(57)【要約】【課題】  ＳｉＯ２膜中への窒素のドープ速度を高める【解決手段】  反応容器内に設けられた処理室内に基板を搬入する工程と、反応容器内に設けられたガス滞留室内にガスを供給して滞留させ、滞留させたガスを処理室内に供給して基板を処理する工程と、処理済みの基板を処理室内より搬出する工程と、を有し、基板を処理する工程では、複数個の孔が面内に分散するように設けられた複数枚の邪魔板をガス滞留室内のガス流路上に所定の間隔をあけて水平姿勢で積層し、隣接する邪魔板同士の孔が互いに重なり合わないように各邪魔板をそれぞれ配置してガスを分解される温度で滞留させる。【選択図】  図１
2010073978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内に設けられた処理室内に基板を搬入する工程と、
前記反応容器内に設けられたガス滞留室内にガスを供給して滞留させ、滞留させた前記ガスを前記処理室内に供給して基板を処理する工程と、
処理済みの基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、
前記基板を処理する工程では、
複数個の孔が面内に分散するように設けられた複数枚の邪魔板を前記ガス滞留室内の前記ガス流路上に所定の間隔をあけて水平姿勢で積層し、
前記隣接する邪魔板同士の前記孔が互いに重なり合わないように前記各邪魔板をそれぞれ配置して前記ガスを分解される温度で滞留させる
ことを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
基板の表面には酸化膜が形成されており、
前記基板を処理する工程は、
前記ガス滞留室内にＮ２Ｏガスを供給して滞留させ、前記滞留させたＮ２Ｏガスを前記ガス滞留室内で分解させてＮＯガスを生成し、前記滞留させたＮ２Ｏガスと前記生成したＮＯガスとを前記処理室内に供給して前記酸化膜内に窒素（Ｎ）を添加するＮ２Ｏアニール工程を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記基板を処理する工程は、
酸素含有ガスを前記処理室内に供給して基板の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記ガス滞留室内にＮ２Ｏガスを供給して滞留させ、前記滞留させたＮ２Ｏガスを前記ガス滞留室内で分解させてＮＯガスを生成し、前記滞留させたＮ２Ｏガスと前記生成したＮＯガスとを前記処理室内に供給して前記酸化膜内に窒素を添加するＮ２Ｏアニール工程と、を有し、
前記酸化膜形成工程及び前記Ｎ２Ｏアニール工程では共に前記基板の表面を９００℃〜１０００℃の範囲内の同一温度に加熱する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化及び高性能化に伴い、基板上に形成される薄膜に対する性能要求が年々厳しくなってきている。例えば、ＮＡＮＤ型Ｆｌａｓｈメモリデバイス等においては、トンネル酸化膜におけるリーク電流の発生をさらに抑制させ、デバイスのデータ保持性能をさらに向上させるように、基板上に形成されるトンネル酸化膜の誘電率をさらに高めることが要求されている。
【０００３】
近年、トンネル酸化膜の誘電率を高めるため、例えばＮ２Ｏアニール処理等の基板処理工程が実施されるようになってきた。かかる基板処理工程では、基板が搬入された処理室内にガス供給系からＮ２Ｏ（亜酸化窒素）ガスやＮＯ（一酸化窒素）ガスを供給し、基板表面に形成されたＳｉＯ２膜内に数ａｔｏｍｓ％の窒素（Ｎ）をドープ（添加）して、ＳｉＯ２膜内に窒素を偏析させたＳｉＯＮ膜を形成していた（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−２６０３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、基板が搬入された処理室内にガス供給系からＮ２Ｏガスを供給する従来の基板処理工程では、高いドープ速度（単位時間あたりの窒素のドープ量）を得ることは困難であった。その結果、ＳｉＯ２膜内に所望量の窒素をドープさせるのに長い時間を要してしまい、基板処理の生産性を高めることは困難であった。また、基板が搬入された処理室内にガス供給系からＮＯガスを供給する従来の基板処理工程では、高い処理速度を得ることができたとしても、基板上にＮ２Ｏガスを直接に供給する場合と比べて窒素の偏析深さが異なってしまう場合があった。その結果、ＳｉＯ２膜に窒素をドープさせたＳｉＯＮ膜の表面を再び酸化させる酸化工程を追加的に実施する必要等が生じ、基板処理コストの増大を招いてしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、ＳｉＯ２膜中への窒素のドープ速度を高めることが可能な基板処理方法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】
【０００６】
本発明の一態様によれば、反応容器内に設けられた処理室内に基板を搬入する工程と、前記反応容器内に設けられたガス滞留室内にガスを供給して滞留させ、滞留させた前記ガスを前記処理室内に供給して基板を処理する工程と、処理済みの基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、前記基板を処理する工程では、複数個の孔が面内に分散するように設けられた複数枚の邪魔板を前記ガス滞留室内の前記ガス流路上に所定の間隔をあけて水平姿勢で積層し、前記隣接する邪魔板同士の前記孔が互いに重なり合わないように前記各邪魔板をそれぞれ配置して前記ガスを分解される温度で滞留させる基板処理方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にかかる基板処理方法によれば、ＳｉＯ２膜中への窒素のドープ速度を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
発明者等は、ＳｉＯ２膜中への窒素のドープ速度を高める方法について鋭意研究を行った。以下に、研究成果の一部を図１４、図５、図１３を用いて説明する。
【０００９】
図１４は、処理室内に供給されたＮ２Ｏガスの分解反応工程を示す概略図である。図１４によれば、処理室内に供給されて加熱されたＮ２Ｏガスは、所定の時間が経過した後にはそのほとんどがＮ２（窒素）ガス及びＯ２（酸素）ガスへと分解される。その際、中間生成物としてＮＯガスが発生する。ＮＯガスは、ＳｉＯ２膜中にドープされる窒素の濃度を規定する影響因子（活性種）として作用する。なお、一度生成されたＮＯガスは再びＮ２Ｏガスへは戻り難く、ＮＯガスとして長時間安定する。
【００１０】
