特開2024-137516基板処理装置、半導体装置の製造方法、およびプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024137516
(43)【公開日】2024-10-07
(54)【発明の名称】基板処理装置、半導体装置の製造方法、およびプログラム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20240927BHJP
C23C 16/44 20060101ALI20240927BHJP
H01L 21/316 20060101ALN20240927BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 B
C23C16/44 B
H01L21/316 X
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023049062
(22)【出願日】2023-03-24
(71)【出願人】
【識別番号】318009126
【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】西田 圭吾
(72)【発明者】
【氏名】林 孝徳
(72)【発明者】
【氏名】石坂 光範
【テーマコード（参考）】
4K030
5F045
5F058
【Ｆターム（参考）】
4K030EA03
4K030EA04
4K030EA05
4K030EA11
4K030KA08
5F045AA06
5F045AA15
5F045AB32
5F045AB33
5F045AC00
5F045AC03
5F045AC05
5F045AC07
5F045AC11
5F045AC12
5F045AD06
5F045AD07
5F045AD08
5F045AD09
5F045AD10
5F045AD11
5F045AD12
5F045AE15
5F045AE17
5F045AE19
5F045AE21
5F045AE23
5F045BB09
5F045DP19
5F045DP28
5F045DQ05
5F045EC02
5F045EE14
5F045EE17
5F045EF03
5F045EF09
5F045EG06
5F045EK06
5F045GB06
5F058BC02
5F058BD04
5F058BF04
5F058BF24
5F058BF27
5F058BF29
5F058BF37
5F058BG02
(57)【要約】
【課題】基板処理を行う処理室内に処理ガスを供給する際、処理室内における処理ガスの分圧を所望の圧力まで上昇させる速度を向上させる。
【解決手段】基板を収容する内側容器と、内側容器の側壁を囲う外側容器と、内側容器の側壁の、内側容器における基板の配置領域に対向する位置に設けられた内側排気口と、外側容器の、内側容器の側壁の周方向において内側排気口とは異なる位置に設けられた外側排気口と、内側容器内に第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、周方向における内側排気口と外側排気口との間の位置に設けられたガス供給口から内側容器と外側容器の間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】基板を収容する内側容器と、内側容器の側壁を囲う外側容器と、内側容器の側壁の、内側容器における基板の配置領域に対向する位置に設けられた内側排気口と、外側容器の、内側容器の側壁の周方向において内側排気口とは異なる位置に設けられた外側排気口と、内側容器内に第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、周方向における内側排気口と外側排気口との間の位置に設けられたガス供給口から内側容器と外側容器の間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を収容する内側容器と、
前記内側容器の側壁を囲う外側容器と、
前記内側容器の前記側壁の、前記内側容器における前記基板の配置領域に対向する位置に設けられた内側排気口と、
前記外側容器の、前記内側容器の側壁の周方向において前記内側排気口とは異なる位置に設けられた外側排気口と、
前記内側容器内に第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、
前記周方向における前記内側排気口と前記外側排気口との間の位置に設けられたガス供給口から前記内側容器と前記外側容器の間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
を備える基板処理装置。
前記内側容器の側壁を囲う外側容器と、
前記内側容器の前記側壁の、前記内側容器における前記基板の配置領域に対向する位置に設けられた内側排気口と、
前記外側容器の、前記内側容器の側壁の周方向において前記内側排気口とは異なる位置に設けられた外側排気口と、
前記内側容器内に第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、
前記周方向における前記内側排気口と前記外側排気口との間の位置に設けられたガス供給口から前記内側容器と前記外側容器の間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
を備える基板処理装置。
【請求項2】
前記ガス供給口は、前記外側容器の前記側壁における前記外側排気口と同じ高さ位置に設けられている請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記ガス供給口は、前記外側容器の前記側壁における前記内側排気口とは異なる高さ位置に設けられている請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項4】
前記ガス供給口は、前記周方向において前記内側排気口よりも前記外側排気口に近い位置に設けられている請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項5】
前記ガス供給口は、前記内側容器の前記側壁に向けて前記不活性ガスを供給するように設けられている請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項6】
前記ガス供給口は、前記周方向において前記内側排気口から遠ざかり、かつ前記外側排気口へ向かう方向へ前記不活性ガスを供給するように設けられている請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項7】
前記外側排気口は、前記周方向において前記内側排気口とは９０度以上離間する位置に設けられている請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項8】
前記内側容器は、前記基板を含む複数の基板を基板面方向に垂直な方向に配列するように収容可能に構成されており、
前記内側排気口は、前記内側容器の前記側壁に前記複数の基板の配列方向に沿って設けられている請求項１に記載の基板処理装置。
前記内側排気口は、前記内側容器の前記側壁に前記複数の基板の配列方向に沿って設けられている請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項9】
前記不活性ガス供給系は、前記複数の基板の配列方向に延伸するノズルを有し、
前記ノズルの側面には、前記ガス供給口を含む複数のガス供給口、又は前記ノズルの延伸方向に沿うように形成されたスリット状の前記ガス供給口が設けられている請求項８に記載の基板処理装置。
前記ノズルの側面には、前記ガス供給口を含む複数のガス供給口、又は前記ノズルの延伸方向に沿うように形成されたスリット状の前記ガス供給口が設けられている請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項10】
