(57)【要約】【課題】第１ガスの使用効率を向上させる。【解決手段】処理室に連通する第１ノズルから、処理室内の排気速度を低下させた状態で処理室内に第１ガスを供給する工程と、第１ガスの供給を止めた後、第１ノズル内に不活性ガスを供給する工程と、処理室内に残留する第１ガスを除去する工程と、を有する。【選択図】図５
2012023221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が載置された処理室に連通する第１ノズルから、前記処理室内の排気速度を低下させた状態で前記処理室内に第１ガスを供給する第１ガス供給工程と、
前記第１ガスの供給を止めた後、前記第１ノズル内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、
前記処理室内に残留する前記第１ガスを除去する第１ガス除去工程と、
前記処理室に連通する第２ノズルから前記処理室内に第２ガスを供給する第２ガス供給工程と、
前記処理室内に残留する前記第２ガスを除去する第２ガス除去工程と、を有する
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体デバイスの製造工程の一工程として、例えば、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、複数種類のガスを処理室内に順次供給して基板上に所定の膜を形成する工程が行われてきた。具体的には、基板が載置された処理室に連通する第１ノズルから処理室内に第１ガスを供給する工程と、処理室内に残留する第１ガスを除去する工程と、第２ノズルから処理室内に第２ガスを供給する工程と、処理室内に残留する第２ガスを除去する工程と、を有する基板処理工程が実施されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の第１ガスを供給する工程においては、第１ガスの基板上への吸着を促進させてガスの使用効率を向上させるため、例えば処理室内の排気速度を低下させた状態で、第１ガスを処理室内に供給して所定時間滞留させる手法が考えられる。
【０００４】
しかしながら、上記手法を実施しても、第１ガスの使用効率が充分に向上しない場合があった。すなわち、上述の手法では、処理室内に第１ガスを供給して所定時間滞留させる際に、第１ノズルから処理室内に供給されるべき第１ガスの一部が、処理室内に供給されずに第１ノズル内に残留してしまう場合があった。第１ノズル内に残留した第１ガスは、第１ガスを除去する工程を実施することにより、基板表面に吸着することなく処理室外に排出されてしまう。その結果、第１ガスの使用効率を充分に向上させることができず、基板処理工程の生産性が低下してしまう場合があった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、第１ガスの使用効率を向上させ、基板処理工程の生産性を高めることが可能な半導体デバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、基板が載置された処理室に連通する第１ノズルから、前記処理室内の排気速度を低下させた状態で前記処理室内に第１ガスを供給する第１ガス供給工程と、前記第１ガスの供給を止めた後、前記第１ノズル内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、前記処理室内に残留する前記第１ガスを除去する第１ガス除去工程と、前記処理室に連通する第２ノズルから前記処理室内に第２ガスを供給する第２ガス供給工程と、前記処理室内に残留する前記第２ガスを除去する第２ガス除去工程と、を有する半導体デバイスの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る半導体デバイスの製造方法によれば、第１ガスの使用効率を向上させ、基板処理工程の生産性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る基板処理装置の斜透視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る処理炉の構成図であって、特に処理室部分を断面図で示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る処理炉の構成図であって、特に処理室部分を図２のＡ−Ａ断面で示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るガス供給系を示す図であって、（ａ）は第１ガス供給系を示す模式図であり、（ｂ）は第２ガス供給系を示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る基板処理工程を例示するフロー図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る第１ガスの供給から除去までの様子を示すフロー図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る基板処理工程のガス供給タイミング図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る処理炉の構成図であって、特に処理室部分を断面図で示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るガス供給系を示す図であって、（ａ）は第１ガス供給系を示す模式図であり、（ｂ）は第２、第３ガス供給系を示す模式図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る基板処理工程を例示するフロー図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る基板処理工程のガス供給タイミング図である。
【図１２】本発明の第３実施形態の変形例に係る基板処理工程を例示するフロー図である。
【図１３】本発明の第３実施形態の変形例に係る基板処理工程のガス供給タイミング図である。
【図１４】本発明の実施例に係るサイクルレシピを例示するモデル図である。
【図１５】本発明の実施例に係る基板処理工程における、ＨＣＤガスの消費量を示すグラフ図である。
【図１６】本発明の実施例に係る基板処理工程における、ＳｉＮ膜の堆積膜厚を示すグラフ図である。
【図１７】従来例に係る第１ガスの供給から除去までの様子を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る基板処理装置について、その構成を以下に説明する。
【００１０】
（１）基板処理装置の全体構成
図１は、本実施形態に係る基板処理装置１０１の斜透視図である。カセットステージ１１４のある面を基板処理装置１０１の正面とし、正面の側を基板処理装置１０１の前方、それとは反対の処理炉２０２のある側を後方、基板処理装置１０１の正面に向かって右手側を右、左手側を左とした。基板処理装置１０１の上下は、重力方向のとおりである。
【００１１】
図１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。基板としてのウエハ２００を筐体１１１内外へ搬送するには、複数のウエハ２００を収納するウエハキャリア（基板収納容器）としてのカセット１１０が使用される。カセット１１０を筐体１１１内外へ搬送する開口であるカセット搬入搬出口（基板収納容器搬入搬出口、図示せず）の筐体１１１内側には、カセットステージ（基板収納容器受渡し台）１１４が設けられている。カセット１１０は、図示しない工場内搬送装置によってカセットステージ１１４上に載置され、また、カセットステージ１１４上から筐体１１１外へ搬出されるように構成されている。
【００１２】
カセット１１０は、工場内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に向けて９０°回転させてカセット１１０内のウエハ２００を水平姿勢とさせ、カセット１１０のウエハ出し入れ口を筐体１１１内の後方に向かせることが可能なように構成されている。
【００１３】
筐体１１１内の前後方向でみた略中央部には、カセット棚（基板収納容器載置棚）１０５が設置されている。カセット棚１０５は、複数段、複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１０５には、後述するウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。また、カセットステージ１１４の上方には、予備カセット棚１０７が設けられ、予備のカセット１１０を保管するように構成されている。
【００１４】
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収納容器搬送装置）１１８が設けられている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収納容器昇降機構）１１８ａと、カセット１１０を保持したまま水平移動可能な搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収納容器搬送機構）１１８ｂと、を備えている。これらカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連続動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、予備カセット棚１０７、移載棚１２３の間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
【００１５】
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設けられている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂと、を備えている。なお、ウエハ移載装置１２５ａは、ウエハ２００を水平姿勢で保持するツイーザ（基板保持体）１２５ｃを備えている。これらウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作により、ウエハ２００を移載棚１２３上のカセット１１０内からピックアップして後述するボート（基板保持具）２１７へ装填（ウエハチャージ）したり、ウエハ２００をボート２１７から脱装（ウエハディスチャージ）して移載棚１２３上のカセット１１０内へ収納したりするように構成されている。
【００１６】
筐体１１１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部には開口が設けられ、かかる開口は炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。なお、処理炉２０２の構成については後述する。
【００１７】
処理炉２０２の下方には、ウエハ２００を移載棚１２３上のカセット１１０内からボート（基板保持具）２１７へ装填・脱装する空間である移載室１２４が設けられている。移載室１２４内には、ボート２１７を昇降させて処理炉２０２内外へ搬入搬出させる昇降機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台には、連結具としてのアーム１２８が設けられている。アーム１２８上には、ボート２１７を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が上昇したときに処理炉２０２の下端部を気密に閉塞する炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が水平姿勢で設けられている。
【００１８】
ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、２５枚から１２５枚程度）のウエハ２００を、水平姿勢で、かつその中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に保持するように構成されている。
【００１９】
カセット棚１０５の上方には、供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット１３４ａが設けられている。クリーンユニット１３４ａは、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。
【００２０】
また、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびボートエレベータ１１５側の反対側に
あたる筐体１１１の左側端部には、クリーンエアを供給するよう供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット（図示せず）が設置されている。クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａ、ボート２１７を流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるように構成されている。
【００２１】
（２）基板処理装置の動作
次に、本実施形態にかかる基板処理装置１０１の動作について説明する。
【００２２】
まず、カセット１１０が、工場内搬送装置によってカセット搬入搬出口（図示せず）から搬入され、ウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、筐体１１１の後方に向けて９０°回転させられる。その結果、カセット１１０内のウエハ２００は水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口は筐体１１１内の後方を向く。
【００２３】
次に、カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７から移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接、移載棚１２３に搬送される。