図５は、ガスの滞留時間とＮＯガスのモル分率との関係を検証したシミュレーション結果を示すグラフ図である。図５の横軸は、Ｎ２Ｏガスの滞留時間（Ｎ２Ｏガスが加熱状態に置かれている時間）（秒）を示しており、縦軸はＮ２Ｏガス中のＮＯガスのモル分率を示している。図中の▲印は１０００℃に加熱されたＮ２Ｏガスのデータを、■印は９００℃に加熱されたＮ２Ｏガスのデータを、◆印は８００℃に加熱されたＮ２Ｏガスのデータをそれぞれ示している。図５によれば、８００℃〜１０００℃のいずれの温度においても、滞留時間が長くなるほどＮ２Ｏガス中のＮＯガスのモル分率が高くなる（すなわち、ＮＯガスの生成量が増加している）ことが分かる。また、Ｎ２Ｏガスの温度が８００℃、９００℃、１０００℃へと高くなるにつれて、Ｎ２Ｏガス中のＮＯガスのモル分率が高くなることが分かる。すなわち、処理室内におけるＮ２Ｏガスの滞留時間が長くなるほど、また、処理室内におけるＮ２Ｏガスの加熱温度が高くなるほど、Ｎ２Ｏガスの分解が促され、ＮＯガスの生成量が増加することが分かる。特に、Ｎ２Ｏガスを１０００℃に加熱した場合には、滞留時間を１０秒程度確保することで、８００℃、９００℃の場合と比較してＮＯガスの生産量を飛躍的に増加させることができることが分かる。
【００１１】
図１３は、ＳｉＯ２膜中の窒素のドープ深さと偏析量との関係についての測定結果を示すグラフ図である。図１３の横軸は、ＳｉＯ２膜表面からの深さ（ｎｍ）を示しており、縦軸はＳｉＯ２膜中における窒素の濃度（ａｔｏｍｉｃ％）を示している。図中の曲線（ａ）は１０００℃に加熱されたＮ２Ｏガスのデータを、曲線（ｂ）は９５０℃に加熱されたＮ２Ｏガスのデータを、曲線（ｃ）は９００℃に加熱されたＮ２Ｏガスのデータをそれぞれ示している。曲線（ａ）〜（ｃ）のいずれにおいても、ＳｉＯ２膜上へのＮ２Ｏガスの供給流量を１０ｓｌｍとし、供給時間を３５分とした。図１３によれば、Ｎ２Ｏガスの加熱される温度が９００℃、９５０℃、１０００℃へと高くなるにつれて、ＳｉＯ２膜中における窒素の濃度が増大する（すなわちドープ速度が増大する）ことがわかる。なお、９００℃〜１０００℃のいずれの温度においても、窒素はＳｉＯ２膜表面から約１０〜１８ｎｍの深さに偏析しており、偏析量が最大になる深さはほとんど変化しない。
【００１２】
上述の検証結果から、発明者等は、ＳｉＯ２膜中への窒素のドープ速度を高めるには、Ｎ２Ｏガスの分解を促してＮＯガスの生成量を増大させることが有効であり、そのためには、Ｎ２Ｏガスの滞留時間（Ｎ２Ｏガスが加熱状態に置かれている時間）を延長させ、Ｎ２Ｏガスの加熱を促すことが有効であるとの知見を得た。さらに発明者等は、反応容器内に設けられたガス滞留室内にＮ２Ｏガスを供給して滞留させ、滞留させたＮ２Ｏガスを処理室内に供給して基板を処理する工程において、ガス滞留室内のガス流路上にＮ２Ｏガスの滞留を促す邪魔板等を設けることにより、Ｎ２Ｏガスの滞留時間を延長させ、Ｎ２Ｏガスの加熱を促すことが可能であるとの知見を得た。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。
【００１３】
＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備える反応容器の縦断面図であり、図２は、本発明の
一実施形態にかかる基板処理装置が備えるガス供給部の縦断面拡大図であり、図３は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備える反応容器の水平断面図であり、図４は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備えるガス供給部の斜視断面図であり、図１２は、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。
【００１４】
（１）基板処理装置の構成
まず、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の概略構成について、図１２を参照しながら説明する。
【００１５】
図１２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。筐体１１１の内部の前面側には、カセットステージ１１４が設けられている。カセットステージ１１４は、図示しない外部搬送装置との間で、基板としてのウエハ２５を収容する基板収納容器としてのカセット（ポッド）１１０の授受を行うように構成されている。また、カセットステージ１１４の後側には、カセット１１０を昇降移動させる昇降手段としてのカセットエレベータ１１８が設けられている。カセットエレベータ１１８には、カセット１１０を水平移動させる搬送手段としてのカセット移載機１１８ｂが設けられている。さらに、カセットエレベータ１１８の後側には、カセット１１０の載置手段としてのカセット棚１１８ａが設けられている。カセット棚１１８ａには、移載棚１２３が設けられている。移載棚１２３には、処理対象の基板や処理後の基板を収容したカセット１１０が一時的に載置されている。また、カセットステージ１１４の上方には、カセット１１０の載置手段としての予備カセット棚１０７が設けられている。そして、予備カセット棚１０７の上方には、クリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるクリーンユニット１３４ａが設けられている。
【００１６】
筐体１１１の後部の上方には、下端部が開放した円筒形状の処理炉５が垂直に設けられている。処理炉５の詳細な構成については後述する。
【００１７】
処理炉５の下方には、昇降手段としてのボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の下端部には、昇降基板２５２が設けられている。昇降基板２５２上には、基板保持手段としてのボート３が、蓋体としてのシールキャップ２６を介して垂直に取り付けられている。ボートエレベータ１１５が上昇すると、処理炉５の内部にボート３が搬入されると共に、処理炉５の下端部開口部（炉口）がシールキャップ２６により気密に封止されるように構成されている。また、処理炉５の下端部の横には、閉塞手段としての炉口シャッタ１４７が設けられている。炉口シャッタ１４７は、ボートエレベータ１１５が下降している間、処理炉５の下端部を気密に閉塞するように構成されている。
【００１８】
処理炉５とカセット棚１１８ａとの間には、ウエハ２５を昇降移動させる昇降手段としての移載エレベータ１２５ｂが設けられている。移載エレベータ１２５ｂには、ウエハ２５を水平移動させる搬送手段としてのウエハ移載機１１２が取り付けられている。
【００１９】
（２）基板処理装置の動作
続いて、本実施形態にかかる基板処理装置の動作について説明する。
【００２０】
まず、ウエハ２５が装填されたカセット１１０が、図示しない外部搬送装置により搬送され、カセットステージ１１４上に載置される。この際、ウエハ２５が縦向きの姿勢になるように載置される。その後、カセットステージ１１４が９０°回転することにより、ウエハ２５の表面は基板処理装置１０１の上方を向き、ウエハ２５は水平姿勢となる。
【００２１】
その後、カセットエレベータ１１８の昇降動作および水平動作と、カセット移載機１１８ｂの進退動作および回転動作との協調動作により、カセット１１０が、カセットステー
