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JP6830878B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム - Google Patents

半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム Download PDF

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置、及びプログラムに関する。
特許文献１には、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、処理室内に収容された基板に膜を形成する成膜処理について記載されている。
特開２０１４−６７８７７号公報
成膜処理では、上下方向に積載された基板を収容した処理室に、原料ガスと反応ガスとを供給して、積載された基板のそれぞれに膜を形成させる。このように、上下方向に積載された基板のそれぞれに膜を形成させる場合に、基板が配置された位置によって、膜厚が異なってしまうことがある。
本発明の課題は、上下方向に積載された基板に形成される膜の膜厚が、基板間でばらついてしまうのを抑制することである。
本発明によれば、複数の基板を配列して収容した処理室の排気を実質的に止めた状態で、第１のノズルから第１の不活性ガス流量で不活性ガスを前記処理室に供給する工程、前記処理室内の排気を実質的に止めた状態で、前記第１のノズルから貯留部に溜めた原料ガスを前記処理室に供給しつつ、前記第１のノズルから前記第１の不活性ガス流量より多い第２の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する工程、前記処理室内を前記原料ガスの流れの上流側である一端側から排気している状態で、前記第１のノズルから前記第１の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する工程、を順に行って、前記処理室に前記原料ガスを供給する工程と、前記原料ガスの供給を止める工程と、前記処理室に残留する前記原料ガスを除去する工程と、前記処理室に第２のノズルから反応ガスを供給する工程と、前記処理室に残留する前記反応ガスを除去する工程とを有する技術が提供される。
本発明によれば、上下方向に積載された基板に形成される膜の膜厚が、基板間でばらついてしまうのを抑制することができる。
本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置を示した概略構成図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置を示し、図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置に備えられたコントローラを説明するためのブロック図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の成膜シーケンスにおける各部の稼動タイミングを示した図面である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の成膜シーケンスにおける各部の稼動タイミングを示した図面である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の作用を理解するためのグラフを示した図面である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置の処理室内における、ＤＣＳガスの時間の経過に伴う分圧の変化を示した図面である。 本発明の実施形態に対する比較形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置を示した概略構成図である。
本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法、基板処理装置、及びプログラムについて図１〜図８に従って説明する。なお、図中示す矢印ＵＰは、装置上方を示す。
（基板処理装置の全体構成）
基板処理装置１００は、図１に示されるように、処理炉２０２を有し、処理炉２０２には、加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７が配設されている。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。
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば、石英（ＳｉＯ２）又は炭化シリコン（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の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド（インレットフランジ）２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。
マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、反応管２０３は垂直に据え付けられた状態となる。処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、複数枚の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配列した状態で収容可能に構成されている。
処理室２０１内には、上下方向に延びたノズル２４９ａ（第１のノズル），２４９ｂ（第２のノズル）が、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂには、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂが、それぞれ接続されている。これにより、処理室２０１内へ複数種類、ここでは２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。
ガス供給管２３２ａ，２３２ｂには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ，２４１ｂ、及び開閉弁であるバルブ２４３ａ，２４３ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂのバルブ２４３ａ，２４３ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｃ，２３２ｄがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｃ，２４３ｄがそれぞれ設けられている。
さらに、ガス供給管２３２ａにおいてガス供給管２３２ｃが接続された接続部よりも下流側には、原料ガスが溜められる貯留部（タンク）２８０、及びバルブ２６５が上流側からこの順番で設けられている。また、ガス供給管２３２ａにおいてバルブ２６５よりも下流側には、ガス供給管２３２ｃから分岐したガス供給管２３２ｅが接続されている。さらに、ガス供給管２３２ｅには、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｅ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｅが上流側からこの順番で設けられている。