【００２４】
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００は、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによって、ウエハ出し入れ口を通じてカセット１１０からピックアップされ、ウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作によって移載室１２４の後方にあるボート２１７に装填（ウエハチャージ）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載機構１２５は、カセット１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。
【００２５】
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、処理炉２０２の下端部を閉じていた炉口シャッタ１４７が開放される。続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、ウエハ２００群を保持したボート２１７が処理炉２０２内へ搬入（ボートローディング）される。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。かかる処理については後述する。処理後は、ウエハ２００およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で筐体１１１の外部へ搬出される。
【００２６】
（３）処理炉の構成
続いて、本実施形態に係る処理炉２０２の構成について、主に図２および図３を参照しながら説明する。図２は、図１に示す基板処理装置１０１の処理炉２０２の構成図であって、特に処理室２０１部分を断面図で示してある。また図３は、処理室２０１部分を図２のＡ−Ａ断面図で示している。
【００２７】
（処理室）
本実施形態に係る処理炉２０２は、バッチ式縦形ホットウォール型の処理炉として構成されている。処理炉２０２は、反応管２０３を備えている。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。反応管２０３の筒中空部には処理室２０１が形成されており、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
【００２８】
基板保持具としてのボート２１７は、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。なおボート２１７の下部には、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱性材料からなる断熱部材２１８が設けられており、後述するヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなるよう構成されている。なお、断熱部材２１８は、石英や炭化シリコン等の耐熱性材料からなる複数枚の断熱板と、これらを水平姿勢で多段に支持する断熱板ホルダとにより構成してもよい。
【００２９】
反応管２０３の下方には、反応管２０３の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は反応管２０３の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９は例えばＳＵＳ等の金属材料からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には反応管２０３の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０が設けられている。
【００３０】
シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、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に接続されており、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２０３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おり、これによりボート２１７を処理室２０１内に対し搬入搬出することが可能となっている。
【００３１】
反応管２０３の外周には反応管２０３と同心円状の円筒形状に、加熱機構としてのヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７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。なお、ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化させる活性化機構としても機能する。
【００３２】
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ように構成されている。温度センサ２６３は、後述するノズル２４９ａ、２４９ｂと同様にＬ字型に構成されており、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【００３３】
主に、反応管２０３とシールキャップ２１９とにより処理室２０１が構成され、ヒータ２０７、反応管２０３及びシールキャップ２１９により処理炉２０２が構成される。
【００３４】
（ノズル）
処理室２０１内における反応管２０３の下部には、第１ノズル２４９ａ及び第２ノズル２４９ｂが反応管２０３を貫通するように設けられている。第１ノズル２４９ａ及び第２ノズル２４９ｂはＬ字型のロングノズルとして構成されている。
【００３５】
すなわち、第１ノズル２４９ａ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設けられている。第１ノズル２４９ａの側面にはガスを供給するガス供給孔２５０ａが設けられている。ガス供給孔２５０ａは反応管２０３の中心を向くように開口している。このガス供給孔２５０ａは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、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。
【００３６】
また、第２ノズル２４９ｂは、後述するバッファ室２３７内の一方の端部に、反応管２
０３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設けられている。第２ノズル２４９ｂの側面にはガスを供給するガス供給孔２５０ｂが設けられている。ガス供給孔２５０ｂはバッファ室２３７の中心を向くように開口している。このガス供給孔２５０ｂは、第１ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａと同様に、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。この複数のガス供給孔２５０ｂのそれぞれの開口面積は、バッファ室２３７内と処理室２０１内の差圧が小さい場合には、上流側（下部）から下流側（上部）まで、それぞれ同一の開口面積で同一の開口ピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって、それぞれ開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくするとよい。
【００３７】
上記のように、第２ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂのそれぞれの開口面積や開口ピッチを、上流側から下流側にかけて上述のように調節することで、まず、ガス供給孔２５０ｂのそれぞれから、流速の差はあるものの、流量がほぼ同量であるガスを噴出させることができる。そしてこのガス供給孔２５０ｂのそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室２３７内に導入し、ガス分散空間としてのバッファ室２３７内においてガスの流速差の均一化を行うよう構成されている。
【００３８】
（第１ガス供給部）
第１ノズル２４９ａの上流端（下部）には、第１ガスとしてのシリコン（Ｓｉ）含有ガス、例えばヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ（Ｈｅｘａ−Ｃｈｌｏｒｏ−Ｄｉｓｉｌａｎｅ）：Ｓｉ２Ｃｌ６）ガスを供給する第１ガス供給管２３３ａの下流端が接続されている。液体原料としてのＨＣＤは常温で液体であるため、処理室２０１内にＨＣＤガスを供給するには、ＨＣＤを加熱して気化させてから供給する方法、キャリアガスとなるＨｅ（ヘリウム）、Ｎｅ（ネオン）、Ａｒ（アルゴン）、Ｎ２（窒素）などの不活性ガスをＨＣＤの液体の中に供給し、ＨＣＤを気化させたガスをキャリアガスと共に処理室２０１内へと供給する方法（バブリング方式）などがある。以下に述べるのは、例として加熱により気化させたＨＣＤガスを供給する場合の構成である。
【００３９】
図４（ａ）に示すように、第１ガス供給管２３３ａの上流端は、ＨＣＤの液体が貯蔵されたＨＣＤ容器２６０ａ内のＨＣＤの液面上方に配置されている。第１ガス供給管２３３ａには上流側から順に、開閉弁としてのバルブ２５３ａ、液体原料としてのＨＣＤを加熱して気化させる気化部としての気化器２６１ａ、流量制御器（流量制御部）としてのマスフローコントローラ２４１ａ、開閉弁としてのバルブ２５４ａ、２５５ａが設けられている。ガス供給管２３３ａの下流端は、上述のように第１ノズル２４９ａの上流端に接続されている。バルブ２５４ａの上流側から第１ノズル２４９ａの上流端までの第１ガス供給管２３３ａには、ヒータ２８１ａが設けられ、ガス供給管２３３ａを例えば１３０℃に保っている。ＨＣＤ容器２６０ａ内のＨＣＤの液体中には、圧送ガスを供給する圧送ガス供給管２３２ａの下流端が浸漬されている。圧送ガス供給管２３２ａには上流側から順に、図示しない圧送ガス供給源、開閉弁としてのバルブ２５２ａが設けられている。圧送ガスとしては、例えばＮ２ガス等の不活性ガスを用いることができる。バルブ２５２ａを開けることにより圧送ガス供給源から圧送ガスを供給し、さらにバルブ２５３ａを開けることによりＨＣＤ容器２６０ａから気化器２６１ａへ液体原料としてのＨＣＤを圧送（供給）することが可能となる。気化器２６１ａは圧送されたＨＣＤを加熱してＨＣＤの気化ガスを発生させることが可能なように構成されている。そして、マスフローコントローラ２４１ａによって流量制御しながら、バルブ２５４ａ、２５５ａを開けることにより、気化器２６１ａ内で発生したＨＣＤガスを処理室２０１内に供給することが可能なように構成されている。
【００４０】
第１ガス供給管２３３ａのバルブ２５５ａの上流側には、ガス排気管２３６ａの上流端が接続されている。ガス排気管２３６ａには開閉弁としてのバルブ２５６ａが設けられて
いる。ガス排気管２３６ａの下流端は後述するガス排気管２３１に接続されている。バルブ２５６ａを開けることにより、処理室２０１を介さずにＨＣＤガスを排気することができるように構成されている。
【００４１】
主に、圧送ガス供給管２３２ａ、バルブ２５２ａ、ＨＣＤ容器２６０ａ、第１ガス供給管２３３ａ、バルブ２５３ａ、気化器２６１ａ、マスフローコントローラ２４１ａ、バルブ２５４ａ、２５５ａ、第１ノズル２４９ａ、ガス供給孔２５０ａにより、処理室２０１内に第１ガスを供給する第１ガス供給部が構成される。
【００４２】
（不活性ガス供給部）
第１ガス供給管２３３ａのバルブ２５４ａの下流側には、不活性ガスを供給する不活性ガス供給管２３２ｄの下流端が接続されている。不活性ガスとしては、窒素（Ｎ２）のほ、例えばヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）等のガスを用いることができる。不活性ガス供給管２３２ｄには上流側から順に、図示しない不活性ガス供給源と、開閉弁としてのバルブ２５２ｄ、２５３ｄ、流量制御器（流量制御部）としてのマスフローコントローラ２４１ｄ、ガスの逆流を防止する逆止弁としてのチャック弁２５４ｄ、異物を除去し、又はガス純度を向上させるフィルタ２６０ｄ、開閉弁としてのバルブ２５５ｄが設けられている。フィルタ２６０ｄとバルブ２５５ｄとの間の不活性ガス供給管２３２ｄは、不活性ガスを加圧した状態で貯留する貯留部としての貯留管２６１ｄとなっている。すなわち、バルブ２５２ｄ、２５３ｄを開けることにより、マスフローコントローラ２４１ｄによって流量制御しながら、不活性ガス供給源から不活性ガスを供給し、フィルタ２６０ｄとバルブ２５５ｄとの間の不活性ガス供給管２３２ｄ内に加圧した状態で不活性ガスを貯留することが可能なように構成されている。さらにバルブ２５５ｄ、２５５ａを開けることにより、加圧した状態の不活性ガスを第１ノズル２４９ａ内に供給することが可能なように構成されている。また、不活性ガスの供給をさらに継続することで、第１ノズル２４９ａを介して処理室２０１内に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。
【００４３】
上記構成においては、第１ノズル２４９ａ内への不活性ガスの供給を停止している間に、貯留管２６１ｄ内に不活性ガスを供給して加圧した状態としておくことが望ましい。これにより、不活性ガスを第１ノズル２４９ａ内に供給する際、後述するように、第１ノズル２４９ａ内から第１ガスとしてのＨＣＤガスを処理室２０１内に押し流すよう、勢いよく瞬時に流し、不活性ガスを第１ノズル２４９ａ内に供給することができる。なお、「瞬時に流す」とは、加圧されて勢いのついた不活性ガスが文字通り瞬時に流れるさまを指すほか、不活性ガスを加圧状態に保つ上記の貯留部のような構成を持たない通常のガス供給管からガスを供給した場合に比べて、供給されるガスの流速が相対的に高いさまも含む。
