(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室に薄膜形成に寄与する処理ガスを供給するガス供給系と、
前記ガス供給系によって供給された前記処理室の処理ガスを排出する第１の配管と、前記第１の配管に設けられ、前記処理室の圧力を調整するための開閉バルブと、を含む排気系と、
前記処理室に前記処理ガスを供給する孔が設けられ、片方の端は前記ガス供給系に接続され、他方の端は前記第１の配管と別に設けられた第２の配管と前記処理室の外で接続されるガス供給管と、
前記ガス供給管の他方の端から前記排気系までの経路を構成する前記第２の配管に設けられる調整バルブと、
前記処理ガスの一部が前記孔を介して前記処理室の基板処理領域に供給されると共に前記第１の配管から前記排気系に排出され、前記処理ガスの他部が前記孔を通って前記処理室の前記基板処理領域に供給されることなく、前記第２の配管を介して前記排気系に排出されるように、前記処理室の圧力及び前記ガス供給管内の圧力をそれぞれ調整するよう前記ガス供給系および前記排気系を制御する制御部と、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
処理室に薄膜形成に寄与する処理ガスを供給するガス供給系と、前記ガス供給系によって供給された前記処理室の処理ガスを排出する第１の配管と、前記第１の配管に設けられ、前記処理室の圧力を調整するための開閉バルブと、を含む排気系と、前記処理室に前記処理ガスを供給する孔が設けられ、片方の端は前記ガス供給系に接続され、他方の端は前記第１の配管と別に設けられた第２の配管と前記処理室の外で接続されるガス供給管と、前記ガス供給管の他方の端から前記排気系までの経路を構成する前記第２の配管に設けられる調整バルブと、を備える基板処理装置の前記処理室に、基板を搬入する工程と、
前記処理ガスの一部を前記孔を介して前記処理室の基板処理領域に供給すると共に前記第１の配管から前記排気系に排出し、前記処理ガスの他部を前記孔を通って前記処理室の前記基板処理領域に供給することなく、前記第２の配管を介して前記排気系に排出するように、前記処理室の圧力及び前記ガス供給菅内の圧力をそれぞれ調整する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
処理室に薄膜形成に寄与する処理ガスを供給するガス供給系と、前記ガス供給系によって供給された前記処理室の処理ガスを排出する第１の配管と、前記第１の配管に設けられ、前記処理室の圧力を調整するための開閉バルブと、を含む排気系と、前記処理室に前記処理ガスを供給する孔が設けられ、片方の端は前記ガス供給系に接続され、他方の端は前記第１の配管と別に設けられた第２の配管と前記処理室の外で接続されるガス供給管と、前記ガス供給管の他方の端から前記排気系までの経路を構成する前記第２の配管に設けられる調整バルブと、を備える基板処理装置の前記処理室に、基板を搬入する手順と、
前記処理ガスの一部を前記孔を介して前記処理室の基板処理領域に供給すると共に前記第１の配管から前記排気系に排出し、前記処理ガスの他部を前記孔を通って前記処理室の前記基板処理領域に供給することなく、前記第２の配管を介して前記排気系に排出するように、前記処理室の圧力及び前記ガス供給菅内の圧力をそれぞれ調整する手順と、
をコンピュータによって、基板処理装置に実行させるためのプログラム。
【請求項４】
前記調整バルブは、前記ガス供給菅内の前記処理ガスのガス流速または排気圧力を、前記調整バルブの開度により予め調整するよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。
【請求項５】
更に、前記処理室を加熱する加熱手段を有し、
前記制御部は、前記加熱手段により前記処理ガスが熱分解されて生成されるガスの濃度が、前記基板処理領域で同等になるように前記加熱手段を制御するよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記ガス供給系から前記ガス供給管内にクリーニングガスを所望の量供給し、前記クリーニングガスの前記処理室への供給を抑制しつつ前記クリーニングガスを前記第２の配管を介して前記排気系へ排気することによって、前記ガス供給管内壁へ付着した膜のみを除去するよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記処理室の圧力を前記ガス供給管内の圧力よりも高くすることによって、前記クリーニングガスの前記処理室への供給が抑制されるよう構成されている請求項６記載の基板処理装置。
【請求項８】
更に、前記ガス供給管とは異なるキャリアガス供給管を有し、
前記キャリアガス供給管から不活性ガスを前記処理室内に供給することによって、前記クリーニングガスの前記処理室への供給が抑制されるよう構成されている請求項７記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記孔は、前記ガス供給管の側壁に等間隔で複数設けられ、前記孔の径は、０．１〜５ｍｍの間の任意の値で選択され、前記孔の数は処理対象の基板の数の３倍以下の間の任意の数である請求項１記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記ガス供給管の形状は、Ｕ字状であって、前記複数の孔は、前記ガス供給系側及び前記排気系側の内、どちらか一方に設けられるよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記ガス供給管の形状は、Ｉ字状であって、前記ガス供給系の接続先は、上側端及び下側端の任意に設けられるよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記ガス供給管の形状は、Ｎ字状であって、前記複数の孔は、前記ガス供給系側の部分、前記排気系側の部分及び前記ガス供給系側でも前記排気系側でもない中心側の部分の内、少なくとも一つの部分に設けられるよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記クリーニングガスは、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）よりなる群から選択される少なくとも一つのハロゲン元素を含むハロゲン元素含有ガスである請求項６記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記調整バルブは、前記ガス供給管の排気圧を２５〜５０Ｐａの範囲に維持するよう開度が調整される請求項４記載の基板処理装置。
【請求項１５】
前記ガス供給管内の圧力と前記処理室の圧力の比は、１：１〜５：１程度に調整されるよう構成される請求項１記載の基板処理装置。
【請求項１６】
前記ガス供給管内の圧力は前記処理室の圧力より高く調整されるよう構成される請求項１記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム及びガス供給管に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置の一例として、半導体製造装置があり、さらに半導体製造装置の一例として、縦型装置が知られている（例えば、特開２０１１−５４５９０号公報）。この種の半導体製造装置は、基板（ウエハ）を多段に保持する基板保持具（ボート）を有し、この基板保持具に移載室にて多数の基板を移載し、この多数の基板を保持した状態で処理炉内の処理室に設置されたノズルから処理ガスを供給して基板を処理するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５４５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示の課題は多段に載置される基板の膜厚の均一性を向上させる構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
処理室内にガスを供給するガス供給系と、前記処理室内のガスを排出する排気系と、前記処理室内にガスを供給する孔が設けられ、片方の端は前記ガス供給系に接続され、他方の端は配管を介して前記処理室の外で前記排気系に接続されるガス供給管と、を備える構成が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、膜厚の均一性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に好適に用いられる基板処理装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に好適に用いられる処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示した図である。
【図３】図２に示す基板処理炉のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の実施形態に好適に用いられる処理炉におけるガス供給系を説明するための図である。
