(57)【要約】【課題】基板上に残留する原料ガスを効率よくパージし、基板の面内均一性を向上する技術の提供。【解決手段】基板を処理室に搬送する搬送工程と、前記処理室内で前記基板に成膜する成膜工程と、前記基板を処理室から搬出する搬出工程と、を有し、前記成膜工程は前記処理室内に原料ガスを供給する供給工程と前記処理室内に不活性ガスを供給し原料ガスおよび前記不活性ガスを処理室内から排気する給排工程とを有し、前記給排工程において、前記不活性ガスの前記処理室内への供給流量の増減を繰り返す。【選択図】図５
2015069987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気系と、
前記原料ガス供給系、前記不活性ガス供給系および前記排気系を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は前記処理室に原料ガスを供給した後、前記処理室内の原料ガスを排気する時には前記処理室内への不活性ガスの供給流量の増減を繰り返すよう制御する基板処理装置。
【請求項２】
基板を処理室に搬送する搬送工程と、
前記処理室内で前記基板に成膜する成膜工程と、
前記基板を処理室から搬出する搬出工程と、を有し
前記成膜工程は前記処理室内に原料ガスを供給する供給工程と前記処理室内に不活性ガスを供給し原料ガスおよび不活性ガスを処理室内から排気する給排工程とを有し、
前記給排工程において、前記不活性ガスの前記処理室内への供給流量の増減を繰り返す半導体装置の製造方法。
【請求項３】
基板を処理室に搬送する搬送工程と、
前記処理室内で前記基板に成膜する成膜工程と、
前記基板を処理室から搬出する搬出工程と、を有し
前記成膜工程は前記処理室内に原料ガスを供給する供給工程と前記処理室内に不活性ガスを供給し原料ガスおよび不活性ガスを処理室内から排気する給排工程とを有し、
前記給排工程において、前記不活性ガスの前記処理室内への供給流量の増減を繰り返す基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板処理方法に関し、特にパージ効率の向上を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、直径が４５０ｍｍの半導体基板の実用化が進められるなど、半導体基板、液晶基板やＥＬ基板等の製造においては、処理基板の大型化が著しく進んでいる。さらに、微細化も進められており、基板（ウエハ）に成膜される薄膜の膜厚や組成等の面内均一性の更なる向上が求められている。
従来の基板の面内均一性の向上を図る技術として、例えば、特許文献１に記載の技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８２２８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数種の原料ガスを交互に基板上に供給し、表面反応を利用して成膜する従来技術にて大口径の基板に成膜を行った場合、原料ガスを基板処理室内から除去する時に、基板の中央付近の原料ガスが十分に除去しきれずに残留してしまい、その結果、基板の面内均一性が低下してしまうという問題が生じていた。
【０００５】
本発明の主な目的は、上記のような問題点を解決するため、基板上に残留する原料ガスを効率よくパージし、基板の面内均一性を向上する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、前記処理室に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気系と、前記原料ガス供給系、前記不活性ガス供給系および前記排気系を制御する制御部と、を有し、前記制御部は前記処理室に原料ガスを供給した後、前記処理室内の原料ガスを排気する時には前記処理室内への不活性ガスの供給流量の増減を繰り返すよう制御する基板処理装置が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理室に搬送する搬送工程と、前記処理室内で前記基板に成膜する成膜工程と、前記基板を処理室から搬出する搬出工程と、を有し前記成膜工程は前記処理室内に原料ガスを供給する供給工程と前記処理室内に不活性ガスを供給し原料ガスおよび不活性ガスを処理室内から排気する給排工程とをさらに有し、前記給排工程において、前記不活性ガスの前記処理室内への供給流量の増減を繰り返す半導体装置の製造方法が提供される。
【０００８】
本発明の更に他の態様によれば、
基板を処理室に搬送する搬送工程と、前記処理室内で前記基板に成膜する成膜工程と、前記基板を処理室から搬出する搬出工程と、を有し前記成膜工程は前記処理室内に原料ガスを供給する供給工程と前記処理室内に不活性ガスを供給し原料ガスおよび不活性ガスを処理室内から排気する給排工程とをさらに有し、前記給排工程において、前記不活性ガスの前記処理室内への供給流量の増減を繰り返す基板処理方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様に係る基板処理装置、半導体装置の製造方法、基板処理方法によれば、基板の面内均一性の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の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とそれに付随する部材との概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示す図である。
【図２】本発明の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とそれに付随する部材との概略構成図であり、図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。
【図３】本発明の実施形態で好適に用いられる図１に示す基板処理装置１０が有するコントローラの概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるシリコン酸化膜を形成するプロセスを示すフローチャート図である。
【図５】本発明の第１の実施形態において、第１原料ガス供給工程及び第１給排工程の際のＡＰＣバルブの開閉状態を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態において、第２原料ガス供給工程及び第２給排工程の際のＡＰＣバルブの開閉状態を示す図である。
【図７】本発明の別の実施形態におけるＡＰＣバルブの開閉時間、第１給排工程と第２給排工程におけるパージ時間及びその際の圧力の変動を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（１）第１の実施形態
以下に、本発明の一実施形態である第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施例に係る基板処理装置は、半導体装置（ＩＣ(Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ)）の製造に使用される基板処理装置の一例として構成されているものである。
【００１２】
図１および図２に示す通り、処理炉２０２にはウエハ２００を加熱するための加熱手段（加熱機構、加熱系）であるヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７は上方が閉塞された円筒形状の断熱部材と複数本のヒータ素線とを備えており、断熱部材に対しヒータ素線が設けられたユニット構成を有している。ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する反応管２０３が配設されている。反応管２０３は例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、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。