ジ１１４上からカセット棚１１８ａ上または予備カセット棚１０７上へと搬送される。その後、ウエハ２５の移載に供されるカセット１１０が、カセットエレベータ１１８およびカセット移載機１１８ｂの協調動作により、移載棚１２３上へと移載される。
【００２２】
その後、ウエハ移載機１１２の進退動作および回転動作と、移載エレベータ１２５ｂの昇降動作との協調動作により、移載棚１２３上のカセット１１０内に装填されていたウエハ２５が、下降状態のボート３内に移載（装填）される。
【００２３】
その後、ボートエレベータ１１５が上昇することにより、処理炉５の内部にボート３が搬入されると共に、シールキャップ２６により処理炉５の内部が気密に封止される。そして、気密に閉塞され減圧された処理炉５内でウエハ２５が加熱され、処理炉５内にガスが供給されることにより、ウエハ２５の表面に所定の処理がなされる。かかる処理の詳細については後述する。
【００２４】
ウエハ２５への処理が完了すると、上述の手順とは逆の手順により、処理炉５の内部からボート３が搬出され、処理後のウエハ２５が、ボート３内から移載棚１２３上のカセット１１０内へと移載される。そして、処理後のウエハ２５を格納したカセット１１０が、カセット移載機１１８ｂにより、移載棚１２３上からカセットステージ１１４上へと移載され、図示しない外部搬送装置により筐体１１１の外部へと搬送される。なお、ボートエレベータ１１５が下降した後は、炉口シャッタ１４７が処理炉５の下端部を気密に閉塞して、処理炉５内へ外気が侵入することを防止している。
【００２５】
（３）処理炉の構成
続いて、本実施形態にかかる処理炉５の構成について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００２６】
（処理室）
図１に示すように、処理炉５は、主に反応管６ａとマニホールド６ｂとにより構成される反応容器６を備えている。反応管６ａは、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性を有する非金属材料からなり、上端部が閉塞され、下端部が開放された円筒形状に構成されている。マニホールド６ｂは、例えばＳＵＳ等の金属材料からなり、上端部及び下端部が開放された円筒形状に構成されている。反応管６ａは、マニホールド６ｂにより下端部側から縦向きに支持されている。反応管６ａとマニホールド６ｂとは、同心円状に配置されている。マニホールド６ｂの下端部は、上述したボートエレベータ１１５が上昇した際に、シールキャップ２６により気密に封止されるように構成されている。反応管６ａとマニホールド６ｂとの間、及びマニホールド６ｂとシールキャップ２６との間には、例えばＯリングなどの封止部材がそれぞれ設けられている。
【００２７】
反応容器６内には、基板としてのウエハ２５が搬入される処理室１１が形成されている。処理室１１内には、基板保持具としてのボート３が下方から挿入されるように構成されている。反応管６ａ及びマニホールド６ｂの内径は、ウエハ２５を装填したボート３の最大外形よりも大きくなるように構成されている。
【００２８】
ボート３は、複数枚（例えば７５枚から１００枚）のウエハ２５を、略水平状態で所定の隙間（基板ピッチ間隔）をもって多段に保持するように構成されている。ボート３は、熱伝導を遮断する断熱キャップ３ａ上に搭載されている。断熱キャップ３ａは、回転軸１６により下方から支持されている。回転軸１６は、シールキャップ２６の中心部を貫通するように設けられている。シールキャップ２６の下方には、回転軸１６を回転させる回転機構（図示せず）が設けられている。回転機構により回転軸１６を回転させることにより、処理室１１内の気密を保持したまま、複数のウエハ２５を搭載したボート３を回転させ
ることが出来るように構成されている。
【００２９】
（ヒータ）
反応容器６の外周には、反応容器６と同心円状に加熱手段（加熱機構）としてのヒータ１５が設けられている。ヒータ１５は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ１５の上端部には、ヒータ１５内部の加熱効率を高める蓋状の断熱材が設けられている。
【００３０】
（ガス供給系）
反応管６ａの天井部には、反応容器６内にガスを供給するガス供給系としてのガス導入配管１０が接続されている。ガス導入配管１０は、ヒータ１５と反応容器６との間を反応容器６の側壁に沿うように鉛直方向に配設されている。ガス導入配管１０の上流側には、少なくとも窒化ガスとしてのＮ２Ｏガスを供給するＮ２Ｏガス供給管１０ａと、酸化ガスとしての酸素（Ｏ２）含有ガスを供給する酸化ガス供給管１０ｂと、不活性ガスとしての窒素（Ｎ２）ガスを供給する不活性ガス供給管１０ｃと、がそれぞれ接続されている。Ｎ２Ｏガス供給管１０ａには、上流側から順に、Ｎ２Ｏガスを供給するＮ２Ｏガス供給源（図示せず）、開閉バルブ８ａ、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）９ａが設けられている。酸化ガス供給管１０ｂには、上流側から順に、酸素（Ｏ２）含有ガスを供給する酸化ガス供給源（図示せず）、開閉バルブ８ｂ、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）９ｂが設けられている。不活性ガス供給管１０ｃには、上流側から順に、不活性（Ｎ２）ガスを供給する不活性ガス供給源（図示せず）、開閉バルブ８ｃ、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）９ｃが設けられている。
【００３１】
（ガス滞留室）
ガス導入配管１０が接続される反応管６ａ内の天井部（図１のＡ部）には、シャワーヘッドとして構成されたガス供給部７が設けられている。ガス供給部７は、石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性を有する非金属材料からなり、上端部及び下端部が開放された円筒形状に構成されている。ガス供給部７の上端部は、反応管６ａ内の天井壁に気密に接続されている。ガス供給部７の下端部には、複数個の通気孔２０ａが面内に分散するように設けられたシャワー板２０が、ガス供給部７の下端開口部を気密に塞ぐように設けられている。複数個の通気孔２０ａの孔径、孔数、配置間隔等は、処理室１１内に搬入されたウエハ２５へ供給されるガスの流量が均等になるように、それぞれ調整される。反応管６ａ内の天井壁、ガス供給部７の内壁、シャワー板２０により囲われる空間内には、ガス導入配管１０より供給されたガスを滞留させ、滞留させたガスを処理室１１内に供給するガス滞留室２１が形成されている。
【００３２】