前記複数のガス供給口、又は前記スリット状の前記ガス供給口は、前記周方向において前記内側排気口から遠ざかり、かつ前記外側排気口へ向かう方向へ前記不活性ガスを供給するように設けられている請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項11】
前記複数のガス供給口、又は前記スリット状の前記ガス供給口は、前記周方向において前記外側排気口から遠ざかり、かつ前記内側排気口へ向かう方向へ前記不活性ガスを供給するように設けられている請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項12】
（ａ）前記内側容器内に前記第１処理ガスを供給する処理と、
（ｂ）（ａ）の実行期間において、前記ガス供給口から前記不活性ガスを供給する処理と、を行うように前記第１処理ガス供給系及び前記不活性ガス供給系を制御することが可能に構成されている制御部、を更に備える請求項１に記載の基板処理装置。
（ｂ）（ａ）の実行期間において、前記ガス供給口から前記不活性ガスを供給する処理と、を行うように前記第１処理ガス供給系及び前記不活性ガス供給系を制御することが可能に構成されている制御部、を更に備える請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項13】
前記制御部は、（ｂ）では、（ａ）における前記第１処理ガスの供給の開始以後に、前記不活性ガスの供給を開始するように、前記不活性ガス供給系を制御することが可能に構成されている請求項１２に記載の基板処理装置。
【請求項14】
前記制御部は、（ｂ）では、前記内側容器内又は前記外側排気口における圧力が所定の圧力に到達したときに、前記不活性ガスの供給を停止、又は供給流量を減少させるように、前記不活性ガス供給系を制御することが可能に構成されている請求項１２に記載の基板処理装置。
【請求項15】
前記外側排気口に接続され、前記外側容器内を排気する排気系を更に備え、
前記制御部は、（ａ）における前記第１処理ガスの供給開始時に前記外側容器内の排気を停止するように、前記排気系を制御することが可能なように構成されている請求項１２に記載の基板処理装置。
前記制御部は、（ａ）における前記第１処理ガスの供給開始時に前記外側容器内の排気を停止するように、前記排気系を制御することが可能なように構成されている請求項１２に記載の基板処理装置。
【請求項16】
前記制御部は、（ａ）では、前記内側容器内又は前記外側排気口における圧力が所定の圧力に到達したタイミングに基づいて、前記第１処理ガスの供給を停止、又は供給流量を減少させるように、前記第１処理ガス供給系を制御することが可能なように構成されている請求項１５に記載の基板処理装置。
【請求項17】
前記内側容器内に第２処理ガスを供給する第２処理ガス供給系を更に備え、
前記制御部は、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）前記内側容器内に前記第２処理ガスを供給する処理、を含むサイクルを所定回数行い、（ｂ）では前記サイクルのそれぞれにおいて（ｃ）の実行期間における前記不活性ガスの供給を不実施とするように、前記第１処理ガス供給系、前記第２処理ガス供給系、及び前記不活性ガス供給系を制御することが可能なように構成されている請求項１２に記載の基板処理装置。
前記制御部は、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）前記内側容器内に前記第２処理ガスを供給する処理、を含むサイクルを所定回数行い、（ｂ）では前記サイクルのそれぞれにおいて（ｃ）の実行期間における前記不活性ガスの供給を不実施とするように、前記第１処理ガス供給系、前記第２処理ガス供給系、及び前記不活性ガス供給系を制御することが可能なように構成されている請求項１２に記載の基板処理装置。
【請求項18】
前記第１処理ガスは、１分子中に少なくとも１つのアミノ基及び所定元素を含む原料ガスである請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項19】
基板を収容する内側容器と、前記内側容器の側壁を囲う外側容器と、前記内側容器の側壁の、前記内側容器における前記基板の配置領域に対向する位置に設けられた内側排気口と、前記外側容器の、前記内側容器の側壁の周方向において前記内側排気口とは異なる位置に設けられた外側排気口と、を備える基板処理装置の前記内側容器内に前記基板を収容する工程と、
前記内側容器内に第１処理ガスを供給する工程と、
前記周方向における前記内側排気口と前記外側排気口との間の位置から前記内側容器と前記外側容器の間に不活性ガスを供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
前記内側容器内に第１処理ガスを供給する工程と、
前記周方向における前記内側排気口と前記外側排気口との間の位置から前記内側容器と前記外側容器の間に不活性ガスを供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項20】
基板を収容する内側容器と、前記内側容器の側壁を囲う外側容器と、前記内側容器の側壁の、前記内側容器における前記基板の配置領域に対向する位置に設けられた内側排気口と、前記外側容器の、前記内側容器の側壁の周方向において前記内側排気口とは異なる位置に設けられた外側排気口と、を備える基板処理装置の前記内側容器内に基板を収容する手順と、
前記内側容器内に第１処理ガスを供給する手順と、
前記周方向における前記内側排気口と前記外側排気口との間の位置から前記内側容器と前記外側容器の間に不活性ガスを供給する手順と、
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。
前記内側容器内に第１処理ガスを供給する手順と、
前記周方向における前記内側排気口と前記外側排気口との間の位置から前記内側容器と前記外側容器の間に不活性ガスを供給する手順と、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、基板処理装置、半導体装置の製造方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
内部反応管としてのインナチューブと、該インナチューブを同心円状に取り囲む外部反応管としてのアウタチューブと、を備えた２重管構成を有する基板処理装置が開示されている（特許文献１参照）。インナチューブとアウタチューブとの間の円環状の空間である排気空間と、処理室内とは、排気口を介して連通している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１６７４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
基板処理を行う処理室内に処理ガスを供給する際、例えば基板処理のスループット向上等の観点から、処理室内における処理ガスの分圧を所望の圧力まで速やかに上昇させることが求められることがある。
【0005】
しかしながら、上記した従来例のように、インナチューブの内側の処理室内とインナチューブとアウタチューブの間の排気空間とが排気口を介して連通していると、処理室内に供給した処理ガスの一部が排気口を通じて排気空間へ流れる。このため、処理室内における処理ガスの分圧の上昇を上昇させるのに時間を要する。
【0006】
本開示は、基板処理を行う処理室内に処理ガスを供給する際、処理室内における処理ガスの分圧を所望の圧力まで上昇させる速度を向上させることが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様によれば、