【００４４】
また、不活性ガスを処理室２０１内に供給することで、例えばＨＣＤガスの供給終了後、不活性ガスをパージして処理室２０１内に残留したＨＣＤガス等を排除することができる。
【００４５】
不活性ガス供給管２３２ｄのバルブ２５３ｄの上流側には、ガス排気管２３６ｄの上流端が接続されている。ガス排気管２３６ｄには開閉弁としてのバルブ２５６ｄが設けられている。ガス排気管２３６ｄの下流端は後述するガス排気管２３１に接続されている。バルブ２５６ｄを開けることにより、処理室２０１を介さずに不活性ガスを排気することができるように構成されている。
【００４６】
主に、貯留部としての貯留管２６１ｄを含む不活性ガス供給管２３２ｄ、バルブ２５２ｄ、２５３ｄ、マスフローコントローラ２４１ｄ、チャック弁２５４ｄ、フィルタ２６０ｄ、バルブ２５５ｄ、２５５ａにより、第１ノズル２４９ａ内に不活性ガスを供給する不
活性ガス供給部が構成される。
【００４７】
（第２ガス供給部）
第２ノズル２４９ｂの上流端（下部）には、第２ガスとしての窒素（Ｎ）含有ガス、例えばＮＨ３ガスを供給する第２ガス供給管２３２ｂの下流端が接続されている。図４（ｂ）に示すように、第２ガス供給管２３２ｂには上流側から順に、図示しないＮＨ３ガス供給源、開閉弁としてのバルブ２５３ｂ、流量制御器（流量制御部）としてのマスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁としてのバルブ２５４ｂ、２５５ｂが設けられている。バルブ２５３ｂ、２５４ｂ、２５５ｂを開けることにより、マスフローコントローラ２４１ｂにより流量制御しながら、ＮＨ３ガス供給源からバッファ室２３７を介して処理室２０１内にＮＨ３ガスを供給可能なように構成されている。
【００４８】
第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２５５ｂの上流側には、ガス排気管２３６ｂの上流端が接続されている。ガス排気管２３６ｂには開閉弁としてのバルブ２５６ｂが設けられている。ガス排気管２３６ｂの下流端は後述するガス排気管２３１に接続されている。バルブ２５６ｂを開けることにより、バッファ室２３７や処理室２０１を介さずにＮＨ３ガスを排気することができるように構成されている。
【００４９】
第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２５４ｂの下流側には、不活性ガスを供給する不活性ガス供給管２３２ｅの下流端が接続されている。不活性ガス供給管２３２ｅには上流側から順に、図示しない不活性ガス供給源と、開閉弁としてのバルブ２５２ｅ、２５３ｅ、流量制御器（流量制御部）としてのマスフローコントローラ２４１ｅ、開閉弁としてのバルブ２５５ｅが設けられている。バルブ２５２ｅ、２５３ｅ、２５５ｅを開けることにより、マスフローコントローラ２４１ｅによって流量制御しながら、不活性ガス供給源から第２ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内に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。不活性ガスを処理室２０１内に供給することで、例えばＮＨ３ガスの供給終了後、不活性ガスをパージして処理室２０１内に残留したＮＨ３ガス等を排除することができる。
【００５０】
不活性ガス供給管２３２ｅのバルブ２５３ｅの上流側には、ガス排気管２３６ｅの上流端が接続されている。ガス排気管２３６ｅには開閉弁としてのバルブ２５６ｅが設けられている。ガス排気管２３６ｅの下流端は後述するガス排気管２３１に接続されている。バルブ２５６ｅを開けることにより、処理室２０１を介さずに不活性ガスを排気することができるように構成されている。
【００５１】
（バッファ室）
ガス分散空間としてのバッファ室２３７は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間の円弧状の空間に、反応管２０３内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ２００の積載方向に沿って設けられている。バッファ室２３７のウエハ２００と隣接する壁の端部（第２ノズル２４９ｂが設けられる端部とは反対の端部）にはガスを供給するガス供給孔２５０ｅが設けられている。ガス供給孔２５０ｅは反応管２０３の中心を向くように開口している。このガス供給孔２５０ｅは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、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。
【００５２】
第２ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂのそれぞれよりバッファ室２３７内に噴出したガスはバッファ室２３７内で各ガスの粒子速度が緩和された後、バッファ室２３７のガス供給孔２５０ｅより処理室２０１内に噴出する。これにより、第２ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂのそれぞれよりバッファ室２３７内に噴出したガスは、バッファ室２３７のガス供給孔２５０ｅのそれぞれより処理室２０１内に噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとなる。
【００５３】
主に、第２ガス供給管２３２ｂ、バルブ２５３ｂ、マスフローコントローラ２４１ｂ、バルブ２５４ｂ、２５５ｂ、第２ノズル２４９ｂ、ガス供給孔２５０ｂ、バッファ室２３７、ガス供給孔２５０ｅにより、処理室２０１内に第２ガスを供給する第２ガス供給部が構成される。
【００５４】
（プラズマ源）
バッファ室２３７内には、図３に示すように、細長い構造を有する第１の電極である第１棒状電極２６９及び第２の電極である第２棒状電極２７０が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積層方向に沿って配設されている。第１棒状電極２６９及び第２棒状電極２７０のそれぞれは、第２ノズル２４９ｂと平行に設けられている。第１棒状電極２６９及び第２棒状電極２７０のそれぞれは、上部より下部にわたって各電極を保護する保護管である電極保護管２７５により覆われることで保護されている。この第１棒状電極２６９又は第２棒状電極２７０のいずれか一方は整合器２７２を介して高周波電源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棒状電極２６９及び第２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。
【００５５】
電極保護管２７５は、第１棒状電極２６９及び第２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内に挿入できる構造となっている。ここで、電極保護管２７５の内部が外気（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棒状電極２６９及び第２棒状電極２７０はヒータ２０７による熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管２７５の内部に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棒状電極２６９又は第２棒状電極２７０の酸化を防止する図示しない不活性ガスパージ機構が設けられている。
【００５６】
主に、第１棒状電極２６９、第２棒状電極２７０、電極保護管２７５、整合器２７２、高周波電源２７３によりプラズマ発生器（プラズマ発生部）としてのプラズマ源が構成される。なお、プラズマ源は、ガスをプラズマで活性化させる活性化機構として機能する。
【００５７】
（排気部）
反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気するガス排気管２３１が設けられている。ガス排気管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するように構成されている。ＡＰＣバルブ２４４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、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。なお、ガス排気管２３１は、図３に示すように、例えば第１ノズル２４９ａ及び温度センサ２６３の間の反応管２０３の下部側壁に設けられている。ただし図２においては、ガス排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、圧力センサ２４５の構造をそれぞれ示すため、便宜上、ガス排気管２３１を含む上記構成を紙面右側の第１ノズル２４９ａ及び第２ノズル２４９ｂと対向する位置に図示した。
【００５８】
主に、ガス排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、圧力センサ２４５により、排気部が構成される。
【００５９】
（制御部）
制御部であるコントローラ１２１は、マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｄ、２４１ｅ、バルブ２５２ａ、２５３ａ、２５４ａ、２５５ａ、２５６ａ、２５３
ｂ、２５４ｂ、２５５ｂ、２５６ｂ、２５２ｄ、２５３ｄ、２５５ｄ、２５６ｄ、２５２ｅ、２５３ｅ、２５５ｅ、２５６ｅ、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５、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、高周波電源２７３、整合器２７２等に接続されている。コントローラ１２１により、マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｄ、２４１ｅによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２５２ａ、２５３ａ、２５４ａ、２５５ａ、２５６ａ、２５３ｂ、２５４ｂ、２５５ｂ、２５６ｂ、２５２ｄ、２５３ｄ、２５５ｄ、２５６ｄ、２５２ｅ、２５３ｅ、２５５ｅ、２５６ｅの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉及び圧力センサ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・停止、回転機構２６７の回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５の昇降動作等の制御や、高周波電源２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御が行われる。
【００６０】
（４）基板処理工程
続いて本実施形態に係る基板処理工程について説明する。本実施形態に係る基板処理工程は、例えばＤＲＡＭ等の半導体デバイスの製造工程の一工程として上述の処理炉２０２により実施される。
【００６１】
ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法は、所定の成膜条件の下で、形成する膜を構成する２種類（またはそれ以上）の元素を含む反応性ガスを１種類ずつ交互にウエハ２００上に供給し、１原子層単位で基板上に吸着させ、表面反応を利用して成膜を行なう手法である。ＡＬＤ法によりウエハ２００上に窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を形成する場合には、例えばシリコン（Ｓｉ）含有ガスを供給する工程と窒素（Ｎ）含有ガスを供給する工程とを１サイクルとし、このサイクルを所定回数実施する。１回のサイクルでは、不連続な１原子層未満、または数原子層のＳｉＮ膜が形成される。したがってＳｉＮ膜の膜厚は、サイクルの繰り返し回数により制御することができる。例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、サイクルを２０回行うことで２０ÅのＳｉＮ膜を形成することができる。したがって、複数種類のガスを処理室内に同時に供給し、目標膜厚等の所定の膜特性が専らガスの連続的な供給時間で規定されるＣＶＤ法と比較して、ＡＬＤ法は膜厚制御性に優れるという特長がある。また、ＡＬＤ法で形成された膜は一般的に段差被覆性に優れ、ローディング効果（パターンの疎密依存性）を抑制することが容易であるという優位点を備えている。
【００６２】
また、ガス供給時のガス供給流量、ガス供給時間、処理室２０１内の温度、プラズマ方式の場合はプラズマパワー等の成膜条件を制御することにより、形成されるＡＬＤ薄膜の諸特性を制御することができる。例えばＳｉＮ膜の形成においては、ＳｉＮ膜の組成比が化学量論組成であるＮ／Ｓｉ≒１．３３となるように、成膜条件を制御することが可能である。あるいは、形成する膜の組成比が化学量論組成とは異なる所定の組成比となるように、成膜条件を制御することもできる。すなわち、形成する膜を構成する複数の元素のうち、少なくともひとつの元素が他の元素よりも化学量論組成に対して過剰となるように、成膜条件を制御する。このようにＡＬＤ法では、形成される膜を構成する複数の元素の比率、すなわち、膜の組成比を制御しつつ、成膜を行なうことが可能である。以下においては、ＡＬＤ法により、異なる種類の元素を含む複数種類のガスを交互に供給して、化学量論組成を有するＡＬＤ薄膜を形成するシーケンス例について説明する。
【００６３】
本実施形態に係る基板処理工程では、上述の処理炉２０２により、第１ガスとしてＳｉ含有ガス、具体的にはＨＣＤガスを用い、第２ガスとして窒素含有ガス、具体的にはＮＨ３ガスを用いてウエハ２００上に所望の絶縁膜、例えばＳｉＮ膜を成膜する。ＨＣＤガスは自己分解温度が比較的低く、例えば６３０℃以下の基板温度でＮＨ３ガス等を併せて用いることで、例えば非結晶性（アモルファス）のＳｉＮ膜を形成することができる。なお