図２に示すように、ガス滞留室２１内のガス流路上には、第１の邪魔板１７と第２の邪魔板１８とが所定の間隔をあけて水平姿勢で積層されている。第１の邪魔板１７及び第２の邪魔板１８は、石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性を有する非金属材料からなり、円盤状に構成されている。第１の邪魔板１７及び第２の邪魔板１８の外周部は、ガス供給部７の内壁に気密に接続されている。従って、ガス滞留室２１内は、反応管６ａ内の天井壁と第１の邪魔板１７とに挟まれた第１滞留室Ｒ１と、第１の邪魔板１７と第２の邪魔板１８とに挟まれた第２滞留室Ｒ２と、第２の邪魔板１８とシャワー板２０とに挟まれた第３滞留室Ｒ３と、の３つの領域に区分されている。
【００３３】
第１の邪魔板１７には、面内に分散するように複数個の通気孔１７ａが設けられており、第２の邪魔板１８には、面内に分散するように複数個の通気孔１８ａが設けられている。隣接する邪魔板同士の孔は、互いに重なり合わないようにそれぞれ配置されている。すなわち、第１の邪魔板１７の通気孔１７ａと第２の邪魔板１８の通気孔１８ａとは、上方から見て重なり合わないように（一直線上に配列しないように）それぞれ配置されている
。また、第２の邪魔板１８の通気孔１８ａとシャワー板２０の通気孔２０ａとについても、上方から見て重なり合わないように（一直線上に配列しないように）それぞれ配置されている。
【００３４】
例えば、通気孔１７ａ、通気孔１８ａ、通気孔２０ａは、第１の邪魔板１７、第２の邪魔板１８、シャワー板２０上に、それぞれ放射状かつ千鳥状に配置することができる。かかる場合、第１の邪魔板１７と第２の邪魔板１８とを互いに周方向にずらすように回転させて配置しつつ、第２の邪魔板１８とシャワー板２０とを互いに周方にずらすように回転させて配置することにより、上方から見て通気孔１７ａと通気孔１８ａとが重なり合わず、通気孔１８ａと通気孔２０ａとが重なり合わないように構成することができる。かかる様子を図３、図４に示す。なお、通気孔１７ａ、通気孔１８ａ、通気孔２０ａの配置は、通気孔１７ａと通気孔１８ａとが重なり合わず、通気孔１８ａと通気孔２０ａとが重なり合わなければ、必ずしも図３に示す放射状かつ千鳥状の配置に限定されない。
【００３５】
ガス導入配管１０からガス滞留室２１内に供給されたガスは、反応管６ａ内の天井壁と第１の邪魔板１７とに挟まれた第１滞留室Ｒ１内に流入して一定時間滞留し、通気孔１７ａを介して第１の邪魔板１７と第２の邪魔板１８とに挟まれた第２滞留室Ｒ２内に流入して一定時間滞留し、通気孔１８ａを介して第２の邪魔板１８とシャワー板２０とに挟まれた第３滞留室Ｒ３内に流入して一定時間滞留し、通気孔２０ａを介して処理室１１内に流れるように構成されている。この際、ガス滞留室２１内に供給されたガスは、第１滞留室Ｒ１、第２滞留室Ｒ２、第３滞留室Ｒ３を通過する際に、ヒータ１５からの輻射熱や、ガス供給部７内壁、第１の邪魔板１７、第２の邪魔板１８、シャワー板２０からの伝熱により加熱されるように構成されている。
【００３６】
この際、ガス流路上に設けられた第１の邪魔板１７、第２の邪魔板１８、シャワー板２０の流動抵抗により、第１滞留室Ｒ１、第２滞留室Ｒ２、第３滞留室Ｒ３内の圧力が大きく上昇し、圧力の上昇に伴いガスの流速が低下するように構成されている。具体的には、第１滞留室Ｒ１内の圧力Ｐ１と、第２滞留室Ｒ２内の圧力Ｐ２と、第３滞留室Ｒ３内の圧力Ｐ３と、処理室１１内の圧力Ｐｒとの関係が、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐｒとなるように構成されている。また、第１滞留室Ｒ１内のガスの流速Ｖ１と、第２滞留室Ｒ２内のガスの流速Ｖ２と、第３滞留室Ｒ３内のガスの流速Ｖ３と、処理室１１内のガスの流速Ｖｒとの関係が、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖｒとなるように構成されている。
【００３７】
なお、上記において、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐｒ以外の関係（例えばＰ１＞Ｐ３＞Ｐ２＞Ｐｒ等）であると、ガス導入配管１０からガス滞留室２１内に供給されたガスが処理室１１内へ流れにくくなってしまう。そのため、上述のようにＰ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐｒとすることが好ましい。なお、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐｒの各圧力値は、通気孔１７ａ、通気孔１８ａ、通気孔２０ａの孔径、孔数、配置間隔、ガスの流量等により適宜調整することができる。
【００３８】
また、通気孔１７ａ、通気孔１８ａ、通気孔２０ａの配置は、通気孔１７ａと通気孔１８ａとが重なり合わず、通気孔１８ａと通気孔２０ａとが重なり合わないように構成されていることから、ガス滞留室２１内をＮ２Ｏガスがスムーズに（直線状に）通過することは困難となり、ガス滞留室２１内でのガス滞留時間が長くなり、第１滞留室Ｒ１内、第２滞留室Ｒ２内、第３滞留室Ｒ３内にてガスの渦（対流）１９の発生が促されるように構成されている。そして、ガス滞留室２１内に供給された渦状のガスと、熱源でもあるガス滞留室２１内壁、第１の邪魔板１７、第２の邪魔板１８、シャワー板２０等との接触が促され、伝熱によるガスの加熱が促進されるように構成されている。
【００３９】
（ガス排気系）
マニホールド６ｂの側壁には、処理室１１内の雰囲気を排気する排気系としての排気管１２が接続されている。排気管１２には、上流側から順に、圧力調整器としてのコンダクタンス可変バルブ１３、真空排気装置としての真空ポンプ１４が設けられている。真空ポンプ１４を作動させつつ、コンダクタンス可変バルブ１３の開閉弁の開度を調整することにより、処理室１１内を所望の圧力とすることが可能なように構成されている。
【００４０】
（コントローラ）
基板処理装置１０１は制御部（制御手段）としてのコントローラ２８０を備えている。コントローラ２８０は、ヒータ１５、コンダクタンス可変バルブ１３、真空ポンプ１４、回転機構、ボートエレベータ１１５、開閉バルブ８ａ〜８ｃ、マスフローコントローラ９ａ〜９ｃ等に接続されている。コントローラ２８０により、ヒータ１５の温度調整動作、コンダクタンス可変バルブ１３の開閉及び圧力調整動作、真空ポンプ１４の起動・停止、回転機構の回転速度調節、ボートエレベータ１１５の昇降動作、開閉バルブ８ａ〜８ｃの開閉動作、マスフローコントローラ９ａ〜９ｃの流量調整等の制御が行われる。
【００４１】
（４）基板処理工程
続いて、本実施形態にかかる半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハ２５表面に酸化膜としてのＳｉＯ２膜を形成する酸化膜形成工程と、ＳｉＯ２膜に窒素を添加（ドープ）するＮ２Ｏアニール工程と、を有する基板処理工程について説明する。以下の説明において、基板処理装置１０１が備える各部の動作はコントローラ２８０により制御される。
【００４２】
（基板搬入工程）
