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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6084298
(24)【登録日】2017年2月3日
(45)【発行日】2017年2月22日
(54)【発明の名称】基板処理装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20170213BHJP
H01L 21/316 20060101ALI20170213BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20170213BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 B
H01L21/316 X
C23C16/455
【請求項の数】8
【全頁数】36
(21)【出願番号】特願2015-538770(P2015-538770)
(86)(22)【出願日】2013年9月30日
(86)【国際出願番号】JP2013076488
(87)【国際公開番号】WO2015045137
(87)【国際公開日】20150402
【審査請求日】2016年3月28日
(73)【特許権者】
【識別番号】000001122
【氏名又は名称】株式会社日立国際電気
(72)【発明者】
【氏名】福田 正直
(72)【発明者】
【氏名】うるし原 美香
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 隆史
【審査官】
長谷川 直也
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１２−２２１９７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−１２１３８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−３４５７７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０１−２２０４３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０１−０８１２１４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５−２１／３２、２１／３６５、
２１／４６９−２１／４７５、２１／８６、
Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
間隔を空けて配列された複数の基板を収容して処理する処理室と、
前記処理室内へ原料ガスを供給する第１ノズルと、
前記基板の配列方向に沿って延在するように前記処理室内に配設され、酸素含有ガスと水素含有ガスとを反応させて生成した酸化種を前記処理室内へ供給する第２ノズルと、を備え、
前記第２ノズルの側面には、前記複数の基板のうち中央部に配列される基板に対応するように、１つ以上のガス供給孔が中央部にのみ開設されている基板処理装置。
前記処理室内へ原料ガスを供給する第１ノズルと、
前記基板の配列方向に沿って延在するように前記処理室内に配設され、酸素含有ガスと水素含有ガスとを反応させて生成した酸化種を前記処理室内へ供給する第２ノズルと、を備え、
前記第２ノズルの側面には、前記複数の基板のうち中央部に配列される基板に対応するように、１つ以上のガス供給孔が中央部にのみ開設されている基板処理装置。
【請求項2】
前記基板の配列方向に沿って延在するように前記処理室内に配設され、酸素含有ガスと水素含有ガスとを反応させて生成した酸化種を前記処理室内へ供給する第３ノズルと、
前記第２ノズルおよび前記第３ノズルに接続され、前記第２ノズル内および前記第３ノズル内に酸素含有ガスおよび水素含有ガスをそれぞれ供給する反応ガス供給系と、を備え、
前記第３ノズルには、前記複数の基板のうち上部および下部に配列される基板に対応するように、それぞれ１つ以上のガス供給孔が上部および下部にのみ開設されており、
酸素含有ガスと水素含有ガスとを前記第２ノズル内に供給する際、酸素含有ガスと水素含有ガスとを前記第３ノズル内にも供給し、このとき、前記第３ノズルの上部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種の合計流量、および、前記第３ノズルの下部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種の合計流量が、それぞれ、前記第２ノズルの中央部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種の合計流量よりも小さくなるように、前記反応ガス供給系を制御するよう構成される制御部をさらに備える請求項１に記載の基板処理装置。
前記第２ノズルおよび前記第３ノズルに接続され、前記第２ノズル内および前記第３ノズル内に酸素含有ガスおよび水素含有ガスをそれぞれ供給する反応ガス供給系と、を備え、
前記第３ノズルには、前記複数の基板のうち上部および下部に配列される基板に対応するように、それぞれ１つ以上のガス供給孔が上部および下部にのみ開設されており、
酸素含有ガスと水素含有ガスとを前記第２ノズル内に供給する際、酸素含有ガスと水素含有ガスとを前記第３ノズル内にも供給し、このとき、前記第３ノズルの上部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種の合計流量、および、前記第３ノズルの下部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種の合計流量が、それぞれ、前記第２ノズルの中央部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種の合計流量よりも小さくなるように、前記反応ガス供給系を制御するよう構成される制御部をさらに備える請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記制御部は、酸素含有ガスと水素含有ガスとを前記第２ノズル内および前記第３ノズル内にそれぞれ供給する際、前記第３ノズルの上部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種の合計流量、および、前記第３ノズルの下部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種の合計流量が、それぞれ、前記第２ノズルの中央部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種の合計流量の半分以下の流量となるように、前記反応ガス供給系を制御するよう構成されている請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項4】
前記第３ノズルには、前記複数の基板のうち上部に配列した基板に対応するように、１つ以上の前記ガス供給孔を上部の側面にのみ備える上部開口ノズルと、
前記複数の基板のうち下部に配列した基板に対応するように、１つ以上の前記ガス供給孔を下部の側面にのみ備える下部開口ノズルと、を備え、
前記反応ガス供給系は、前記上部開口ノズルと前記下部開口ノズルとにそれぞれ接続され、前記上部開口ノズルから供給する酸化種の流量と、前記下部開口ノズルから供給する酸化種の流量と、をそれぞれ独立して制御することが可能なように構成されている請求項２に記載の基板処理装置。
前記複数の基板のうち下部に配列した基板に対応するように、１つ以上の前記ガス供給孔を下部の側面にのみ備える下部開口ノズルと、を備え、
前記反応ガス供給系は、前記上部開口ノズルと前記下部開口ノズルとにそれぞれ接続され、前記上部開口ノズルから供給する酸化種の流量と、前記下部開口ノズルから供給する酸化種の流量と、をそれぞれ独立して制御することが可能なように構成されている請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項5】
前記第２ノズルは、前記複数の基板のうち中央領域上部に配列した基板に対応するように、１つ以上の前記ガス供給孔を中央領域上部の側面にのみ備える中央領域上部開口ノズルと、
前記複数の基板のうち中央領域下部に配列した基板に対応するように、１つ以上の前記ガス供給孔を中央領域下部の側面にのみ備える中央領域下部開口ノズルと、を備え、
前記反応ガス供給系は、前記中央領域上部開口ノズルと前記中央領域下部開口ノズルとにそれぞれ接続され、前記中央領域上部開口ノズルから供給する酸化種の流量と、前記中央領域下部開口ノズルから供給する酸化種の流量と、をそれぞれ独立して制御することが可能なように構成されている請求項２〜４のいずれかに記載の基板処理装置。
前記複数の基板のうち中央領域下部に配列した基板に対応するように、１つ以上の前記ガス供給孔を中央領域下部の側面にのみ備える中央領域下部開口ノズルと、を備え、
前記反応ガス供給系は、前記中央領域上部開口ノズルと前記中央領域下部開口ノズルとにそれぞれ接続され、前記中央領域上部開口ノズルから供給する酸化種の流量と、前記中央領域下部開口ノズルから供給する酸化種の流量と、をそれぞれ独立して制御することが可能なように構成されている請求項２〜４のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項6】
前記基板の配列方向に沿って延在するように配設され、前記処理室内へ酸素含有ガスを供給する第４ノズルと、
前記基板の配列方向に沿って延在するように配設され、前記処理室内へ水素含有ガスを供給する第５ノズルと、を備え、
前記反応ガス供給系は、前記第４ノズルと前記第５ノズルとにそれぞれ接続され、前記第４ノズル内に酸素含有ガスを、前記第５ノズル内に水素含有ガスをそれぞれ供給するよう構成され、
前記制御部は、前記第２ノズル内で生成した酸化種を前記処理室内へ供給する際、前記第４ノズルおよび前記第５ノズルから酸素含有ガスと水素含有ガスとをそれぞれ互いに混合させることなく前記処理室内へ供給し、これらを前記処理室内において反応させて酸化種を生成し、この前記処理室内で生成した酸化種と前記第２ノズル内で生成した酸化種とを用いて前記第１ノズルから供給された原料ガスによって前記基板上に形成された初期層を酸化層に変化させるように、前記反応ガス供給系を制御するよう構成されている請求項２〜５のいずれかに記載の基板処理装置。
前記基板の配列方向に沿って延在するように配設され、前記処理室内へ水素含有ガスを供給する第５ノズルと、を備え、
前記反応ガス供給系は、前記第４ノズルと前記第５ノズルとにそれぞれ接続され、前記第４ノズル内に酸素含有ガスを、前記第５ノズル内に水素含有ガスをそれぞれ供給するよう構成され、
前記制御部は、前記第２ノズル内で生成した酸化種を前記処理室内へ供給する際、前記第４ノズルおよび前記第５ノズルから酸素含有ガスと水素含有ガスとをそれぞれ互いに混合させることなく前記処理室内へ供給し、これらを前記処理室内において反応させて酸化種を生成し、この前記処理室内で生成した酸化種と前記第２ノズル内で生成した酸化種とを用いて前記第１ノズルから供給された原料ガスによって前記基板上に形成された初期層を酸化層に変化させるように、前記反応ガス供給系を制御するよう構成されている請求項２〜５のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項7】
間隔を空けて配列された複数の基板を処理室内に収容する工程と、
前記処理室内の前記基板へ原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板へ酸化種を供給する工程と、を交互に所定回数行い、前記複数の基板上に酸化膜を形成する工程と、を有し、
前記酸化種を供給する工程では、
前記基板の配列方向に沿って延在するように前記処理室内に配設され、加熱された大気圧未満の圧力下にあるノズル内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し、これらを前記ノズル内において反応させて酸化種を生成し、この酸化種を、前記複数の基板のうち中央部に配列された基板に対応するように前記ノズル側面の中央部にのみ開設された１つ以上のガス供給孔から前記処理室内に供給する基板処理方法。
前記処理室内の前記基板へ原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板へ酸化種を供給する工程と、を交互に所定回数行い、前記複数の基板上に酸化膜を形成する工程と、を有し、
前記酸化種を供給する工程では、
前記基板の配列方向に沿って延在するように前記処理室内に配設され、加熱された大気圧未満の圧力下にあるノズル内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し、これらを前記ノズル内において反応させて酸化種を生成し、この酸化種を、前記複数の基板のうち中央部に配列された基板に対応するように前記ノズル側面の中央部にのみ開設された１つ以上のガス供給孔から前記処理室内に供給する基板処理方法。
【請求項8】
間隔を空けて配列された複数の基板を処理室内に収容する工程と、
前記処理室内の前記基板へ原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板へ酸化種を供給する工程と、を交互に所定回数行い、前記複数の基板上に酸化膜を形成する工程と、を有し、
前記酸化種を供給する工程では、
前記基板の配列方向に沿って延在するように前記処理室内に配設され、加熱された大気圧未満の圧力下にあるノズル内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し、これらを前記ノズル内において反応させて酸化種を生成し、この酸化種を、前記複数の基板のうち中央部に配列された基板に対応するように前記ノズル側面の中央部にのみ開設された１つ以上のガス供給孔から前記処理室内に供給する半導体装置の製造方法。
前記処理室内の前記基板へ原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板へ酸化種を供給する工程と、を交互に所定回数行い、前記複数の基板上に酸化膜を形成する工程と、を有し、
前記酸化種を供給する工程では、
前記基板の配列方向に沿って延在するように前記処理室内に配設され、加熱された大気圧未満の圧力下にあるノズル内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し、これらを前記ノズル内において反応させて酸化種を生成し、この酸化種を、前記複数の基板のうち中央部に配列された基板に対応するように前記ノズル側面の中央部にのみ開設された１つ以上のガス供給孔から前記処理室内に供給する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板を処理する基板処理装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法に関する。【背景技術】
【0002】
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、間隔を空けて配列された複数の基板を収容した処理室内へ処理ガスを供給し、複数の基板を一括して処理（バッチ処理）する基板処理工程が行われることがある。【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上述の基板処理工程においては、処理室内への処理ガスの供給を、複数の基板の一枚一枚に対応するように複数のガス供給孔を備えた多孔ノズルを用いて行う手法が知られている。多孔ノズルを用いることで、複数の基板の一枚一枚に対して均等な流量で処理ガスを供給することが可能となり、また、各基板の中心付近への処理ガスの供給を促すことが可能となる。その結果、基板処理の基板間均一性（面間均一性）や面内均一性を向上させることが可能となる。【0004】
しかしながら、処理ガスの種類によっては、多孔ノズルを用いてガスの供給を行っているにも関わらず、基板処理の面間均一性や面内均一性が充分に改善されない場合がある。具体的には、酸素含有ガスと水素含有ガスとを処理ガスとして用いると、多孔ノズルを用いてガスの供給を行っているにも関わらず、基板処理の面内均一性や面間均一性が充分に改善されない場合がある。一括して処理する基板の数を減らすことで、面内均一性や面間均一性の低下を回避することも可能である。しかしながら、この場合には基板処理の生産性低下を招いてしまう。【0005】
本発明は、酸素含有ガスと水素含有ガスとを用いて複数の基板を処理する際、基板処理の生産性を低下させることなく、基板処理の面間均一性および面内均一性を向上させることを目的とする。【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様によれば、間隔を空けて配列された複数の基板を収容して処理する処理室と、
前記処理室内へ原料ガスを供給する第１ノズルと、