ガス供給管２３２ａの先端部には、ノズル２４９ａが接続されている。ノズル２４９ａは、図２に示されるように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円環状の空間に、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（上下方向）上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、ノズル２４９ａは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方に設けられている。ノズル２４９ａはＬ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられており、その垂直部は少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル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おり、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。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。
ガス供給管２３２ｂの先端部には、ノズル２４９ｂが接続されている。ノズル２４９ｂは、ガス分散空間であるバッファ室２３７内に設けられている。バッファ室２３７は、図２に示されるように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円環状の空間に、また、処理室２０１内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。すなわち、バッファ室２３７は、ウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に設けられている。
バッファ室２３７のウエハ２００と隣接する壁の端部には、ガスを供給するガス供給孔２５０ｃが設けられている。ガス供給孔２５０ｃは、反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ｃ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。
ノズル２４９ｂは、バッファ室２３７のガス供給孔２５０ｃが設けられた端部と反対側の端部に、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（配列）方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、ノズル２４９ｂは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方に設けられている。ノズル２４９ｂはＬ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられており、その垂直部は少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル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。ガス供給孔２５０ｂは、ガス供給孔２５０ｃ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。
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前述のように調節することで、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可能となる。そして、これら複数のガス供給孔２５０ｂのそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室２３７内に導入することで、バッファ室２３７内においてガスの流速差の均一化を行うことが可能となる。
このように、本実施形態では、反応管２０３の内壁と、積載された複数のウエハ２００の端部と、で定義される円環状の縦長の空間内、つまり、円筒状の空間内に配置したノズル２４９ａ，２４９ｂおよびバッファ室２３７を経由してガスを搬送している。
そして、ノズル２４９ａ，２４９ｂおよびバッファ室２３７にそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃから、ウエハ２００の近傍で初めて処理室２０１内にガスを噴出させている。また、処理室２０１内におけるガスの主たる流れを、ウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち、水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給でき、各ウエハ２００に形成される膜の膜厚の均一性を向上させることが可能となる。ウエハ２００の表面上を流れたガス、すなわち、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管２３１の方向に向かって流れる。但し、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。
ガス供給管２３２ａからは、シリコン系原料ガスとして、本実施形態では、クロロシラン系原料ガスであるジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガスが、図１に示されるように、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ガス供給管２３２ａ、貯留部２８０、バルブ２６５、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
シリコン系原料ガスとは、気体状態のシリコン系原料、例えば、常温常圧下で液体状態であるシリコン系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シリコン系原料等のことである。本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態である液体原料」を意味する場合、「気体状態である原料ガス」を意味する場合、又はその両方を意味する場合がある。
ガス供給管２３２ｂからは、反応ガスとして、本実施形態では、窒素含有ガスであるアンモニア（ＮＨ３）ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂ、バッファ室２３７を介して処理室２０１内へ供給される。
ガス供給管２３２ｃからは、不活性ガスとして、本実施形態では、窒素（Ｎ２）ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、貯留部２８０、バルブ２６５、ガス供給管２３２ａを介して処理室２０１内へ供給される。
ガス供給管２３２ｅからは、不活性ガスとして、本実施形態では、窒素（Ｎ２）ガスが、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、ガス供給管２３２ａを介して処理室２０１内へ供給される。
ガス供給管２３２ｄからは、不活性ガスとして、本実施形態では、窒素（Ｎ２）ガスが、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、ガス供給管２３２ｂ、バッファ室２３７を介して処理室２０１内へ供給される。
各ガス供給管から前述のようなガスをそれぞれ流す場合、主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、貯留部２８０、バルブ２６５により、所定元素を含む原料を供給する原料供給系、すなわち、原料ガス供給系（シリコン系原料ガス供給系）としてのクロロシラン系原料ガス供給系が構成される。ノズル２４９ａを、クロロシラン系原料ガス供給系に含めて考えてもよい。クロロシラン系原料ガス供給系を、クロロシラン系原料ガス系と称することもできる。
また、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、反応ガスを供給する反応ガス供給系、すなわち、反応ガスとしての窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｂ、バッファ室２３７を、窒素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。窒素含有ガス供給系供給系を、窒素含有ガス供給系と称することもできる。