【図５Ａ】実施例に係るノズルの形状を説明するための図である。
【図５Ｂ】実施例に係るノズルの形状を説明するための図である。
【図６】実施例に係るノズルの効果を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態に好適に用いられる基板処理装置のコントローラを説明するためのブロック図である。
【図８】本発明の実施形態に好適に用いられる基板処理工程を説明するためのフロー図である。
【図９Ａ】変形例１に係るノズルの形状を説明するための図である。
【図９Ｂ】変形例１に係るノズルの形状を説明するための図である。
【図１０Ａ】変形例２に係るノズルの形状を説明するための図である。
【図１０Ｂ】変形例２に係るノズルの形状を説明するための図である。
【図１０Ｃ】変形例２に係るノズルの形状を説明するための図である。
【図１０Ｄ】変形例２に係るノズルの形状を説明するための図である。
【図１０Ｅ】変形例２に係るノズルの形状を説明するための図である。
【図１０Ｆ】変形例２に係るノズルの形状を説明するための図である。
【図１１】比較例に係る基板処理装置のノズル内のＳｉ２Ｃｌ６気相反応を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施形態に好適に用いられる処理室内のクリーニング工程を説明するためのフロー図である。
【図１３Ａ】本発明の実施形態に好適に用いられるノズルクリーニング工程の第１例を説明するためのフロー図である。
【図１３Ｂ】本発明の実施形態に好適に用いられるノズルクリーニング工程の第２例を説明するためのフロー図である。
【図１３Ｃ】本発明の実施形態に好適に用いられるノズルクリーニング工程の第３例を説明するためのフロー図である。
【図１４】本発明の実施形態に好適に用いられる処理室およびノズルのクリーニング工程を説明するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【０００９】
まず、本願発明者らが多孔ノズルを有する縦型処理炉について検討した。多孔ノズルを有する縦型処理炉において、面間（Top〜Bottom領域）膜厚均一性および分布形状制御を困難としている要因の一つがノズル内の原料分解である。以下、これについて図１１を用いて説明する。図１１はノズル内の原料ガス分解のシミュレーション結果を示す図である。図１１では原料ガスがヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）で、流量が６６．６ｓｃｃｍでシミュレーションを行っている。このときの処理室内の圧力は２０Ｐａである。
【００１０】
原料ガスを基板処理室内に設けたノズルタイプの供給管を用いて供給する半導体デバイス製造装置において、供給管（以下、ノズルという。）は原料供給装置に接続された一つの端と、基板処理室内で閉じられたもう一つの端を持つ。原料ガスは原料供給システムよりノズル内に導入される。ノズル内に導入された原料ガスは基板処理室の外部に設置された加熱源、例えば抵抗加熱ヒータにより加熱される。片方の端が閉じられた前記構造では、原料ガスは原料供給システムで制御された温度（図１１では２００℃）でノズル内に導入されたのち、抵抗加熱ヒータ設定された温度（図１１ではノズル壁面温度は６３０℃）まで上昇する。ノズル内の原料ガスの流速は入口付近では速く終端に向けて徐々に遅くなる。ノズル内の原料ガスの温度勾配は、原料ガスの流速に大きく支配される。つまり、流速が遅いほど加熱源からの熱を受け取るため、ノズルで急激に加熱され温度勾配が急峻になる。原料ガスは温度の上昇により分解が促進するため、ノズル内の原料ガスはこの温度勾配に従って分解される。温度勾配は、基板処理室に原料ガスを供給するためにノズルに複数個設けられた孔の、原料供給システム側から見て最初の孔（図１１では＃１）と最後の孔（図１１では＃３３）、すなわち閉じられた端に一番近い孔の間で発生する。このため、原料ガス温度の低い最初の孔では原料ガスの分解、例えばＳｉ２Ｃｌ６の場合、下記に示す（１）の分解が主な分解過程であるため、原料ガスに占めるＳｉＣｌ２（又はＳｉＣｌ４）の割合は小さい（図１１ではＳｉＣｌ２のモル分率は０．１程度）。
Ｓｉ２Ｃｌ６→ＳｉＣｌ２＋ＳｉＣｌ４  ・・・（１）
一方、最後の孔付近では原料ガスが十分加熱されているためほぼ全ての原料がＳｉＣｌ２とＳｉＣｌ４に分解される（図１１ではＳｉＣｌ２のモル分率は０．５程度）。分解の割合は抵抗加熱ヒータの温度設定とガスの分解温度などにより決定される。Ｓｉ２Ｃｌ６の例では分解後に成膜に寄与するのがＳｉＣｌ２であるため、最初の孔付近の処理基板ではノズル孔付近の膜厚が薄くなり、面内バラつきが大きくなる。一方、最後の孔付近ではＳｉＣｌ２が豊富に存在する為、ノズル孔付近での膜厚の落ち込みは見られない。
【００１１】
高集積化の進んだ近年のデバイスは複雑な構造を持つため、一般的に表面積が大きくなる。このため被覆性の良い原料ガスと反応ガスの交互供給の方式が多くもちいられるが、ＳｉＣｌ２など活性なガス種がある場合、一部でＣＶＤ反応が発生する為被覆率の低下などが発生する。
【００１２】
＜本発明の実施形態＞
そこで、本発明の実施形態に係る基板処理装置では、図４又は図５に示すように、ノズル内の原料ガスの温度勾配を小さくするためノズル下流の原料ガスの温度を上げないようにノズル内の流速を高く保つために、閉じているノズル端を開放し、例えば、排気配管へ接続するよう構成されている。これにより、本実施形態によれば、原料のノズル内での分解を制御することが可能となり、基板処理室に複数枚設置された処理基板の堆積膜の均一性を改善することができる。
【００１３】
尚、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ処理などを行なう縦型の装置（以下、単に処理装置という。）について述べる。
【００１４】
（１）処理装置
図１に示されているように、シリコン等からなるウエハ（基板）２００を収納したウエハキャリアとしてのカセット１００が使用されている処理装置１は、筐体１０１を備えている。カセット搬入搬出口（図示せず）の筐体１０１内側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１０５が設置されている。カセット１００はカセットステージ１０５上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、また、カセットステージ１０５上から搬出されるようになっている。カセットステージ１０５は、工程内搬送装置によって、カセット１００内のウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット１００のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ１０５は、カセット１００を筐体後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１００内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１００のウエハ出し入れ口が筐体後方を向くように動作可能となるよう構成されている。
【００１５】
筐体１０１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１０９が設置されており、カセット棚１０９は複数段複数列にて複数個のカセット１００を保管するように構成されている。カセット棚１０９にはカセット１００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１０５の上方には予備カセット棚１１０が設けられ、予備的にカセット１００を保管するように構成されている。カセットステージ１０５とカセット棚１０９との間には、カセット１００を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収容器昇降機構）１１５とカセット移載機１１４とで構成されており、カセットエレベータ１１５とカセット移載機１１４との連続動作により、カセットステージ１０５、カセット棚１０９、予備カセット棚１１０との間で、カセット１００を搬送するように構成されている。
【００１６】
カセット棚１０９の後方には、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載機１１２およびウエハ移載機１１２を昇降させるための移載エレベータ１１３とで構成されている。移載エレベータ１１３は、耐圧筐体１０１の右側端部に設置されている。これら、移載エレベータ１１３およびウエハ移載機１１２の連続動作により、ウエハ移載機１１２のツイーザ（基板保持体）１１１をウエハ２００の載置部として、ボート（基板保持手段）２１７に対してウエハ２００を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
【００１７】