【００１３】
反応管２０３の下端には、気密部材であるＯリング２２０を介してステンレス等で構成されたマニホールド２０９が設けられている。マニホールド２０９の下端開口は、Ｏリング２２０を介して蓋体としてのシールキャップ２１９により気密に閉塞されている。処理炉２０２では、少なくとも、反応管２０３、マニホールド２０９およびシールキャップ２１９により処理室２０１が形成されている。
【００１４】
シールキャップ２１９には基板支持手段（基板支持具）としての基板支持部材であるボート２１７を支持するボート支持台２１８が設けられている。ボート２１７には複数枚のウエハ２００が保持されている。複数枚のウエハ２００は、互いに一定の間隔をあけながら水平姿勢を保持した状態でボート２１７に支持されている。ボート２１７は、搬送手段（搬送機構）としてのボートエレベータ１１５により反応管２０３に対し昇降（出入り）することができるようになっている。ボート２１７を支持するボート支持台２１８の下端部には、処理の均一性を向上するためにボート２１７を回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７を駆動させることにより、ボート支持台２１８に支持されたボート２１７を回転させることができるようになっている。
【００１５】
以上の処理炉２０２では、バッチ処理される複数枚のウエハ２００がボート２１７に対し多段に積層された状態において、ボート２１７がボート支持体２１８で支持されながら処理室２０１に挿入され、ヒータ２０７が処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱するようになっている。
【００１６】
図１および図２に示す通り、処理室２０１には、原料ガスを供給するための４本のガス供給管３１０（第１のガス供給管３１０）、３２０（第２のガス供給管３２０）、３３０（第３のガス供給管３３０）、３４０（第４のガス供給管３４０）が接続されている。
【００１７】
ガス供給管３１０には上流側から順に流量制御装置（流量制御部）であるマスフローコントローラ３１２および開閉弁であるバルブ３１４が設けられている。ガス供給管３１０の先端部にはノズル４１０（第１のノズル４１０）が連結されている。ノズル４１０は、Ｌ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。その垂直部は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように（つまりウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように）設けられている。すなわち、ノズル４１０は、ウエハ２００が配列される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設けられている。ノズル４１０の側面にはガスを供給する多数のガス供給孔４１０ａが設けられている。ガス供給孔４１０ａは、下部から上部にわたってそれぞれ同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００１８】
主に、ガス供給管３１０、マスフローコントローラ３１２、バルブ３１４、ノズル４１０（第１のノズル）により第１のガス供給系が構成されている。
【００１９】
更にガス供給管３１０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５１０が接続されている。キャリアガス供給管５１０にはマスフローコントローラ５１２およびバルブ５１４が設けられている。主に、キャリアガス供給管５１０、マスフローコントローラ５１２、バルブ５１４により第１のキャリアガス供給系（第１の不活性ガス供給系）が構成されている。
【００２０】
ガス供給管３２０には上流側から順に流量制御装置（流量制御部）であるマスフローコントローラ３２２および開閉弁であるバルブ３２４が設けられている。ガス供給管３２０の先端部にはノズル４２０（第２のノズル）が連結されている。ノズル４２０も、ノズル４１０と同様に、Ｌ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。その垂直部は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように（つまりウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように）設けられている。ノズル４２０の側面には、ガスを供給する多数のガス供給孔４２０ａが設けられている。ガス供給孔４２０ａも、ガス供給孔４１０ａと同様に、下部から上部にわたってそれぞれ同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００２１】
主に、ガス供給管３２０、マスフローコントローラ３２２、バルブ３２４、ノズル４２０により第２のガス供給系が構成されている。
【００２２】
更にガス供給管３２０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５２０が連結されている。キャリアガス供給管５２０にはマスフローコントローラ５２２およびバルブ５２４が設けられている。主に、キャリアガス供給管５２０、マスフローコントローラ５２２、バルブ５２４により第２のキャリアガス供給系（第２の不活性ガス供給系）が構成されている。
【００２３】
ガス供給管３３０には上流側から順に流量制御装置（流量制御部）であるマスフローコントローラ３３２および開閉弁であるバルブ３３４が設けられている。ガス供給管３３０の先端部にはノズル４３０が連結されている。ノズル４３０も、ノズル４１０と同様に、Ｌ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。その垂直部は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように（つまりウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように）設けられている。ノズル４３０の側面には、ガスを供給する多数のガス供給孔４３０ａが設けられている。ガス供給孔４３０ａも、ガス供給孔４１０ａと同様に、下部から上部にわたってそれぞれ同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００２４】
主に、ガス供給管３３０、マスフローコントローラ３３２、バルブ３３４、ノズル４３０（第３のノズル）により第３のガス供給系が構成されている。
【００２５】
更にガス供給管３３０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５３０が連結されている。キャリアガス供給管５３０にはマスフローコントローラ５３２およびバルブ５３４が設けられている。主に、キャリアガス供給管５３０、マスフローコントローラ５３２、バルブ５３４により第３のキャリアガス供給系（不活性ガス供給系）が構成されている。
【００２６】
ガス供給管３４０には上流側から順に流量制御装置（流量制御部）であるマスフローコントローラ３４２および開閉弁であるバルブ３４４が設けられている。ガス供給管３４０の先端部にはノズル４４０が連結されている。主に、ガス供給管３４０、マスフローコントローラ３４２、バルブ３４４、ノズル４４０（第４のノズル）により第４のガス供給系が構成されている。