また、主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ，２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ，２４１ｅ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｅにより、不活性ガス供給系が構成される。
バッファ室２３７内には、図２に示されるように、導電体からなり、細長い構造を有する２本の棒状電極２６９，２７０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。棒状電極２６９，２７０のそれぞれは、ノズル２４９ｂと平行に設けられている。棒状電極２６９，２７０のそれぞれは、上部より下部にわたって電極保護管２７５により覆われることで保護されている。棒状電極２６９，２７０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。整合器２７２を介して高周波電源２７３から棒状電極２６９，２７０間に高周波（ＲＦ）電力を印加することで、棒状電極２６９，２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。主に、棒状電極２６９，２７０、電極保護管２７５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。プラズマ源は、後述するようにガスをプラズマ状態に活性化（励起）させる活性化機構（励起部）として機能する。
図１に示されるように、反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が接続されている。この排気管２３１の一端は、処理室２０１の下端部の排気口に接続されている。また、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）としての圧カセンサ２４５および排気バルブ（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の排気および排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧カセンサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧カセンサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９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はマニホールド２０９の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は例えばＳＵＳ等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面にはマニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、後述するボート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に接続されている。回転機構２６７は、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いる。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入および搬出するように構成されている。ボートエレベータ１１５は、ボート２１７およびボート２１７に支持されるウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
基板支持具としてのボート２１７は、複数、例えば２５〜２００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垂直方向に整列させて多段に支持するように、つまり、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ボート２１７の下部には、例えば、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる断熱部材２１８が設けられている。
処理室２０１内には温度検出器としての温度センサ２６３が設けられている。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、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。
図３に示されるように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１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１２１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。
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、後述する膜形成等の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。プロセスレシピは、後述する謨形成工程等の基板処理工程における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、前述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅ、バルブ２４３ａ〜２４３ｅ，２６５、圧カセンサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、整合器２７２、高周波電源２７３等に接続されている。
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４ａ〜２４１ｅによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｅ，２６５の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作及び圧カセンサ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、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、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、整合器２７２によるインピーダンス調整動作、高周波電源２７３の電力供給等を制御するように構成されている。
コントローラ１２１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、前述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３を用意し、この外部記憶装置１２３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態のコントローラ１２１を構成することができる。但し、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置１２３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。
以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。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、又はその両方を含む場合がある。
（膜形成工程）
次に、前述の基板処理装置１００を用いて、半導体装置（半導体デバイス）の製造工程（製造方法）の一工程として、ウエハ２００上に膜を形成（成膜）する成膜シーケンスを、図４〜図５を用いて具体的に説明する。以下の説明において、基板処理装置１００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。
〔ウエハチャージ及びボートロード〕
