(57)【要約】【課題】複数の基板上に形成される薄膜の基板間膜厚分布を制御することが可能な技術を提供する。【解決手段】（ａ）複数の第１基板及び第１基板よりも表面積が小さい第２基板を、面に対して垂直な方向に配列して処理室内に収容する工程と、（ｂ）複数の第１基板及び第２基板が配列された基板配列領域に対して処理ガスを供給することで、複数の第１基板上に薄膜を形成する工程と、を有し、（ｂ）では、複数の第１基板の少なくとも一部が配列された領域を含み、第２基板が配列された領域を含まない第１供給領域に対して希釈ガスを供給し、又は希釈ガスの供給を不実施とするとともに、第１供給領域以外の領域であって、第２基板が配列された領域を含む第２供給領域に対して、第１供給領域に対して供給される希釈ガスの流量よりも大きい流量で希釈ガスを供給する。【選択図】図９
2020167400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）複数の第１基板及び前記第１基板よりも表面積が小さい第２基板を、面に対して垂直な方向に配列して処理室内に収容する工程と、
（ｂ）前記複数の第１基板及び前記第２基板が配列された基板配列領域に対して処理ガスを供給することで、前記複数の第１基板上に薄膜を形成する工程と、
を有し、
（ｂ）は、
前記基板配列領域のうち、前記複数の第１基板の少なくとも一部が配列された領域を含み、前記第２基板が配列された領域を含まない第１供給領域に対して希釈ガスを供給し、又は前記希釈ガスの供給を不実施とするとともに、
前記基板配列領域のうち、前記第１供給領域以外の領域であって、前記第２基板が配列された領域を含む第２供給領域に対して、前記第１供給領域に対して供給される希釈ガスの流量よりも大きい流量で前記希釈ガスを供給する工程を含む、
半導体装置の製造方法。
【請求項２】
（ｂ）では、前記第１供給領域及び前記第２供給領域の両方に対して、前記処理ガスを供給する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
複数の第１基板及び前記第１基板よりも表面積が小さい第２基板を、面に対して垂直な方向に配列して支持する基板支持具と、
前記複数の第１基板及び前記第２基板を支持した状態の前記基板支持具を収容するように構成された処理室と、
前記複数の第１基板及び前記第２基板が配列された基板配列領域に対して処理ガスを供給するよう構成された処理ガス供給部と、
前記基板配列領域のうち、前記複数の第１基板の少なくとも一部が配列された領域を含み、前記第２基板が配列された領域を含まない第１供給領域に対して希釈ガスを供給し、又は前記希釈ガスの供給を不実施とするとともに、前記基板配列領域のうち、前記第１供給領域以外の領域であって、前記第２基板が配列された領域を含む第２供給領域に対して、前記第１供給領域に対して供給される前記希釈ガスの流量よりも大きい流量で前記希釈ガスを供給するよう構成された希釈ガス供給部と、を備える基板処理装置。
【請求項４】
複数の第１基板及び前記第１基板よりも表面積が小さい第２基板を水平姿勢で多段に支持する基板支持具と、
前記複数の第１基板及び前記第２基板を支持した状態の基板支持具を収容するように構成された処理室と、
前記複数の第１基板及び前記第２基板が配列された方向に沿って前記処理室内で立ち上がるように設けられ、前記処理室内に処理ガスを供給するように構成された処理ガスノズルと、
前記複数の第１基板及び前記第２基板が配列された方向に沿って前記処理室内で立ち上がるように設けられ、前記処理室内に希釈ガスを供給するように構成された希釈ガスノズルと、
を備え、
前記希釈ガスノズルは、前記複数の第１基板及び前記第２基板が配列された基板配列領域のうち、前記複数の第１基板が配列された領域を含み、前記第２基板が配列された領域を含まない第１供給領域に対して前記希釈ガスを供給せず、且つ、前記基板配列領域のうち、前記第１供給領域以外の領域であって、前記第２基板が配列された領域を含む第２供給領域に対して前記希釈ガスを供給するように構成されている、基板処理装置。
【請求項５】
（ａ）複数の第１基板及び前記第１基板よりも表面積が小さい第２基板を、面に対して垂直な方向に配列して基板処理装置の処理室内に収容する手順と、
（ｂ）前記複数の第１基板及び前記第２基板に対して処理ガスを供給することで、前記複数の第１基板上に薄膜を形成する手順と、
を有し、
（ｂ）は、
前記複数の第１基板及び前記第２基板が配列された基板配列領域のうち、前記複数の第１基板の少なくとも一部が配列された領域を含み、前記第２基板が配列された領域を含まない第１供給領域に対して希釈ガスを供給し、又は前記希釈ガスの供給を不実施とするとともに、
前記基板配列領域のうち、前記第１供給領域以外の領域であって、前記第２基板が配列された領域を含む第２供給領域に対して、前記第１供給領域に対して供給される希釈ガスの流量よりも大きい流量で前記希釈ガスを供給する手順を含む手順を、コンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板を処理する半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程の一工程として、複数の基板に対して処理ガスを供給し、それぞれの基板の上に薄膜を形成する処理が行われる場合がある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１１０９５６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示の課題は、複数の基板上に形成される薄膜の基板間膜厚分布を制御することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様によれば、
（ａ）複数の第１基板及び前記第１基板よりも表面積が小さい第２基板を、面に対して垂直な方向に配列して処理室内に収容する工程と、
（ｂ）前記複数の第１基板及び前記第２基板が配列された基板配列領域に対して処理ガスを供給することで、前記複数の第１基板上に薄膜を形成する工程と、
を有し、
（ｂ）は、前記基板配列領域のうち、前記複数の第１基板の少なくとも一部が配列された領域を含み、前記第２基板が配列された領域を含まない第１供給領域に対して希釈ガスを供給し、又は前記希釈ガスの供給を不実施とするとともに、
前記基板配列領域のうち、前記第１供給領域以外の領域であって、前記第２基板が配列された領域を含む第２供給領域に対して、前記第１供給領域に対して供給される前記希釈ガスの流量よりも大きい流量で前記希釈ガスを供給する工程を含む。
【発明の効果】
【０００６】
本開示に係る技術によれば、複数の基板上に形成される薄膜の基板間膜厚分布を制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【図２】本開示の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。
【図３】本開示の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。
【図４】本開示の一実施形態の成膜シーケンスの一例を示す図である。
【図５】本開示の一実施形態のウエハの配列状態を示す図である。
【図６】本開示の他の実施形態のウエハの配列状態を示す図である。
【図７】本開示の更に他の実施形態のウエハの配列状態を示す図である。
【図８】本開示の更に他の実施形態のウエハの配列状態を示す図である。
【図９】本開示の一実施形態で好適に用いられるノズルの概略構成図である。
【図１０】本開示の他の実施形態で好適に用いられるノズルの概略構成図である。
【図１１】参考例及び実施例において基板上に形成された酸化膜の厚さの測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜本開示の一実施形態＞
以下に、本開示の一実施形態（第１の実施形態）について、図１〜図５、図９等を用いて説明する。
【０００９】
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は加熱機構（温度調整部）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
【００１０】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２１０が配設されている。反応管２１０は、内部反応管としてのインナチューブ２０４と、インナチューブ２０４を同心円状に取り囲む外部反応管としてのアウタチューブ２０３と、を備えた２重管構成を有している。インナチューブ２０４およびアウタチューブ２０３は、それぞれ、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。
【００１１】
インナチューブ２０４の筒中空部には、基板としてのウエハ２００に対する処理が行われる処理室２０１が形成される。処理室２０１は、ウエハ２００を処理室２０１内の一端側（下方側）から他端側（上方側）へ向けて、ウエハ２００の面に対して垂直な方向に沿って配列させた状態で収容可能に構成されている。処理室２０１内において複数枚のウエハ２００が配列される領域を、基板配列領域（ウエハ配列領域）とも称する。また、処理室２０１内においてウエハ２００が配列される方向を、基板配列方向（ウエハ配列方向）とも称する。
【００１２】
インナチューブ２０４およびアウタチューブ２０３は、それぞれ、マニホールド２０９によって下方から支持されている。マニホールド２０９は、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料により構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の内壁の上端部には、ＳＵＳ等の金属材料により構成され、マニホールド２０９の径方向内側に向けて延出した環状のフランジ部２０９ａが設けられている。インナチューブ２０４の下端は、フランジ部２０９ａの上面に当接している。アウタチューブ２０３の下端は、マニホールド２０９の上端に当接している。アウタチューブ２０３とマニホールド２０９との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９の下端開口は、処理炉２０２の炉口として構成されており、後述するボートエレベータ１１５によりボート２１７が上昇した際に、蓋体としての円盤状のシールキャップ２１９によって気密に封止される。マニホールド２０９とシールキャップ２１９との間には、シール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。
【００１３】
インナチューブ２０４の天井部はフラット形状に形成されており、アウタチューブ２０３の天井部はドーム形状に形成されている。インナチューブ２０４の天井部をドーム形状とすると、処理室２０１内へ供給したガスが、複数枚のウエハ２００間に流れずに、インナチューブ２０４の天井部におけるドーム部分の内部空間に流れ込みやすくなる。インナチューブ２０４の天井部をフラット形状とすることで、処理室２０１内へ供給したガスを、複数枚のウエハ２００間へ効率よく流すことが可能となる。インナチューブ２０４の天井部と後述するボート２１７の天板とのクリアランス（空間）を小さくすることで、例えば、ウエハ２００の配列間隔（ピッチ）と同程度の大きさとすることで、ウエハ２００間へ効率よくガスを流すことが可能となる。
【００１４】