筐体１０１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１１６により開閉されるように構成されている。処理炉２０２の下方にはボート２１７を処理炉２０２に昇降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）１２１が設けられ、ボートエレベータ１２１の昇降台に連結された連結具としての昇降部材１２２には蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられており、シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。基板保持手段であるボート２１７は複数本のボート柱部２２１を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウエハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
【００１８】
図１に示されているように、カセット棚１０９の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するよう供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１１８が設けられておりクリーンエアを前記筐体１０１の内部に流通させるように構成されている。
【００１９】
次に、処理装置１の動作について説明する。
図１に示されているように、カセット１００はカセット搬入搬出口から搬入され、カセットステージ１０５の上にウエハ２００が垂直姿勢であって、カセット１００のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。その後、カセット１００は、カセットステージ１０５によって、カセット１００内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１００のウエハ出し入れ口が筐体後方を向けるように、筐体後方に右周り縦方向９０°回転させられる。
次に、カセット１００は、カセット棚１０９ないし予備カセット棚１１０の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚１０９ないし予備カセット棚１１０から移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。
【００２０】
カセット１００が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００はカセット１００からウエハ移載機１１２のツイーザ１１１によってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載機１１２はカセット１００に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。
【００２１】
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１１６によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、炉口シャッタ１１６によって、開放される。続いて、ウエハ２００群を保持したボート２１７はシールキャップ２１９がボートエレベータ１２１によって上昇されることにより、処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されて行く。
【００２２】
ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。処理後は、上述の逆の手順で、ウエハ２００およびカセット１００は筐体１０１の外部へ払出される。
【００２３】
（１−１）処理炉
次に、上述した処理炉２０２について図２及び図３に基づいて詳細に説明する。
図２に示すように、加熱装置（加熱手段）であるヒータ２０７の内側に、基板であるウエハ２００を処理する反応容器としての反応管２０３が設けられ、この反応管２０３の下端には、例えばステンレス等によりマニホールド２０９が気密部材であるＯリング２２０を介して下端開口は蓋体であるシールキャップ２１９によりＯリング２２０を介して気密に閉塞され、少なくとも、反応管２０３、マニホールド２０９及びシールキャップ２１９により処理室（反応室）２０１を形成している。シールキャップ２１９にはボート支持台２１８を介して基板保持部材（基板保持手段）であるボート２１７が立設され、ボート支持台２１８はボートを保持する保持体となっている。そして、ボート２１７は処理室２０１に挿入される。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウエハ２００が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。ヒータ２０７は処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。
【００２４】
（１−２）ガス供給系
処理室２０１へは複数種類、ここでは２種類の処理ガスを供給する供給経路としての２本のガス供給系が設けられている。
（第１のガス供給系）
図２及び図３に示すように、第１のガス供給系は第１のガス供給ラインと第１のキャリアガス供給ラインとで構成される。第１のガス供給ラインは、上流方向から順に、第１のガス供給部２３２、第１の配管２５０ａ、流量制御装置（流量制御手段）である第１のマスフローコントローラ２４１ａ、第２の配管２５０ｂ、及び開閉弁である第１のバルブ２４３ａで構成される。第１のキャリアガス供給ラインは、上流方向から順に、キャリアガスを供給する第１のキャリアガス供給管２３４ａ、流量制御装置（流量制御手段）である第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、第３の配管２５０ｃ、及び開閉弁である第２のバルブ２４３ｂで構成される。第１のガス供給ラインの第１のバルブ２４３ａと第１のキャリアガス供給ラインの第２のバルブ２４３ｂとの出力が合流し、第４の配管２５０ｄに接続されている。また、第４の配管２５０ｄの先端部には、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、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、第１のノズル２３３ａが設けられ、第１のノズル２３３ａの側面にはガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔２４８ａが複数個設けられている。この第１のガス供給孔２４８ａ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。第１のガス孔２４８ａは０．１〜５ｍｍの孔径であり、孔の数は処理ウエハの枚数の３倍以下の数であるのが好ましい。
【００２５】
したがって、第１のガスは、第１のガス供給部２３２から第１の配管２５０ａ、第１のマスフローコントローラ２４１ａ、第２の配管２５０ｂ、第１のバルブ２４３ａを介し、第１のキャリアガス供給管２３４ａから第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、第３の配管２５０ｃ、第２のバルブ２４３ｂを介して供給されるキャリアガスと合流し、第４の配管２５０ｄ、第１のノズル２３３ａに形成された第１のガス供給孔２４８ａを介して処理室２０１に供給される。
【００２６】
（第２のガス供給系）
次に、図４及び図５を用いて、処理室２０１へ原料ガスを供給する第２のガス供給系について詳述する。
第２のガス供給系は第２のガス供給ラインと第２のキャリアガス供給ラインとクリーニングガス供給ラインとで構成される。第２のガス供給ラインは、上流方向から順に、原料を収容する原料供給部３００、第５の配管２５０ｅ、開閉弁である第３のバルブ２４３ｃ、フィルタ３０２、レギュレータ３０４、圧力計３０５、開閉弁である第４のバルブ２４３ｄ、流量制御装置（流量制御手段）である第３のマスフローコントローラ２４１ｃ、第６の配管２５０ｆ、及び開閉弁である第５のバルブ２４３ｅで構成される。第２のキャリアガス供給ラインは上流方向から順に、キャリアガスを供給する第２のキャリアガス供給管２３４ｂ、流量制御装置（流量制御手段）である第４のマスフローコントローラ２４１ｄ、第７の配管２５０ｇ及び開閉弁である第６のバルブ２４３ｆとで構成される。また、クリーニングガス供給ラインは、上流方向から順に、クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給管２３４ｃ、流量制御装置（流量制御手段）である第５のマスフローコントローラ２４１ｅ、第９の配管２５０ｉ、開閉弁である第７のバルブ２４３ｈで構成される。第２のガス供給ラインの第５のバルブ２４３ｅと第２のキャリアガス供給ラインの第６のバルブ２４３ｆとクリーニングガス供給ラインの第７のバルブ２４３ｈとの出力が合流し、第８の配管２５０ｈに接続されている。さらに、第８の配管２５０ｈは、処理室２０１内に配設された配管４００ａに接続される。本発明の実施例に係る図５Ａに示すように、配管４００ａはＵ字状のノズル２３３ｂの一方の下端に接続され、Ｕ字状のノズル２３３ｂの他方の下端は処理室２０１内に配設された配管４００ｂに接続される。配管４００ｂは第１０の配管２５０ｊを介して排気配管３１５に接続される。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、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、第２のノズル２３３ｂが設けられ、第２のノズル２３３ｂの側面にはガスを供給する供給孔である第２のガス供給孔２４８ｂが設けられている。図５Ａに示すように、この第２のガス供給孔２４８ｂは、第２のノズル２３３ｂのガス供給系側（配管４００ａ側）の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。第２のガス供給孔２４８ｂは０．１〜５ｍｍの孔径であり、孔の数は処理ウエハの枚数の３倍以下の数であるのが好ましい。つまり、このように、孔径及び/又は孔の数を調整することにより、ノズルから供給されるガスの流量を均等にすることができる。