基板を収容する内側容器と、前記内側容器の側壁を囲う外側容器と、前記内側容器の前記側壁の、前記内側容器における前記基板の配置領域に対向する位置に設けられた内側排気口と、前記外側容器の、前記内側容器の側壁の周方向において前記内側排気口とは異なる位置に設けられた外側排気口と、前記内側容器内に第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、前記周方向における前記内側排気口と前記外側排気口との間の位置に設けられたガス供給口から前記内側容器と前記外側容器の間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、を備える技術が提供される。
基板を収容する内側容器と、前記内側容器の側壁を囲う外側容器と、前記内側容器の前記側壁の、前記内側容器における前記基板の配置領域に対向する位置に設けられた内側排気口と、前記外側容器の、前記内側容器の側壁の周方向において前記内側排気口とは異なる位置に設けられた外側排気口と、前記内側容器内に第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、前記周方向における前記内側排気口と前記外側排気口との間の位置に設けられたガス供給口から前記内側容器と前記外側容器の間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、を備える技術が提供される。
【発明の効果】
【0008】
本開示に係る技術によれば、基板処理を行う処理室内に処理ガスを供給する際、処理室内における処理ガスの分圧を所望の圧力まで上昇させる速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の一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3】本開示の一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】本開示の一実施形態の成膜シーケンスの一例を示すタイミング図である。
【図5】本開示の一実施形態において、処理室内の圧力変化、ＡＰＣバルブの開度の変化、処理室内に供給される原料ガスの供給流量の変化、および排気空間に供給される不活性ガスの供給流量の変化を示すタイミング図である。
【図8】変形例２に係るノズルの概略構成図である。
【図11】変形例５について、処理室内の圧力変化、ＡＰＣバルブの開度の変化、処理室内に供給される原料ガスの供給流量の変化、および排気空間に供給される不活性ガスの供給流量の変化を示すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示を実施するための形態を図面に基づき説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一又は同様の構成要素であることを意味する。なお、以下に説明する実施形態において重複する説明及び符号については、省略する場合がある。また、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
【0011】
【0012】
（１）基板処理装置の構成
図１から図３において、本実施形態に係る基板処理装置としての処理炉２０２は、内側容器としてのインナチューブ２０４と、外側容器としてのアウタチューブ２０３と、内側排気口２０４ｃと、外側排気口２０３ｃと、第１処理ガス供給系１０と、不活性ガス供給系３０とを有している。処理炉２０２は、更に第２処理ガス供給系２０と、制御部の一例としてのコントローラ１２１とを有していてもよい。
図１から図３において、本実施形態に係る基板処理装置としての処理炉２０２は、内側容器としてのインナチューブ２０４と、外側容器としてのアウタチューブ２０３と、内側排気口２０４ｃと、外側排気口２０３ｃと、第１処理ガス供給系１０と、不活性ガス供給系３０とを有している。処理炉２０２は、更に第２処理ガス供給系２０と、制御部の一例としてのコントローラ１２１とを有していてもよい。
【0013】
インナチューブ２０４は、基板としてのウエハ２００を収容可能とされている。
アウタチューブ２０３は、インナチューブ２０４の側壁を囲うように構成されている。
内側排気口２０４ｃは、インナチューブ２０４の側壁のうち、インナチューブ２０４におけるウエハ２００の配置領域に対向する位置に設けられている。
外側排気口２０３ｃは、アウタチューブ２０３のうち、インナチューブ２０４の側壁の周方向において内側排気口２０４ｃとは異なる位置に設けられている。
アウタチューブ２０３は、インナチューブ２０４の側壁を囲うように構成されている。
内側排気口２０４ｃは、インナチューブ２０４の側壁のうち、インナチューブ２０４におけるウエハ２００の配置領域に対向する位置に設けられている。
外側排気口２０３ｃは、アウタチューブ２０３のうち、インナチューブ２０４の側壁の周方向において内側排気口２０４ｃとは異なる位置に設けられている。
【0014】
図１に示すように、処理炉２０２は加熱機構（温度調整部）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、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。
【0015】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２１０が配設されている。反応管２１０は、内部反応管としてのインナチューブ２０４と、インナチューブ２０４を同心円状に取り囲む外部反応管としてのアウタチューブ２０３と、を備えた二重管構造を有している。インナチューブ２０４およびアウタチューブ２０３は、それぞれ、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、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。
【0016】
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に対する処理が行われる処理室２０１が形成される。処理室２０１は、ウエハ２００を処理室２０１内の一端側（下方側）から他端側（上方側）へ向けて、ウエハ２００の面に対して垂直な方向に沿って配列させた状態で収容可能に構成されている。処理室２０１内において１または複数枚のウエハ２００が配列される領域を、基板配置領域（ウエハ配置領域）とも称する。また、処理室２０１内においてウエハ２００が配列される方向を、基板配列方向（ウエハ配列方向）とも称する。
【0017】
インナチューブ２０４およびアウタチューブ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、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料により構成され、上端およ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の内壁の上端部には、ＳＵＳ等の金属材料により構成され、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によりボート２１７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。
【0018】
シールキャップ２１９の下方には、ボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。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２１０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により支持されたウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
【0019】
