基板処理装置
【課題】一括して処理することの出来る基板の枚数を減らすことなく、隣接する基板間へのガスの供給を安価に促進させると共に、処理ガスの希釈を抑制する基板処理装置を提供する。
【解決手段】積層された基板１０を収容して処理する処理室２と、処理室２の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されて処理室内に処理ガスを供給する１本以上の処理ガス供給ノズル２２ａ（２２ｂ）と、処理室２の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられ処理室内２に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズル２２ｃ（２２ｄ）と、前記不活性ガス供給ノズルに設けられた不活性ガス噴出口２４ｃ（２４ｄ）と、処理室２内を排気する排気ライン７ａとを有し、前記不活性ガス噴出口は、処理室２の内壁と基板１０の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている。
【解決手段】積層された基板１０を収容して処理する処理室２と、処理室２の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されて処理室内に処理ガスを供給する１本以上の処理ガス供給ノズル２２ａ（２２ｂ）と、処理室２の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられ処理室内２に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズル２２ｃ（２２ｄ）と、前記不活性ガス供給ノズルに設けられた不活性ガス噴出口２４ｃ（２４ｄ）と、処理室２内を排気する排気ライン７ａとを有し、前記不活性ガス噴出口は、処理室２の内壁と基板１０の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する工程を有する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばＤＲＡＭ等の半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に薄膜を形成する基板処理工程が実施されてきた。かかる基板処理工程は、水平姿勢で多段に積層された基板を収納して処理する処理室と、処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給ノズルと、処理室内を排気する排気ラインと、を有する基板処理装置により実施されてきた。そして、複数の基板を支持した基板保持具を処理室内に搬入し、排気ラインにより処理室内を排気しつつ処理ガス供給ノズルから処理室内にガスを供給することにより、各基板の間にガスを通過させて基板上に薄膜を形成していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の基板処理工程においては、各基板の中心付近までガスが流れにくく、各基板の外周付近と中心付近とではガスの供給量に差異が生じてしまい、基板処理の面内均一性が低下してしまう場合があった。例えば、基板の外周付近に形成される薄膜が、基板の中心付近に形成される薄膜に比べて厚くなってしまう場合があった。
【０００４】
各基板の中心付近へのガスの供給を促すため、基板保持具により支持される各基板の周縁と処理室の内壁との間にリング状の整流板をそれぞれ設ける方法も考えられる。しかしながら、かかる方法では、基板保持具へ基板を移載する基板移載機構と整流板とが干渉（接触）してしまう場合があった。かかる干渉を避けるために基板の積層ピッチを広く確保すると、一括して処理することの出来る基板の枚数が少なくなってしまう場合があった。また、リング状の整流板を供えた基板保持具は、その構造の複雑さから破損もしやすく、高価であった。
【０００５】
また、各基板の中心付近へのガスの供給を促すため、処理室内に、処理ガス供給ノズルを両方から挟むように一対の不活性ガスノズルを設ける方法も考えられる。すなわち、処理ガス供給ノズルから供給する処理ガスを、一対の不活性ガスノズルから供給する不活性ガスで挟み込むことにより、各基板の中心付近への処理ガスの供給を促す方法も考えられる。しかしながら、かかる方法では、基板に供給される処理ガスが不活性ガスにより希釈されてしまい、成膜レートが低下してしまう場合があった。
【０００６】
本発明は、一括して処理することの出来る基板の枚数を減らすことなく、各基板の中心付近へのガスの供給を促進させると共に、処理ガスの希釈を抑制することが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、水平姿勢で多段に積層された基板を収容して処理する処理室と、前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されて前記処理室内に処理ガスを供給する１本以上の処理ガス供給ノズルと、前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられ前記処理室内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズルと、前記不活性ガス供給ノズルに設けられた不活性ガス噴出口と、前記処理室内を排気する排気ラインと、を有し、前記不活性ガス噴出口は、前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる基板処理装置によれば、一括して処理することの出来る基板の枚数を減らすことなく、各基板の中心付近へのガスの供給を促進させると共に、処理ガスの希釈をすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
上述したように、上述の基板処理工程においては、各基板の中心付近までガスが流れにくく、各基板の外周付近と中心付近とではガスの供給量に差異が生じてしまい、基板処理の面内均一性が低下してしまう場合があった。例えば、アミン系のＨｆ原料ガスとＯ３ガスとを基板上に供給して形成されるＨｆ酸化膜（ＨｆＯ膜）や、アミン系のＺｒ原料ガスとＯ３ガスとを基板上に供給して形成されるＺｒ酸化膜（ＺｒＯ膜）等においては、基板の外周付近に形成される膜が、基板の中心付近に形成される膜に比べて薄くなってしまう場合があった。
【００１０】
隣接する基板間へのガスの供給を促すため、基板保持具により支持される各基板の周縁と処理室の内壁との間にリング状の整流板をそれぞれ設ける方法も考えられる。図６は、かかる整流板が設けられた基板保持具の概略構成図である。各基板の周縁を囲うようにリング状の整流板を設けることにより、整流板に処理ガスの一部の膜を付着させ、基板の外周付近に形成される膜を薄くすることが可能となる。なお、図７は、整流板を有さない基板保持具の概略構成図である。
【００１１】
しかしながら、かかる方法では、基板保持具へ基板を移載する基板移載機構と整流板とが干渉（接触）してしまう場合があった。かかる干渉を避けるために基板の積層ピッチを広く確保すると、一括して処理することの出来る基板の枚数が少なくなり、基板処理の生産性が低下してしまう場合があった。また、リング状の整流板を供えた基板保持具は、その構造の複雑さから破損もしやすく、高価であった。
【００１２】
また、各基板の中心付近へのガスの供給を促すため、処理ガス供給ノズルを両方から挟むような一対の不活性ガスノズルを処理室内に設ける方法も考えられる。図５は、処理ガス供給ノズル２２ａ’２３ａ’を両方から挟むような一対の不活性ガスノズル２２ｃ’２３ｄ’を処理室４’内に設けた処理炉の水平断面図である。処理ガス供給ノズル２２ａ’２３ａ’には噴出口２３ａ’，２３ｂ’が、不活性ガスノズル２２ｃ’２３ｄ’には噴出口２３ｃ’，２３ｄ’が、それぞれ基板としてのウエハ１０’の中心に向けてガスを噴出するようにそれぞれ設けられている。係る構成によれば、としての噴出口２３ａ’，２３ｂ’から供給された処理ガスのガス流（図中実線で示す矢印）が、としての噴出口２３ｃ’，２３ｄ’から供給された不活性ガス流（図中破線で示す矢印）により両側から挟みこまれてその流路が制限され、各ウエハ１０’の中心付近へのガスの供給が促される。
【００１３】
しかしながら、かかる方法では、ウエハ１０’に供給される処理ガスが不活性ガスにより希釈されてしまい、成膜レートが低下してしまう場合があった。
【００１４】
そこで発明者等は、一括して処理することの出来る基板の枚数を減らすことなく、各基板の中心付近へのガスの供給を促進させると共に、処理ガスの希釈を抑制して成膜レートの低下を回避する方法について鋭意研究を行った。その結果、処理室内に処理ガスを供給する際に処理ガスの両側から不活性ガスを同時に流すと共に、不活性ガスを処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に噴射することにより、上述の課題を解決できるとの知見を得た。本発明は、発明者等が得たかかる知見を基になされた発明である。
【００１５】
＜本発明の第１の実施形態＞
以下に、本発明の第１の実施形態を図面に即して説明する。
【００１６】
（１）基板処理装置の構成
まず、半導体装置の製造工程の一工程としての基板処理工程を実施する基板処理装置１０１の構成例について説明する。図８は、本実施形態にかかる基板処理装置１０１の斜透視図である。
【００１７】
図８に示すように、本実施形態にかかる基板処理装置１０１は筐体１１１を備えている。シリコン等からなるウエハ（基板）１０を筐体１１１内外へ搬送するには、複数のウエハ１０を収納するウエハキャリア（基板収納容器）としてのカセット１１０が使用される。筐体１１１内側の前方には、カセットステージ（基板収納容器受渡し台）１１４が設けられている。カセット１１０は、図示しない工程内搬送装置によってカセットステージ１１４上に載置され、また、カセットステージ１１４上から筐体１１１外へ搬出されるように構成されている。
【００１８】
カセット１１０は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ１０が垂直姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させ、カセット１１０内のウエハ１０を水平姿勢とさせ、カセット１１０のウエハ出し入れ口を筐体１１１内の後方を向かせることが可能なように構成されている。
【００１９】
筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収納容器載置棚）１０５が設置されている。カセット棚１０５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、後述するウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。また、カセットステージ１１４の上方には、予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。
【００２０】
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収納容器搬送装置）１１８が設けられている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収納容器昇降機構）１１８ａと、カセット１１０を保持したまま水平移動可能な搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収納容器搬送機構）１１８ｂと、を備えている。これらカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連係動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、予備カセット棚１０７、移載棚１２３の間で、カセット１１０を相互に搬送するように構成されている。
【００２１】
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設けられている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ１０を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂと、を備えている。なお、ウエハ移載装置１２５ａは、ウエハ１０を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用治具）１２５ｃを備えている。これらウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連係動作により、ウエハ１０を移載棚１２３上のカセット１１０内からピックアップして後述するボート（基板保持具）１１へ装填（チャージング）したり、ウエハ１０をボート１１から脱装（ディスチャージング）して移載棚１２３上のカセット１１０内へ収納したりするように構成されている。
【００２２】
筐体１１１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部に
は開口が設けられている。かかる開口は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。なお、処理炉２０２の構成については後述する。
【００２３】
処理炉２０２の下方には、ボート１１を昇降させて処理炉２０２内外へ搬送させる昇降機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台には、連結具としてのアーム１２８が設けられている。アーム１２８上には、ボート１１を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１１５によりボート１１が上昇したときに処理炉２０２の下端部を気密に閉塞する蓋体としてのシールキャップ９が水平姿勢で設けられている。
【００２４】
ボート１１は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウエハ１０を、水平姿勢で、かつその中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に保持するように構成されている。ボート１１の詳細な構成については後述する。
【００２５】
カセット棚１０５の上方には、供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット１３４ａが設けられている。クリーンユニット１３４ａは、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。
【００２６】
また、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびボートエレベータ１１５側と反対側である筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するよう供給フアンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット（図示せず）が設置されている。図示しない前記クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａ、ボート１１を流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるように構成されている。
【００２７】
（２）基板処理装置の動作
次に、本実施形態にかかる基板処理装置１０１の動作について説明する。
【００２８】
まず、カセット１１０が、図示しない工程内搬送装置によって、ウエハ１０が垂直姿勢となりカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させられる。その結果、カセット１１０内のウエハ１０は水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口は筐体１１１内の後方を向く。
【００２９】
次に、カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡されて一時的に保管された後、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７から移載棚１２３に移載されるか、もしくは移載棚１２３に直接搬送される。
【００３０】
