(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが形成された複数のプロダクトウエハを配列した状態で支持するプロダクトウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の上方側にてダミーウエハを支持可能な上方ダミーウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の下方側にてダミーウエハを支持可能な下方ダミーウエハ支持領域と、を有する基板保持具と、
前記基板保持具を収容する処理室と、
前記処理室の内部へガス供給を行う第１乃至第３のガス供給部と、
前記処理室の雰囲気を排気する排気部と、を備え、
前記第１乃至第３のガス供給部は、第１、第２、第３の順で、前記処理室の外周付近に並んで配置され、前記処理室の下端付近において前記処理室の外に設けられた第１、第２、第３のガス供給系にそれぞれ流体が流通可能な状態で接続され、前記第１及び第３のガス供給系はパージガス又は不活性ガスを供給し、前記第２のガス供給系は熱分解性の原料ガスを供給し、
前記第１及び第３のガス供給部は、それぞれ前記基板保持具に沿って上下方向に延伸し、複数のガス供給孔が形成された管状のノズルを有し、
前記複数のガス供給孔のうち、前記ノズルの最も上方に形成されたガス供給孔の上端が、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハに対応させて配置されるとともに、前記ノズルの最も下方に形成されたガス供給孔の下端が、前記下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハに対応させて配置され、
前記第２のガス供給部は、前記基板保持具に沿って上下方向に延伸し、複数のガス供給孔又はスリット状の開口部からなるガス供給口が形成された管状のノズルを有し、
前記ガス供給口は、少なくとも前記プロダクトウエハ支持領域に向かって開口する基板処理装置。
【請求項２】
パターンが形成された複数のプロダクトウエハを配列した状態で支持するプロダクトウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の上方側にてダミーウエハを支持可能な上方ダミーウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の下方側にてダミーウエハを支持可能な下方ダミーウエハ支持領域と、を有する基板保持具と、
前記基板保持具を収容する処理室と、
前記処理室の内部へガス供給を行う第１乃至第３のガス供給部と、
前記処理室の雰囲気を排気する排気部と、を備え、
前記第１乃至第３のガス供給部は、第１、第２、第３の順で、前記処理室の外周付近に並んで配置され、前記処理室の下端付近において前記処理室の外に設けられた第１、第２、第３のガス供給系にそれぞれ流体が流通可能な状態で接続され、前記第１及び第３のガス供給系はパージガス又は不活性ガスを供給し、前記第２のガス供給系は原料ガスを供給し、
前記第１及び第３のガス供給部は、それぞれ前記基板保持具に沿って上下方向に延伸し、複数のガス供給孔が形成された管状のノズルを有し、
前記第２のガス供給部は、前記基板保持具に沿って上下方向に延伸し、複数の供給孔又はスリット状の開口部からなるガス供給口が形成された管状のノズルを有し、
前記第１及び第３のガス供給部の少なくとも一方の前記ノズルは、前記複数のガス供給孔として、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハに対応させて配置されたガス供給口と、前記下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハに対応させて配置されたガス供給口と、を含み、
前記第１及び第３のガス供給部の少なくとも一方の前記ノズルは、下端が前記第１又は第３のガス供給系に流体が流通可能な状態で接続される上昇管と、前記上昇管の上端と流体が流通可能な状態で接続され、前記上昇管に略平行に形成される下降管と、を有して構成され、前記上方ダミーウエハ支持領域及び前記下方ダミーウエハ支持領域に対して、前記上昇管と前記下降管の両方に前記ガス供給孔が形成されるとともに、前記プロダクトウエハ支持領域に対して、前記下降管のみに前記ガス供給孔が形成される基板処理装置。
【請求項３】
前記第１及び第３のガス供給部の少なくとも一方は、前記ノズルが、下端が前記第１又は第３のガス供給系に流体が流通可能な状態で接続される上昇管と、前記上昇管の上端と流体が流通可能な状態で接続され、前記上昇管に略平行に形成される下降管と、を有して構成されるとともに、前記ガス供給孔は、少なくとも前記下降管に形成される、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第１及び第３のガス供給部の少なくとも一方は、前記上方ダミーウエハ支持領域及び前記下方ダミーウエハ支持領域に配置される前記複数のガス供給孔の長手方向で平均した実質的な開口面積が、前記プロダクトウエハ支持領域に配置される前記複数のガス供給孔の長手方向で平均した実質的な開口面積に比べて大きくなるように形成されている、請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記第１及び第３のガス供給部の少なくとも一方は、前記上方ダミーウエハ支持領域及び前記下方ダミーウエハ支持領域に対して、前記上昇管と前記下降管の両方に前記ガス供給孔が形成されるとともに、前記プロダクトウエハ支持領域に対して、前記下降管のみに前記ガス供給孔が形成される、請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記第２のガス供給部が有する前記ガス供給口は、その上端が、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハよりも低い位置に配置されるとともに、その下端が、前記下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハよりも高い位置に配置された請求項１又は２に基板処理装置。
【請求項７】
前記第１及び第３のガス供給部の少なくとも１つがパージガス又は不活性ガスを供給するのと同時に、前記第２のガス供給部は前記第２のガス供給系から原料ガスを前記プロダクトウエハへ供給し、
前記第１及び第３のガス供給部の少なくとも１つは、対応するガス供給部に、前記第２のガス供給系が供給する原料ガスよりも熱分解若しくは活性化しにくい別の原料ガスを更に供給可能に構成され、前記第２のガス供給部が前記第２のガス供給系からの原料ガスを供給していないときに、前記対応するガス供給部は、前記別の原料ガスを前記プロダクトウエハ及び前記ダミーウエハへ供給する、請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記第１及び第３のガス供給部が有する前記複数のガス供給孔は、前記プロダクトウエハ支持領域のプロダクトウエハと、前記上方及び下方ダミーウエハ支持領域のダミーウエハのそれぞれに対応して個別に設けられた開口である、請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記第１及び第３のガス供給部が有する前記複数のガス供給孔は、複数の前記プロダクトウエハ若しくは前記ダミーウエハに亘って開口する複数の縦長のスリットである、請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記第１及び第３のガス供給部の前記ノズルは、長手方向に平均化された開口幅が、管の流路断面積の平方根の１％以下である開口を有し、前記第２のガス供給部の前記ノズルは、前記開口幅が、前記平方根の３％以上である開口を有する、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記処理室は、収容可能な最大の前記プロダクトウエハの直径の１０４〜１０８％の内径の円筒に構成され、前記第１乃至第３のガス供給部の前記ノズルは、処理室の側部の一部を外側に張り出して形成された供給エリア内にそれぞれ隔離された状態で収容される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記円筒の側壁の一部であって、前記供給エリア内と前記処理室内との間の境界を構成する境界壁を更に備え、
前記境界壁には、ガスを前記円筒内に供給する周方向に長いガス供給スリットが、前記第１乃至第３のガス供給部の前記ノズルに対応するように円周方向に３個配列され、且つ、前記プロダクトウエハ及びダミーウエハに対応するように複数の開口として、高さ方向に前記プロダクトウエハ及びダミーウエハの合計と同数個配列される様態で、格子状に形成される請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記第１及び第３のガス供給部が有する前記複数のガス供給孔は、前記ガス供給スリットとそれぞれ向かい合う位置に形成された、請求項１２に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
パターンが形成された複数のプロダクトウエハを配列した状態で支持するプロダクトウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の上方側にてダミーウエハを支持する上方ダミーウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の下方側にてダミーウエハを支持する下方ダミーウエハ支持領域と、を有する基板保持具に対して、前記プロダクトウエハ支持領域に複数のプロダクトウエハを搭載するとともに、前記上方ダミーウエハ支持領域および前記下方ダミーウエハ支持領域のそれぞれにダミーウエハを搭載する工程と、
前記プロダクトウエハおよび前記ダミーウエハを搭載した前記基板保持具を、第１乃至第３のガス供給部が第１、第２、第３の順で外周付近に並んで配置された処理室に搬入する工程と、