【００２７】
また、ガス供給管３４０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５４０が連結されている。キャリアガス供給管５４０にはマスフローコントローラ５４２およびバルブ５４４が設けられている。主に、キャリアガス供給管５４０、マスフローコントローラ５４２、バルブ５４４により第４のキャリアガス供給系（不活性ガス供給系）が構成されている。
【００２８】
処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間には、反応管２０３の下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って、ガス分散空間であるバッファ室２３７が設けられている。バッファ室２３７は、反応管２０３の内壁とバッファ室壁２４７とにより形成されており、バッファ室壁２４７のウエハ２００と隣接する壁の端部にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔４４０ｂが設けられている。このガス供給孔４４０ｂは反応管２０３の中心へ向けて開口している。このガス供給孔４４０ｂは、下部から上部にわたってそれぞれ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。
【００２９】
そしてバッファ室２３７のガス供給孔４４０ｂが設けられた端部と反対側の端部には、ノズル４４０が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。そしてノズル４４０には複数のガスを供給する供給孔であるガス供給孔４４０ａが設けられている。このガス供給孔４４０ａの開口面積は、バッファ室２３７と処理室２０１の差圧が小さい場合には、ガスの上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすると良い。
【００３０】
上記構成に係る一例として、ガス供給管３１０からは、第１の元素を含む第１の処理ガスである原料ガスとして、シリコン（Ｓｉ）元素を含むＳｉ含有原料であるヘキサクロロジシラン（ＨＣＤＳ、Ｓｉ２Ｃｌ６）がマスフローコントローラ３１２、バルブ３１４、ノズル４１０を介して処理室２０１に供給される。なお、Ｓｉ２Ｃｌ６のように常温常圧下で液体状態である液体材料を用いる場合は、液体材料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して用いる。すなわち、Ｓｉ含有原料としてＳｉ２Ｃｌ６を用いる場合には、Ｓｉ２Ｃｌ６を気化器やバブラ等の気化システムにより気化し、Ｓｉ含有ガスであるＳｉ２Ｃｌ６ガスとして処理室２０１に供給する。
【００３１】
ガス供給管３２０からは、第２の元素を含む第２の処理ガスである反応ガスとして、酸素（Ｏ）を含む第１のＯ含有ガス（酸化原料）の一例としてＨ２Ｏ等がマスフローコントローラ３２０、バルブ３２４、ノズル４２０を介して処理室２０１に供給される。ガス供給管３３０からは、触媒としての触媒原料の一例としてピリジン（Ｃ５Ｈ５Ｎ）が供給される。ガス供給管３４０からは、第３の元素を含む第３の処理ガスとして、酸素（Ｏ）を含む第２のＯ含有ガスの一例としてＯ２等が供給されても良い。本実施形態においては第３の処理ガスは用いないが、例えば、後述するシリコン酸化膜形成工程後に形成されたシリコン酸化膜を後処理する後処理工程を行う場合等に第３の処理ガスを用いるようにしても良い。ここで、後処理工程とは、例えば、熱処理（アニール処理）、プラズマ処理等である。
【００３２】
なお、例えば各ガス供給管から上述のようなガスをそれぞれ流す場合、第１のガス供給系により原料ガス供給系が構成される。原料ガス供給系はＳｉ含有ガス供給系（Ｓｉ含有原料供給系）とも称する。また第２のガス供給系により第１のＯ含有ガス供給系（第１の酸化原料供給系）が構成される。また、第３のガス供給系により触媒供給系（触媒原料供給系）が構成される。また、第４のガス供給系により第２のＯ含有ガス供給系（第２の酸化原料供給系）が構成されても良い。また、Ｓｉ含有ガスを第１の処理ガスと称する場合、Ｓｉ含有ガス供給系により第１の処理ガス供給系が構成され、第１のＯ含有ガスを第２の処理ガスと称する場合、第１のＯ含有ガス供給系により第２の処理ガス供給系が構成される。また、第３の処理ガスを用いる場合には、第２のＯ含有ガス供給系により第２の処理ガス供給系が構成される。なお、原料ガス供給系、第１のＯ含有ガス供給系、第２のＯ含有ガス供給系を、それぞれ、単に、Ｓｉ含有原料供給系、第１の酸化原料供給系、第２の酸化原料供給系とも称する。また、第１のＯ含有ガスは原料ガスと反応するガスとして反応ガスと称する場合がある。その場合、第１のＯ含有ガス供給系を第１の反応ガス供給系、第２のО含有ガス供給系を第２の反応ガス供給系と称する。
【００３３】
さらに、バッファ室２３７には、細長い構造を有する第１の電極である第１の棒状電極２６９および第２の電極である第２の棒状電極２７０が上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管２７５に保護されて配設され、この第１の棒状電極２６９又は第２の棒状電極２７０のいずれか一方は整合器２７２を介して高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源２７３に接続され、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、第１の棒状電極２６９および第２の棒状電極２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。
【００３４】
この電極保護管２７５は、第１の棒状電極２６９および第２の棒状電極２７０のそれぞれをバッファ室２３７の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７に挿入できる構造となっている。ここで、電極保護管２７５の内部は外気（大気）と同一雰囲気であると、電極保護管２７５にそれぞれ挿入された第１の棒状電極２６９および第２の棒状電極２７０はヒータ２０７の加熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管２７５の内部は窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて第１の棒状電極２６９又は第２の棒状電極２７０の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられる。主に、第１の棒状電極２６９、第２の棒状電極２７０、電極保護管２７５、バッファ室２３７およびガス供給孔４４０ｂによりプラズマ生成機構（プラズマ発生機構）が構成される。プラズマ生成機構は、ガスをプラズマで活性化させる活性化機構として機能し、バッファ室２３７はプラズマ生成室（プラズマ発生室）として機能する。ここで、整合器２７２および高周波電源２７３をプラズマ生成機構に含めてもよい。
【００３５】