【００２７】
したがって、第２のガスは、原料ガスが、原料供給部３００から第５の配管２５０ｅ、第３のバルブ２４３ｃ、フィルタ３０２、レギュレータ３０４、圧力計３０５、第４のバルブ２４３ｄ、第３のマスフローコントローラ２４１ｃ、第６の配管２５０ｆ、第５のバルブ２４３ｅ、を介し、第２のキャリアガス供給管２３４ｂから第４のマスフローコントローラ２４１ｄ、第７の配管２５０ｇ、第６のバルブ２４３ｆを介して供給されるキャリアガスと合流し、第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して、第２のノズル２３３ｂの下端側から第２のガス供給孔２４８ｂを介して処理室２０１に供給される。
【００２８】
尚、本発明の実施例に係る図５Ａでは、第２のガス供給孔２４８ｂは、第２のノズル２３３ｂのガス供給系側の下部から上部にわたって設けられているが、図５Ｂに示すように、第２のノズル２３３ｂのガス排気系側の上部から下部にわたって設けられてもよい。また、第1のノズル２３３ａ、第２のノズル２３３ｂをそれぞれ、第１のガス供給系、第２のガス供給系に含めてもよい。
【００２９】
（１−３）排気系
また、処理室２０１は、ガスを排気する排気管であるガス排気管２３１によりバルブ３１４を介して排気装置（排気手段）である真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになっている。なお、このバルブ３１４は弁を開閉して処理室２０１の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能となっている開閉弁である。
【００３０】
また、第２のノズル２３３ｂが処理室２０１から出て排気配管３１５に接続される途中に（第１０の配管２５０ｊと排気配管３１５との間に）、コンダクタンスを調整するバルブ３１６、例えばニードルバルブを設け、第２のノズル２３３ｂ内の流速を制御するようにされる。
【００３１】
ノズルの排気圧力(排気圧)とガス（例えばＳｉＣｌ２）の分解の関係について図６を用いて説明する。図６は実施例に係るノズルにおけるＳｉＣｌ２のモル分率のシミュレーションの結果を示す図である。ノズル排気圧を１０、２５、５０、４００Ｐａとした場合のガス供給孔間のＳｉＣｌ２のモル分率のばらつきを示している。このときの処理室内の温度は６３０℃、圧力は２０Ｐａである。ノズル排気圧が２５Ｐａ（破線Ａ）、５０Ｐａ（実線Ｂ）ではばらつきが小さいが、１０Ｐａ（実線Ｃ）、４００Ｐａ（実線Ｄ）ではばらつきが大きい。よって、ノズル排気圧は２５〜５０Ｐａであるのが好ましい。更に、これにより、ノズル内排気圧と処理室内圧力の比を１：１〜３：１程度(好ましくは、１．２５：１〜２．５)に調整することにより、ノズル内の原料ガスの熱分解を基板処理領域内において均等にできることが分かる。なお、ノズルの先端が開放されているので、処理室内への供給量が１／１０程度になる。そこで、ノズル排気圧を２５ＰａでＨＣＤＳの流量を１０倍とする（実線Ｅ）と、上のガス供給孔（＃３２）と下のガス供給孔（＃０）との差は１．６倍であるが、全体的に低濃度化する。ノズル内の流速を制御することにより、ガスの分解を制御することが可能となり、処理基板上に堆積した膜の組成を所望の値に制御することが可能となる。
【００３２】
不活性ガスは第２のキャリアガス供給管２３４ｂから第４のマスフローコントローラ２４１ｄ、第７の配管２５０ｇ、第６のバルブ２４３ｆ、第８の配管２５０ｈ、配管４００ａ、第２のノズル２３３ｂの下端側から第２のガス供給孔２４８ｂを介して処理室２０１に供給され、ガス排気管２３１、バルブ３１４を介して排気配管３１５に排気される。これにより、パージが行われ第２のノズル２３３ｂの内壁を清浄に保つことができる。このとき、第２のノズル２３３ｂの圧力は処理室内２０１の圧力よりも高くする。
【００３３】
クリーニングガスはクリーニングガス供給管２３４ｃ、第５のマスフローコントローラ２４１ｅ、第９の配管２５０ｉ、第７のバルブ２４３ｇ、第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂに供給され、配管４００ｂ、第１０の配管２５０ｊ、バルブ３１６を介して排気配管３１５に排気される。これにより、第２のノズル２３３ｂ内に堆積した膜は、第２のガス供給系から供給されるクリーニングガス、例えばフッ素により除去される。その際、処理室２０１の圧力をノズル２３３ｂ内の圧力よりも高くすることによって、処理室２０１内の堆積膜にエッチングダメージを与えることなくノズル内部のみ堆積膜が除去されるため、パーティクル発生のリスクを大幅に低減することが可能となる。
【００３４】
（１−４）ボート
反応管２０３内の中央部には、複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート２１７が設けられており、このボート２１７は、図示しないボートエレベータ機構により反応管２０３に出入りできるようになっている。また、処理の均一性を向上するためにボート２１７を回転するためのボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機構２６７を駆動することにより、ボート支持台２１８に支持されたボート２１７を回転するようになっている。
【００３５】
（１−５）コントローラ
次に、制御部（制御手段）であるコントローラについて図７を用いて説明する。図７は実施例に係る基板処理装置のコントローラを示すブロック図である。コントローラ２８０は、第１〜第５のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ、２４１ｅの流量調整、第１〜第７のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２４３ｅ、２４３ｆ、２４３ｇの開閉動作、バルブ３１４、３１６の開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７の温度調整、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御が行われる。
【００３６】
図７に示されているように、制御部（制御手段）であるコントローラ２８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２８１ａ、ＲＡＭ（Random Access Memory）２８１ｂ、記憶装置２８１ｃ、Ｉ／Ｏポート２８１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２８１ｂ、記憶装置２８１ｃ、Ｉ／Ｏポート２８１ｄは、内部バス２８１ｅを介して、ＣＰＵ２８１ａ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２８１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２８２が接続されている。
【００３７】
記憶装置２８１ｃ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２８１ｃ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２８１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る。また、ＲＡＭ２８１ｂは、ＣＰＵ２８１ａ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。
【００３８】
Ｉ／Ｏポート２８１ｄは、上述のマスフローコントローラ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ，２４１ｄ，２４１ｅ、バルブ２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｅ，２４３ｆ，２４３ｇ、圧力センサ２４５、バルブ３１４、３１６、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１２１等に接続されている。