基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、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鉛直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、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等の耐熱性材料により構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱板２１８が多段に支持されている。
【0020】
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。温度センサ２６３は、アウタチューブ２０３の内壁に沿って設けられている。
【0021】
図２に示すように、インナチューブ２０４の側壁には、ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｄを収容するノズル収容室２０４ａと、ノズル２４９ｃ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、それぞれ、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、すなわち、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、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心とノズル収容室２０４ａの中心とを結ぶ直線Ｌ１と、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心とノズル収容室２０４ｂの中心とを結ぶ直線Ｌ２と、が作る中心角θ（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°の範囲内の角度となるような位置にそれぞれ配置されている。ノズル収容室２０４ａ内に収容されたノズル２４９ｂ，２４９ｄは、ノズル２４９ａを挟んでその両側に、すなわち、ノズル収容室２０４ａの内壁（ウエハ２００の外周部）に沿ってノズル２４９ａを両側から挟み込むように配置されている。本明細書では、ノズル２４９ａ，２４９ｂを順にＲ１，Ｒ２とも称し、ノズル２４９ｃ，２４９ｄ，２４９ｅを順にＲ３，Ｒ４，Ｒ５とも称する。
【0022】
アウタチューブ２０３の側壁には、アウタチューブ２０３に差し込まれるように、短管状のノズル２４９ｅが設けられている。一例として、ノズル２４９ｅの先端を開口させることにより、ガス供給口としてのガス噴出口２５０ｅが形成されている。すなわち、ガス噴出口２５０ｅは、インナチューブ２０４とアウタチューブ２０３の間の空間である排気空間２０５内に配置されている。
【0023】
ノズル２４９ａ～２４９ｅ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、ガス流の上流側から順に、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およ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２３２ａのバルブ２４３ａよりも下流側には、ガス供給管２３２ｇが接続されている。ガス供給管２３２ｇには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｇおよびバルブ２４３ｇがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、ガス供給管２３２ｆが接続されている。ガス供給管２３２ｆには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｆおよびバルブ２４３ｆが設けられている。
【0024】
ガス供給管２３２ａからは、第１処理ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。第１処理ガスは、形成しようとする膜を構成する主元素としての所定元素、例えばシリコン（Ｓｉ）を含有する原料ガス（原料）である。原料ガスとは、気体状態の原料、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。
【0025】
ガス供給管２３２ｂからは、第２処理ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。第２処理ガスは反応ガス（反応体）としての酸素（Ｏ）含有ガスである。Ｏ含有ガスは、酸化剤（酸化ガス）、すなわち、Ｏソースとして作用する。なお、以降では、第１処理ガスと第２処理ガスを総称して処理ガスと称することがある。
【0026】
ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ、ノズル２４９ｃ，２４９ｄを介して処理室２０１内へ供給される。また、ガス供給管２３２ｅからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、ノズル２４９ｅを介して排気空間２０５内へ供給される。また、ガス供給管２３２ｇからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２４１ｇ、バルブ２４３ｇ、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。ノズル２４９ｃ，２４９ｄより処理室２０１内へ供給される不活性ガスは、主に、後述する希釈ガスとして作用する。また、ノズル２４９ａ，２４９ｂより処理室２０１内へ供給される不活性ガスは、主に、パージガスおよびキャリアガスの少なくとも何れかとして作用する。ノズル２４９ｅより排気空間２０５内へ供給される不活性ガスの作用については後述する。なお、ガス供給管２３２ｃ～２３２ｇからそれぞれ供給される不活性ガスは、同じ不活性ガスであってもよく、また、少なくとも何れか一つが異なる不活性ガスであってもよい。
【0027】
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、第１処理ガス供給系１０（原料ガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、第２処理ガス供給系２０（反応ガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅにより、不活性ガス供給系３０が構成される。主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ，２３２ｆ，２３２ｇ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ，２４１ｆ，２４１ｇ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｆ，２４３ｇにより、不活性ガス供給系４０が構成される。上述の各ガス供給系には、それぞれガス供給源を含めてもよい。
【0028】
第１処理ガスを供給するノズル２４９ａを第１処理ガス供給部又は第１処理ガスノズルとも称する。ノズル２４９ｂより反応ガスを供給する際、ノズル２４９ｂを反応ガス供給部又は反応ガスノズルとも称する。ノズル２４９ａ，２４９ｂを総称して処理ガス供給部又は処理ガスノズルとも称する。不活性ガスを供給するノズル２４９ｃ～２４９ｅを総称して不活性ガス供給部又は不活性ガスノズルとも称する。また、ノズル２４９ｃ，２４９ｄは、それぞれ希釈ガス供給部及び希釈ガスノズルと称することもある。ノズル２４９ａ，２４９ｂより不活性ガスを供給する際、ノズル２４９ａ，２４９ｂを不活性ガス供給部に含めて考えてもよい。
【0029】