なお、本実施の形態により発生したプラズマをリモートプラズマと呼ぶ。リモートプラズマとは電極間で生成したプラズマをガスの流れ等により被処理物表面に輸送してプラズマ処理を行うものである。本実施の形態では、バッファ室２３７内に２本の棒状電極２６９および２７０が収容されているため、ウエハ２００にダメージを与えるイオンがバッファ室２３７の外の処理室２０１内に漏れにくい構造となっている。また、２本の棒状電極２６９および２７０を取り囲むように（つまり、２本の棒状電極２６９および２７０がそれぞれ収容される電極保護管２７５を取り囲むように）電場が発生し、プラズマが生成され、２本の棒状電極２６９および２７０を取り囲むように（つまり、２本の棒状電極２６９および２７０がそれぞれ収容される電極保護管２７５を取り囲むように）電場が発生し、プラズマが生成される。プラズマに含まれる活性種は、バッファ室２３７のガス供給孔４４０ｂを介してウエハ２００の外周からウエハ２００の中心方向に供給される。また、本実施形態のようにウエハ２００を複数枚、主面を水平面に平行にしてスタック状に積み上げる縦型のバッチ装置であれば、反応管２０３の内壁面、つまり処理すべきウエハ２００に近い位置にバッファ室４３７が配置されている結果、発生した活性種が失活せずにウエハ２００の表面に到達しやすいという効果がある。
【００３６】
処理室２０１には処理室２０１内の雰囲気を排気するための排気管２３１が接続されている。図２に示すように、横断面視において、排気管２３１は、反応管２０３のノズル４１０のガス供給孔４１０ａ、ノズル４２０のガス供給孔４２０ａ、ノズル４３０のガス供給孔４３０ａ、バッファ室２３７のガス供給孔４４０ｂが設けられる側と対向する側、すなわちウエハ２００を挟んでガス供給孔４１０ａ、４２０ａ、４３０ａ、４４０ｂとは反対側に設けられている。また、図１に示すように縦断面視において、排気管２３１は、ガス供給孔４１０ａ、４２０ａ、４３０ａ、４４０ｂが設けられる箇所よりも下方に設けられている。この構成により、ガス供給孔４１０ａ、４２０ａ、４３０ａ、４４０ｂから処理室２０１内のウエハ２００の近傍に供給されたガスは、水平方向、すなわちウエハ２００の表面と平行な方向に向かって流れた後、下方に向かって流れ、排気管２３１より排気されることとなる。処理室２０１内におけるガスの主たる流れが水平方向へ向かう流れとなるのは上述の通りである。
【００３７】
排気管２３１には処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３ｅを介して真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。真空ポンプ２４６の下流側の排気管２３１は廃ガス処理装置（図示せず）等に接続されている。なお、ＡＰＣバルブ２４３ｅは、弁を開閉して処理室２０１内の真空排気・真空排気停止ができ、さらに弁開度を調節してコンダクタンスを調整して処理室２０１内の圧力調整をできるようになっている開閉弁である。ここで、真空とは処理室２０１内の圧力が０Ｐａとなる状態に限らず、ＡＰＣバルブ２４３ｅを開とし、処理室２０１内の雰囲気の排気を行った場合において、それ以上処理室２０１内の圧力値が下がらない状態（処理室２０１内を引ききりにした状態）も含む。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３ｅ、圧力センサ２４５により排気系すなわち排気ラインが構成される。なお、真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。さらには、トラップ装置や除害装置を排気系に含めて考えても良い。
【００３８】
反応管２０３内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への供給電力を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、Ｌ字型に構成されており、マニホールド２０９を貫通して導入され、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【００３９】
図３には、コントローラ２８０が示されている。図３に示されているように、コントローラ２８０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（図示せず）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２８０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。
【００４０】
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など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。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２８０に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、この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。なお、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、プロセス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、その両方を含む場合がある。また、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。
【００４１】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のマスフローコントローラ３１２、３２２、３３２、３４２、５１２、５２２，５３２、５４２、バルブ３１４、３２４、３３４、３４４、５１４、５２４、５３４、５４４、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４３ｅ、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。
【００４２】
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からプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、マスフローコントローラ３１２、３２２、３３２、３４２、５１２、５２２、５３２、５４２による各種ガスの流量調整動作、バルブ３１４、３２４、３３４、３４４、５１４、５２４、５３４、５４４の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３ｅの開閉動作およびＡＰＣバルブ２４３ｅによる圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。
【００４３】
なお、コントローラ２８０は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３を用意し、係る外部記憶装置１２３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ２８０を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置１２３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、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る。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、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、その両方を含む場合がある。
【００４４】