【００３９】
ＣＰＵ２８１ａは、記憶装置２８１ｃ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２８２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２８１ｃ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、ＣＰＵ２８１ａ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２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ，２４１ｄ，２４１ｅによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｅ，２４３ｆ，２４３ｇの開閉動作、バルブ３１４、３１６の開閉動作及びバルブ３１４、３１６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１２１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。
【００４０】
なお、コントローラ２８１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）２８３を用意し、係る外部記憶装置２８３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、本実施例に係るコントローラ２８１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２８３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２８３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２８１ｃや外部記憶装置２８３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。
【００４１】
（２）基板処理工程
次に、半導体製造装置としての基板処理装置１を使用して、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成する処理（以下、成膜処理ともいう）のシーケンス例について説明する。ここでは、基板としてのウエハ２００に対して、第１の処理ガス（原料ガス）と第２の処理ガス（反応ガス）とを交互に供給することで、ウエハ２００上に膜を形成する例について説明する。以下、原料ガスとしてヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用い、反応ガスとしてオゾン（Ｏ３）ガスを用い、ウエハ２上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜、以下、ＳｉＯ膜ともいう）を形成する例について説明する。この基板処理工程は、例えば、半導体装置を製造するための一工程である。なお、以下の説明において、基板処理装置１を構成する各部の動作や処理は、コントローラ３２１により制御される。
【００４２】
基板処理工程について図８を用いて説明する。図８は実施例に係る基板処理工程を示すフロー図である。本実施形態における成膜処理では、処理室２０１内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給する工程と、処理室２０１内からＨＣＤＳガス（残留ガス）を除去する工程と、処理室２０１内のウエハ２００に対してＯ３ガスを供給する工程と、処理室２０１内からＯ３ガス（残留ガス）を除去する工程と、を非同時に行うサイクルを所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する。
【００４３】
本明細書では、この成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。なお、以下の変形例や他の実施形態の説明においても、同様の表記を用いることとする。
（ＨＣＤＳ→Ｏ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＯ
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。
【００４４】
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（または膜）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（または膜）を形成する」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（または膜）を形成する」ことを意味する場合がある。
【００４５】
また、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。
（基板搬入工程Ｓ１０２）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、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内に搬入（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２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。
【００４６】
（成膜工程Ｓ１０４）
ある成膜条件（温度、時間等）の下に安定すると、次の３つのステップ、すなわち、ステップ１〜３を順次実行する。
なお、ステップ１〜３の間は、ヒータ２０７により、ウエハ２００を所定の温度に加熱しておく。
【００４７】
（ステップ１）
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対し、ＨＣＤＳガスを供給する。原料供給部３００からＨＣＤＳを流し、第２のキャリアガス供給管２３４ｂにキャリアガス（Ｎ２）を流す。原料供給部３００の第３のバルブ２４３ｃ、第４のバルブ２４３ｄ、第５のバルブ２４３ｅ、第７のバルブ２４３ｇ、第８のバルブ２４３ｈ、第２のキャリアガス供給管２３４ｂの第６のバルブ２４３ｆ、およびガス排気管２３１のバルブ３１４を共に開ける。キャリアガスは、第２のキャリアガス供給管２３４ｂから流れ、第４のマスフローコントローラ２４１ｄにより流量調整される。ＨＣＤＳは、原料供給部３００から流量調整されて流れ、流量調整されたキャリアガスを混合し、第２のノズル２３３ｂの下端部に接続された第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。この時、バルブ３１４を適正に調整して処理室２０１内の圧力を例えば２０Ｐａに維持する。一方で、ＨＣＤＳとキャリアガスが混合された混合ガスは、第２のノズル２３３ｂの端部に接続された配管４００ｂを介して第１０の配管２５０ｊからバルブ３１６を介して排気される。この時、バルブ３１６を適正に調整してノズル２３３ｂの排気圧を２５〜５０Ｐａの範囲に維持する。このときヒータ２０７温度はウエハの温度が４００〜６５０℃の範囲であって、例えば６３０℃になるよう設定してある。尚、処理室２０１内の圧力とノズル２３３ｂ内の排気圧は、２５~１００Ｐａが好ましい。このように圧力調整すると、ノズル２３３ｂ内のＨＣＤＳの熱分解が基板処理領域に対向する位置において同じになる事がシミュレーション等で分かっている。従い、各ガス供給孔２４８ｂから同じ流量のＨＣＤＳが供給される。
このように、ＨＣＤＳを処理室２０１内に供給することで、ウエハ２００上の最表面上に、第１の層として、例えば１原子層未満から数原子層の厚さのシリコン（Ｓｉ）含有層が形成される。
【００４８】
（ステップ２）
第１の層が形成された後、原料供給部３００の第３のバルブ２４３ｃを閉め、ＨＣＤＳの供給を停止する。このときガス排気管２３１のバルブ３１４及び第１０の配管２５０ｊのバルブ３１６はそれぞれ開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＨＣＤＳガスを処理室２０１内及びノズル２３３ｂから排除する。このときＮ２等の不活性ガスを処理室２０１内及び第１０の配管２５０ｊへ供給すると、更に残留ＨＣＤＳガスを排除する効果が高まる。
【００４９】
（ステップ３）