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ１０は、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによって、ウエハ出し入れ口を通じてカセット１１０からピックアップされ、ウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連係動作によって移載室１２４の後方にあるボート１１に装填（チャージング）される。ボート１１にウエハ１０を受け渡したウエハ移載機構１２５は、カセット１１０に戻り、次のウエハ１０をボート１１に装填する。
【００３１】
予め指定された枚数のウエハ１０がボート１１に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部の開口が、炉口シャッタ１４７によって開放される。続いて、シールキャップ９がボートエレベータ１１５によって上昇されることに
より、処理対象のウエハ１０群を保持したボート１１が処理炉２０２内へ搬入（ローディング）される。ローディング後は、処理炉２０２内にてウエハ１０に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。処理後は、ウエハ１０およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で筐体１１１の外部へ払出される。
【００３２】
（３）処理炉の構成
続いて、本実施形態にかかる基板処理装置の処理炉２０２の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。図２は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の水平断面図である。なお、本実施形態にかかる処理炉２０２は、図１に示されているようにＣＶＤ装置（バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置）として構成されている。
【００３３】
（プロセスチューブ）
処理炉２０２は、中心線が垂直になるように縦向きに配されて筐体１１１によって固定的に支持された縦形のプロセスチューブ１を備えている。プロセスチューブ１は、インナチューブ２とアウタチューブ３とを備えている。インナチューブ２およびアウタチューブ３は、石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料によって、円筒形状にそれぞれ一体成形されている。
【００３４】
インナチューブ２は、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。インナチューブ２内には、基板保持具としてのボート１１によって水平姿勢で多段に積層されたウエハ１０を収納して処理する処理室４が形成されている。インナチューブ２の下端開口は、ウエハ１０群を保持したボート１１を出し入れするための炉口５を構成している。したがって、インナチューブ２の内径は、ウエハ１０群を保持したボート１１の最大外径よりも大きくなるように設定されている。アウタチューブ３は、インナチューブ２に対して大きめに相似し、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ２の外側を取り囲むように同心円に被せられている。インナチューブ２とアウタチューブ３との間の下端部は、円形リング形状に形成されたマニホールド６によってそれぞれ気密に封止されている。マニホールド６は、インナチューブ２およびアウタチューブ３についての保守点検作業や清掃作業のために、インナチューブ２およびアウタチューブ３に着脱自在に取り付けられている。マニホールド６が筐体１１１に支持されることにより、プロセスチューブ１は垂直に据え付けられた状態になっている。
【００３５】
（排気ライン）
マニホールド６の側壁の一部には、処理室４内の雰囲気を排気する排気ラインとしての排気管７ａが接続されている。マニホールド６と排気管７ａとの接続部には、処理室４内の雰囲気を排気する排気口７が形成されている。排気管７ａ内は、排気口７を介して、インナチューブ２とアウタチューブ３との間に形成された隙間からなる排気路８内に連通している。なお、排気路８の横断面形状は、一定幅の円形リング形状になっている。排気管７ａには、上流から順に、圧力センサ７ｄ、圧力調整バルブとしてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ７ｂ、真空排気装置としての真空ポンプ７ｃが設けられている。真空ポンプ７ｃは、処理室４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。ＡＰＣバルブ７ｂおよび圧力センサ７ｄには、圧力制御部２３６が電気的に接続されている。圧力制御部２３６は、処理室４内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力センサ７ｄにより検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ７ｂの開度を制御するように構成されている。
【００３６】
（基板保持具）
マニホールド６には、マニホールド６の下端開口を閉塞するシールキャップ９が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９は、アウタチューブ３の外径
と同等以上の円盤形状に形成されており、プロセスチューブ１の外部に垂直に設備されたボートエレベータ１１５によって水平姿勢で垂直方向に昇降されるように構成されている。
【００３７】
シールキャップ９上には、ウエハ１０を保持する基板保持具としてのボート１１が垂直に立脚されて支持されるようになっている。ボート１１は、上下で一対の端板１２、１３と、端板１２、１３間に垂直に設けられた複数本の保持部材１４とを備えている。端板１２、１３及び保持部材１４は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなる。各保持部材１４には、多数条の保持溝１５が長手方向に等間隔に設けられている。各保持部材１４は、保持溝１５が互いに対向するように設けられている。ウエハ１０の円周縁が複数本の保持部材１４における同一の段の保持溝１５内にそれぞれ挿入されることにより、複数枚のウエハ１０は水平姿勢かつ互いに中心を揃えた状態で多段に積層されて保持されるように構成されている。
【００３８】
また、ボート１１とシールキャップ９との間には、上下で一対の補助端板１６、１７が複数本の補助保持部材１８によって支持されて設けられている。各補助保持部材１８には、多数条の保持溝１９が設けられている。保持溝１９には、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなる円板形状をした複数枚の断熱板２１６が、水平姿勢で多段に装填されるように構成されている。断熱板２１６によって、後述するヒータユニット２０からの熱がマニホールド６側に伝わりにくくなるように構成されている。
【００３９】
シールキャップ９の処理室４と反対側には、ボートを回転させる回転機構２５４が設けられている。回転機構２５４の回転軸２５５は、シールキャップ９を貫通してボート１１を下方から支持している。回転軸２５５を回転させることで処理室４内にてウエハ１０を回転させることが可能なように構成されている。シールキャップ９は、上述のボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート１１を処理室４内外に搬送することが可能となっている。
【００４０】
回転機構２５４及びボートエレベータ１１５には、駆動制御部２３７が電気的に接続されている。駆動制御部２３７は、回転機構２５４及びボートエレベータ１１５が所望のタイミングにて所望の動作をするよう制御するように構成されている。
【００４１】
（ヒータユニット）
アウタチューブ３の外部には、プロセスチューブ１内を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱する加熱機構としてのヒータユニット２０が、アウタチューブ３を包囲するように設けられている。ヒータユニット２０は、基板処理装置１０１の筐体１１１に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっており、例えばカーボンヒータ等の抵抗加熱ヒータとして構成されている。
【００４２】
プロセスチューブ１内には、温度検出器としての図示しない温度センサが設置されている。ヒータユニット２０と温度センサとには、温度制御部２３８が電気的に接続されている。温度制御部２３８は、処理室４内の温度が所望のタイミングにて所望の温度分布となるように、前記温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータユニット２０への通電具合を制御するように構成されている。
【００４３】
（処理ガス供給ノズル、不活性ガス供給ノズル）
インナチューブ２の側壁の排気口７とは１８０度反対側の位置には、チャンネル形状の予備室２１が、インナチューブ２の側壁からインナチューブ２の径方向外向きに突出して垂直方向に長く延在するように形成されている。予備室２１の側壁はインナチューブ２の側壁の一部を構成している。また、予備室２１の内壁は処理室４の内壁の部を形成するよ
うに構成されている。予備室２１の内部には、予備室２１の内壁（すなわち処理室４の内壁）に沿うようにウエハ１０の積層方向に延在されて処理室４内に処理ガスを供給する処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂが設けられている。また、予備室２１の内部には、予備室２１の内壁（すなわち処理室４の内壁）に沿うようにウエハ１０の積層方向に延在されるとともにウエハ１０の周方向に沿って処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂを両方から挟むように設けられ、処理室４内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄが設けられている。
【００４４】
処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂの上流側端部である処理ガス導入口部２３ａ，２３ｂ、及び不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの上流側端部である不活性ガス導入口部２３ｃ，２３ｄは、それぞれ、マニホールド６の側壁をマニホールド６の径方向外向きに貫通してプロセスチューブ１の外部に突出している。
【００４５】
処理ガス導入口部２３ａ，２３ｂには、処理ガス供給ラインとしての処理ガス供給管２５ａ，２５ｂがそれぞれ接続されている。処理ガス供給管２５ａには、上流側から順に、例えば液体原料としてのＴＥＭＡＨ（Ｈｆ［ＮＣＨ３Ｃ２Ｈ５］４、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム）を気化させたガス等の処理ガスを供給する処理ガス供給源２８ａ、流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２７ａ、及び開閉バルブ２６ａがそれぞれ設けられている。また、処理ガス供給管２５ｂには、上流側から順に、例えばＯ３（オゾン）ガス等の処理ガスを供給する処理ガス供給源２８ｂ、流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２７ｂ、及び開閉バルブ２６ｂがそれぞれ設けられている。
【００４６】
また、不活性ガス導入口部２３ｃ，２３ｄには、不活性ガス供給ラインとしての不活性ガス供給管２５ｃ，２５ｄがそれぞれ接続されている。不活性ガス供給管２５ｃ，２５ｄには、上流側から順に、例えばＮ２ガス、Ａｒガス、Ｈｅガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給源２８ｃ，２８ｄ、流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２７ｃ，２７ｄ、及び開閉バルブ２６ｃ，２６ｄがそれぞれ設けられている。
【００４７】
ＭＦＣ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ及び開閉バルブ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄには、ガス供給・流量制御部２３５が電気的に接続されている。ガス供給・流量制御部２３５は、後述する各ステップで処理室４内に供給するガスの種類が所望のタイミングにて所望のガス種となるよう、また、供給するガスの流量が所望のタイミングにて所望の量となるよう、さらには、不活性ガスに対する処理ガスの濃度が所望のタイミングにて所望の濃度となるよう、ＭＦＣ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ及び開閉バルブ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを制御するように構成されている。
【００４８】
処理室４内における処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂの筒部には、複数個の処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂが垂直方向に配列するように設けられ、処理室４内における不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの筒部には、複数個の不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄが垂直方向に配列するように設けられている。処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂ、不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄの個数は、例えばボート１１に保持されたウエハ１０の枚数と一致するように構成されている。各処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂ、及び各不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄの高さ位置は、例えばボート１１に保持された上下で隣り合うウエハ１０間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。なお、各処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂ、及び各不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄの口径は、各ウエハ１０へのガスの供給量が均一になるようにそれぞれ異なる大きさに設定されていてもよい。
【００４９】
インナチューブ２の側壁であって予備室２１とは１８０度反対側の位置、すなわち排気口７側の位置には、スリット状の貫通孔である排気口２５が垂直方向に細長く開設されて
いる。処理室４内と排気路８内とは排気口２５を介して連通している。従って、処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂの処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂから処理室４内に供給された処理ガス、及び不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂから処理室４内に供給された処理ガスは、排気口２５を介して排気路８内へと流れた後、排気口７を介して排気管７ａ内に流れ、処理炉２０２外へと排出されるように構成されている。
【００５０】
なお、図２に示すように、処理ガス供給ノズル２２ａと排気口２５とを結ぶ直線、及び処理ガス供給ノズル２２ｂと排気口２５とを結ぶ直線は、それぞれ、ウエハ１０の中心付近を通るように構成されている。なお、処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂの向きは、これらの直線とほぼ平行に設定されている。すなわち、処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂは、ウエハ１０の中心に向けて処理ガスを供給するように開口されている。また、不活性ガス供給ノズル２２ｃと排気口２５とを結ぶ直線、及び不活性ガス供給ノズル２２ｃと排気口２５とを結ぶ直線は、処理ガス供給ノズル２２ａと排気口２５とを結ぶ直線、及び処理ガス供給ノズル２２ｂと排気口２５とを結ぶ直線をそれぞれ両側から挟むように構成されている。なお、不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄの向きは、これらの直線よりも外側に開いた向きに設定されていている。そして、不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄは、ウエハ１０の中心方向ではなく、処理室４の内壁とウエハ１０の外周部との間の空間（隙間）に不活性ガスを噴射するように開口されている。なお、予備室２１の側壁は、不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄの向きと略平行になるように構成されている。