前記処理室の下端付近において前記処理室の外に設けられた第１及び第３のガス供給系にそれぞれ流体が流通可能な状態で接続され、前記処理室に収容された前記基板保持具に沿って上下方向に延伸し、複数のガス供給孔が形成された管状のノズルを有し、前記複数のガス供給孔のうち、前記ノズルの最も上方に形成されたガス供給孔の上端が、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハに対応させて配置されるとともに、前記ノズルの最も下方に形成されたガス供給孔の下端が、前記下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハに対応させて配置される第１及び第３のガス供給部の少なくとも１つから、パージガス又は不活性ガスを前記基板保持具へ供給する工程と、
前記処理室の下端付近において前記処理室の外に設けられた第２のガス供給系に流体が流通可能な状態で接続され、前記処理室に収容された前記基板保持具に沿って上下方向に一本のみ延伸し、複数のガス供給孔又はスリット状の開口部からなるガス供給口が形成された管状のノズルを有し、前記ガス供給口の上端が、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハよりも低い位置に配置されるとともに、前記ガス供給口の下端が、前記下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハよりも高い位置に配置された第２のガス供給部から、熱分解性の原料ガスを前記基板保持具へ供給し前記プロダクトウエハを処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
パターンが形成された複数のプロダクトウエハを配列した状態で支持するプロダクトウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の上方側にてダミーウエハを支持する上方ダミーウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の下方側にてダミーウエハを支持する下方ダミーウエハ支持領域と、を有する基板保持具に対して、前記プロダクトウエハ支持領域に複数のプロダクトウエハを搭載するとともに、前記上方ダミーウエハ支持領域および前記下方ダミーウエハ支持領域のそれぞれにダミーウエハを搭載する手順と、
前記プロダクトウエハおよび前記ダミーウエハを搭載した前記基板保持具を、第１乃至第３のガス供給部が第１、第２、第３の順で外周付近に並んで配置された処理室に搬入する手順と、
前記処理室の下端付近において前記処理室の外に設けられた第１及び第３のガス供給系にそれぞれ流体が流通可能な状態で接続され、前記処理室に収容された前記基板保持具に沿って上下方向に延伸し、複数のガス供給孔が形成された管状のノズルを有し、前記複数のガス供給孔のうち、前記ノズルの最も上方に形成されたガス供給孔の上端が、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハに対応させて配置されるとともに、前記ノズルの最も下方に形成されたガス供給孔の下端が、前記下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハに対応させて配置される第１及び第３のガス供給部の少なくとも１つから、パージガス又は不活性ガスを前記基板保持具へ供給する手順と、
前記処理室の下端付近において前記処理室の外に設けられた第２のガス供給系に流体が流通可能な状態で接続され、前記基板保持具に沿って上下方向に一本のみ延伸し、複数のガス供給孔又はスリット状の開口部からなるガス供給口が形成された管状のノズルを有し、前記ガス供給口の上端が、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハよりも低い位置に配置されるとともに、前記ガス供給口の下端が、前記下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハよりも高い位置に配置された第２のガス供給部から、熱分解性の原料ガスを前記基板保持具へ供給し前記プロダクトウエハを処理する手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項１６】
パターンが形成された複数のプロダクトウエハを配列した状態で支持するプロダクトウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の上方側にてダミーウエハを支持する上方ダミーウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の下方側にてダミーウエハを支持する下方ダミーウエハ支持領域と、を有する基板保持具に対して、前記プロダクトウエハ支持領域に複数のプロダクトウエハを搭載するとともに、前記上方ダミーウエハ支持領域および前記下方ダミーウエハ支持領域のそれぞれにダミーウエハを搭載する工程と、
前記プロダクトウエハおよび前記ダミーウエハを搭載した前記基板保持具を、第１乃至第３のガス供給部が第１、第２、第３の順で外周付近に並んで配置された処理室に搬入する工程と、
前記処理室の下端付近において前記処理室の外に設けられた第１及び第３のガス供給系にそれぞれ流体が流通可能な状態で接続され、前記処理室に収容された前記基板保持具に沿って上下方向に延伸し、複数のガス供給孔が形成された管状のノズルを有し、前記第１及び第３のガス供給部の少なくとも一方の前記ノズルは、前記複数のガス供給孔として、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハに対応させて配置されたガス供給口と、前記下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハに対応させて配置されたガス供給口と、を含み、前記第１及び第３のガス供給部の少なくとも一方の前記ノズルは、下端が前記第１又は第３のガス供給系に流体が流通可能な状態で接続される上昇管と、前記上昇管の上端と流体が流通可能な状態で接続され、前記上昇管に略平行に形成される下降管と、を有して構成され、前記上方ダミーウエハ支持領域及び前記下方ダミーウエハ支持領域に対して、前記上昇管と前記下降管の両方に前記ガス供給孔が形成されるとともに、前記プロダクトウエハ支持領域に対して、前記下降管のみに前記ガス供給孔が形成される第１及び第３のガス供給部の少なくとも１つから、パージガス又は不活性ガスを前記基板保持具へ供給する工程と、
前記処理室の下端付近において前記処理室の外に設けられた第２のガス供給系に流体が流通可能な状態で接続され、前記基板保持具に沿って上下方向に延伸し、複数のガス供給孔又はスリット状の開口部からなるガス供給口が形成された管状のノズルを有する第２のガス供給部から、原料ガスを前記基板保持具へ供給し前記プロダクトウエハを処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
パターンが形成された複数のプロダクトウエハを配列した状態で支持するプロダクトウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の上方側にてダミーウエハを支持する上方ダミーウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の下方側にてダミーウエハを支持する下方ダミーウエハ支持領域と、を有する基板保持具に対して、前記プロダクトウエハ支持領域に複数のプロダクトウエハを搭載するとともに、前記上方ダミーウエハ支持領域および前記下方ダミーウエハ支持領域のそれぞれにダミーウエハを搭載する手順と、
前記プロダクトウエハおよび前記ダミーウエハを搭載した前記基板保持具を、第１乃至第３のガス供給部が第１、第２、第３の順で外周付近に並んで配置された処理室に搬入する手順と、
前記処理室の下端付近において前記処理室の外に設けられた第１及び第３のガス供給系にそれぞれ流体が流通可能な状態で接続され、前記処理室に収容された前記基板保持具に沿って上下方向に延伸し、複数のガス供給孔が形成された管状のノズルを有し、前記第１及び第３のガス供給部の少なくとも一方の前記ノズルは、前記複数のガス供給孔として、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハに対応させて配置されたガス供給口と、前記下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハに対応させて配置されたガス供給口と、を含み、前記第１及び第３のガス供給部の少なくとも一方の前記ノズルは、下端が前記第１又は第３のガス供給系に流体が流通可能な状態で接続される上昇管と、前記上昇管の上端と流体が流通可能な状態で接続され、前記上昇管に略平行に形成される下降管と、を有して構成され、前記上方ダミーウエハ支持領域及び前記下方ダミーウエハ支持領域に対して、前記上昇管と前記下降管の両方に前記ガス供給孔が形成されるとともに、前記プロダクトウエハ支持領域に対して、前記下降管のみに前記ガス供給孔が形成される第１及び第３のガス供給部の少なくとも１つから、パージガス又は不活性ガスを前記基板保持具へ供給する手順と、
前記処理室の下端付近において前記処理室の外に設けられた第２のガス供給系に流体が流通可能な状態で接続され、前記基板保持具に沿って上下方向に延伸し、複数のガス供給孔又はスリット状の開口部からなるガス供給口が形成された管状のノズルを有する第２のガス供給部から、原料ガスを前記基板保持具へ供給し前記プロダクトウエハを処理する手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
【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およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程の一工程として、複数本のノズルを用いて基板上に膜を形成する処理が行われることがある（例えば特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４９２９８１１号