まず、ウエハ移載機１１２により、降下状態のボート３に複数枚の処理対象のウエハ２５を装填する。所定枚数のウエハ２５の装填が完了したら、ボートエレベータ１１５により所定枚数のウエハ２５を保持したボート３を処理室１１内に搬入（ボートローディング）すると共に、処理炉５の下端開口部である炉口をシールキャップ２６により閉塞する。
【００４３】
そして、真空ポンプ１４を作動させ、排気管１２より処理室１１内を排気する。この際、開閉バルブ８ｃを開け、マスフローコントローラ９ｃにより流量制御しながら、ガス導入配管１０から反応容器６内へ不活性ガスとしてのＮ２ガスを供給する。また、処理室１１内が所望の圧力となるようにコンダクタンス可変バルブ１３の開閉弁の開度を調整する。ガス導入配管１０からガス滞留室２１内に供給されたＮ２ガスは、シャワー板２０の通気孔２０ａを介して処理室１１内に流れ、排気管１２より処理室１１外へと排出される。
【００４４】
そして、ヒータ１５への通電量を調整して、反応容器６内を所定のプロセス温度に達するまで昇温する。例えば、ウエハ２５表面の温度が９００℃〜１０００℃の範囲内であって例えば１０００℃になるように、ヒータ１５への通電量を調整する。この際、ガス供給部７内壁、第１の邪魔板１７、第２の邪魔板１８、シャワー板２０も加熱される。そして、反応容器６内が所望の温度分布となるように、温度センサ（図示せず）により検出した温度情報に基づき、ヒータ１５への通電具合をフィードバック制御する。
【００４５】
続いて、回転機構の回転軸１６を回転させ、ボート３及びウエハ２５を回転させる。
【００４６】
（酸化膜形成工程）
次に、開閉バルブ８ｂを開け、マスフローコントローラ９ｂにより流量制御しながら、ガス導入配管１０から反応容器６内への酸化ガスとしての酸素（Ｏ２）含有ガスの供給を開始する。この際、開閉バルブ８ｃを閉めて、反応容器６内への不活性ガスの供給を停止する。ガス導入配管１０からガス滞留室２１内に供給された酸素含有ガスは、シャワー板２０の通気孔２０ａを介して処理室１１内に流れ、ボート３に保持されたウエハ２５の表
面上に供給された後、排気管１２より処理室１１外へと排出される。所定時間が経過した後、開閉バルブ８ｂを閉め、反応容器６内への酸素含有ガスの供給を停止する。その結果、ウエハ２５の表面に所定の膜厚の酸化膜（ＳｉＯ２膜）が形成される。
【００４７】
（Ｎ２Ｏアニール工程）
次に、開閉バルブ８ａを開け、マスフローコントローラ９ａにより流量制御しながら、ガス導入配管１０から反応容器６内への窒化ガスとしてのＮ２Ｏガスの供給を開始する。
【００４８】
ガス導入配管１０からガス滞留室２１内に供給されたＮ２Ｏガスは、反応管６ａ内の天井壁と第１の邪魔板１７とに挟まれた第１滞留室Ｒ１内に流入して一定時間滞留し、通気孔１７ａを介して第１の邪魔板１７と第２の邪魔板１８とに挟まれた第２滞留室Ｒ２内に流入して一定時間滞留し、通気孔１８ａを介して第２の邪魔板１８とシャワー板２０とに挟まれた第３滞留室Ｒ３内に流入して一定時間滞留し、通気孔２０ａを介して処理室１１内に流れる。この際、ガス滞留室２１内に供給されたＮ２Ｏガスは、第１滞留室Ｒ１、第２滞留室Ｒ２、第３滞留室Ｒ３を通過する際に、ヒータ１５からの輻射熱や、ガス供給部７内壁、第１の邪魔板１７、第２の邪魔板１８、シャワー板２０からの伝熱により加熱されて分解され、中間生成物であるＮＯガスが生成される。ＮＯガスを含むＮ２Ｏガスは、ボート３に保持されたウエハ２５の表面上に供給された後、排気管１２より処理室１１外へと排出される。その結果、ウエハ２５の表面に形成されたＳｉＯ２膜中に、所定量の窒素がドープ（添加）される。
【００４９】
この際、ガス流路上に設けられた第１の邪魔板１７、第２の邪魔板１８、シャワー板２０の流動抵抗により、第１滞留室Ｒ１、第２滞留室Ｒ２、第３滞留室Ｒ３内の圧力が大きく上昇し、圧力の上昇に伴いガスの流速が低下する。具体的には、第１滞留室Ｒ１内の圧力Ｐ１と、第２滞留室Ｒ２内の圧力Ｐ２と、第３滞留室Ｒ３内の圧力Ｐ３と、処理室１１内の圧力Ｐｒとの関係が、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐｒとなる。また、第１滞留室Ｒ１内のガスの流速Ｖ１と、第２滞留室Ｒ２内のガスの流速Ｖ２と、第３滞留室Ｒ３内のガスの流速Ｖ３と、処理室１１内のガスの流速Ｖｒとの関係が、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖｒとなる。その結果、ガス滞留室２１内に供給されたＮ２Ｏガスの滞留時間が延長され、Ｎ２Ｏガスの分解時間が十分に確保される。また、滞留時間が延長されることにより、加熱時間が十分に確保され、Ｎ２Ｏガスの分解が促される。そして、ウエハ２５へ供給されるＮＯガス量（Ｎ２Ｏガス中のＮＯガスのモル分率）が増加し、ＳｉＯ２膜中への窒素のドープ速度が加速される。
【００５０】
また、通気孔１７ａ、通気孔１８ａ、通気孔２０ａの配置は、通気孔１７ａと通気孔１８ａとが重なり合わず、通気孔１８ａと通気孔２０ａとが重なり合わないように構成されている。そのため、ガス滞留室２１内をＮ２Ｏガスがスムーズに（直線状に）通過することは困難となり、第１滞留室Ｒ１内、第２滞留室Ｒ２内、第３滞留室Ｒ３内にてＮ２Ｏガスの渦（対流）１９の発生が促される。そして、ガス滞留室２１内に供給された渦状のＮ２Ｏガスと、熱源でもあるガス滞留室２１内壁、第１の邪魔板１７、第２の邪魔板１８、シャワー板２０等との接触が促され、伝熱によるＮ２Ｏガスの加熱が促される。その結果、Ｎ２Ｏガスの分解が促され、ウエハ２５へ供給されるＮＯガス量（Ｎ２Ｏガス中のＮＯガスのモル分率）が増加し、ＳｉＯ２膜中への窒素のドープ速度が加速される。
【００５１】
所定時間が経過した後、開閉バルブ８ａを閉め、反応容器６内へのＮ２Ｏガスの供給を停止する。
【００５２】
なお、ウエハ２５へ供給されるＮＯガス量を増加させるには、Ｎ２Ｏアニール工程において、ガス滞留室２１内の圧力を全体的に高くすることが好ましい。すなわち（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）／３が最大になり、ガス供給部７が破損しない圧力値に設定することが好まし
い。ガス滞留室２１内の圧力は、通気孔１７ａ、通気孔１８ａ、通気孔２０ａの孔径、孔数、配置間隔、Ｎ２Ｏガスの流量等により適宜調整することができる。
【００５３】
（基板搬出工程）
次に、開閉バルブ８ｃを開け、ガス導入配管１０から反応容器６内へＮ２ガスを供給して反応容器６内の雰囲気をＮ２ガスに置換しつつ、コンダクタンス可変バルブ１３の開閉弁の開度を調整して反応容器６の圧力を大気圧に復帰させる。そして、上述した基板搬入工程と逆の手順により、処理済のウエハ２５を反応容器６内から搬出し、本実施形態にかかる基板処理工程を終了する。
【００５４】
（５）効果
本実施形態によれば、以下に示す（ａ）〜（ｈ）のうち１つ又は複数の効果を奏する。
【００５５】