第１のガス供給部２３２からＯ３を流し、第１のキャリアガス供給管２３４ａにキャリアガス（Ｎ２）を流す。第１のガス供給部２３２の第１のバルブ２４３ａ、第１のキャリアガス供給管２３４ａの第２のバルブ２４３ｂを共に開ける。このときバルブ３１４は開けたままで、バルブ３１６は閉じる。キャリアガスは、第１のキャリアガス供給管２３４ａから流れ、第２のマスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整される。Ｏ３は第１のガス供給部２３２から流れ、第１のマスフローコントローラ２４１ａにより流量調整され、流量調整されたキャリアガスを混合し、第１のノズル２３３ａの第１のガス供給孔２４８ａから処理室２０１内に供給されつつガス排気管２３１から排気される。このときのウエハの温度が、ステップ１のガスの供給時と同じく４００〜６５０℃の範囲であって、例えば６３０℃となるようヒータ２０７を設定する。Ｏ３の供給により、ウエハ２００の表面に形成されたＳｉ含有層とＯ３とが反応して、ウエハ２００上に第２の層としてＳｉＯ２層(以下、ＳｉＯ層ともいう)が形成される。第２の層が形成された後、第１のガス供給部２３２の第１のバルブ２４３ａ及び、第１のキャリアガス供給管２３４ａの第２のバルブ２４３ｂを閉じ、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、残留Ｏ３ガスを排除する。このとき、Ｎ２等の不活性ガスを反応管２０３内に供給すると、更に残留Ｏ３ガスを処理室２０１から排除する効果が高まる。
【００５０】
上述したステップ１〜３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所定回数（ｎ回）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＯ２膜(以下、ＳｉＯ膜ともいう)を形成することができる。なお、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、上述のサイクルを１回行う際に形成される第２の層（ＳｉＯ層）の厚さを所定の膜厚よりも小さくし、第２の層（ＳｉＯ層）を積層することで形成されるＳｉＯ膜の膜厚が所定の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
【００５１】
（基板搬出工程Ｓ１０６）
次に、ＳｉＯ２膜が形成されたウエハ２００が載置されたボート２１７を、処理室２０１から搬出する。
【００５２】
（３）クリーニング工程
次に処理室内のクリーニングおよびノズルクリーニングについて図４、図１２、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃおよび図１４を用いて説明する。
（３−１）処理室内とノズル内をそれぞれ個別にクリーニングする工程
（３−１−１）処理室内のクリーニング工程
図１２に示すように、処理室内のクリーニング工程は、以下のように行う。
温度・圧力調整工程（ステップＳ２０２）：第２のキャリアガス供給管２３４ｂの第６のバルブ２４３ｆを開け、不活性ガス（Ｎ２）を第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１内に供給して処理室２０１内の圧力を高圧（〜大気圧）にする。
クリーニング工程（ステップＳ２０４）：クリーニングガス供給管２３４ｃの第７のバルブ２４３ｈを開け、クリーニングガスを第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１内に供給しつつガス排気管２３１から排気する。このとき、バルブ３１６を閉じ、バルブ３１４を開ける。なお、不活性ガスは第２のノズル２３３ｂに供給してもしなくてもよい。
パージ工程（ステップＳ２０６）：第１のキャリアガス供給管２３４ａの第２のバルブ２４３ｂを開け、不活性ガス（Ｎ２）を第４の配管２５０ｄを介して第１のノズル２３３ａの第１のガス供給孔２４８ａから処理室２０１内に供給しつつガス排気管２３１から排気する。第２のキャリアガス供給管２３４ｂの第６のバルブ２４３ｆを開け、不活性ガス（Ｎ２）を第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１内に供給しつつガス排気管２３１から排気する。このとき、バルブ３１６およびバルブ３１４を開ける。
【００５３】
（３−１−２）ノズル内のクリーニング工程
ノズル内のクリーニング工程は以下の３例の何れかで行う。ノズル内のクリーニング工程は処理室内のクリーニング工程の前で実施しても後で実施してもよい。
（３−１−２−１）第１例
図１３Ａに示すように、第１例のノズルクリーニングの工程は、以下のように行う。
温度・圧力調整工程（ステップＳ３０２）：第２のキャリアガス供給管２３４ｂの第６のバルブ２４３ｆを開け、不活性ガス（Ｎ２）を第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１内に供給しつつガス排気管２３１から排気して処理室２０１内の圧力を高圧（〜大気圧）にする。このとき、バルブ３１６を閉じ、バルブ３１４を開ける。
ノズルクリーニング工程（ステップＳ３０４）：クリーニングガス供給管２３４ｃの第７のバルブ２４３ｈを開け、クリーニングガスを第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂに供給しつつ配管４００ｂを介して第１０の配管２５０ｊから排気する。このとき、第２のノズル２３３ｂからクリーニングガスが処理室２０１内に供給されるのを防ぐため、第１のキャリアガス供給管２３４ａの第２のバルブ２４３ｂを開け、不活性ガス（Ｎ２）を第４の配管２５０ｄを介して第１のノズル２３３ａの第１のガス供給孔２４８ａから処理室２０１内に供給し、バルブ３１４を閉じ、バルブ３１６を開ける。
パージ工程（ステップＳ３０６）：第１のキャリアガス供給管２３４ａの第２のバルブ２４３ｂを開け、不活性ガス（Ｎ２）を第４の配管２５０ｄを介して第１のノズル２３３ａの第１のガス供給孔２４８ａから処理室２０１内に供給しつつガス排気管２３１から排気する。第２のキャリアガス供給管２３４ｂの第６のバルブ２４３ｆを開け、不活性ガス（Ｎ２）を第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂから処理室２０１に供給しつつ配管４００ｂを介して第１０の配管２５０ｊから排気する。このとき、バルブ３１６およびバルブ３１４を開ける。
【００５４】
（３−１−２−２）第２例
図１３Ｂに示すように、第２例のノズルクリーニングの工程は、以下のように行う。
温度・圧力調整工程（ステップＳ３０２）：第２のキャリアガス供給管２３４ｂの第６のバルブ２４３ｆを開け、不活性ガス（Ｎ２）を第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１内に供給しつつガス排気管２３１から排気して処理室２０１内の圧力を高圧（〜大気圧）にする。このとき、バルブ３１６を閉じ、バルブ３１４を開ける。
第１のノズルクリーニング工程（ステップＳ３０３）：クリーニングガス供給管２３４ｃの第７のバルブ２４３ｈを開け、クリーニングガスを第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂおよび配管４００ｂに供給する。このとき、バルブ３１４およびバルブ３１６を閉じる。なお、第１のキャリアガス供給管２３４ａの第２のバルブ２４３ｂを開け、不活性ガス（Ｎ２）を第４の配管２５０ｄを介して第１のノズル２３３ａの第１のガス供給孔２４８ａから処理室２０１内に供給してもよいししなくてもよい。
第２のノズルクリーニング工程（ステップＳ３０４）：クリーニングガス供給管２３４ｃの第７のバルブ２４３ｈを開け、クリーニングガスを第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂに供給しつつ配管４００ｂを介してガス排気管２３１から排気する。このとき、バルブ３１６を開け、バルブ３１４を閉じる。なお、第１のキャリアガス供給管２３４ａの第２のバルブ２４３ｂを開け、不活性ガス（Ｎ２）を第４の配管２５０ｄを介して第１のノズル２３３ａの第１のガス供給孔２４８ａから処理室２０１内に供給してもよいししなくてもよい。
【００５５】
（３−１−２−３）第３例
図１３Ｃに示すように、第３の例ノズルクリーニングの工程は、以下のように行う。
温度調整工程（ステップＳ３０１）：第２のキャリアガス供給管２３４ｂの第６のバルブ２４３ｆを開け、不活性ガス（Ｎ２）を第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１内に供給して処理室２０１内の圧力を不活性ガス雰囲気にする。
ノズルクリーニング工程（ステップＳ３０４）：クリーニングガス供給管２３４ｃの第７のバルブ２４３ｈを開け、クリーニングガスを第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂに供給しつつ配管４００ｂを介してガス排気管２３１から排気する。このとき、第２のノズル２３３ｂからクリーニングガスが処理室２０１内に供給されるのを防ぐため、第１のキャリアガス供給管２３４ａの第２のバルブ２４３ｂを開け、不活性ガス（Ｎ２）を第４の配管２５０ｄを介して第１のノズル２３３ａの第１のガス供給孔２４８ａから処理室２０１内に供給し、バルブ３１４を閉じ、バルブ３１６を開ける。
【００５６】
（３−２）処理室およびノズルの両方をクリーニングする工程
図１４に示すように、処理室及びノズルクリーニングの工程は、以下のように行う。