【特許文献２】特開２０１５−１７３１５４号公報
【特許文献３】特許第５９５８２３１号
【特許文献４】特許第５６５８４６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、基板上に形成される膜の基板面内及び面間均一性を向上させることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
パターンが形成された複数のプロダクトウエハを配列した状態で支持するプロダクトウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の上方側にてダミーウエハを支持可能な上方ダミーウエハ支持領域と、前記プロダクトウエハ支持領域の下方側にてダミーウエハを支持可能な下方ダミーウエハ支持領域と、を有する基板保持具と、
前記基板保持具を収容する処理室と、
前記処理室の内部へガス供給を行う第１乃至第３のガス供給部と、
前記処理室の雰囲気を排気する排気部と、を備え、
前記第１及び第３のガス供給部は、それぞれ前記基板保持具に沿って上下方向に延伸し、複数のガス供給孔が形成された管状のノズルを有し、
前記複数のガス供給孔のうち、前記ノズルの最も上方に形成されたガス供給孔の上端が、前記上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハに対応させて配置されるともに、前記ノズルの最も下方に形成されたガス供給孔の下端が、前記下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハに対応させて配置され、
前記第２のガス供給部は、前記基板保持具に沿って上下方向に延伸し、複数のガス供給孔又はスリット状の開口部からなるガス供給口が形成された管状のノズルを有し、
前記ガス供給口は、少なくとも前記プロダクトウエハ支持領域に向かって開口するよう構成されている
技術が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、基板上に形成される膜の基板面内及び面間均一性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【図２】本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の概略構成図であり、処理炉の一部を横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基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。
【図４】（Ａ）は、本発明の一実施形態に係るノズル周辺の横断面図であって、（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るノズルと、基板保持具に保持された基板との位置関係を説明するための図である。
【図５】（Ａ）は、変形例１に係るノズル周辺の横断面図であって、（Ｂ）は、変形例１に係るノズルと、基板保持具に保持された基板との位置関係を説明するための図である。
【図６】（Ａ）は、変形例２に係るノズル周辺の横断面図であって、（Ｂ）は、変形例２に係るノズルと、基板保持具に保持された基板との位置関係を説明するための図である。
【図７】（Ａ）は、変形例３に係るノズル周辺の横断面図であって、（Ｂ）は、変形例３に係るノズルと、基板保持具に保持された基板との位置関係を説明するための図である。
【図８】（Ａ）は、比較例に係るノズルと、基板保持具に保持された基板との位置関係を説明するための図であって、（Ｂ）は、実施例に係るノズルと、基板保持具に保持された基板との位置関係を説明するための図である。
【図９】（Ａ）は、図８（Ａ）に示す比較例に係るノズルを用いた場合の処理炉内のＳｉ原料の濃度分布を示すシミュレーション結果を示す図であって、（Ｂ）は、（Ａ）の製品ウエハの面内面間膜厚分布を示す図である。
【図１０】（Ａ）は、図８（Ｂ）に示す実施例に係るノズルを用いた場合の処理炉内のＳｉ原料の濃度分布を示すシミュレーション結果を示す図であって、（Ｂ）は、（Ａ）の製品ウエハの面内面間膜厚分布を示す図である。
【図１１】比較例に係るノズルと実施例に係るノズルをそれぞれ用いて成膜した場合の基板面内（ＷｉＷ）膜厚分布の評価結果を示す図である。
【図１２】比較例に係るノズルと実施例に係るノズルをそれぞれ用いて成膜した場合の基板面間（ＷｔＷ）膜厚分布の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について図１〜図４を用いて説明する。本発明における基板処理装置は、半導体装置の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されているものである。
【０００９】
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、処理ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
【００１０】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同軸に反応容器（処理容器）を構成する単管構造の反応管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）等の耐熱性材料によって、下端部が開放され、上端部が平坦状の壁体で閉塞された有天井の形状で形成されている。反応管２０３の側壁は、円筒形状に形成された円筒部２０９と、円筒部２０９の外壁に設けられたガス供給エリア（バッファ）２２２とガス排気エリア２２４とを備えている。反応管２０３の円筒部２０９の内部には、処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を高温及び減圧下で処理可能に構成されている。また、処理室２０１は、ウエハ２００を水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で保持可能な基板保持具としてのボート２１７を収容可能に構成されている。
【００１１】
ガス供給エリア２２２は、円筒部２０９の一側壁の外側に突出するように形成されている。ガス供給エリア２２２の外壁は、円筒部２０９の外壁に接続して、円筒部２０９の外径よりも大きく、円筒部２０９と同心円状に形成されている。ガス供給エリア２２２は、下端部が開放され、上端部が平坦状の壁体で閉塞される。ガス供給エリア２２２は、その長さ方向（上下方向）に沿って後述するノズル３０４ａ〜３０４ｃを収容する。境界壁２５２は円筒部２０９の一側壁であって、ガス供給エリア２２２と円筒部２０９との間の境界を構成する。ガス供給スリット２３５は、境界壁２５２上に開口し、ガス供給エリア２２２内と処理室２０１を連通させる。好ましくは、ガス供給スリット２３５は、ガス供給エリア２２２の各区画を別個に処理室２０１に連通させるように円周方向に３個配列されるとともに、ウエハ２００のそれぞれの表面（上面）に対応する複数の開口として、長手方向にウエハ２００と同数個配列して形成される。
【００１２】
円筒部２０９のガス供給エリア２２２が形成された一側壁に対向する他側壁には、ガス排気エリア２２４が外側に突出するように形成される。ガス排気エリア２２４は、ガス供給エリア２２２との間に処理室２０１のウエハ２００が収容される領域を挟むように配置されている。ガス排気エリア２２４の外壁は、円筒部２０９の外壁の一部としての他側壁の外側に円筒部２０９の外径よりも大きく、円筒部２０９と同心円状に形成されている。ガス排気エリア２２４は、下端部と上端部が平坦状の壁体で閉塞される。
【００１３】
ガス排気エリア２２４と円筒部２０９との間の境界を構成する壁体である境界壁２５４には後述するガス排気スリット２３６が形成されている。境界壁２５４は円筒部２０９の一部であって、その外側面は、ガス排気エリア２２４に面する側面部分を構成する。
【００１４】
反応管２０３の下端は、円筒体状のマニホールド２２６によって支持されている。マニホールド２２６は、例えばニッケル合金やステンレス等の金属で形成されるか、若しくは石英（ＳｉＯ2）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料で形成されている。マニホールド２２６の上端部にはフランジが形成されており、このフランジ上に反応管２０３の下端部を設置して支持する。このフランジと反応管２０３の下端部との間にはＯリング等の気密部材２２０を介在させて反応管２０３内を気密状態にしている。
【００１５】
マニホールド２２６の下端の開口部には、シールキャップ２１９がＯリング等の気密部材２２０を介して気密に取り付けられており、反応管２０３の下端の開口部側、すなわちマニホールド２２６の開口部を気密に塞ぐようになっている。シールキャップ２１９は、例えばニッケル合金やステンレス等の金属によって、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９は、石英（ＳｉＯ2）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料でその内側表面を覆うように構成されてもよい。
【００１６】
シールキャップ２１９上にはボート２１７を支持するボート支持台２１８が設けられている。ボート支持台２１８は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成され断熱部として機能すると共にボートを支持する支持体となっている。ボート２１７は、ボート支持台２１８上に立設されている。ボート２１７は例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成されている。ボート２１７は図示しないボート支持台に固定された底板とその上方に配置された天板とを有しており、底板と天板との間に複数本の支柱が架設された構成を有している。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かつ互いに中心を揃えた状態で反応管２０３の管軸方向に多段に積載されボート２１７の支柱に支持されている。