次に、半導体装置（半導体デバイス）の製造方法の一例として、大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ＬＳＩ）を製造する際に、本発明を適用する例について説明する。ここでは、基板処理装置を使用して、基板上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜、ＳｉＯ膜とも称する）を低温で形成する例について説明する。基板上には、例えば樹脂系ホトレジスト材料からなるレジストパターン等が形成されている場合がある。以下の説明では、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。
【００４５】
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等との積層体（集合体）」を意味する場合（すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合）がある。また、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（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。
【００４６】
従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（又は膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（又は膜）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や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（又は膜）を形成する」ことを意味する場合がある。
【００４７】
なお、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様であり、その場合、上記説明において、「ウエハ」を「基板」に置き換えて考えればよい。
【００４８】
＜シリコン酸化膜形成工程＞
シリコン酸化膜形成工程では、ウエハ２００上もしくはウエハ２００上に形成されたレジストパターンやハードマスク上（図示しない）に、シリコン酸化膜を形成する。その際、ある成膜条件（温度、圧力、時間等）のもとで、成膜に寄与する少なくとも２種類の原料となる原料ガスを交互に基板に対して供給し、基板上に層を形成し、成膜を行う。
【００４９】
ここでは、第１の元素をシリコン（Ｓｉ）、第２の元素を酸素（Ｏ）とし、第１の元素を含む第１原料ガスとしてＳｉ含有原料であって液体原料の例えばＳｉ２Ｃｌ６を気化器やバブラ等の気化システムにより気化したＳｉ２Ｃｌ６ガスを、第２の元素を含む第２原料ガスとしてＯ含有ガスである例えばＨ２Ｏガスを、触媒として例えばピリジンを、キャリアガスとして例えばＮ２ガスを、それぞれ用いた場合について図４を用いて説明する。
【００５０】
すなわち、ヒータ２０７を制御して処理室２０１内をレジスト膜の変質温度より低い温度であって、たとえば室温〜２００℃の間の温度であり、好適には室温〜１５０℃、より好ましくは室温〜１００℃であって、例えば６５〜９０℃の間の所定温度に保持する。ここでは、処理室２０１内を６５℃に保持する。その後、複数枚のウエハ２００をボート２１７に装填し、ボート２１７を処理室２０１に搬入する。その後、ボート２１７をボート駆動機構２６７により回転させ、ウエハ２００を回転させる。その後、真空ポンプ２４６を作動させるとともにバルブ２４３ｅを開いて処理室２０１内を真空引きし、ウエハ２００の温度が６５℃に達して温度等が安定したら、処理室２０１内の温度を６５℃に保持した状態で後述する４つのステップを順次実行する。
【００５１】
（ステップ１１）
ガス供給管３１０にＳｉ２Ｃｌ６ガスを、ガス供給管３２０にＨ２Ｏを、ガス供給管３３０にピリジンを、キャリアガス供給管５１０，５２０，５３０，５４０にＮ２ガスを導入（流入）させた状態で、バルブ３１４，３３４，５１４，５２４，５３４，５４４を適宜開く。但し、バルブ３２４、３４４は閉じたままである。このステップ１１の処理を第１原料ガス供給工程とする。
【００５２】
その結果、Ｓｉ２Ｃｌ６ガスが、Ｎ２ガスと混合されながらガス供給管３１０を流通してノズル４１０に流出し、ガス供給孔４１０ａから処理室２０１に供給される。また、ピリジンも、Ｎ２ガスと混合されながらガス供給管３３０を流通してノズル４３０に流出し、ガス供給孔４３０ａから処理室２０１に供給される。さらに、Ｎ２ガスがキャリアガス供給管５２０，５４０を流通してノズル４２０に流出し、ガス供給孔４２０ａ，４４０ｂから処理室２０１に供給される。処理室２０１に供給されたＳｉ２Ｃｌ６ガス，ピリジンはウエハ２００の表面上に晒される。この際、処理室２０１内の圧力は、所定の圧力となるように制御されている。
【００５３】
ステップ１１では、バルブ３１４，３３４を制御して、Ｓｉ２Ｃｌ６ガス，ピリジンを供給する時間を１秒〜１００秒の間とし、好ましくは５秒〜３０秒する。さらに、Ｓｉ２Ｃｌ６ガスとピリジンの供給量の比を、Ｓｉ２Ｃｌ６ガス（ｓｃｃｍ）／ピリジン（ｓｃｃｍ）の比率で表現した場合、０．０１〜１００の間の値とし、好ましくは０．０５〜１０の間の値となるようバルブ３１４、３３４を制御する。同時に、ＡＰＣバルブ２４３ｅを適正に調整して処理室２０１内の圧力を一定範囲内の最適な値（たとえば１０Ｔｏｒｒ）とする。以上のステップ１１では、Ｓｉ２Ｃｌ６ガス，ピリジンを処理室２０１内に供給することで、Ｓｉ含有層がウエハ２００上もしくはウエハ２００上に形成されたレジストパターンやハードマスク上（図示しない）に形成される。以上のステップ１１では、Ｓｉ２Ｃｌ６ガスおよびピリジンを処理室２０１内に供給することで、ウエハ２００等の上に形成されているＯＨ結合にピリジンが作用し、Ｈを引き抜く。すなわちＯＨ結合力が弱くなり、Ｓｉ２Ｃｌ６分子のＣｌとＨが反応することでＨＣｌが脱離し、Ｓｉ２Ｃｌ６分子の中間体（ハロゲン化物）がウエハ２００上に残る。
【００５４】
（ステップ１２）
バルブ３１４，３３４を閉じてＳｉ２Ｃｌ６ガス，ピリジンの供給を停止させるとともに、ＡＰＣバルブ２４３ｅを開（例えばフルオープン）とすることによって、処理室２０１内の雰囲気を処理室外に排気する排気処理を行う。なお、この際は、バルブ５１４，５２４，５３４，５４４を閉じてＮ２ガスの供給を停止しているため、パージガスとしてのＮ２ガスは処理室２０１内に供給していない。所定時間経過により、ＡＰＣバルブ２４３ｅを閉（例えばフルクローズ）とし、処理室２０１内にＮ２ガスを供給するパージ処理を行う。この際は、バルブ５１４，５２４，５３４，５４４を開とし、Ｎ２ガスをキャリアガス供給管５１０，５２０，５３０，５４０から処理室２０１に供給する。この排気処理とパージ処理の２工程を１サイクルとして、複数サイクル繰り返し行う。その結果、処理室２０１内の特にウエハ２００の中央付近に残留したＳｉ２Ｃｌ６ガス，ピリジンや反応副生成物等が処理室２０１内から除去される。このステップ１２の処理を第１給排工程とする。なお、本実施例においては、第１給排工程で複数サイクル繰り返した後の最後の処理は排気処理となるようにする。
【００５５】
なお、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ１３において悪影響が生じることは少ない。このとき処理室２０１内に供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、ステップ１３において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ工程時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