（ａ）本実施形態によれば、ガス滞留室２１内のガス流路上に第１の邪魔板１７、第２の邪魔板１８を設けている。その結果、第１滞留室Ｒ１、第２滞留室Ｒ２、第３滞留室Ｒ３内の圧力を大きく上昇させ、ガスの流速を低下させることができる。そして、ガス滞留室２１内に供給されたＮ２Ｏガスの滞留時間を延長させ、Ｎ２Ｏガスの分解時間を十分に確保することができる。また、滞留時間を延長させることにより、Ｎ２Ｏガスの加熱時間を十分に確保でき、Ｎ２Ｏガスの分解を促進させることができる。そして、ウエハ２５へ供給されるＮＯガス量（Ｎ２Ｏガス中のＮＯガスのモル分率）を増加させ、ＳｉＯ２膜中への窒素のドープ速度を増大させることができる。
【００５６】
（ｂ）本実施形態によれば、通気孔１７ａ、通気孔１８ａ、通気孔２０ａの配置は、通気孔１７ａと通気孔１８ａとが重なり合わず、通気孔１８ａと通気孔２０ａとが重なり合わないように構成している。その結果、ガス滞留室２１内をＮ２Ｏガスがスムーズに（直線状に）通過することを困難とさせ、第１滞留室Ｒ１内、第２滞留室Ｒ２内、第３滞留室Ｒ３内にてＮ２Ｏガスの渦（対流）１９の発生を促すことができる。そして、ガス滞留室２１内に供給された渦状のＮ２Ｏガスと、熱源でもあるガス滞留室２１内壁、第１の邪魔板１７、第２の邪魔板１８、シャワー板２０等との接触を促し、熱源との接触表面積が増大して伝熱によるガスの加熱を促進できる。その結果、Ｎ２Ｏガスの分解を促し、ウエハ２５へ供給されるＮＯガス量（Ｎ２Ｏガス中のＮＯガスのモル分率）を増加させ、実質的にヒータの温度を上昇させることなくＳｉＯ２膜中への窒素のドープ速度を増大させることができる。
【００５７】
なお、参考までに、従来の基板処理装置の構成について図９〜図１１に示す。図９は、従来の基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。図１０は、従来の基板処理装置が備える処理炉の水平断面図である。図１１は、従来の基板処理装置が備えるガス供給部の縦断面拡大図である。図９〜図１０によれば、従来の基板処理装置が備えるガス供給部７の内部には、第１の邪魔板１７や第２の邪魔板１８が設けられていない。そのため、ガス供給部７内の圧力が上昇せず、ガスの流速が十分に低下しない傾向があった。そして、ガス供給部７内におけるＮ２Ｏガスの滞留時間が不足してＮ２Ｏガスの分解が不十分となったり、Ｎ２Ｏガスの加熱が不足してＮ２Ｏガスの分解が不十分となったりする場合があった。また、ガス滞留室２１内をＮ２Ｏガスがスムーズに（直線状に）通過し易く、Ｎ２Ｏガスの加熱が不足してＮ２Ｏガスの分解が不十分となる場合があった。そのため、高い処理速度（ＳｉＯ２膜中への窒素のドープ速度）を得ることが困難であった。
【００５８】
（ｃ）本実施形態によれば、酸化膜形成工程及びＮ２Ｏアニール工程ではプロセス温度を同一温度としている。すなわち、酸化膜形成工程及びＮ２Ｏアニール工程共にウエハ２５の表面を９００℃〜１０００℃の範囲内の同一温度（例えば１０００℃）に加熱している。従って、酸化膜形成工程からＮ２Ｏアニール工程へ移行する際に、ウエハ２５表面の温
度（プロセス温度）を変更するための待ち時間が発生せず、酸化膜形成工程とＮ２Ｏアニール工程とを連続して実施することができる。その結果、従来の基板処理工程と比較して基板処理時間を短縮させ、基板処理の生産性を向上させることができる。
【００５９】
（ｄ）本実施形態によれば、上述のようにＮ２Ｏガスの加熱が促され、Ｎ２Ｏガスの分解が促進されることから、Ｎ２Ｏガスの使用効率が向上する。その結果、Ｎ２Ｏアニール工程の実施に要するＮ２Ｏの量を低減させ、基板処理コストを低減させることが可能となる。
【００６０】
（ｅ）本実施形態によれば、Ｎ２Ｏガスを分解してＮＯガスを生成するガス滞留室２１を、反応容器６内に設けている。その結果、ＮＯガスを生成する装置を反応容器６外に設ける場合と比較して、ＮＯガスの生成場所とウエハ２５との距離を近づけることができ、生成したＮＯガスをごく短時間でウエハ２５上に供給することができる。そのため、生成したＮＯガスがウエハ２５上に到着する前に失活してしまうことを抑制でき、基板処理の効率を高めることができる。例えば、ＳｉＯ２膜に目標値でもある２．５ａｔｏｍｓ％以上の窒素を含有させたＳｉＯＮ膜を得ることが可能となる。
【００６１】
（ｆ）本実施形態によれば、ガス滞留室２１内に第１の邪魔板１７と第２の邪魔板１８とを設けることで上述の効果を得ており、例えば、ガス加熱手段を新たに追加したり、ヒータ１５や反応容器６の構造を大きく変えたりする必要がない。また、本実施形態によれば、酸素含有ガス及びＮ２Ｏガスのいずれのガスであってもガス導入配管１０を共通に用いて反応容器６内へ導入することができる。すなわち、本実施形態によれば、従来の基板処理装置の構成を大きく変える必要がなく、従来の基板処理装置の大部分を流用することができ、基板処理装置のコストを低減し、基板処理のコストを低減することが可能となる。
【００６２】
（ｇ）本実施形態によれば、ガス滞留室２１内に設ける邪魔板の枚数、邪魔板の厚さ、邪魔板やシャワー板２０に設ける通気孔の孔径、孔数、配置間隔を適宜調整することにより、ガス滞留室２１内におけるＮ２Ｏガスの滞留時間等を可変させ、Ｎ２Ｏガス中のＮＯガスのモル分率を自在に制御し、窒素のドープ速度を調整することができる。なお、本実施形態にように、シャワーヘッドとして構成されたガス供給部７を介してガスを供給する基板処理装置は、ガス供給部７内に邪魔板を設置することが可能であるため、ノズルを介してガスを供給する基板処理装置よりも、本発明をより好適に適用可能である。
【００６３】
（ｈ）本実施形態によれば、ウエハ２５上にＮＯガスのみを供給するのではなく、ＮＯガスを含有するＮ２Ｏガスを供給している。発明者の知見によれば、Ｎ２Ｏガスが分解する際にはＯ２（酸素）ガスやＯ＊（活性種）等が発生し、これらの作用により、ＳｉＯ２膜中にドープする窒素が偏析しやすくなる。その結果、ＳｉＯ２膜に窒素をドープさせたＳｉＯＮ膜の表面を再び酸化させる酸化工程を追加的に実施する必要がなくなり、基板処理コストを低減させることができる。なお、上述したように、ＮＯガスを直接供給する従来の基板処理工程では、基板上にＮ２Ｏガスを直接に供給する場合と比べて窒素の偏析深さが異なってしまう（例えば浅くなってしまう）場合があった。その結果、ＳｉＯ２膜に窒素をドープさせたＳｉＯＮ膜の表面を再び酸化させる酸化工程を追加的に実施する必要等が生じ、基板処理コストの増大を招いてしまう場合があった。
【００６４】
＜本発明の他の実施形態＞
続いて、本発明の他の実施形態について、図７、図８を参照しながら説明する。図７は、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。図８は、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置が備えるガス供給部の縦断面拡大図である。
【００６５】
上述の実施形態にかかるガス滞留室２１内には、第１の邪魔板１７と第２の邪魔板１８とが所定の間隔をあけて水平姿勢で積層されていた。これに対して本実施形態は、ガス滞留室２１内に第１の邪魔板１７及び第２の邪魔板１８が設けられておらず、流動抵抗体２４が充填されている点が上述の実施形態とは異なる。その他の構成は上述の実施形態と同様である。