ノズル２４９ａ～２４９ｄは、ノズル収容室２０４ａ，２０４ｂの下部より上部に沿って、すなわち、ウエハ配列方向に沿って立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ～２４９ｄは、ウエハ配置領域の側方の、ウエハ配置領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配置領域に沿うようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ～２４９ｄの側面には、第１～第４ガス供給口としてのガス噴出口２５０ａ～２５０ｄがそれぞれ設けられている。
【0030】
なお、ガス噴出口２５０ａ～２５０ｄは、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となっている。また、ガス噴出口２５０ａ～２５０ｄは、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。
【0031】
インナチューブ２０４の側壁には、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、処理室２０１内とを連通させる排気口としての内側排気口２０４ｃが設けられている。内側排気口２０４ｃは、１または複数のウエハ２００の配列方向に沿って、インナチューブ２０４の側壁のウエハ配置領域に対向する位置に設けられる。これにより、複数のウエハ２００が配置されたインナチューブ２０４内からのガスのパージを円滑に行うことができる。
【0032】
より具体的には、インナチューブ２０４の側面には、例えばスリット状の貫通口として構成された内側排気口（排気スリット）２０４ｃが、垂直方向に細長く開設されている。内側排気口２０４ｃは、正面視において例えば矩形であり、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。内側排気口２０４ｃは、平面視において、上述の直線Ｌ１の延長線上に配置されている。すなわち、ノズル収容室２０４ａと内側排気口２０４ｃとは、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心を挟んで対向している。また、ノズル２４９ａのガス噴出口２５０ａと内側排気口２０４ｃとは、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心を挟んで対向している。内側排気口２０４ｃは、一つの開口により構成されていてもよく、ウエハ２００の配列方向に沿って配置された複数の開口により構成されていてもよい（図示せず）。なお、ノズル２４９ａ～２４９ｅは、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成されている。
【0033】
アウタチューブ２０３の側壁の下部には、排気空間２０５および内側排気口２０４ｃを介して処理室２０１内の雰囲気を排気するための排気口としての外側排気口２０３ｃが設けられている。外側排気口２０３ｃには排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、排気管２３１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が設けられている。ここで、圧力センサ２４５によって排気管２３１内の圧力を検出することにより、間接的に外側排気口２０３ｃおよび処理室２０１内の圧力を検出することができる。また、排気管２３１には、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。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。内側排気口２０４ｃ、排気空間２０５、真空ポンプ２４６の少なくとも何れか一つを排気系に含めて考えてもよい。
【0034】
外側排気口２０３ｃは、インナチューブ２０４の側壁の周方向（以下、単に周方向と称することがある）において内側排気口２０４ｃとは９０度以上離間する位置に設けられている。図２は、外側排気口２０３ｃと内側排気口２０４ｃとがなす角度φが９０度以上であることを示している。なお、角度φは１２０度、１８０度等であってもよい。図２に示されるように、外側排気口２０３ｃが、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心を挟んで内側排気口２０４ｃの反対側に位置する場合、θ＝φである。
【0035】
なお、角度φを９０度以上として、周方向における内側排気口２０４ｃの位置と周方向における外側排気口２０３ｃの位置との間に十分な空間を設けることにより、後述するガス噴出口２５０ｅから供給される不活性ガスが内側排気口２０４ｃを介してインナチューブ２０４内に流入することを抑制することができる。これにより、後述するガス噴出口２５０ｅから供給される不活性ガスによる基板処理への影響を抑制することが容易となる。φが９０度未満の場合、ガス噴出口２５０ｅの位置が内側排気口２０４ｃに近くなり、ガス噴出口２５０ｅから供給される不活性ガスが内側排気口２０４ｃを介してインナチューブ２０４内に流入することを抑制し難くなることがある。さらに角度φを１２０度以上とすることにより、周方向における内側排気口２０４ｃの位置と周方向における外側排気口２０３ｃの位置との間の空間を更に大きく確保することができるため、不活性ガスのインナチューブ２０４内への流入をより確実に抑制することができる。
【0036】
続いて、排気空間２０５内に不活性ガスを供給するノズル２４９ｅおよびガス噴出口２５０ｅについて説明する。不活性ガス供給系３０は、ノズル２４９ｅを介して、周方向における内側排気口２０４ｃと外側排気口２０３ｃとの間の位置に設けられたガス噴出口２５０ｅから排気空間２０５に不活性ガスを供給するように構成されている。インナチューブ２０４とアウタチューブ２０３の間であって、周方向におけるガス噴出口２５０ｅから外側排気口２０３ｃまでの間の最短経路上には、空間が設けられている。換言すれば、排気空間２０５におけるこの最短経路上には、不活性ガスの供給を妨げる構造物、例えばインナチューブ２０４のノズルバッファ等が配置されていない。
【0037】
基板処理を行うインナチューブ２０４内に処理ガスを供給する際、上述のように排気空間２０５内に設けられているガス噴出口２５０ｅから、不活性ガスを排気空間２０５内へ供給することにより、インナチューブ２０４内における処理ガス（特に第１処理ガスである原料ガス）の分圧を所望の圧力まで上昇させる速度を向上させることができる。すなわち、二重管構造における処理室２０１内（インナチューブ２０４内）での処理ガスの分圧上昇速度を向上させ、スループット向上を実現することができる。また、処理ガスの消費量を低減することができる。
【0038】
更に、周方向における内側排気口２０４ｃの位置と周方向における外側排気口２０３ｃの位置との間の位置にガス噴出口２５０ｅ（ノズル２４９ｅ）を設けることにより、ガス噴出口２５０ｅから供給される不活性ガスが内側排気口２０４ｃを介してインナチューブ２０４内に流入し、基板処理に影響を与えることを抑制できる。例えば、インナチューブ２０４内における処理ガスの分圧低下、インナチューブ２０４内における処理ガスの分圧分布の変化等を抑制できる。さらに、ガス噴出口２５０ｅ（ノズル２４９ｅ）を、周方向において内側排気口２０４ｃよりも外側排気口２０３ｃに近い位置に設けている。このような位置にガス噴出口２５０ｅを設けることにより、インナチューブ２０４内に流入する不活性ガスが与える基板処理への影響をより効果的に抑制することができる。
【0039】
図１に示されるように、ノズル２４９ｅおよびガス噴出口２５０ｅは、アウタチューブ２０３の側壁に設けられた外側排気口２０３ｃと同じ高さ位置に設けられている。「同じ高さ位置」とは、例えば外側排気口２０３ｃの上端と下端の間の高さ位置、又は外側排気口２０３ｃの上端もしくは下端からその直径の５０％程度の範囲の高さ位置に、ガス噴出口２５０ｅの少なくとも一部が入るような場合を含む。