前記基板の配列方向に沿って延在するように前記処理室内に配設され、酸素含有ガスと水素含有ガスとを反応させて生成した酸化種を前記処理室内へ供給する第２ノズルと、を備え、
前記第２ノズルの側面には、前記複数の基板のうち中央部に配列される基板に対応するように、１つ以上のガス供給孔が中央部にのみ開設されている基板処理装置が提供される。
【0007】
本発明の他の態様によれば、間隔を空けて配列された複数の基板を処理室内に収容する工程と、
前記処理室内の前記基板へ原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板へ酸化種を供給する工程と、を交互に所定回数行い、前記複数の基板上に酸化膜を形成する工程と、を有し、
前記酸化種を供給する工程では、
前記基板の配列方向に沿って延在するように前記処理室内に配設され、加熱された大気圧未満の圧力下にあるノズル内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し、これらを前記ノズル内において反応させて酸化種を生成し、この酸化種を、前記複数の基板のうち中央部に配列された基板に対応するように前記ノズル側面の中央部にのみ開設された１つ以上のガス供給孔から前記処理室内に供給する基板処理方法が提供される。
【0008】
本発明のさらに他の態様によれば、間隔を空けて配列された複数の基板を処理室内に収容する工程と、
前記処理室内の前記基板へ原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板へ酸化種を供給する工程と、を交互に所定回数行い、前記複数の基板上に酸化膜を形成する工程と、を有し、
前記酸化種を供給する工程では、
前記基板の配列方向に沿って延在するように前記処理室内に配設され、加熱された大気圧未満の圧力下にあるノズル内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し、これらを前記ノズル内において反応させて酸化種を生成し、この酸化種を、前記複数の基板のうち中央部に配列された基板に対応するように前記ノズル側面の中央部にのみ開設された１つ以上のガス供給孔から前記処理室内に供給する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、酸素含有ガスと水素含有ガスとを用いて複数の基板を処理する際、基板処理の生産性を低下させることなく、基板処理の面間均一性および面内均一性を向上させることができる。【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施形態に係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3】本発明の一実施形態に係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基板処理装置の第２ノズル、第３ノズルの概略構成を示す図であり、（ｂ）〜（ｇ）はその変形例をそれぞれ示す図である。
【図5】（ａ）は本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給タイミングを示す図であり、（ｂ）は本発明の他の実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給タイミングをそれぞれ示す図である。
【図6】従来の基板処理装置の縦型処理炉の断面構成図である。
【図7】従来の基板処理装置を用いて成膜したシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）の面間膜厚均一性を示す図である。
【図8】酸化種が生成されるまでの距離（時間）を分析するための解析モデルを示す図である。
【図9】（ａ）は酸素ガスと水素ガスとが反応して酸化種が生成されるまでの距離（時間）の解析結果を示す図であり、（ｂ）はノズル及び処理室内の圧力と、ノズル内で生成された酸化種の処理室内における移動可能距離（寿命）との関係を例示する図である。
【図10】（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給タイミングをそれぞれ示す図である。
【図11】（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給タイミングをそれぞれ示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
（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、後述するようにガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
【0013】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に、反応容器（処理容器）を構成する反応管（プロセスチューブ）２１０が配設されている。反応管２１０は、内管（インナチューブ）２０４と、インナチューブ２０４を同心円状に取り囲む外管（アウタチューブ）２０３と、を備えた２重管構成となっている。インナチューブ２０４及びアウタチューブ２０３は、それぞれ、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。【0014】
インナチューブ２０４及びアウタチューブ２０３は、それぞれ、マニホールド２０９によって下方から支持されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料からなり、上端及び下端が開放された円筒形状に形成されている。マニホールド２０９内壁の上端部には、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料からなり、マニホールド２０９の径方向内側に向けて延出した環状のフランジ部２０９ａが設けられている。インナチューブ２０４の下端は、フランジ部２０９ａの上面の金属部分に当接している。アウタチューブ２０３の下端は、マニホールド２０９の上端の金属部分に当接している。アウタチューブ２０３とマニホールド２０９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の下端開口は、処理炉２０２の炉口として構成されており、後述するボートエレベータ１１５が上昇した際に、蓋体としての円盤状のシールキャップ２１９によって気密に封止される。マニホールド２０９とシールキャップ２１９との間には、シール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。【0015】
インナチューブ２０４の筒中空部には、基板としてのウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、複数のウエハ２００を水平姿勢で垂直方向に間隔を空けて配列（整列）させて保持する後述するボート２１７を収容するように構成されている。【0016】
インナチューブ２０４の天井部はフラット形状に、アウタチューブ２０３の天井部はドーム形状に形成されている。インナチューブ２０４の天井部をドーム形状とすると、処理室２０１内へ供給したガスが、複数のウエハ２００間に流れずに、インナチューブ２０４の天井部に形成されたドーム部分の内部空間（後述するボート２１７の天板よりも上方の空間）に流れ込み易くなる。インナチューブ２０４の天井部をフラット形状とすることで、処理室２０１内へ供給したガスを、複数のウエハ２００間に効率よく流すことが可能となる。インナチューブ２０４の天井部とボート２１７の天板とのクリアランス（空間）を小さくすることで、例えば、ウエハ２００の配列間隔（ウエハ配列ピッチ）と同程度の大きさとすることで、ウエハ２００間にさらに効率よくガスを流すことが可能となる。【0017】
インナチューブ２０４の側壁には、図２に示すように、ノズル２３３ａ〜２３３ｃを収容するノズル収容室２０４ａと、ノズル２３３ｄ，２３３ｅを収容するノズル収容室２０４ｂと、が形成されている。ノズル収容室２０４ａ，２０４ｂは、それぞれ、インナチューブ２０４の側壁からインナチューブ２０４の径方向外向きに突出し、垂直方向に沿って延在するチャンネル形状に形成されている。ノズル収容室２０４ａ，２０４ｂの内壁は、処理室２０１の内壁の一部を構成している。ノズル収容室２０４ａとノズル収容室２０４ｂとは、インナチューブ２０４の内壁に沿って、つまり、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の外周に沿って、互いに所定距離離れた位置にそれぞれ配置されている。具体的には、ノズル収容室２０４ａ，２０４ｂは、ウエハ２００の中心とノズル収容室２０４ａの中心とを結ぶ直線と、ウエハ２００の中心とノズル収容室２０４ｂの中心とを結ぶ直線と、が作る中心角（ノズル収容室２０４ａ，２０４ｂの各中心を両端とする弧に対する中心角）が例えば３０°〜１５０°となるような位置にそれぞれ配置されている。【0018】
ノズル２３３ａ〜２３３ｅは、それぞれ、Ｌ字型のロングノズルとして構成されている。ノズル２３３ａ〜２３３ｅの各水平部は、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。【0019】
ノズル２３３ａ〜２３３ｃの各垂直部は、上述のノズル収容室２０４ａ内に、ノズル収容室２０４ａの下部より上部に沿って、ウエハ２００の配列方向上方に向けて立ち上がるように設けられている。ノズル２３３ｄ，２３３ｅの各垂直部は、上述のノズル収容室２０４ｂ内に、ノズル収容室２０４ｂの下部より上部に沿って、ウエハ２００の配列方向上方に向けて立ち上がるように設けられている。つまり、ノズル２３３ａ〜２３３ｅの各垂直部は、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。ノズル２３３ｄ，２３３ｅは、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の外周に沿ってノズル２３３ａ〜２３３ｃから所定距離離れた位置に設けられている。ノズル２３３ａは、ノズル２３３ｂ，２３３ｃの間に設けられている。つまり、ノズル２３３ａは、ウエハ２００の周方向に沿って、一対のノズル２３３ｂ，２３３ｃにより両側から挟まれている。【0020】
ノズル２３３ａ〜２３３ｃの各垂直部の側面には、処理室２０１内に収容された複数のウエハ２００の一枚一枚に（それぞれに）対応するように、少なくとも複数のウエハ２００の数と同数のガス供給孔２４８ａ〜２４８ｃが、ノズル２３３ａ〜２３３ｃの上部から下部にわたる全域に設けられている。つまり、ノズル２３３ａ〜２３３ｃは、それぞれ多孔ノズルとして構成されている。ボート２１７が例えば１２０枚のウエハ２００を保持する場合、ノズル２３３ａ〜２３３ｃの各垂直部の側面には、それぞれ、ガス供給孔２４８ａ〜２４８ｃが少なくとも１２０個ずつ設けられることになる。図１に示すように、ガス供給孔２３３ａ〜２３３ｃは、それぞれ、ウエハ配列領域だけでなく、ウエハ配列領域よりも下側にも設けることもできる。【0021】
ガス供給孔２４８ａ〜２４８ｃは、例えば、それぞれが処理室２０１の中心を向くように開口しており、ウエハ２００の中心に向けてガスを供給することが可能なように構成されている。ガス供給孔２４８ａ〜２４８ｃは、例えば、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。これらの構成により、各ウエハ２００の中心付近へのガスの供給を促すことが可能となり、後述する基板処理のウエハ面内均一性を向上させることが可能となる。また、各ウエハ２００に対して供給するガスの流量や流速を、ウエハ２００間で均一化させることが容易となり、後述する基板処理のウエハ面間均一性を向上させることが可能となる。【0022】
ノズル２３３ｄの垂直部の側面には、処理室２０１内に収容された複数のウエハ２００のうち中央部に配列したウエハ２００（好適には、複数多段に配列されたウエハ２００、例えば１２０枚配列されたウエハ２００のうち、中央に載置されているウエハ２００の上下に約４０枚配列された範囲、すなわち、中央に載置されているウエハ２００を含んだ約８０枚のウエハ２００）に対応するように、１つ以上、好ましくは複数のガス供給孔２４８ｄが、ノズル２３３ｄの中央部にのみ、つまり、ノズル２３３ｄの中央付近（好適には、複数多段に配列されたウエハ２００、例えば１２０枚配列されたウエハ２００のうち、中央に載置されているウエハ２００に対応したノズルの上下に約４０孔ずつ、すなわち、約８０孔のガス供給孔がノズル２３３ｄの中央付近）にのみ設けられている。ガス供給孔２４８ｄは、ノズル２３３ｄの上部及び下部には設けられていない。ノズル２３３ｄは、その上端部が例えばウエハ配列領域のうち最上部のウエハ２００に対応する位置、一例としてボート２１７の天板に対応する位置まで延在するように構成されている。このように構成することで、ノズル２３３ｄ内の空間を、Ｏ２ガスおよびＨ２ガスを反応させる反応空間（バッファエリア）として充分に機能させることが可能となり、酸化処理に必要な量の酸化種をノズル２３３ｄ内で生成することが容易となる。【0023】
ノズル２３３ｅの垂直部の側面には、処理室２０１内に収容された複数のウエハ２００のうち上部および下部に配列したウエハ２００に対応するように、１つ以上、好ましくは複数のガス供給孔２４８ｅが、ノズル２３３ｄに設けられたガス供給孔２４８ｄ以外の領域であるノズル２３３ｅの上部および下部にのみ、つまり、ノズル２３３ｅの上端付近および下端付近にのみ設けられている。ガス供給孔２４８ｅは、ノズル２３３ｅの中央部には設けられていない。【0024】
図４（ａ）は、処理室２０１内に収容されたウエハ２００側から見たノズル２３３ｄ，２３３ｅの側面構成を例示する図である。ボート２１７が例えば１２０枚のウエハ２００を保持する場合、ノズル２３３ｄの中央部には、例えば１〜８０個、好ましくは３０〜８０個のガス供給孔２４８ｄが、ウエハ配列領域のうち中央部に配列されたウエハ２００の一枚一枚に対応するように設けられる。ノズル２３３ｅの上部および下部には、それぞれ、例えば１〜２０個、好ましくは１０〜２０個のガス供給孔２４８ｅが、ウエハ配列領域のうち上部および下部に配列されたウエハ２００の一枚一枚に対応するように設けられることになる。但し、ガス供給孔２４８ｄ，２４８ｅは、ウエハ２００の一枚一枚に対応するように設ける場合に限らず、数枚のウエハ２００に対応して１つずつ、例えば２枚のウエハ２００に対して１つずつ設けてもよい。【0025】
好適には、ノズル２３３ｄのガス供給孔２４８ｄは、複数多段に配列されたウエハ２００のうち、中央に載置されているウエハ２００を含むウエハ配列領域全体の約２／３を占める範囲に対応するように設けられるとよい。すなわち、例えば１２０枚配列されたウエハ２００の中央に載置されているウエハ２００を含む約８０枚のウエハ２００に対応するように、約８０孔のガス供給孔がノズル２３３ｄの中央付近に設けられるとよい。【0026】
ガス供給孔２４８ｄ，２４８ｅは、例えば、それぞれが処理室２０１の中心を向くように開口し、ウエハ２００の中心に向けてガスを供給するように構成されている。ガス供給孔２４８ｄ，２４８ｅをそれぞれ複数、例えば３０〜４０個設ける場合、ガス供給孔２４８ｄ，２４８ｅは、例えば、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るように構成される。【0027】
ノズル２３３ａ〜２３３ｅの各上端部には、ノズル２３３ａ〜２３３ｅ内におけるガスの長時間にわたる滞留、いわゆるガス溜まりを防ぐため、図４（ａ）に例示するようなガス抜き孔２４８ｈを設けることが好ましい。【0028】
ノズル２３３ａ〜２３３ｅには、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅ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〜２４１ｅ、及び開閉弁であるバルブ２４３ａ〜２４３ｅがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅのバルブ２４３ｄ，２４３ｅよりも下流側には、ガス供給管２３２ｆ，２３２ｇがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｆ，２３２ｇには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｆ，２４１ｇ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｆ，２４３ｇがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃのバルブ２４３ａ〜２４３ｃよりも下流側と、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅにおけるガス供給管２３２ｆ，２３２ｇとの接続部よりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｈ〜２３２ｌがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｈ〜２３２ｌには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｈ〜２４１ｌ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｈ〜２４３ｌがそれぞれ設けられている。【0029】