複数のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されるように、複数のウエハ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○リング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
なお、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。
従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（又は膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（又は膜）を直接形成する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（又は膜）を形成する」ことを意味する場合がある。
〔圧力調整及び温度調整〕
処理室２０１内の圧力、すなわち、ウエハ２００が存在する空間の圧力が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって排気される。この際、処理室２０１内の圧力は圧カセンサ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（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、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常時作動させた状態を維持する。
また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の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２６３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（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、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。但し、室温でウエハ２００に対する処理を行う場合は、ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は行わなくてもよい。
続いて、回転機構２６７によるボート２１７及びウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７によるボート２１７及びウエハ２００の回転は、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。
〔ウエハ上への膜成形〕
［ＤＣＳガスの供給］
先ず、処理室２０１にＤＣＳガスを供給する工程について説明する。処理室２０１にＤＣＳガスを供給する工程では、ウエハ２００を収容した処理室２０１の排気を実質的に止めた状態で、上下方向に延びたノズル２４９ａから第１の不活性ガス流量でＮ２ガスを処理室２０１に供給する工程、処理室２０１内の排気を実質的に止めた状態で、ノズル２４９ａから貯留部２８０に溜めたＤＣＳガスを処理室２０１に供給しつつ、ノズル２４９ａから第１の不活性ガス流量より多い第２の不活性ガス流量でＮ２ガスを処理室２０１に供給する工程、処理室２０１内を下方から排気している状態で、ノズル２４９ａから第１の不活性ガス流量でＮ２ガスを処理室２０１に供給する工程、を順に行う。
−処理室２０１の排気を実質的に止めた状態で、第１の不活性ガス流量でＮ２ガスを処理室２０１に供給する工程−
ウエハ２００を収容した処理室２０１の排気を実質的に止めた状態で、上下方向に延びたノズル２４９ａから第１の不活性ガス流量でＮ２ガスを処理室２０１に供給する工程は、図４、図５に示すシーケンスの制御Ａで例えば１秒（１ｓ）間行われる。
この工程では、図１に示すバルブ２４３ａを開き、バルブ２４３ｂを閉じ、バルブ２４３ｃを閉じ、バルブ２４３ｄを開き、バルブ２３４ｅを開き、バルブ２６５を閉じる。さらに、ＡＰＣバルブ２４４を閉じる。このように、バルブ２４３ａを開き、バルブ２６５を閉じることで、貯留部２８０にＤＣＳガスを溜める。さらに、バルブ２４３ｅを開くことで、第１の不活性ガス流量（例えば、０．５〜３．０〔ｓｌｍ〕の範囲内の所定の値）で、Ｎ２ガスをノズル２４９ａから処理室２０１に供給する。また、バルブ２４３ｄを開くことで、例えば、流量０．５〜５．０〔ｓｌｍ〕の範囲内の所定の値で、逆流防止用ガスとしてのＮ２ガスをノズル２４９ｂから処理室２０１に供給する。さらに、ＡＰＣバルブ２４４を閉じることで、処理室２０１内の排気を実質的に止めた状態とする。このときヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば３００〜６００℃の範囲内の値となるような温度に設定する。
ここで、処理室２０１内の排気を実質的に止めた状態とは、排気バルブとしてのＡＰＣバルブ２４４を実質的に閉じた状態とし、処理室２０１内の排気を実質的に止めた状態とする。「実質的に」とは、以下の状態を含む。すなわち、ＡＰＣバルブ２４４を全閉（フルクローズ）とし、処理室２０１内の排気を止めた状態を含む。また、ＡＰＣバルブ２４４を僅かに開き、処理室２０１内を僅かに排気している状態を含む。
ここで、ＡＰＣバルブ２４４を僅かに開いて処理室２０１内を僅かに排気している状態には、Ｎ２ガスの単位時間当たりの供給量（供給レート）ＦＢ〔ｓｃｃｍ〕に対し、処理室２０１内の単位時間当たりの排気量（排気レート）Ｖ〔ｓｃｃｍ〕を遥かに小さくした状態、つまり、ＦＢ＞＞Ｖとなるようにすることが好ましい。具体的には、ＡＰＣバルブ２４４を僅かに開いて処理室２０１内を僅かに排気している状態には、Ｎ２ガスの単位時間当たりの供給量ＦＢが、処理室２０１内の単位時間当たりの排気量Ｖの±１０％以内である状態を含む。
なお、本工程においては、ＡＰＣバルブ２４４を全閉とし、処理室２０１内の排気を停止した状態でガスの供給を行うものとする。
−ＤＣＳガスを処理室に供給しつつ、第２の不活性ガス流量でＮ２ガスを処理室２０１に供給する工程−
処理室２０１の排気を実質的に止めた状態で、ノズル２４９ａから貯留部２８０に溜めたＤＣＳガスを処理室２０１に供給しつつ、ノズル２４９ａから第１の不活性ガス流量より多い第２の不活性ガス流量でＮ２ガスを処理室２０１に供給する工程は、図４、図５に示すシーケンスの制御Ｂで例えば３秒間行われる。
この工程では、バルブ２４３ａを閉じ、バルブ２４３ｂを閉じ、バルブ２４３ｃを閉じ、バルブ２４３ｄを開き、バルブ２４３ｅを開き、バルブ２６５を開く。さらに、ＡＰＣバルブ２４４を閉じる。このように、バルブ２４３ａを閉じ、バルブ２６５を開くことで、貯留部２８０に溜められたＤＣＳガス（例えば、１００−２５０ｃｃの範囲内の所定の量）をノズル２４９ａから処理室２０１に供給する（所謂フラッシュ供給、又はフラッシュフロー）。このとき、ＤＣＳガスは、瞬間的に多い量が処理室２０１に供給され、徐々に少ない量が処理室２０１に供給されることとなる。例えば、２〔ｓ〕では５−１１〔ｓｌｍ〕の範囲内の流量でＤＣＳガスが処理室２０１に供給され、徐々に減少して、４〔ｓ〕では、０．２−３〔ｓｌｍ〕の範囲内の流量程度となる。また、バルブ２４３ｅを開き、ＭＦＣ２４１ｅを制御することで、第１の不活性ガス流量より多い第２の不活性ガス流量（例えば、１．５−４．５〔ｓｌｍ〕の範囲内の所定の値）で、Ｎ２ガスをノズル２４９ａから処理室２０１に供給する。これにより、貯留部２８０に溜められたＤＣＳガスを、Ｎ２ガスによって押し出してノズル２４９ａから処理室２０１に供給する。また、バルブ２４３ｄを開くことで、例えば、流量１．０−５．０〔ｓｌｍ〕の範囲内の所定の値で、逆流防止用ガスとしてのＮ２ガスをノズル２４９ｂから処理室２０１に供給する。
この工程では、処理室２０１の圧力が、７５０〔Ｐａ〕程度まで上昇する。また、ＡＰＣバルブ２４４を開け始め、排気を始める。例えば、図５では４〔ｓ〕付近からＡＰＣバルブ２４４を開け始める。
−処理室２０１を排気している状態で、第１の不活性ガス流量でＮ２ガスを処理室２０１に供給する工程−