温度調整工程（ステップＳ４０２）：第２のキャリアガス供給管２３４ｂの第６のバルブ２４３ｆを開け、不活性ガス（Ｎ２）を第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１内に供給して処理室２０１内の圧力を不活性ガス雰囲気にする。
クリーニング工程（ステップＳ４０４）：クリーニングガス供給管２３４ｃの第７のバルブ２４３ｈを開け、クリーニングガスを第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１内に供給しつつガス排気管２３１から排気する。このとき、バルブ３１６およびバルブ３１４を開ける。なお、不活性ガスは第２のノズル２３３ｂに供給してもしなくてもよいが、キャリアガスとして供給した方がよい。
パージ工程（ステップＳ４０６）：第１のキャリアガス供給管２３４ａの第２のバルブ２４３ｂを開け、不活性ガス（Ｎ２）を第４の配管２５０ｄを介して第１のノズル２３３ａの第１のガス供給孔２４８ａから処理室２０１内に供給しつつガス排気管２３１から排気する。第２のキャリアガス供給管２３４ｂの第６のバルブ２４３ｆを開け、不活性ガス（Ｎ２）を第８の配管２５０ｈ、配管４００ａを介して第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１内に供給しつつガス排気管２３１から排気する。このとき、バルブ３１６およびバルブ３１４を開ける。
【００５７】
（３−３）上記（３−１）の処理室内とノズル内をそれぞれ個別にクリーニングする工程と、上記（３−２）の処理室及びノズルの両方をクリーニングする工程とを組合せてもよい。
【００５８】
また、本実施形態におけるクリーニングガスは、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）よりなる群から選択される少なくとも一つのハロゲン元素を含むハロゲン元素含有ガス、又はこれらのハロゲン含有ガスの組合せが好ましく、特に、前記クリーニングガスは、フッ素(Ｆ２)、フッ化水素(ＨＦ)、五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）、三フッ化臭素（ＢｒＦ３）、五フッ化臭素（ＢｒＦ５）、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）よりなる群から選択される少なくとも一つのフッ素元素を含むフッ素含有ガスが好ましい。また、これらの組合せでも構わない。更に、これらクリーニングガスと水素(Ｈ２)、窒素(Ｎ２)などの組合せでも構わない。
【００５９】
＜変形例１＞
変形例１に係る第２のノズルの他の形状及びガス供給方向について図９Ａ、図９Ｂを用いて説明する。図９Ａおよび図９ＢはＩ字状の第２のノズルを示す図である。
第２のノズル２３３ｂの形状はＵ字状に限定されるものではなく、図９Ａおよび図９Ｂに示すようにＩ字状であってもよい。この場合、図９Ａに示すように、ガス供給系（配管４００ａ）の接続先はノズルの下端側で、ガス排気系（配管４００ｂ）の接続先はノズルの上端であっても、図９Ｂに示すように、ガス供給系（配管４００ａ）の接続先はノズルの上端側で、ガス排気系（配管４００ｂ）の接続先はノズルの下端端であってもよい。
【００６０】
＜変形例２＞
変形例２に係る第２のノズルの他の形状及びガス供給方向について図１０Ａから図１０Ｆを用いて説明する。図１０Ａから図１０ＦはＮ字状の第２のノズルを示す図である。
第２のノズル２３３ｂの形状はＵ字状に限定されるものではなく、図１０Ａから図１０Ｆに示すように、第２のノズル２３３ｂの形状はＮ字状であってもよい。第２のガス供給孔２４８ｂは、図１０Ａおよび図１０Ｄに示すように、第２のノズル２３３ｂのガス供給系側の下部から上部にわたって設けてもよいし、図１０Ｂおよび図１０Ｅに示すように、第２のノズル２３３ｂのガス排気系側の下部から上部にわたって設けられてもよい。また、図１０Ｃおよび図１０Ｆに示すように、第２のノズル２３３ｂのガス供給系側とガス排気系側との間の斜めに延伸する部分の上部から下部にわたって設けられてもよい。また、図１０Ａから図１０Ｃに示すように、ガス供給系（配管４００ａ）の接続先はノズルの下端側で、ガス排気系（配管４００ｂ）の接続先はノズルの上端であってもよいし、図１０Ｄから図１０Ｆに示すように、ガス供給系（配管４００ａ）の接続先はノズルの上端側で、ガス排気系（配管４００ｂ）の接続先はノズルの下端端であってもよい。
【００６１】
本発明の実施形態によれば、次の(ａ)乃至(ｇ)に記載の効果のうち、少なくとも一つ以上の効果を奏する。
（ａ）原料ガスのノズル(ガス供給管)内での熱分解を制御することが可能となり、前記原料ガスが熱分解されて生成される基板処理に寄与するガスの濃度が、基板が配置される基板処理領域で（ほぼ）同じにすることができ、処理室に複数枚設置された基板の堆積膜の均一性を改善することが可能となる。
（ｂ）ノズル内の排気圧力及びガス流速を制御することにより、成膜に寄与するガスを基板処理領域に対向するノズル内において均等にすることができる。
（ｃ）ノズル内圧力と処理室内圧力の比を１：１〜５：１に調整することにより、ノズル内の原料ガスの熱分解を基板処理領域内において均等にすることができる。
（ｄ）更に、孔径及び/又は孔の数を調整することにより、ノズルから供給されるガスの流量を均等にすることができる。
（ｅ）ノズル内の不活性ガスパージやガスクリーニングでノズル内壁を清浄に保つことでパーティクルを抑制することが可能となる。これらにより、高集積半導体デバイスの性能および歩留まり向上に貢献することが可能となる。
（ｆ）ノズル内壁に付着する膜をガスクリーニングで効率よく除去できるので、ノズルに設けられた孔の目詰まりを抑制することができる。
（ｇ）処理室内の圧力及び処理室内に供給されるガスの流量を調整することにより、ガスクリーニングでノズル内壁に付着する膜のみを除去することができ、また、ノズル及び処理室の内壁に付着した膜の両方を除去することができる。これにより、ノズル及び処理室の内壁に付着した膜の膜種や膜厚によらず効率よく除去できる。
【００６２】
また、本実施形態において基板処理装置は、一例として、半導体装置（ＩＣ）の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。尚、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ処理などを行なう縦型の装置（以下、単に処理装置という。）を適用される。
【００６３】
＜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。
（付記１）
本発明の一態様によれば、
処理室内にガスを供給するガス供給系（原料供給システム）と、
前記処理室内のガスを排出する排気系（排気システム）と、
前記処理室内にガスを供給する孔が設けられ、片方の端は前記ガス供給系に接続され、他方の端は配管を介して前記処理室の外で前記排気系に接続されるガス供給管と、を備える基板処理装置が提供される。
（付記２）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理室から前記排気系までの経路にコンダクタンスを調整することが可能なバルブ(コンダクタンス調整バルブ)を有し、前記コンダクタンス調整バルブは、前記ガス供給内のガス流速または排気圧力(排気圧)を、前記コンダクタンス調整バルブの開度により制御可能に構成される。
（付記３）
付記２の基板処理装置であって、好ましくは、
前記排気圧は２５Ｐａ〜５０Ｐａの範囲内の圧力に制御されるよう構成される。
（付記４）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
更に、前記処理室内を加熱する加熱手段（ヒータ）を有し、
前記加熱手段により前記原料ガスが熱分解されて生成される基板処理に寄与するガスの濃度が、基板が配置される基板処理領域で（ほぼ）同じに制御されるよう構成される。
（付記５）
付記４の基板処理装置であって、好ましくは、
前記原料供給系から不活性ガスを所望の量供給することにより、前記ガス供給管内に付着した副生成物、及び／又は、原料ガスの残渣を、前記ガス供給管の他方の端から排出するよう構成される。
（付記６）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記ガス供給系からクリーニングガスを所望の量供給しつつ、前記処理室の圧力をガス供給管内の圧力よりも高くすることによって、前記ガス供給管内のクリーニングガスの処理室への供給を抑制し、前記ガス供給管内壁へ付着した膜のみを除去するよう構成される。
（付記７）
付記１または付記５の基板処理装置であって、好ましくは、
複数の前記孔は、前記ガス供給管の側壁に等間隔で設けられ、孔径は、０．１〜５ｍｍの間の任意の値で選択され、孔の数は処理対象の基板の数の３倍以下の間の任意の数である。
（付記８）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記ガス供給管内の圧力は、前記処理室内の圧力より高く制御されるよう構成される。