【００１７】
シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側にはボート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の回転軸２６５はシールキャップ２１９を貫通してボート支持台２１８に接続されており、ボート回転機構２６７によって、ボート支持台２１８を介してボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させる。
【００１８】
シールキャップ２１９は反応管２０３の外部に設けら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、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。
【００１９】
マニホールド２２６には、ノズル（インジェクター）３０４ａ〜３０４ｃを支持するノズル支持部３５０ａ〜３５０ｃが、Ｌ字状に屈曲されてマニホールド２２６を貫通するようにして設置されている。ここでは、３本のノズル支持部３５０ａ〜３５０ｃが設置されている。ノズル支持部３５０ａ〜３５０ｃは、例えばニッケル合金やステンレス等の材料から形成される。ノズル支持部３５０ａ〜３５０ｃの一端には反応管２０３内へガスを供給するガス供給管３１０ａ〜３１０ｃがそれぞれ接続されている。また、ノズル支持部３５０ａ〜３５０ｃの他端にはノズル３０４ａ〜３０４ｃがそれぞれ接続されている。ノズル３０４ａ〜３０４ｃは、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料から形成される。
【００２０】
図２に示すように、ガス供給エリア２２２およびガス排気エリア２２４の内部には、各エリア内空間を複数の空間に区画する内壁２４８、２５０が形成されている。ガス供給エリア２２２、内壁２４８、２５０は、反応管２０３と同一材料で形成され、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形成されている。ここでは、それぞれ２つの内壁を備え、３つの空間に区画されている。
【００２１】
ガス供給エリア２２２内を区画する２つの内壁２４８は、ガス供給エリア２２２を下端側から上端側に至るまで区画し、それぞれ隔離した３つの空間を形成するように、設けられている。ガス供給エリア２２２の各空間には、ノズル３０４ａ〜ノズル３０４ｃがそれぞれ設置されている。内壁２４８により、各ノズル３０４ａ〜３０４ｃはそれぞれ独立した空間内に設置されるため、各ノズル３０４ａ〜３０４ｃから供給される処理ガスがガス供給エリア２２２内で混ざり合う事を抑制することができる。このような構成により、ガス供給エリア２２２内で処理ガスが混ざり合って薄膜が形成されたり、副生成物が生成されたりすることを抑制することができる。好適には、内壁２４８は、ガス供給エリア２２２を下端から上端に至るまで区画し、それぞれ隔離した３つの空間を形成するように、設けると良い。
【００２２】
ガス排気エリア２２４内を区画する２つの内壁２５０は、内壁２４８と同様に、ガス排気エリア２２４を区画するように、設けられている。好適には、内壁２５０は、ガス排気エリア２２４を上端付近から排気口２３０（後述）付近まで区画する。好適には、ガス供給エリア２２２およびガス排気エリア２２４の外壁の外径は、同一寸法とすると、反応管２０３のゆがみを抑え、ヒータ２０７との間のデッドスペースを少なくすることができる等のメリットがある。同様の理由により、好適には、ガス供給エリア２２２とガス排気エリア２２４それぞれのガスの流路断面積は同じ面積とする。また、好適には、ガス供給エリア２２２内の各空間のガスの流路断面積と、ガス供給エリア２２２内の各空間に対面するガス排気エリア２２４内の各空間のガスの流路断面積を同じ面積とする。また、好適には、ガス排気スリット２３６はガス供給スリット２３５と同様に形成される。
【００２３】
ガス供給管３１０ｂからは、原料（原料ガス）として、例えば、膜を構成する所定元素（主元素）としてのＳｉおよびハロゲン元素を含むハロシラン系ガスが、第２のガス供給源としてのガス供給源３６０ｂ、ＭＦＣ３２０ｂ、バルブ３３０ｂ、ノズル３０４ｂを介して処理室２０１内へ供給される。原料ガスとは、熱分解性の原料ガスであって、気体状態の原料で、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。ハロシランとは、ハロゲン基を有するシランのことである。すなわち、ハロゲン基には、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等のハロゲン元素が含まれる。ハロシラン系ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含む原料ガス、すなわち、クロロシラン系ガスを用いることができる。クロロシラン系ガスは、Ｓｉソースとして作用する。クロロシラン系ガスとしては、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ2Ｃｌ6、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用いることができる。
【００２４】
ガス供給管３１０ａからは、原料とは化学構造（分子構造）が異なる反応体（リアクタント）として、例えば、窒素（Ｎ）含有ガスとしての窒化ガスである窒化水素系ガスが、ガス供給源３６０ａ、ＭＦＣ３２０ａ、バルブ３３０ａ、ノズル３０４ａを介して処理室２０１内へ供給される。窒化水素系ガスは、Ｎソースとして作用する。窒化水素系ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ3）ガスを用いることができる。
【００２５】
ガス供給管３１０ｄ〜３１０ｆからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ2）ガスが、それぞれ第１のガス供給源としてのガス供給源３６０ｄ、ガス供給源３６０ｅ、第３のガス供給源としてのガス供給源３６０ｆ、ＭＦＣ３２０ｄ〜３２０ｆ、バルブ３３０ｄ〜３３０ｆ、ガス供給管３１０ａ〜３１０ｃ、ノズル３０４ａ〜３０４ｃを介して処理室２０１内へ供給される。Ｎ2ガスは、パージガス、キャリアガス、希釈ガス等として作用し、さらに、ウエハ２００上に形成される膜の面内膜厚分布を制御する膜厚分布制御ガスとして作用する。
【００２６】
主に、ガス供給管３１０ａ、ＭＦＣ３２０ａ、バルブ３３０ａ、ノズル３０４ａにより反応体供給系としての第１処理ガス供給系が構成される。第１処理ガス供給系にガス供給源３６０ａを含めてもよい。また、主に、ガス供給管３１０ｂ、ＭＦＣ３２０ｂ、バルブ３３０ｂ、ノズル３０４ｂにより原料供給系としての第２処理ガス供給系が構成される。第２処理ガス供給系にガス供給源３６０ｂを含めてもよい。また、主に、ガス供給管３１０ｃ、ＭＦＣ３２０ｃ、バルブ３３０ｃ、ノズル３０４ｃにより反応体供給系としての第３処理ガス供給系が構成される。第３処理ガス供給系にガス供給源３６０ｃを含めてもよい。また、主に、ガス供給管３１０ａ〜３１０ｆ、ＭＦＣ３２０ｄ〜３２０ｆ、バルブ３３０ｄ〜３３０ｆ、ノズル３０４ａ〜３０４ｃにより、不活性ガス供給系が構成される。不活性ガス供給系にガス供給源３６０ｄ〜３６０ｆを含めてもよい。
【００２７】
ガス排気エリア２２４の下部には排気口２３０が設けられている。排気口２３０は排気管２３１に接続されている。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。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により排気部としての排気系が構成される。なお、真空ポンプ２４６も排気系に含めてもよい。
【００２８】
反応管２０３内には温度検出器としての不図示の温度センサが設置されており、温度センサ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。
【００２９】
図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ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１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ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。
【００３０】
記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理における各手順をコントローラ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、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
【００３１】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ３２０ａ〜３２０ｆ、バルブ３３０ａ〜３３０ｆ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。
【００３２】
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ３２０ａ〜３２０ｆによる各種ガスの流量調整動作、バルブ３３０ａ〜３３０ｆの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、不図示の温度センサに基づくヒータ２０７の温度調整動作、ボート回転機構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。