図２に示すように、インナチューブ２０４の側壁には、ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｄを収容するノズル収容室２０４ａと、ノズル２４９ｃ，２４９ｅを収容するノズル収容室２０４ｂと、が形成されている。ノズル収容室２０４ａ，２０４ｂは、それぞれ、インナチューブ２０４の側壁からインナチューブ２０４の径方向外向きに突出し、垂直方向に沿って延在するチャンネル形状に形成されている。ノズル収容室２０４ａ，２０４ｂの内壁は、それぞれ、処理室２０１の内壁の一部を構成している。ノズル収容室２０４ａとノズル収容室２０４ｂとは、インナチューブ２０４の内壁に沿って、すなわち、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の外周に沿って、互いに所定距離離れた位置にそれぞれ配置されている。具体的には、ノズル収容室２０４ａ，２０４ｂは、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心とノズル収容室２０４ａの中心とを結ぶ直線Ｌ１と、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心とノズル収容室２０４ｂの中心とを結ぶ直線Ｌ２と、が作る中心角θ（ノズル収容室２０４ａ，２０４ｂの各中心を両端とする弧に対する中心角）が例えば３０〜１５０°の範囲内の角度となるような位置にそれぞれ配置されている。ノズル収容室２０４ａ内に収容されたノズル２４９ｂ，２４９ｄは、ノズル２４９ａを挟んでその両側に、すなわち、ノズル収容室２０４ａの内壁（ウエハ２００の外周部）に沿ってノズル２４９ａを両側から挟み込むように配置されている。本明細書では、ノズル２４９ａ，２４９ｂを順にＲ１，Ｒ２とも称し、ノズル２４９ｃ，２４９ｄ，２４９ｅを順にＲｔ，Ｒｃ，Ｒｂとも称する。ノズル２４９ｃ，２４９ｄ，２４９ｅをまとめてＲｔ〜Ｒｂとも称する。
【００１５】
ノズル２４９ａ〜２４９ｅは、ノズル収容室２０４ａ，２０４ｂの下部より上部に沿って、すなわち、ウエハ配列方向に沿って立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ〜２４９ｅは、ウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。図９に示すように、ノズル２４９ａ〜２４９ｅの側面には、第１〜第５ガス供給口としてのガス噴出口２５０ａ〜２５０ｅがそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ〜２４９ｅは、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成されている。
【００１６】
図９に示すように、上述のウエハ配列領域は、複数のゾーンに分けて考えることができる。本実施形態では、ウエハ配列領域のウエハ配列方向における一端部側（ここでは上部側）のゾーンを第１ゾーン（Ｔｏｐゾーン）とも称する。また、ウエハ配列領域のウエハ配列方向における中央部のゾーンを第２ゾーン（Ｃｅｎｔｅｒゾーン）とも称する。また、ウエハ配列領域のウエハ配列方向における他端部側（ここでは下部側）のゾーンを第３ゾーン（Ｂｏｔｔｏｍゾーン）とも称する。
【００１７】
ノズル２４９ａ，２４９ｂにおけるガス噴出口２５０ａ，２５０ｂは、それぞれ、ウエハ配列領域のウエハ配列方向における全域に対応するように、ノズル２４９ａ，２４９ｂの上部から下部にわたって複数設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂ、すなわち、Ｒ１，Ｒ２は、それぞれ、第１〜第３ゾーンの全てに向けてガスを供給するように構成されている。
【００１８】
ノズル２４９ｃにおけるガス噴出口２５０ｃは、ウエハ配列領域のうちウエハ配列方向における上部側の領域、すなわち、第１ゾーンに対応するように、ノズル２４９ｃの上部側にのみ複数設けられている。ノズル２４９ｃ、すなわち、Ｒｔは、第１ゾーンに向けてガスを供給することができ、また、それ以外のゾーン、すなわち、第２、第３ゾーンに向けてのガスの供給を不実施とするように構成されている。
【００１９】
ノズル２４９ｄにおけるガス噴出口２５０ｄは、ウエハ配列領域のうちウエハ配列方向における中央部の領域、すなわち、第２ゾーンに対応するように、ノズル２４９ｄの中央部にのみ複数設けられている。ノズル２４９ｄ、すなわち、Ｒｃは、第２ゾーンに向けてガスを供給することができ、また、それ以外のゾーン、すなわち、第１、第３ゾーンに向けてのガスの供給を不実施とするように構成されている。
【００２０】
ノズル２４９ｅにおけるガス噴出口２５０ｅは、ウエハ配列領域のうちウエハ配列方向における下部側の領域、すなわち、第３ゾーンに対応するように、ノズル２４９ｅの下部側にのみ複数設けられている。ノズル２４９ｅ、すなわち、Ｒｂは、第３ゾーンに向けてガスを供給することができ、また、それ以外のゾーン、すなわち、第１、第２ゾーンに向けてのガスの供給を不実施とするように構成されている。
【００２１】
なお、ガス噴出口２５０ａ〜２５０ｅは、それぞれが処理室２０１の中心を向くように開口しており、ウエハ２００の中心に向けてガスを供給することが可能となっている。また、ガス噴出口２５０ａ〜２５０ｅは、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００２２】
図２に示すように、ノズル２４９ａ〜２４９ｅには、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅには、ガス流の上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ〜２４１ｅおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ〜２４３ｅがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａよりも下流側には、ガス供給管２３２ｇが接続されている。ガス供給管２３２ｇには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｇおよびバルブ２４３ｇがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、ガス供給管２３２ｆ，２３２ｈが接続されている。ガス供給管２３２ｆ，２３２ｈには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｆ，２４１ｈおよびバルブ２４３ｆ，２４３ｈがそれぞれ設けられている。
【００２３】
ガス供給管２３２ａからは、原料（原料ガス）として、形成しようとする膜を構成する主元素としてのシリコン（Ｓｉ）およびハロゲン元素を含むハロシラン系ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
【００２４】
原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。ハロシラン系ガスとは、ハロゲン基を有するシラン系ガスのことである。ハロゲン基には、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等のハロゲン元素が含まれる。ハロシラン系ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含む原料ガス、すなわち、クロロシラン系ガスを用いることができる。クロロシラン系ガスは、Ｓｉソースとして作用する。クロロシラン系ガスとしては、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用いることができる。
【００２５】
ガス供給管２３２ｂからは、反応体（反応ガス）として、例えば、酸素（Ｏ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。Ｏ含有ガスは、酸化剤（酸化ガス）、すなわち、Ｏソースとして作用する。Ｏ含有ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）ガスを用いることができる。
【００２６】
ガス供給管２３２ｆからは、反応体（反応ガス）として、例えば、窒素（Ｎ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｆ、バルブ２４３ｆ、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。Ｎ含有ガスは、窒化剤（窒化ガス）、すなわち、Ｎソースとして作用する。Ｎ含有ガスとしては、例えば、窒化水素系ガスであるアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。
【００２７】
ガス供給管２３２ｃ〜２３２ｅからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ〜２４１ｅ、バルブ２４３ｃ〜２４３ｅ、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅを介して処理室２０１内へ供給される。また、ガス供給管２３２ｇ，２３２ｈからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｇ，２４１ｈ、バルブ２４３ｇ，２４３ｈ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。ノズル２４９ｃ〜２４９ｅより処理室２０１内へ供給されるＮ２ガスは、主に、後述する希釈ガスとして作用する。また、ノズル２４９ａ，２４９ｂより処理室２０１内へ供給されるＮ２ガスは、主に、パージガス、キャリアガスとして作用する。不活性ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ２）ガスを用いることができる。
【００２８】
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、原料供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、酸化剤供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｆ、バルブ２４３ｆにより、窒化剤供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｃ〜２３２ｅ，２３２ｇ，２３２ｈ、ＭＦＣ２４１ｃ〜２４１ｅ，２４１ｇ，２４１ｈ、バルブ２４３ｃ〜２４３ｅ，２４３ｇ，２４３ｈにより、不活性ガス供給系が構成される。
【００２９】
原料を供給するノズル２４９ａを原料供給部又は原料ガスノズルとも称する。ノズル２４９ｂより酸化剤を供給する際、ノズル２４９ｂを酸化剤供給部又は酸化ガスノズルとも称する。ノズル２４９ｂより窒化剤を供給する際、ノズル２４９ｂを窒化剤供給部又は窒化ガスノズルとも称する。ノズル２４９ａ，２４９ｂを総称して処理ガス供給部又は処理ガスノズルとも称する。不活性ガスを供給するノズル２４９ｃ〜２４９ｅを総称して不活性ガス供給部又は不活性ガスノズルとも称する。また、不活性ガス供給部及び不活性ガスノズルは、後述するように、それぞれ希釈ガス供給部及び希釈ガスノズルと称することもある。ノズル２４９ｃ〜２４９ｅを順に第１〜第３供給部又は第１〜第３希釈ガスノズルとも称する。不活性ガス供給部は、原料供給部や酸化剤供給部や窒化剤供給部とは異なる供給部であり、また、第１〜第３供給部という複数の供給部を有している。ノズル２４９ａ，２４９ｂより不活性ガスを供給する際、ノズル２４９ａ，２４９ｂを不活性ガス供給部に含めて考えてもよい。
【００３０】