【００５６】
（ステップ１３）
バルブ５１４，５２４，５３４，５４４を開いたままで、バルブ３２４，３３４を適宜開く。バルブ３１４、３４４は閉じたままである。その結果、Ｈ２Ｏガスが、Ｎ２ガスと混合されながらガス供給管３２０を流通してノズル４２０に流出し、ガス供給孔４２０ａから処理室２０１に供給される。また、ピリジンも、Ｎ２ガスと混合されながらガス供給管３３０を流通してノズル４３０に流出し、ガス供給孔４３０ａから処理室２０１に供給される。さらに、Ｎ２ガスがキャリアガス供給管５１０，５４０を流通してノズル４１０，４４０に流出し、ガス供給孔４１０ａ，４４０ｂから処理室２０１に供給される。処理室２０１に供給された、第２原料ガスとしてのＨ２Ｏガス，ピリジンはウエハ２００の表面上を通過して排気管２３１から排気される。このステップ１３の処理を第２原料ガス供給工程とする。
【００５７】
ステップ１３では、バルブ３２４，３３４を制御して、Ｈ２Ｏガス，ピリジンを供給する時間を１秒〜１００秒の間とし、好ましくは５秒〜３０秒する。さらに、Ｈ２Ｏガスとピリジンの供給量の比を、Ｈ２Ｏガス（ｓｃｃｍ）／ピリジン（ｓｃｃｍ）の比率で表現した場合、０．０１〜１００の間の値とし、好ましくは０．０５〜１０の間の値となるようバルブ３２４、３３４を制御する。同時に、バルブ２４３ｅを適正に調整して処理室２０１内の圧力を一定範囲内の最適な値（たとえば１０Ｔｏｒｒ）とする。以上のステップ１３では、Ｈ２Ｏガス，ピリジンを処理室２０１内に供給することで、ピリジンはＨ２Ｏ中のＯＨ結合に作用する。ＯＨ結合力が弱くなることで、ウエハ２００等の上に形成されたＳｉ含有層と反応し、Ｓｉ含有層に含まれるＣｌとＯＨもしくはＯが反応してＨＣｌが脱離し、ＯもしくはＯＨがＳｉ含有層に含まれるＳｉと反応してＳｉとＯを含むＳｉＯ含有層がウエハ２００上もしくはウエハ２００上に形成されたレジストパターンやハードマスク上（図示しない）に形成される。なお、Ｈ２Ｏガスおよびピリジンの供給濃度は同じ濃度であるとより好ましい。
【００５８】
尚、ステップ１３で供給する酸化原料（Ｈ２Ｏガスに相当する原料）として必要とされる特性は、その分子中に電気陰性度の高い原子を含んでおり、電気的に偏りを持つことである。その理由は、ピリジンの電気陰性度が高いため、原料ガスの活性化エネルギーを下げ反応を促進するからである。したがって、ステップ１３で供給する原料ガスとしては、ＯＨ結合を有するＨ２ＯやＨ２Ｏ２等が適切であり、Ｏ２やＯ３のような無極性分子は不適切である。
【００５９】
（ステップ１４）
続いて、バルブ３２４，３３４を閉じてＨ２Ｏガス，ピリジンの処理室２０１内への供給を停止させるとともに、バルブ５１４，５２４，５３４，５４４を閉じてＮ２ガスの処理室２０１内への供給を停止する。この際、ＡＰＣバルブ２４３ｅを開（例えばフルオープン）とする。処理室２０１内が真空となる前であるＴ５時間経過後、ＡＰＣバルブ２４３ｅを閉（例えばフルクローズ）とする。この際、バルブ５１４，５２４，５３４，５４４を開けてキャリアガス供給管５１０，５２０，５３０，５４０からパージガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内に供給する。このように、パージガス供給停止およびＡＰＣバルブ２４３ｅを開と、パージガス供給およびＡＰＣバルブ２４３ｅを閉とを１サイクルとして、所望のサイクル数実施する。その結果、処理室２０１内の特にウエハ２００の中央付近に残留したＨ２Ｏガス，ピリジンや反応副生成物等が処理室２０１内から除去される。このステップ１４の処理を第２給排工程とする。なお、本実施例においては、複数サイクル繰り返した後の最後の処理は排気処理となるようにする。
【００６０】
なお、このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ１１において悪影響が生じることはない。このとき処理室２０１内に供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、ステップ１３において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
【００６１】
以降、ステップ１１〜１４をシリコン酸化膜形成工程の１サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返し、ウエハ２００上もしくはウエハ２００上に形成されたレジストパターンやハードマスク上（図示しない）に所定膜厚のＳｉＯ膜を形成する。
【００６２】
なお、このステップ１１〜１４プロセスを、図５、６を用いて詳細に説明する。処理室２０１内に第１原料ガスであるＳｉ２Ｃｌ６ガスを供給する第１原料ガス供給工程時は、ＡＰＣバルブ２４３ｅは、所定の圧力になるように制御されている。図５に示すように、第１原料ガス供給工程が終わる（時間Ｔ１）と、第１給排工程が開始となる。この第１給排工程は、前述した排気処理とパージ処理とを１サイクルとした１回以上の複数サイクルと複数サイクル後に行う排気処理とから構成されている。本工程の開始とともにパージガス供給停止およびＡＰＣバルブ２４３ｅが開（例えばフルオープン）となり、処理室２０１内の雰囲気が処理室外に排気され、処理室２０１内の圧力が下がっていく。処理室２０１内の圧力が低下し、真空（処理室２０１内を引ききりとした状態）となる前（Ｔ２）にパージガス供給開始およびＡＰＣバルブ２４３ｅを閉（例えばフルクローズ）とし、パージ処理を行う。処理炉２０１内にパージガスとしてのＮ２ガスが供給され、処理室２０１内の圧力が上昇していく。
【００６３】
所定時間（Ｔ３）パージ処理すると、再度パージガス供給停止およびＡＰＣバルブ２４３ｅを開（例えばフルオープン）とし、再度処理室２０１内の圧力を下降させる。処理室２０１内の圧力を下げていき、真空（処理室２０１内を引ききりとした状態）となる前（Ｔ２´）にパージガス供給開始およびＡＰＣバルブ２４３ｅを閉（例えばフルクローズ）とし、処理室２０１内の圧力を上昇させる。所定時間（Ｔ３´）経過後、パージガスの供給停止およびＡＰＣバルブ２４３ｅを開（例えばフルオープン）とする。このように、パージ工程期間中に処理室２０１へのパージガスの供給停止およびＡＰＣバルブ２４３ｅの開と、処理室２０１へのパージガスの供給およびＡＰＣバルブ２４３ｅ閉とを複数回繰り返す。これにより、処理室２０１内の圧力が、所定時間の間隔で上昇と下降を繰り返すこととなる。この時、図５に示すように、給排工程中の処理室２０１内の圧力が波形状に変動していることが分かる。
【００６４】
続けて、処理室２０１内に第２原料ガスであるＨ２Ｏガスを供給する第２原料ガス供給工程を開始する。第２原料ガス供給工程時は、ＡＰＣバルブ２４３ｅは、所定の圧力になるように制御されている。図６に示すように、第２原料ガス供給工程が終わる（時間Ｔ４）と、第２給排工程が開始となる。この第２給排工程は、前述した第１給排工程と同様に排気処理（Ｔ５、Ｔ５´、・・・）とパージ処理（Ｔ６、Ｔ６´、・・・）を１サイクルとした複数サイクルと複数サイクル後に行う排気処理とから構成されている。
【００６５】
なお、上述の第１の実施形態では、ＡＰＣバルブ２４３ｅの開（この間は処理室２０１内へのパージガス供給は行わない）、閉（この間は処理室２０１内へのパージガス供給を行う）を１サイクルとし、所定のサイクル数繰り返すサイクルパージを第１給排工程および第２給排工程の両方の工程において行う場合を説明したが、このようなサイクルパージは第１給排工程のみ、または、第２給排工程のみのように、片方の工程にのみ適用しても良い。また、最後の排気処理を行わず、複数サイクル後、すなわち、パージ処理後に続けて次の原料ガス供給工程を行っても良い。また、原料ガス供給工程後に最初に排気処理を行うのではなく、パージ処理を最初に行い、パージ処理の後に排気処理を行う順序を１サイクルとしても良い。