ガス供給管２３２ａからは、所定元素を含む原料ガスとして、例えば、所定元素としてのシリコン（Ｓｉ）とハロゲン元素としての塩素（Ｃｌ）とを含むクロロシラン系原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２３３ａを介して処理室２０１内へ供給される。ここで、クロロシラン系原料ガスとは、気体状態のクロロシラン系原料、例えば、常温常圧下で液体状態であるクロロシラ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クロロシラン系原料等のことである。また、クロロシラン系原料とは、ハロゲン基としてのクロロ基を有するシラン系原料のことであり、少なくともＳｉおよびＣｌを含む原料のことである。すなわち、ここでいうクロロシラン系原料は、ハロゲン化物の一種とも言える。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、または、その両方を意味する場合がある。従って、本明細書において「クロロシラン系原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態であるクロロシラン系原料」を意味する場合、「気体状態であるクロロシラン系原料ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。クロロシラン系原料としては、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）を用いることができる。ＨＣＤＳのように常温常圧下で液体状態である液体原料を用いる場合は、液体原料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、原料ガス（ＨＣＤＳガス）として供給することとなる。【0030】
ガス供給管２３２ｂ，２３２ｄ，２３２ｅからは、酸素含有ガス（酸化性ガス）が、ＭＦＣ２４１ｂ，２４１ｄ，２４１ｅ、バルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅを介してノズル２３３ｂ，２３３ｄ，２３３ｅ内へ供給される。酸素含有ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）ガスを用いることができる。【0031】
ガス供給管２３２ｃ，２３２ｆ，２３２ｇからは、水素含有ガス（還元性ガス）が、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｆ，２４１ｇ、バルブ２４３ｃ，２４３ｆ，２４３ｇ、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ，２３２ｅを介してノズル２３３ｃ，２３３ｄ，２３３ｅ内へ供給される。水素含有ガスとしては、例えば、水素（Ｈ２）ガスを用いることができる。【0032】
ガス供給管２３２ｈ〜２３２ｌからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、ＭＦＣ２４１ｈ〜２４１ｌ、バルブ２４３ｈ〜２４３ｌ、ノズル２３３ａ〜２３３ｅをそれぞれ介して処理室２０１内へ供給される。【0033】
各ガス供給管から上述のようなガスをそれぞれ流す場合、主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、ノズル２３３ａ内に所定元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給系、すなわち、クロロシラン系原料ガス供給系が構成される。原料ガス供給系を原料供給系と称することもでき、クロロシラン系原料ガス供給系をクロロシラン系原料供給系と称することもできる。【0034】
また、主に、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｄ，２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｂ，２４１ｄ，２４１ｅ、バルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅにより、酸素含有ガス供給系が構成される。酸素含有ガス供給系は、ノズル２３３ｂ，２３３ｄ，２３３ｅ内に酸素含有ガスを供給する。また、主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｆ，２３２ｇ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｆ，２４１ｇ、バルブ２４３ｃ，２４３ｆ，２４３ｇにより、水素含有ガス供給系が構成される。水素含有ガス供給系は、ノズル２３３ｃ，２３３ｄ，２３３ｅ内に水素含有ガスを供給する。ガス供給管２３２ｄにおけるガス供給管２３２ｆとの接続部より下流側と、ガス供給管２３２ｅにおけるガス供給管２３２ｇとの接続部より下流側とを水素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。酸素含有ガス供給系および水素含有ガス供給系により、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内に酸素含有ガスおよび水素含有ガスを供給し、ノズル２３３ｂ内に酸素含有ガスを供給し、ノズル２３３ｃ内に水素含有ガスを供給する反応ガス供給系が構成される。【0035】
また、主に、ガス供給管２３２ｈ〜２３２ｌ、ＭＦＣ２４１ｈ〜２４１ｌ、バルブ２４３ｈ〜２４３ｌにより、不活性ガス供給系が構成される。ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅにおけるガス供給管２３２ｈ〜２３２ｌとの接続部より下流側と、ノズル２３３ａ〜２３３ｅとを不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。不活性ガス供給系はパージガス供給系としても機能する。【0036】
ノズル２３３ａは、処理室２０１内へ原料ガスを供給する第１ノズルとして考えることができる。ノズル２３３ｄ，２３３ｅは、それぞれ、酸素含有ガスと水素含有ガスとを反応させて生成した酸化種を含む反応ガスを処理室２０１内へ供給する第２ノズルおよび第３ノズルとして考えることができる。ノズル２３３ｂは、処理室２０１内へ酸素含有ガスを供給する第４ノズルとして考えることができる。ノズル２３３ｃは、処理室２０１内へ水素含有ガスを供給する第５ノズルとして考えることができる。【0037】
ここで、第１〜第５ノズルのノズルのそれぞれは、１本のみ設けることに限らず、複数本設けてもよく、後述する図４（ｆ）、図４（ｇ）に示す複数本の第２ノズル、または第３ノズルのように、同じ目的のために設ける複数本のノズルをまとめて第１〜第５ノズルとして設けても良い。【0038】
インナチューブ２０４の側壁には、スリット状の貫通孔である排気孔２０４ｃが、垂直方向に細長く開設されている。排気孔２０４ｃは、正面視において矩形であり、少なくともノズル２３３ａのガス供給孔２４８ａが設けられる部分に対応するように、インナチューブ２０４の側壁の下部から上部にわたって設けられている。排気孔２０４ｃは、ノズル２３３ａのガス供給孔２４８ａが設けられる部分に対応するように設けるだけでなく、その下方側にも対応するように設けることもできる。このように構成することで、処理室２０１内の下方においてパーティクル（異物）が発生した場合でも、そのパーティクルの上方への巻き上げを抑制し易くなる。【0039】
処理室２０１内と、インナチューブ２０４とアウタチューブ２０３との間の円環状の空間である排気空間２０５とは、排気孔２０４ｃを介して連通している。上述のノズル２３３ａは、インナチューブ２０４内に収容されたウエハ２００の中心を挟んで排気孔２０４ｃと対向する位置に設けられている。言い換えると、ノズル２３３ａと排気孔２０４ｃとを結ぶ直線、すなわち、原料ガスの主たる流路（扇形に拡散する原料ガス流の中心）は、インナチューブ２０４内に収容されたウエハ２００の中心上を通るように構成されている。また、ノズル２３３ｄ，２３３ｅは、インナチューブ２０４内に収容されたウエハ２００の中心を挟んで排気孔２０４ｃと対向しない位置に設けられている。言い換えると、ノズル２３３ｄ，２３３ｅは、インナチューブ２０４内に収容されたウエハ２００の中心と排気孔２０４ｃとを結ぶ直線上に配置されることなくノズル２３３ａよりも排気孔２０４ｃに近い位置に設けられている。【0040】
アウタチューブ２０３の下部には、排気空間２０５を介して処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、排気空間２０５内、つまり、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内の真空排気および真空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、圧力センサ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、圧力センサ２４５により排気系が構成される。排気孔２０４ｃ、排気空間２０５、及び真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。【0041】
このように、本実施形態では、インナチューブ２０４の内壁と、複数のウエハ２００の端部（外周）と、で定義される円環状の縦長に伸びた空間、つまり、円筒状の空間に連通（隣接）するノズル収容室２０４ａ，２０４ｂ内に配置したノズル２３３ａ〜２３３ｅを経由してガスを搬送している。そして、ノズル２３３ａ〜２３３ｅにそれぞれ開口されたガス供給孔２４８ａ〜２４８ｅから、ウエハ２００の近傍で初めて処理室２０１内へガスを噴出させている。そして、ウエハ２００を挟んでノズル２３３ａ〜２３３ｃと対向する位置に開設された排気孔２０４ｃから、インナチューブ２０４内の雰囲気を排気している。これにより、インナチューブ２０４内、つまり、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することが容易となる。その結果、各ウエハ２００に対して均一にガスを供給することが可能となり、また、各ウエハ２００の中心付近へのガス供給を促進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、排気孔２０４ｃを介して排気空間２０５内に流れ、その後、排気口、すなわち排気管２３１の方向に向かって流れる。排気空間２０５内における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。【0042】
マニホールド２０９の下端開口は、上述したように、Ｏリング２２０ｂを介してシールキャップ２１９により気密に封止される。シールキャップ２１９は、例えばステンレス（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のマニホールド２０９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ことが可能なように構成されている。すなわち、ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ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。【0043】
基板支持具としてのボート２１７は、複数、例えば１００〜１５０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板２１８が水平姿勢で多段に支持されており、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。ボート２１７の下部に断熱板２１８を設けずに、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。【0044】
アウタチューブ２０３とインナチューブ２０４との間には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。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２３３ａ〜２３３ｅと同様にＬ字型に構成されており、アウタチューブ２０３の内壁に沿って設けられている。【0045】
図３に示すように、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。【0046】
記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ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。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。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。【0047】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｌ、バルブ２４３ａ〜２４３ｌ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。【0048】
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｌによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｌの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作及び圧力センサ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、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の昇降動作等を制御するように構成されている。【0049】
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、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３を用意し、係る外部記憶装置１２３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ１２１を構成することができる。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、または、その両方を含む場合がある。【0050】
（２）基板処理工程次に、上述の基板処理装置の処理炉を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に薄膜を成膜する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１２１により制御される。
【0051】
本実施形態では、間隔を空けて配列された複数の基板を処理室内に収容する工程と、
複数の基板を収容した処理室内へ第１ノズルから原料ガスを供給する工程と、加熱された大気圧未満の圧力下にある第２ノズル内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し、これらを第２ノズル内において反応させて酸化種を生成し、この酸化種を処理室内へ供給する工程と、を交互に所定回数行い、複数の基板上に酸化膜を形成する工程と、
を順に実施する。
【0052】
酸化種を処理室内へ供給する工程では、酸素含有ガスと水素含有ガスとを第２ノズル内に供給する際、酸素含有ガスと水素含有ガスとを第３ノズル内にも供給し、このとき、第３ノズルの上部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種の合計流量、および、第３ノズルの下部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種の合計流量が、それぞれ、第２ノズル側面の中央部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種の合計流量よりも小さくなるように、反応ガス供給系を制御する。【0053】