原料供給系は、ノズル２４９ａから、複数のゾーン、すなわち、第１〜第３ゾーンの全てに向けて、流量制御された原料を供給することが可能なように構成されている。酸化剤供給系は、ノズル２４９ｂから、複数のゾーン、すなわち、第１〜第３ゾーンの全てに向けて、流量制御された酸化剤を供給することが可能なように構成されている。窒化剤供給系は、ノズル２４９ｂから、複数のゾーン、すなわち、第１〜第３ゾーンの全てに向けて、流量制御された窒化剤を供給することが可能なように構成されている。不活性ガス供給系は、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅのそれぞれから、複数のゾーン、すなわち、第１〜第３ゾーンのそれぞれに向けて、個別に流量制御された不活性ガスを供給することが可能なように構成されている。
【００３１】
なお、不活性ガス供給部は、ノズル２４９ｃより、第１ゾーンに向けて個別に流量制御された不活性ガスを供給し、それ以外のゾーン（第２、第３ゾーン）に向けての不活性ガスの供給を不実施とし、ノズル２４９ｄより、第２ゾーンに向けて個別に流量制御された不活性ガスを供給し、それ以外のゾーン（第１、第３ゾーン）に向けての不活性ガスの供給を不実施とし、ノズル２４９ｅより、第３ゾーンに向けて個別に流量制御された不活性ガスを供給し、それ以外のゾーン（第１、第２ゾーン）に向けての不活性ガスの供給を不実施とするように構成されている。
【００３２】
インナチューブ２０４の側面には、例えばスリット状の貫通口として構成された排気口（排気スリット）２０４ｃが、垂直方向に細長く開設されている。排気口２０４ｃは、正面視において例えば矩形であり、インナチューブ２０４の側壁の下部から上部にわたって設けられている。処理室２０１内と、インナチューブ２０４とアウタチューブ２０３との間の円環状の空間である排気空間２０５とは、排気口２０４ｃを介して連通している。排気口２０４ｃは、平面視において、上述の直線Ｌ１の延長線上に配置されている。すなわち、ノズル収容室２０４ａと排気口２０４ｃとは、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心を挟んで対向している。また、ノズル２４９ａのガス噴出口２５０ａと排気口２０４ｃとは、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心を挟んで対向している。
【００３３】
図１に示すように、アウタチューブ２０３の下部には、排気空間２０５を介して処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、排気空間２０５内、すなわち、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されている。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。排気口２０４ｃ、排気空間２０５、真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
【００３４】
マニホールド２０９の下端開口は、Ｏリング２２０ｂを介してシールキャップ２１９により気密に封止される。シールキャップ２１９の下方には、ボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２１０の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７により支持されたウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
【００３５】
基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で鉛直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱板２１８が多段に支持されている。
【００３６】
アウタチューブ２０３とインナチューブ２０４との間には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、アウタチューブ２０３の内壁に沿って設けられている。
【００３７】
図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。
【００３８】
記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
【００３９】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｈ、バルブ２４３ａ〜２４３ｈ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。
【００４０】
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｈによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｈの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。
【００４１】
コントローラ１２１は、外部記憶装置１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。外部記憶装置１２３は、例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ等を含む。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
【００４２】
（２）基板処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ２００上に酸窒化膜を形成する基板処理シーケンス例、すなわち、成膜シーケンス例について、図４を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。
【００４３】
図４に示す成膜シーケンスでは、
ウエハ２００に対して原料供給部としてのノズル２４９ａより原料としてＨＣＤＳガスを供給するステップＡと、
ウエハ２００に対して酸化剤供給部としてのノズル２４９ｂより酸化剤としてＯ２ガスを供給するステップＢと、
ウエハ２００に対して窒化剤供給部としてのノズル２４９ｂより窒化剤としてＮＨ３ガスを供給するステップＣと、
を非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことで、ウエハ２００上に、酸窒化膜として、Ｓｉ、ＯおよびＮを含む膜、すなわち、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）を形成する。
【００４４】
なお、図４に示す成膜シーケンスのステップＡでは、原料供給部とは異なる不活性ガス供給部、すなわち、ノズル２４９ａとは異なるノズル２４９ｃ〜２４９ｅよりウエハ２００に対して不活性ガスとしてＮ２ガスを供給し、そのＮ２ガスの流量を制御することで、ウエハ２００の配列方向における原料としてのＨＣＤＳガスの濃度の分布を調整する。ノズル２４９ｃ〜２４９ｅより供給される不活性ガスとしてのＮ２ガスは、原料としてのＨＣＤＳガスに対する希釈ガスとして機能する。
【００４５】
本明細書では、図４に示す成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。図４では、ステップＡ〜Ｃの実施期間を、便宜上、それぞれＡ〜Ｃと表している。これらの点は、後述する変形例や他の実施形態においても同様である。
【００４６】
（Ｒ１：ＨＣＤＳ，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２  →  Ｒ２：Ｏ２  →  Ｒ２：ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＮ
【００４７】
本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【００４８】
（ウエハチャージおよびボートロード）
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。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【００４９】
ここで、本実施形態では、図５に示すように、第１基板である大表面積ウエハと、第２基板である小表面積ウエハが、複数枚のウエハ２００としてボート２１７のウエハ配列領域に装填される。大表面積ウエハは小表面積ウエハよりもその表面積が大きいウエハであり、例えば、その表面に半導体デバイス等を構成するパターンが形成されたデバイスウエハ（製品ウエハ）である。小表面積ウエハは大表面積ウエハよりもその表面積が小さいウエハであり、例えば、その表面にパターン等が形成されていない（すなわちプレーンな構造を有する）ダミーウエハやテストウエハである。
【００５０】
ボート２１７はウエハ配列領域全体に亘って１２０枚のウエハ２００を装填可能なスロットを備えている。本実施形態では、小表面積ウエハが、第１ゾーンの上部側に１０枚、第３ゾーンの下部側に１０枚、それぞれ装填される。また、大表面積ウエハが、第１ゾーンから第３ゾーンに亘って１００枚装填される。ここで、大表面積ウエハが装填されたウエハ配列領域における領域を第１基板領域と称し、小表面積ウエハが装填されたウエハ配列領域における領域を第２基板領域と称する。
【００５１】
（圧力調整および温度調整）
続いて、処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって処理室２０１内が真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。処理室２０１内の排気、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
【００５２】
（成膜ステップ）
その後、ウエハ配列領域に複数枚のウエハ２００を配列させた状態で、次のステップＡ〜Ｃを順次実行する。
【００５３】
［ステップＡ］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給する（ＨＣＤＳガス供給ステップ）。
【００５４】
具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＨＣＤＳガスを流す。ＨＣＤＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａの側面に設けられた複数のガス噴出口２５０ａのそれぞれより処理室２０１内へ供給され、排気口２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスが供給される。
【００５５】
このとき、バルブ２４３ｃ〜２４３ｅを開き、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅより処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。このとき、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅより供給されるＮ２ガスの流量を個別に調整することで、大表面積ウエハ上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚等を調整する。この流量調整の具体的内容、および、その作用効果については後述する。
【００５６】
なお、ＨＣＤＳガス供給ステップでは、バルブ２４３ｇ，２４３ｈを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂより処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。またこの際、ノズル２４９ｂ〜２４９ｅよりＮ２ガスを供給することで、ノズル２４９ｂ〜２４９ｅ内へのＨＣＤＳガスの侵入を抑制することができる。