【００５１】
このため、図２に示すように、処理ガスと不活性ガスとを処理室４内へ同時に供給するようにすると、処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂの処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂから処理室４内に供給された処理ガスのガス流（図中実線で示す矢印）は、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給された不活性ガスのガス流（図中実線で示す矢印）によって両側から挟まれて、その流路が制限されることとなる。例えば、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の空間へ不活性ガスが供給されると、かかる領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へ処理ガスが流れ込んでしまうことが抑制される。その結果、各ウエハ１０の中心付近への処理ガスの供給が促進され、各ウエハ１０の外周付近と中心付近とにおける処理ガスの供給量がより均一化される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間において処理ガスが不活性ガスによって希釈され、ウエハ１０の外周付近において膜が過剰に厚く形成されることが抑制される。
【００５２】
また、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄは、ウエハ１０の中心方向ではなく、処理室４の内壁とウエハ１０の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている。そのため、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給された不活性ガスは、主に、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の空間へ流れ、ウエハ１０群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ１０に供給される処理ガスの不活性ガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下が回避される。
【００５３】
（コントローラ）
ガス供給・流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、及び温度制御部２３８は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部２３９に電気的に接続されている。これら、ガス供給・流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８、及び主制御部２３９は、コントローラ２４０として構成されている。
【００５４】
（４）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置１０１により実施される半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、処理ガスとしてＴＥＭＡＨガス及びＯ３ガスを用いてＡＬＤ法によりＨｆＯ２膜を成膜する例を説明する。下記の説明において、基板処理装置１０１を構成する各部の動作は、コントローラ２４０によって制御される。
【００５５】
ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の一つであるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる少なくとも２種類の互いに反応する処理ガスを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、反応性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）。例えばＡＬＤ法によりＨｆＯ２膜を形成する場合、ＴＥＭＡＨ（Ｈｆ［ＮＣＨ３Ｃ２Ｈ５］４、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム）ガスとＯ３（オゾン）ガスとを用いて、１８０〜２５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。
【００５６】
まず、上述したように処理対象のウエハ１０群をボート１１に装填して処理室４内に搬入する。ボート１１を処理室４内に搬入した後、以下に示す４つのステップ（ステップ１〜４）を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数繰り返す。なお、以下のステップ１〜４を実行する間、回転機構２５４を回転させることで、ウエハ１０表面へ供給されるガスの流量をより均一化させることが可能となる。
【００５７】
（ステップ１）
処理ガス供給管２５ａの開閉バルブ２６ａ、及び排気管７ａのＡＰＣバルブ７ｂを共に開け、真空ポンプ７ｃにより処理室４内を排気しつつ、処理ガス供給ノズル２２ａの処理ガス噴出口２４ａから処理ガスとしてのＴＥＭＡＨガスを処理室４内に供給する。
【００５８】
この際、同時に、不活性ガス供給管２５ｃ，２５ｄの開閉バルブ２６ｃ，２６ｄを開け、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから不活性ガスとしてのＮ２ガスをそれぞれ処理室４内に供給する。その結果、処理ガス供給ノズル２２ａの処理ガス噴出口２４ａから処理室４内に供給されたＴＥＭＡＨガスは、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスによって両側から挟まれて、その流路が制限されることとなる。例えば、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へ不活性ガスが供給されると、かかる領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へＴＥＭＡＨガスが流れ込んでしまう（逃げてしまう）ことが抑制されることとなる。その結果、各ウエハ１０の中心付近へのＴＥＭＡＨガスの供給が促進され、各ウエハ１０の外周付近と中心付近とにおけるＴＥＭＡＨガスの供給量がより均一化される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＴＥＭＡＨガスがＮ２ガスによって希釈され、ウエハ１０の外周付近において膜が過剰に厚く形成されることが抑制される。
【００５９】
また、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄは、ウエハ１０の中心方向ではなく、処理室４の内壁とウエハ１０の外周部との間の空間にＮ２ガスを噴射する。そのため、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスは、主に、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の空間へ流れ、ウエハ１０群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ１０に供給されるＴＥＭＡＨガスのＮ２ガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下が回避される。
【００６０】
なお、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄは、処理ガス供給ノズル２２ａからＴＥＭＡＨガスを供給する際に、処理ガス供給ノズル２２ａから供給されるＴＥＭＡＨガスの流
量以上の流量でＮ２ガスを供給するようにすることが好ましい。すなわち、不活性ガス供給ノズル２２ｃの不活性ガス噴出口２４ｃから供給されるＮ２ガスの流量、及び不活性ガス供給ノズル２２ｄの不活性ガス処理ガス噴出口２４ｄから供給されるＮ２ガスの流量が、それぞれ、処理ガス供給ノズル２２ａの処理ガス噴出口２４ａから供給されるＴＥＭＡＨガスの流量以上になるようにすることが好ましい。ＴＥＭＡＨガスの流量及びＮ２ガスの流量は、ＭＦＣ２７ａ，２７ｃ，２７ｄによりそれぞれ制御する。その結果、各ウエハ１０の中心付近へのＴＥＭＡＨガスの供給がさらに促進される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＮ２ガスによるＴＥＭＡＨガスの希釈が更に促進される。
【００６１】
ステップ１においては、ＡＰＣバルブ７ｂの開度を適正に調整して、処理室４内の圧力が２０〜９００Ｐａの範囲であって、例えば５０Ｐａになるように制御する。ＴＥＭＡＨガスにウエハ１０を晒す時間は例えば３０〜１８０秒間である。ヒータユニット２０の温度は、ウエハ１０の温度が１８０〜２５０℃の範囲であって、例えば２５０℃になるよう設定する。ＴＥＭＡＨガスを処理室４内に供給することによって、ＴＥＭＡＨガスのガス分子がウエハ１０上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）する。
【００６２】
（ステップ２）
処理ガス供給管２５ａの開閉バルブ２６ａを閉め、処理室４内へのＴＥＭＡＨガスの供給を停止する。このとき、排気管７ａのＡＰＣバルブ７ｂは開いたままとし、真空ポンプ７ｃにより処理室４内を例えば２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留するＴＥＭＡＨガスを処理室４内から排除する。また、不活性ガス供給管２５ｃ，２５ｄの開閉バルブ２６ｃ，２８ｄを開けてＮ２ガスを処理室４内へ供給すると、残留するＴＥＭＡＨガスを処理室４内から排除する効果が更に高まる。
【００６３】
（ステップ３）
排気管７ａのＡＰＣバルブ７ｂを開いたまま、処理ガス供給管２５ｂの開閉バルブ２６ｂを開け、真空ポンプ７ｃにより処理室４内を排気しつつ、処理ガス供給ノズル２２ｂの噴出口２４ｂから処理ガスとしてのＯ３ガスを処理室４内に供給する。
【００６４】
この際、不活性ガス供給管２５ｃ，２５ｄの開閉バルブ２６ｃ，２８ｄを開けたままとし、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に不活性ガスとしてのＮ２ガスをそれぞれ供給する。その結果、処理ガス供給ノズル２２ｂの噴出口２４ｂから処理室４内に供給されたＯ３ガスは、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスによって両側から挟まれて、その流路が制限されることとなる。例えば、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へ不活性ガスが供給されると、かかる領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へＯ３ガスが流れ込んでしまう（逃げてしまう）ことが抑制されることとなる。その結果、各ウエハ１０の中心付近へのＯ３ガスの供給が促進され、各ウエハ１０の外周付近と中心付近とにおけるＯ３ガスの供給量がより均一化される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＯ３ガスがＮ２ガスによって希釈され、ウエハ１０の外周付近において膜が過剰に厚く形成されることが抑制される。
【００６５】
また、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄは、ウエハ１０の中心方向ではなく、処理室４の内壁とウエハ１０の外周部との間の空間にＮ２ガスを噴射する。そのため、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスは、主に、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の空間へ流れ、ウエハ１０群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ１０に供給されるＯ３ガスのＮ２ガスによる希釈が抑制され、成膜レートの
低下が回避される。
【００６６】
なお、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄは、処理ガス供給ノズル２２ｂからＯ３ガスを供給する際に、処理ガス供給ノズル２２ｂから供給されるＯ３ガスの流量以上の流量でＮ２ガスを供給するようにすることが好ましい。すなわち、不活性ガス供給ノズル２２ｃの不活性ガス噴出口２４ｃから供給されるＮ２ガスの流量、及び不活性ガス供給ノズル２２ｄの不活性ガス処理ガス噴出口２４ｄから供給されるＮ２ガスの流量が、それぞれ、処理ガス供給ノズル２２ｂの噴出口２４ｂから供給されるＯ３ガスの流量以上になるようにすることが好ましい。Ｏ３ガスの流量及びＮ２ガスの流量は、ＭＦＣ２７ｂ，２７ｃ，２７ｄによりそれぞれ制御する。その結果、ウエハ１０間へのＯ３ガスの供給がより促進され、各ウエハ１０の中心付近までＯ３ガスがより流れやすくなる。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＮ２ガスによるＯ３ガスの希釈が更に促される。
【００６７】
ステップ３においては、ＡＰＣバルブ７ｂの開度を適正に調整して処理室４内の圧力を２０〜９００Ｐａの範囲であって、例えば５０Ｐａになるように制御する。Ｏ３ガスにウエハ１０を晒す時間は例えば１０〜３００秒間である。ヒータユニット２０の温度は、ウエハ１０の温度が１８０〜２５０℃の範囲であって、例えば２５０℃になるよう設定する。Ｏ３ガスを供給することで、ウエハ１０の表面に化学吸着しているＴＥＭＡＨガスとＯ３ガスとが表面反応して、ウエハ１０上にＨｆＯ２膜が成膜される。
【００６８】
（ステップ４）
処理ガス供給管２５ｂの開閉バルブ２６ｂを閉め、処理室４内へのＯ３ガスの供給を停止する。このとき排気管７ａのＡＰＣバルブ７ｂは開いたままとし、真空ポンプ７ｃにより処理室４内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留するＯ３ガスを処理室４内から排除する。また、不活性ガス供給管２５ｃ，２５ｄの開閉バルブ２６ｃ，２６ｄを開けてＮ２ガスを処理室４内へ供給すると、残留するＯ３ガスを処理室４内から排除する効果が更に高まる。
【００６９】
そして、上述したステップ１〜４を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエハ１０上に所定の膜厚のＨｆＯ２膜を成膜する。その後、処理後のウエハ１０群を保持したボート１１を処理室４内から搬出して本実施形態にかかる基板処理工程を終了する。
【００７０】
（５）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
【００７１】
本実施形態によれば、上述のステップ１において、処理ガス供給ノズル２２ａの処理ガス噴出口２４ａから処理室４内に供給されたＴＥＭＡＨガスは、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスによって両側から挟まれて、その流路が制限される。例えば、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へＮ２ガスが供給されると、かかる領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へＴＥＭＡＨガスが流れ込んでしまうことが抑制される。その結果、各ウエハ１０の中心付近へのＴＥＭＡＨガスの供給が促進され、各ウエハ１０の外周付近と中心付近とにおけるＴＥＭＡＨガスの供給量がより均一化される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＴＥＭＡＨガスがＮ２ガスによって希釈され、ウエハ１０の外周付近において膜が過剰に厚く形成されることが抑制される。
【００７２】
また、本実施形態によれば、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄは、ウエハ１０の中心方向ではなく、処理室４の内壁とウエハ１０の外周部との間の空間にＮ２ガスを噴射する。そのため、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄ
の不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスは、主に、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の空間へ流れ、ウエハ１０群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ１０に供給されるＴＥＭＡＨガスのＮ２ガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下を回避できる。
【００７３】
なお、本実施形態において、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄが、処理ガス供給ノズル２２ａからＴＥＭＡＨガスを供給する際に、処理ガス供給ノズル２２ａから供給されるＴＥＭＡＨガスの流量以上の流量でＮ２ガスを供給するようにすると、各ウエハ１０の中心付近へのＴＥＭＡＨガスの供給がさらに促進される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＮ２ガスによるＴＥＭＡＨガスの希釈がさらに促進され、ウエハ１０の外周付近においてＨｆＯ２膜が過剰に厚く形成されることがさらに抑制される。
【００７４】
また、本実施形態によれば、処理ガス供給ノズル２２ｂの噴出口２４ｂから処理室４内に供給されたＯ３ガスは、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスによって両側から挟まれて、その流路が制限される。例えば、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へＮ２ガスが供給されると、かかる領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へＯ３ガスが流れ込んでしまうことが抑制される。その結果、各ウエハ１０の中心付近へのＯ３ガスの供給が促進され、各ウエハ１０の外周付近と中心付近とにおけるＯ３ガスの供給量がより均一化される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＯ３ガスがＮ２ガスによって希釈され、ウエハ１０の外周付近において膜が過剰に厚く形成されることが抑制される。
【００７５】
また、本実施形態によれば、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄは、ウエハ１０の中心方向ではなく、処理室４の内壁とウエハ１０の外周部との間の空間にＮ２ガスを噴射する。そのため、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスは、主に、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の空間へ流れ、ウエハ１０群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ１０に供給されるＯ３ガスのＮ２ガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下を回避できる。
【００７６】
なお、本実施形態において、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄが、処理ガス供給ノズル２２ａからＯ３ガスを供給する際に、処理ガス供給ノズル２２ｂから供給されるＯ３ガスの流量以上の流量でＮ２ガスを供給するようにすると、各ウエハ１０の中心付近へのＯ３ガスの供給がさらに促進される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＮ２ガスによるＯ３ガスの希釈がさらに促進され、ウエハ１０の外周付近においてＨｆＯ２膜が過剰に厚く形成されることがさらに抑制される。
【００７７】
また、本実施形態によれば、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へのＴＥＭＡＨガスやＯ３ガスの流入が抑制されるため、処理室４の側壁（インナチューブ２の側壁）への成膜や原料成分の付着や、処理室４内での異物の発生が抑制される。そして、基板処理装置１０１のメンテナンスサイクルが伸び、基板処理装置１０１の生産性を向上させることが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態のステップ３，４において、不活性ガス供給管２５ｃ，２５ｄの開閉バルブ２６ｃ，２６ｄを開けてＮ２ガスを処理室４内へ供給するようにすれば、残留するＴＥＭＡＨガスやＯ３ガスを処理室４内から排除する効果が更に高まる。その結果、ステップ３，４の実行に要する時間が短縮され、基板処理の生産性を高めることが可能となる。
【００７９】
また、本実施形態によれば、ボート１１により支持される各ウエハ１０の周縁と処理室４の内壁との間に、リング状の整流板をそれぞれ設ける必要がない。そのため、ウエハ１０の積層ピッチを広く確保する必要がなくなり、一括して処理することの出来る基板の枚数が少なくなってしまうことを抑制できる。その結果、基板処理の生産性を向上させることが出来る。
【００８０】
また、本実施形態によれば、ボート１１により支持される各ウエハ１０の周縁と処理室４の内壁との間に、リング状の整流板をそれぞれ設ける必要がない。そのため、ボート１１の生産コスト、及び基板処理コストを低減させることが可能となる。
【００８１】
＜本発明の第２の実施形態＞
以下に、本発明の第２の実施形態を、図３を参照しながら説明する。本実施形態では、処理室４内に整流板３１ｃ，３１ｄを有するように構成されている点が、上述の実施形態と異なる。その他の構成は上述の実施形態と同じである。
【００８２】
整流板３１ｃ，３１ｄは、不活性ガス噴出口としての不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄより処理室４の内側（ウエハ１０側）である不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの外側に鉛直方向に延在するように設けられている。具体的には、整流板３１ｃは、不活性ガス供給ノズル２２ｃとウエハ１０との間に鉛直方向に延在するように、また、不活性ガス噴出口２４ｃの向きと略平行になるように設けられている。整流板３１ｄは、不活性ガス供給ノズル２２ｄとウエハ１０との間に鉛直方向に延在するように、また、不活性ガス処理ガス噴出口２４ｄの向きと略平行になるように設けられている。整流板３１ｃと予備室２１の側壁との間には、不活性ガス噴出口２４ｃから供給された不活性ガスの流れを誘導するガス流路が形成され、整流板３１ｄと予備室２１の側壁との間には、不活性ガス処理ガス噴出口２４ｄから供給された不活性ガスの流れを誘導するガス流路が形成されている。整流板３１ｃ，３１ｄは、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄに取り付けてもよいし、インナチューブ２の内壁などに直接取り付けてもよい。
【００８３】
このように構成することで、ウエハ１０群が保持されている領域への不活性ガスの流入が更に抑制される。その結果、ウエハ１０に供給される処理ガスの不活性ガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下が更に回避される。
【００８４】
＜本発明の第３の実施形態＞
以下に、本発明の第３の実施形態を、図４を参照しながら説明する。本実施形態にかかる処理室４は、排気口２５の代わりに、処理ガスを排気する処理ガス排気口３５と、不活性ガスを排気する不活性ガス排気口３５ｃ，３５ｄと、をそれぞれ有する点が、上述の実施形態と異なる。その他の構成は上述の実施形態と同じである。
【００８５】
処理ガス排気口３５は、上述の排気口２５と同様に構成されている。すなわち、処理ガス排気口３５は、インナチューブ２の側壁であって予備室２１とは１８０度反対側の位置、すなわち排気口７側の位置に、スリット状の貫通孔として垂直方向に細長く開設されている。また、不活性ガス排気口３５ｃ，３５ｄは、処理ガス排気口３５を両側から挟む位置に、スリット状の貫通孔として垂直方向に細長くそれぞれ開設されている。
【００８６】
このように構成することで、処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂから供給された処理ガスが処理ガス排気口３５からそれぞれ排気され、また、不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから供給された不活性ガスが不活性ガス排気口３５ｃ，３５ｄからそれぞれ排気される。その結果、処理ガス排気口３５、不活性ガス排気口３５ｃ，３５ｄ付近におけるガス流がそれぞれスムーズとなる。
【００８７】
＜本発明の他の実施形態＞
上述の実施形態では、処理室４内に処理ガスを供給する１本以上の処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂと、処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂを両方から挟むように設けられ処理室４内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄと、をそれぞれ個別に有していた。そして、処理ガス供給ノズル２２ａから供給する処理ガス（例えばＴＥＭＡＨガス）と、処理ガス供給ノズル２２ｂから供給する処理ガス（例えばＯ３ガス）とを、それぞれ不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄからの不活性ガスによって両側から挟んでいた。
【００８８】
しかしながら、本発明はかかる実施形態に限定されない。すなわち１本以上の処理ガス供給ノズルから供給される複数種の処理ガスのうち、いずれか一種の処理ガスの供給量の面内均一性のみが基板処理の面内均一性に影響する場合（他の処理ガスの供給量の面内均一性が基板処理の面内均一性にあまり影響しない場合）には、基板処理の面内均一性に影響する処理ガスのみを不活性ガスによって両側から挟むこととし、基板処理の面内均一性にあまり影響しない処理ガスは不活性ガスによって両側から挟まないこととしてもよい。
【００８９】
この場合、１本以上の処理ガス供給ノズルのうち少なくとも１本の処理ガス供給ノズル（基板処理の面内均一性にあまり影響しない処理ガスを供給する処理ガス供給ノズル）は、他の処理ガス供給ノズル（基板処理の面内均一性に影響する処理ガスを供給する処理ガス供給ノズル）から処理ガスを供給する際に、該他の処理ガス供給ノズルから供給される処理ガスの流量以上の流量で不活性ガスを供給するように構成されていてもよい。
【００９０】
例えば、ＴＥＭＡＨガスの供給量の面内均一性が基板処理の面内均一性に大きく影響する一方で、Ｏ３ガスの供給量の面内均一性が基板処理の面内均一性にあまり影響しない場合には、ＴＥＭＡＨガスのみをＮ２ガスによって両側から挟むこととし、Ｏ３ガスはＮ２ガスによって両側から挟まないこととしてもよい。そして、不活性ガス供給ノズル２２ｃ及び処理ガス供給ノズル２２ｂは、処理ガス供給ノズル２２ａからＴＥＭＡＨガスを供給する際に、処理ガス供給ノズル２２ａから供給されるＴＥＭＡＨガスの流量以上の流量でＮ２ガスをそれぞれ供給するように構成してもよい。そして、不活性ガス供給ノズル２２ｄを設けないこととすれば、基板処理装置の構造を簡素化することが可能となり、基板処理コストを低減させることが可能となる。
【００９１】
＜本発明のさらに他の実施形態＞
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００９２】
例えば、ガス導入ノズルに開設する噴出口の個数は、処理するウエハの枚数に一致させるに限らず、処理するウエハの枚数に対応して増減することができる。例えば、噴出口は上下で隣り合うウエハ同士間にそれぞれ対向して配置するに限らず、二枚や三枚置きに配設してもよい。
【００９３】
インナチューブの側壁に開設する排気孔は一連の長孔に形成するに限らず、複数個の長孔や円形孔および多角形孔等に形成してもよいし、インナチューブの上下において孔径を増減してもよい。
【００９４】
前記実施の形態では処理がウエハに施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【００９５】
上述の実施形態では、ＡＬＤ法による膜の堆積について説明したが、本発明はＡＬＤに
限らずＣＶＤ法による膜の堆積にも好適に適用可能である。さらに、本発明にかかる基板処理方法は酸化膜形成方法や拡散方法等の基板処理方法全般に適用することができる。
【００９６】
＜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。
【００９７】
本発明の一態様によれば、水平姿勢で多段に積層された基板を収容して処理する処理室と、
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されて前記処理室内に処理ガスを供給する１本以上の処理ガス供給ノズルと、
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられ前記処理室内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズルと、
前記不活性ガス供給ノズルに設けられた不活性ガス噴出口と、
前記処理室内を排気する排気ラインと、を有し、
前記不活性ガス噴出口は、前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【００９８】
好ましくは、前記処理室内に整流板を有する。
【００９９】
好ましくは、前記不活性ガス噴出口より前記処理室の内側（基板側）である前記不活性ガスノズルの外面に整流板を有する。
【０１００】
好ましくは、前記不活性ガスが前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に前記不活性ガスを誘導する整流板を有する。
【０１０１】
好ましくは、前記処理室は、前記処理ガスを排気する処理ガス供給口と、前記不活性ガスを排気する不活性ガス排気口と、をそれぞれ有する。
【０１０２】
好ましくは、前記不活性ガス供給ノズルは、前記処理ガス供給ノズルから処理ガスを供給する際に、該処理ガス供給ノズルから供給される処理ガスの流量以上の流量で不活性ガスを供給する。
【０１０３】
好ましくは、前記１本以上の処理ガス供給ノズルのうち少なくとも１本の処理ガス供給ノズルは、他の処理ガス供給ノズルから処理ガスを供給する際に、該他の処理ガス供給ノズルから供給される処理ガスの流量以上の流量で不活性ガスを供給する。
【０１０４】
本発明の他の態様によれば、水平姿勢で多段に積層された基板を処理室内に搬入する工程と、前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在された１本以上の処理ガス供給ノズルから前記処理室内に処理ガスを供給するとともに、前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられた一対の不活性ガス供給ノズルから前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射して基板を処理する工程と、処理後の基板を前記処理室から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の水平断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の水平断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の水平断面図である。
【図５】処理ガス供給ノズルを両方から挟むような一対の不活性ガスノズルを処理室内に設けた処理炉の水平断面図である。
【図６】リング状の整流板が設けられた基板保持具の概略構成図である。
【図７】整流板を有さない基板保持具の概略構成図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０６】
４ 処理室
７ａ 排気管（排気ライン）
１０ ウエハ（基板）
２２ａ 処理ガス供給ノズル
２２ｂ 処理ガス供給ノズル
２４ａ 処理ガス噴出口
２４ｂ 処理ガス噴出口
２２ｃ 不活性ガス供給ノズル
２２ｄ 不活性ガス供給ノズル
２４ｃ 不活性ガス噴出口
２４ｄ 不活性ガス噴出口