【００３３】
コントローラ２８０は、外部記憶装置１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。外部記憶装置１２３は、例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ等を含む。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
【００３４】
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がボート支持台２１８で支持されながら処理室２０１に収容され、ノズル３０４ａ〜３０４ｃにより処理室２０１に収容されたウエハ２００に対してガス供給を行う。
【００３５】
ここで、近年、半導体の集積度を上げるために３次元化が進み、半導体膜を成膜するウエハの表面積が増加している。表面積増加に伴って成膜ガスの消費が大きくなり、ウエハに成膜する半導体膜の均一性が悪化するという問題が生じている。
【００３６】
また、一般的に半導体製造装置の一例としての縦型処理炉は高さ方向に配列したウエハの温度を均一化するために、ウエハ２００を保持するボート２１７の上側と下側にダミーウエハを装填することで成長させる膜の均一化を図っている。しかしながら、ダミーウエハは通常、平坦状の平坦ウエハであるため、パターンが形成されたプロダクトウエハである製品ウエハとは表面積が異なる。近年、製品ウエハは、平坦ウエハに比べて５０倍、１００倍といった表面積を有したものもあり、年々拡大傾向となっている。ここで、表面積が大きいほど成膜ガスの消費量が大きくなる傾向があり、ダミーウエハと製品ウエハ上で消費される原料ガスが、ダミーウエハが装填される領域であるダミーウエハ支持領域と、製品ウエハが装填される領域であるプロダクトウエハ支持領域とで異なることとなる。そのため、高さ方向に積層したウエハに同じ量の原料を供給すると原料が余る箇所と不足する箇所が発生し、このウエハ面間で原料濃度差が発生することが要因で、ウエハ面間面内での膜の均一化が困難となってしまう。
【００３７】
本実施形態によれば、半導体の製品ウエハの表面積増加に伴う膜厚、膜質均一性悪化の問題に対して、製品ウエハ上に形成される膜の基板面内面間均一性を向上させることとしている。
【００３８】
ここで、ガス供給エリア２２２には、３本のノズル３０４ａ〜３０４ｃが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することができるように構成されている。処理室２０１は、収容可能な最大のウエハ２００の直径の１０４〜１０８％の内径の筒状に構成されている。ノズル３０４ａ〜３０４ｃは、処理室２０１の側部の一部を外側に張り出して形成されたガス供給エリア２２２内にそれぞれ隔離された状態で収容される。この処理室２０１内へ複数種類のガスを供給するノズル３０４ａ〜３０４ｃの構成について、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照して説明する。ノズル３０４ａ、ノズル３０４ｂ、ノズル３０４ｃは、それぞれ第１のガス供給部、第２のガス供給部、第３のガス供給部として用いられる。
【００３９】
図４（Ａ）は、ガス供給エリア２２２の製品ウエハ２００ａが保持されるプロダクトウエハ支持領域のノズル３０４ａ〜３０４ｃ周辺の横断面図であって、図４（Ｂ）は、ノズル３０４ａ〜３０４ｃと、ボート２１７に多段に積層されたウエハ２００との位置関係を説明するための図である。
【００４０】
ボート２１７は、製品ウエハ２００ａを複数積層した状態で支持するプロダクトウエハ支持領域と、プロダクトウエハ支持領域の上方側にてダミーウエハ２００ｂを支持可能な上方ダミーウエハ支持領域と、プロダクトウエハ支持領域の下方側にてダミーウエハ２００ｂを支持可能な下方ダミーウエハ支持領域とを有する。ここで、製品ウエハ２００ａは、パターンが形成されたプロダクトウエハであって、ダミーウエハ２００ｂは、パターンが形成されていない平坦状のウエハである。つまり、複数枚積層されたプロダクトウエハ２００ａの上方側と下方側にそれぞれ複数枚のダミーウエハ２００ｂが積層されて支持されている。プロダクトウエハ支持領域に支持可能な枚数は、ＦＯＵＰ等のウエハ容器の収容数（２５枚）の整数倍に設定されうる。
【００４１】
ノズル３０４ａ〜３０４ｃはガス供給エリア２２２内の下部より上部に、その長さ方向（上下方向）に沿って設けられている。つまり、ノズル３０４ａ〜３０４ｃは、それぞれ処理室２０１内に収容されたボート２１７に沿って上下方向に一本のみ延伸し、直管型でチューブ状（管状）のロングノズルとしてそれぞれ構成されている。
【００４２】
また、ノズル３０４ａ〜３０４ｃは、処理室２０１の外周付近のガス供給エリア２２２内にノズル３０４ａ、ノズル３０４ｂ、ノズル３０４ｃの順で並んで配置されている。つまり、原料ガス又は不活性ガスを供給するノズル３０４ｂの両側に、不活性ガス又は窒化ガスを供給するノズル３０４ａ，３０４ｃが配置される。すなわち、原料ガスを供給するノズル３０４ｂを中央に配置し、ノズル３０４ｂを挟むように不活性ガス又は窒化ガスを供給するノズル３０４ａ，３０４ｃが配置される。
【００４３】
ノズル３０４ａは、下端がガス供給源３６０ａ，３６０ｄから流体が流通可能な状態で、ガス供給管３１０ａに接続される。
【００４４】
ノズル３０４ｂは、下端がガス供給源３６０ｂ，３６０ｅから流体が流通可能な状態で、ガス供給管３１０ｂに接続される。
【００４５】
ノズル３０４ｃは、下端がガス供給源３６０ｃ，３６０ｆから流体が流通可能な状態で、ガス供給管３１０ｃに接続される。
【００４６】
ノズル３０４ａ，３０４ｃの側面には、ガスを供給するガス供給孔２３２ａ，２３２ｃがそれぞれ複数形成されている。この複数のガス供給孔２３２ａ，２３２ｃはピンホール状の小さな円孔であり、これらのうち、ノズル３０４ａ，３０４ｃのそれぞれ最も上方に形成されたガス供給孔２３２ａ，２３２ｃの上端が、上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハ２００ｂに対応させて配置されるとともに、ノズル３０４ａ，３０４ｃのそれぞれ最も下方に形成されたガス供給孔２３２ａ，２３２ｃの下端が、それぞれ下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハ２００ｂに対応させて配置される。つまり、ノズル３０４ａ，３０４ｃには、上方ダミーウエハ領域、プロダクトウエハ領域及び下方ダミーウエハ領域にそれぞれ複数のガス供給孔２３２ａ，２３２ｃが形成されている。好ましくは、ガス供給孔２３２ａ，２３２ｃは、ダミーウエハ２００ｂを含む全てのウエハ２００のそれぞれの表面（上面）又はガス供給スリット２３５の開口に対応するように、所定の間隔で形成されうる。
【００４７】
ノズル３０４ｂの側面には、ガスを供給するガス供給口としてのガス供給孔２３２ｂが複数形成されている。この複数のガス供給孔２３２ｂのうち、ノズル３０４ｂの最も上方に形成されたガス供給孔２３２ｂの上端が、上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハ２００ｂよりも低い位置に配置されるとともに、ノズル３０４ｂの最も下方に形成されたガス供給孔２３２ｂの下端が、下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハ２００ｂよりも高い位置に配置される。つまり、ノズル３０４ｂの側面には、プロダクトウエハ支持領域にのみ複数のガス供給孔２３２ｂが形成され、上方ダミーウエハ支持領域及び下方ダミーウエハ支持領域にはガス供給孔２３２ｂが形成されていない。言い換えれば、ダミーウエハ支持領域に原料ガスを供給しないようノズル３０４ｂの側面に形成されるガス供給孔２３２ｂの開口面積を少なくするよう構成されている。
【００４８】
ガス供給孔２３２ａ〜２３２ｃは、それぞれ反応管２０３の中心を向くように開口している。
【００４９】
（２）基板処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ２００上に膜を形成する基板処理シーケンス例、すなわち、成膜シーケンス例について説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。
【００５０】
ここでは一例として、ウエハ２００として、表面に凹凸構造が作り込まれた表面積の大きいパターンが形成された製品ウエハ２００ａを用い、上述の基板処理装置を用いて、下記成膜シーケンスによりＳｉ原料ガスと窒化ガスを供給してシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4膜）を形成する例について説明する。以下において、製品ウエハ２００ａをウエハ２００と記して説明する。
【００５１】
本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【００５２】
（ウエハチャージおよびボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、マニホールド２２６の下端開口が開放される。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０を介してマニホールド２２６の下端をシールした状態となる。
【００５３】
（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の成膜温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。処理室２０１内の排気、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
【００５４】
（成膜ステップ）
その後、次のステップＡ，Ｂを順次実行する。
【００５５】