【００５７】
本ステップにおける処理条件としては、
ＨＣＤＳガス供給流量：０．０１〜２ｓｌｍ、好ましくは０．１〜１ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒｔ，Ｒｂ毎）：０．５〜１０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒｃ）：０〜０．１ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒ１）：０〜１０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒ２）：０〜０．１ｓｌｍ
各ガス供給時間：１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒
処理温度：２５０〜８００℃、好ましくは４００〜７００℃
処理圧力：１〜２６６６Ｐａ、好ましくは６７〜１３３３Ｐａ
が例示される。
【００５８】
本明細書における「２５０〜８００℃」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「２５０〜８００℃」とは「２５０℃以上８００℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
【００５９】
上述の条件下でウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１層として、Ｃｌを含むＳｉ含有層が形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、ウエハ２００の最表面に、ＨＣＤＳが物理吸着したり、ＨＣＤＳの一部が分解した物質（以下、ＳｉｘＣｌｙ）が化学吸着したり、ＨＣＤＳが熱分解することでＳｉが堆積したりすること等により形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、ＨＣＤＳやＳｉｘＣｌｙの吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ｃｌを含むＳｉ層（Ｓｉの堆積層）であってもよい。本明細書では、Ｃｌを含むＳｉ含有層を、単に、Ｓｉ含有層とも称する。
【００６０】
第１層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＨＣＤＳガスの供給を停止する。そして、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。このとき、バルブ２４３ｃ〜２４３ｅ，２４３ｇ，２４３ｈを開き、ノズル２４９ａ〜２４９ｅより処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。
【００６１】
原料（原料ガス）としては、ＨＣＤＳガスの他、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等のクロロシラン系ガスを用いることができる。
【００６２】
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。この点は、後述する各ステップにおいても同様である。
【００６３】
［ステップＢ］
ステップＡが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１層に対してＯ２ガスを供給する（Ｏ２ガス供給ステップ）。
【００６４】
具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へＯ２ガスを流す。Ｏ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂの側面に設けられた複数のガス噴出口２５０ｂのそれぞれより処理室２０１内へ供給され、排気口２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対してＯ２ガスが供給される。
【００６５】
このとき、ステップＡと同様に、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅより処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。ステップＢでは、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅ内へのＯ２ガスの侵入を抑制することを目的としてノズル２４９ｃ〜２４９ｅより処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。なお、ステップＡと同様に、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅより供給されるＮ２ガスの流量を個別に調整することで、大表面積ウエハ上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚等を調整することもできる。
【００６６】
なお、Ｏ２ガス供給ステップでは、ステップＡと同様に、ノズル２４９ａ，２４９ｂより処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。
【００６７】
本ステップにおける処理条件としては、
Ｏ２ガス供給流量：０．１〜１０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒｔ，Ｒｃ，Ｒｂ毎）：０〜０．１ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒ２）：０〜１０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒ１）：０〜０．１ｓｌｍ
各ガス供給時間：１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒
処理圧力：１〜４０００Ｐａ、好ましくは１〜３０００Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、ステップＡにおける処理条件と同様とする。
【００６８】
上述の条件下でウエハ２００に対してＯ２ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成された第１層の少なくとも一部が酸化（改質）される。第１層が改質されることで、ウエハ２００上に、第２層として、ＳｉおよびＯを含む層、すなわち、ＳｉＯ層が形成される。第２層を形成する際、第１層に含まれていたＣｌ等の不純物は、Ｏ２ガスによる第１層の改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。これにより、第２層は、第１層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。
【００６９】
第２層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内へのＯ２ガスの供給を停止する。そして、ステップＡのパージと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。
【００７０】
酸化剤（酸化ガス）としては、Ｏ２ガスの他、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス等のＯ含有ガスを用いることができる。
【００７１】
［ステップＣ］
ステップＢが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第２層に対してＮＨ３ガスを供給する（ＮＨ３ガス供給ステップ）。
【００７２】
具体的には、バルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｆ内へＮＨ３ガスを流す。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｆにより流量調整され、ガス供給管２３２ｂを介してノズル２４９ｂ内へ流れ、ノズル２４９ｂの側面に設けられた複数のガス噴出口２５０ｂのそれぞれより処理室２０１内へ供給され、排気口２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対してＮＨ３ガスが供給される。
【００７３】
このとき、ステップＡ及びＢと同様に、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅより処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。ステップＣではステップＢと同様に、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅ内へのＮＨ３ガスの侵入を抑制することを目的としてノズル２４９ｃ〜２４９ｅより処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。なお、ステップＡと同様に、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅより供給されるＮ２ガスの流量を個別に調整することで、大表面積ウエハ上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚等を調整することもできる。
【００７４】
なお、ＮＨ３ガス供給ステップでは、ステップＡと同様に、ノズル２４９ａ，２４９ｂより処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。
【００７５】
本ステップにおける処理条件としては、
ＮＨ３ガス供給流量：０．１〜１０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒｔ，Ｒｃ，Ｒｂ毎）：０〜０．１ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒ２）：０〜１０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒ１）：０〜０．１ｓｌｍ
各ガス供給時間：１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒
処理圧力：１〜４０００Ｐａ、好ましくは１〜３０００Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、ステップＡにおける処理条件と同様とする。
【００７６】
上述の条件下でウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成された第２層の少なくとも一部が窒化（改質）される。第２層が改質されることで、ウエハ２００上に、第３層として、Ｓｉ、Ｏ、およびＮを含む層、すなわち、ＳｉＯＮ層が形成される。第３層を形成する際、第２層に含まれていたＣｌ等の不純物は、ＮＨ３ガスによる第２層の改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。これにより、第３層は、第２層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。
【００７７】