１０１ 基板処理装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する工程を有する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばＤＲＡＭ等の半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に薄膜を形成する基板処理工程が実施されてきた。かかる基板処理工程は、水平姿勢で多段に積層された基板を収納して処理する処理室と、処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給ノズルと、処理室内を排気する排気ラインと、を有する基板処理装置により実施されてきた。そして、複数の基板を支持した基板保持具を処理室内に搬入し、排気ラインにより処理室内を排気しつつ処理ガス供給ノズルから処理室内にガスを供給することにより、各基板の間にガスを通過させて基板上に薄膜を形成していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の基板処理工程においては、各基板の中心付近までガスが流れにくく、各基板の外周付近と中心付近とではガスの供給量に差異が生じてしまい、基板処理の面内均一性が低下してしまう場合があった。例えば、基板の外周付近に形成される薄膜が、基板の中心付近に形成される薄膜に比べて厚くなってしまう場合があった。
【０００４】
各基板の中心付近へのガスの供給を促すため、基板保持具により支持される各基板の周縁と処理室の内壁との間にリング状の整流板をそれぞれ設ける方法も考えられる。しかしながら、かかる方法では、基板保持具へ基板を移載する基板移載機構と整流板とが干渉（接触）してしまう場合があった。かかる干渉を避けるために基板の積層ピッチを広く確保すると、一括して処理することの出来る基板の枚数が少なくなってしまう場合があった。また、リング状の整流板を供えた基板保持具は、その構造の複雑さから破損もしやすく、高価であった。
【０００５】
また、各基板の中心付近へのガスの供給を促すため、処理室内に、処理ガス供給ノズルを両方から挟むように一対の不活性ガスノズルを設ける方法も考えられる。すなわち、処理ガス供給ノズルから供給する処理ガスを、一対の不活性ガスノズルから供給する不活性ガスで挟み込むことにより、各基板の中心付近への処理ガスの供給を促す方法も考えられる。しかしながら、かかる方法では、基板に供給される処理ガスが不活性ガスにより希釈されてしまい、成膜レートが低下してしまう場合があった。
【０００６】
本発明は、一括して処理することの出来る基板の枚数を減らすことなく、各基板の中心付近へのガスの供給を促進させると共に、処理ガスの希釈を抑制することが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、水平姿勢で多段に積層された基板を収容して処理する処理室と、前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されて前記処理室内に処理ガスを供給する１本以上の処理ガス供給ノズルと、前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられ前記処理室内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズルと、前記不活性ガス供給ノズルに設けられた不活性ガス噴出口と、前記処理室内を排気する排気ラインと、を有し、前記不活性ガス噴出口は、前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる基板処理装置によれば、一括して処理することの出来る基板の枚数を減らすことなく、各基板の中心付近へのガスの供給を促進させると共に、処理ガスの希釈をすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
上述したように、上述の基板処理工程においては、各基板の中心付近までガスが流れにくく、各基板の外周付近と中心付近とではガスの供給量に差異が生じてしまい、基板処理の面内均一性が低下してしまう場合があった。例えば、アミン系のＨｆ原料ガスとＯ３ガスとを基板上に供給して形成されるＨｆ酸化膜（ＨｆＯ膜）や、アミン系のＺｒ原料ガスとＯ３ガスとを基板上に供給して形成されるＺｒ酸化膜（ＺｒＯ膜）等においては、基板の外周付近に形成される膜が、基板の中心付近に形成される膜に比べて薄くなってしまう場合があった。
【００１０】
隣接する基板間へのガスの供給を促すため、基板保持具により支持される各基板の周縁と処理室の内壁との間にリング状の整流板をそれぞれ設ける方法も考えられる。図６は、かかる整流板が設けられた基板保持具の概略構成図である。各基板の周縁を囲うようにリング状の整流板を設けることにより、整流板に処理ガスの一部の膜を付着させ、基板の外周付近に形成される膜を薄くすることが可能となる。なお、図７は、整流板を有さない基板保持具の概略構成図である。
【００１１】
しかしながら、かかる方法では、基板保持具へ基板を移載する基板移載機構と整流板とが干渉（接触）してしまう場合があった。かかる干渉を避けるために基板の積層ピッチを広く確保すると、一括して処理することの出来る基板の枚数が少なくなり、基板処理の生産性が低下してしまう場合があった。また、リング状の整流板を供えた基板保持具は、その構造の複雑さから破損もしやすく、高価であった。
【００１２】
また、各基板の中心付近へのガスの供給を促すため、処理ガス供給ノズルを両方から挟むような一対の不活性ガスノズルを処理室内に設ける方法も考えられる。図５は、処理ガス供給ノズル２２ａ’２３ａ’を両方から挟むような一対の不活性ガスノズル２２ｃ’２３ｄ’を処理室４’内に設けた処理炉の水平断面図である。処理ガス供給ノズル２２ａ’２３ａ’には噴出口２３ａ’，２３ｂ’が、不活性ガスノズル２２ｃ’２３ｄ’には噴出口２３ｃ’，２３ｄ’が、それぞれ基板としてのウエハ１０’の中心に向けてガスを噴出するようにそれぞれ設けられている。係る構成によれば、としての噴出口２３ａ’，２３ｂ’から供給された処理ガスのガス流（図中実線で示す矢印）が、としての噴出口２３ｃ’，２３ｄ’から供給された不活性ガス流（図中破線で示す矢印）により両側から挟みこまれてその流路が制限され、各ウエハ１０’の中心付近へのガスの供給が促される。
【００１３】
しかしながら、かかる方法では、ウエハ１０’に供給される処理ガスが不活性ガスにより希釈されてしまい、成膜レートが低下してしまう場合があった。
【００１４】
そこで発明者等は、一括して処理することの出来る基板の枚数を減らすことなく、各基板の中心付近へのガスの供給を促進させると共に、処理ガスの希釈を抑制して成膜レートの低下を回避する方法について鋭意研究を行った。その結果、処理室内に処理ガスを供給する際に処理ガスの両側から不活性ガスを同時に流すと共に、不活性ガスを処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に噴射することにより、上述の課題を解決できるとの知見を得た。本発明は、発明者等が得たかかる知見を基になされた発明である。
【００１５】
＜本発明の第１の実施形態＞
以下に、本発明の第１の実施形態を図面に即して説明する。
【００１６】
（１）基板処理装置の構成
まず、半導体装置の製造工程の一工程としての基板処理工程を実施する基板処理装置１０１の構成例について説明する。図８は、本実施形態にかかる基板処理装置１０１の斜透視図である。
【００１７】
図８に示すように、本実施形態にかかる基板処理装置１０１は筐体１１１を備えている。シリコン等からなるウエハ（基板）１０を筐体１１１内外へ搬送するには、複数のウエハ１０を収納するウエハキャリア（基板収納容器）としてのカセット１１０が使用される。筐体１１１内側の前方には、カセットステージ（基板収納容器受渡し台）１１４が設けられている。カセット１１０は、図示しない工程内搬送装置によってカセットステージ１１４上に載置され、また、カセットステージ１１４上から筐体１１１外へ搬出されるように構成されている。
【００１８】
カセット１１０は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ１０が垂直姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させ、カセット１１０内のウエハ１０を水平姿勢とさせ、カセット１１０のウエハ出し入れ口を筐体１１１内の後方を向かせることが可能なように構成されている。
【００１９】
筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収納容器載置棚）１０５が設置されている。カセット棚１０５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、後述するウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。また、カセットステージ１１４の上方には、予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。
【００２０】
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収納容器搬送装置）１１８が設けられている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収納容器昇降機構）１１８ａと、カセット１１０を保持したまま水平移動可能な搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収納容器搬送機構）１１８ｂと、を備えている。これらカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連係動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、予備カセット棚１０７、移載棚１２３の間で、カセット１１０を相互に搬送するように構成されている。
【００２１】
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設けられている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ１０を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂと、を備えている。なお、ウエハ移載装置１２５ａは、ウエハ１０を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用治具）１２５ｃを備えている。これらウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連係動作により、ウエハ１０を移載棚１２３上のカセット１１０内からピックアップして後述するボート（基板保持具）１１へ装填（チャージング）したり、ウエハ１０をボート１１から脱装（ディスチャージング）して移載棚１２３上のカセット１１０内へ収納したりするように構成されている。
【００２２】
筐体１１１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部に
は開口が設けられている。かかる開口は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。なお、処理炉２０２の構成については後述する。
【００２３】
処理炉２０２の下方には、ボート１１を昇降させて処理炉２０２内外へ搬送させる昇降機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台には、連結具としてのアーム１２８が設けられている。アーム１２８上には、ボート１１を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１１５によりボート１１が上昇したときに処理炉２０２の下端部を気密に閉塞する蓋体としてのシールキャップ９が水平姿勢で設けられている。
【００２４】
ボート１１は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウエハ１０を、水平姿勢で、かつその中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に保持するように構成されている。ボート１１の詳細な構成については後述する。
【００２５】
カセット棚１０５の上方には、供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット１３４ａが設けられている。クリーンユニット１３４ａは、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。
【００２６】
また、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびボートエレベータ１１５側と反対側である筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するよう供給フアンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット（図示せず）が設置されている。図示しない前記クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａ、ボート１１を流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるように構成されている。
【００２７】
（２）基板処理装置の動作
次に、本実施形態にかかる基板処理装置１０１の動作について説明する。
【００２８】
まず、カセット１１０が、図示しない工程内搬送装置によって、ウエハ１０が垂直姿勢となりカセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させられる。その結果、カセット１１０内のウエハ１０は水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口は筐体１１１内の後方を向く。
【００２９】
次に、カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡されて一時的に保管された後、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７から移載棚１２３に移載されるか、もしくは移載棚１２３に直接搬送される。
【００３０】
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ１０は、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによって、ウエハ出し入れ口を通じてカセット１１０からピックアップされ、ウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連係動作によって移載室１２４の後方にあるボート１１に装填（チャージング）される。ボート１１にウエハ１０を受け渡したウエハ移載機構１２５は、カセット１１０に戻り、次のウエハ１０をボート１１に装填する。
【００３１】
予め指定された枚数のウエハ１０がボート１１に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部の開口が、炉口シャッタ１４７によって開放される。続いて、シールキャップ９がボートエレベータ１１５によって上昇されることに
より、処理対象のウエハ１０群を保持したボート１１が処理炉２０２内へ搬入（ローディング）される。ローディング後は、処理炉２０２内にてウエハ１０に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。処理後は、ウエハ１０およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で筐体１１１の外部へ払出される。
【００３２】
（３）処理炉の構成
続いて、本実施形態にかかる基板処理装置の処理炉２０２の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。図２は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の水平断面図である。なお、本実施形態にかかる処理炉２０２は、図１に示されているようにＣＶＤ装置（バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置）として構成されている。
【００３３】
（プロセスチューブ）
処理炉２０２は、中心線が垂直になるように縦向きに配されて筐体１１１によって固定的に支持された縦形のプロセスチューブ１を備えている。プロセスチューブ１は、インナチューブ２とアウタチューブ３とを備えている。インナチューブ２およびアウタチューブ３は、石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料によって、円筒形状にそれぞれ一体成形されている。