処理室２０１を排気している状態で、ノズル２４９ａから第１の不活性ガス流量でＮ２ガスを処理室２０１に供給する工程は、図４、図５に示すシーケンスの制御Ｃで３秒間行われる。
この工程では、バルブ２４３ａを開き、バルブ２４３ｂを閉じ、バルブ２４３ｃを閉じ、バルブ２４３ｄを開き、バルブ２４３ｅを開き、バルブ２６５を閉じる。さらに、ＡＰＣバルブ２４４を開いて処理室２０１内の圧力が例えば７００〜１２００〔Ｐａ〕の範囲内の所定の値となるよう調圧する。このように、バルブ２４３ａを開き、バルブ２６５を開くことで、貯留部２８０にＤＣＳガスを再び溜め始める。また、バルブ２４３ｅを開き、ＭＦＣ２４１ｅを制御することで、第１の不活性ガス流量（例えば、１．３−１．７〔ｓｌｍ〕の範囲内の所定の値）で、Ｎ２ガスをノズル２４９ａから処理室２０１に供給する。また、バルブ２４３ｄを開くことで、例えば、流量１．３−１．７〔ｓｌｍ〕の範囲内の所定の値で、逆流防止用ガスとしてのＮ２ガスをノズル２４９ｂから処理室２０１に供給する。なお、上述では、バルブ２４３ａを閉じた状態でＤＣＳガスを処理室に供給する工程を行った後に処理室２０１内に供給されたＤＣＳガスの反応を待つことにより本工程を行っているが、バルブ２４３ａを開いて貯留部２８０を通過したＤＣＳガスを流すことにより本工程を行うようにしてもよい。その場合、バルブ２４３ａを閉じた状態でＤＣＳガスを処理室に供給する工程で流すＤＣＳガスの流量を第１の原料ガス流量とし、バルブ２４３ａを開いて貯留部２８０を通過したＤＣＳガスを流すことにより行う本工程のＤＣＳガスの流量を第２の原料ガス流量（例えば、０．５−２．０〔ｓｌｍ〕の範囲内の所定の値）と称してもよい。
この工程では、処理室２０１の圧力が、たとえば、７５０〔Ｐａ〕から９００〔Ｐａ〕弱程度まで上昇する。
このように、処理室２０１にＤＣＳガスを供給することにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、第１の層として、Ｓｉ含有層の形成が開始される。Ｓｉ含有層はＳｉ層であってもよいし、ＤＣＳガスの吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。
［ＤＣＳガスの除去］
−ＤＣＳガスを除去する工程−
処理室２０１に残留するＤＣＳガスを除去する工程は、図５に示すシーケンスの制御Ｄで行われる。
この工程では、バルブ２４３ａを閉じ、バルブ２４３ｂを閉じ、バルブ２４３ｃを開き、バルブ２４３ｄを開き、バルブ２４３ｅを開き、バルブ２６５を開く。さらに、ＡＰＣバルブ２４４を開く。このように、バルブ２４３ｃ，２４３ｅ，２６７を開くことで、Ｎ２ガスをノズル２４９ａから処理室２０１に供給する。また、バルブ２４３ｄを開くことで、Ｎ２ガスをノズル２４９ｂから処理室２０１に供給する。
このように、処理室２０１に残留するＤＣＳガスを除去する工程では、ＡＰＣバルブ２４４を開き、真空ポンプ２４６により処理室２０１内のガスを排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＳｉ含有層の形成に寄与した後のＤＣＳガスを処理室２０１内から排除する（残留ガス除去）。但し、十分な排気量が得られるのであれば、ＡＰＣバルブ２４４は全開としなくともよい。このとき、バルブ２４３ｃ，２４３ｄは開き、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＳｉ含有層の形成に寄与した後のＤＣＳガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。
このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われる工程において悪影響が生じることはない。このとき処理室２０１内へ供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、処理室２０１の容積と同程度の量を供給することで、後の工程において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
［ＮＨ３ガスの供給］
−処理室２０１にノズル２４９ｂからＮＨ３ガスを供給する工程−
処理室２０１にノズル２４９ｂからＮＨ３ガスを供給する工程は、図５に示すシーケンスの制御Ｅで行われる。
この工程では、バルブ２４３ａを開き、バルブ２４３ｂを開き、バルブ２４３ｃを閉じ、バルブ２４３ｄを閉じ、バルブ２４３ｅを開き、バルブ２６５を閉じる。さらに、ＡＰＣバルブ２４４を開く。また、棒状電極２６９，２７０間に電圧を印加する。すなわち、プラズマ励起したガスを処理室２０１に供給する。
このように、バルブ２４３ａを開き、バルブ２６５を閉じることで、貯留部２８０にＤＣＳガスを溜める。また、バルブ２４３ｅを開くことで、逆流防止用ガスとしてのＮ２ガスをノズル２４９ａから処理室２０１に供給する。さらに、バルブ２４３ｂを開くことで、流量０．５〜１０〔ｓｌｍ〕の範囲内の所定の値で、ＮＨ３ガスをノズル２４９ｂから処理室２０１に供給する。また、ＡＰＣバルブ２４４を開くことで、真空ポンプ２４６により処理室２０１内のガスを排気する。このときヒータ２０７の温度は、ＤＣＳガスの供給時と同様の値となるように設定する。
これにより、ＮＨ３ガスが、ウエハ２００の表面に形成されたＳｉ含有層と、表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上にＳｉＮ膜が成膜される。
［ＮＨ３ガスの除去］
−処理室２０１に残留するＮＨ３ガスを除去する工程−
処理室２０１に残留するＮＨ３ガスを除去する工程は、図５に示すシーケンスの制御Ｆで行われる。
この工程では、バルブ２４３ａを開き、バルブ２４３ｂを閉じ、バルブ２４３ｃを閉じ、バルブ２４３ｄを開き、バルブ２４３ｅを開き、バルブ２６５を閉じる。さらに、ＡＰＣバルブ２４４を開く。また、棒状電極２６９，２７０間に印加した電圧を停止する。
このように、バルブ２４３ａを開き、バルブ２６５を閉じることで、貯留部２８０にＤＣＳガスを溜める。また、バルブ２４３ｅを開くことで、Ｎ２ガスをノズル２４９ａから処理室２０１に供給する。さらに、バルブ２４３ｄを開くことで、Ｎ２ガスをノズル２４９ｂから処理室２０１に供給する。
前述した各工程を１サイクルとして、このサイクルを１回以上（所定回数）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成及び所定膜厚のＳｉＮ膜を形成することができる。前述のサイクルは、複数回（ｎ回）繰り返すのが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成するＳｉＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、前述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。
このとき、図４に示すシーケンスの制御Ｂ及び制御Ｃの工程（ＤＣＳガスを供給する工程）において、処理室２０１内のガスの排気量と、不活性ガスであるＮ２ガスの流量（供給量）とを変化させることでＤＣＳガスの供給濃度が調節される。これにより、Ｓｉ濃度、Ｎ濃度を調整することができ、ＳｉＮ膜の組成比を制御することができる。
なお、バルブ２４３ａを開き、バルブ２６５を開くことで、貯留部２８０にＤＣＳガスを溜める処理は、所定の量が溜まるまで継続する。例えば、処理室２０１にノズル２４９ｂからＮＨ３ガスを供給する工程、処理室２０１に残留するＮＨ３ガスを除去する工程まで、継続してもよい。
〔パージ及び大気圧復帰〕
所定組成及び所定膜厚のＳｉＮ膜を形成する成膜処理がなされたら、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ，２３２ｅのそれぞれから不活性ガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、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（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）。