第３層が形成された後、バルブ２４３ｆを閉じ、処理室２０１内へのＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、ステップＡのパージと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する（パージ）。
【００７８】
窒化剤（窒化ガス）としては、ＮＨ３ガスの他、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等のＮ含有ガスを用いることができる。
【００７９】
［所定回数実施］
ステップＡ〜Ｃを非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを１回以上（ｎ回）行うことにより、ウエハ２００上に、所望膜厚、所望組成のＳｉＯＮ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成される第３層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、第３層を積層することで形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
【００８０】
（アフターパージ〜大気圧復帰）
成膜ステップが終了した後、ノズル２４９ａ〜２４９ｅよりＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管２３１より排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【００８１】
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態で、マニホールド２０９の下端から反応管２１０の外部に搬出（ボートアンロード）される。処理済のウエハ２００は、反応管２１０の外部に搬出された後、ボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。
【００８２】
（３）Ｎ２ガスの流量制御と作用効果
以下、ステップＡで行うＮ２ガスの流量制御の具体的内容、および、その作用効果について説明する。
【００８３】
ステップＡにおいてウエハ２００の表面に対して供給されるＨＣＤＳガスは、その表面上にＳｉ含有層を形成する際に、吸着や分解などが生じることにより消費される。その際、ＨＣＤＳガスが供給されるウエハ２００の表面積が大きいほど、時間当たりに消費されるガスの量は多くなる。すなわち、大表面積ウエハに対して供給されたＨＣＤＳガスは、小表面積ウエハの表面に対して供給されたＨＣＤＳガスよりも速く消費される。
【００８４】
そのため、本実施形態のように、ウエハ配列領域の全体に亘って均等にガス噴出口２５０ａが設けられたノズル２４９ａを用いて、同じ濃度及び流量（特にここでは、ウエハ２００それぞれに対して供給される流量）のＨＣＤＳガスを、大表面積ウエハが配列された第１基板領域と、小表面積ウエハが配列された第２基板領域のいずれにも供給した場合、第２基板領域におけるＨＣＤＳガスの濃度は、消費速度が遅い分だけ第１基板領域における同ガスの濃度よりも高くなる。更に、第２基板領域における高濃度のＨＣＤＳガスが、第２基板領域に隣接する第１基板領域内の領域（以下、隣接基板領域とも称する）へ回り込むことで、隣接基板領域におけるＨＣＤＳガスの濃度を上昇させる。その結果、隣接基板領域に配列される大表面積ウエハに形成されるＳｉ含有層の厚さは、隣接基板領域外に配列された大表面積ウエハに形成されるＳｉ含有層の厚さよりも厚くなる。すなわち、第１基板領域に配列された複数の大表面積ウエハの間で、その面上に形成されるＳｉ含有層の厚さにバラつきが生じることとなる。
【００８５】
そこで、本実施形態では、ステップＡにおいて、基板配列領域のうち、複数の大表面積ウエハの少なくとも一部が配列された領域（第１基板領域）を含み、且つ小表面積ウエハが配列された領域（第２基板領域）を含まない連続する第１供給領域に対して希釈ガスとしてのＮ２ガスを供給し、又は希釈ガスとしてのＮ２ガスの供給を不実施とするとともに、基板配列領域のうち、第１供給領域以外の領域であって、小表面積ウエハが配列された領域（第２基板領域）を含む連続する第２供給領域に対して、第１供給領域に対して供給される希釈ガスとしてのＮ２ガスの流量（より具体的には、ウエハ２００の配列方向の単位長さ当たりに供給される流量）よりも大きい流量（より具体的には、ウエハ２００の配列方向の単位長さ当たりに供給される流量）で、希釈ガスとしてのＮ２ガスを供給する。
【００８６】
図５で示す例では、小表面積ウエハが配列された第１ゾーン及び第３ゾーンを第２供給領域とし、大表面積ウエハのみが配列された第２ゾーンを第１供給領域としている。そして、ステップＡにおいて、第１希釈ガスノズルとしてのノズル２４９ｃ（Ｒｔ），第３希釈ガスノズルとしての２４９ｅ（Ｒｂ）から供給するＮ２ガスのウエハ２００の配列方向の単位長さ当たりの流量（第２供給領域流量）が、第２希釈ガスノズルとしてのノズル２４９ｄ（Ｒｃ）から供給するＮ２ガスのウエハ２００の配列方向の単位長さ当たりの流量（第１供給領域流量）よりも大きくなるように、Ｒｔ，Ｒｂ，Ｒｃのそれぞれから供給されるＮ２ガスの流量制御を個別に行う。
【００８７】
例えば図５で示す例では、第１〜第３ゾーンにおけるウエハ２００の配列方向の長さが略同一となっている。この場合、Ｒｔ，Ｒｂのそれぞれから処理室２０１内に供給されるＮ２ガスの流量（ノズル毎のＮ２ガスの総流量）を、Ｒｃから処理室２０１内に供給されるＮ２ガスの流量よりも大きくなるように、ＭＦＣ２４１ｃ〜２４１ｅがそれぞれ制御される。これにより、Ｒｔ，Ｒｂから供給するＮ２ガスのウエハ２００の配列方向の単位長さ当たりの流量を、Ｒｃから供給するＮ２ガスのウエハ２００の配列方向の単位長さ当たりの流量よりも大きくすることができる。
【００８８】
また、図９で示す例のように、Ｒｔ，Ｒｂ，Ｒｃのガス噴出口２５０ｃ，２５０ｅ，２５０ｄが、ウエハ２００の配列方向において略同一な開口ピッチで設けられている場合、ガス噴出口２５０ｃ，２５０ｅの開口ごとに処理室２０１内に供給されるＮ２ガスの流量（１開口当たりのＮ２ガスの流量）が、ガス噴出口２５０ｄの開口ごとに処理室２０１内に供給されるＮ２ガスの流量よりも大きくなるように、ＭＦＣ２４１ｃ〜２４１ｅをそれぞれ制御する。これにより、Ｒｔ，Ｒｂから供給するＮ２ガスのウエハ２００の配列方向の単位長さ当たりの流量を、Ｒｃから供給するＮ２ガスのウエハ２００の配列方向の単位長さ当たりの流量よりも大きくすることができる。
【００８９】
また、本実施形態のように、ウエハ２００がウエハ配列領域の全体に亘って均等な間隔で配列されている場合、Ｒｔ，Ｒｂからウエハ２００のそれぞれに対して供給されるＮ２ガスの流量（ウエハ１枚当たりに供給されるＮ２ガスの流量）が、Ｒｃからウエハ２００のそれぞれに対して供給されるＮ２ガスの流量（ウエハ１枚当たりに供給されるＮ２ガスの流量）よりも大きくなるように、ＭＦＣ２４１ｃ〜２４１ｅをそれぞれ個別に制御してもよい。
【００９０】
第２供給領域内に供給されるＮ２ガスのうち、小表面積ウエハが配列された第２基板領域に対して供給されるＮ２ガスは、第２基板領域に対して供給されるＨＣＤＳガスの濃度を下げることで、第２基板領域において消費されずに隣接する基板領域（隣接基板領域）に回り込むＨＣＤＳガスの量を低減する作用を有する。また、第２供給領域内に供給されるＮ２ガスのうち、隣接基板領域に対して供給されるＮ２ガスは、第２基板領域から回り込んできたＨＣＤＳガスによって隣接基板領域内におけるＨＣＤＳガスの濃度が増加することを抑制する作用を有する。
【００９１】
このように小表面積ウエハが配列された位置に応じて、希釈ガスとしてのＮ２ガスの供給流量を本実施形態のように制御することによって、第２供給領域内の隣接基板領域におけるＨＣＤＳガスの濃度の上昇を抑制することができる。換言すると、第２基板領域から隣接基板領域に回り込むＨＣＤＳガスの影響を低減することができる。
【００９２】
Ｒｔ〜Ｒｂから供給されるＮ２ガスの流量は、第１供給領域内に配列された大表面積ウエハに形成されるＳｉ含有層の厚さと、第２供給領域内に配列された大表面積ウエハに形成されるＳｉ含有層の厚さが近づくように、より望ましくは実質的に等しくなるように、それぞれ個別に制御することが望ましい。
【００９３】
より具体的には、第２供給領域（第１ゾーン及び第３ゾーン）におけるＨＣＤＳガスの濃度（分圧）が、第１供給領域（第２ゾーン）における同ガスの濃度（分圧）に近づくように、より望ましくは実質的に等しくなるようにＲｔ〜Ｒｂから供給するＮ２ガスの流量をそれぞれ制御する。ステップＡにおいてＲｔ〜Ｒｂから供給されるＮ２ガスの流量（ノズル毎のＮ２ガスの総流量）としては、Ｒｔ：１．０ｓｌｍ、Ｒｃ：０ｓｌｍ、Ｒｂ：１．０ｓｌｍが例示される。（この例では２つの第２供給領域（第１ゾーン及び第３ゾーン）に対して供給されるＮ２ガスの流量を等しくしているが、異なる第２供給領域ごとに、供給されるＮ２ガスの流量が異なるように制御してもよい。）
【００９４】
これにより、第１供給領域内に配列された大表面積ウエハに形成されるＳｉ含有層の厚さと、第２供給領域内に配列された大表面積ウエハに形成されるＳｉ含有層の厚さが近づくように、より望ましくは実質的に等しくなるようにすることができる。また、上述の基板処理工程において形成されるＳｉＯＮ膜についても同様に、第１供給領域内に配列された大表面積ウエハに形成されるＳｉＯＮ膜の厚さと、第２供給領域内に配列された大表面積ウエハに形成されるＳｉＯＮ膜の厚さが近づくように、より望ましくは実質的に等しくなるようにすることができる。
【００９５】
なお、本実施形態では、Ｒｃからの希釈ガスとしてのＮ２ガスの供給流量（第１供給領域流量）を０ｓｌｍとしている。すなわち、この場合、ステップＡにおいて、第１供給領域に対して希釈ガスとしてのＮ２ガスの供給を不実施とする一方、第２供給領域に対してのみ、局所的に希釈ガスとしてのＮ２ガスの供給を実施する。ただし、ＲｃへのＨＣＤＳガスの侵入を防止することや、第１供給領域（第２ゾーン）におけるＨＣＤＳガスの濃度分布を微調整することなどの目的のために、Ｒｃからも少量のＮ２ガスを供給してもよい。例えば、ＲｃからのＮ２ガスの供給流量（第１供給領域流量）を０．１ｓｌｍとしてもよい。
【００９６】
また、本実施形態では、ステップＡにおいてのみ、小表面積ウエハが配列された位置に応じて、第１〜第３ゾーンに供給される希釈ガスとしてのＮ２ガスの流量を制御するようにしたが、ステップＢおよびステップＣのうち少なくともいずれかにおいても、同様に第１〜第３ゾーンに供給されるＮ２ガスの流量を調整することにより、複数の大表面積ウエハにそれぞれ供給されるＯ２ガスやＮＨ３ガスの濃度を均等にすることができる。
【００９７】
また、上述の効果は、ＨＣＤＳガス以外の上述の原料を用いる場合や、Ｏ２ガス以外の上述の酸化剤を用いる場合や、ＮＨ３ガス以外の上述の窒化剤を用いる場合や、Ｎ２ガス以外の上述の不活性ガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。
【００９８】
また、本実施形態は、第２供給領域内に小表面積ウエハと大表面積ウエハの両方を含む場合に適用される例を説明したが、第２供給領域内に小表面積ウエハのみが配列された場合について適用してもよい。
【００９９】
＜第１の実施形態の変形例１＞
なお、第１の実施形態において、上述の通り、ＲｃからのＮ２ガスの供給を行わないようにする場合、Ｒｃを備えないように基板処理装置を構成してもよい。この場合、Ｒｔ，Ｒｂを用いて第２供給領域（第１ゾーン及び第３ゾーン）に対してのみ、局所的に希釈ガスとしてのＮ２ガスの供給を実施する。本変形例は、第１の実施形態のように、ウエハ配列領域の上端側と下端側にのみ小表面積ウエハが装填される場合において好適である。
【０１００】
＜第１の実施形態の変形例２＞