また、酸化種を処理室内へ供給する工程では、酸素含有ガスと水素含有ガスとを第２ノズルと第３ノズル内のどちらか一方または両方に供給する際の第２ノズルと第３ノズル内のどちらか一方または両方の温度および圧力が、それぞれ、酸素含有ガスと水素含有ガスとが第２ノズルと第３ノズル内で反応して酸化種が生成されるような温度および圧力となるように、反応ガス供給系、ヒータおよび圧力調整器を制御する。また、処理室内の温度および圧力が、処理室内に供給された酸化種が基板に到達する前に失活することのないような温度および圧力となるように、反応ガス供給系、ヒータおよび圧力調整器を制御する。【0055】
ここでは、原料ガスとしてＨＣＤＳガスを、酸素含有ガスとしてＯ２ガスを、水素含有ガスとしてＨ２ガスを用いる例について説明する。そして、複数のウエハ２００を収容した処理室２０１内へＨＣＤＳガスを供給し、複数のウエハ２００上に初期層としてシリコン含有層（Ｓｉ含有層）を形成する工程と、加熱された大気圧未満の圧力下にあるノズル２３３ｄ，２３３ｅ内へＯ２ガスとＨ２ガスとを供給し、これらをノズル２３３ｄ，２３３ｅ内において反応させて原子状酸素（ａｔｏｍｉｃ ｏｘｙｇｅｎ、Ｏ）等の酸素を含む水分（Ｈ２Ｏ）非含有の酸化種を生成し、この酸化種を処理室２０１内へ供給し、初期層としてのＳｉ含有層をシリコン酸化層（ＳｉＯ２層、以下、ＳｉＯ層ともいう）に変化させる工程と、を交互に所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００上に、所定組成及び所定膜厚のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜、以下ＳｉＯ膜ともいう）を形成する例について説明する。【0056】
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。【0057】
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。【0058】
本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同様であり、その場合、上記説明において、「ウエハ」を「基板」に置き換えて考えればよい。【0059】
（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に示すように、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Ｏ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。
【0060】
（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によって真空排気される。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（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。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。
【0061】
（ＳｉＯ膜形成工程）その後、以下のステップ１〜４を順次実行する。
【0062】
［ステップ１］バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内にＨＣＤＳガスを流す。ＨＣＤＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ガス供給孔２４８ａから、加熱された減圧状態の処理室２０１内へ供給される。その後、ＨＣＤＳガスは、排気孔２０４ｃを介して排気空間２０５内に流れ、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスが供給されることとなる（ＨＣＤＳガス供給）。このとき、同時にバルブ２４３ｈを開き、ガス供給管２３２ｈ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｈにより流量調整され、ＨＣＤＳガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気孔２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管２３１から排気される。
【0063】
このとき、同時にバルブ２４３ｉ，２４３ｊを開き、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｃ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｉ，２４１ｊにより流量調整され、ガス供給孔２４８ｂ，２４８ｃから処理室２０１内へ供給される。ガス供給孔２４８ａから供給されたＨＣＤＳガスは、ガス供給孔２４８ｂ，２４８ｃから供給されたＮ２ガスにより両側から挟まれて、その流路が制限される。例えば、ウエハ２００の外周と処理室２０１の内壁との間の領域（隙間）へＮ２ガスが供給されると、この領域の圧力が相対的に高くなり、ウエハ２００の外周と処理室２０１の内壁との間の領域へのＨＣＤＳガスの流れ込み（逃げ）が抑制される。その結果、各ウエハ２００の中心付近へのＨＣＤＳガスの供給が促進される。また、ウエハ２００の外周と処理室２０１の内壁との間の隙間において、ＨＣＤＳガスがＮ２ガスによって適切な濃度となるように希釈されることで、ウエハ２００の外周付近に形成されるＳｉＯ膜の膜厚を、適正な膜厚に制御することができる。【0064】
このとき、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内へのＨＣＤＳガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｋ，２４３ｌを開き、ガス供給管２３２ｋ，２３２ｌ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅ、ノズル２３３ｄ，２３３ｅを介して処理室２０１内へ供給され、排気孔２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管２３１から排気される。【0065】
このとき、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１〜１３３００Ｐａ、好ましくは１０〜１３３０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ２４１ａで制御するＨＣＤＳガスの供給流量は、例えば１〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｈ〜２４１ｌで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＨＣＤＳガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒の範囲内の時間とする。このときヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば３５０〜８００℃、好ましくは４５０〜８００℃、より好ましくは５５０〜７５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。【0066】
ウエハ２００の温度が３５０℃未満となると、ウエハ２００上においてＨＣＤＳが分解、吸着しにくくなり、実用的な成膜速度が得られなくなることがある。ウエハ２００の温度を３５０℃以上とすることで、これを解消することが可能となり、十分な成膜速度が得られるようになる。ウエハ２００の温度を４５０℃以上とすることで、後述するステップ３における酸化力向上の効果が顕著となる。ウエハ２００の温度を５５０℃以上とすることで、ＨＣＤＳの分解を十分に行うことが可能となる。【0067】
ウエハ２００の温度が７５０℃、特に８００℃を超えると、ＣＶＤ反応が強くなる（気相反応が支配的になる）ことで、膜厚均一性が悪化しやすくなり、その制御が困難となってしまうことがある。ウエハ２００の温度を８００℃以下とすることで、膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。ウエハ２００の温度を７５０℃以下とすることで、膜厚均一性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。よって、ウエハ２００の温度は３５０〜８００℃とするのが好ましく、４５０〜８００℃とするのがより好ましく、５５０〜７５０℃とするのがより好ましい。【0068】
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（表面の下地膜）上に、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのＳｉ含有層が形成される。Ｓｉ含有層は、ＨＣＤＳガスの吸着層であってもよいし、Ｓｉ層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。ただし、Ｓｉ含有層は、Ｓｉ及びＣｌを含む層であることが好ましい。【0069】
Ｓｉ層とは、Ｓｉにより構成される連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるＳｉ薄膜をも含む総称である。Ｓｉにより構成される連続的な層をＳｉ薄膜という場合もある。Ｓｉ層を構成するＳｉは、Ｃｌとの結合が完全に切れていないものも含む。【0070】
ＨＣＤＳガスの吸着層は、ＨＣＤＳガスのガス分子の連続的な化学吸着層の他、不連続な化学吸着層をも含む。すなわち、ＨＣＤＳガスの吸着層は、ＨＣＤＳ分子で構成される１分子層もしくは１分子層未満の厚さの化学吸着層を含む。ＨＣＤＳガスの吸着層を構成するＨＣＤＳ分子は、ＳｉとＣｌとの結合が一部切れたものも含む。【0071】
１原子層未満の厚さの層とは不連続に形成される原子層のことを意味しており、１原子層の厚さの層とは連続的に形成される原子層のことを意味している。１分子層未満の厚さの層とは不連続に形成される分子層のことを意味しており、１分子層の厚さの層とは連続的に形成される分子層のことを意味している。【0072】
ＨＣＤＳガスが自己分解（熱分解）する条件下、すなわち、ＨＣＤＳの熱分解反応が生じる条件下では、ウエハ２００上にＳｉが堆積することでＳｉ層が形成される。ＨＣＤＳガスが自己分解（熱分解）しない条件下、すなわち、ＨＣＤＳの熱分解反応が生じない条件下では、ウエハ２００上にＨＣＤＳガスが吸着することでＨＣＤＳガスの吸着層が形成される。ウエハ２００上にＨＣＤＳガスの吸着層を形成するよりも、ウエハ２００上にＳｉ層を形成する方が、成膜レートを高くすることができ、好ましい。【0073】
ウエハ２００上に形成されるＳｉ含有層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ３での酸化（改質）の作用がＳｉ含有層の全体に届かなくなる。ウエハ２００上に形成可能なＳｉ含有層の厚さの最小値は１原子層未満である。よって、Ｓｉ含有層の厚さは、１原子層未満から数原子層程度とするのが好ましい。Ｓｉ含有層の厚さを１原子層以下、すなわち、１原子層または１原子層未満とすることで、後述するステップ３での酸化反応（改質反応）の作用を相対的に高めることができ、ステップ３での酸化反応に要する時間を短縮することができる。ステップ１でのＳｉ含有層形成に要する時間を短縮することもできる。結果として、１サイクルあたりの処理時間を短縮することができ、トータルでの処理時間を短縮することも可能となる。すなわち、成膜レートを高くすることも可能となる。また、Ｓｉ含有層の厚さを１原子層以下とすることで、膜厚均一性の制御性を高めることも可能となる。【0074】
原料ガス（シリコン含有ガス）としては、ＨＣＤＳガスの他、テトラクロロシランすなわちシリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガス、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス等のクロロシラン系原料ガスを用いてもよい。また、（エチルメチルアミノ）シラン（ＳｉＨ３［Ｎ（ＣＨ３）（Ｃ２Ｈ５）］）ガス、（ジメチルアミノ）シラン（ＳｉＨ３［Ｎ（ＣＨ３）２］）ガス、（ジエチルピペリジノ）シラン（ＳｉＨ３［ＮＣ５Ｈ８（Ｃ２Ｈ５）２］）ガス、ビス（ジエチルアミノ）シラン（ＳｉＨ２［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス、ビス（ターシャリブチルアミノ）シラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、ビス（ジエチルピペリジノ）シラン（ＳｉＨ２［ＮＣ５Ｈ８（Ｃ２Ｈ５）２］２、略称：ＢＤＥＰＳ）ガス、トリス（ジエチルアミノ）シラン（ＳｉＨ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］３、略称：３ＤＥＡＳ）ガス、トリス（ジメチルアミノ）シラン（ＳｉＨ［Ｎ（ＣＨ３）２］３、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、テトラキス（ジエチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］４、略称：４ＤＥＡＳ）ガス、テトラキス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス等のアミノシラン系原料ガスを用いてもよい。不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等の希ガスを用いてもよい。【0075】
［ステップ２］Ｓｉ含有層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、ＨＣＤＳガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＳｉ含有層形成に寄与した後のＨＣＤＳガスを処理室２０１内から排除する（残留ガス除去）。このとき、バルブ２４３ｈ〜２４３ｌは開いたままとして、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含有層形成に寄与した後のＨＣＤＳ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。
【0076】
このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ３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、ステップ３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。【0077】
このときのヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、ステップ１と同じく、例えば３５０〜８００℃、好ましくは４５０〜８００℃、より好ましくは５５０〜７５０℃の範囲内の温度となるように設定する。不活性ガス供給系から供給するパージガスとしてのＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。パージガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等の希ガスを用いてもよい。【0078】
［ステップ３］処理室２０１内の残留ガスを除去した後、バルブ２４３ｄ〜２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅ内にＯ２ガスを、ガス供給管２３２ｆ，２３２ｇ内にＨ２ガスをそれぞれ流す。Ｏ２ガスおよびＨ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｇにより流量調整され、加熱された減圧状態のノズル２３３ｄ，２３３ｅ内にそれぞれ供給される。Ｏ２ガスおよびＨ２ガスは、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内においてノンプラズマで熱的に活性化（励起）されて反応し、それにより、原子状酸素（Ｏ）等の酸素を含む水分（Ｈ２Ｏ）非含有の酸化種が生成される。ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内で生成された酸化種は、未反応のＯ２ガス、Ｈ２ガス等と共にガス供給孔２４８ｄ，２４８ｅから処理室２０１内へ供給され、排気孔２０４ｃを介して排気空間２０５内に流れ、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対して酸化種を含む反応ガスが供給されることとなる（酸化種供給）。このとき、同時にバルブ２４３ｋ，２４３ｌを開き、ガス供給管２３２ｋ，２３２ｌ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｋ，２４１ｌにより流量調整され、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内で生成された酸化種と一緒に処理室２０１内へ供給され、排気孔２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管２３１から排気される。