［ステップＡ］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給する。具体的には、バルブ３３０ｂを開き、ガス供給管３１０ｂ内へＨＣＤＳガスを流す。ＨＣＤＳガスは、ＭＦＣ３２０ｂにより流量調整され、ノズル３０４ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３０より排気される。このとき、ノズル３０４ｂの両側のノズル３０４ａ，３０４ｃから処理室２０１内のウエハ２００に対して不活性ガスとしてのＮ2ガスを供給する。具体的には、バルブ３３０ｄ，３３０ｆを開き、ガス供給管３１０ａ，３１０ｃ内へＮ2ガスを流す。Ｎ2ガスは、ＭＦＣ３２０ｄ，３２０ｆによりそれぞれ流量調整され、ノズル３０４ａ，３０４ｃを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３０より排気される。すなわち、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスとＮ2ガスが供給される。
【００５６】
ステップＡにおける処理条件としては、
ＨＣＤＳガス供給流量：０．００１〜２ｓｌｍ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｌｉｔｅｒｓ  Ｐｅｒ  Ｍｉｎｕｔｅ）、好ましくは０．０１〜１ｓｌｍ
Ｎ2ガス供給流量（ガス供給管毎）：０．５〜５ｓｌｍ
ガス供給時間：０．１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒
処理温度：２５０〜８００℃、好ましくは４００〜７００℃
処理圧力：１〜２６６６Ｐａ、好ましくは６７〜１３３３Ｐａ
が例示される。
【００５７】
上述の条件下でウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１層として、Ｃｌを含むＳｉ含有層が形成される。
【００５８】
ウエハ２００上に第１層を形成した後、バルブ３３０ｂを閉じ、処理室２０１内へのＨＣＤＳガスの供給を停止する。そして、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ３３０ｄ〜３３０ｆを開いた状態とし、ノズル３０４ａ〜３０４ｃを介して処理室２０１内へＮ2ガスを供給する。ノズル３０４ａ〜３０４ｃから供給されるＮ2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内がパージされる（パージステップ）。パージステップにおいて、ノズル３０４ａ〜３０４ｃのそれぞれから供給するＮ2ガスの流量は、それぞれ例えば０．１〜２ｓｌｍの範囲内の流量とする。他の処理条件は、上述のステップＡにおける処理条件と同様である。
【００５９】
原料としては、ＨＣＤＳガスの他、モノクロロシラン（ＳｉＨ3Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2、略称：ＤＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ3、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ4、略称：ＳＴＣ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ3Ｃｌ8、略称：ＯＣＴＳ）ガス等のクロロシラン原料ガスを用いることができる。
【００６０】
不活性ガスとしては、Ｎ2ガスの他、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。この点は、後述するステップＢにおいても同様である。
【００６１】
［ステップＢ］
ステップＡが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１層に対してＮＨ3ガスを供給する。具体的には、バルブ３３０ａ，３３０ｃを開き、ガス供給管３１０ａ，３１０ｃ内へＮＨ3ガスを流す。ＮＨ3ガスは、ＭＦＣ３２０ａ，３２０ｃによりそれぞれ流量調整され、ノズル３０４ａ，３０４ｃを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３０より排気される。このとき、ウエハ２００に対してＮＨ3ガスが供給される。なお、このとき、バルブ３３０ｄ〜３３０ｆのうち少なくともいずれかを開き、ノズル３０４ａ〜３０４ｃのうち少なくともいずれかを介して処理室２０１内へＮ2ガスを流すようにしてもよい。
【００６２】
本ステップにおける処理条件としては、
ＮＨ3ガス供給流量：１〜１０ｓｌｍ
ＮＨ3ガス供給時間：０．１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒
Ｎ2ガス供給流量（ガス供給管毎）：０〜２ｓｌｍ
処理圧力：１〜４０００Ｐａ、好ましくは１〜３０００Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、ステップＡにおける処理条件と同様な処理条件とする。
【００６３】
上述の条件下でウエハ２００に対してＮＨ3ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成された第１層の少なくとも一部が窒化（改質）される。第１層が改質されることで、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＮを含む第２層、すなわち、ＳｉＮ層が形成される。第２層を形成する際、第１層に含まれていたＣｌ等の不純物は、ＮＨ3ガスによる第１層の改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。これにより、第２層は、第１層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。
【００６４】
第２層が形成された後、バルブ３３０ａ，３３０ｃを閉じ、処理室２０１内へのＮＨ3ガスの供給を停止する。そして、ステップＡのパージステップと同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。
【００６５】
反応体としては、ＮＨ3ガスの他、例えば、ジアゼン（Ｎ2Ｈ2）ガス、ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）ガス、Ｎ3Ｈ8ガス等の窒化水素系ガスを用いることができる。
【００６６】
［所定回数実施］
上述したステップＡ，Ｂ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、ｎは１以上の整数）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ＳｉＮ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、上述のサイクルを１回行う際に形成される第２層の厚さを所望の膜厚よりも薄くし、第２層を積層することで形成されるＳｉＮ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
【００６７】
（アフターパージおよび大気圧復帰）
成膜ステップが終了した後、ノズル３０４ａ〜３０４ｃのそれぞれからパージガスとしてのＮ2ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３０から排気する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【００６８】
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、マニホールド２２６の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態でマニホールド２２６の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。ボートアンロードの後は、マニホールド２２６の下端開口がＯリング２２０を介して不図示のシャッタによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
【００６９】
（３）変形例
次に、本実施形態の変形例について図５〜図７を用いて説明する。なお、これらの変形例は任意に組み合わせることができる。なお、特に説明がない限り、各変形例の各構成は、上述の実施形態における構成と同様とする。
【００７０】
（変形例１）
本変形例におけるガス供給エリア２２２には、図５に示されるように、３本のノズル３０４ａ〜３０４ｃが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することができるように構成されている。本変形例では、上述した実施形態におけるノズルと原料ガスを供給するノズル３０４ｂのガス供給孔の形状が異なる。
【００７１】
ノズル３０４ｂの側面には、ガスを供給するガス供給口としての縦長形状のスリット状の開口部３３２ｂが形成されている。このノズル３０４ｂの開口部３３２ｂの上端が、上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハ２００ｂよりも低い位置に配置されるとともに、開口部３３２ｂの下端が、下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハ２００ｂよりも高い位置に配置される。つまり、ノズル３０４ｂには、開口部３３２ｂが、プロダクトウエハ支持領域にのみ形成され、上方ダミーウエハ支持領域及び下方ダミーウエハ支持領域に形成されていない。このような構成により、上述した成膜ステップＡの原料ガス供給時には、ノズル３０４ｂの開口部３３２ｂを介して処理室２０１内のウエハ２００に対して原料ガスが供給され、ノズル３０４ｂの両側に配置されたノズル３０４ａ，３０４ｃのガス供給孔２３２ａ，２３２ｃを介して不活性ガスが供給される。
【００７２】
（変形例２）