〔ボートアンロード及びウエハディスチャージ〕
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、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２０９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。その後、処理済のウエハ２００はボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
（作用）
次に、本実施形態の作用について、比較形態と比較しつつ説明する。先ず、比較形態について、本実施形態と異なる部分を主に説明する。
〔比較形態〕
比較形態に用いられる基板処理装置１１００のガス供給管２３２ａには、図８に示されるように、貯留部２８０、及びバルブ２６５が設けられていない。さらに、基板処理装置１１００には、ガス供給管２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ、及びバルブ２４３ｅが設けられていない。つまり、処理室２０１に供給されるＤＣＳガスを押し出すための希釈用ガスとしてのＮ２ガスは、用いられない。
〔本実施形態の作用〕
次に、本実施形態の作用について説明する。なお、比較形態の製造方法の作用については、本実施形態の作用と異なる部分を主に説明する。
図７には、本実施形態に用いられる基板処理装置１００の処理室２０１内における、時間の経過に伴うＤＣＳガスの分圧の変化をシミュレーションした結果が示されている。ドット密度が高い程、ドット密度が低い場合と比して分圧が高いことを示している。そして、図７には、図４に示すシーケンスの制御Ａから制御ＣまでのＤＣＳガスの分圧が、１秒経過毎に示されている。なお、便宜上、排気管２３１については、反応管２０３の図中左側に設けられている。
本実施形態においては、図４に示すシーケンスの制御Ｂで行われる、バルブ２４３ａを閉じ、バルブ２６５を開くことで、貯留部２８０に溜められたＤＣＳガスを、ノズル２４９ａから処理室２０１に供給する。さらに、バルブ２４３ｅを開き、ＭＦＣ２４１ｅを制御することで、第１の不活性ガス流量より多い第２の不活性ガス流量で、Ｎ２ガスをノズル２４９ａから処理室２０１に供給する。
このように、処理室２０１内の排気の停止と、処理室２０１への多量のＮ２ガスの供給とを同じタイミングで行うことで、図７に示されるように、制御Ｂの３〔ｓ〕、４〔ｓ〕間では、処理室２０１内のＤＣＳガスの分圧が高い状態となる。
また、第１の不活性ガス流量より多い第２の不活性ガス流量で、Ｎ２ガスをノズル２４９ａから処理室２０１に供給することで、上下方向に延びたノズル２４９ａの上端（先端）まで、ＤＣＳガスがＮ２ガスによって押し上げられる。これにより、ＤＣＳガスの流れの上流側であるノズル２４９ａの下方部より供給されるＤＣＳガスの流量が多くなることを抑制する。
また、本実施形態においては、図４に示すシーケンスの制御Ｃで行われる、処理室２０１を排気している状態で、第１の不活性ガス流量でＮ２ガスを処理室２０１に供給する工程では、ＡＰＣバルブ２４４を開くことで、真空ポンプ２４６により処理室２０１内のガスを排気する。また、バルブ２４３ｅを開き、ＭＦＣ２４１ｅを制御することで、ノズル２４９ａから第２の不活性ガス流量より少ない第１の不活性ガス流量でＮ２ガスを処理室２０１に供給する。
さらに、真空ポンプ２４６により処理室２０１内のガスを下方から排気することで、制御Ｃの５〔ｓ〕、６〔ｓ〕では、処理室２０１内の下方部からより多くＤＣＳガスが排気される。具体的には、例えば、処理室２０１のガスの排気を止めた状態では、処理室２０１内のＤＣＳガスは、ノズル２４９ａ内を流れるＤＣＳガスの上流側であるノズル２４９ａの下方部から多くＤＣＳガスが流れる。下流側であるノズル２４９ａの上方部へ行くにしたがって、ノズル２４９ａ内のＤＣＳガス密度が低くなるため、ノズル２４９ａの上方部から供給されるＤＣＳガスの量は少なくなりがちである。このように、処理室２０１内の下方部におけるＤＣＳガスの濃度は、処理室２０１内の上方部におけるＤＣＳガスの濃度と比して高くなる。しかし、本実施形態では、前述したように、処理室２０１内のガスを下方から排気する。これにより、処理室２０１内の下方部からＤＣＳガスが多く排気されることで、ＤＣＳガスの濃度が、処理室２０１内の上方部、中央部、及び下方部のそれぞれの部分で均一となる。
このように、処理室２０１内のガスの排気と、処理室２０１への少量のＮ２ガスの供給とを同じのタイミングで行うことで、図７に示されるように、制御Ｃの６〔ｓ〕、７〔ｓ〕間では、処理室２０１内の下方部におけるＤＣＳガスの分圧が、処理室２０１内の上方部におけるＤＣＳガスの分圧と比して低くなる。
また、真空ポンプ２４６により処理室２０１内のガスを下方から排気することで、前述の制御Ｂと同様に、ＤＣＳガスの濃度が、処理室２０１内の上方部、中央部、及び下方部のそれぞれの部分で均一となる。
これに対して、比較形態においては、前述したように、ＤＣＳガスを押し出すための希釈用ガスとしてのＮ２ガスは、用いられない。このため、前述した本実施形態のように、上下方向に延びるノズル２４９ａの上端（先端）まで、ＤＣＳガスが、押し上げられることはない。これにより、比較形態では、ノズル２４９ａの上端においてＤＣＳガスが処理室２０１内へ供給される量は、ノズル２４９ａの中央部及び下端においてＤＣＳガスが処理室２０１内へ供給される量と比して少なくなる。
さらに、比較形態においては、前述したように、本実施形態の制御Ａ、制御Ｂ及び制御Ｃに対応する工程では、本実施形態と異なり、ＡＰＣバルブ２４４を閉じることで、処理室２０１内のガスの排気を停止する。このため、前述した本実施形態のように、処理室２０１内で下方部に多く供給されたＤＣＳガスが、処理室２０１内から排気されることがない。これにより、比較形態では、処理室２０１内の下方部におけるＤＣＳガスの濃度が、処理室２０１内の上方部におけるＤＣＳガスの濃度と比して高くなる。
ここで、図６には、処理室２０１内における位置と、ウエハ２００上のＳｉＮ膜の膜厚との関係がグラフで示されている。具体的には、図６の縦軸は、処理室２０１内の上下位置を示している。処理室２０１内の上方部には、ノズルの上端（先端）が配置されており、処理室２０１内の下方部には、ノズルの下端（基端）が配置されている。また、図６の横軸は、ウエハ２００上のＳｉＮ膜の膜厚の厚薄を示している。なお、前述したように、ウエハ２００については、処理室２０１内で上下方向に複数積載されている。
そして、グラフ中の実線Ｌ１が、本実施形態によって製造されたウエハ２００の膜厚を示し、グラフ中の破線Ｌ２が、比較形態によって製造されたウエハ２００の膜厚を示している。
実線Ｌ１から分かるように、本実施形態によって製造されたウエハ２００上のＳｉＮ膜の膜厚については、ウエハ２００が配置されている位置に係わらず均一な厚さとなっている。これに対して、グラフ中の破線Ｌ２から分かるように、比較形態によって製造されたウエハ２００上のＳｉＮ膜の膜厚については、処理室２０１内の上方部に配置されたウエハ２００の膜厚は、処理室２０１内の下方部に配置されたウエハ２００の膜厚と比して薄くなっている。
これは、前述したように、比較形態では、ノズル２４９ａの上端においてＤＣＳガスが処理室２０１内へ供給される量は、ノズル２４９ａの中央部及び下端においてＤＣＳガスが処理室２０１内へ供給される量と比して少なくなるためである。また、比較形態では、処理室２０１内の下方部におけるＤＣＳガスの濃度が、処理室２０１内の上方部におけるＤＣＳガスの濃度と比して高くなるためである。
これに対して、前述したように、本実施形態では、ＤＣＳガスを押し出すためのＮ２ガスをノズル２４９ａから処理室２０１に供給することで、上下方向に延びるノズル２４９ａの上端（先端）まで、ＤＣＳガスがＮ２ガスによって押し上げられる。ＤＣＳガスの流れの上流側であるノズル２４９ａの下方部より供給されるＤＣＳガスの流量が多くなることを抑制する）ためである。さらに、真空ポンプ２４６により処理室２０１内のガスを下方から排気することで、ＤＣＳガスの濃度が、処理室２０１内の上方部、中央部、及び下方部のそれぞれの部分で均一となるためである。