【0040】
このような高さ位置にガス噴出口２５０を設けることにより、ガス噴出口２５０ｅから供給された不活性ガスが外側排気口２０３ｃへと排気されるまでの間に、内側排気口２０４ｃを通じてインナチューブ２０４に不活性ガスが流入し、基板処理に影響を与えることを効果的に抑制することができる。
【0041】
さらに、ノズル２４９ｅおよびガス噴出口２５０ｅは、インナチューブ２０４の側壁に設けられた内側排気口２０４ｃとは異なる高さ位置に設けられている。例えば図１においては、ガス噴出口２５０ｅは、内側排気口２０４ｃの下端よりも下方側に位置している。
【0042】
このような高さ位置にガス噴出口２５０を設けることにより、ガス噴出口２５０ｅから供給された不活性ガスがインナチューブ２０４内に流入し、基板処理に影響を与えることを効果的に抑制することができる。なお、上述のような外側排気口２０３ｃ、内側排気口２０４ｃ、およびガス噴出口２５０ｅの高さ方向における位置関係を実現するためには、図１に示すように、内側排気口２０４ｃと外側排気口２０３ｃは、内側排気口２０４ｃの下端が外側排気口２０３ｃよりも高い位置となるように配置されていることが好ましい。
【0043】
また、図２に示されるように、ガス噴出口２５０ｅは、インナチューブ２０４の側壁に向けて不活性ガスを供給するように設けられている。
【0044】
これにより、ガス噴出口２５０ｅから供給された不活性ガスが内側排気口２０４ｃの方向に流れてインナチューブ２０４内に流入し、基板処理に影響を与えることを更に効果的に抑制することができる。
【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、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。
【0047】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ～２４１ｇ、バルブ２４３ａ～２４３ｇ、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、ＭＦＣ２４１ａ～２４１ｇによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｇ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、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ことが可能なように構成されている。
【0049】
コントローラ１２１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。
【0050】
（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、図４を用いて説明する。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。
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、図４を用いて説明する。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】
図４に示す成膜シーケンスでは、
ウエハ２００に対して第１処理ガス供給部としてのノズル２４９ａより、第１処理ガスとして所定元素を含有する原料ガスを供給するステップＡと、
ウエハ２００に対して第２処理ガス供給部としてのノズル２４９ｂより第２処理ガスとして反応ガスを供給するステップＢと、
を非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことで、ウエハ２００上に所定元素を含有する膜を形成する。以下、一例として、所定元素がシリコン（Ｓｉ）であり、反応ガスは酸素（Ｏ）含有ガスであり、ウエハ２００上にＳｉおよびＯを含む膜、すなわち、Ｓｉ酸化膜（ＳｉＯ膜）を形成する場合について説明する。
ウエハ２００に対して第１処理ガス供給部としてのノズル２４９ａより、第１処理ガスとして所定元素を含有する原料ガスを供給するステップＡと、
ウエハ２００に対して第２処理ガス供給部としてのノズル２４９ｂより第２処理ガスとして反応ガスを供給するステップＢと、
を非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことで、ウエハ２００上に所定元素を含有する膜を形成する。以下、一例として、所定元素がシリコン（Ｓｉ）であり、反応ガスは酸素（Ｏ）含有ガスであり、ウエハ２００上にＳｉおよびＯを含む膜、すなわち、Ｓｉ酸化膜（ＳｉＯ膜）を形成する場合について説明する。
【0052】
なお、図４に示す成膜シーケンスのステップＡでは、第１処理ガス供給部とは異なる不活性ガス供給部、すなわち、ノズル２４９ａとは異なるノズル２４９ｃ，２４９ｄよりウエハ２００に対して不活性ガスを供給し、その不活性ガスの流量を制御することで、ウエハ２００の配列方向における原料ガスの濃度の分布を調整する。ノズル２４９ｃ，２４９ｄより供給される不活性ガスは、原料ガスに対する希釈ガスとして機能する。
【0053】
本明細書では、図４に示す成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。図４では、ステップＡ～Ｂの実施期間を、便宜上、それぞれＡ～Ｂと表している。これらの点は、後述する変形例や他の実施形態においても同様である。
【0054】
（Ｒ１：原料ガス → Ｒ２：反応ガス）×ｎ
【0055】
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。
【0056】
（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。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。
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。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。
【0057】
（圧力調整および温度調整）
続いて、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によって処理室２０１内が真空排気（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。図５に示す例では、この際、ＡＰＣバルブ２４４の開度を最大（全開）としている。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。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。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。
続いて、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によって処理室２０１内が真空排気（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。図５に示す例では、この際、ＡＰＣバルブ２４４の開度を最大（全開）としている。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。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。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。
【0058】
（成膜ステップ）