【0079】
このとき、ノズル２３３ａ〜２３３ｃ内への酸化種の侵入を防止するため、バルブ２４３ｈ〜２４３ｊを開き、ガス供給管２３２ｈ〜２３２ｊ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃ、ノズル２３３ａ〜２３３ｃを介して処理室２０１内へ供給され、排気孔２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管２３１から排気される。【0080】
ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅで制御するＯ２ガスの供給流量は、例えば１〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｆ，２４１ｇで制御するＨ２ガスの供給流量は、例えば１〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｈ〜２４１ｌで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。但し、このとき、ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｇを適正に調整して、ノズル２３３ｅの上部に開設されたガス供給孔２４８ｅから供給される酸化種（を含む反応ガス）の合計流量、および、ノズル２３３ｅの下部に開設されたガス供給孔２４８ｅから供給される酸化種（を含む反応ガス）の合計流量が、それぞれ、ノズル２３３ｄの中央部に開設されたガス供給孔２４８ｄから供給される酸化種（を含む反応ガス）の合計流量よりも小さくなるようにする。具体的には、ノズル２３３ｅの上部に開設されたガス供給孔２４８ｅから供給される酸化種（を含む反応ガス）の合計流量、および、ノズル２３３ｅの下部に開設されたガス供給孔２４８ｅから供給される酸化種（を含む反応ガス）の合計流量が、それぞれ、ノズル２３３ｄの中央部に開設されたガス供給孔２４８ｄから供給される酸化種（を含む反応ガス）の合計流量の３／４以下の流量、好ましくは２／３以下、より好ましくは１／２以下の流量となるようにする。例えば、ＭＦＣ２４１ｄで制御するＯ２ガスの供給流量を３０ｓｃｃｍ、ＭＦＣ２４１ｆで制御するＨ２ガスの供給流量を１０ｓｃｃｍとした場合、ＭＦＣ２４１ｅで制御するＯ２ガスの供給流量を１５ｓｃｃｍ、ＭＦＣ２４１ｆで制御するＨ２ガスの供給流量を５ｓｃｃｍとする。酸化種の流量分布を上述のように設定することで、処理室２０１内における酸化種の消費量の差異に起因するウエハ面間におけるローディング効果（後述）の発生を抑制することが可能となる。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の面間膜厚分布、面内膜厚分布をそれぞれ向上させることが可能となる。また、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の膜質を向上させることも可能となる。上述した流量の割合（比率）は、同時に処理するウエハ２００の枚数、ウエハ２００の表面積、処理温度、処理圧力等の各種条件に応じ、適宜選択することが可能である。【0081】
またこのとき、ヒータ２０７の温度、ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｇやＡＰＣ２４４の弁開度を適正に調整して、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内の温度および圧力が、Ｏ２ガスとＨ２ガスとがノズル２３３ｄ，２３３ｅ内で反応し、充分な量の酸化種が短時間に生成されるような温度および圧力とする。つまり、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内の温度および圧力が、Ｏ２ガスとＨ２ガスとの反応による酸化種の生成がノズル２３３ｄ，２３３ｅ内で迅速に開始され（酸化種の生成反応が開始されるまでのタイムラグが短縮され）、Ｏ２ガスとＨ２ガスとがガス供給孔２４８ｄ，２４８ｅを介して処理室２０１内に流れ出す迄にはその反応が殆ど完了するような温度、圧力となるようにする。【0082】
具体的には、ステップ３におけるノズル２３３ｄ，２３３ｅ内の温度は、上述のステップ１，２と同様、例えば３５０〜８００℃、好ましくは４５０〜８００℃、より好ましくは５５０〜７５０℃とする。また、ステップ３におけるノズル２３３ｄ，２３３ｅ内の圧力は、ステップ３における処理室２０１内の圧力（後述）よりも高い圧力、例えば処理室２０１内の圧力の３倍以上２０倍以下の圧力とするのが好ましい。例えば、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内の圧力は、５０Ｐａ〜５００Ｐａ、好ましくは７０Ｐａ〜３５０Ｐａ、より好ましくは１００Ｐａ〜２００Ｐａとすることができる。ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内の温度、圧力を上述の範囲内の温度、圧力とすることで、Ｏ２ガスとＨ２ガスとの反応遅れ（タイムラグ）に起因するウエハ面間におけるローディング効果（後述）の発生を抑制することが可能となる。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の面間膜厚分布、面内膜厚分布を向上させることが可能となる。また、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の膜質を向上させることも可能となる。また、ステップ３の温度条件をステップ１，２と同様の温度条件とすることで、ステップの間での温度調整（待機工程）が不要となり、基板処理の生産性を向上させることも可能となる。ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内の圧力を上述の範囲とするには、ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｇやＡＰＣ２４４の弁開度を調整することの他、ノズル２３３ｄ，２３３ｅの容積、横断面積、形状、ガス供給孔２４８ｄ，２４８ｅの内径、個数、形状等を適正に選択することでも可能である。【0083】
ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内の圧力（全圧）を上述の範囲とした結果、ガス供給孔２４８ｄ，２４８ｅから供給される酸化種の流速が小さくなり過ぎる場合には、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内に供給するＮ２ガスの流量を増やすようにしてもよい。また、ガス供給孔２４８ｄ，２４８ｅから供給される酸化種の流速が大きくなり過ぎる場合には、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内に供給するＮ２ガスの流量を減らすようにしてもよい。つまり、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内におけるＯ２ガスとＨ２ガスとの分圧（Ｏ２ガス＋Ｈ２ガスの混合ガスの分圧）を上述の範囲に維持していれば、酸化種の流速等を調整する目的で、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内に供給するＮ２ガスの流量を増減させてもよい。【0084】
またこのとき、ヒータ２０７の温度、ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｇやＡＰＣ２４４の弁開度を適正に調整して、処理室２０１内の温度および圧力が、処理２０１内に供給された酸化種がウエハ２００に到達する前に失活することのないような温度および圧力とする。つまり、処理室２０１内の温度および圧力が、ガス供給孔２４８ｄ，２４８ｅから供給された酸化種がウエハ２００に到達する前に失活して消滅することなく、酸化処理を行うのに充分な量の酸化種がウエハ２００に対して供給されるような温度および圧力とする。【0085】
具体的には、ステップ３における処理室２０１内の温度は、上述のステップ１，２と同様、例えば３５０〜８００℃、好ましくは４５０〜８００℃、より好ましくは５５０〜７５０℃とする。また、ステップ３における処理室２０１内の圧力は、ステップ３におけるノズル２３３ｄ，２３３ｅ内の圧力よりも低い圧力、例えば処理室２０１内の圧力の１／２０以上１／３以下の圧力とする。例えば、処理室２０１内の圧力は、１０Ｐａ〜１２０Ｐａ、好ましくは２０Ｐａ〜１００Ｐａ、より好ましくは３０Ｐａ〜８０Ｐａとすることができる。処理室２０１内の温度、圧力を上述の範囲内の温度、圧力とすることで、酸化処理を行うのに充分な量の酸化種をウエハ２００に対して供給することが可能となる。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の面間膜厚分布、面内膜厚分布をそれぞれ向上させることが可能となる。また、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の膜質を向上させることも可能となる。【0086】
酸化種をウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒の範囲内の時間とする。【0087】
上述の条件下で酸化種をウエハ２００に対して供給することで、ステップ１でウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層に対して酸化処理が行われる。この酸化種の持つエネルギーは、Ｓｉ含有層中に含まれるＳｉ−Ｎ、Ｓｉ−Ｃｌ、Ｓｉ−Ｈ、Ｓｉ−Ｃの結合エネルギーよりも高いため、この酸化種のエネルギーをＳｉ含有層に与えることで、Ｓｉ含有層中に含まれるＳｉ−Ｎ、Ｓｉ−Ｃｌ、Ｓｉ−Ｈ、Ｓｉ−Ｃ結合は切り離される。Ｓｉとの結合を切り離されたＮ、Ｈ、Ｃｌ、Ｃは膜中から除去され、Ｎ２、Ｈ２、Ｃｌ２、ＨＣｌ、ＣＯ２等として排出される。また、Ｎ、Ｈ、Ｃｌ、Ｃとの結合が切られることで余ったＳｉの結合手は、酸化種に含まれるＯと結びつき、Ｓｉ−Ｏ結合が形成される。このようにして、Ｓｉ含有層は、Ｃｌ等の不純物の含有量が少ないＳｉＯ層へと変化させられる（改質される）。この酸化処理によれば、Ｏ２ガスを単独で供給する場合や水蒸気（Ｈ２Ｏ）を供給する場合に比べ、酸化力を大幅に向上させることができる。すなわち、減圧雰囲気下においてＯ２ガスにＨ２ガスを添加することで、Ｏ２ガス単独供給の場合やＨ２Ｏガスを供給する場合に比べ大幅な酸化力向上効果が得られる。【0088】
酸素含有ガスとしては、Ｏ２ガスの他、オゾン（Ｏ３）ガス等を用いてもよい。上述の温度帯において、一酸化窒素（ＮＯ）ガスや亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガスへの水素含有ガス添加効果を試してみたところ、ＮＯガス単独供給やＮ２Ｏガス単独供給に比べて酸化力向上の効果が得られないことを確認した。すなわち、酸素含有ガスとしては窒素非含有の酸素含有ガス（窒素を含まず酸素を含むガス）を用いるのが好ましい。水素含有ガスとしては、Ｈ２ガスの他、重水素（Ｄ２）ガス等を用いてもよい。アンモニア（ＮＨ３）ガスやメタン（ＣＨ４）ガス等を用いると、窒素（Ｎ）不純物や炭素（Ｃ）不純物の膜中への混入が考えられる。すなわち、水素含有ガスとしては、他元素非含有の水素含有ガス（他元素を含まず水素または重水素を含むガス）を用いるのが好ましい。すなわち、酸素含有ガスとしては、Ｏ２ガスおよびＯ３ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができ、水素含有ガスとしては、Ｈ２ガスおよびＤ２ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができる。【0089】
［ステップ４］Ｓｉ含有層をＳｉＯ層へと変化させた後、バルブ２４３ｄ〜２４３ｇを閉じ、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内へのＯ２ガスおよびＨ２ガスの供給、つまり、処理室２０１内への酸化種の供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４は開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する酸化種や反応副生成物等を処理室２０１内から排除する（残留ガス除去）。また、バルブ２４３ｈ〜２４３ｌは開いたままとして、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ＳｉＯ層形成に寄与した後の酸化種や反応副生成物等を処理室２０１内から排除する効果を更に高めることができる。
【0090】
このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ１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、ステップ１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。【0091】
このときのヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、ステップ１〜３と同じく、例えば３５０〜８００℃、好ましくは４５０〜８００℃、より好ましくは５５０〜７５０℃の範囲内の温度となるように設定する。各不活性ガス供給系から供給するパージガスとしてのＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。パージガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等の希ガスを用いてもよい。【0092】
（所定回数実施）上述したステップ１〜４を１サイクルとして、このサイクルを所定回数、好ましくは複数回（ｎ回）繰り返すことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＳｉＯ膜を成膜することが出来る。
【0093】
サイクルを複数回行う場合、少なくとも２サイクル目以降の各ステップにおいて、「ウエハ２００に対して所定のガスを供給する」と記載した部分は、「ウエハ２００上に形成されている層に対して、すなわち、積層体としてのウエハ２００の最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味し、「ウエハ２００上に所定の層を形成する」と記載した部分は、「ウエハ２００上に形成されている層の上、すなわち、積層体としてのウエハ２００の最表面の上に所定の層を形成する」ことを意味している。この点は、上述の通りである。この点は、後述する他の実施形態においても同様である。【0094】
（パージ及び大気圧復帰）所定膜厚のＳｉＯ膜が成膜されると、バルブ２４３ｈ〜２４３ｌを開き、ガス供給管２３２ｈ〜２３２ｌのそれぞれからＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気孔２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管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、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【0095】
（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、処理済の複数のウエハ２００がボート２１７に保持された状態でマニホールド２０９の下端から処理室２０１の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済みの複数のウエハ２００はボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
【0096】
（３）効果本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【0097】
（ａ）ステップ３において、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内で予め生成した酸化種を処理室２０１内へ供給するようにしている。そしてこの際、ノズル２３３ｅ側面の上部に開設されたガス供給孔２４８ｅから供給される酸化種の合計流量、および、ノズル２３３ｅ側面の下部に開設されたガス供給孔２４８ｅから供給される酸化種の合計流量が、それぞれ、ノズル２３３ｄ側面の中央部に開設されたガス供給孔２４８ｄから供給される酸化種の合計流量よりも小さくなるようにしている。これにより、処理室２０１内における酸化種の消費量の差異に起因するウエハ面間におけるローディング効果（後述）の発生を回避することが可能となる。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の面間膜厚分布、面内膜厚分布をそれぞれ向上させることが可能となる。また、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の膜質を向上させることも可能となる。【0098】