（まとめ）
このように、本実施形態では、比較形態と比して、上下方向に積載されたウエハ２００に形成されるＳｉＮ膜の膜厚が、ウエハ２００間でばらついてしまうのを抑制することができる。
また、本実施形態の基板処理装置１００には、ＤＣＳガスが貯留される貯留部２８０が設けられている。このため、予め貯留部２８０にＤＣＳガスを貯留しておくことで、短時間に多量のＤＣＳガスを処理室２０１に供給することができる。
また、本実施形態の基板処理装置１００には、ガス供給管２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅが設けられている。このため、バルブ２６５を開き、貯留部２８０に貯留されたＤＣＳガスをノズル２４９ａから処理室２０１に供給するときに、ガス供給管２３２ｅからノズル２４９ａへＮ２ガスを流すことで、上下方向に延びるノズル２４９ａの上端（先端）まで、ＤＣＳガスをＮ２ガスによって押し上げる（突き上げる）ことができる。
また、本実施形態では、処理室２０１内の排気と、不活性ガスであるＮ２ガスの流量を変化させることで、ＤＣＳガスの供給濃度を調節することができる。
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、図４に示すシーケンスの制御Ｃにおける工程では、バルブ２４３ａを開き、バルブ２６５を開くことで、貯留部２８０を通過したＤＣＳガスを第１の原料ガス流量より少ない第２の原料ガス流量で、ノズル２４９ａから処理室２０１に供給したが、バルブ２６５を閉じることで、処理室２０１へのＤＣＳガスの供給を止め、ＤＣＳガスを貯留部２８０に溜めてもよい。この場合には、図４に示すシーケンスの制御Ｂにおける工程によってのみ、ＤＣＳガスを処理室２０１に供給されるが、貯留部２８０に溜められるＤＣＳガスの量が多くなるため、制御Ｂにおける工程で、多くのＤＣＳガスを処理室２０１へ供給することができる。
また、上記実施形態では、ＤＣＳガスが流れるノズル２４９ａは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円環状の空間に、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（配列）方向（上下方向）上方に向かって立ち上がるように設けられているが、これに限らず、反応管２０３の内壁の上部より下部に沿って、ウエハ２００の制裁方向（上下方向）下方に向かって立ち上がるように設けられてもよい。この場合、排気口はＤＣＳガスの上流側である処理室２０１の上部に設けられる。また、ウエハ２００が垂直姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で水平方向に整列させて多段に支持されるように構成されている場合（横型装置）は、ノズル２４９ａは、反応管２０３の内壁の左右一端（一方向）から他端(当該一方向に対向する他方向)へ延びるように設けられる。その際、排気口は、ＤＣＳガスの上流側である反応管２０３の内壁の左右一端に設けられる。
また、上記実施形態では、基板処理装置１００には、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ及びバルブ２４３ｃが設けられたが、特に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ及びバルブ２４３ｃが設けられていなくてもよい。この場合には、ノズル２４９ａから処理室２０１に供給される、逆流防止用のＮ２ガスは、ガス供給管２３２ｅから供給される。
また、上記実施形態では、シリコン系原料ガスとして、クロロシラン系原料ガスであるジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃ１２、略称：ＤＣＳ）ガスを用いたが、他のクロロシラン系原料ガスを用いてもよく、さらには、アミノシラン系原料ガス、又はフルオロシラン系原料ガス等を用いてもよい。
また、上記実施形態では、反応ガスとして窒素含有ガスであるＮＨ３ガスを用いて、ウエハ２００にＳｉＮ膜を形成させたが、反応ガスとして酸素含有ガスであるＯ２ガス等を用いて、ウエハ２００にＳｉＯ膜を形成させてもよく、反応ガスとして炭素含有ガスであるＣ３Ｈ６ガスを用いて、ウエハ２００にシリコン炭化膜（ＳｉＣ膜）を形成させてもよい。
また、上記実施形態では、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成させたが、他の膜を形成させてもよく、たとえば、チタン窒化膜（ＴｉＮ膜）、タンタル窒化膜（ＴａＮ膜）等の金属窒化膜を形成させてもよく、ハフニウム酸化膜（ＨｆＯ膜）、ジルコニウム酸化膜（ＺｒＯ膜）、アルミニウム酸化膜（ＡｌＯ膜）等の金属酸化膜を形成させてもよく、シリコン酸化膜等の他の絶縁膜を形成させてもよい。
また、上記実施形態では原料ガスとしてシリコン系原料ガスを用いたが、チタン系原料（例えば四塩化チタン）、タンタル系原料（例えば五塩化タンタル）、ハフニウム系原料（例えばテトラキスエチルメチルアミノハフニウム）、ジルコニウム系原料（例えばテトラキスエチルメチルアミノジルコニウム）、アルミニウム系原料（トリメチルアルミニウム）等を用いてもよい。
また、上記実施形態では、貯留部２８０、ガス供給管２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ及びバルブ２４３ｅ，２６５は、原料ガス供給系に設けられたが、反応ガス供給系に設けられてもよく、さらには、両方の供給系に設けられてもよい。
１００ 基板処理装置
１２１ コントローラ（制御部の一例）
２００ ウエハ（基板の一例）
２０１ 処理室
２４９ａ ノズル（第１のノズルの一例）
２４９ｂ ノズル（第２のノズルの一例）
２８０ 貯留部

Claims (10)

  1. （ａ）複数の基板を配列して収容した処理室に、前記処理室の排気を実質的に止めた状態で、基板の配列方向に沿って延びた第１のノズルから第１の不活性ガス流量で不活性ガスを前記処理室に供給する工程、
    （ｂ）前記第１のノズルから貯留部に溜めた原料ガスを前記処理室に供給しつつ、前記第１のノズルから前記第１の不活性ガス流量より多い第２の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する工程、
    （ｃ）前記処理室内を前記原料ガスの流れの上流側である一端側から排気している状態で、前記第１のノズルから前記第１の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する工程、を（ａ）から（ｃ）まで順に行って、前記処理室に前記原料ガスを供給する工程と、
    前記原料ガスの供給を止める工程と、
    前記処理室に残留する前記原料ガスを除去する工程と、
    前記処理室に第２のノズルから反応ガスを供給する工程と、
    前記処理室に残留する前記反応ガスを除去する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  2. 前記処理室には複数の基板が積載されて収容され、前記原料ガスを供給する工程では、一端から他端へ向かって前記第１のノズルにガスが流れ、前記処理室の排気は、前記第１のノズルからの前記原料ガスの流れの上流側である一端側から行われる請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記処理室の排気量と前記不活性ガスの流量を変化させることで前記原料ガスの供給濃度を調節する請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記（ｂ）の工程は、前記処理室の排気を実質的に止めた状態で行う請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記（ａ）の工程では、前記処理室の単位時間当たりの排気量Ｖが、前記第１の不活性ガス流量の１０％以下となるように、前記処理室の排気を行うバルブを開く請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  6. （ａ）複数の基板を配列して収容した処理室に、前記処理室の排気を行うバルブを全閉にした状態で、基板の配列方向に沿って延びた第１のノズルから第１の不活性ガス流量で不活性ガスを前記処理室に供給する工程、