、ここでＳｉＮ膜はＳｉ３Ｎ４を含む任意の組成のＳｉＮ膜である。
【００６４】
以下に、本実施形態に係る基板処理工程について、主に図５および図７を用いて詳述する。図５は、処理炉２０２により実施される基板処理工程のフロー図である。また、図７は、本実施形態にかかる第１ガスの供給、第２ガスの供給を交互に繰り返す際のそれぞれの供給・排気のタイミングを例示するタイミングチャート図である。以下の説明において、図２にかかる処理炉２０２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。
【００６５】
（基板搬入工程Ｓ１０）
まず、複数枚のウエハ２００をボート２１７に装填（ウエハチャージ）する。そして、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７を、ボートエレベータ１１５によって持ち上げて処理室２０１内に搬入（ボートローディング）する。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。基板搬入工程Ｓ１０においては、不活性ガス供給管２３２ｄ、２３２ｅのバルブ２５５ｄ，２５５ｅ、及びバルブ２５５ａ、２５５ｂを開けて、処理室２０１内にＮ２ガス等の不活性ガスを供給し続けることが好ましい。
【００６６】
（減圧工程Ｓ２０、昇温工程Ｓ３０）
続いて、不活性ガス供給管２３２ｄ、２３２ｅのバルブ２５５ｄ，２５５ｅを閉じ、処理室２０１内を真空ポンプ２４６により排気する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４の開度を調整することにより、処理室２０１内を所定圧力とする。また、ウエハ２００が所望の温度、例えば７０℃から６００℃となるように、ヒータ２０７によって処理室２０１内の温度を制御する。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への通電具合をフィードバック制御する。そして、回転機構２６７によりボート２１７を回転させ、ウエハ２００の回転を開始する。
【００６７】
（ＡＬＤ薄膜形成工程Ｓ４１〜Ｓ７０）
続いて、図５のＳ４１〜Ｓ５３を１サイクルとし、このサイクルを所定回数行なう（Ｓ７０）ことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＳｉＮ膜を形成する。すなわち、上記のサイクルは、処理室２０１内の排気速度を低下させた状態で第１ノズル２４９ａから処理室２０１内に第１ガスとしてのＨＣＤガスを供給する第１ガス供給工程Ｓ４１と、第１ガスの供給を止めた後、第１ノズル２４９ａ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程Ｓ４２と、処理室２０１内に残留する第１ガスを除去する第１ガス除去工程Ｓ４３と、第２ノズル２４９ｂから処理室２０１内に第２ガスとしてのＮＨ３を供給する第２ガス供給工程Ｓ５１と、処理室２０１内に残留する第２ガスを除去する第２ガス除去工程Ｓ５３と、を有する。以下に、ＡＬＤ薄膜形成工程Ｓ４１〜Ｓ７０について詳述する。なお、以下においては、随時、図６も用いながら説明を行う。図６は、本実施形態に係る第１ガスの供給から除去までの様子を示すフロー図である。
【００６８】
（第１ガス供給工程Ｓ４１）
第１ガス供給工程Ｓ４１では、処理室２０１内に第１ガスとしてのＨＣＤガスを供給する。具体的には、予め、図示しない圧送ガス供給源からＨＣＤ容器２６０ａ内に圧送ガスを供給し、液体原料としてのＨＣＤを気化器２６１ａに圧送（供給）してＨＣＤガスを安定的に発生させておく。そしてＨＣＤガスを処理室２０１内に供給する際には、例えばＡＰＣバルブ２４４の開度を絞って処理室２０１内の排気速度を低下させた状態で、第１ガス供給管２３３ａのバルブ２５４ａ、２５５ａを開けることにより、マスフローコントローラ２４１ａにより流量制御しながら、発生させたＨＣＤガスを処理室２０１内に供給してウエハ２００の表面等に吸着させる。なお、処理室２０１内の排気速度を低下させた状
態には、ＡＰＣバルブ２４４を閉じて処理室２０１内の排気を停止した状態も含む。所定時間が経過したらバルブ２５４ａを閉じ、ＨＣＤガスの処理室２０１内への供給を停止する。なお、バルブ２５５ａは開けたままとしておく。
【００６９】
上記のように、処理室２０１内の排気速度を低下させた状態で、ＨＣＤガスを所定時間、処理室２０１内に滞留させることで、ＨＣＤ分子のウエハ２００表面への吸着効率が高まる。第１ガス供給工程Ｓ４１においては、処理室２０１内に滞留しているガスは主にＨＣＤガス並びにＮ２ガス等の不活性ガスのみであり、ＨＣＤガスとの反応を起こし得るＮＨ３ガス等は流していない。したがって、ＨＣＤガスは気相反応を起こすことなく、ウエハ２００の表面、あるいはウエハ２００上にすでに吸着しているＨＣＤ分子の吸着層等の表面と化学吸着（表面反応）を起こして、ＨＣＤ分子の吸着層またはＳｉ層を形成する。ＨＣＤ分子の吸着層とは、ＨＣＤ分子の連続的な吸着層のほか、不連続な吸着層をも含む。Ｓｉ層とは、ＨＣＤ分子が分解して生成されたＳｉにより構成される連続的な層のほか、これらが重なってできるＳｉ薄膜をも含む。なお、これらすべてを指してＳｉ含有層という場合もある。なお、Ｓｉは、それ単独で固体となる元素である。
【００７０】
なお、ＨＣＤガスの供給を開始する前には、上述のように、処理室２０１内を所定の圧力としておく。ＨＣＤガスの供給開始前の段階では、処理室２０１内は、例えばＮ２ガス等の不活性ガスで満たされ（図６（ａ）参照）、３０Ｐａ程度の圧力となっている。続いて、上述のようにＨＣＤガスを処理室２０１内に供給すると（図６（ｂ）参照）、処理室２０１内の圧力は、例えば２００Ｐａから１３３０Ｐａの範囲内に上昇する。具体的には、ＨＣＤガスの吸着確率を高めるため、処理室２０１内の圧力を例えば１３３Ｐａ以上とするとよい。あるいは後述するように、少なくとも不活性ガスを第１ノズル２４９ａ内に供給して第１ノズル２４９ａ内に残留しているＨＣＤガスを処理室２０１内に押し流した後には、処理室２０１内の圧力が１３３Ｐａ以上となっていることが好ましい。ＨＣＤガスの供給量を必要最小限とするため、係る圧力は、ＨＣＤガスの供給開始前の処理室２０１内の圧力を適正値とすることにより調整可能である。あるいは、ＨＣＤガス供給時に不活性ガス等の希釈ガスをＨＣＤガスとともに供給することによっても調整可能である。但し、ＡＬＤ薄膜の成長速度の低下を避けるには、希釈ガス等を用いないほうが望ましい。
【００７１】
また、ＨＣＤガスの供給量は、例えば１００ｃｃ／秒から５００ｃｃ／秒の範囲内とする。ＨＣＤガスの供給開始から供給停止までの時間は、例えば２秒から１０秒の範囲内とする。ＨＣＤガスの使用量を必要最小限にするためには、供給量はなるべく少なく、供給時間はなるべく短くすることが好ましく、具体的には、１０ｃｃ／秒の供給量で１秒間、ＨＣＤガスを供給することができる。これにより供給される１０ｃｃのＨＣＤガスが有効に活用されれば、理論上、例えば直径３００ｍｍのウエハ２００の１００枚分の表面全面に、１層分のＨＣＤ分子又はＳｉ原子を吸着させることが可能である。
【００７２】
（不活性ガス供給工程Ｓ４２）
しかし、上記工程においてＨＣＤガスの供給を停止した時点では、第１ノズル２４９ａ内に一部のＨＣＤガスが残留していることがある。つまり、上記の第１ガス供給工程Ｓ４１を実施した段階では、第１ガス供給部より供給したＨＣＤガスの所定量、例えば１０ｃｃに対して、実際に処理室２０１内に供給される量はこれより少ない場合がある。第１ノズル２４９ａ内にＨＣＤガスが残留する要因としては、例えば第１ノズル２４９ａ内の内部圧力の上昇や、第１ノズル２４９ａ内へのＨＣＤガスの吸着等が挙げられる。特に、上述のように、ガスの吸着効率の向上のために処理室５０１内の排気を制限してＨＣＤガスを処理室５０１内に滞留させた場合には、第１ガス２４９ａの内部圧力が上昇し易く、ＨＣＤガスの残留が起こり易い。この状態のまま、後述する第１ガス除去工程Ｓ４３を実施すると、第１ノズル２４９ａ内に残留したＨＣＤガスは、ウエハ２００表面に吸着することなく処理室２０１外へと排出されてしまうため、ガスの使用効率を著しく低下させる要
因となってしまう。
【００７３】
そこで、本願発明者等は、不活性ガス供給工程Ｓ４２を新たに設け、処理室２０１内の排気速度を低下させた状態を保ったまま、不活性ガスを第１ノズル２４９ａ内に供給して上述の第１ノズル２４９ａ内に残留しているＨＣＤガスを下流側、すなわち処理室２０１内に押し流すことに想到した。これによって、より多くのＨＣＤガス、例えば第１ガス供給部により供給した所定量と略等しいＨＣＤガスを処理室２０１内に供給することができる。そして、さらにＨＣＤガスを所定時間、処理室２０１内に滞留させることにより、処理室２０１内に新たに押し流されたＨＣＤガスもウエハ２００表面の吸着反応に寄与することとなり、ガスの使用効率を向上させることができる。
【００７４】
不活性ガス供給工程Ｓ４２の具体的手法としては、バルブ２５５ｄを開けることにより、貯留管２６１ｄ内に加圧状態で貯留されていた不活性ガスを第１ノズル２４９ａ内に供給する。加圧状態となっている不活性ガスが瞬時に第１ノズル２４９ａ内に流れ込むので、より確実に、第１ノズル２４９ａ内に残留するＨＣＤガスを処理室２０１内に押し流すことができる。また、上述のように、少なくともＨＣＤガスを処理室２０１内に押し流した後に、処理室２０１内の圧力が１３３Ｐａ以上となっていることが好ましい。所定時間が経過したら、バルブ２５５ｄ、２５５ａを閉じ、不活性ガスの供給を停止する。
【００７５】
なお、ＨＣＤガスを処理室２０１内に滞留させる時間は、少なくとも上述の第１ガス供給工程Ｓ４１におけるＨＣＤガスの供給開始から１秒以上、好ましくはＨＣＤガスの供給停止後から１秒以上、より好ましくは、第１ノズル２４９ａ内のＨＣＤガスを処理室２０１内に押し流した後から１秒以上とする。
【００７６】
また、不活性ガスを第１ノズル２４９ａ内に供給する際は、第１ノズル２４９ａ内を満たすのに必要充分な供給量とすることが望ましい。すなわち、理想的には、第１ノズル２４９ａ内部の容積分及びバルブ２５４ａ、２５６ａ、２５５ｄから下流側の第１ノズル２４９ａに至るガス配管の容積分と等しい供給量の不活性ガスを供給する。これにより、第１ノズル２４９ａ内に残留していたＨＣＤガスが処理室２０１内へと押し流され、第１ノズル２４９ａ内が不活性ガスで満たされる（図６（ｃ）参照）。よって、第１ノズル２４９ａ内に残留しているＨＣＤガスを処理室２０１内へと供給することができ、より多くのＨＣＤガスを基板処理に寄与させることができる。
【００７７】
ただし、不活性ガスの供給量は、上記理想的な供給量より少なくても多くてもよい。供給量が少ない場合、第１ガスノズル２４９ａ内等に依然ＨＣＤガスの一部が残留することとなるが、ＨＣＤガスを処理室２０１内へと押し流す一定の効果は得られる。また、供給量が多い場合、一部の不活性ガスが処理室２０１内へも供給されて処理室２０１内のＨＣＤガスが若干希釈されることとなるが、より確実に第１ノズル２４９ａ内からＨＣＤガスを排出することができる。ただし、処理室２０１内に供給される不活性ガスがあまりにも多い場合は、ＨＣＤガスのウエハ２００への吸着や堆積を阻害するおそれが生じるため、不活性ガスの供給量には最適値がある。
【００７８】
ＨＣＤガスが第１ノズル２４９ａ内からより確実に排出されることで、分解性のあるＨＣＤガスが第１ノズル２４９ａ内に長く残留することがないので、処理室２０１内の熱によりＨＣＤガスが第１ノズル２４９ａ内で分解するのを抑制することができる。これにより、分解副生成物が第１ノズル２４９ａ内に堆積し、長期間経過する間に第１ノズル２４９ａに目詰まりを起こしてしまうのを抑制することができる。よって、長期間に亘って安定的に、第１ノズル２４９ａを介して処理室２０１内に所定の供給量のＨＣＤガスを供給することができ、安定した基板処理特性が得られる。また、基板処理装置１０１のメンテナンス周期を長期化することができる。
【００７９】
（第１ガス除去工程Ｓ４３）
ＨＣＤガスを所定時間、処理室２０１内に滞留させた後は、ＡＰＣバルブ２４４を開けて処理室２０１内を真空排気し、残留しているＨＣＤの気化ガスや反応後の分解物（排ガス）等を排除する。このとき、不活性ガス供給管２３２ｄが備えるバルブ２５５ｄ及びバルブ２５５ａを開け、Ｎ２等の不活性ガスを処理室２０１内に供給する（図６（ｄ）参照）。これにより、処理室２０１内や第１ノズル２４９ａ内から残留ガスを排除する効果をさらに高めることができる。所定時間経過後、バルブ２５５ｄ、２５５ａを閉じて第１ガス除去工程Ｓ４３を終了する。第１ガス除去工程Ｓ４３の実施時間は、例えば２秒から５秒の範囲内とすることができる。
【００８０】
なお、上述の不活性ガス供給工程Ｓ４２において、第１ノズル２４９ａ内への不活性ガスの供給は、所定時間経過後停止するとしたが、ＨＣＤガスの滞留時間と不活性ガスの供給時間とのタイミングによっては、不活性ガスの供給を一旦停止することなくバルブ２５５ｄを開放したままとし、不活性ガス供給工程Ｓ４２から第１ガス除去工程Ｓ４３において継続的に不活性ガスの供給を維持してもよい。
【００８１】
（第２ガス供給工程Ｓ５１）
処理室２０１内の残留ガスを除去した後、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２５３ｂ、２５４ｂ、２５５ｂを開き、マスフローコントローラ２４１ｄにより流量制御しながら、ＮＨ３ガス供給源からバッファ室２３７内に第２ガスとしてのＮＨ３ガスを供給する。また、バルブ２４３ｅを開き、不活性ガスを流す。不活性ガスはＮＨ３ガスと一緒にバッファ室２３７内に供給される。このとき、第１棒状電極２６９及び第２棒状電極２７０間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加することで、バッファ室２３７内に供給されたＮＨ３ガスをプラズマ励起し、活性種としてガス供給孔２５０ｅ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。