その後、ボート２１７のウエハ配置領域に複数枚のウエハ２００を配列させた状態で、次のステップＡ～Ｃを順次実行する。
その後、ボート２１７のウエハ配置領域に複数枚のウエハ２００を配列させた状態で、次のステップＡ～Ｃを順次実行する。
【0059】
［ステップＡ］
このステップでは、処理室２０１内の排気制御を行いながら、処理室２０１内のウエハ２００に対して第１処理ガスとしての原料ガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面に所定元素を含む第１層を形成するステップ（第１層形成ステップ、または原料ガス供給ステップ）と、処理室２０１内をパージするステップ（パージステップ）が行われる。第１層形成ステップにおける排気制御については後述する。
このステップでは、処理室２０１内の排気制御を行いながら、処理室２０１内のウエハ２００に対して第１処理ガスとしての原料ガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面に所定元素を含む第１層を形成するステップ（第１層形成ステップ、または原料ガス供給ステップ）と、処理室２０１内をパージするステップ（パージステップ）が行われる。第１層形成ステップにおける排気制御については後述する。
【0060】
具体的には、第１層形成ステップでは、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へ原料ガスを流す。原料ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａの側面に設けられた複数のガス噴出口２５０ａのそれぞれより処理室２０１内、すなわちインナチューブ２０４内へ供給される。さらに、原料ガスは、内側排気口２０４ｃを介して排気空間２０５へと流出（拡散）する。これにより、ウエハ２００に対して原料ガスが供給される。
【0061】
このとき、バルブ２４３ｃ，２４３ｄを開き、ノズル２４９ｃ，２４９ｄより処理室２０１内へ不活性ガスを供給する。またこの際、ノズル２４９ｂより不活性ガスを供給することで、ノズル２４９ｂ内への原料ガスの侵入を抑制することができる。
【0062】
第１層形成ステップにおける処理条件としては、
原料ガス供給流量：０．０１～２ｓｌｍ、好ましくは０．１～１ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ３，Ｒ４毎）：０．５～１０ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ１）：０～１０ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ２）：０～０．１ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ５）：０．１～５ｓｌｍ
各ガス供給時間：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。
原料ガス供給流量：０．０１～２ｓｌｍ、好ましくは０．１～１ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ３，Ｒ４毎）：０．５～１０ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ１）：０～１０ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ２）：０～０．１ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ５）：０．１～５ｓｌｍ
各ガス供給時間：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。
【0063】
本明細書における「２５０～８００℃」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「２５０～８００℃」とは「２５０℃以上８００℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。また、本明細書における処理温度とはウエハ２００の温度または処理室２０１内の温度のことを意味し、処理圧力とは処理室２０１内の圧力のことを意味する。また、処理時間とは、その処理を継続する時間を意味する。また、供給流量に０ｓｌｍが含まれる場合、０ｓｌｍとは、その物質（ガス）を供給しないケースを意味する。これらは、以下の説明においても同様である。
【0064】
上述の条件下でウエハ２００に対して所定元素としてのＳｉを含む原料ガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、所定元素を含む第１層としてのＳｉ含有層が形成される。Ｓｉ含有層は、ウエハ２００の最表面に、原料ガスや、原料ガスの一部が熱分解したＳｉを含む物質、原料ガスに含まれるＳｉ原子、の少なくともいずれかが物理吸着、もしくは化学吸着、またはその両方の吸着をすることにより形成される。
【0065】
第１層が形成された後、パージステップでは、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内への原料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（パージ）。このとき、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｆ，２４３ｇを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｄより処理室２０１内へ不活性ガスを供給する。この不活性ガスはパージガスとして作用する。
【0066】
第１処理ガスである原料ガスとして、１分子中に少なくとも１つのアミノ基及び所定元素を含むガスを用いることができる。原料ガスとして、例えば、１分子中に主元素である所定元素（Ｓｉ）と、それに結合した少なくとも１つのアミノ基を含むガスであるアミノシラン系ガスを用いることができる。原料ガスとして、例えば、（ジメチルアミノ）シラン（（ＣＨ３）２ＮＳｉＨ３）ガス、（ジメチルアミノ）トリメチルシラン（（ＣＨ３）２ＮＳｉ（ＣＨ３）３）ガス、（ジイソブチルアミノ）シラン（（Ｃ４Ｈ９）２ＮＳｉＨ３）ガス、（ジイソプロピルアミノ）シラン（（Ｃ３Ｈ７）２ＮＳｉＨ３）ガスなどの、１分子中にＳｉとアミノ基との結合を１つ含むアミノシラン系ガス（モノアミノシランガス）を用いることができる。また、原料ガスとして、例えば、ビス（ターシャリーブチルアミノ）シラン（［（Ｃ４Ｈ９）ＮＨ］２ＳｉＨ２）ガス、ビス（ジメチルアミノ）ジメチルシラン（［（ＣＨ３）２Ｎ］２Ｓｉ（ＣＨ３）２）ガス、ビス（ジエチルアミノ）シラン（［（Ｃ２Ｈ５）２Ｎ］２ＳｉＨ２）ガスなどの、１分子中にＳｉとアミノ基との結合を２つ含むアミノシラン系ガスを用いることができる。また、原料ガスとして、例えば、トリス（ジメチルアミノ）シラン（［（ＣＨ３）２Ｎ］３ＳｉＨ）ガス、トリス（ジメチルアミノ）メチルシラン（［（ＣＨ３）２Ｎ］３ＳｉＣＨ３）ガスなどの、１分子中にＳｉとアミノ基との結合を３つ含むアミノシラン系ガスを用いることができる。また、原料ガスとして、例えば、テトラキス（ジメチルアミノ）シラン（［（ＣＨ３）２Ｎ］４Ｓｉ）ガスなどの、１分子中にＳｉとアミノ基との結合を４つ含むアミノシラン系ガスを用いることができる。原料ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0067】