（付記９）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記ガス供給管の形状は、Ｕ字状であって、前記複数の孔は、前記ガス供給系側及び前記ガス排気系側の内、どちらか一方に設けられるよう構成される。
（付記１０）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記ガス供給管の形状は、Ｉ字状であって、前記ガス供給系（及び前記ガス排気系側）の接続先は、上側端及び下側端の任意に設けられるよう構成される。
（付記１１）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記ガス供給管の形状は、Ｎ字状であって、前記複数の孔は、前記ガス供給系側、前記ガス排気系側及び前記ガス供給系側でもガス排気系側でもない中心側の内、少なくとも一つの部分に設けられるよう構成される。
【００６４】
（付記１２）
本発明の他の態様によれば、
処理室内にガスを供給するガス供給系（原料供給システム）と、前記処理室内のガスを排出する排気系（排気システム）と、前記処理室内にガスを供給する孔が設けられ、片方の端は前記ガス供給系に接続され、他方の端は配管を介して前記処理室の外で前記排気系に接続されるガス供給管と、を備える基板処理装置の前記処理室内に、基板を搬入する工程と、
前記孔から前記処理室に原料ガスを供給しつつ前記配管を介して前記排気系に前記原料ガスを排気して、前記処理室に前記原料ガスを供給することにより前記基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００６５】
（付記１３）
本発明の更に他の態様によれば、
処理室内にガスを供給するガス供給系（原料供給システム）と、前記処理室内のガスを排出する排気系（排気システム）と、前記処理室内にガスを供給する孔が設けられ、片方の端は前記ガス供給系に接続され、他方の端は配管を介して前記処理室の外で前記排気系に接続されるガス供給管と、を備える基板処理装置の前記処理室内から、基板を搬出する工程と、
前記孔から前記処理室内にクリーニングガスを供給しつつ前記配管を介して前記排気系に前記クリーニングガスを排気する工程と、
を少なくとも有するクリーニング方法が提供される。
【００６６】
（付記１４）
本発明の更に他の態様によれば、
処理室内にガスを供給するためのガス供給系（原料供給システム）と、前記処理室内のガスを排出する排気系（排気システム）と、前記処理室内ガスを供給する孔が設けられ、片方の端は前記ガス供給系に接続され、他方の端は配管を介して前記処理室の外で前記排気系に接続されるガス供給管と、を備える基板処理装置の前記処理室内から、基板を搬出する工程と、
前記処理室内に不活性ガスを供給して、前記処理室内を前記孔から前記処理室内に前記ガスが漏れないよう所定圧力にする工程と、
前記所定圧力を維持した状態で、前記ガス供給系からクリーニングガスを供給し前記片方の端から前記クリーニングガスを前記ガス供給管内に供給する工程と、
を有するクリーニング方法が提供される。
【００６７】
（付記１５）
本発明の更に他の態様によれば、
処理室内にガスを供給する孔を設け、片方の端はガス供給系に接続され、他方の端は配管を介して前記処理室の外で排気系に接続されているガス供給管が提供される。
【００６８】
（付記１６）
本発明の更に他の態様によれば、
処理室内にガスを供給するガス供給系（原料供給システム）と、前記処理室内のガスを排出する排気系（排気システム）と、前記処理室内にガスを供給する孔が設けられ、片方の端は前記ガス供給系に接続され、他方の端は配管を介して前記処理室の外で前記排気系に接続されるガス供給管（ノズル）と、を備える基板処理装置の前記処理室内に、基板を搬入する手順と、
前記孔から原料ガスを供給しつつ、前記配管を介して前記原料ガスを排気して、前記処理室に前記原料ガスを供給する手順と、
を有するプログラムまたはプログラムが格納された記録媒体が提供される。
【００６９】
（付記１７）
本発明の他の態様によれば、
処理室内に設けられるノズルタイプのガス供給管であって、壁面に原料ガスを前記処理室に供給するための孔を有し、一方の端部は原料供給システムに接続されており、他方の端部は閉じておらず前記処理室の外へ開放されているガス供給管を少なくとも備えた基板処理装置が提供される。
（付記１８）
付記１７の基板処理装置であって、好ましくは、
前記孔は、０．１〜５ｍｍの間の任意の孔径が選択され、孔の数は処理対象の基板の数の３倍以下の任意の数が選択されるよう構成される。
（付記１９）
付記１７または付記１８の基板処理装置であって、好ましくは、
前記ガス供給管の他方の端部は排気システムへ接続されるよう構成される。
（付記２０）
付記１７乃至付記１９の内いずれか一つの基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理室から前記排気システムまでの経路にコンダクタンスを調整することが可能なバルブを有し、前記ガス供給管内のガス流速又は排気圧力(排気圧)が前記バルブにより制御されるよう構成される。
（付記２１）
付記１７または付記１８の基板処理装置であって、好ましくは、
前記原料供給システムから前記ガス供給管の一方の端部に不活性ガスを所望の量供給し、前記ガス供給管内に付着した副生成物や原料ガスの残渣を、前記ガス供給管の他方の端部から排出することによって、前記ガス供給管の内壁への成膜やパーティクルの元となる副生成物や原料ガスの残渣を除去するよう構成される。
（付記２２）
付記１７または付記１８の基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理室の圧力を前記ガス供給管内の圧力よりも高くすることによって、前記ガス供給管内のクリーニングガスの処理室への供給を抑制し、前記ガス供給管の内壁へ付着した膜のみを除去するよう構成される。
（付記２３）
付記２２の基板処理装置であって、好ましくは、
前記クリーニングガスは、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）よりなる群から選択される少なくとも一つのハロゲン元素を含むハロゲン元素含有ガスである。
（付記２４）
付記２３の基板処理装置であって、更に、好ましくは、
前記クリーニングガスは、フッ素(Ｆ２)、フッ化水素(ＨＦ)、五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）、三フッ化臭素（ＢｒＦ３）、五フッ化臭素（ＢｒＦ５）、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）よりなる群から選択される少なくとも一つのフッ素元素を含むフッ素含有ガスである。
【００７０】
（付記２５）
本発明の更に他の態様によれば、
処理室内に設けられるノズルタイプのガス供給管であって、側壁に原料ガスを前記処理室に供給するための孔を有し、一方の端部は原料供給システムに接続されており、他方の端部は閉じておらず前記処理室の外へ開放されているガス供給管が提供される。
【符号の説明】
【００７１】
１・・・処理装置
２００・・・基板（ウエハ）
２０１・・・処理室
２０２・・・処理炉
２３１・・・ガス排気管
２３３ｂ・・・第２のノズル
２３４ｂ・・・第２のキャリアガス供給管
２４８ｂ・・・第２のガス供給孔
２５０ｈ・・・第８の配管
２５０ｊ・・・第１０の配管
２８０・・・コントローラ
３１５・・・排気配管
３１６・・・バルブ
４００ａ、４００ｂ・・・配管
【図１】
0006560924.tif 000002
【図２】
0006560924.tif 000003
【図３】
0006560924.tif 000004
【図４】
0006560924.tif 000005
【図５Ａ】
0006560924.tif 000006
【図５Ｂ】
0006560924.tif 000007
【図６】
0006560924.tif 000008
【図７】
0006560924.tif 000009
【図８】
0006560924.tif 000010
【図９Ａ】
0006560924.tif 000011
【図９Ｂ】
0006560924.tif 000012
【図１０Ａ】
0006560924.tif 000013
【図１０Ｂ】
0006560924.tif 000014
【図１０Ｃ】
0006560924.tif 000015
【図１０Ｄ】
0006560924.tif 000016
【図１０Ｅ】
0006560924.tif 000017
【図１０Ｆ】
0006560924.tif 000018
【図１１】
0006560924.tif 000019
【図１２】
0006560924.tif 000020
【図１３Ａ】
0006560924.tif 000021
【図１３Ｂ】
0006560924.tif 000022
【図１３Ｃ】
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【図１４】
0006560924.tif 000024