【００３４】
インナチューブ２は、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。インナチューブ２内には、基板保持具としてのボート１１によって水平姿勢で多段に積層されたウエハ１０を収納して処理する処理室４が形成されている。インナチューブ２の下端開口は、ウエハ１０群を保持したボート１１を出し入れするための炉口５を構成している。したがって、インナチューブ２の内径は、ウエハ１０群を保持したボート１１の最大外径よりも大きくなるように設定されている。アウタチューブ３は、インナチューブ２に対して大きめに相似し、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ２の外側を取り囲むように同心円に被せられている。インナチューブ２とアウタチューブ３との間の下端部は、円形リング形状に形成されたマニホールド６によってそれぞれ気密に封止されている。マニホールド６は、インナチューブ２およびアウタチューブ３についての保守点検作業や清掃作業のために、インナチューブ２およびアウタチューブ３に着脱自在に取り付けられている。マニホールド６が筐体１１１に支持されることにより、プロセスチューブ１は垂直に据え付けられた状態になっている。
【００３５】
（排気ライン）
マニホールド６の側壁の一部には、処理室４内の雰囲気を排気する排気ラインとしての排気管７ａが接続されている。マニホールド６と排気管７ａとの接続部には、処理室４内の雰囲気を排気する排気口７が形成されている。排気管７ａ内は、排気口７を介して、インナチューブ２とアウタチューブ３との間に形成された隙間からなる排気路８内に連通している。なお、排気路８の横断面形状は、一定幅の円形リング形状になっている。排気管７ａには、上流から順に、圧力センサ７ｄ、圧力調整バルブとしてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ７ｂ、真空排気装置としての真空ポンプ７ｃが設けられている。真空ポンプ７ｃは、処理室４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。ＡＰＣバルブ７ｂおよび圧力センサ７ｄには、圧力制御部２３６が電気的に接続されている。圧力制御部２３６は、処理室４内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力センサ７ｄにより検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ７ｂの開度を制御するように構成されている。
【００３６】
（基板保持具）
マニホールド６には、マニホールド６の下端開口を閉塞するシールキャップ９が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９は、アウタチューブ３の外径
と同等以上の円盤形状に形成されており、プロセスチューブ１の外部に垂直に設備されたボートエレベータ１１５によって水平姿勢で垂直方向に昇降されるように構成されている。
【００３７】
シールキャップ９上には、ウエハ１０を保持する基板保持具としてのボート１１が垂直に立脚されて支持されるようになっている。ボート１１は、上下で一対の端板１２、１３と、端板１２、１３間に垂直に設けられた複数本の保持部材１４とを備えている。端板１２、１３及び保持部材１４は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなる。各保持部材１４には、多数条の保持溝１５が長手方向に等間隔に設けられている。各保持部材１４は、保持溝１５が互いに対向するように設けられている。ウエハ１０の円周縁が複数本の保持部材１４における同一の段の保持溝１５内にそれぞれ挿入されることにより、複数枚のウエハ１０は水平姿勢かつ互いに中心を揃えた状態で多段に積層されて保持されるように構成されている。
【００３８】
また、ボート１１とシールキャップ９との間には、上下で一対の補助端板１６、１７が複数本の補助保持部材１８によって支持されて設けられている。各補助保持部材１８には、多数条の保持溝１９が設けられている。保持溝１９には、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなる円板形状をした複数枚の断熱板２１６が、水平姿勢で多段に装填されるように構成されている。断熱板２１６によって、後述するヒータユニット２０からの熱がマニホールド６側に伝わりにくくなるように構成されている。
【００３９】
シールキャップ９の処理室４と反対側には、ボートを回転させる回転機構２５４が設けられている。回転機構２５４の回転軸２５５は、シールキャップ９を貫通してボート１１を下方から支持している。回転軸２５５を回転させることで処理室４内にてウエハ１０を回転させることが可能なように構成されている。シールキャップ９は、上述のボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート１１を処理室４内外に搬送することが可能となっている。
【００４０】
回転機構２５４及びボートエレベータ１１５には、駆動制御部２３７が電気的に接続されている。駆動制御部２３７は、回転機構２５４及びボートエレベータ１１５が所望のタイミングにて所望の動作をするよう制御するように構成されている。
【００４１】
（ヒータユニット）
アウタチューブ３の外部には、プロセスチューブ１内を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱する加熱機構としてのヒータユニット２０が、アウタチューブ３を包囲するように設けられている。ヒータユニット２０は、基板処理装置１０１の筐体１１１に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっており、例えばカーボンヒータ等の抵抗加熱ヒータとして構成されている。
【００４２】
プロセスチューブ１内には、温度検出器としての図示しない温度センサが設置されている。ヒータユニット２０と温度センサとには、温度制御部２３８が電気的に接続されている。温度制御部２３８は、処理室４内の温度が所望のタイミングにて所望の温度分布となるように、前記温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータユニット２０への通電具合を制御するように構成されている。
【００４３】
（処理ガス供給ノズル、不活性ガス供給ノズル）
インナチューブ２の側壁の排気口７とは１８０度反対側の位置には、チャンネル形状の予備室２１が、インナチューブ２の側壁からインナチューブ２の径方向外向きに突出して垂直方向に長く延在するように形成されている。予備室２１の側壁はインナチューブ２の側壁の一部を構成している。また、予備室２１の内壁は処理室４の内壁の部を形成するよ
うに構成されている。予備室２１の内部には、予備室２１の内壁（すなわち処理室４の内壁）に沿うようにウエハ１０の積層方向に延在されて処理室４内に処理ガスを供給する処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂが設けられている。また、予備室２１の内部には、予備室２１の内壁（すなわち処理室４の内壁）に沿うようにウエハ１０の積層方向に延在されるとともにウエハ１０の周方向に沿って処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂを両方から挟むように設けられ、処理室４内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄが設けられている。
【００４４】
処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂの上流側端部である処理ガス導入口部２３ａ，２３ｂ、及び不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの上流側端部である不活性ガス導入口部２３ｃ，２３ｄは、それぞれ、マニホールド６の側壁をマニホールド６の径方向外向きに貫通してプロセスチューブ１の外部に突出している。
【００４５】
処理ガス導入口部２３ａ，２３ｂには、処理ガス供給ラインとしての処理ガス供給管２５ａ，２５ｂがそれぞれ接続されている。処理ガス供給管２５ａには、上流側から順に、例えば液体原料としてのＴＥＭＡＨ（Ｈｆ［ＮＣＨ３Ｃ２Ｈ５］４、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム）を気化させたガス等の処理ガスを供給する処理ガス供給源２８ａ、流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２７ａ、及び開閉バルブ２６ａがそれぞれ設けられている。また、処理ガス供給管２５ｂには、上流側から順に、例えばＯ３（オゾン）ガス等の処理ガスを供給する処理ガス供給源２８ｂ、流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２７ｂ、及び開閉バルブ２６ｂがそれぞれ設けられている。
【００４６】
また、不活性ガス導入口部２３ｃ，２３ｄには、不活性ガス供給ラインとしての不活性ガス供給管２５ｃ，２５ｄがそれぞれ接続されている。不活性ガス供給管２５ｃ，２５ｄには、上流側から順に、例えばＮ２ガス、Ａｒガス、Ｈｅガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給源２８ｃ，２８ｄ、流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２７ｃ，２７ｄ、及び開閉バルブ２６ｃ，２６ｄがそれぞれ設けられている。
【００４７】
ＭＦＣ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ及び開閉バルブ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄには、ガス供給・流量制御部２３５が電気的に接続されている。ガス供給・流量制御部２３５は、後述する各ステップで処理室４内に供給するガスの種類が所望のタイミングにて所望のガス種となるよう、また、供給するガスの流量が所望のタイミングにて所望の量となるよう、さらには、不活性ガスに対する処理ガスの濃度が所望のタイミングにて所望の濃度となるよう、ＭＦＣ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ及び開閉バルブ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを制御するように構成されている。
【００４８】
処理室４内における処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂの筒部には、複数個の処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂが垂直方向に配列するように設けられ、処理室４内における不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの筒部には、複数個の不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄが垂直方向に配列するように設けられている。処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂ、不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄの個数は、例えばボート１１に保持されたウエハ１０の枚数と一致するように構成されている。各処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂ、及び各不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄの高さ位置は、例えばボート１１に保持された上下で隣り合うウエハ１０間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。なお、各処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂ、及び各不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄの口径は、各ウエハ１０へのガスの供給量が均一になるようにそれぞれ異なる大きさに設定されていてもよい。
【００４９】
インナチューブ２の側壁であって予備室２１とは１８０度反対側の位置、すなわち排気口７側の位置には、スリット状の貫通孔である排気口２５が垂直方向に細長く開設されて
いる。処理室４内と排気路８内とは排気口２５を介して連通している。従って、処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂの処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂから処理室４内に供給された処理ガス、及び不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂから処理室４内に供給された処理ガスは、排気口２５を介して排気路８内へと流れた後、排気口７を介して排気管７ａ内に流れ、処理炉２０２外へと排出されるように構成されている。
【００５０】
なお、図２に示すように、処理ガス供給ノズル２２ａと排気口２５とを結ぶ直線、及び処理ガス供給ノズル２２ｂと排気口２５とを結ぶ直線は、それぞれ、ウエハ１０の中心付近を通るように構成されている。なお、処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂの向きは、これらの直線とほぼ平行に設定されている。すなわち、処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂは、ウエハ１０の中心に向けて処理ガスを供給するように開口されている。また、不活性ガス供給ノズル２２ｃと排気口２５とを結ぶ直線、及び不活性ガス供給ノズル２２ｃと排気口２５とを結ぶ直線は、処理ガス供給ノズル２２ａと排気口２５とを結ぶ直線、及び処理ガス供給ノズル２２ｂと排気口２５とを結ぶ直線をそれぞれ両側から挟むように構成されている。なお、不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄの向きは、これらの直線よりも外側に開いた向きに設定されていている。そして、不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄは、ウエハ１０の中心方向ではなく、処理室４の内壁とウエハ１０の外周部との間の空間（隙間）に不活性ガスを噴射するように開口されている。なお、予備室２１の側壁は、不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄの向きと略平行になるように構成されている。
【００５１】
このため、図２に示すように、処理ガスと不活性ガスとを処理室４内へ同時に供給するようにすると、処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂの処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂから処理室４内に供給された処理ガスのガス流（図中実線で示す矢印）は、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給された不活性ガスのガス流（図中実線で示す矢印）によって両側から挟まれて、その流路が制限されることとなる。例えば、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の空間へ不活性ガスが供給されると、かかる領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へ処理ガスが流れ込んでしまうことが抑制される。その結果、各ウエハ１０の中心付近への処理ガスの供給が促進され、各ウエハ１０の外周付近と中心付近とにおける処理ガスの供給量がより均一化される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間において処理ガスが不活性ガスによって希釈され、ウエハ１０の外周付近において膜が過剰に厚く形成されることが抑制される。
【００５２】