    （ｂ）前記第１のノズルから貯留部に溜めた原料ガスを前記処理室に供給しつつ、前記第１のノズルから前記第１の不活性ガス流量より多い第２の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する工程、
    （ｃ）前記処理室内を前記原料ガスの流れの上流側である一端側から排気している状態で、前記第１のノズルから前記第１の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する工程、を（ａ）から（ｃ）まで順に行って、前記処理室に前記原料ガスを供給する工程と、
    前記原料ガスの供給を止める工程と、
    前記処理室に残留する前記原料ガスを除去する工程と、
    前記処理室に第２のノズルから反応ガスを供給する工程と、
    前記処理室に残留する前記反応ガスを除去する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  7. 複数の基板を配列して収容する処理室と、
    前記処理室に原料ガス及び不活性ガスを供給する原料ガス供給系と、
    前記原料ガス供給系に設けられ、前記処理室に前記原料ガス及び前記不活性ガスを噴出する基板の配列方向に沿って延びた第１のノズルと、
    前記原料ガス供給系に設けられ、前記原料ガスが溜められる貯留部と、
    前記処理室に反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
    前記処理室に前記反応ガスを噴出する第２のノズルと、
    前記処理室内を前記原料ガスの上流側である一端側から排気する排気系と、
    前記原料ガス供給系、前記反応ガス供給系、前記排気系を制御して、
    （ａ）前記複数の基板を配列して収容した前記処理室の排気を実質的に止めた状態で、前記第１のノズルから第１の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する処理、
    （ｂ）前記第１のノズルから前記貯留部に溜めた前記原料ガスを前記処理室に供給しつつ、前記第１のノズルから前記第１の不活性ガス流量より多い第２の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する処理、
    （ｃ）前記処理室を前記原料ガスの流れの上流側である一端側から排気している状態で、前記第１のノズルから前記第１の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する処理、を（ａ）から（ｃ）まで順に行って、前記処理室に前記原料ガスを供給する処理と、
    前記処理室に残留する前記原料ガスを除去する処理と、
    前記処理室に前記第２のノズルから前記反応ガスを供給する処理と、
    前記処理室に残留する前記反応ガスを除去する処理と、
    を行うよう構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
  8. 複数の基板を配列して収容する処理室と、
    前記処理室に原料ガス及び不活性ガスを供給する原料ガス供給系と、
    前記原料ガス供給系に設けられ、前記処理室に前記原料ガス及び前記不活性ガスを噴出する基板の配列方向に沿って延びた第１のノズルと、
    前記原料ガス供給系に設けられ、前記原料ガスが溜められる貯留部と、
    前記処理室に反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
    前記処理室に前記反応ガスを噴出する第２のノズルと、
    前記処理室内を前記原料ガスの上流側である一端側から排気するバルブを有する排気系と、
    前記原料ガス供給系、前記反応ガス供給系、前記排気系を制御して、
    （ａ）前記複数の基板を配列して収容した前記処理室の排気を行う前記バルブを全閉にした状態で、前記第１のノズルから第１の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する処理、
    （ｂ）前記第１のノズルから前記貯留部に溜めた前記原料ガスを前記処理室に供給しつつ、前記第１のノズルから前記第１の不活性ガス流量より多い第２の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する処理、
    （ｃ）前記処理室を前記原料ガスの流れの上流側である一端側から排気している状態で、前記第１のノズルから前記第１の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する処理、を（ａ）から（ｃ）まで順に行って、前記処理室に前記原料ガスを供給する処理と、
    前記処理室に残留する前記原料ガスを除去する処理と、
    前記処理室に前記第２のノズルから前記反応ガスを供給する処理と、
    前記処理室に残留する前記反応ガスを除去する処理と、
    を行うよう構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
  9. （ａ）基板処理装置において複数の基板を配列して収容した処理室に、前記処理室の排気を実質的に止めた状態で、基板の配列方向に沿って延びた第１のノズルから第１の不活性ガス流量で不活性ガスを前記処理室に供給する手順、
    （ｂ）前記第１のノズルから貯留部に溜めた原料ガスを前記処理室に供給しつつ、前記第１のノズルから前記第１の不活性ガス流量より多い第２の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する手順、
    （ｃ）前記処理室内を前記原料ガスの流れの上流側である一端側から排気している状態で、前記第１のノズルから前記第１の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する手順と、を（ａ）から（ｃ）までを順に行って、前記処理室に前記原料ガスを供給する手順と、
    前記原料ガスの供給を止める手順と、
    前記処理室に残留する前記原料ガスを除去する手順と、
    前記処理室に第２のノズルから反応ガスを供給する手順と、
    前記処理室に残留する前記反応ガスを除去する手順と、
    をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
  10. （ａ）基板処理装置において複数の基板を配列して収容した処理室に、前記処理室の排気を行うバルブを全閉にした状態で、基板の配列方向に沿って延びた第１のノズルから第１の不活性ガス流量で不活性ガスを前記処理室に供給する手順、
    （ｂ）前記第１のノズルから貯留部に溜めた原料ガスを前記処理室に供給しつつ、前記第１のノズルから前記第１の不活性ガス流量より多い第２の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する手順、
    （ｃ）前記処理室内を前記原料ガスの流れの上流側である一端側から排気している状態で、前記第１のノズルから前記第１の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する手順と、を（ａ）から（ｃ）まで順に行って、前記処理室に前記原料ガスを供給する手順と、
    前記原料ガスの供給を止める手順と、
    前記処理室に残留する前記原料ガスを除去する手順と、
    前記処理室に第２のノズルから反応ガスを供給する手順と、
    前記処理室に残留する前記反応ガスを除去する手順と、
    をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
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