また、第１の実施形態では、Ｒｔ〜Ｒｂから供給するＮ２ガスの流量をそれぞれ制御することによって、第１供給領域と第２供給領域におけるＨＣＤＳガスの濃度を調整する例を示したが、Ｒｔ〜Ｒｂ（又は、Ｒｔ及びＲｂ）に加えて、Ｒ１及びＲ２の少なくとも一方から供給されるＮ２ガスを希釈ガスとして用いることで、第１供給領域と第２供給領域におけるＨＣＤＳガスの濃度を更に調整してもよい。本変形例は、Ｒｔ〜Ｒｂ（又は、Ｒｔ及びＲｂ）から供給されるＮ２ガスの流量のみを調整することでウエハ配列領域におけるＨＣＤＳガスの濃度分布を所望の分布に調整することが困難な場合において好適である。
【０１０１】
＜第２の実施形態＞
上述の第１の実施形態では、ウエハ２００（大表面積ウエハ及び小表面積ウエハ）が図５に示すようにボート２１７に装填されて処理される例について説明した。ここでは、第１の実施形態とは異なる図６に示す配列でウエハ２００が装填されて処理される例について第２の実施形態として説明する。
【０１０２】
本実施形態では、小表面積ウエハが、第２ゾーンの中央部に１０枚、第３ゾーンの下部側に１０枚、それぞれ装填されている。また、大表面積ウエハが、第１ゾーンの全体と、第２ゾーン及び第３ゾーンの小表面積ウエハが配列されていない領域とに、合わせて１００枚装填されている。すなわち、本実施形態では、小表面積ウエハが配列された第２基板領域を含む第２ゾーン及び第３ゾーンを第２供給領域とし、大表面積ウエハが配列された第１基板領域のみからなり第２基板領域を含まない第１ゾーンを第１供給領域としている。
【０１０３】
本実施形態では、ステップＡにおいて、ノズル２４９ｄ（Ｒｃ），２４９ｅ（Ｒｂ）から供給するＮ２ガスのウエハ２００の配列方向の単位長さ当たりの流量（第２供給領域流量）が、ノズル２４９ｃ（Ｒｔ）から供給するＮ２ガスのウエハ２００の配列方向の単位長さ当たりの流量（第１供給領域流量）よりも大きくなるように流量制御を行う。
【０１０４】
より具体的には、第２供給領域（第２ゾーン及び第３ゾーン）におけるＨＣＤＳガスの濃度（分圧）が、第１供給領域（第１ゾーン）における同ガスの濃度（分圧）に近づくように、より望ましくは実質的に等しくなるようにＲｔ〜Ｒｂから供給するＮ２ガスの流量をそれぞれ制御する。ステップＡにおいてＲｔ〜Ｒｂから供給されるＮ２ガスの流量（ノズル毎のＮ２ガスの総流量）としては、Ｒｔ：０ｓｌｍ、Ｒｃ：１．０ｓｌｍ、Ｒｂ：１．０ｓｌｍが例示される。また、第１の実施形態の場合と同様、ＲｔからのＮ２ガスの供給は不実施とせずに、Ｒｔからも少量のＮ２ガスを供給してもよい。例えば、ＲｔからのＮ２ガスの供給流量（第１供給領域流量）を０．１ｓｌｍとしてもよい。
【０１０５】
なお、本実施形態の場合、第１ゾーンの上方には、大表面積ウエハが配置されていない領域が存在する。このような領域にＨＣＤＳガスが流れ込むと、消費されないＨＣＤＳガスが第１ゾーンに回り込んで、第１ゾーンにおけるＨＣＤＳガスの濃度を上昇させることがある。したがって、このようなＨＣＤＳガスの回り込みを考慮して、第１ゾーンに対しても希釈ガスとしての少量のＮ２ガスを供給するようにしてもよい。例えば、ＲｔからのＮ２ガスの供給流量を０．２ｓｌｍとしてもよい。
【０１０６】
本実施形態によれば、図６に示すようなウエハ２００の配列であっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０７】
＜第３の実施形態＞
続いて、第１の実施形態とは異なる図７に示す配列でウエハ２００が装填されて処理される例について第３の実施形態として説明する。
【０１０８】
本実施形態では、小表面積ウエハが、第２ゾーンの中央部に１０枚装填されている。また、大表面積ウエハが、第１ゾーン及び第３ゾーンの全体と、第２ゾーンの小表面積ウエハが配列されていない領域とに、合わせて１１０枚装填されている。
【０１０９】
すなわち、本実施形態では、小表面積ウエハが配列された第２基板領域を含む第２ゾーンを第２供給領域とし、大表面積ウエハが配列された第１基板領域のみからなり第２基板領域を含まない第１ゾーン及び第３ゾーンを第１供給領域としている。そして、ステップＡにおいて、ノズル２４９ｄ（Ｒｃ）から供給するＮ２ガスのウエハ２００の配列方向の単位長さ当たりの流量（第２供給領域流量）が、ノズル２４９ｃ（Ｒｔ），２４９ｅ（Ｒｂ）から供給するＮ２ガスのウエハ２００の配列方向の単位長さ当たりの流量（第１供給領域流量）よりも大きくなるように流量制御を行う。
【０１１０】
例えば、第２供給領域（第２ゾーン）におけるＨＣＤＳガスの濃度（分圧）が、第１供給領域（第１ゾーン及び第３ゾーン）における同ガスの濃度（分圧）に近づくように、より望ましくは実質的に等しくなるようにＲｔ〜Ｒｂから供給するＮ２ガスの流量をそれぞれ制御する。ステップＡにおいてＲｔ〜Ｒｂから供給されるＮ２ガスの流量（ノズル毎のＮ２ガスの総流量）としては、Ｒｔ：０ｓｌｍ、Ｒｃ：１．０ｓｌｍ、Ｒｂ：０ｓｌｍが例示される。また、第１の実施形態の場合と同様、Ｒｔ，ＲｂからのＮ２ガスの供給は不実施とせずに、Ｒｔ，Ｒｂからも少量のＮ２ガスを供給してもよい。例えば、Ｒｔ，ＲｂからのＮ２ガスの供給流量（第１供給領域流量）をそれぞれ０．１ｓｌｍとしてもよい。
【０１１１】
なお、本実施形態の場合、第１ゾーンの上方と第３ゾーンの下方には、大表面積ウエハが配置されていない領域が存在する。このような領域にＨＣＤＳガスが流れ込むと、消費されないＨＣＤＳガスが第１ゾーン及び第３ゾーンに回り込んで、第１ゾーン及び第３ゾーンにおけるＨＣＤＳガスの濃度を上昇させることがある。したがって、このようなＨＣＤＳガスの回り込みを考慮して、第１ゾーン及び第３ゾーンに対しても希釈ガスとしての少量のＮ２ガスを供給するようにしてもよい。例えば、Ｒｔ，ＲｂからのＮ２ガスの供給流量をそれぞれ０．２ｓｌｍとしてもよい。
【０１１２】
本実施形態によれば、図７に示すようなウエハ２００の配列であっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
＜第４の実施形態＞
続いて、第１の実施形態とは異なる図８に示す配列でウエハ２００が装填されて処理される例について第４の実施形態として説明する。
【０１１４】
本実施形態では、図８に示すように、ウエハ配列領域を上部側から下部側に向かって第１〜第４ゾーンに分けている。そして、小表面積ウエハが、第１ゾーン、第２ゾーン及び第４ゾーンにそれぞれ１０枚装填されている。また、大表面積ウエハが、第３ゾーンの全体と、第１ゾーン、第２ゾーン、及び第４ゾーンの小表面積ウエハが配列されていない領域とに、合わせて９０枚装填されている。すなわち、本実施形態では、小表面積ウエハが配列された第２基板領域を含む第１ゾーン、第２ゾーン及び第４ゾーンを第２供給領域とし、大表面積ウエハが配列された第１基板領域のみからなり第２基板領域を含まない第３ゾーンを第１供給領域としている。
【０１１５】
また、本実施形態で用いられる基板処理装置は、第１〜第３の実施形態で用いられる基板処理装置のノズル２４９ｃ〜２４９ｅに替えて、図１０に示すように、ノズル２４９ｆ〜２４９ｉを備えている。本明細書では、ノズル２４９ｆをＲｔ´とも称し、ノズル２４９ｇをＲｃ´とも称し、ノズル２４９ｈをＲｃ´´とも称し、ノズル２４９ｉをＲｂ´とも称する。ノズル２４９ｆ〜２４９ｉの側面には、第６〜第９ガス供給口としてのガス噴出口２５０ｆ〜２５０ｉがそれぞれ設けられている。
【０１１６】
ノズル２４９ｆにおけるガス噴出口２５０ｆは、ウエハ配列領域のうち第１ゾーンに対応するように、ノズル２４９ｆの一部にのみ複数設けられている。ノズル２４９ｆ、すなわち、Ｒｔ´は、第１ゾーンに向けてガスを供給することができ、また、それ以外のゾーン、すなわち、第２〜第４ゾーンに向けてのガスの供給を不実施とするように構成されている。
【０１１７】
ノズル２４９ｇにおけるガス噴出口２５０ｇは、ウエハ配列領域のうち第２ゾーンに対応するように、ノズル２４９ｇの一部にのみ複数設けられている。ノズル２４９ｇ、すなわち、Ｒｃ´は、第２ゾーンに向けてガスを供給することができ、また、それ以外のゾーン、すなわち、第１、第３、第４ゾーンに向けてのガスの供給を不実施とするように構成されている。
【０１１８】
ノズル２４９ｈにおけるガス噴出口２５０ｈは、ウエハ配列領域のうち第３ゾーンに対応するように、ノズル２４９ｈの一部にのみ複数設けられている。ノズル２４９ｈ、すなわち、Ｒｃ´´は、第３ゾーンに向けてガスを供給することができ、また、それ以外のゾーン、すなわち、第１、第２、第４ゾーンに向けてのガスの供給を不実施とするように構成されている。
【０１１９】
ノズル２４９ｉにおけるガス噴出口２５０ｉは、ウエハ配列領域のうち第４ゾーンに対応するように、ノズル２４９ｉの一部にのみ複数設けられている。ノズル２４９ｉ、すなわち、Ｒｂ´は、第４ゾーンに向けてガスを供給することができ、また、それ以外のゾーン、すなわち、第１〜第３ゾーンに向けてのガスの供給を不実施とするように構成されている。
【０１２０】
なお、ガス噴出口２５０ｆ〜２５０ｉは、ガス噴出口２５０ｃ〜２５０ｅと同様に、それぞれが処理室２０１の中心を向くように開口しており、ウエハ２００の中心に向けてガスを供給することが可能なように構成されており、また、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【０１２１】
そして、ステップＡにおいて、Ｒｔ´，Ｒｃ´，Ｒｂ´から供給するＮ２ガスのウエハ２００の配列方向の単位長さ当たりの流量（第２供給領域流量）が、Ｒｃ´´から供給するＮ２ガスのウエハ２００の配列方向の単位長さ当たりの流量（第１供給領域流量）よりも大きくなるように流量制御を行う。
【０１２２】
更に、第２供給領域（第１、第２、第４ゾーン）におけるＨＣＤＳガスの濃度（分圧）が、第１供給領域（第３ゾーン）における同ガスの濃度（分圧）に近づくように、より望ましくは実質的に等しくなるようにＲｔ´，Ｒｃ´，Ｒｃ´´，Ｒｂ´から供給するＮ２ガスの流量をそれぞれ制御する。ステップＡにおいてＲｔ´，Ｒｃ´，Ｒｃ´´，Ｒｂ´からそれぞれ供給されるＮ２ガスの流量（ノズル毎のＮ２ガスの総流量）としては、Ｒｔ´：０．８ｓｌｍ、Ｒｃ´：０．７ｓｌｍ、Ｒｃ´´：０．１ｓｌｍ、Ｒｂ´：０．８ｓｌｍが例示される。また、第１の実施形態の場合と同様、Ｒｃ´´からのＮ２ガスの供給は不実施とせずに、Ｒｃ´´からも少量のＮ２ガスを供給してもよい。例えば、Ｒｃ´´からのＮ２ガスの供給流量（第１供給領域流量）を０．１ｓｌｍとしてもよい。
【０１２３】
本実施形態によれば、図８に示すようなウエハ２００の配列であっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２４】
＜他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態を具体的に説明した。但し、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【０１２５】
例えば、反応体として、Ｏ２ガスやＯ３ガス等のＯ含有ガス、Ｈ２ガス等のＨ含有ガス等を用い、以下に示す成膜シーケンスにより、基板上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）を形成するようにしてもよい。これらの場合においても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。これらの反応体を供給する際の処理手順、処理条件は、例えば、上述の実施形態において反応体を供給する際のそれらと同様とすることができる。
【０１２６】
（Ｒ１：ＨＣＤＳ，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２  →  Ｒ１：Ｈ２，Ｒ２：Ｏ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯ
（Ｒ１：ＨＣＤＳ，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２  →  Ｒ１：Ｈ２，Ｒ２：Ｏ２，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯ
【０１２７】
また、例えば、反応体として、ＮＨ３ガス等のＮ含有ガス、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガス等の炭素（Ｃ）含有ガス、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガス等のＮおよびＣを含むガス等を用い、以下に示す成膜シーケンスにより、基板上に、ＳｉＯＮ膜、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）等を形成するようにしてもよい。これらの場合においても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。これらの反応体を供給する際の処理手順、処理条件は、例えば、上述の実施形態において反応体を供給する際のそれらと同様とすることができる。
【０１２８】
（Ｒ１：ＨＣＤＳ，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２  →  Ｒ２：ＮＨ３  →  Ｒ２：Ｏ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＮ
（Ｒ１：ＨＣＤＳ，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２  →  Ｒ２：Ｏ２  →  Ｒ２：ＴＥＡ）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣ（Ｎ）
（Ｒ１：ＨＣＤＳ，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２  →  Ｒ２：ＴＥＡ  →  Ｒ２：Ｏ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣ（Ｎ）
（Ｒ１：ＨＣＤＳ，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２  →  Ｒ２：Ｃ３Ｈ６  →  Ｒ２：ＮＨ３  →  Ｒ２：Ｏ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣＮ
（Ｒ１：ＨＣＤＳ，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２  →  Ｒ２：Ｃ３Ｈ６  →  Ｒ２：Ｏ２  →  Ｒ２：ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣＮ
【０１２９】
また例えば、原料として、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ４）ガスやトリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、略称：ＴＭＡ）ガス等を用い、以下に示す成膜シーケンスにより、基板上に、チタン酸窒化膜（ＴｉＯＮ膜）、アルミニウム酸窒化膜（ＡｌＯＮ膜）等を形成するようにしてもよい。これらの場合においても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。これらの原料や反応体を供給する際の処理手順、処理条件は、上述の実施形態において原料や反応体を供給する際のそれらと同様とすることができる。
【０１３０】
（Ｒ１：ＴｉＣｌ４，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２  →  Ｒ２：Ｏ２  →  Ｒ２：ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＴｉＯＮ
（Ｒ１：ＴｉＣｌ４，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２  →  Ｒ２：ＮＨ３  →  Ｒ２：Ｏ２）×ｎ  ⇒  ＴｉＯＮ
（Ｒ１：ＴＭＡ，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２  →  Ｒ２：Ｈ２Ｏ  →  Ｒ２：ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＡｌＯＮ
（Ｒ１：ＴＭＡ，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２  →  Ｒ２：ＮＨ３  →  Ｒ２：Ｈ２Ｏ）×ｎ  ⇒  ＡｌＯＮ
【０１３１】
上述の実施形態では、ウエハ配列領域を３つ又は４つのゾーンに分けて、それぞれのゾーンに対応するガス噴出口を備える３本又は４本のノズルを用いて希釈ガスを各ゾーンに個別に供給する例を示した。しかし、本開示は上述の実施形態に限定されず、例えば、ウエハ配列領域を５つ以上のゾーンに分けて、それぞれのゾーンに対応するガス噴出口を備える５本以上のノズルを用いて希釈ガスを各ゾーンに個別に供給するようにしてもよい。
【０１３２】
また、上述の実施形態では、ウエハ配列領域をウエハ２００の配列方向の長さがおおよそ均等となるように複数のゾーンに分けて、各ゾーンへの希釈ガスの供給を個別に制御する例を示した。しかし、本開示は上述の実施形態に限定されず、各ゾーンの長さ（各ゾーンに含まれるウエハの枚数）は任意に設定することができる。例えば、ウエハ配列領域の上部側及び下部側のゾーンを、他のゾーンに比べて狭くなるように設定してもよい。
【０１３３】
また、上述の各種実施形態は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の実施形態の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【実施例】
【０１３４】
以下、参考例や実施例について説明する。参考例及び実施例では、図１に示す基板処理装置を用い、ウエハに対してＨＣＤＳガスとＯ２ガス及びＨ２ガスとを、この順に非同時に供給するサイクルを１００回行うことにより、ウエハ上にＳｉＯ膜を形成した。また、ボート２１７に装填されるウエハ２００（大表面積ウエハ及び小表面積ウエハ）の配列は、第１の実施形態におけるもの（すなわち図５に示す配列）と同様とした。
【０１３５】
なお、上述の実施形態における基板処理装置は、ガス供給管２３２ａからＨＣＤＳガスを、ガス供給管２３２ｂからＯ２ガスを、ガス供給管２３２ｆからＮＨ３ガスをそれぞれ供給するように構成されているが、本参考例及び本実施例では、ガス供給管２３２ａに替えてガス供給管２３２ｂからＨＣＤＳガスを、ガス供給管２３２ｂに替えてガス供給管２３２ａからＯ２ガスを、ガス供給管２３２ｆからＨ２ガスをそれぞれ供給するように構成された基板処理装置を用いた。
【０１３６】
（参考例）
参考例では、ＨＣＤＳガスを供給するステップにおいて、上述の実施形態で説明したＲｔ〜ＲｂからのＮ２ガスの供給を不実施とした。また、ＨＣＤＳガスを供給するステップ（ステップＡ´）及びＯ２ガスとＨ２ガスとを供給するステップ（ステップＢ´）における処理条件は以下の通りとした。
［ステップＡ´］
ＨＣＤＳガス供給流量：０．１ｓｌｍ
ＨＣＤＳガス供給時間：４秒
処理圧力：３９９Ｐａ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒｔ，Ｒｃ，Ｒｂ毎）：０ｓｌｍ
［ステップＢ´］
Ｏ２ガス供給流量：３．５ｓｌｍ
Ｈ２ガス供給流量：２．０ｓｌｍ
Ｏ２ガス・Ｈ２ガス供給時間：６秒
処理圧力：４０Ｐａ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒｔ，Ｒｃ，Ｒｂ毎）：０ｓｌｍ
【０１３７】
（実施例）
一方、実施例では、ＨＣＤＳガスを供給するステップ（ステップＡ´）及びＯ２ガスとＨ２ガスとを供給するステップ（ステップＢ´）において、上述の第１の実施形態と同様、Ｒｔ及びＲｂからのＮ２ガスの供給を実施し、ＲｃからのＮ２ガスの供給を不実施とした。また、ステップＡ´及びステップＢ´における処理条件は以下の通りとした。
［ステップＡ´］
ＨＣＤＳガス供給流量：０．１ｓｌｍ
ＨＣＤＳガス供給時間：４秒
処理圧力：３９９Ｐａ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒｔ，Ｒｂ毎）：１．０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒｃ）：０ｓｌｍ
［ステップＢ´］
Ｏ２ガス供給流量：３．５ｓｌｍ
Ｈ２ガス供給流量：２．０ｓｌｍ
Ｏ２ガス・Ｈ２ガス供給時間：６秒
処理圧力：４０Ｐａ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒｔ，Ｒｂ毎）：１．０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒｃ）：０ｓｌｍ
【０１３８】
図１１は、参考例及び実施例における、ウエハ配列領域での大表面積ウエハの位置（ボート２１７におけるスロット番号）と、各位置に配列された大表面積ウエハ上に形成されたＳｉＯ膜の膜厚との関係をそれぞれ測定した結果を示す図である。図１１の横軸はウエハ上に形成されたＳｉＯ膜の厚さ（Å）を、縦軸はウエハ配列領域での大表面積ウエハの位置を示している。また、縦軸の「１２０」はウエハ配列領域の上端を、「０」は下端をそれぞれ示している。また、□印でプロットされた点は参考例の、◆印でプロットされた点は実施例の測定結果をそれぞれ示している。
【０１３９】
図１１によれば、参考例では、小表面積ウエハが配列されている（すなわち第２基板領域を含んでいる）第１ゾーン及び第３ゾーンにおける大表面積ウエハ上に形成されたＳｉＯ膜の厚さが、小表面積ウエハが配列されていない（すなわち第２基板領域を含んでいない）第２ゾーンにおける大表面積ウエハ上に形成されたＳｉＯ膜の厚さに比べて大きくなっていることが分かる。すなわち、第２ゾーンにおける大表面積ウエハと、第１ゾーン及び第３ゾーンにおける大表面積ウエハとの間で、その表面に形成されるＳｉＯ膜の厚さにバラつきが生じていることが分かる。
【０１４０】
一方、図１１によれば、実施例では、第１ゾーン及び第３ゾーンにおける大表面積ウエハ上に形成されたＳｉＯ膜の厚さが、第２ゾーンにおける大表面積ウエハ上に形成されたＳｉＯ膜の厚さと同等の大きさになっていることが分かる。すなわち、第２ゾーンにおける大表面積ウエハと、第１ゾーン及び第３ゾーンにおける大表面積ウエハとの間で、その表面に形成されるＳｉＯ膜の厚さに関する基板間均一性が参考例の場合に比べて改善されていることが分かる。
【０１４１】
このように実施例では、第２基板領域を含む第１ゾーン及び第３ゾーンに対して個別に希釈ガスとしてのＮ２ガスを供給し、且つ、第２基板領域を含まない第２ゾーンに対して同ガスを供給しないことにより、第１ゾーン及び第３ゾーンにおけるＨＣＤＳガスの濃度及びＯ２ガスとＨ２ガスの濃度が、第２ゾーンにおけるこれらの濃度と同等になるように調整可能である。  
【０１４２】
＜本開示の好ましい態様＞
以下、本開示の好ましい態様について付記する。
【０１４３】
（付記１）
本開示の一態様によれば、
（ａ）複数の第１基板及び前記第１基板よりも表面積が小さい第２基板を、面に対して垂直な方向に配列して処理室内に収容する工程と、
（ｂ）前記複数の第１基板及び前記第２基板が配列された基板配列領域に対して処理ガスを供給することで、前記複数の第１基板上に薄膜を形成する工程と、
