室に、前記第１の金属元素とは異なる第２の金属元素を含む第２の原料を供給する第２の原料供給系と、
前記処理室に、前記第１の金属元素および前記第２の金属元素とは異なる第３の金属元素を含む第３の原料を供給する第３の原料供給系と、
前記処理室に、酸化剤を供給する酸化剤供給系と、
前記処理室に、窒化剤を供給する窒化剤供給系と、
前記第１の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第１の金属酸化膜を形成した後、該第１の金属酸化膜の上に前記第２の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第２の金属酸化膜を形成し、該第２の金属酸化膜の上に前記第３の原料と前記酸化剤を処理室へ交互に供給して第３の金属酸化膜を形成することで前記第１の金属酸化膜、前記第２の金属酸化膜及び前記第３の金属酸化膜を有する誘電膜を前記基板上に形成し、前記第３の原料と前記窒化剤を処理室へ交互に供給することにより前記誘電膜の上に上電極を形成するよう前記第１の原料供給系、前記第２の原料供給系、前記第３の原料供給系、前記酸化剤供給系及び前記窒化剤供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図５Ｇ】
【図５Ｈ】
【図５Ｉ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図５Ｇ】
【図５Ｈ】
【図５Ｉ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１０４７１９（Ｐ２０１２−１０４７１９Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５３１６９（Ｐ２０１０−２５３１６９）
【出願日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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