【００８２】
ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して処理室２０１内の圧力を、例えば２０Ｐａから１３３Ｐａの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ２４１ｂで制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば３０００ｃｃ／秒から１００００ｃｃ／秒の範囲内の流量とする。ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ２００を晒す時間は、例えば５秒から６０秒の範囲内とする。このときのヒータ２０７の温度は、上記と同様、ウエハ２００の温度が７０℃から６００℃の範囲内となるように設定する。なお、高周波電源２７３から第１棒状電極２６９及び第２棒状電極２７０間に印加する高周波電力は、例えば１００Ｗから１０００Ｗの範囲内の電力となるように設定する。ＮＨ３ガスは反応温度が高く、上記のようなウエハ温度、処理室２０１内圧力では反応し難いが、プラズマ励起することにより活性種としてガス供給孔２５０ｅから処理室２０１内に流すようにしているので、ウエハ２００の温度は上述のように設定した低い温度範囲のままでも反応させることができる。
【００８３】
第２ガス供給工程Ｓ５１では、処理室２０１内に流しているガスはＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより得られた活性種、もしくは処理室２０１内温度・圧力を高くすることで熱的に活性化されたＮＨ３ガス、並びにＮ２ガス等の不活性ガスのみであり、処理室２０１内にはＮＨ３ガスとの反応を起こし得るＨＣＤガス等は流していない。したがって、活性種となった、もしくは活性化されたＮＨ３ガスは気相反応を起こすことなく、第１ガス供給工程Ｓ４１及び不活性ガス供給工程Ｓ４２でウエハ２００上に形成されたＨＣＤの吸着層またはＳｉ層と表面反応し、これらＳｉ含有層は窒化されてシリコン（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）を含むＳｉＮ層へと改質される。
【００８４】
所定時間経過後、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２５４ｂを閉じて、ＮＨ３ガスの供給
を止める。また、高周波電源２７３から第１棒状電極２６９及び第２棒状電極２７０への高周波電力の供給を停止する。
【００８５】
（第２ガス除去工程Ｓ５３）
上記工程終了後、ＡＰＣバルブ２４４を開けて処理室２０１内を真空排気し、残留しているＮＨ３ガスや反応後の分解物（排ガス）等を排除する。このとき、不活性ガス供給管２３２ｅが備えるバルブ２５５ｅ及びバルブ２５５ｂは開放したままとし、Ｎ２等の不活性ガスの処理室２０１内への供給を維持する。これにより、処理室２０１内や第２ノズル２４９ｂ内から残留ガスを排除する効果をさらに高めることができる。所定時間経過後、バルブ２５５ｅ、２５５ｂを閉じて第２ガス除去工程Ｓ５３を終了する。第２ガス除去工程Ｓ５３の実施時間は、例えば２秒から６秒の範囲内とすることができる。
【００８６】
（サイクル工程Ｓ７０）
上記Ｓ４１〜Ｓ５３を１サイクルとし、このサイクルを所定回数実施することにより、ウエハ２００上に所定膜厚、例えば数Åから１０００ÅのＳｉＮ膜を形成する。図７に、上述のサイクルをｎサイクル行なう例を示す。図７の横軸は経過時間を示し、縦軸は各ガスの供給タイミングを示している。
【００８７】
（降温工程及び常圧復帰工程Ｓ８０）
所定のサイクルが繰り返され、所望の膜厚のＳｉＮ膜が成膜されたら、ヒータ２０７への電力供給を停止し、ボート２１７およびウエハ２００を所定の温度にまで降下させる。そして温度を降下させる間、バルブ２５４ａ、２５４ｂを開放したまま維持し、図示しない不活性ガス供給源から処理室２０１内に不活性ガスの供給を継続する。これにより、処理室２０１内を不活性ガスで置換すると共に、処理室２０１内の圧力を常圧に復帰させる。
【００８８】
（基板搬出工程Ｓ９０）
ウエハ２００が所定の温度にまで降下し、処理室２０１内が常圧に復帰したら、上述の手順とは逆の手順により、成膜後のウエハ２００を処理室２０１内から搬出する。すなわち、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を下降して、反応管２０３の下端を開口するとともに、処理済のウエハ２００をボート２１７に保持した状態で反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）する。その後、処理済みのウエハ２００はボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。なお、ボート２１７を搬出するときには、バルブ２５４ａ、２５５ａ、及びバルブ２５４ｂ、２５５ｂを開け、処理室２０１内にパージガスを供給し続けることが好ましい。以上により、処理炉２０２による基板処理工程を終了する。
【００８９】
（５）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示すひとつまたは複数の効果を奏する。
【００９０】
（ａ）本実施形態によれば、処理室２０１内の排気速度を低下させた状態で第１ノズル２４９ａから処理室２０１内に第１ガスとしてのＨＣＤガスを供給する第１ガス供給工程Ｓ４１と、第１ガスの供給を止めた後、第１ノズル２４９ａ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程Ｓ４２と、を有する構成となっている。これによって、不活性ガスにより第１ノズル２４９ａ内に残留したＨＣＤガスを押し流すことができる。そして、この押し流されたＨＣＤガスをさらにウエハ２００上への吸着反応に寄与させることができ、ガスの使用効率を向上させることができる。
【００９１】
（ｂ）また、本実施形態によれば、上記構成により、第１ノズル２４９ａ内に残留したＨＣＤガスを、より確実に処理室２０１内に排出することができる。これによって、第１ノ
ズル２４９ａ内でのＨＣＤガスの吸着・分解が抑制され、第１ノズル２４９ａの目詰まりを抑制することが可能となる。よって、目詰まりによるＨＣＤガスの供給量の低下を抑制し、長期間に亘って安定的に所定量のＨＣＤガスを処理室２０１内に供給することができる。また、基板処理装置１０１のメンテナンス周期を長期化することができる。
【００９２】
（ｃ）また、第１ノズル２４９ａ内での吸着・分解を避けて処理室２０１内の温度を低下させる等の措置をとらなくともよく、ＨＣＤガスを確実に分解させることが可能な温度以上で各工程を行うことができる。これによって、基板処理の速度やガスの使用効率を向上させることができる。
【００９３】
（ｄ）また、ＨＣＤガスのようにそもそも自己分解温度の低いガスを使用した場合であっても、処理室２０１内の温度の設定領域が低温領域へと広がるほか、例えば極性の高いガスや自己分解温度の低いガスの適用が容易となり、使用ガスの選択の幅が広がって所望の基板処理特性を得ることができる。
【００９４】
（ｅ）また、本実施形態によれば、不活性ガス供給部は、不活性ガスを貯留する貯留管２６１ｄを有している。そして、不活性ガス供給部により不活性ガスを第１ノズル２４９ａ内に流す際は、不活性ガス供給部により貯留管２６１ｄ内に不活性ガスを所定量貯留させてから瞬時に流す。これによって、より確実に第１ノズル２４９ａ内のＨＣＤガスを排出することができる。
【００９５】
（ｆ）また、本実施形態によれば、処理室２０１内に残留する第１ガスを除去する第１ガス除去工程Ｓ４３をさらに有し、第１ノズル２４９ａから処理室２０１内に不活性ガスを供給している。これによって、第１ノズル２４９ａ内に残留するＨＣＤガスをより確実に処理室２０１内へと排出することができ、第１ノズル２４９ａ内でのＨＣＤガスの吸着・分解をいっそう抑制することができる。
【００９６】
（ｇ）また、本実施形態によれば、処理室２０１内の排気速度を低下させた状態で第１ノズル２４９ａから処理室２０１内に第１ガスとしてのＨＣＤガスを供給する構成となっている。これによって、ＨＣＤガスのウエハ２００上への吸着が促進され、ガスの使用効率が向上する。
【００９７】
以下に、従来例に係る基板処理工程および課題について参考までに記載する。
【００９８】
図１７に、従来例に係る処理炉５０２内での第１ガスの供給から除去までの様子をフロー図で示す。図１７（ａ）には、ＨＣＤガス供給前の、処理室５０１内がＮ２ガス等の不活性ガスで満たされた状態を示す。ここへ、図１７（ｂ）に示すように、排気管５３１を介する処理室５０１内の排気を制限した状態で、第１ノズル５４９ａから処理室５０１内にＨＣＤガスを供給する。次に、図１７（ｃ）に示すように、ＨＣＤガスの供給を止め、所定時間ＨＣＤガスを処理室５０１内に滞留させる。これにより、ボート５１７上に載置されたウエハ２００の表面へのＨＣＤガスの吸着効率が高まってＳｉ原子等がウエハ２００上に堆積される。所定時間経過後、図１７（ｄ）に示すように、処理室５０１内の雰囲気を排気しながら第１ノズル５４９ａから不活性ガスを処理室５０１内に供給し、処理室５０１内に残留するＨＣＤガスを除去する。
【００９９】
しかしながら、上記においては、図１７（ｃ）でＨＣＤガスを処理室５０１内に滞留させている間、一部のＨＣＤガスは第１ノズル５４９ａ内に残留したままであった。そして、図１７（ｄ）に示すように、第１ノズル５４９ａ内に残留していたＨＣＤガスは、ウエハ２００表面に吸着することなく処理室５０１外に排出されてしまっていた。このように、第１ノズル５４９ａ内に残留していた分も含め、供給されたＨＣＤガスのうちの９０％
以上が反応に寄与することなく排気されてしまう場合があった。その結果、ＨＣＤガスの使用効率が充分に向上せず、基板処理工程の生産性が低下してしまうことがあった。
【０１００】
上述のような第１ノズル５４９ａ内へのＨＣＤガスの残留は、例えば第１ノズル２４９ａ内の内部圧力の上昇によって起きる。特に、上述のように、ガスの吸着効率の向上のために処理室５０１内の排気を制限してＨＣＤガスを処理室５０１内に滞留させた場合は圧力上昇が顕著となる。
【０１０１】
第１ノズル５４９ａ内にＨＣＤガスが残留し易くなる要因としては、第１ノズル５４９ａ内でのＨＣＤガスの吸着や分解の影響も挙げられる。このように、処理室２０１内に到達する前に第１ノズル５４９ａ内でＨＣＤガスが消費されてしまうと、ウエハ２００上に到達できるＨＣＤガスが減って、ガスの使用効率がますます低下する。なお、ＨＣＤガスが第１ノズル５４９ａ内に長く留まるほど、第１ノズル５４９ａ内で吸着や分解の起きる確率は高くなると考えられる。
【０１０２】
このようなＨＣＤガスの吸着・分解は、処理室５０１内の温度の影響で生じる。つまり、温度が低い場合は吸着し易く、温度が高い場合は分解し易い。これをＨＣＤガスのウエハ２００上での挙動でみると、ウエハ２００の温度が例えば４００℃以下のときは吸着が支配的になり、ウエハ２００の温度が例えば４００℃以上のときは自己分解反応を起こしてＳｉのような堆積成分が増加することが知られている。通常、ホットウォール型の基板処理装置においては、ガスの供給効率を上げるため、ノズルが基板の近傍に配置されている。したがって、ノズル内の温度は例えば処理室内の温度や基板の温度と略同等となっており、第１ノズル５４９ａ内においてもＨＣＤガスの上記挙動が起きていると考えられる。このように、第１ノズル５４９ａ内でのＨＣＤガスの吸着量や分解量は処理室５０１内の温度に依存することとなり、吸着量や分解量の制御・抑制が困難であった。
【０１０３】
上記ＨＣＤガスの吸着や分解が起きると、第１ノズル５４９ａの内壁やガス供給孔の周囲に分解副生成物が堆積して目詰まりを起こし、ＨＣＤガスの供給量が徐々に低下してしまう場合があった。これによって、ウエハ２００の処理特性が悪化したり、不安定になったりする場合があった。係る弊害を未然に防ぐため、第１ノズル５４９ａを交換したりクリーニングしたりして定期的なメンテナンスを行うことも可能であるが、安定した基板処理特性を保つため、頻繁にメンテナンスを行わなければならない場合があった。
【０１０４】
一方で、ＡＬＤ薄膜の成長速度を向上させるため、例えば極性の高いガスや自己分解温度の低いガスが使用されるようになってきた。上述のように、１原子層単位で成膜をしていくＡＬＤ法では、例えばＣＶＤ法等の他の手法に比べて膜の成長速度が遅かったためである。しかし、係る特性を持つガスは吸着や分解が起こり易く、上述のノズル内へのガス吸着や分解副生成物の堆積の弊害がますます生じやすい。また、ノズル内でのガス吸着量や分解量の制御がますます困難になる場合があった。
【０１０５】
以上のように、ＡＬＤ法が抱えるいくつかの課題に対し、従来より様々な研究や対策がなされてきた。しかし、それぞれの課題は相互に連関しており、これらの課題をすべて同時に解決することは非常に困難であった。本実施形態によれば、上述の主要課題、すなわち、ガス使用効率が低い点や、ノズル内でのガス吸着や分解副生成物の堆積の問題、それに伴うメンテナンス周期の短期化、基板処理速度の低下等の課題を同時に改善することができる。
【０１０６】
（６）本実施形態に係る変形例
続いて、本実施形態の変形例にかかる基板処理工程について説明する。本変形例においては、上記とは異なるガスを用い、異なる膜種のＡＬＤ薄膜を成膜する点が、上述の実施
形態とは異なる。その他、使用する処理炉、フロー、ガス供給タイミングは、上述の実施形態と同様であるので、それぞれ図２、図５、図７を参照するものとして、以下に上述の実施形態とは異なる点について説明する。
【０１０７】