【００６６】
流動抵抗体２４は、例えば酸化物、炭化物、窒化物、硼化物等のセラミック材料からなり、ビーズ形状あるいはカレット形状に形成されている。ガス滞留室２１内に流動抵抗体２４が充填されることにより、ガス滞留室２１内にはポーラス（多孔質）状の通気孔（ガス流路）が形成されることになる。
【００６７】
本実施形態によれば、ガス滞留室２１内に供給されたＮ２Ｏガスがポーラス状の通気孔（ガス流路）を通過することにより、ガスの流速が低下し、滞留時間が延長され、Ｎ２Ｏガスの分解時間を十分に確保することができる。また、滞留時間が延長されることにより、Ｎ２Ｏガスの加熱時間を十分に確保でき、Ｎ２Ｏガスの分解を促進させることができる。そして、ウエハ２５へ供給されるＮＯガス量（Ｎ２Ｏガス中のＮＯガスのモル分率）を増加させ、ＳｉＯ２膜中への窒素のドープ速度を増大させることができる。
【００６８】
また、本実施形態によれば、熱源でもあるガス滞留室２１内壁、流動抵抗体２４からの伝熱効果によりＮ２Ｏガスの加熱を促すことができる。その結果、Ｎ２Ｏガスの分解を促し、ウエハ２５へ供給されるＮＯガス量（Ｎ２Ｏガス中のＮＯガスのモル分率）を増加させ、ＳｉＯ２膜中への窒素のドープ速度を増大させることができる。
【００６９】
また、本実施形態においては、流動抵抗体２４の粒径や充填量を調整することにより、Ｎ２Ｏガスの滞在時間等を自在に調整し、滞留時間等を可変させ、Ｎ２Ｏガス中のＮＯガスのモル分率を自在に制御し、窒素のドープ速度を調整することができる。但し、流動抵抗体２４の粒径は、流動抵抗体２４が通気孔２０ａから落下しない程度の大きさとすることが好ましく、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の大きさとすることが好ましい。なお、流動抵抗体２４の形状は、流動抵抗体２４を充填することによりガス滞留室２１内にはポーラス状の通気孔（ガス流路）が形成される限り、図７，図８に示すような球形に限らず、どのような形状であっても構わない。
【００７０】
本実施形態においては、第１の邪魔板１７や第２の邪魔板１８を設けることとしてもよい。そして、第１滞留室Ｒ１、第２滞留室Ｒ２、第３滞留室Ｒ３内の全てに流動抵抗体２４を充填することとしてもよく、第１滞留室Ｒ１、第２滞留室Ｒ２、第３滞留室Ｒ３内の一部のみに流動抵抗体２４を充填することとしてもよい。これにより、それぞれの実施形態において発揮される効果を相乗的に発揮させることが可能となる。
【００７１】
＜本発明のさらに他の実施形態＞
続いて、本発明の他の実施形態について、図６を参照しながら説明する。図６は、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。
【００７２】
上述の実施形態にかかるガス導入配管１０は、ヒータ１５と反応容器６との間を反応容器６の側壁に沿うように鉛直方向に（直線状に）配設されていた。これに対して、本実施形態にかかるガス導入配管１０は、ヒータ１５と反応容器６との間を反応容器６の側壁に巻きつくように配設されている。その他の構成は上述の実施形態と同じである。
【００７３】
本実施形態によれば、反応容器６内に供給されるＮ２Ｏガスは、反応容器６の側壁に巻きつくように配設されたガス導入配管１０内を流れることにより、十分に予熱される。その結果、ガス滞留室２１内におけるＮ２Ｏガスの分解をさらに促進させ、ウエハ２５へ供
給されるＮＯガス量（Ｎ２Ｏガス中のＮＯガスのモル分率）をさらに増加させ、ＳｉＯ２膜中への窒素のドープ速度をさらに増大させることができる。
【００７４】
＜本発明のさらに他の実施形態＞
上述の実施形態ではガス滞留室２１内に２枚の邪魔板を設ける構成について説明したが、本発明はかかる形態に限定されず、ガス滞留室２１内に１枚の邪魔板を設けることとしてもよく、３枚以上設けることとしてもよい。
【００７５】
上述の実施形態では、ＳｉＯ２膜に窒素を添加（ドープ）するＮ２Ｏアニール工程を、ＳｉＯ２膜を形成する酸化膜形成工程の後に実施することとしていたが、本発明はかかる実施順序に限定されない。例えば、予め酸化膜が形成されたウエハ２５を反応容器６内に搬入し、酸化膜形成工程を実施することなくＮ２Ｏアニール工程を実施してもよい。また、上述の方法とは異なる酸化膜形成工程を実施する場合であっても、本発明は好適に適用可能である。
【００７６】
上述の実施形態では、Ｎ２Ｏガスを用いたＳｉＯ２膜中へ窒素をドープする場合について説明したが、本発明は上述の場合に限定されない。例えば、ＳｉＯ膜等の他のシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリシリコン膜、金属膜等の他の膜に窒素をドープする場合についても好適に適用可能である。また、ガス窒素をドープする場合に限らず、他の元素をドープする場合にも好適に適用可能である。すなわち、滞留時間（加熱時間）を変化させることにより活性種の濃度などの特性が変化するガスを用いる基板処理方法であれば、本発明は好適に適用可能である。
【００７７】
また、本発明は、縦型基板処理装置、枚葉式基板処理装置のいずれにも好適に適用可能である。また、ＣＶＤ装置、酸化膜形成装置、拡散装置、アニール装置、バッチ式プラズマ処理装置等の基板処理装置全般に適用可能である。
【００７８】
また、上述の実施形態では基板としてのウエハ２５に対して処理を行う場合について説明したが、本発明はフォトマスク、プリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスク、磁気ディスク、ガラス基板等の他の基板に対して処理を行う場合であっても好適に適用可能である。
【００７９】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様を付記する。
【００８０】
本発明の第１の態様によれば、
反応容器内に設けられた処理室内に基板を搬入する工程と、
前記反応容器内に設けられたガス滞留室内にガスを供給して滞留させ、滞留させた前記ガスを前記処理室内に供給して基板を処理する工程と、
処理済みの基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、
前記基板を処理する工程では、
複数個の孔が面内に分散するように設けられた複数枚の邪魔板を前記ガス滞留室内の前記ガス流路上に所定の間隔をあけて水平姿勢で積層し、
前記隣接する邪魔板同士の前記孔が互いに重なり合わないように前記各邪魔板をそれぞれ配置して前記ガスを分解される温度で滞留させる基板処理方法が提供される。
【００８１】
本発明の第２の態様によれば、
基板の表面には酸化膜が形成されており、
前記基板を処理する工程は、
前記ガス滞留室内にＮ２Ｏガスを供給して滞留させ、前記滞留させたＮ２Ｏガスを前記
ガス滞留室内で分解させてＮＯガスを生成し、前記滞留させたＮ２Ｏガスと前記生成したＮＯガスとを前記処理室内に供給して前記酸化膜内に窒素（Ｎ）を添加するＮ２Ｏアニール工程を有する