また、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄは、ウエハ１０の中心方向ではなく、処理室４の内壁とウエハ１０の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている。そのため、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給された不活性ガスは、主に、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の空間へ流れ、ウエハ１０群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ１０に供給される処理ガスの不活性ガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下が回避される。
【００５３】
（コントローラ）
ガス供給・流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、及び温度制御部２３８は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部２３９に電気的に接続されている。これら、ガス供給・流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８、及び主制御部２３９は、コントローラ２４０として構成されている。
【００５４】
（４）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置１０１により実施される半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、処理ガスとしてＴＥＭＡＨガス及びＯ３ガスを用いてＡＬＤ法によりＨｆＯ２膜を成膜する例を説明する。下記の説明において、基板処理装置１０１を構成する各部の動作は、コントローラ２４０によって制御される。
【００５５】
ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の一つであるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる少なくとも２種類の互いに反応する処理ガスを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、反応性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）。例えばＡＬＤ法によりＨｆＯ２膜を形成する場合、ＴＥＭＡＨ（Ｈｆ［ＮＣＨ３Ｃ２Ｈ５］４、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム）ガスとＯ３（オゾン）ガスとを用いて、１８０〜２５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。
【００５６】
まず、上述したように処理対象のウエハ１０群をボート１１に装填して処理室４内に搬入する。ボート１１を処理室４内に搬入した後、以下に示す４つのステップ（ステップ１〜４）を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数繰り返す。なお、以下のステップ１〜４を実行する間、回転機構２５４を回転させることで、ウエハ１０表面へ供給されるガスの流量をより均一化させることが可能となる。
【００５７】
（ステップ１）
処理ガス供給管２５ａの開閉バルブ２６ａ、及び排気管７ａのＡＰＣバルブ７ｂを共に開け、真空ポンプ７ｃにより処理室４内を排気しつつ、処理ガス供給ノズル２２ａの処理ガス噴出口２４ａから処理ガスとしてのＴＥＭＡＨガスを処理室４内に供給する。
【００５８】
この際、同時に、不活性ガス供給管２５ｃ，２５ｄの開閉バルブ２６ｃ，２６ｄを開け、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから不活性ガスとしてのＮ２ガスをそれぞれ処理室４内に供給する。その結果、処理ガス供給ノズル２２ａの処理ガス噴出口２４ａから処理室４内に供給されたＴＥＭＡＨガスは、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスによって両側から挟まれて、その流路が制限されることとなる。例えば、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へ不活性ガスが供給されると、かかる領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へＴＥＭＡＨガスが流れ込んでしまう（逃げてしまう）ことが抑制されることとなる。その結果、各ウエハ１０の中心付近へのＴＥＭＡＨガスの供給が促進され、各ウエハ１０の外周付近と中心付近とにおけるＴＥＭＡＨガスの供給量がより均一化される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＴＥＭＡＨガスがＮ２ガスによって希釈され、ウエハ１０の外周付近において膜が過剰に厚く形成されることが抑制される。
【００５９】
また、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄは、ウエハ１０の中心方向ではなく、処理室４の内壁とウエハ１０の外周部との間の空間にＮ２ガスを噴射する。そのため、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスは、主に、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の空間へ流れ、ウエハ１０群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ１０に供給されるＴＥＭＡＨガスのＮ２ガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下が回避される。
【００６０】
なお、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄは、処理ガス供給ノズル２２ａからＴＥＭＡＨガスを供給する際に、処理ガス供給ノズル２２ａから供給されるＴＥＭＡＨガスの流
量以上の流量でＮ２ガスを供給するようにすることが好ましい。すなわち、不活性ガス供給ノズル２２ｃの不活性ガス噴出口２４ｃから供給されるＮ２ガスの流量、及び不活性ガス供給ノズル２２ｄの不活性ガス処理ガス噴出口２４ｄから供給されるＮ２ガスの流量が、それぞれ、処理ガス供給ノズル２２ａの処理ガス噴出口２４ａから供給されるＴＥＭＡＨガスの流量以上になるようにすることが好ましい。ＴＥＭＡＨガスの流量及びＮ２ガスの流量は、ＭＦＣ２７ａ，２７ｃ，２７ｄによりそれぞれ制御する。その結果、各ウエハ１０の中心付近へのＴＥＭＡＨガスの供給がさらに促進される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＮ２ガスによるＴＥＭＡＨガスの希釈が更に促進される。
【００６１】
ステップ１においては、ＡＰＣバルブ７ｂの開度を適正に調整して、処理室４内の圧力が２０〜９００Ｐａの範囲であって、例えば５０Ｐａになるように制御する。ＴＥＭＡＨガスにウエハ１０を晒す時間は例えば３０〜１８０秒間である。ヒータユニット２０の温度は、ウエハ１０の温度が１８０〜２５０℃の範囲であって、例えば２５０℃になるよう設定する。ＴＥＭＡＨガスを処理室４内に供給することによって、ＴＥＭＡＨガスのガス分子がウエハ１０上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）する。
【００６２】
（ステップ２）
処理ガス供給管２５ａの開閉バルブ２６ａを閉め、処理室４内へのＴＥＭＡＨガスの供給を停止する。このとき、排気管７ａのＡＰＣバルブ７ｂは開いたままとし、真空ポンプ７ｃにより処理室４内を例えば２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留するＴＥＭＡＨガスを処理室４内から排除する。また、不活性ガス供給管２５ｃ，２５ｄの開閉バルブ２６ｃ，２８ｄを開けてＮ２ガスを処理室４内へ供給すると、残留するＴＥＭＡＨガスを処理室４内から排除する効果が更に高まる。
【００６３】
（ステップ３）
排気管７ａのＡＰＣバルブ７ｂを開いたまま、処理ガス供給管２５ｂの開閉バルブ２６ｂを開け、真空ポンプ７ｃにより処理室４内を排気しつつ、処理ガス供給ノズル２２ｂの噴出口２４ｂから処理ガスとしてのＯ３ガスを処理室４内に供給する。
【００６４】
この際、不活性ガス供給管２５ｃ，２５ｄの開閉バルブ２６ｃ，２８ｄを開けたままとし、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に不活性ガスとしてのＮ２ガスをそれぞれ供給する。その結果、処理ガス供給ノズル２２ｂの噴出口２４ｂから処理室４内に供給されたＯ３ガスは、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスによって両側から挟まれて、その流路が制限されることとなる。例えば、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へ不活性ガスが供給されると、かかる領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へＯ３ガスが流れ込んでしまう（逃げてしまう）ことが抑制されることとなる。その結果、各ウエハ１０の中心付近へのＯ３ガスの供給が促進され、各ウエハ１０の外周付近と中心付近とにおけるＯ３ガスの供給量がより均一化される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＯ３ガスがＮ２ガスによって希釈され、ウエハ１０の外周付近において膜が過剰に厚く形成されることが抑制される。
【００６５】
また、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄは、ウエハ１０の中心方向ではなく、処理室４の内壁とウエハ１０の外周部との間の空間にＮ２ガスを噴射する。そのため、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスは、主に、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の空間へ流れ、ウエハ１０群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ１０に供給されるＯ３ガスのＮ２ガスによる希釈が抑制され、成膜レートの
低下が回避される。
【００６６】
なお、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄは、処理ガス供給ノズル２２ｂからＯ３ガスを供給する際に、処理ガス供給ノズル２２ｂから供給されるＯ３ガスの流量以上の流量でＮ２ガスを供給するようにすることが好ましい。すなわち、不活性ガス供給ノズル２２ｃの不活性ガス噴出口２４ｃから供給されるＮ２ガスの流量、及び不活性ガス供給ノズル２２ｄの不活性ガス処理ガス噴出口２４ｄから供給されるＮ２ガスの流量が、それぞれ、処理ガス供給ノズル２２ｂの噴出口２４ｂから供給されるＯ３ガスの流量以上になるようにすることが好ましい。Ｏ３ガスの流量及びＮ２ガスの流量は、ＭＦＣ２７ｂ，２７ｃ，２７ｄによりそれぞれ制御する。その結果、ウエハ１０間へのＯ３ガスの供給がより促進され、各ウエハ１０の中心付近までＯ３ガスがより流れやすくなる。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＮ２ガスによるＯ３ガスの希釈が更に促される。
【００６７】
ステップ３においては、ＡＰＣバルブ７ｂの開度を適正に調整して処理室４内の圧力を２０〜９００Ｐａの範囲であって、例えば５０Ｐａになるように制御する。Ｏ３ガスにウエハ１０を晒す時間は例えば１０〜３００秒間である。ヒータユニット２０の温度は、ウエハ１０の温度が１８０〜２５０℃の範囲であって、例えば２５０℃になるよう設定する。Ｏ３ガスを供給することで、ウエハ１０の表面に化学吸着しているＴＥＭＡＨガスとＯ３ガスとが表面反応して、ウエハ１０上にＨｆＯ２膜が成膜される。
【００６８】
（ステップ４）
処理ガス供給管２５ｂの開閉バルブ２６ｂを閉め、処理室４内へのＯ３ガスの供給を停止する。このとき排気管７ａのＡＰＣバルブ７ｂは開いたままとし、真空ポンプ７ｃにより処理室４内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留するＯ３ガスを処理室４内から排除する。また、不活性ガス供給管２５ｃ，２５ｄの開閉バルブ２６ｃ，２６ｄを開けてＮ２ガスを処理室４内へ供給すると、残留するＯ３ガスを処理室４内から排除する効果が更に高まる。
【００６９】
そして、上述したステップ１〜４を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエハ１０上に所定の膜厚のＨｆＯ２膜を成膜する。その後、処理後のウエハ１０群を保持したボート１１を処理室４内から搬出して本実施形態にかかる基板処理工程を終了する。
【００７０】
（５）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
【００７１】
本実施形態によれば、上述のステップ１において、処理ガス供給ノズル２２ａの処理ガス噴出口２４ａから処理室４内に供給されたＴＥＭＡＨガスは、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスによって両側から挟まれて、その流路が制限される。例えば、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へＮ２ガスが供給されると、かかる領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へＴＥＭＡＨガスが流れ込んでしまうことが抑制される。その結果、各ウエハ１０の中心付近へのＴＥＭＡＨガスの供給が促進され、各ウエハ１０の外周付近と中心付近とにおけるＴＥＭＡＨガスの供給量がより均一化される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＴＥＭＡＨガスがＮ２ガスによって希釈され、ウエハ１０の外周付近において膜が過剰に厚く形成されることが抑制される。
【００７２】
また、本実施形態によれば、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄは、ウエハ１０の中心方向ではなく、処理室４の内壁とウエハ１０の外周部との間の空間にＮ２ガスを噴射する。そのため、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄ
の不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスは、主に、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の空間へ流れ、ウエハ１０群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ１０に供給されるＴＥＭＡＨガスのＮ２ガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下を回避できる。
【００７３】
なお、本実施形態において、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄが、処理ガス供給ノズル２２ａからＴＥＭＡＨガスを供給する際に、処理ガス供給ノズル２２ａから供給されるＴＥＭＡＨガスの流量以上の流量でＮ２ガスを供給するようにすると、各ウエハ１０の中心付近へのＴＥＭＡＨガスの供給がさらに促進される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＮ２ガスによるＴＥＭＡＨガスの希釈がさらに促進され、ウエハ１０の外周付近においてＨｆＯ２膜が過剰に厚く形成されることがさらに抑制される。
【００７４】
また、本実施形態によれば、処理ガス供給ノズル２２ｂの噴出口２４ｂから処理室４内に供給されたＯ３ガスは、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスによって両側から挟まれて、その流路が制限される。例えば、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へＮ２ガスが供給されると、かかる領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へＯ３ガスが流れ込んでしまうことが抑制される。その結果、各ウエハ１０の中心付近へのＯ３ガスの供給が促進され、各ウエハ１０の外周付近と中心付近とにおけるＯ３ガスの供給量がより均一化される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＯ３ガスがＮ２ガスによって希釈され、ウエハ１０の外周付近において膜が過剰に厚く形成されることが抑制される。