本変形例においては、第１ガスとしてＳｉ含有ガス、具体的にはビス−ターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ（Ｂｉｓ−ｔｅｒｔ−Ａｍｉｎｏ−Ｓｉｌａｎｅ）：ＳｉＨ２（ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）））の気化ガスであるＢＴＢＡＳガスを用い、第２ガスとして酸素（Ｏ）含有ガス、具体的にはＯ２ガスを用いてウエハ２００上に所望の絶縁膜、例えばＳｉＯ膜を成膜する。なお、ここでＳｉＯ膜はＳｉＯ２を含む任意の組成のＳｉＯ膜である。液体原料としてのＢＴＢＡＳは常温で液体であり、上述のＨＣＤガスと同様、例えば気化器２６１ａを用いた供給方法が採られる。ＢＴＢＡＳガスもＨＣＤガスと同様、比較的低い温度で分解する自己分解性のガスである。
【０１０８】
以下に、具体的な成膜条件を例示する。
（ａ）第１ガス供給工程Ｓ４１（第１ガス：ＢＴＢＡＳガス）
ＢＴＢＡＳガス供給量：１００ｃｃ／秒〜５００ｃｃ／秒
ＢＴＢＡＳガス供給時間：２秒〜１０秒
処理室内圧力：２００Ｐａ〜１３３０Ｐａ
（ｂ）不活性ガス供給工程Ｓ４２
ＢＴＢＡＳガス滞留時間：２秒〜１０秒
処理室内圧力：２００Ｐａ〜２６６０Ｐａ
（ｃ）第１ガス除去工程Ｓ４３
実施時間：２秒〜６秒
（ｄ）第２ガス供給工程Ｓ５１（第２ガス：Ｏ２ガス）
Ｏ２ガス供給量：２０００ｃｃ／秒〜１００００ｃｃ／秒
Ｏ２ガス供給時間：５秒〜６０秒
処理室内圧力：２０Ｐａ〜１３３Ｐａ
高周波電力：１００Ｗ〜１０００Ｗ
（ｅ）第２ガス除去工程Ｓ５３
実施時間：２秒〜６秒
（ｆ）その他の条件
基板処理温度：７０℃〜６００℃
【０１０９】
上記Ｓ４１〜Ｓ５３を１サイクルとし、このサイクルを所定回数実施することにより、ウエハ２００上に所定膜厚、例えば数Åから１０００ÅのＳｉＯ膜を形成する。
【０１１０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る処理炉及び基板処理工程について、その構成を以下に説明する。本実施形態に係る処理炉は、３種類のガスを供給するガス供給系を備える点が、２種類のガス供給系を備える上述の実施形態とは異なる。また、本実施形態に係る基板処理工程は、上述の実施形態における第２ガス供給工程Ｓ５１に相当する工程の後にも不活性ガス供給工程を有する点が、上述の実施形態とは異なる。以下に、その詳細を説明する。
【０１１１】
（１）処理炉の構成
本実施形態にかかる処理炉２０２の構成について、主に図８を用いて説明する。なお、上述の実施形態と同様の構成については、上述と同様の機能を有する構成要件に同一の符号を付して説明を省略する。
【０１１２】
（第３ガス供給部）
図８、図９（ｂ）に示すように、第２ガス供給部が有する第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２５４ｂの下流側には、第３ガスとしての酸素（Ｏ）含有ガス、例えばＮ２Ｏガスを供給する第３ガス供給管２３２ｃが接続されている。図９（ｂ）に示すように、第３ガス供給管２３２ｃには上流側から順に、図示しないＮ２Ｏガス供給源、開閉弁としてのバルブ２５３ｃ、流量制御器（流量制御部）としてのマスフローコントローラ２４１ｃ、開閉弁としてのバルブ２５４ｃが設けられている。バルブ２５３ｃ、２５４ｃ、２５５ｂを開けることにより、マスフローコントローラ２４１ｃにより流量制御しながら、Ｎ２Ｏガス供給源からバッファ室２３７を介して処理室２０１内にＮ２Ｏガスを供給可能なように構成されている。
【０１１３】
また、第２ガス供給管２３２ｂに上流端が接続されるガス排気管２３６ｂのバルブ２５６ｂを開けることにより、バッファ室２３７や処理室２０１を介さずに第２ガスとしてのＮＨ３ガス及び第３ガスとしてのＮ２Ｏガスを排気することができるように構成されている。
【０１１４】
主に、第３ガス供給管２３２ｃ、バルブ２５３ｃ、マスフローコントローラ２４１ｃ、バルブ２５４ｃ、２５５ｂ、第２ノズル２４９ｂ、ガス供給孔２５０ｂ、バッファ室２３７、ガス供給孔２５０ｅにより、処理室２０１内に第３ガスを供給する第３ガス供給部が構成される。
【０１１５】
（不活性ガス供給部）
図９（ｂ）に示すように、本実施形態においては、第２ガス供給部（第３ガス供給部）にも貯留部を有する不活性ガス供給部が接続されている。つまり、不活性ガス供給部の一部をなす不活性ガス供給管２３２ｅには、マスフローコントローラ２４１ｅとバルブ２５５ｅとの間に、さらにガスの逆流を防止する逆止弁としてのチャック弁２５４ｅ、
異物を除去し、又はガス純度を向上させるフィルタ２６０ｅ、貯留部としての貯留タンク２６２ｅが設けられている。貯留タンク２６２ｅは、不活性ガスを加圧した状態で貯留する。すなわち、バルブ２５２ｅ、２５３ｅを開けることにより、マスフローコントローラ２４１ｅによって流量制御しながら、不活性ガス供給源から不活性ガスを供給し、貯留タンク２６２ｅ内に加圧した状態で不活性ガスを貯留することが可能なように構成されている。さらにバルブ２５５ｅ、２５５ｂを開けることにより、加圧した状態の不活性ガスを第２ノズル２４９ｂ内に供給することが可能なように構成されている。
【０１１６】
また、図９（ａ）に示すように、本実施形態においては、第１ガス供給部に接続される不活性ガス供給管２３２ｄにも、フィルタ２６０ｄとバルブ２５５ｄとの間に、さらに貯留部としての貯留タンク２６２ｄが設けられている。
【０１１７】
このように、貯留タンク２６２ｄ、２６２ｅを備える構成とすることで、上述の図４（ａ）の貯留管２６１ｄを備える構成と比べて、第１ノズル２４９ａ内のＨＣＤガスや、第２ノズル２４９ｂ内のＮＨ３ガス及びＮ２Ｏガスを処理室２０１内に押し流す力がさらに強まる。
【０１１８】
主に、不活性ガス供給管２３２ｄ、バルブ２５２ｄ、２５３ｄ、マスフローコントローラ２４１ｄ、チャック弁２５４ｄ、フィルタ２６０ｄ、貯留タンク２６２ｄ、バルブ２５５ｄ、２５５ａ、不活性ガス供給管２３２ｅ、バルブ２５２ｅ、２５３ｅ、マスフローコントローラ２４１ｅ、チャック弁２５４ｅ、フィルタ２６０ｅ、貯留タンク２６２ｅ、バルブ２５５ｅ、２５５ｂにより、第１ノズル２４９ａ内及び第２ノズル２４９ｂ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部が構成される。
【０１１９】
（２）基板処理工程
続いて、本実施形態にかかる基板処理工程について説明する。本実施形態に係る基板処理工程では、上記の３種類のガス供給系を備える処理炉２０２により、第１ガス、第２ガスとしてはそれぞれ、上述の実施形態と同様、ＨＣＤガス、ＮＨ３ガスを用い、第３ガスとしては酸素（Ｏ）含有ガス、具体的にはＮ２Ｏガスを用いてウエハ２００上に所望の絶縁膜、例えばＳｉＯＮ膜を成膜する。なお、ここでＳｉＯＮ膜はＳｉ２ＯＮ２を含む任意の組成のＳｉＯＮ膜である。
【０１２０】
図１０は、処理炉２０２により実施される基板処理工程のフロー図である。また、図１１は、本実施形態にかかる第１ガスの供給、第２ガス・第３ガスの供給を交互に繰り返す際のそれぞれの供給・排気のタイミングを例示するタイミングチャート図である。
【０１２１】
上記のように、本実施形態に係る基板処理工程は、第２ガス・第３ガス供給工程Ｓ５１（図５における第２ガス供給工程Ｓ５１に相当）の後にも不活性ガス供給工程Ｓ５２を有する点が、上述の実施形態とは異なる。以下の説明では、図１０中、上述の実施形態と同様の工程については、上述と同一の符号を付して説明を省略する。
【０１２２】
（ＡＬＤ薄膜形成工程Ｓ４１〜Ｓ７０）
図１０のＳ４０ａ〜Ｓ５０ｂを１サイクルとし、このサイクルを所定回数行なう（Ｓ７０）ことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＳｉＯＮ膜を形成する。すなわち、第１ノズル２４９ａ内に第１ガスとしてのＨＣＤガスを流し、処理室２０１内の排気速度を低下させた状態で第１ノズル２４９ａから処理室２０１内に第１ガスを供給する第１ガス供給工程Ｓ４１を有する第１の工程Ｓ４０ａと、処理室２０１内に残留する第１ガスを除去する第２の工程Ｓ４０ｂと、第２ノズル２４９ｂ内に第２ガスとしてのＮＨ３ガス及び第３ガスとしてのＮ２Ｏガスを流し、処理室２０１内の排気速度を低下させた状態で第２ノズル２４９ｂから処理室２０１内に第２ガス・第３ガスを供給する第２ガス・第３ガス供給工程Ｓ５１を有する第３の工程Ｓ５０ａと、処理室２０１内に残留する第２ガス・第３ガスを除去する第４の工程Ｓ５０ｂと、を１サイクルとしてこのサイクルを順に所定回数繰り返すことにより、ウエハ２００に所定のＡＬＤ薄膜を形成する。
【０１２３】
そして、第１の工程Ｓ４０ａ及び第３の工程Ｓ５０ａは、第１ノズル２４９ａ内又は第２ノズル２４９ｂ内に流した第１ガス、又は第２ガス・第３ガスを処理室２０１内に押し流すよう、不活性ガスを第１ノズル２４９ａ内又は第２ノズル２４９ｂ内に供給する不活性ガス供給工程Ｓ４２、Ｓ５２をさらに有する。また、第２の工程Ｓ４０ｂでは第１ガス除去工程Ｓ４３を実施し、第４の工程Ｓ５０ｂでは第２ガス・第３ガス除去工程Ｓ５３を実施する。Ｓ４１〜Ｓ４３までは、上述の第１実施形態と同様の手順、処理条件にて行う。
【０１２４】
（第２ガス・第３ガス供給工程Ｓ５１）
第２ガス・第３ガス供給工程Ｓ５１では、処理室２０１内にバッファ室２３７を介して、第２ガスとしてのＮＨ３ガス及び第３ガスとしてのＮ２Ｏガスを供給する。具体的には、ＡＰＣバルブ２４４の開度を絞って（ＡＰＣバルブ２４４を閉じて処理室２０１内の排気を停止した状態も含む）処理室２０１内の排気速度を低下させた状態で、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２５３ｂ、２５４ｂ、２５５ｂを開き、マスフローコントローラ２４１ｂにより流量制御しながら、ＮＨ３ガス供給源からバッファ室２３７内に第２ガスとしてのＮＨ３ガスを供給する。また、第３ガス供給管２３２ｃのバルブ２５３ｃ、２５４ｃを開き、マスフローコントローラ２４１ｃにより流量制御しながら、Ｎ２Ｏガス供給源からバッファ室２３７内に第３ガスとしてのＮ２Ｏガスを供給する。
【０１２５】
流量制御されたＮＨ３ガスは流量制御されたＮ２Ｏガスと混合されて、バッファ室２３７内に供給される。このとき、第１棒状電極２６９及び第２棒状電極２７０間には高周波
電力を印加しない。また、処理室２０１内の温度は、例えば７０℃から６００℃の範囲内とし、処理室２０１内の圧力は、例えば２０Ｐａから１３３０Ｐａの範囲内とする。これにより、バッファ室２３７内に供給されたＮＨ３ガスとＮ２Ｏガスとは熱で活性化されて、ガス供給孔２５０ｅから処理室２０１内に供給される。なお、ＮＨ３ガスとＮ２Ｏガスとは熱で活性化させて供給した方が、穏やかな反応を生じさせることができ、酸化及び窒化を穏やかに行うことができる。
【０１２６】
上記のように、処理室２０１内の排気速度を低下させた状態で、ＮＨ３ガス及びＮ２Ｏガスを所定時間、処理室２０１内に滞留させることで、ＮＨ３分子及びＮ２Ｏ分子の表面反応効率が高まり、ウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層は酸化及び窒化されてシリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）及び窒素（Ｎ）を含むＳｉＯＮ層へと改質される。
【０１２７】
所定時間が経過したらバルブ２５４ｂ、２５４ｃを閉じ、ＮＨ３ガス及びＮ２Ｏガスの処理室２０１内への供給を停止する。なお、バルブ２５５ｂは開けたままとしておく。
【０１２８】
なお、ＮＨ３ガス及びＮ２Ｏガスの供給量は、例えばそれぞれ３０００ｃｃ／秒から１００００ｃｃ／秒の範囲内とする。また、供給時間は、例えば５秒から６０秒の範囲内とする。具体的には、ガスの使用量を必要最小限にするため、３０００ｃｃ／秒の供給量で１５秒間、ＮＨ３ガス及びＮ２Ｏガスをそれぞれ供給することができる。
【０１２９】
（不活性ガス供給工程Ｓ５２）
次に、第２ノズル２４９ｂ内に残留したＮＨ３ガス及びＮ２Ｏガスが有効に活用されるよう、上述の第２ノズル２４９ｂ内に残留しているＮＨ３ガス及びＮ２Ｏガスを下流側、すなわち処理室２０１内に押し流す。具体的には、バルブ２５５ｅを開けることにより、貯留タンク２６２ｅ内に加圧状態で貯留されていた不活性ガスを第２ノズル２４９ｂ内に供給する。本実施形態においては、貯留タンク２６２ｅをさらに備える構成としたので、ＮＨ３ガス及びＮ２Ｏガスを処理室２０１内に押し流す力がさらに強まり、より確実に、第２ノズル２４９ｂからＮＨ３ガス及びＮ２Ｏガスを排出ことができる。所定時間が経過したら、バルブ２５５ｅ、２５５ｂを閉じ、不活性ガスの供給を停止する。
【０１３０】
不活性ガスを第２ノズル２４９ｂ内に供給する際の処理室２０１内の圧力や不活性ガスの供給量等は、これまでに述べてきた不活性ガス供給工程Ｓ４２と同様とすることができる。これにより、第２ノズル２４９ｂ内に残留していたＮＨ３ガス及びＮ２Ｏガスが処理室２０１内へと押し流され、第２ノズル２４９ｂ内が不活性ガスで満たされる。
【０１３１】
ＮＨ３ガス等のような極性分子は第２ノズル２４９ｂ内での吸着が起き易いため、自己分解性を持たず、分解副生成物等を堆積させることのないＮＨ３ガス等のようなガスに対しても本発明を適用することは有効である。上記により、第２ノズル２４９ｂ内に残留していたＮＨ３ガス及びＮ２Ｏガスが、より確実に処理室２０１内に供給されるので、ＮＨ３ガス及びＮ２Ｏガスの使用効率を向上させることができ、また、安定的に所定量のＮＨ３ガス及びＮ２Ｏガスを処理室２０１内に供給することができる。
【０１３２】
上記の状態を維持したまま、さらにＮＨ３ガス及びＮ２Ｏガスを所定時間、処理室２０１内に滞留させ、ＮＨ３分子及びＮ２Ｏ分子の表面反応を促進させる。なお、ＮＨ３ガス及びＮ２Ｏガスを処理室２０１内に滞留させる時間は、上述の不活性ガス供給工程Ｓ４２と同様とすることができる。
【０１３３】
（第２ガス・第３ガス除去工程Ｓ５３）
ＡＰＣバルブ２４４、バルブ２５５ｅ、２５５ｂを開け、不活性ガスを処理室２０１内に供給しつつ、処理室２０１内を真空排気し、残留しているＮＨ３ガスやＮ２Ｏガス、反