（ｂ）ステップ３において、ヒータ２０７の温度、ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｇやＡＰＣ２４４の弁開度を適正に調整して、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内の温度および圧力が、Ｏ２ガスとＨ２ガスとがノズル２３３ｄ，２３３ｅ内で反応し、充分な量の酸化種が短時間で生成されるような温度および圧力となるようにしている。すなわち、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内の温度および圧力を、Ｏ２ガスとＨ２ガスとの反応による酸化種の生成がノズル２３３ｄ，２３３ｅ内で迅速に開始され、Ｏ２ガスとＨ２ガスとが処理室２０１内に流れ出す迄にはその反応が殆ど完了するような温度、圧力となるようにしている。これにより、Ｏ２ガスとＨ２ガスとの反応遅れに起因するウエハ面間におけるローディング効果（後述）の発生を抑制することが可能となる。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の面間膜厚分布、面内膜厚分布をそれぞれ向上させることが可能となる。また、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の膜質を向上させることも可能となる。【0099】
（ｃ）ステップ３において、ヒータ２０７の温度、ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｇやＡＰＣ２４４の弁開度を適正に調整して、処理室２０１内の温度および圧力が、処理２０１内に供給された酸化種がウエハ２００に到達する前に失活することのないような温度および圧力となるようにしている。これにより、酸化処理を行うのに充分な量の酸化種を各ウエハ２００に対して供給することが可能となる。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の面間膜厚分布、面内膜厚分布をそれぞれ向上させることが可能となる。また、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の膜質を向上させることも可能となる。【0100】
ここで、参考までに、従来の基板処理装置を用いてＳｉＯ膜を形成する場合について、図６を用いて説明する。【0101】
図６に示す従来の基板処理装置の縦型処理炉は、複数のウエハを水平姿勢で垂直方向に配列させて収容する処理室と、処理室内へＨＣＤＳガスおよびＨ２ガスを供給するノズルと、処理室内へＯ２ガスを供給するノズルと、を備えている。これら２本のノズルは、それぞれ、ウエハの配列方向に沿って延在するように、また、ウエハの外周に沿って互いに所定距離離れた位置に設けられている。また、これら２本のノズルの側面には、それぞれ、処理室内に収容される複数のウエハの一枚一枚に対応するように、少なくとも複数のウエハの数と同数のガス供給孔が設けられている。この処理室内に、水平姿勢で垂直方向に間隔を空けて配列された複数のウエハを収容し、その後、処理室内へＨＣＤＳガスを供給する工程と、加熱された大気圧未満の圧力下にある処理室内へＯ２ガスとＨ２ガスとを供給する工程とを、これらの工程の間に処理室内の残留ガスを除去するパージ工程を挟んで交互に所定回数行うことで、ウエハ上にＳｉＯ膜を形成することができる。挟んで交互に所定回数行うことで、ウエハ上にＳｉＯ膜を形成することができる。【0102】
図６に示す縦型処理炉を用いて形成したＳｉＯ膜の面内膜厚分布を調べたところ、ＳｉＯ膜の膜厚が、ウエハの中心付近で薄く、外周付近で厚くなる場合があること、つまり、面内膜厚分布が円錐形（凹形）となる場合があることが分かった。この現象を、ウエハ面内におけるローディング効果（Ｌｏａｄｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔ）という（以下、単に面内ＬＥともいう）。面内ＬＥの発生要因としては、例えば、ＨＣＤＳガス、Ｏ２ガス、Ｈ２ガスなどの処理ガスが、ウエハの外周付近で消費されること等によって、ウエハの中心付近に対して充分に供給されなくなること、つまり、処理ガスの供給不足が挙げられる。また、例えば、上述のパージ工程における残留ガスの除去が不充分（パージ不足）であることも、一つの要因として挙げられる。残留ガスの除去が不充分であると、処理室内で異なる複数の処理ガスが混ざり合うことで気相反応が生じてしまい、その結果、ウエハの外周付近におけるＳｉＯ膜の膜厚が厚くなる場合がある。【0103】
また、図６に示す縦型処理炉を用いて形成したＳｉＯ膜の面間（ウエハ間）膜厚分布を調べたところ、図７に示すように、ＳｉＯ膜の膜厚が、ウエハ配列領域の中央部で薄く、ウエハ配列領域の下部及び上部で厚くなること、つまり、面間膜厚分布が、ウエハ配列方向に沿って弓なり形（アーチ形）となる場合があることが分かった。図７の横軸はウエハ上に形成されたＳｉＯ膜の面内平均膜厚（Å）を、縦軸は処理室内（ウエハ配列領域内）におけるウエハの位置を、それぞれ示している。図７によれば、ウエハ上に形成されたＳｉＯ膜の面内平均膜厚は、ウエハ配列領域の中央部（ＣＥＮ）で８０（Å）と薄く、ウエハ配列領域の下部（ＢＴＭ）及び上部（ＴＯＰ）で８２〜８４（Å）と厚くなっていることが分かる。この現象を、ウエハ面間におけるローディング効果という（以下、単に面間ＬＥともいう）。【0104】
面間ＬＥの発生要因は、面内ＬＥの発生要因に比べて複雑である。例えば、図６に示す縦型処理炉を用い、複数の単結晶Ｓｉウエハ（ベアウエハともいう）上にＳｉＯ膜を形成した場合、ＨＣＤＳガスの流量を増やしたり、Ｏ２ガス及びＨ２ガスの流量を増やしたりすることで、面内ＬＥは改善されるものの、面間ＬＥは充分に改善されない場合があることが分かっている。面間ＬＥの発生要因には、面内ＬＥの発生要因である上述の処理ガスの供給不足や、パージ工程におけるパージ不足だけでなく、他の要因が存在しており、これら複数の要因が複合的に作用しているものと考えられる。【0105】
発明者等は、面間ＬＥの発生要因として以下の二つに注目した。【0106】
一つ目の要因は、酸化種の消費量が、処理室内（ウエハ配置領域内）の位置（上部、中央部、下部）によって異なることである。というのも、ウエハ配置領域の上下領域には、例えば石英から成る反応管や断熱板の表面、つまり、酸化種を消費しない部材の表面が多く露出しており、また、処理対象のウエハの数（密度）が小さくなっている。そのため、ウエハ配置領域の上下領域では、酸化種の消費量が小さくなり、結果として、各ウエハに対して供給される酸化種の量が過剰になる傾向がある。一方、ウエハ配列領域の中央部では、酸化種を消費しない部材の表面の露出は少なく、また、処理対象のウエハの数（密度）が大きくなっている。そのため、ウエハ配列領域の中央部では、酸化種の消費量が大きくなり、結果として、各ウエハに対して供給される酸化種の量が不足する傾向がある。このように、ウエハ配置領域内における酸化種の消費量が均一でないことに起因して、各ウエハに対する酸化種の供給量に差異が生じ、上述の面間ＬＥが引き起こされるものと考えられる。つまり、ウエハ配列領域の中央部では酸化種が多量に消費されることで供給量が不足し、ＳｉＯ膜の厚さが薄くなることがあり、また、ウエハ配列領域の上部および下部では酸化種の消費量が少ないことから供給量が過剰となり、ＳｉＯ膜の膜厚が厚くなるものと考えられる。特に、ウエハの表面に所定のパターン加工が施され表面積が増大していたり、処理温度を低温化したりする場合には、処理室内における酸化種の消費量の差が大きくなり、面間ＬＥが強くなると考えられる。【0107】
二つ目の要因は、Ｏ２ガスとＨ２ガスとが反応してから酸化種が生成されるまでにタイムラグ（反応遅れ）が生じることである。図８は、酸化種が生成されるまでの距離（時間）を分析するための解析モデルを、図９（ａ）は、その解析結果を示している。図９（ａ）によれば、処理室内の温度を例えば６００℃とした場合、Ｏ２ガスとＨ２とが反応して原子状酸素が生成されるまでに、所定の距離（時間）が必要であることが分かる。つまり、処理室内の圧力が低いほど（例えば６０Ｐａ）、酸化種の生成に要する距離（時間）は長くなることが分かる。また、処理室内の圧力が高いほど（例えば２００Ｐａ）、酸化種の生成に要する距離（時間）は短くなるが、生成された酸化種は短時間で失活し、その濃度はすぐに減衰してしまうことが分かる。発明者等の鋭意研究によれば、図６に示す従来例、つまり、Ｏ２ガスとＨ２ガスとを別々に処理室内に供給し、これらを処理室内で反応させて酸化種を生成するＰｏｓｔＭｉｘタイプの場合、上述の反応遅れによる影響を受け易くなり、面間ＬＥが強くなると考えられる。【0108】
一つ目の要因（酸化種の消費量のばらつき）に対し、本実施形態では、各ウエハ２００に対して供給する酸化種の量を、その消費量に合わせて適正に調整する（増減させる）ようにしている。つまり、処理室２０１内における酸化種の消費量の多い領域（ウエハ配列領域の中央部）への酸化種の供給量が、処理室２０１内における酸化種の消費量の少ない領域（ウエハ配列領域の上部および下部）への酸化種の供給量よりも大きくなるようにしている。これにより、酸化種の消費量のばらつきに起因する面間ＬＥの発生を効果的に抑制することが可能となる。【0109】
また、二つ目の要因（Ｏ２ガスとＨ２ガスとの反応遅れ）に対し、本実施形態では、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内でＯ２ガスとＨ２ガスとを反応させて酸化種を生成するＰｒｅＭｉｘタイプを採用している。これにより、反応遅れに起因する面間ＬＥの発生を抑制することが可能となる。特に、図９（ｂ）に例示するように、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内の温度および圧力を、Ｏ２ガスとＨ２ガスとの反応による酸化種の生成がノズル２３３ｄ，２３３ｅ内で迅速に開始され（タイムラグが短縮され）、Ｏ２ガスとＨ２ガスとが処理室２０１内に流れ出す迄にその反応が殆ど完了するような温度、圧力（例えば６００℃、２００Ｐａ）としていることから、反応遅れに起因する面間ＬＥの発生をより効果的に抑制することが可能となる。また、処理室２０１内の温度および圧力を、処理２０１内に供給された酸化種がウエハ２００に到達する前に失活することのないような温度および圧力（例えば６００℃、６０Ｐａ）としていることから、充分な量の酸化種を各ウエハ２００に対して供給することができ、ＳｉＯ膜の面間膜厚分布、面内膜厚分布、膜質を向上させることが可能となる。【0110】
従来の基板処理装置においても、一括して処理するウエハの枚数を例えば１２５枚から例えば５０枚に減らすことで、面内ＬＥや面間ＬＥの発生を抑制することは可能である。但し、この場合、基板処理の生産性低下を招いてしまう。本実施形態によれば、一括して処理するウエハの枚数を減らす必要がないため、基板処理の生産性低下を回避することが可能となる。【0111】
（ｄ）ノズル２３３ａからＨＣＤＳガスを供給する際、ウエハ２００の外周に沿ってノズル２３３ａを両側から挟み込むように設けられたノズル２３３ｂ，２３３ｃからそれぞれＮ２ガスを供給している。これにより、処理室２０１内におけるＨＣＤＳガスの流路等を制御することが可能となり、ＳｉＯ膜の膜厚の面内均一性を向上させることが可能となる。【0112】
（ｅ）処理室２０１内へＨＣＤＳガスを供給する工程と、処理室２０１内へ酸化種を供給する工程と、を交互に所定回数行うことで、ＳｉＯ膜の面内膜厚均一性及び段差被覆性を、一般的なＣＶＤ法によりＳｉＯ膜を形成する場合よりも向上させることが可能となる。【0113】
（ｆ）原子状酸素等の酸素を含む水分非含有の酸化種を用いてＳｉ含有層をＳｉＯ層に変化させることで、Ｃｌ等の不純物の含有量が極めて少なく、極めて良質なＳｉＯ膜を形成することが可能となる。【0114】
＜本発明の他の実施形態＞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。
【0115】
上述の実施形態では、酸化種の供給をノズル２３３ｄ，２３３ｅの２つのノズルを用いて行う例について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、酸化種の供給をノズル２３３ｄのみを用いて行うようにしても、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。この場合、基板処理装置の構成を簡素化することができ、その製造コストやメンテナンスコストを低減することが可能となる。但し、上述の実施形態のように酸化種の供給をノズル２３３ｄ，２３３ｅの２つのノズルを用いて行う場合には、処理室２０１内に供給する酸化種の流量分布を調整することが容易となる点で好ましい。【0116】
上述の実施形態では、ステップ３において、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内で生成した酸化種を用いて酸化処理を行う例について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、ステップ３において、ノズル２３３ｂ（第４ノズル）から処理室２０１内にＯ２ガスを供給し、ノズル２３３ａ（第５ノズル）から処理室２０１内にＨ２ガスを供給し、これらＯ２ガスとＨ２ガスとを処理室２０１内で反応させて酸化種を生成し、この処理室２０１内で生成した酸化種をさらに用いて酸化処理を行うようにしてもよい。つまり、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内で生成した酸化種と、処理室２０１内で生成した酸化種と、を両方用いて酸化処理を行うようにしてもよい。また、処理室２０１内では酸化種を生成させず、処理室２０１内に供給したＯ２ガスやＨ２ガスを酸化処理に併用するようにしてもよい。【0117】
上述の実施形態では、図４（ａ）に示すように、ガス供給孔２４８ｄ，２４８ｅをそれぞれ複数設け、さらに、ガス供給孔２４８ｄ，２４８ｅの開口面積及び開口ピッチをそれぞれ同一とする例について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。【0118】
例えば、ガス供給孔２４８ｄを複数設ける場合、図４（ｂ）に示すように、少なくとも中央よりも上端若しくは下端のガス供給孔２４８ｄの開口面積を小さくしてもよい。さらに好適には、中央から上端若しくは下端、または、上端および下端に向かうにつれて、ガス供給孔２４８ｅの開口面積を徐々に小さくしてもよい。このように構成することによって、ノズル上端または下端に向かうにつれて供給可能なガス流量が小さくなるため、膜厚が薄くなってしまい易いウエハ保持位置に供給する原料ガス流量を多くしつつ、膜厚が厚くなってしまい易いウエハ保持位置の近傍へ供給する原料ガス流量を少なくすることが可能となり、ウエハの面間均一性を向上させることができる。【0119】
また、ガス供給孔２４８ｅを複数設ける場合、図４（ｄ）に示すように、ノズル２３３ｅの中央からその上端若しくは下端に向かうにつれて、または、ノズル２３３ｅの中央から上端および下端に向かうにつれて、ガス供給孔２４８ｅの開口面積を徐々に小さくしてもよい。このように構成することによって、ノズル中央からノズルの上端又は下端に向けて供給可能なガス流量が小さくなるため、ウエハ配列領域の上部および下部へ供給される酸化種の流量を積極的に制御することが可能となり、ウエハ面間均一性を向上させることが可能となる。【0120】
また、例えば、ガス供給孔２４８ｄを複数設ける場合、図４（ｃ）に示すように、中央から上端または下端に向かうにつれて、ガス供給孔２４８ｄの開口ピッチを徐々に大きくしてもよい。このように構成することによって、ノズル上端または下端に向かうにつれてガスの供給箇所が少なくなるため、膜厚が薄くなってしまい易いウエハ保持位置に供給する原料ガス流量を多くしつつ、膜厚が厚くなってしまい易いウエハ保持位置の近傍へ供給する原料ガス流量を少なくすることが可能となり、ウエハ面間均一性を向上させることができる。【0121】
また、ガス供給孔２４８ｅを複数設ける場合、図４（ｅ）に示すように、ノズル２３３ｅの中央からその上端若しくは下端に向かうにつれて、または、ノズル２３３ｅの中央から上端および下端に向かうにつれて、ガス供給孔２４８ｅの開口ピッチを徐々に大きくしてもよい。このように構成することによって、ノズル上端または下端に向かうにつれてガスの供給箇所が少なくなるため、ウエハ配列領域の上部および下部へ供給される酸化種の流量を積極的に制御することが可能となり、ウエハ面間均一性を向上させることが可能となる。【0122】