第１の態様に記載の基板処理方法が提供される。
【００８２】
本発明の第３の態様によれば、
前記基板を処理する工程は、
酸素含有ガスを前記処理室内に供給して基板の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記ガス滞留室内にＮ２Ｏガスを供給して滞留させ、前記滞留させたＮ２Ｏガスを前記ガス滞留室内で分解させてＮＯガスを生成し、前記滞留させたＮ２Ｏガスと前記生成したＮＯガスとを前記処理室内に供給して前記酸化膜内に窒素を添加するＮ２Ｏアニール工程と、を有し、
前記酸化膜形成工程及び前記Ｎ２Ｏアニール工程では共に前記基板の表面を９００℃〜１０００℃の範囲内の同一温度に加熱する
第１の態様に記載の基板処理方法が提供される。
【００８３】
本発明の第４の態様によれば、
基板の表面にはＳｉＯ２膜が形成されており、
前記基板を処理する工程は、
前記ガス滞留室内にＮ２Ｏガスを供給して滞留させ、前記滞留させたＮ２Ｏガスを前記ガス滞留室内で分解させてＮＯガスを生成し、前記滞留させたＮ２Ｏガスと前記生成したＮＯガスとを前記処理室内に供給して前記ＳｉＯ２膜内に窒素を添加してＳｉＯＮ膜を形成するＮ２Ｏアニール工程を有する
第１の態様に記載の基板処理方法が提供される。
【００８４】
本発明の第５の態様によれば、
基板の表面にはＳｉＯ２膜が形成されており、
前記基板を処理する工程は、
前記ガス滞留室内にＮ２Ｏガスを供給して滞留させ、前記滞留させたＮ２Ｏガスを１０００℃の温度で１０秒以上加熱することにより前記ガス滞留室内で分解させてＮＯガスを生成し、前記滞留させたＮ２Ｏガスと前記生成したＮＯガスとを前記処理室内に供給して前記ＳｉＯ２膜内に窒素を添加してＳｉＯＮ膜を形成するＮ２Ｏアニール工程を有する
第１の態様に記載の基板処理方法が提供される。
【００８５】
本発明の第６の態様によれば、
前記基板を処理する工程では、
前記反応容器の天井部から前記ガス滞留室内にガスを供給する
第１の態様に記載の基板処理方法が提供される。
【００８６】
本発明の第７の態様によれば、
反応容器内に設けられ基板を処理する処理室と、
前記反応容器内にガスを供給するガス供給系と、
前記反応容器内に設けられ、前記ガス供給系より供給されたガスを滞留させ、前記滞留させたガスを前記処理室内に供給するガス滞留室と、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気系と、を備え、
前記ガス滞留室内のガス流路上には複数個の孔が面内に分散するように設けられた複数枚の邪魔板が所定の間隔をあけて水平姿勢で積層され、
前記各邪魔板は前記隣接する邪魔板同士の前記孔が互いに重なり合わないようにそれぞれ配置されている基板処理装置が提供される。
【００８７】
本発明の第８の態様によれば、
前記ガス供給系は、前記ガス滞留室内に供給するガスを予熱するように前記反応容器の外周に巻き付けられている
第７の態様に記載の基板処理装置が提供される。
【００８８】
本発明の第９の態様によれば、
前記ガス滞留室内には、流動抵抗体が充填されている
第７の態様に記載の基板処理装置が提供される。
【００８９】
本発明の第１０の態様によれば、
前記流動抵抗体は、酸化物、炭化物、窒化物、硼化物等のセラミック材料からなり、多孔質体として構成されている
第９の態様に記載の基板処理装置が提供される。
【００９０】
本発明の第１１の態様によれば、
反応容器内に設けられた処理室内に基板を搬入する工程と、
前記反応容器内に設けられたガス滞留室内にガスを供給して滞留させ、前記滞留させたガスを前記処理室内に供給して基板を処理する工程と、
処理済みの基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、
前記基板を処理する工程では、
複数個の孔が面内に分散するように設けられた複数枚の邪魔板を前記ガス滞留室内のガス流路上に所定の間隔をあけて水平姿勢で積層し、
前記隣接する邪魔板同士の前記孔が互いに重なり合わないように前記各邪魔板をそれぞれ配置する
基板処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備えるガス供給部の縦断面拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の水平断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備えるガス供給部の斜視断面図である。
【図５】ガスの滞留時間とＮＯガスのモル分率との関係を検証したシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【図６】本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置が備えるガス供給部の縦断面拡大図である。
【図９】従来の基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。
【図１０】従来の基板処理装置が備える処理炉の水平断面図である。
【図１１】従来の基板処理装置が備えるガス供給部の縦断面拡大図である。
【図１２】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。
【図１３】ＳｉＯ２膜中の窒素のドープ深さと偏析量との関係についての測定結果を示すグラフ図である。
【図１４】Ｎ２Ｏガスの分解反応工程を示す概略図である。
【符号の説明】
【００９２】
５      処理炉
６      反応容器
７      ガス供給部
１０    ガス導入配管（ガス供給系）
１０ａ  Ｎ２Ｏガス供給管
１１    処理室
１２    排気管（ガス排気系）
１４    真空ポンプ
１７    第１の邪魔板
１７ａ  通気孔
１８    第２の邪魔板
１８ａ  通気孔
２０    シャワー板
２０ａ  通気孔
２１    ガス滞留室
２５    ウエハ（基板）
１０１  基板処理装置
２８０  コントローラ
【図１】
2010073978.tif 000003
【図２】
2010073978.tif 000004
【図３】
2010073978.tif 000005
【図４】
2010073978.tif 000006
【図５】
2010073978.tif 000007
【図６】
2010073978.tif 000008
【図７】
2010073978.tif 000009
【図８】
2010073978.tif 000010
【図９】
2010073978.tif 000011
【図１０】
2010073978.tif 000012
【図１１】
2010073978.tif 000013
【図１２】
2010073978.tif 000014
【図１３】
2010073978.tif 000015
【図１４】
2010073978.tif 000016