応後の分解物（排ガス）等を排除する。所定時間経過後、バルブ２５５ｅ、２５５ｂを閉じる。第２ガス・第３ガス除去工程Ｓ５３の実施時間は、第１ガス除去工程Ｓ４３と同様とすることができる。なお、各工程間のタイミングによっては、不活性ガス供給工程Ｓ５２から第２ガス・第３ガス除去工程Ｓ５３において継続的に不活性ガスの供給を維持してもよい。
【０１３４】
（サイクル工程Ｓ７０）
上記Ｓ４１〜Ｓ５３を１サイクルとし、このサイクルを所定回数実施することにより、ウエハ２００上に所定膜厚、例えば数Åから１０００ÅのＳｉＯＮ膜を形成する。図１１に、上述のサイクルをｎサイクル行なう例を示す。
【０１３５】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態においても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１３６】
また本実施形態によれば、第２ガス、第３ガスを供給する際にも、不活性ガス供給工程Ｓ５２、Ｓ６２を実施している。これによって、第２ガス、第３ガスについても、ガスの使用効率を向上させることができ、また、安定的な供給が可能となる。
【０１３７】
また本実施形態によれば、不活性ガス供給部は、不活性ガスを貯留する貯留タンク２６２ｄ、２６２ｅを有している。これによって、より確実に第１ノズル２４９ａ内の第１ガスや、第２ノズル２４９ｂ内の第２ガス、第３ガスを排出することができる。
【０１３８】
（４）本実施形態に係る変形例
続いて、本実施形態の変形例にかかる基板処理工程について説明する。第３実施形態においては、３種類のガスのうち、２種類のガスを同時に処理室２０１内に供給することとしたが、３種類のガスを１種類ずつ順に処理室２０１内に供給し、それを複数回繰り返すという手法をとることも可能である。本変形例においては、上記とは異なるガスを用い、それぞれのガスを１種類ずつ供給して異なる膜種のＡＬＤ薄膜を成膜する点が、上述の実施形態とは異なる。使用する処理炉は上述の実施形態と同様であるので図８を参照するものとして、以下に、上述の実施形態とは異なる点について説明する。
【０１３９】
本変形例においては、第１ガスとしてＳｉ含有ガス、具体的にはＢＴＢＡＳガスを用い、第２ガスとして炭素（Ｃ）含有ガス、具体的にはＣ２Ｈ４ガスを用い、第３ガスとして窒素（Ｎ）含有ガス、具体的にはＮＨ３ガスを用いてウエハ２００上に所望の絶縁膜、例えばＳｉＣＮ膜を成膜する。なお、ここでＳｉＣＮ膜は任意の組成のＳｉＣＮ膜である。
【０１４０】
図１２は、本変形例に係る基板処理工程のフロー図である。また、図１３は、本変形例に係る第１ガスの供給、第２ガスの供給、第３ガスの供給を順に繰り返す際のそれぞれの供給・排気のタイミングを例示するタイミングチャート図である。
【０１４１】
図１２に示すＳ４１〜Ｓ４３は上述のＢＴＢＡＳを使用する実施形態と同様の手順、処理条件にて行う。また、Ｓ５１〜Ｓ６３までの工程についても、Ｓ５１〜Ｓ５３では第２ガスのみを使用する点、Ｓ６１〜Ｓ６３までは第３ガスのみを使用する点以外、上述の実施形態のＳ５１〜Ｓ５３までの工程と同様の手順にて行う。
【０１４２】
以下に、Ｓ５１〜Ｓ６３までの具体的な成膜条件を例示する。
（ａ）第２ガス供給工程Ｓ５１（第２ガス：Ｃ２Ｈ４ガス）
Ｃ２Ｈ４ガス供給量：２０００ｃｃ／秒〜６０００ｃｃ／秒
Ｃ２Ｈ４ガス供給時間：５秒〜６０秒
処理室内圧力：２０Ｐａ〜１３３０Ｐａ
（ｂ）不活性ガス供給工程Ｓ５２
Ｃ２Ｈ４ガス滞留時間：２秒〜１０秒
処理室内圧力：２０Ｐａ〜２６６０Ｐａ
（ｃ）第２ガス除去工程Ｓ５３
実施時間：２秒〜１０秒
（ｄ）第３ガス供給工程Ｓ６１（第３ガス：ＮＨ３ガス）
ＮＨ３ガス供給量：３０００ｃｃ／秒〜１００００ｃｃ／秒
ＮＨ３ガス供給時間：５秒〜６０秒
処理室内圧力：２０Ｐａ〜１３３０Ｐａ
（ｅ）不活性ガス供給工程Ｓ６２
ＮＨ３ガス滞留時間：２秒〜２０秒
処理室内圧力：２０Ｐａ〜２６６０Ｐａ
（ｆ）第３ガス除去工程Ｓ６３
実施時間：２秒〜１０秒
（ｇ）その他の条件
基板処理温度：７０℃〜６００℃
【０１４３】
以上、Ｓ４１〜Ｓ６３を１サイクルとし、このサイクルを所定回数実施することにより、ウエハ２００上に所定膜厚、例えば数Åから１０００ÅのＳｉＣＮ膜を形成する。図１３に、上述のサイクルをｎサイクル行なう例を示す。
【０１４４】
［他の実施の形態］
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明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。
【０１４５】
すなわち、上述の実施形態で述べた以外のガス組合せ、供給順で各ＡＬＤ薄膜を形成することが可能であり、本発明は、その中の任意のガス供給工程に対して適用することが可能である。その際、任意のガス供給工程にて、幾種類かのガスを同時に供給することも可能である。また、プラズマによるガス励起を任意の工程に適用することが可能である。
【０１４６】
例えば、第１実施形態の第２ガス供給工程Ｓ５１においては、ＮＨ３ガスを供給する際にプラズマ励起させることとしたが、ＮＨ３ガスをプラズマによる手法に依らずに、熱的に活性化することも可能である。
【０１４７】
また、不活性ガスの供給には、貯留部としての貯留管２６１ｄや、貯留タンク２６２ｄ、２６２ｅを備えるガス供給系を適用することが可能であるほか、貯留部を有さない通常のガス供給系によっても、本発明に係る不活性ガスの供給を行うことが可能である。
【０１４８】
また、不活性ガスや第１ガス等の反応性ガスの供給量、供給時間等は、ガス供給系の構成やノズル径、ノズル長等に応じて、適宜、最適化することが可能である。このとき、例えばノズルの内径を太くして内部圧力を低下させたり、第１ガス等の反応性ガスを供給する際に不活性ガス等で希釈して反応性ガスの分圧を低下させたりしたうえで、本発明を適用することも可能である。ノズルの内径を単に太くしただけでは、ノズル内の反応性ガスの存在量自体が増加して反応性ガスの供給効率が低下してしまうが、本発明の適用により、不活性ガスによってノズル内に残留した反応性ガスが押し流されるため、供給効率を低下させることがない。なお、反応性ガスを希釈して供給する際は、ウエハ２００上に吸着し難くなったり、一度吸着したＨＣＤガスが離脱し易くなったりする場合があるので注意が必要である。
【０１４９】
また、上記の実施形態とは異なるガス種を用いて、種々のＡＬＤ膜を成膜する際にも、
その中の任意のガス供給工程に対して、本発明を適用することが可能である。
【０１５０】
具体例としては、Ｓｉ含有ガスを用いてＳｉ系膜を成膜する場合や、金属含有ガスを用いて金属系膜を成膜する場合等がある。Ｓｉ含有ガスとしては、ＨＣＤガスに替えて、例えばジクロロシラン（ＤＣＳ（Ｄｉ−Ｃｈｌｏｒｏ−Ｓｉｌａｎｅ）：ＳｉＨ２Ｃｌ２）を気化させたＤＣＳガスを使用することも可能である。液体原料としてのＤＣＳは常温で液体であり、ＨＣＤガスと同様、気化器を備えるガス供給系により供給することができる。ＤＣＳガスもＨＣＤガスと同様、比較的低い温度で分解する自己分解性のガスである。また、その他に、モノシラン（ＳｉＨ４）ガスやジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ３）ガスのようなシリコン水素塩化物のガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）ガスやテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスのようなシリコン塩化物のガス等を用いることができる。Ｓｉ系膜としては、上述のＳｉＮやＳｉＯ、ＳｉＯＮ，ＳｉＣＮ等の膜の他に、ＳｉＣ、ＳｉＯＣＮ等のＡＬＤ薄膜を成膜することができる。
【０１５１】
また、金属含有ガスとしては、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム：（ＣＨ３）３Ａｌ）ガス等のＡｌ含有ガスや、ＴＥＭＡＨ（テトラキスエチルメチルアミノハフニウム：Ｈｆ（ＮＥｔＭｅ）４）ガス等のＨｆ含有ガス、ＴＥＭＡＺ（テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム：Ｚｒ（ＮＥｔＭｅ）４、）ガス等のＺｒ含有ガス等を用いることができ、金属系膜としては、ＡｌＯやＨｆＯ、ＺｒＯ、ＨｆＡｌＯ、ＺｒＡｌＯ等のＡＬＤ薄膜を成膜することができる。
【０１５２】
また、酸素（Ｏ）含有ガスとしては、Ｏ２ガスに替えて、例えばオゾン（Ｏ３）ガス等も用いることができる。Ｏ３ガスは分解によりＯ２や酸素ラジカルを発生させるため、反応性の高いガスである。よって、例えばプラズマ励起により活性種としなくとも充分な反応性が得られやすい。また、Ｏ２ガスやＯ３ガスの他に、例えばＨ２Ｏ（水蒸気）等を用いることも可能である。また、Ｎ２Ｏガスに替えて、ＮＯガス等を用いることも可能である。炭素（Ｃ）含有ガスとしては、Ｃ２Ｈ４ガスのほか、Ｃ２Ｈ２ガス、Ｃ３Ｈ８ガス等の炭化水素系ガス等の使用が可能である。
【０１５３】
また、上述の実施形態においては、主に、化学量論組成を有するＡＬＤ薄膜を形成するシーケンス例について説明したが、ガス供給流量、ガス供給時間、処理室２０１内の温度、プラズマ方式の場合はプラズマパワー等の成膜条件を制御することにより、化学量論組成を有さないＡＬＤ薄膜を形成することも可能である。例えば、化学量論組成を有さないＳｉＮ膜を形成する手法について、以下に、いくつかの具体例を挙げて説明する。
【０１５４】
化学量論組成を有さないＡＬＤ薄膜を形成する手法として、例えば上述のＳ４１〜Ｓ５３を１サイクルとする工程の組み合わせにおいて、Ｓｉ層の窒化反応を飽和させないようにすることができる。例えば第１ガス供給工程Ｓ４１及び不活性ガス供給工程Ｓ４２で数原子層のＳｉ層を形成した場合は、その表面層（表面の１原子層）の少なくとも一部を窒化させる。この場合、数原子層のＳｉ層の全体を窒化させないように、Ｓｉ層の窒化反応が非飽和となる条件下で各工程を実施する。なお、条件によっては数原子層のＳｉ層の表面層から下の数層を窒化させることもできるが、表面層だけを窒化させる方が、ＳｉＮ膜の組成比の制御性を向上させることができるため好ましい。また、例えば第１ガス供給工程Ｓ４１及び不活性ガス供給工程Ｓ４２で１原子層または１原子層未満のＳｉ層を形成した場合は、そのＳｉ層の一部を窒化させるようにする。この場合も、１原子層または１原子層未満のＳｉ層の全体を窒化させないように、Ｓｉ層の窒化反応が非飽和となる条件下で各工程を実施する。なお、窒素は、それ単独では固体とはならない元素である。
【０１５５】
Ｓｉ層の窒化反応が非飽和となるようにするには、例えば上記第１ガス供給工程Ｓ４１及び不活性ガス供給工程Ｓ４２における処理室２０１内の圧力、または、圧力およびガス
供給時間を、化学量論的な組成を持つＳｉＮ膜を形成する場合よりも高く、または、長くする。このように処理条件を制御することで、第１ガス供給工程Ｓ４１及び不活性ガス供給工程Ｓ４２におけるＳｉの供給量を、化学量論的な組成を持つＳｉＮ膜を形成する場合よりも過剰にする。そして第１ガス供給工程Ｓ４１及び不活性ガス供給工程Ｓ４２におけるＳｉの過剰供給により、第２ガス供給工程Ｓ５１におけるＳｉ層の窒化反応を飽和させないようにする。すなわち、化学量論的な組成を持つＳｉＮ膜を形成する場合よりも、第１ガス供給工程Ｓ４１及び不活性ガス供給工程Ｓ４２で与えるＳｉ原子の数を過剰にし、これにより、第２ガス供給工程Ｓ５１でのＳｉ層の窒化反応を抑制させる。このように、化学量論的な組成に対し、シリコン（Ｓｉ）の方が窒素（Ｎ）よりも過剰となるようにＳｉＮ膜の組成比を制御する。
【０１５６】
もしくは、第２ガス供給工程Ｓ５１における処理室２０１内の圧力、または、圧力およびガス供給時間を、化学量論的な組成を持つＳｉＮ膜を形成する場合よりも低く、または、短くする。このように処理条件を制御することで、第２ガス供給工程Ｓ５１における窒素の供給量を、化学量論的な組成を持ＳｉＮ膜を形成する場合よりも不足させる。そして第２ガス供給工程Ｓ５１における窒素の不足供給により、第２ガス供給工程Ｓ５１におけるＳｉ層の窒化反応を飽和させないようにする。すなわち、化学量論的な組成を持つＳｉＮ膜を形成する場合よりも、第２ガス供給工程Ｓ５１で与える窒素原子の数を不足させ、これにより、第２ガス供給工程Ｓ５１でのＳｉＮ層の窒化反応を抑制させる。このように、化学量論的な組成に対し、シリコン（Ｓｉ）の方が窒素（Ｎ）よりも過剰となるようにＳｉＮ膜の組成比を制御する。
【実施例】
【０１５７】
次に、具体的な数値を挙げて本発明に係る実施例を示す。
【０１５８】
本実施例では、図２に示す処理炉２０２と同様の構成の処理炉により、図５に示す工程と同様の工程を用いてＳｉＮ膜を成膜したときのＨＣＤガスの消費量を測定した。測定にあたっては、ＨＣＤガスの供給量を０．３ＳＬＭから０．５ＳＬＭまで変化させ、それぞれの供給量における消費量について測定を行った。
【０１５９】
本実施例に係る基板処理工程は、図１４に例示するサイクルレシピに従って実施した。図１４に示すように、本実施例に係るサイクルレシピは、ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ１２までの１２ステップを有し、各種パラメータ及びその設定値により構成されている。パラメータとしては、各ステップのタイミング（ＡＬＤ  Ｔｉｍｉｎｇ）や、各ステップにおける処理内容（ＥＶＥＮＴ  ＮＡＭＥ）、到達目標圧力（Ｐｅａｋ  ＰＲＳ）、処理時間（ＴＩＭＥ）、ＡＰＣバルブ２４４動作（ＡＰＣ）、真空ポンプ２４６の排気（Ｐｕｍｐ）、各種ガスの供給量（ＧＡＳ  Ｆ／Ｒ  ＳＬＭ）等があり、それぞれ任意の動作や値が設定されている。図１４には、ＨＣＤガスの供給量が０．３ＳＬＭの場合が例示されている。図中、「Ｎ２：０．５ＳＬＭ  Ｐｕｓｈ」とあるのが、不活性ガス供給工程Ｓ４３に係る設定を表わしたものである。なお、図１４に例示するサイクルレシピは、処理炉２０２における基板処理の状態を示す基板処理状態表示画面として、例えばコントローラ１２１に接続された図示しないモニタ装置（画面表示装置）に表示されるように構成されている。
【０１６０】
本実施例の具体的な成膜条件を、以下に示す。