【００６６】
さらに、Ｎ２ガス供給停止とＡＰＣバルブ２４３ｅの開、Ｎ２ガス供給とＡＰＣバルブ２４３ｅの閉のように、Ｎ２ガスの供給とＡＰＣバルブ２４３ｅの開閉を同期する例を説明したが、本実施形態はこれに限らない。
すなわち、本実施形態においては、図５に示すように、給排工程中の処理室２０１内の圧力が波形状に変動すれば良い。例えば、ＡＰＣバルブ２４３ｅの開度を一定とし、Ｎ２ガスの供給流量を増減させても良い。また、例えば、Ｎ２ガスの供給流量を一定とし、ＡＰＣバルブ２４３ｅの開度を増減させても良い。また、Ｎ２ガスの供給流量の増減とＡＰＣバルブ２４３ｅの開度の増減を組み合わせても良い。
【００６７】
本発明の実施形態１によれば、少なくとも以下の１つ以上の作用効果を奏する。
１．  バルブ２４３ｅを開（例えばフルオープン）し、処理室２０１内の雰囲気を処理室外へ排気し、バルブ２４３ｅを閉（例えばフルクローズ）とし、処理室２０１内にパージガスとしてのＮ２ガスが封じ込まれた状態とすることにより、Ｎ２ガスの処理室２０１内への十分な拡散と、処理室２０１内のＮ２ガスおよび反応しきれなかった処理ガスや副生成物等の残留物の処理室２０１外への十分な排出とが可能となる。特に、ウエハ２００の中央付近にもＮ２ガスがいきわたるため、ウエハ２００の中央部に溜まっていた残留物をＮ２により強制的に排出することができ、より効率的に当該残留物の除去を可能とする。
２．  Ｎ２ガス供給とＮ２ガス供給停止のタイミングとＡＰＣバルブ開閉とのタイミングをそれぞれ制御することにより、処理室２０１内の圧力を波形上に変動させることができる。このように制御することで、ガス供給ノズルから積層されたウエハ２００間及びウエハ２００の中央付近を通過して排気管２３１へ向かうＮ２ガスの強い流れ（主流）を形成することができ、当該部分に残留する残留物を効率的に除去することでき、処理室２０１内の残留物を処理室２０１外へ排出するパージ効率を向上させることができる。
３．  Ｎ２ガス供給とＮ２ガス供給停止を繰り返すことにより、処理室２０１内の残留物のＮ２ガスによる処理室２０１外への押し出しと、供給されたＮ２ガスとともに残留物の処理室２０１内から処理室２０１外への排出とが可能となる。すなわち、処理室２０１内の残留物をＮ２ガスへ置換する置換効率が向上することとなる。また、この時、ＡＰＣバルブの開閉のタイミングをＮ２ガスの供給および供給停止と合わせて制御することにより、処理室２０１内のＮ２ガスの流れをより強いものとすることができ、上述の押し出しと排出による置換効率を向上させることができる。
【００６８】
次に、本発明の第２の実施形態について、図７を用いて説明する。本実施形態では、第１給排工程のみ、第２給排工程のみ、または、その両方の工程中のＡＰＣバルブ２４３ｅを閉じた際に上昇する処理室２０１内の圧力の最高値が、徐々に低くなるように制御する点において第１の実施形態と相違しているものである。第１の実施形態と同様の部分は記載を省略する。
【００６９】
図７に示すように、例えば、ＡＰＣバルブ２４３ｅを開とする時間をＴ２、Ｔ２´、Ｔ２″・・、閉とする時間をＴ３、Ｔ３´、Ｔ３″とする。ＡＰＣバルブ２４３ｅを開とする時間を一定とする時（Ｔ２＝Ｔ２´＝・・・）、Ｔ３＞Ｔ３´＞Ｔ３″・・・となるようにＡＰＣバルブ２４３ｅを閉とする時間を制御することにより、処理室２０１内の圧力の最高値が、サイクルを重ねるにつれて徐々に低くなるように制御することが出来る。また、Ｔ２＞Ｔ３（Ｔ２´＞Ｔ３´、Ｔ２″＞Ｔ３″、・・）となるようにＡＰＣバルブ２４３ｅを制御しても良い。上述の場合に限らず、ＡＰＣバルブ２４３ｅを閉じた際に上昇する処理室２０１内の圧力の最高値が、徐々に低くなるように、ＡＰＣバルブ２４３ｅの開閉のタイミングやＮ２ガス供給流量は任意に設定可能である。
【００７０】
さらに、処理室２０１内の圧力の最高値ではなく、最低値がサイクルを重ねるごとに徐々に低くなるように制御しても良い。例えば、ＡＰＣバルブ２４３ｅを閉とする時間を一定とする時（Ｔ３＝Ｔ３´＝・・・）、Ｔ２＜Ｔ２´＜Ｔ２″・・・となるようにＡＰＣバルブ２４３ｅを開とする時間を制御する。
【００７１】
処理室２０１内の圧力の最高値または最低値を、サイクルを重ねるごとに徐々に低くすることで、処理室２０１内のＮ２ガス流速を変化させることが可能である。高い圧力時には処理室２０１内へＮ２ガスが拡散しやすくなるため、最初のサイクルにおいてはウエハ２００間及びウエハ２００の中央付近を通過するＮ２ガスの強い流れを形成し、特にウエハ２００の中央付近の残留物を優先的に除去し、その後のサイクルにおいて徐々に処理室２０１内の圧力の最高値を低くすることにより、その他処理室２０１内の残留物を除去することができ、効率的に残留物を除去することが可能である。圧力の変動に伴い、ガス流速を変更することが可能であるので、処理室２０１内へのガスの拡散状況を変えることができ、その結果、処理室２０１内全体を均一にパージできる。
【００７２】
更に、本発明の第３の実施形態について、図７を用いて説明する。本実施形態では、第１原料ガスを供給した後の第１給排工程よりも第２原料ガスを供給した後の第２給排工程の方がパージ時間を長くなるように制御する点において第１の実施形態と相違している。
【００７３】
例えば、第１原料としてＳｉ含有原料とし、第２原料としてＨ２Ｏガスとする。このような場合、第２原料として用いるＨ２Ｏガスは処理室２０１内に残留しやすい。特にウエハ２００間のＨ２Ｏガスは除去しづらいため、第２原料を供給した後の第２給排工程の時間を長くすることにより、第２原料であるＨ２Ｏガスを効果的に除去できるという効果を有する。
【００７４】
更に、本発明の第４の実施形態について、図７を用いて説明する。本実施形態では、第１原料ガスを供給した後の第１給排工程よりも第２原料ガスを供給した後の第２給排工程の方が、パサイクル数が多くなるように制御する点において第１の実施形態と相違している。ここでいうパージサイクルとは、パージ工程中にＡＰＣバルブ２４３ｅを開としてからＡＰＣバルブ２４３ｅを閉とするまでを１サイクルとする。
【００７５】
例えば、第１原料ガスよりも第２原料ガスのほうが処理室２０１内に残留しやすいような原料ガスを用いる場合、第１給排工程のパージサイクル数よりも第２給排工程のパージサイクル数が多くなるように制御することにより、第２原料ガスを効果的に除去できるという効果を有する。パージサイクル数を増やすことにより、処理室２０１内の内壁や基板上に残留する残留物のＮ２ガスによる押し出しと排出の回数を増やすことができるため、残留物を効果的に除去することができる。
【００７６】
更に、本発明の第５の実施形態について、図７を用いて説明する。本実施形態では給排工程の１サイクルの時間を、サイクルを重ねるごとに徐々に短くなるように制御する点において第１の実施形態と相違している。
【００７７】
例えば、給排工程の際に、ＡＰＣバルブ２４３ｅを開としてからＡＰＣバルブ２４３ｅを閉とし、再び開とするまでの時間（Ｔ２＋Ｔ３）を徐々に短くする。或いは、給排工程の際に、ＡＰＣバルブ２４３ｅを閉とし、再度ＡＰＣバルブ２４３ｅを開とするまでの時間を徐々に短くする。言い換えると、図７におけるＴ２＞Ｔ２´＞Ｔ２″・・・あるいは、Ｔ３＞Ｔ３´＞Ｔ３″・・・となるように制御する。このような制御により、給排工程時間を短縮することができ、成膜に要する時間を短縮することができるため、装置の生産性を向上させるという効果を有する。
【００７８】