本変形例におけるガス供給エリア２２２には、図６に示されるように、３本のノズル４０４ａ，３０４ｂ，４０４ｃが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することができるように構成されている。本変形例では、上述した変形例１と、原料ガスを供給するノズル３０４ｂの両側に配置されるノズルの形状が異なる。
【００７３】
ノズル４０４ａ，３０４ｂ，４０４ｃはガス供給エリア２２２内の下部より上部に、その長さ方向（上下方向）に沿って設けられている。ノズル３０４ｂは、処理室２０１内に収容されたボート２１７に沿って上下方向に延伸し、Ｉ字型でチューブ状（管状）のロングノズルとして構成されている。また、ノズル４０４ａ，４０４ｃは、多孔ノズルであって、それぞれ処理室２０１内に収容されたボート２１７に沿って上下方向に延伸し、Ｕ字型でチューブ状（管状）のロングノズルとして構成されている。
【００７４】
ノズル４０４ａは、下端がガス供給源３６０ａ，３６０ｄから流体が流通可能な状態で、ガス供給管３１０ａに接続される上昇管４０４ａ―１と、上昇管４０４ａ―１の上端と流体が流通可能な状態で接続され、上昇管４０４ａ―１に略平行に形成される下降管４０４ａ―２と、で構成される。
【００７５】
ノズル３０４ｂは、下端がガス供給源３６０ｂ，３６０ｅから流体が流通可能な状態で、ガス供給管３１０ｂに接続される。
【００７６】
ノズル４０４ｃは、下端がガス供給源３６０ｃ，３６０ｆから流体が流通可能な状態で、ガス供給管３１０ｃに接続される上昇管４０４ｃ−１と、上昇管４０４ｃ−１の上端と流体が流通可能な状態で接続され、上昇管４０４ｃ−１にそれぞれ略平行に形成される下降管４０４ｃ−２と、で構成される。
【００７７】
ノズル４０４ａ，４０４ｃの側面には、ガス供給孔２３２ａ，２３２ｃが、それぞれ上昇管４０４ａ―１，４０４ｃ−１の上方ダミーウエハ支持領域と下方ダミーウエハ支持領域、及び下降管４０４ａ−２，４０４ｃ−２の上方ダミーウエハ支持領域、プロダクトウエハ支持領域、下方ダミーウエハ支持領域に複数形成される。つまり、不活性ガスを供給するノズル４０４ａ，４０４ｃのダミーウエハ領域におけるガス供給孔２３２ａ，２３２ｃを上述した実施形態及び変形例１におけるノズル３０４ａ，３０４ｃのガス供給孔２３２ａ，２３２ｃと比較して多くする。これにより、さらに、ダミーウエハ支持領域におけるＳｉ原料濃度を低くすることができ、ウエハ面間面内の膜厚均一性の制御が容易となる。
【００７８】
そして、この複数のガス供給孔２３２ａ，２３２ｃのうち、ノズル４０４ａ，４０４ｃのそれぞれ最も上方に形成されたガス供給孔２３２ａ，２３２ｃの上端が、上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハ２００ｂに対応させて配置されるとともに、ノズル４０４ａ，４０４ｃのそれぞれ最も下方に形成されたガス供給孔２３２ａ，２３２ｃの下端が、それぞれ下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハ２００ｂに対応させて配置される。このような構成により、上述した成膜ステップＡの原料ガス供給時には、ノズル３０４ｂの開口部３３２ｂを介して処理室２０１内のウエハ２００に対して原料ガスが供給され、ノズル３０４ｂの両側に配置されたノズル４０４ａ，４０４ｃのガス供給孔２３２ａ，２３２ｃを介してそれぞれ不活性ガスが供給される。
【００７９】
つまり、ノズル４０４ａ，４０４ｃは、上方ダミーウエハ支持領域及び下方ダミーウエハ支持領域に配置される複数のガス供給孔２３２ａ，２３２ｃの長手方向で平均した実質的な開口面積が、プロダクトウエハ支持領域に配置される複数のガス供給孔２３２ａ，２３２ｃの長手方向で平均した実質的な開口面積に比べて大きくなるように形成されている。
【００８０】
また、ノズル４０４ａ，４０４ｃは、ガス供給孔２３２ａ，２３２ｃのそれぞれノズル長手方向に平均化された開口幅が、ノズル４０４ａ，４０４ｃの流路断面積の平方根の１％以下であるように構成されている。ここでノズル長手方向に平均化された開口幅は、ガス供給孔２３２ａ等の長手方向の単位長さあたりのコンダクタンスと等しいコンダクタンスを有する、長手方向の連続スリットの開口幅の意味を含む。また、ノズル３０４ｂの開口部３３２ｂの開口幅は、ノズル３０４ｂの流路面積の平方根の３％以上であるように構成されている。開口部３３２ｂは、強度上の要請から、上端から下端まで連続する１つの開口に代えて、途中で両側を橋渡しされて上下に断続的に伸びる複数のスリットとして形成されうる。
【００８１】
（変形例３）
本変形例におけるガス供給エリア２２２には、図７に示されるように、３本のノズル３０４ａ，３０４ｂ，４０４ｃが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することができるように構成されている。本変形例では、上述した変形例１と、原料ガスを供給するノズル３０４ｂの一方側に配置されるノズルの形状が異なる。
【００８２】
ノズル３０４ａ，３０４ｂ，４０４ｃはガス供給エリア２２２内の下部より上部に、その長さ方向（上下方向）に沿って設けられている。また、ノズル３０４ａ，３０４ｂは、処理室２０１内に収容されたボート２１７に沿って上下方向に延伸し、Ｉ字型でチューブ状（管状）のロングノズルとしてそれぞれ構成されている。また、ノズル４０４ｃは、処理室２０１内に収容されたボートに沿って上下方向に延伸し、Ｕ字型でチューブ状（管状）のロングノズルとして構成されている。
【００８３】
ノズル３０４ａは、下端がガス供給源３６０ａ，３６０ｄから流体が流通可能な状態で、ガス供給管３１０ａに接続される。
【００８４】
ノズル３０４ｂは、下端がガス供給源３６０ｂ，３６０ｅから流体が流通可能な状態で、ガス供給管３１０ｂに接続される。
【００８５】
ノズル４０４ｃは、下端がガス供給源３６０ｃ，３６０ｆから流体が流通可能な状態で、ガス供給管３１０ｃに接続される上昇管４０４ｃ−１と、上昇管４０４ｃ−１の上端と流体が流通可能な状態で接続され、上昇管４０４ｃ−１にそれぞれ略平行に形成される下降管４０４ｃ−２と、で構成される。
【００８６】
ノズル４０４ｃの下降管４０４ｃ−２の側面には、上方ダミーウエハ支持領域、プロダクトウエハ支持領域及び下方ダミーウエハ支持領域に、複数のガス供給孔２３２ｃが形成される。また、ノズル４０４ｃの上昇管４０４ｃ−１には、ガス供給孔２３２ｃが形成されていない。
【００８７】
そして、ノズル３０４ａ及びノズル４０４ｃの下降管４０４ｃ−２にそれぞれ形成された複数のガス供給孔２３２ａ，２３２ｃのうち、ノズル３０４ａ、ノズル４０４ｃの下降管４０４ｃ−２のそれぞれ最も上方に形成されたガス供給孔２３２ａ，２３２ｃの上端が、上方ダミーウエハ支持領域で支持される最も上方のダミーウエハ２００ｂに対応させて配置されるとともに、ノズル３０４ａ、ノズル４０４ｃの下降管４０４ｃ−２のそれぞれ最も下方に形成されたガス供給孔２３２ａ，２３２ｃの下端が、それぞれ下方ダミーウエハ支持領域で支持される最も下方のダミーウエハ２００ｂに対応させて配置される。このような構成により、上述した成膜ステップＡの原料ガス供給時には、ノズル３０４ｂの開口部３３２ｂを介して処理室２０１内のウエハ２００に対して原料ガスが供給され、ノズル３０４ｂの両側に配置されたノズル３０４ａ，４０４ｃのガス供給孔２３２ａ，２３２ｃを介して不活性ガスが供給される。
【００８８】
ここで、本変形例におけるＵ字型（リターン形状）のノズル４０４ｃを用いて、不活性ガス（パージガス）を供給することにより、形成される膜の膜質が良好となる。これは、膜厚均一性に有効なパージガス（Ｎ2ガス）は、例えば２〜１０ｓｌｍの大流量で供給する場合が多い。Ｉ字型のノズルでは、ボート２１７の下方領域では、十分に温まりきらないうちにパージガスがウエハ２００に対して供給されることとなり、ボート２１７の上方と下方で温度ムラが生じてしまうが、Ｕ字型とすることにより、パージガスを十分に温めてからウエハ２００に対して供給することが可能となる。温度が上がることで気体分子の拡散速度が向上し、膜質を維持しながら原料の交互供給間隔の短縮が期待できる。また、ＮＨ3がラジカル又はプリカーサになる温度はＨＣＤＳのそれよりも高い。つまり、ＮＨ3がプリカーサになるには所定温度以上が必要であり、処理温度を所定温度ぎりぎりまで低温化しようとすると、十分な時間、ＮＨ3をノズル内に留まらせることが望ましく、Ｕ字型化による容積の増加は難分解性の反応ガスに対しても好ましい。
【００８９】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。但し、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。
【００９０】
上述の実施形態や変形例では、ＮＨ3ガス等の窒化ガスを、２本のノズル３０４ａ，３０４ｃから供給する例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、窒化ガスを、ノズル３０４ａとノズル３０４ｃの少なくともいずれか一方から供給するようにすればよい。
【００９１】
また、上記実施形態や変形例では、原料ガスを供給するノズル３０４ｂの側面にプロダクトウエハ支持領域にのみ複数のガス供給孔２３２ｂを形成する例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、ノズル３０４ｂの両側に配置される不活性ガスを供給するノズル３０４ａ、３０４ｃの側面に形成されるガス供給孔２３２ａ，２３２ｃの開口面積の合計と比較して、ノズル３０４ｂの側面のダミーウエハ支持領域に形成されるガス供給孔２３２ｂ又は開口部３３２ｂの開口面積の合計を小さくした場合にも好適に適用可能である。
【００９２】