（ａ）第１ガス供給工程Ｓ４１（図１４のＳＴＥＰ４参照）
ＨＣＤガス供給量：０．３ＳＬＭ、０．４ＳＬＭ、０．５ＳＬＭ
ＨＣＤガス供給時間：２秒
処理室内圧力（到達目標圧力）：３００Ｐａ
ＡＰＣバルブ動作：閉
（ｂ）不活性ガス供給工程Ｓ４２（図１４のＳＴＥＰ５参照）
不活性ガス供給量：０．５ＳＬＭ
ＨＣＤガス供給量：０ＳＬＭ
ＨＣＤガス滞留時間：２秒
処理室内圧力（到達目標圧力）：４４０Ｐａ
ＡＰＣバルブ動作：閉
（ｃ）第１ガス除去工程Ｓ４３（図１４のＳＴＥＰ６〜７参照）
（真空排気）
実施時間：４秒
処理室内圧力（到達目標圧力）：３４Ｐａ
ＡＰＣバルブ動作：開
（圧力調整）
ＮＨ３ガス供給量：３ＳＬＭ
ＮＨ３ガス供給時間：２秒
処理室内圧力（到達目標圧力）：２３２Ｐａ
ＡＰＣバルブ動作：閉
（ｄ）第２ガス供給工程Ｓ５１（図１４のＳＴＥＰ８〜１２参照）
ＮＨ３ガス供給量：３ＳＬＭ
ＮＨ３ガス供給時間：１９秒
処理室内圧力（到達目標圧力）：４２Ｐａ〜６８０Ｐａ
ＡＰＣバルブ動作：開／閉
（ｅ）第２ガス除去工程Ｓ５３（図１４のＳＴＥＰ１〜３参照）
（真空排気）
実施時間：４秒
処理室内圧力（到達目標圧力）：３１Ｐａ
ＡＰＣバルブ動作：開
（圧力調整）
実施時間：１秒
処理室内圧力（到達目標圧力）：１０２Ｐａ
ＡＰＣバルブ動作：閉
（ｆ）その他の条件
基板処理温度：６００℃
１サイクル（上記（ａ）〜（ｅ）まで）：３４秒
【０１６１】
図１５に、上記成膜条件下でのＨＣＤガスの消費量を示す。すなわち、図１５においては、第１ガス供給工程Ｓ４１におけるＨＣＤガスの供給量を０．３ＳＬＭから０．５ＳＬＭの間で変化させ、上記のサイクル（合計３４秒間）を任意の回数実施したときの、それぞれの供給量におけるＨＣＤガスの消費量を調べた。図１５の横軸は、ＨＣＤガスの供給量（ＳＬＭ）である。グラフ左側の縦軸は、１分あたりのＨＣＤガスの消費量（ｃｃ／ｍｉｎ）である。係る消費量（ｃｃ／ｍｉｎ）は、上記のサイクルを任意の回数実施した際のＨＣＤガスの総消費量（ｃｃ）をかかった時間（ｍｉｎ）で割った値である。また、グラフ右側の縦軸は、直径３００ｍｍのウエハ２００の１００枚分の表面全面に、膜厚が１ÅのＳｉＮ膜が形成されるまでのＨＣＤガスの消費量（ｃｃ／Å）である。係る消費量（ｃｃ／Å）は、上記のサイクルを任意の回数実施した際のＨＣＤガスの総消費量（ｃｃ）を形成されたＳｉＮ膜の膜厚（Å）で割った値である。図中、◆印がＨＣＤガスの各供給量における１分あたりのＨＣＤガスの消費量（ｃｃ／ｍｉｎ）であり、■印がＨＣＤガスの各供給量における１ÅのＳｉＮ膜が形成されるまでのＨＣＤガスの消費量（ｃｃ／Å）である。また、図中、○印は、上記と同一の条件下で第１ガスとしてＤＣＳガスを用いた場合における、供給量が０．５ＳＬＭのときのＤＣＳガスの消費量（ｃｃ／Å）である。
【０１６２】
図１５に示すように、ＨＣＤガスの供給量が０．３ＳＬＭのときＨＣＤガスの消費量（
ｃｃ／ｍｉｎ）、つまり基板処理に寄与した分量は、約８０ｃｃ／ｍｉｎである。また、ＨＣＤガスの供給量が０．４ＳＬＭのときＨＣＤガスの消費量（ｃｃ／ｍｉｎ）は約１１０ｃｃ／ｍｉｎであり、ＨＣＤガスの供給量が０．５ＳＬＭのときＨＣＤガスの消費量（ｃｃ／ｍｉｎ）は約１３０ｃｃ／ｍｉｎである。このように、上述の実施形態に係る不活性ガス供給工程Ｓ４２を本実施例の基板処理工程に適用することにより、０．３ＳＬＭから０．５ＳＬＭのすべての供給量において、供給されたＨＣＤガスのうちの２５％以上を基板処理に寄与させることができ、ＨＣＤガスの使用効率が向上していることが分かる。
【０１６３】
これを、１ÅあたりのＳｉＮ膜の形成に消費されるＨＣＤガスの消費量（ｃｃ／Å）に換算すると、ＨＣＤガスの供給量が０．３ＳＬＭのときＨＣＤガスの消費量（ｃｃ／Å）は約４０ｃｃ／Å、０．４ＳＬＭのとき約４５ｃｃ／Å、０．５ＳＬＭのとき約５５ｃｃ／Åである。また、ＤＣＳガスにおいては、ＤＣＳガスの供給量が０．５ＳＬＭのとき、ＤＣＳガスの消費量（ｃｃ／Å）は２２７ｃｃ／Åである。
【０１６４】
図１６に、図１５の場合におけるＳｉＮ膜の堆積膜厚を示す。すなわち、図１６は、ＨＣＤガスの使用効率を向上させた図１５の基板処理条件下で、実際に得られるＳｉＮ膜の堆積膜厚を示したものである。図１５と同様に図１６の横軸は、ＨＣＤガスの供給量（ＳＬＭ）を示している。グラフ左側の縦軸は、１サイクルあたりに形成されるＳｉＮ膜の膜厚（Å／ｃｙｃｌｅ）である。係る膜厚（Å／ｃｙｃｌｅ）は、上記のサイクルを任意の回数実施した後に形成されたＳｉＮ膜の膜厚（Å）を実施したサイクルの回数で割った値である。また、グラフ右側の縦軸は、１分あたりに形成されるＳｉＮ膜の膜厚（Å／ｍｉｎ）である。係る膜厚（Å／ｍｉｎ）は、上記のサイクルを任意の回数実施した後に形成されたＳｉＮ膜の膜厚（Å）をかかった時間（ｍｉｎ）で割った値である。これらは、いずれも直径３００ｍｍのウエハ２００の１００枚分の表面全面に形成されたＳｉＮ膜の膜厚（Å）を測定して求めたものである。図中、◆印がＨＣＤガスの各供給量における１サイクルあたりに形成されるＳｉＮ膜の膜厚（Å／ｃｙｃｌｅ）であり、■印がＨＣＤガスの各供給量における１分あたりに形成されるＳｉＮ膜の膜厚（Å／ｍｉｎ）である。
【０１６５】
図１６に示すように、０．３ＳＬＭから０．５ＳＬＭのすべてのＨＣＤガスの供給量において、１サイクルで形成されるＳｉＮ膜は１．２Å以上である。また、１分あたりに形成されるＳｉＮ膜はターゲット値である２．０Å以上３．０Å以下の範囲内となっている。図中、ＳｉＮ膜の膜厚が０．８５Å／ｍｉｎの付近に引かれた線は、同条件下でＤＣＳガスを使用した場合に、１分間あたりに形成されるＳｉＮ膜の一般的な膜厚（Å／ｍｉｎ）を参考のために示したものである。このように、上述の実施形態に係る不活性ガス供給工程Ｓ４２を本実施例の基板処理工程に適用することにより、ＨＣＤガスの使用効率を向上させつつ、ターゲット値の範囲内にあるＳｉＮ膜の膜厚が得られた。
【０１６６】
＜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。
【０１６７】
本発明の一態様は、
基板が載置された処理室に連通する第１ノズルから、前記処理室内の排気速度を低下させた状態で前記処理室内に第１ガスを供給する第１ガス供給工程と、
前記第１ガスの供給を止めた後、前記第１ノズル内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程と、
前記処理室内に残留する前記第１ガスを除去する第１ガス除去工程と、
前記処理室に連通する第２ノズルから前記処理室内に第２ガスを供給する第２ガス供給工程と、
前記処理室内に残留する前記第２ガスを除去する第２ガス除去工程と、を有する
半導体デバイスの製造方法である。
【０１６８】
本発明の他の態様は、
基板が載置された処理室に連通する第１ノズル内に第１ガスを流し、前記処理室内の排気速度を低下させた状態で前記第１ノズルから前記処理室内に前記第１ガスを供給する第１ガス供給工程を有する第１の工程と、
前記処理室内に残留する前記第１ガスを除去する第２の工程と、
前記処理室に連通する第２ノズル内に第２ガスを流し、前記処理室内の排気速度を低下させた状態で前記第２ノズルから前記処理室内に前記第２ガスを供給する第２ガス供給工程を有する第３の工程と、
前記処理室内に残留する前記第２ガスを除去する第４の工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを順に所定回数繰り返すことにより、前記基板に所定の膜を形成する半導体デバイスの製造方法であって、
前記第１の工程及び前記第３の工程は、
前記第１ノズル内又は前記第２ノズル内に流した前記第１ガス又は前記第２ガスを前記処理室内に押し流すよう、不活性ガスを前記第１ノズル内又は前記第２ノズル内に供給する不活性ガス供給工程をさらに有する
半導体デバイスの製造方法である。
【０１６９】
好ましくは、
前記第１の工程及び前記第３の工程では、
前記第１ガス又は前記第２ガスを前記処理室内に１秒以上滞留させる。
【０１７０】
さらに好ましくは、
前記第１の工程及び前記第３の工程では、
前記第１ガス又は前記第２ガスを前記不活性ガスで前記処理室内に押し流した後の前記処理室内の圧力が１３３Ｐａ以上となるよう前記処理室内の排気を制御する。
【０１７１】
好ましくは、
前記第１の工程から前記第４の工程では、
前記基板の温度が前記第１ガスの自己分解温度以上である。
【０１７２】
さらに好ましくは、
前記第１ガスは、シリコンを含む化合物である。
【０１７３】
本発明のさらに他の態様は、
基板を収容する処理室と、
前記処理室に連通する第１ノズルを有し、前記第１ノズルを介して前記処理室内に第１ガスを供給する第１ガス供給部と、
前記処理室に連通する第２ノズルを有し、前記第２ノズルを介して前記処理室内に第２ガスを供給する第２ガス供給部と、
前記第１ノズル内及び前記第２ノズル内にそれぞれ不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気部と、
前記第１ガス供給部、前記第２ガス供給部、前記不活性ガス供給部及び前記排気部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記第１ガス供給部により前記第１ノズルから前記処理室内に前記第１ガスを供給させる際は、前記排気部により前記処理室内の排気速度を低下させた状態で、前記第１ガス供給部により前記第１ガスを前記第１ノズル内に所定量だけ流させた後に前記第１ガスが前記処理室内に押し流されるよう前記不活性ガス供給部により前記不活性ガスを前記第１ノ
ズル内に供給させ、
前記第２ガス供給部により前記第２ノズルから前記処理室内に前記第２ガスを供給させる際は、前記排気部により前記処理室内の排気速度を低下させた状態で、前記第２ガス供給部により前記第２ガスを前記第２ノズル内に所定量だけ流させた後に前記第２ガスが前記処理室内に押し流されるよう前記不活性ガス供給部により前記不活性ガスを前記第２ノズル内に供給させる
基板処理装置である。
【０１７４】
好ましくは、
前記不活性ガス供給部は、前記不活性ガスを貯留する貯留部を有し、
前記制御部は、
前記不活性ガス供給部により前記不活性ガスを前記第１ノズル内又は前記第２ノズル内に流させる際は、前記不活性ガス供給部により前記貯留部に前記不活性ガスを所定量貯留させてから瞬時に流させる。
【０１７５】
本発明のさらに他の態様は、
基板を収容する処理室と、
前記処理室に連通する第１ノズルを有し、前記第１ノズルを介して前記処理室内に第１ガスを供給する第１ガス供給部と、
前記処理室に連通する第２ノズルを有し、前記第２ノズルを介して前記処理室内に第２ガスを供給する第２ガス供給部と、
前記第１ノズル内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気部と、
前記第１ガス供給部、前記第２ガス供給部、前記不活性ガス供給部及び前記排気部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記排気部により前記処理室内の排気速度を低下させた状態で、前記第１ガス供給部により前記第１ノズルから前記処理室内に前記第１ガスを供給させ、
前記第１ガス供給部により前記第１ガスの供給を止めさせ、前記不活性ガス供給部により前記第１ノズル内に不活性ガスを供給させ、
前記排気部により前記処理室内に残留する前記第１ガスを除去させ、
前記第２ガス供給部により前記第２ノズルから前記処理室内に前記第２ガスを供給させ、
前記排気部により前記処理室内に残留する前記第２ガスを除去させる
基板処理装置である。
【０１７６】
本発明のさらに他の態様は、
少なくとも１本以上のノズルが設置された処理室内に複数枚の基板を搬入する工程と、
前記ノズルから前記処理室内に反応性の第１ガスを供給して前記基板に噴射する第１の工程と、
前記ノズルから前記処理室内に不活性ガスを供給して前記基板に噴射する第２の工程と、
前記ノズルから前記処理室内に反応性の第２ガスを供給して前記基板に噴射する第３の工程と、
前記ノズルから前記処理室内に前記不活性ガスを供給して前記基板に噴射する第４の工程と、を１サイクルとしてこのサイクルを所定回数繰り返してＡＬＤ薄膜を堆積する。
【０１７７】
好ましくは、
前記第１の工程又は前記第３の工程では、
前記第１ガス又は前記第２ガスを前記処理室内に供給した後、前記ノズル内の前記第１
ガス又は前記第２ガスを不活性ガスで下流側へ押し流し、前記不活性ガスで前記ノズル内を満たす。
【０１７８】
好ましくは、
前記第２の工程又は前記第４の工程では、
前記処理室内及び前記ノズル内の前記第１ガス又は前記第２ガスを前記不活性ガスで下流側へ押し流す。
【０１７９】
好ましくは、
前記第１の工程又は前記第３の工程では、
前記ノズル内の前記第１ガス又は前記第２ガスを前記不活性ガスで下流側へ押し流した後、前記第１ガス又は前記第２ガスを前記処理室内に１秒以上滞留させる。
【０１８０】
好ましくは、
前記第１の工程又は前記第３の工程では、
前記ノズル内の前記第１ガス又は前記第２ガスを前記不活性ガスで下流側へ押し流した後、前記処理室内の圧力が１３３Ｐａ以上となるよう前記第１ガス又は前記第２ガスを滞留させる。
【０１８１】
好ましくは、
前記ノズルから前記処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部は、前記不活性ガスを貯留する貯留部を有する。
【符号の説明】
【０１８２】
１０１  基板処理装置
２００  ウエハ（基板）
２０１  処理室
２４９ａ  第１ノズル
２４９ｂ  第２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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図６】
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【図１７】
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