これらのように構成することで、処理室２０１内における酸化種の濃度分布、特に、ウエハ配列方向における濃度分布を、よりなだらかに（段差なく連続的に）調整することが可能となる。【0123】
また、例えば、第３ノズルであるノズル２３３ｅは、ウエハ配列領域の上部および下部のそれぞれに対応する二つのノズルによって構成されていてもよい。つまり、図４（ｆ）に示すように、ノズル２３３ｅを、複数のウエハ２００のうち上部に配列したウエハ２００に対応するように、１つ以上のガス供給孔２４８ｅを上部の側面にのみ備える上部開口ノズルと、複数のウエハ２００のうち下部に配列したウエハ２００に対応するように、１つ以上のガス供給孔２４８ｅを下部の側面にのみ備える下部開口ノズルと、により構成してもよい。これにより、ウエハ配列領域の上部に供給する酸化種の流量と、ウエハ配列領域の下部に供給する酸化種の流量と、を独立して制御することが可能となるとともに、ノズル１本あたりのガス供給孔の数を少なく設けることが可能となることでノズルからのガス供給を均一に行うことができる。さらに、基板処理装置の構成を簡素化することができ、その製造コストやメンテナンスコストを低減することが可能となる。【0124】
また、例えば、第２ノズルであるノズル２３３ｄは、ウエハ配列中央領域の上部および下部のそれぞれに対応する二つのノズルによって構成されていてもよい。つまり、図４（g）に示すように、ノズル２３３ｄを、複数のウエハ２００のうち中央領域上部に配列したウエハ２００（例えば中央領域に積層された複数のウエハ２００のうち、配列方向中央よりも上方側に配列したウエハ２００）に対応するように、１つ以上のガス供給孔２４８ｄを中央領域上部の側面にのみ備える中央領域上部開口ノズルと、複数のウエハ２００のうち中央領域下部に配列したウエハ２００（例えば中央領域に積層された複数のウエハ２００のうち、配列方向中央よりも下方側に配列したウエハ２００）に対応するように、１つ以上のガス供給孔２４８ｄを中央領域下部の側面にのみ備える中央領域下部開口ノズルと、により構成してもよい。これにより、ウエハ配列中央領域の上部に供給する酸化種の流量と、ウエハ配列中央領域の下部に供給する酸化種の流量とを独立して制御することが可能となるとともに、ノズル１本あたりのガス供給孔の数を少なく設けることが可能となることでノズルからのガス供給を均一に行うことができる。さらに、基板処理装置の構成を簡素化することができ、その製造コストやメンテナンスコストを低減することが可能となる。【0125】
また、上述の実施形態では、複数のウエハ２００を収容した処理室２０１内へＨＣＤＳガスを供給する工程と、Ｏ２ガスおよびＨ２ガスを反応させて生成した酸化種を処理室２０１内へ供給する工程と、を交互に所定回数（１回以上）行う例について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、図５（ｂ）にガス供給タイミングを示すように、これらの工程を同時に所定回数（１回以上）行うことで、複数のウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成（堆積）する成膜シーケンスにも、本発明は好適に適用可能である。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。【0126】
このように、ＨＣＤＳガスを供給する工程と、Ｏ２ガスおよびＨ２ガスを反応させて生成した酸化種を処理室２０１内へ供給する工程と、を同時に供給するようにしても、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。また、このように、これらの工程を同時に行うようにした場合、これらの工程を交互に行う場合と比較して、ＳｉＯ膜の成膜レートを向上させることが可能となる。但し、これらの工程を交互に行う方が、表面反応が支配的な条件下で適正に反応させることができ、膜厚制御の制御性を高めることが可能となる点で、好ましい。また、処理室２０１内における気相反応を回避することができ、処理室２０１内でのパーティクルの発生を抑制することが可能となる点でも、好ましい。【0127】
また、上述の実施形態では、処理室２０１内へのＨ２ガスおよびＯ２ガスの供給を同時に開始し、その後、処理室２０１内へのＨ２ガスおよびＯ２ガスの供給を同時に停止する例について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、図１０（ａ）にガス供給シーケンス（タイミング）を示すように、処理室２０１内へのＨ２ガスの供給開始をＯ２ガスの供給開始よりも先に行ったり、処理室２０１内へのＨ２ガスの供給停止をＯ２ガスの供給停止よりも後に行ったりしてもよい。つまり、ステップ３においては、Ｈ２ガスの供給開始を先行させてもよく、また、Ｏ２ガスの供給停止を先行させたりしてもよい。また、例えば、図１０（ｂ）にガス供給シーケンスを示すように、処理室２０１内へ供給するＨ２ガスの流量を、処理室２０１内へ供給するＯ２ガスの流量よりも大きくしてもよい。つまり、ステップ３におけるＯ２ガス及びＨ２ガスの供給条件を、水素リッチな条件としてもよい。また、図１０（ｃ）にガス供給シーケンスを示すように、図１０（ａ）（ｂ）に示すガス供給シーケンスを組み合わせてもよい。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。【0128】
図１０（ａ）〜（ｃ）に示すガス供給シーケンスにおいても、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。また、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すガス供給シーケンスによれば、成膜の下地を酸化させることなく、ＳｉＯ膜を形成することが可能となる。これは、成膜の下地がメタル（金属膜）である場合に特に有効となる。Ｏ２ガスとＨ２ガスとを反応させて生成した酸化種を用いる場合、この酸化種の酸化力が強いため、成膜中に成膜の下地が酸化されてしまうことがある。これに対し、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、ステップ３において、Ｈ２ガスの供給開始を先行させたり、Ｏ２ガスの供給停止を先行させたり、ガスの供給条件を水素リッチな条件としたり、これらの手法を組み合わせたりすることで、還元（Ｈ２）雰囲気下で原子状酸素を用いて酸化を行えるようになり、成膜の下地の酸化を抑制できるようになる。【0129】
また、上述の実施形態では、ＨＣＤＳガスと、Ｏ２ガスとＨ２ガスとを反応させて生成した酸化種と、を用いてウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する例について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。【0130】
例えば、図１１（ａ）にガス供給シーケンスを示すように、複数のウエハ２００を収容した処理室２０１内へのＨＣＤＳガスの供給と、処理室２０１内への窒化ガスとしてのアンモニア（ＮＨ３）ガスの供給と、Ｏ２ガスおよびＨ２ガスを反応させて生成した酸化種の処理室２０１内への供給と、を１サイクルとして、このサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上にシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）を形成してもよい。【0131】
また、例えば、図１１（ｂ）にガス供給シーケンスを示すように、図５（ａ）に示すガス供給シーケンスによりＳｉＯ膜を形成した後、図１１（ｂ）に示すガス供給シーケンスによりＳｉＯＮ膜を形成し、ウエハ２００上に、ＳｉＯ膜とＳｉＯＮ膜とが積層してなる積層膜をｉｎ−ｓｉｔｕにて形成してもよい。また、ＳｉＯＮ膜を形成した後、ＳｉＯ膜を形成し、ウエハ２００上に、ＳｉＯＮ膜とＳｉＯ膜とが積層してなる積層膜をｉｎ−ｓｉｔｕにて形成してもよい。また、ＳｉＯ膜の形成と、ＳｉＯＮ膜の形成と、を交互に所定回数行うことで、ウエハ２００上に、ＳｉＯ膜とＳｉＯＮ膜とが交互に積層してなる積層膜をｉｎ−ｓｉｔｕにて形成してもよい。【0132】
また、図１１（ｃ）にガス供給シーケンスを示すように、図５（ａ）に示すガス供給シーケンスによりＳｉＯ膜を形成した後、図１１（ｂ）に示すガス供給シーケンスによりＳｉＯＮ膜を形成し、その後、処理室２０１内へのＨＣＤＳガスの供給と、処理室２０１内へのＮＨ３ガスの供給と、を１サイクルとして、このサイクルを所定回数行うことでＳｉＮ膜を形成し、ウエハ２００上に、ＳｉＯ膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜が積層してなる積層膜をｉｎ−ｓｉｔｕにて形成してもよい。また、上述のＳｉＯ膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜の形成順序は任意に変更してもよい。例えば、ＳｉＯ膜を形成した後、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜の順に形成し、ウエハ２００上に、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜が積層してなる積層膜をｉｎ−ｓｉｔｕにて形成してもよい。また例えば、ＳｉＯＮ膜を形成した後、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜の順に形成したり、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜の順に形成したりして、ウエハ２００上に、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜が積層してなる積層膜や、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜が積層してなる積層膜をｉｎ−ｓｉｔｕにて形成してもよい。また例えば、ＳｉＮ膜を形成した後、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＯ膜の順に形成したり、ＳｉＯ膜、ＳｉＯＮ膜の順に形成したりして、ウエハ２００上に、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＯ膜が積層してなる積層膜や、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜、ＳｉＯＮ膜が積層してなる積層膜をｉｎ−ｓｉｔｕにて形成してもよい。また、ＳｉＯ膜の形成、ＳｉＯＮ膜の形成、ＳｉＮ膜の形成を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上に、ＳｉＯ膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜が任意の順序で積層してなる積層膜をｉｎ−ｓｉｔｕにて形成してもよい。【0133】
これらの場合、ＮＨ３ガスは、ガス供給管２３３ａ〜２３３ｅのいずれかから供給するようにしてもよい。この場合、ＮＨ３ガスを供給するノズルと、Ｈ２ガスを供給するノズルと、を共用としてもよい。ノズルの本数を減らすことで、基板処理装置の製造コストやメンテナンスコストを低減することが可能となる。但し、上述の温度条件下では、ＨＣＤＳガスとＮＨ３ガスとは反応することが考えられるので、ＨＣＤＳガスを供給するノズルと、ＮＨ３ガスを供給するノズルとは、別にした方がよい。例えば、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２３３ｂを介して処理室２０１内へ、Ｏ２ガスに代えてＮＨ３ガスを供給するようにしてもよい。この場合、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、窒化ガス（窒素含有ガス）供給系が構成されることとなる。ノズル２３３ｂは、処理室２０１内に窒化ガスを供給する第６ノズルとして考えることもできる。【0134】
また、上述の実施形態では、ステップ３においてノズル２３３ｄ，２３３ｅ内へＨ２ガスを供給する間、つまり、Ｈ２ガスの供給期間に、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内へのＯ２ガスの供給を連続的に行う例について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、ステップ３においてノズル２３３ｄ，２３３ｅ内へＨ２ガスを供給する間に、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内へのＯ２ガスの供給を間欠的に複数回行うようにしてもよい。このようにした場合、Ｏ２ガスとＨ２ガスとが反応することにより消費されたＯ２ガスを、所定のタイミングで補充することが可能となる。結果として、ノズル２３３ｄ，２３３ｅ内におけるＯ２ガスとＨ２ガスとの反応効率（酸化種の生成効率）を維持すること、つまり、反応効率の低下を抑制することが可能となる。これにより、ＳｉＯ膜の成膜レートの低下を抑制することが可能となる。【0135】
また、上述の実施形態では、薄膜として、半導体元素であるＳｉを含む半導体系薄膜を形成する例について説明したが、本発明は係る場合に限定されない。すなわち、本発明は、薄膜として、例えばチタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属元素を含む金属系薄膜を形成する場合にも、好適に適用することができる。【0136】
例えば、Ｔｉを含む金属系薄膜としてチタン酸化膜（ＴｉＯ膜）を形成する場合は、原料ガスとして、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ４）等のＴｉおよびクロロ基を含むガスや、チタニウムテトラフルオライド（ＴｉＦ４）等のＴｉおよびフルオロ基を含むガスや、テトラキスエチルメチルアミノチタニウム（Ｔｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］４、略称：ＴＥＭＡＴ）等のＴｉおよびアミノ基を含むガスを用いることができる。酸素含有ガス及び水素含有ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。【0137】
また例えば、Ｚｒを含む金属系薄膜としてジルコニウム酸化膜（ＺｒＯ膜）を形成する場合は、原料ガスとして、ジルコニウムテトラクロライド（ＺｒＣｌ４）等のＺｒおよびクロロ基を含むガスや、ジルコニウムテトラフルオライド（ＺｒＦ４）等のＺｒおよびフルオロ基を含むガスや、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］４、略称：ＴＥＭＡＺ）等のＺｒおよびアミノ基を含むガスを用いることができる。酸素含有ガス及び水素含有ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。【0138】
また例えば、Ｈｆを含む金属系薄膜としてハフニウム酸化膜（ＨｆＯ膜）を形成する場合は、原料ガスとして、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ４）等のＨｆおよびクロロ基を含むガスや、ハフニウムテトラフルオライド（ＨｆＦ４）等のＨｆおよびフルオロ基を含むガスや、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］４、略称：ＴＥＭＡＨ）等のＨｆおよびアミノ基を含むガスを用いることができる。酸素含有ガス及び水素含有ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。【0139】
また例えば、Ｔａを含む金属系薄膜としてタンタル酸化膜（ＴａＯ膜）を形成する場合は、原料ガスとして、タンタルペンタクロライド（ＴａＣｌ５）等のＴａおよびクロロ基を含むガスや、タンタルペンタフルオライド（ＴａＦ５）等のＴａおよびフルオロ基を含むガスや、ペンタエトキシタンタル（Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５、略称：ＰＥＴ）等のＴａおよびエトキシ基を含むガスを用いることができる。酸素含有ガス及び水素含有ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。【0140】
また例えば、Ａｌを含む金属系薄膜としてアルミニウム酸化膜（ＡｌＯ膜）を形成する場合は、原料ガスとして、アルミニウムトリクロライド（ＡｌＣｌ３）等のＡｌおよびクロロ基を含むガスや、アルミニウムトリフルオライド（ＡｌＦ３）等のＡｌおよびフルオロ基を含むガスや、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、略称：ＴＭＡ）等のＡｌおよびメチル基を含むガスを用いることができる。酸素含有ガス及び水素含有ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。【0141】