また、上記実施形態や変形例では、原料ガスを供給するノズル３０４ｂの側面にプロダクトウエハ支持領域にのみ複数のガス供給孔２３２ｂを形成する例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、ノズル３０４ｂの側面に形成されるガス供給孔２３２ｂ又は開口部３３２ｂの開口面積の合計と比較して、不活性ガスを供給するノズル３０４ａ，３０４ｃの側面に形成されるダミーウエハ支持領域におけるガス供給孔２３２ａ，２３２ｃの開口面積の合計を大きくした場合にも好適に適用可能である。
【００９３】
上述の実施形態では、基板上に主元素としてＳｉを含む膜を形成する例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。すなわち、本発明は、Ｓｉの他、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ボロン（Ｂ）等の半金属元素を主元素として含む膜を基板上に形成する場合にも、好適に適用することができる。また、本発明は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属元素を主元素として含む膜を基板上に形成する場合にも、好適に適用することができる。
【００９４】
例えば、原料として、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ4）ガスやトリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3）3、略称：ＴＭＡ）ガスを用い、以下に示す成膜シーケンスにより、基板上に、チタン窒化膜（ＴｉＮ膜）、チタン酸窒化膜（ＴｉＯＮ膜）、チタンアルミニウム炭窒化膜（ＴｉＡｌＣＮ膜）、チタンアルミニウム炭化膜（ＴｉＡｌＣ膜）、チタン炭窒化膜（ＴｉＣＮ膜）、チタン酸化膜（ＴｉＯ膜）等を形成する場合にも、本発明を好適に適用することができる。
【００９５】
（ＴｉＣｌ4→ＮＨ3）×ｎ  ⇒  ＴｉＮ
（ＴｉＣｌ4→ＮＨ3→Ｏ2）×ｎ  ⇒  ＴｉＯＮ
（ＴｉＣｌ4→ＴＭＡ→ＮＨ3）×ｎ  ⇒  ＴｉＡｌＣＮ
（ＴｉＣｌ4→ＴＭＡ）×ｎ  ⇒  ＴｉＡｌＣ
（ＴｉＣｌ4→ＴＥＡ）×ｎ  ⇒  ＴｉＣＮ
（ＴｉＣｌ4→Ｈ2Ｏ）×ｎ  ⇒  ＴｉＯ
【００９６】
基板処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、処理を迅速に開始できるようになる。
【００９７】
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。
【００９８】
また、上述の実施形態や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の実施形態の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【００９９】
上述の実施形態や変形例等の手法により形成されるＳｉＮ膜等は、絶縁膜、スペーサ膜、マスク膜、電荷蓄積膜、ストレス制御膜等として広く用いることが可能である。近年、半導体デバイスの微細化に伴い、ウエハ上に形成される膜に対して面内膜厚均一性の要求が厳しくなっている。高密度パターンが表面に形成されたパターンウエハ上へフラット分布を有する膜を形成することが可能な本発明は、この要求に答える技術として非常に有益であると考えられる。
【０１００】
＜実施例＞
以下、上述の実施形態及び変形例で得られる効果を裏付けるシミュレーション結果及び評価結果について図８〜図１２に基づいて説明する。
【０１０１】
比較例では、図８（Ａ）に示す３本のノズル３０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃを用いて、ボート２１７に多段に積層されたウエハ２００に対してそれぞれガスを供給した。ノズル３０４ａ，４０４ｃから供給するＮ2ガスの流量をそれぞれ１００ｓｃｃｍに設定し、ノズル４０４ｂから供給するＨＣＤＳガスの流量を４８０ｓｃｃｍに設定した。ノズル４０４ｂの側面には、上方ダミーウエハ支持領域、プロダクトウエハ支持領域及び下方ダミーウエハ支持領域にＨＣＤＳガスを供給する開口部４３２ｂが形成されている。
【０１０２】
実施例では、上述した変形例３に係る図８（Ｂ）に示す３本のノズル３０４ａ，３０４ｂ，４０４ｃを用いて、ボート２１７に多段に積層されたウエハ２００に対してそれぞれガスを供給した。ノズル３０４ａ，４０４ｃから供給するＮ2ガスの流量をそれぞれ５００ｓｃｃｍに設定し、ノズル３０４ｂから供給するＨＣＤＳガスの流量を４８０ｓｃｃｍに設定した。
【０１０３】
図９（Ａ）は、図８（Ａ）に示す比較例に係るノズルを用いた場合の処理炉２０２内のＳｉ原料の濃度分布を示すシミュレーション結果を示す図であって、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の製品ウエハの面内面間膜厚分布を示す図である。図１０（Ａ）は、図８（Ｂ）に示す実施例に係るノズルを用いた場合の処理炉２０２内のＳｉ原料の濃度分布を示すシミュレーション結果を示す図であって、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の製品ウエハの面内面間膜厚分布を示す図である。図９（Ｂ）及び図１０（Ｂ）の縦軸は、Ｓｉ原料の分圧［Ｐａ］を示している。図９（Ｂ）及び図１０（Ｂ）の横軸は、ボート２１７に載置される製品ウエハのウエハ番号を示している。
【０１０４】
図９（Ａ）に示されているように、比較例に係るノズルを用いた場合には、原料ガスを供給するノズル４０４ｂの側面に上方ダミーウエハ支持領域及び下方ダミーウエハ支持領域にも開口部４３２ｂが形成されているため、ボート２１７の上から下まで均一に原料ガスが供給される。しかしながら、ダミーウエハ支持領域に支持されるダミーウエハは平坦ウエハであり、パターンが形成された製品ウエハは、表面積の大きい構造ウエハであるので原料ガスの消費量が異なる。このため、処理室２０１内に存在するＳｉ原料の濃度（分圧）は、上方及び下方ダミーウエハ支持領域とプロダクトウエハ支持領域とで差が生じてしまう。上方及び下方ダミーウエハ支持領域では、余ったガスが多いため空間の原料濃度が上がり、プロダクトウエハ支持領域では原料濃度が下がる。処理室２０１内で濃度差が生じると濃度拡散によりプロダクトウエハ支持領域でもそれぞれ上方及び下方ダミーウエハ支持領域に近い領域と、上方及び下方ダミーウエハ支持領域から遠い領域とで濃度差が生じる。そのため、プロダクトウエハに成膜される膜の均一性が悪化する。
【０１０５】
また、図９（Ｂ）に示されているように、比較例に係るノズルを用いた場合には、ウエハ面内においてエッジ周辺と中央とで供給されるＳｉ原料の分圧に開きがあるのに対して、図１０（Ｂ）に示されているように、本実施例に係るノズルを用いた場合には、ウエハの面内均一性が良好であることが確認できる。
【０１０６】
また、図９（Ｂ）に示されているように、比較例に係るノズルを用いた場合には、ボート２１７の高さ方向に積層されたウエハの位置によっても供給されるＳｉ原料の分圧に開きがあるのに対して、図１０（Ｂ）に示されているように、本実施例に係るノズルを用いた場合には、ウエハの面間均一性が良好であることが確認できる。すなわち、本実施例によれば、製品ウエハに供給されるＳｉ原料濃度の均一性が改善されている。
【０１０７】
すなわち、本実施例に係るノズルを用いた場合には、比較例に係るノズルを用いた場合と比較して、ボート２１７に積層されたウエハの高さ方向に対し、Ｓｉ原料の濃度が均一化していることが確認できる。特に、ボート２１７の上方側と下方側のＳｉの濃度を下げることができ、面間均一性が改善することが確認できる。
【０１０８】
図１１は、比較例に係るノズルと実施例に係るノズルをそれぞれ用いて製品ウエハにＳｉＮ膜を形成した場合の膜厚面内均一性を比較して示した図であって、図１２は、比較例に係るノズルと実施例に係るノズルをそれぞれ用いて製品ウエハにＳｉＮ膜を形成した場合の面間均一性を比較して示した図である。図１１の縦軸は、ウエハ位置を示している。図１１の横軸は、製品ウエハに形成されたＳｉＮ膜の面内均一性［％］を示している。図１２の縦軸は、ウエハ位置を示している。図１２の横軸は、製品ウエハに形成されたＳｉＮ膜の膜厚［Å］を示している。
【０１０９】
図１１に示されているように、比較例に係るノズルを用いて形成された膜の面内均一性は、ボート２１７の中央位置において４．５％程度であるのに対して、ボート２１７の下方位置においては７．５％程度、ボート２１７の上方位置において９．２％程度と、ウエハの高さ位置によって大きく異なっていた。これに対して、実施例に係るノズルを用いて形成された膜の面内均一性は４％程度で、ボート２１７の高さ方向においてもほとんど差がなかった。
【０１１０】
また、図１２に示されているように、比較例に係るノズルを用いて形成された膜の面間均一性は７％程度であるのに対して、実施例に係るノズルを用いて形成された膜の面間均一性が２％程度であって、面間均一性も良好であることが確認された。
【０１１１】
すなわち、比較例に係るノズルを用いた場合と比較して、本実施例に係るノズルを用いた場合には、ボート２１７の高さ方向における上方から下方において製品ウエハの膜厚の面内面間均一性が良好で、ボート２１７に多段に積層された製品ウエハの上方から下方まで均一な膜厚を得ることができた。
【符号の説明】
【０１１２】
２００    ウエハ（基板）
２１７    ボート（基板保持具）
３０４ａ，４０４ａ  ノズル（第１のガス供給部）
３０４ｂ  ノズル（第２のガス供給部）
３０４ｃ，４０４ｃ  ノズル（第３のガス供給部）
２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃ  ガス供給孔
３３２ｂ  開口部
【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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【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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