上述した第１乃至第５の実施形態は単独で行ってもよいし、それぞれ組み合わせて行ってもよい。また、本発明は上述の実施形態に限るものではなく、本発明が適用可能な
【００７９】
本実施例では、シリコン原料としてＳｉ２Ｃｌ６を用いる例について説明したが、他の原料であってもよく、たとえばＳｉを含む有機化合物であってもよい。たとえば、トリスジメチルアミノシラン（ＴＤＭＡＳ、ＳｉＨ（Ｎ(ＣＨ３)２）３）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）、ビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）、ビスジエチルアミノシラン（ＢＤＥＡＳ）、ビスジエチルメチルアミノシラン（ＢＤＥＭＡＳ）、トリジメチルアミノシラン（ＴＤＭＡＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を用いても良い。Ｓｉを含む有機化合物を用いる場合、シリコン酸化膜中に炭素が入ることにより、膜質の向上やＷＥＲの改善をすることができる。
【００８０】
さらに、酸化原料としてＨ２Ｏを用いる例について説明したが、その他の酸化原料を用いることも可能である。その際、酸化原料として必要とされる特性は、分子中に電気陰性度の異なる原子を含んでおり、電気的に偏りを持つことである。その理由は、触媒は電気的に偏りを有する分子に作用し、原料ガスの活性化エネルギーを下げ反応を促進するからである。従って、酸化原料としては、ＯＨ結合を有するＨ２ＯやＨ２Ｏ２、Ｈ２＋Ｏ２混合プラズマ、Ｈ２＋Ｏ３等を用いることも可能である。一方、Ｏ２やＯ３等の電気的に偏りのない分子は不適切である。
【００８１】
さらに、触媒としてピリジンを用いる例について説明したが、その他の触媒を用いることも可能である。触媒は酸解離定数ｐＫａがおよそ５〜７程度である物質であれば他の物質でも良く、たとえばピリジン、アミノピリジン、ピコリン、ピペラジン、ルチジン等が挙げられる。
【００８２】
さらに、薄膜形成後に形成した薄膜を後処理する工程があってもよい。例えば、Ｏ２やＮＨ３等を用いたプラズマ処理や熱処理が挙げられる。たとえばＮＨ３を用いることで、ＳｉО膜中の水分を除去することができる。この時、完全なＳｉＯ膜ではなく一部にＮを含むＳｉＯＮ膜が形成されるが、Ｓｉ−Ｈ結合がＳｉ−Ｏ−Ｎ結合となることによりＷＥＲが改善する。さらに、プラズマ以外の活性化手段を用いることも可能であり、たとえば光やマイクロ波等を用いて後処理を行っても良い。
【００８３】
さらに、シリコン原料の代わりに金属原料を用いたＨｉｇｈ−Ｋ膜（ＴｉＯ、ＺｒＯ、ＴｉＳｉＯ等の金属酸化膜）でも本発明を適用可能である。
【００８４】
さらに、上記では一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の縦型装置である基板処理装置を用いる例について説明したが、その他の装置形態であってもよく、たとえば、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を使用しても良い。また、本発明は、ホットウォール式の処理炉の使用を前提としたものではなく、コールドウォール式の処理炉を使用しても良い。
【００８５】
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００８６】
（付記１）
一態様によれば、
基板を処理室に搬送する搬送工程と、前記処理室内で前記基板に成膜する成膜工程と、前記基板を処理室から搬出する搬出工程と、を有し前記成膜工程は前記処理室内に原料ガスを供給する供給工程と前記処理室内に不活性ガスを供給し原料ガスおよび不活性ガスを処理室内から排気する給排工程とをさらに有し、前記給排工程において、前記不活性ガスの前記処理室内への供給と停止とを繰り返す半導体装置の製造方法が提供される。
【００８７】
（付記２）
更に前記給排工程においては、処理室内の圧力を変動させる付記１の半導体装置の製造方法
【００８８】
（付記３）
更に前記給排工程中にＡＰＣバルブの開度を調整する付記２の半導体装置の製造方法。
【００８９】
（付記４）
更に処理室内の圧力が真空に到達する前にＡＰＣバルブを閉じる付記２の半導体装置の製造方法。
【００９０】
（付記５）
更に前記給排工程中に不活性ガスバルブの開閉とＡＰＣバルブの開度を連動する付記３の半導体装置の製造方法。
【００９１】
（付記６）
更に給排工程中の圧力変動が波形状に変動する付記２の半導体装置の製造方法。
【００９２】
（付記７）
更に圧力変動の変動幅が１０〜２００Pa以下である付記６の半導体装置の製造方法。
【００９３】
（付記８）
更に１サイクル中の処理室内の圧力最高値がサイクルを重ねる毎に徐々に低くなる付記６の半導体装置の製造方法。
【００９４】
（付記９）
更に前記成膜工程は第１原料供給工程と第１給排工程と第２原料供給工程と第２給排工程とを有する付記１の半導体装置の製造方法。
【００９５】
（付記１０）
更に第２給排工程の方が第１給排工程よりも給排時間が長い付記９の半導体装置の製造方法。
【００９６】
（付記１１）
更に第２給排工程のサイクル数が第１給排工程のサイクル数よりも多い付記９の半導体装置の製造方法。
【００９７】
（付記１２）
更に前記第２原料供給工程では触媒を用いる付記９の半導体装置の製造方法。
【００９８】
（付記１３）
前記第１原料はＨＣＤ、前記第２原料はＨ２Ｏである。
【００９９】
（付記１４）
更に他の態様によれば、
基板を処理室に搬送する搬送工程と、前記処理室内で前記基板に成膜する成膜工程と、前記基板を処理室から搬出する搬出工程と、を有し前記成膜工程は前記処理室内に原料ガスを供給する供給工程と前記処理室内に不活性ガスを供給し原料ガスおよび不活性ガスを処理室内から排気する給排工程とを有し、前記給排工程において、前記不活性ガスの前記処理室内への供給流量の増減を繰り返す基板処理方法が提供される。
【０１００】
（付記１５）
更に他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、前記処理室に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、前記処理室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気系と、前記原料ガス供給系、前記不活性ガス供給系および前記排気系を制御する制御部と、を有し、前記制御部は前記処理室に原料ガスを供給した後、前記処理室内の原料ガスを排気する時には前記処理室内への不活性ガスの供給流量の増減を繰り返すよう制御する基板処理装置が提供される。
【０１０１】
（付記１６）
更に他の態様によれば、
基板を処理室に搬送する搬送工程と、前記処理室内で前記基板に成膜する成膜工程と、前記基板を処理室から搬出する搬出工程と、を有し前記成膜工程は前記処理室内に原料ガスを供給する供給工程と前記処理室内に不活性ガスを供給し原料ガスおよび不活性ガスを処理室内から排気する給排工程とをさらに有し、前記給排工程において、前記処理室内から前記原料ガスおよび不活性ガスを排気する排気管に設けられたバルブの開度の増減を繰り返す半導体装置の製造方法が提供される。
【符号の説明】
【０１０２】
２００  ウエハ
２０１  処理室
２０２  処理炉
２０３  反応管
２３１  排気管
２４３ｅ  バルブ
２８０  コントローラ
３１０、３２０、３３０、３４０  ガス供給管
４１０，４２０，４３０，４４０  ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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