また例えば、Ｍｏを含む金属系薄膜としてモリブデン酸化膜（ＭｏＯ膜）を形成する場合は、原料ガスとして、モリブデンペンタクロライド（ＭｏＣｌ５）等のＭｏおよびクロロ基を含むガスや、モリブデンペンタフルオライド（ＭｏＦ５）等のＭｏおよびフルオロ基を含むガスを用いることができる。酸素含有ガス及び水素含有ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。【0142】
このように、本発明は、半導体系薄膜だけでなく、金属系薄膜の成膜にも適用することができ、この場合であっても、上述の実施形態と同様な作用効果が得られる。すなわち、本発明は、加熱された大気圧未満の圧力下にある処理室内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを同時に供給する工程を有する基板処理全般に適用可能である。【0143】
上述した基板処理に用いられるプロセスレシピ（処理手順や処理条件が記載されたプログラム）は、基板処理の内容（膜種、組成、膜質、膜厚等）に応じて、それぞれ個別に用意する（複数用意する）ことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理の内容に応じて、複数のプロセスレシピの中から、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。具体的には、基板処理の内容に応じて個別に用意された複数のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体（外部記憶装置１２３）を介して、基板処理装置が備える記憶装置１２１ｃ内に予め格納（インストール）しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理装置が備えるＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のプロセスレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。このように構成することで、１台の基板処理装置で、様々な種類の基板処理を、汎用的に、かつ、再現性よく行うことが可能となる。また、オペレータの操作負担（処理手順や処理条件の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。【0144】
上述のプロセスレシピは、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プロセスレシピを変更することで用意してもよい。プロセスレシピを変更する場合は、変更後のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセス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プロセスレシピを直接変更するようにしてもよい。【0145】
上述の実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて複数の基板を一括して処理する例について説明した。本発明はこれに限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて複数の基板を一括して処理する場合にも、好適に適用できる。この場合においても、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。【0146】
上述の各実施形態は、適宜組み合わせて用いることができる。また、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。【0147】
＜本発明の好ましい態様＞以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【0148】
（付記１）本発明の一態様によれば、
間隔を空けて配列された複数の基板を収容して処理する処理室と、
前記処理室内へ原料ガスを供給する第１ノズルと、
前記基板の配列方向に沿って延在するように前記処理室内に配設され、酸素含有ガスと水素含有ガスとを反応させて生成した酸化種（を含む反応ガス）を前記処理室内へ供給する第２ノズルと、を備え、
前記第２ノズルの側面には、前記複数の基板のうち中央部に配列される基板に対応するように、１つ以上のガス供給孔が中央部にのみ開設されている基板処理装置が提供される。
【0149】
（付記２）付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第１ノズルに接続され、前記第１ノズル内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記第２ノズルに接続され、前記第２ノズル内に酸素含有ガスおよび水素含有ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理室内を加熱するヒータと、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整器と、
複数の基板を収容した前記処理室内へ原料ガスを供給する処理と、加熱された大気圧未満の圧力下にある前記第２ノズル内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し、これらを前記第２ノズル内において反応させて酸化種を生成し、この酸化種を前記処理室内へ供給する処理と、を交互に所定回数行い、前記複数の基板上に酸化膜を形成する処理を行うように、前記原料ガス供給系、前記反応ガス供給系、前記ヒータおよび前記圧力調整器を制御するよう構成される制御部と、をさらに備える。
【0150】
（付記３）付記２に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、
複数の基板を収容した前記処理室内へ原料ガスを供給して初期層を形成する処理と、加熱された大気圧未満の圧力下にある前記第２ノズル内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し、これらを前記第２ノズル内において反応させて酸化種を生成し、この酸化種を用いて前記初期層を酸化層に変化させる処理と、を交互に所定回数行い、前記複数の基板上に酸化膜を形成する処理を行うように、前記原料ガス供給系、前記反応ガス供給系、前記ヒータおよび前記圧力調整器を制御するよう構成される。
【0151】
（付記４）付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記基板の配列方向に沿って延在するように前記処理室内に配設され、酸素含有ガスと水素含有ガスとを反応させて生成した酸化種（を含む反応ガス）を前記処理室内へ供給する第３ノズルと、
前記第２ノズルおよび前記第３ノズルに接続され、前記第２ノズル内および前記第３ノズル内に酸素含有ガスおよび水素含有ガスをそれぞれ供給する反応ガス供給系と、を備え、
前記第３ノズルには、前記複数の基板のうち上部および下部に配列される基板に対応するように、それぞれ１つ以上のガス供給孔が上部および下部にのみ開設されており、
酸素含有ガスと水素含有ガスとを前記第２ノズル内に供給する際、酸素含有ガスと水素含有ガスとを前記第３ノズル内にも供給し、このとき、前記第３ノズルの上部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種（を含む反応ガス）の合計流量、および、前記第３ノズルの下部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種（を含む反応ガス）の合計流量が、それぞれ、前記第２ノズルの中央部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種（を含む反応ガス）の合計流量よりも小さくなるように、前記反応ガス供給系を制御するよう構成される制御部をさらに備える。
【0152】
（付記５）付記４に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、酸素含有ガスと水素含有ガスとを前記第２ノズル内および前記第３ノズル内にそれぞれ供給する際、前記第３ノズルの上部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種（を含む反応ガス）の合計流量、および、前記第３ノズルの下部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種（を含む反応ガス）の合計流量が、それぞれ、前記第２ノズルの中央部に開設されたガス供給孔から供給される酸化種（を含む反応ガス）の合計流量の半分以下（１／２以下）の流量となるように、前記反応ガス供給系を制御するよう構成されている。
【0153】
（付記６）付記２〜５のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、酸素含有ガスと水素含有ガスとを前記第２ノズル内に供給する際の前記第２ノズル内の温度および圧力（第２ノズル内の全圧あるいは第２ノズル内における酸素含有ガスおよび水素含有ガスの分圧）が、酸素含有ガスと水素含有ガスとが前記第２ノズル内で反応して酸化種が生成されるような温度および圧力となるように、前記反応ガス供給系、前記ヒータおよび前記圧力調整器を制御する。
【0154】
（付記７）付記２〜６のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、酸素含有ガスと水素含有ガスとを前記第３ノズル内に供給する際の前記第３ノズル内の温度および圧力（第２ノズル内の全圧あるいは第２ノズル内における酸素含有ガスおよび水素含有ガスの分圧）が、酸素含有ガスと水素含有ガスとが前記第３ノズル内で反応して酸化種が生成されるような温度および圧力となるように、前記反応ガス供給系、前記ヒータおよび前記圧力調整器を制御する。
【0155】
（付記８）付記２〜７のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、酸化種を前記処理室内に供給する際の前記処理室内の温度および圧力（処理室内の全圧あるいは処理室内における酸化種の分圧）が、前記処理室内に供給された酸化種が基板に到達する前に失活することのないような温度および圧力となるように、前記反応ガス供給系、前記ヒータおよび前記圧力調整器を制御する。
【0156】
（付記９）付記４，５，７のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第３ノズルは、
前記複数の基板のうち上部に配列した基板に対応するように、１つ以上の前記ガス供給孔を上部の側面にのみ備える上部開口ノズルと、
前記複数の基板のうち下部に配列した基板に対応するように、１つ以上の前記ガス供給孔を下部の側面にのみ備える下部開口ノズルと、
を備え、
前記反応ガス供給系は、前記上部開口ノズルと前記下部開口ノズルとにそれぞれ接続され、前記上部開口ノズルから供給する酸化種の流量と、前記下部開口ノズルから供給する酸化種の流量と、をそれぞれ独立して制御することが可能なように構成されている。
【0157】
（付記１０）付記１〜９のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２ノズルは、
前記複数の基板のうち中央領域上部に配列した基板に対応するように、１つ以上の前記ガス供給孔を中央領域上部の側面にのみ備える中央領域上部開口ノズルと、
前記複数の基板のうち中央領域下部に配列した基板に対応するように、１つ以上の前記ガス供給孔を中央領域下部の側面にのみ備える中央領域下部開口ノズルと、
を備え、
前記反応ガス供給系は、前記中央領域上部開口ノズルと前記中央領域下部開口ノズルとにそれぞれ接続され、前記中央領域上部開口ノズルから供給する酸化種の流量と、前記中央領域下部開口ノズルから供給する酸化種の流量と、をそれぞれ独立して制御することが可能なように構成されている。
【0158】
（付記１１）付記２〜１０のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記基板の配列方向に沿って延在するように配設され、前記処理室内へ酸素含有ガスを供給する第４ノズルと、
前記基板の配列方向に沿って延在するように配設され、前記処理室内へ水素含有ガスを供給する第５ノズルと、を備え、
前記反応ガス供給系は、前記第４ノズルと前記第５ノズルとにそれぞれ接続され、前記第４ノズル内に酸素含有ガスを、前記第５ノズル内に水素含有ガスをそれぞれ供給するよう構成され、
前記制御部は、前記第２ノズル内で生成した酸化種を前記処理室内へ供給する際、前記第４ノズルおよび前記第５ノズルから酸素含有ガスと水素含有ガスとをそれぞれ互いに混合させることなく前記処理室内へ供給し、これらを前記処理室内において反応させて酸化種を生成し、この前記処理室内で生成した酸化種と前記第２ノズル内で生成した酸化種とを用いて前記初期層を酸化層に変化させるように、前記反応ガス供給系を制御するよう構成されている。
【0159】
（付記１２）付記１〜１１のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理室が内部に形成されたインナチューブと、
前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、
前記インナチューブの側壁に開設された排気孔と、
前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気する排気系と、
を備える。
【0160】
（付記１３）本発明の他の態様によれば、
間隔を空けて配列された複数の基板を収容して処理するインナチューブと、
前記インナチューブを取り囲むアウタチューブと、
前記インナチューブ内に原料ガスを供給する第１ノズルと、
前記基板の配列方向に沿って延在するように前記インナチューブ内に配設され、酸素含有ガスと水素含有ガスとを反応させて生成した酸化種（を含む反応ガス）を前記インナチューブ内へ供給する第２ノズルと、
前記インナチューブの側壁に開設された排気孔と、
前記アウタチューブと前記インナチューブとに挟まれる空間を排気する排気系と、を備え、
前記第２ノズルの側面には、前記複数の基板のうち中央部に配列される基板に対応するように、１つ以上の第２ガス供給孔が中央部にのみ開設されている基板処理装置が提供される。
【0161】
（付記１４）本発明のさらに他の態様によれば、
間隔を空けて配列された複数の基板を処理室内に収容する工程と、
前記処理室内の前記基板へ原料ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板へ酸化種を供給する工程と、を交互に所定回数行い、前記複数の基板上に酸化膜を形成する工程と、を有し、
前記酸化種を供給する工程では、
前記基板の配列方向に沿って延在するように前記処理室内に配設され、加熱された大気圧未満の圧力下にあるノズル内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し、これらを前記ノズル内において反応させて酸化種を生成し、この酸化種を、前記複数の基板のうち中央部に配列された基板に対応するように前記ノズル側面の中央部にのみ開設された１つ以上のガス供給孔から前記処理室内に供給する基板処理方法および半導体装置の製造方法が提供される。
【0162】
（付記１５）本発明のさらに他の態様によれば、
間隔を空けて配列された複数の基板を処理室内に収容する手順と、
前記処理室内の前記基板へ原料ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板へ酸化種を供給する手順と、を交互に所定回数行い、前記複数の基板上に酸化膜を形成する手順と、をコンピュータに実行させ、
前記酸化種を供給する手順では、
前記基板の配列方向に沿って延在するように前記処理室内に配設され、加熱された大気圧未満の圧力下にあるノズル内へ酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給し、これらを前記ノズル内において反応させて酸化種を生成し、この酸化種を、前記複数の基板のうち中央部に配列された基板に対応するように前記ノズル側面の中央部にのみ開設された１つ以上のガス供給孔から前記処理室内に供給させるプログラム、及び該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【符号の説明】
【0163】
１２１ コントローラ（制御部）２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ アウタチューブ
２０４ インナチューブ
２０９ マニホールド
２１０ 反応管
２０７ ヒータ
２３１ 排気管
２３３ａ ノズル（第１ノズル）
２３３ｂ ノズル（第４ノズル）
２３３ｃ ノズル（第５ノズル）
２３３ｄ ノズル（第２ノズル）
２３３ｅ ノズル（第３ノズル）
２３２ａ〜２３２ｇ ガス供給管