【００７５】
また、本実施形態によれば、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄは、ウエハ１０の中心方向ではなく、処理室４の内壁とウエハ１０の外周部との間の空間にＮ２ガスを噴射する。そのため、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから処理室４内に供給されたＮ２ガスは、主に、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の空間へ流れ、ウエハ１０群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ１０に供給されるＯ３ガスのＮ２ガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下を回避できる。
【００７６】
なお、本実施形態において、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄが、処理ガス供給ノズル２２ａからＯ３ガスを供給する際に、処理ガス供給ノズル２２ｂから供給されるＯ３ガスの流量以上の流量でＮ２ガスを供給するようにすると、各ウエハ１０の中心付近へのＯ３ガスの供給がさらに促進される。また、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間においてＮ２ガスによるＯ３ガスの希釈がさらに促進され、ウエハ１０の外周付近においてＨｆＯ２膜が過剰に厚く形成されることがさらに抑制される。
【００７７】
また、本実施形態によれば、ウエハ１０の周縁と処理室４との間の隙間へのＴＥＭＡＨガスやＯ３ガスの流入が抑制されるため、処理室４の側壁（インナチューブ２の側壁）への成膜や原料成分の付着や、処理室４内での異物の発生が抑制される。そして、基板処理装置１０１のメンテナンスサイクルが伸び、基板処理装置１０１の生産性を向上させることが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態のステップ３，４において、不活性ガス供給管２５ｃ，２５ｄの開閉バルブ２６ｃ，２６ｄを開けてＮ２ガスを処理室４内へ供給するようにすれば、残留するＴＥＭＡＨガスやＯ３ガスを処理室４内から排除する効果が更に高まる。その結果、ステップ３，４の実行に要する時間が短縮され、基板処理の生産性を高めることが可能となる。
【００７９】
また、本実施形態によれば、ボート１１により支持される各ウエハ１０の周縁と処理室４の内壁との間に、リング状の整流板をそれぞれ設ける必要がない。そのため、ウエハ１０の積層ピッチを広く確保する必要がなくなり、一括して処理することの出来る基板の枚数が少なくなってしまうことを抑制できる。その結果、基板処理の生産性を向上させることが出来る。
【００８０】
また、本実施形態によれば、ボート１１により支持される各ウエハ１０の周縁と処理室４の内壁との間に、リング状の整流板をそれぞれ設ける必要がない。そのため、ボート１１の生産コスト、及び基板処理コストを低減させることが可能となる。
【００８１】
＜本発明の第２の実施形態＞
以下に、本発明の第２の実施形態を、図３を参照しながら説明する。本実施形態では、処理室４内に整流板３１ｃ，３１ｄを有するように構成されている点が、上述の実施形態と異なる。その他の構成は上述の実施形態と同じである。
【００８２】
整流板３１ｃ，３１ｄは、不活性ガス噴出口としての不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄより処理室４の内側（ウエハ１０側）である不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄの外側に鉛直方向に延在するように設けられている。具体的には、整流板３１ｃは、不活性ガス供給ノズル２２ｃとウエハ１０との間に鉛直方向に延在するように、また、不活性ガス噴出口２４ｃの向きと略平行になるように設けられている。整流板３１ｄは、不活性ガス供給ノズル２２ｄとウエハ１０との間に鉛直方向に延在するように、また、不活性ガス処理ガス噴出口２４ｄの向きと略平行になるように設けられている。整流板３１ｃと予備室２１の側壁との間には、不活性ガス噴出口２４ｃから供給された不活性ガスの流れを誘導するガス流路が形成され、整流板３１ｄと予備室２１の側壁との間には、不活性ガス処理ガス噴出口２４ｄから供給された不活性ガスの流れを誘導するガス流路が形成されている。整流板３１ｃ，３１ｄは、不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄに取り付けてもよいし、インナチューブ２の内壁などに直接取り付けてもよい。
【００８３】
このように構成することで、ウエハ１０群が保持されている領域への不活性ガスの流入が更に抑制される。その結果、ウエハ１０に供給される処理ガスの不活性ガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下が更に回避される。
【００８４】
＜本発明の第３の実施形態＞
以下に、本発明の第３の実施形態を、図４を参照しながら説明する。本実施形態にかかる処理室４は、排気口２５の代わりに、処理ガスを排気する処理ガス排気口３５と、不活性ガスを排気する不活性ガス排気口３５ｃ，３５ｄと、をそれぞれ有する点が、上述の実施形態と異なる。その他の構成は上述の実施形態と同じである。
【００８５】
処理ガス排気口３５は、上述の排気口２５と同様に構成されている。すなわち、処理ガス排気口３５は、インナチューブ２の側壁であって予備室２１とは１８０度反対側の位置、すなわち排気口７側の位置に、スリット状の貫通孔として垂直方向に細長く開設されている。また、不活性ガス排気口３５ｃ，３５ｄは、処理ガス排気口３５を両側から挟む位置に、スリット状の貫通孔として垂直方向に細長くそれぞれ開設されている。
【００８６】
このように構成することで、処理ガス噴出口２４ａ，２４ｂから供給された処理ガスが処理ガス排気口３５からそれぞれ排気され、また、不活性ガス噴出口２４ｃ，２４ｄから供給された不活性ガスが不活性ガス排気口３５ｃ，３５ｄからそれぞれ排気される。その結果、処理ガス排気口３５、不活性ガス排気口３５ｃ，３５ｄ付近におけるガス流がそれぞれスムーズとなる。
【００８７】
＜本発明の他の実施形態＞
上述の実施形態では、処理室４内に処理ガスを供給する１本以上の処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂと、処理ガス供給ノズル２２ａ，２２ｂを両方から挟むように設けられ処理室４内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄと、をそれぞれ個別に有していた。そして、処理ガス供給ノズル２２ａから供給する処理ガス（例えばＴＥＭＡＨガス）と、処理ガス供給ノズル２２ｂから供給する処理ガス（例えばＯ３ガス）とを、それぞれ不活性ガス供給ノズル２２ｃ，２２ｄからの不活性ガスによって両側から挟んでいた。
【００８８】
しかしながら、本発明はかかる実施形態に限定されない。すなわち１本以上の処理ガス供給ノズルから供給される複数種の処理ガスのうち、いずれか一種の処理ガスの供給量の面内均一性のみが基板処理の面内均一性に影響する場合（他の処理ガスの供給量の面内均一性が基板処理の面内均一性にあまり影響しない場合）には、基板処理の面内均一性に影響する処理ガスのみを不活性ガスによって両側から挟むこととし、基板処理の面内均一性にあまり影響しない処理ガスは不活性ガスによって両側から挟まないこととしてもよい。
【００８９】
この場合、１本以上の処理ガス供給ノズルのうち少なくとも１本の処理ガス供給ノズル（基板処理の面内均一性にあまり影響しない処理ガスを供給する処理ガス供給ノズル）は、他の処理ガス供給ノズル（基板処理の面内均一性に影響する処理ガスを供給する処理ガス供給ノズル）から処理ガスを供給する際に、該他の処理ガス供給ノズルから供給される処理ガスの流量以上の流量で不活性ガスを供給するように構成されていてもよい。
【００９０】
例えば、ＴＥＭＡＨガスの供給量の面内均一性が基板処理の面内均一性に大きく影響する一方で、Ｏ３ガスの供給量の面内均一性が基板処理の面内均一性にあまり影響しない場合には、ＴＥＭＡＨガスのみをＮ２ガスによって両側から挟むこととし、Ｏ３ガスはＮ２ガスによって両側から挟まないこととしてもよい。そして、不活性ガス供給ノズル２２ｃ及び処理ガス供給ノズル２２ｂは、処理ガス供給ノズル２２ａからＴＥＭＡＨガスを供給する際に、処理ガス供給ノズル２２ａから供給されるＴＥＭＡＨガスの流量以上の流量でＮ２ガスをそれぞれ供給するように構成してもよい。そして、不活性ガス供給ノズル２２ｄを設けないこととすれば、基板処理装置の構造を簡素化することが可能となり、基板処理コストを低減させることが可能となる。
【００９１】
＜本発明のさらに他の実施形態＞
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００９２】
例えば、ガス導入ノズルに開設する噴出口の個数は、処理するウエハの枚数に一致させるに限らず、処理するウエハの枚数に対応して増減することができる。例えば、噴出口は上下で隣り合うウエハ同士間にそれぞれ対向して配置するに限らず、二枚や三枚置きに配設してもよい。
【００９３】
インナチューブの側壁に開設する排気孔は一連の長孔に形成するに限らず、複数個の長孔や円形孔および多角形孔等に形成してもよいし、インナチューブの上下において孔径を増減してもよい。
【００９４】
前記実施の形態では処理がウエハに施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【００９５】
上述の実施形態では、ＡＬＤ法による膜の堆積について説明したが、本発明はＡＬＤに
限らずＣＶＤ法による膜の堆積にも好適に適用可能である。さらに、本発明にかかる基板処理方法は酸化膜形成方法や拡散方法等の基板処理方法全般に適用することができる。
【００９６】
＜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。
【００９７】
本発明の一態様によれば、水平姿勢で多段に積層された基板を収容して処理する処理室と、
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されて前記処理室内に処理ガスを供給する１本以上の処理ガス供給ノズルと、
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられ前記処理室内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズルと、
前記不活性ガス供給ノズルに設けられた不活性ガス噴出口と、
前記処理室内を排気する排気ラインと、を有し、
前記不活性ガス噴出口は、前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【００９８】
好ましくは、前記処理室内に整流板を有する。
【００９９】
好ましくは、前記不活性ガス噴出口より前記処理室の内側（基板側）である前記不活性ガスノズルの外面に整流板を有する。
【０１００】
好ましくは、前記不活性ガスが前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に前記不活性ガスを誘導する整流板を有する。
【０１０１】
好ましくは、前記処理室は、前記処理ガスを排気する処理ガス供給口と、前記不活性ガスを排気する不活性ガス排気口と、をそれぞれ有する。
【０１０２】
好ましくは、前記不活性ガス供給ノズルは、前記処理ガス供給ノズルから処理ガスを供給する際に、該処理ガス供給ノズルから供給される処理ガスの流量以上の流量で不活性ガスを供給する。
【０１０３】
好ましくは、前記１本以上の処理ガス供給ノズルのうち少なくとも１本の処理ガス供給ノズルは、他の処理ガス供給ノズルから処理ガスを供給する際に、該他の処理ガス供給ノズルから供給される処理ガスの流量以上の流量で不活性ガスを供給する。
【０１０４】
本発明の他の態様によれば、水平姿勢で多段に積層された基板を処理室内に搬入する工程と、前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在された１本以上の処理ガス供給ノズルから前記処理室内に処理ガスを供給するとともに、前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられた一対の不活性ガス供給ノズルから前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射して基板を処理する工程と、処理後の基板を前記処理室から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の水平断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の水平断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の水平断面図である。
【図５】処理ガス供給ノズルを両方から挟むような一対の不活性ガスノズルを処理室内に設けた処理炉の水平断面図である。
【図６】リング状の整流板が設けられた基板保持具の概略構成図である。
【図７】整流板を有さない基板保持具の概略構成図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０６】
４ 処理室
７ａ 排気管（排気ライン）
１０ ウエハ（基板）
２２ａ 処理ガス供給ノズル
２２ｂ 処理ガス供給ノズル
２４ａ 処理ガス噴出口
２４ｂ 処理ガス噴出口
２２ｃ 不活性ガス供給ノズル
２２ｄ 不活性ガス供給ノズル
２４ｃ 不活性ガス噴出口
２４ｄ 不活性ガス噴出口
１０１ 基板処理装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平姿勢で多段に積層された基板を収容して処理する処理室と、
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されて前記処理室内に処理ガスを供給する１本以上の処理ガス供給ノズルと、
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられ前記処理室内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズルと、
前記不活性ガス供給ノズルに設けられた不活性ガス噴出口と、
前記処理室内を排気する排気ラインと、を有し、
前記不活性ガス噴出口は、前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１】
水平姿勢で多段に積層された基板を収容して処理する処理室と、
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されて前記処理室内に処理ガスを供給する１本以上の処理ガス供給ノズルと、
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられ前記処理室内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズルと、
前記不活性ガス供給ノズルに設けられた不活性ガス噴出口と、
前記処理室内を排気する排気ラインと、を有し、
前記不活性ガス噴出口は、前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている
ことを特徴とする基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１１８４６２（Ｐ２０１０−１１８４６２Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９０１０４（Ｐ２００８−２９０１０４）
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【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２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【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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