を有し、
（ｂ）は、
（ｃ）前記基板配列領域のうち、前記複数の第１基板の少なくとも一部が配列された領域を含み、前記第２基板が配列された領域を含まない第１供給領域に対して希釈ガスを供給し、又は前記希釈ガスの供給を不実施とするとともに、
前記基板配列領域のうち、前記第１供給領域以外の領域であって、前記第２基板が配列された領域を含む第２供給領域に対して、前記第１供給領域に対して供給される前記希釈ガスの流量よりも大きい流量で前記希釈ガスを供給する工程を含む、半導体装置の製造方法が提供される。
【０１４４】
（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
（ｂ）では、前記第１供給領域及び前記第２供給領域の両方に対して、前記処理ガスを供給する。
【０１４５】
（付記３）
付記１又は２に記載の方法であって、好ましくは、
前記第２供給領域は、前記複数の第１基板の少なくとも他の一部が配列された領域を含む。
【０１４６】
（付記４）
付記１〜３のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ｃ）では、前記第２供給領域における前記処理ガスの濃度が、前記第１供給領域における前記処理ガスの濃度に近づくように、前記第１供給領域に対して供給される前記希釈ガスの流量、および前記第２供給領域に対して供給される前記希釈ガスの流量のうち少なくともいずれかを調整する。
【０１４７】
（付記５）
付記１〜３のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ｃ）では、前記第２供給領域に配列された前記複数の第１基板に形成される前記薄膜の厚さが、前記第１供給領域に配列された前記複数の第１基板に形成される前記薄膜の厚さに近づくように、前記第１供給領域に対して供給される前記希釈ガスの流量、および前記第２供給領域に対して供給される前記希釈ガスの流量のうち少なくともいずれかを調整する。
【０１４８】
（付記６）
付記１〜５のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ｃ）では、前記希釈ガスを、前記処理ガスを供給する処理ガスノズルとは異なる希釈ガスノズルから前記第２供給領域に対して供給する。
【０１４９】
（付記７）
付記１〜５のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板配列領域は、複数の前記第２供給領域を含み、
（ｃ）では、前記希釈ガスを、前記複数の第２供給領域の何れかに対応するように設けられた複数の希釈ガスノズルのそれぞれから、前記複数の第２供給領域に対して個別に供給する。
【０１５０】
（付記８）
付記７に記載の方法であって、好ましくは、
（ｃ）では、前記複数の第２供給領域に対して供給される前記希釈ガスの流量がそれぞれ個別に調整される。
【０１５１】
（付記９）
付記６〜８のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記希釈ガスノズルは、前記第１供給領域に対応する位置にガス噴出口を備えず、前記第２供給領域に対応する位置にガス噴出口を備えている。
【０１５２】
（付記１０）
付記６に記載の方法であって、好ましくは、
前記処理ガスノズルは前記第１供給領域及び前記第２供給領域の両方に対して前記処理ガスを供給するように構成されている。
【０１５３】
（付記１１）
付記１〜１０のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ｂ）は、
（ｄ）前記基板配列領域に対して原料ガスを供給する工程と、
（ｅ）前記基板配列領域に対して反応ガスを供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行う工程を有し、
（ｃ）は（ｄ）において実行される。
【０１５４】
（付記１２）
付記１〜５のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板配列領域は、少なくとも前記基板配列領域の一端部側の第１ゾーン、前記基板配列領域の中央部側の第２ゾーン、及び前記基板配列領域の他端部側の第３ゾーンを含み、
前記第２ゾーンは前記第１供給領域に対応し、前記第１ゾーン及び第３ゾーンは前記第２供給領域に対応し、
（ｃ）では、
前記第１ゾーンに対応するように設けられた第１希釈ガスノズルから、前記第１ゾーンに向けて前記希釈ガスを供給し、
前記第３ゾーンに対応するように設けられた第３希釈ガスノズルから、前記第３ゾーンに向けて前記希釈ガスを供給する。
【０１５５】
（付記１３）
付記１２に記載の方法であって、好ましくは、
（ｃ）では、前記第２ゾーンに対する前記希釈ガスの供給を不実施とする。
【０１５６】
（付記１４）
付記１２に記載の方法であって、好ましくは、
（ｃ）では、前記第２ゾーンに対応するように設けられた第２希釈ガスノズルから、前記第２ゾーンに向けて前記希釈ガスを供給する。
【０１５７】
（付記１５）
付記１〜５のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板配列領域は、複数の前記第１供給領域を含み、
（ｃ）では、前記希釈ガスを、前記複数の第１供給領域のいずれかに対応するように設けられた複数の希釈ガスノズルのそれぞれから、前記複数の第１供給領域に対して個別に供給する。
【０１５８】
（付記１６）
付記１５に記載の方法であって、好ましくは、
（ｃ）では、前記複数の第１供給領域に対して供給される前記希釈ガスの流量がそれぞれ個別に調整される。
【０１５９】
（付記１７）
付記１〜１６のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記第２供給領域は、前記複数の第１基板の少なくとも他の一部が配列された領域を含む。
【０１６０】
（付記１８）
本開示の他の態様によれば、
複数の第１基板及び前記第１基板よりも表面積が小さい第２基板を水平姿勢で多段に支持する基板支持具と、
前記複数の第１基板及び前記第２基板を支持した状態の基板支持具を収容するように構成された処理室と、
前記複数の第１基板及び前記第２基板が配列された方向に沿って前記処理室内で立ち上がるように設けられ、前記処理室内に処理ガスを供給するように構成された処理ガスノズルと、
前記複数の第１基板及び前記第２基板が配列された方向に沿って前記処理室内で立ち上がるように設けられ、前記処理室内に希釈ガスを供給するように構成された希釈ガスノズルと、
を備え、
前記希釈ガスノズルは、前記複数の第１基板及び前記第２基板が配列された基板配列領域のうち、前記複数の第１基板が配列された領域を含み、前記第２基板が配列された領域を含まない第１供給領域に対して前記希釈ガスを供給せず、且つ、前記基板配列領域のうち、前記第１供給領域以外の領域であって、前記第２基板が配列された領域を含む第２供給領域に対して前記希釈ガスを供給するように構成されている、基板処理装置が提供される。
【０１６１】
（付記１９）
付記１８に記載の装置であって、好ましくは、
前記第１供給領域に対して前記希釈ガスを供給し、且つ、前記第２供給領域に対して前記希釈ガスを供給しないように構成されている第２希釈ガスノズルを更に備える。
【０１６２】
（付記２０）
付記１９に記載の装置であって、好ましくは、
前記希釈ガスノズル及び前記第２希釈ガスノズルに対してそれぞれ前記希釈ガスを供給するよう構成された複数の希釈ガス供給系と、
前記複数の希釈ガス供給系を制御して、前記第２希釈ガスノズルから前記第１供給領域に対して供給する前記希釈ガスの流量よりも大きい流量で、前記希釈ガスノズルから前記第２供給領域に対して前記希釈ガスを供給するように構成された制御部と、
を更に備える。
【０１６３】
（付記２１）
付記１８〜２０のいずれか１項に記載の装置であって、好ましくは、
前記基板配列領域は、複数の前記第２供給領域を含み、
前記希釈ガスノズルは複数設けられ、
前記複数の希釈ガスノズルは、それぞれが前記複数の第２供給領域のいずれかに対応するように設けられている。
【０１６４】
（付記２２）
付記１８〜２１のいずれか１項に記載の装置であって、好ましくは、
前記希釈ガスノズルは、前記第１供給領域に対応する位置にガス噴出口を備えず、前記第２供給領域に対応する位置にガス噴出口を備えている。
【０１６５】
（付記２３）
付記１８〜２２のいずれか１項に記載の装置であって、好ましくは、
前記処理ガスノズルは前記第１供給領域及び前記第２供給領域の両方に対して前記処理ガスを供給するように構成されている。
【０１６６】
（付記２４）
付記１９又は２０に記載の装置であって、好ましくは、
前記第２希釈ガスノズルは、前記第１供給領域に対応する位置にガス噴出口を備え、前記第２供給領域に対応する位置にガス噴出口を備えていない。
【０１６７】
（付記２５）
本開示の更に他の態様によれば、
複数の第１基板及び前記第１基板よりも表面積が小さい第２基板を、面に対して垂直な方向に配列して支持する基板支持具と、
前記複数の第１基板及び前記第２基板を支持した状態の前記基板支持具を収容するように構成された処理室と、
前記複数の第１基板及び前記第２基板が配列された基板配列領域に対して処理ガスを供給するよう構成された処理ガス供給部と、
前記基板配列領域のうち、前記複数の第１基板の少なくとも一部が配列された領域を含み、前記第２基板が配列された領域を含まない第１供給領域に対して希釈ガスを供給し、又は前記希釈ガスの供給を不実施とするとともに、前記基板配列領域のうち、前記第１供給領域以外の領域であって、前記第２基板が配列された領域を含む第２供給領域に対して、前記第１供給領域に対して供給される前記希釈ガスの流量よりも大きい流量で前記希釈ガスを供給するよう構成された希釈ガス供給部と、を備える、基板処理装置が提供される。
【０１６８】
（付記２６）
本開示の更に他の態様によれば、
（ａ）複数の第１基板及び前記第１基板よりも表面積が小さい第２基板を、面に対して垂直な方向に配列して基板処理装置の処理室内に収容する手順と、
（ｂ）前記複数の第１基板及び前記第２基板に対して処理ガスを供給することで、前記複数の第１基板上に薄膜を形成する手順と、
を有し、
（ｂ）は、
前記基板配列領域のうち、前記複数の第１基板の少なくとも一部が配列された領域を含み、前記第２基板が配列された領域を含まない第１供給領域に対して希釈ガスを供給し、又は前記希釈ガスの供給を不実施とするとともに、
前記基板配列領域のうち、前記第１供給領域以外の領域であって、前記第２基板が配列された領域を含む第２供給領域に対して、前記第１供給領域に対して供給される希釈ガスの流量よりも大きい流量で前記希釈ガスを供給する手順を含む手順を、コンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラムが提供される。
【符号の説明】
【０１６９】
２００  ウエハ（基板）
２４９ａ  ノズル（原料供給部）
２４９ｂ  ノズル（酸化剤供給部、窒化剤供給部）
２４９ｃ〜２４９ｅ  ノズル（不活性ガス供給部）
【図１】
2020167400.tif 000003
【図２】
2020167400.tif 000004
【図３】
2020167400.tif 000005
【図４】
2020167400.tif 000006
【図５】
2020167400.tif 000007
【図６】
2020167400.tif 000008
【図７】
2020167400.tif 000009
【図８】
2020167400.tif 000010
【図９】
2020167400.tif 000011
【図１０】
2020167400.tif 000012
【図１１】
2020167400.tif 000013