原料ガスとして、１分子中に所定元素に結合した少なくとも１つのアミノ基を含むガスを、ウエハ２００に対して比較的高い分圧条件で供給することにより、アミノ基を含まないガスを用いる場合に比べて、ウエハ２００上に形成する所定元素含有膜の形成速度（成膜レート）を高めることができる。すなわち、インナチューブ２０４内における原料ガス（第１処理ガス）の分圧上昇速度を向上させる後述の本開示技術は、原料ガスとして１分子中に所定元素に結合した少なくとも１つのアミノ基を含むガスを用いて、ウエハ２００上に所定元素含有膜を形成する際の速度（成膜レート）を高める場合において、好適に適用することができる。
【0068】
また、原料ガスとして、所定元素とハロゲン基を含むガスを用いることができる。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。原料ガスとして、例えば、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８）ガス等のハロシラン系ガス（より具体的にはクロロシラン系ガス）を用いることができる。
【0069】
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスや、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。不活性ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。この点は、後述する各ステップにおいても同様である。
【0070】
以下、第１層形成ステップにおける、不活性ガス供給系３０による排気空間２０５内への不活性ガス供給制御、および排気系５０による排気制御について、主に図５を用いて詳述する。
【0071】
本ステップでは、（ａ）第１処理ガス供給系１０（ノズル２４９ａ）からインナチューブ２０４内に原料ガス（第１処理ガス）を供給する工程と、（ｂ）（ａ）の実行期間Ａ１において、不活性ガス供給系３０（ノズル２４９ｅ）から、インナチューブ２０４とアウタチューブ２０３の間の排気空間２０５内に不活性ガスを供給する工程と、を行う。
【0072】
図５において、横軸は時間を示している。上段の図の縦軸はインナチューブ２０４内の圧力（太線、左側の縦軸）と、後述する排気系５０のＡＰＣバルブ２４４の開度（細線、右側の縦軸）を示している。ＡＰＣバルブ２４４の開度は、全開を１００とし、全閉を０として表記している。中段の図の縦軸は第１処理ガスとしての原料ガスの流量を示している。下段の図の縦軸は、ノズル２４９ｅから供給される不活性ガスの流量を示している。上段の図における二点鎖線は、比較例を示している。
【0073】
本ステップでは、（ａ）の実行期間Ａ１と、不活性ガスを供給する実行期間Ａ２とが、ほぼ一致している。すなわち、インナチューブ２０４内への原料ガスの供給開始タイミングおよび供給停止タイミングと、排気空間２０５内への不活性ガスの供給開始タイミングおよび供給停止タイミングとが、それぞれほぼ一致している。
【0074】
インナチューブ２０４とアウタチューブ２０３の間に不活性ガスを供給することで、基板処理を行うインナチューブ２０４内に原料ガスを供給する際、インナチューブ２０４内における第１処理ガスの分圧を所望の圧力まで上昇させる速度を向上させることができる。また、原料ガスの消費量を低減することができる。インナチューブ２０４内の圧力上昇は、比較例では二点鎖線のように比較的緩やかであるが、本実施形態では実線（太線）のように速くなる。
【0075】
また、本ステップでは、ステップの開始（すなわち原料ガスの供給開始）と同時にＡＰＣバルブ２４４の開度を最小（全閉）とし、インナチューブ２０４およびアウタチューブ２０３内の排気を停止する。このようにステップ開始時に排気を停止することにより、インナチューブ２０４内における原料ガスの分圧を所望の圧力まで上昇させる速度を向上させることができる。また、原料ガスの消費量を低減することができる。
【0076】
なお、本開示技術は、（ａ）と（ｂ）を同時に開始する形態に限定されず、（ｂ）では、（ａ）における原料ガスの供給の開始以後に、不活性ガスの供給を開始するように、不活性ガス供給系３０が制御されてもよい。
【0077】
インナチューブ２０４内に不活性ガスが流入する前に原料ガスをインナチューブ２０４内に供給すると、不活性ガスの流入を抑制しながら、原料ガスの分圧の上昇速度を向上させることができる。ただし、不活性ガス供給系３０による不活性ガスの供給は、排気空間２０５全体が原料ガスにより充填される前に開始されることが好ましい。さらに、不活性ガス供給系３０による不活性ガスの供給は、インナチューブ２０４内に供給された原料ガスが内側排気口２０４ｃを介して排気空間２０５内に到達する前に開始されてもよい。
【0078】
インナチューブ２０４内における原料ガスの分圧、もしくは全圧が所望の圧力へ到達した後は、原料ガスの供給を継続しながら、圧力が一定に維持されるように排気系５０のＡＰＣバルブ２４４の開度を、例えば全閉と全開の間で調整する。インナチューブ２０４内の原料ガスの分圧、もしくは全圧は、排気管２３１内に設けられた圧力センサ２４５により測定された外側排気口２０３ｃにおける圧力に基づいて算出することができる。ただし、インナチューブ２０４内の圧力を直接検出するため、インナチューブ２０４内に圧力センサを更に設けてもよい。
本ステップでは、図５の上側の図において示すように、インナチューブ２０４内の圧力上昇速度が比較例に比べて高まっていることに伴い、排気系５０のＡＰＣバルブ２４４を開けるタイミングを、比較例（二点鎖線）の位置から実線（太線）の位置に早めている。
本ステップでは、図５の上側の図において示すように、インナチューブ２０４内の圧力上昇速度が比較例に比べて高まっていることに伴い、排気系５０のＡＰＣバルブ２４４を開けるタイミングを、比較例（二点鎖線）の位置から実線（太線）の位置に早めている。
【0079】
また、本開示技術は、原料ガスの供給停止タイミングと排気空間２０５内への不活性ガスの供給停止タイミングを同時とする形態に限定されず、（ｂ）では、インナチューブ２０４内又は外側排気口２０３ｃにおける圧力が所定の圧力に到達したときに、不活性ガスの供給を停止、又は流量を減少させるように、不活性ガス供給系３０を制御してもよい。
【0080】
不活性ガス供給の停止又は減少のタイミングは、インナチューブ２０４内又は外側排気口２０３ｃにおける圧力が所定圧力に到達したタイミングと同時が好ましいが、到達したタイミングから所定時間経過後でもよく、また圧力の変化速度が所定値以下となったタイミングでもよい。予め第１処理ガスの供給開始から所定圧力に到達するまでの時間を測定しておき、その時間に基づいて不活性ガス供給の停止又は減少のタイミングを決定することもできる。
【0081】
このように、インナチューブ２０４内又は外側排気口２０３ｃにおける圧力が所定の圧力に到達したときに、不活性ガスの供給を停止、又は流量を減少させることにより、インナチューブ２０４内の第１処理ガスの分圧が所望の値まで到達した後、不活性ガスがインナチューブ２０４内に流入することをさらに抑制することができる。
【0082】
［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層に対して第２処理ガスとしての反応ガスを供給することにより、第１層を第２層に改質するステップ（第２層形成ステップ、または反応ガス供給ステップ）と、処理室２０１内をパージするステップ（パージステップ）が行われる。
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層に対して第２処理ガスとしての反応ガスを供給することにより、第１層を第２層に改質するステップ（第２層形成ステップ、または反応ガス供給ステップ）と、処理室２０１内をパージするステップ（パージステップ）が行われる。
【0083】
具体的には、第２層形成ステップでは、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へ反応ガスガスを流す。反応ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂの側面に設けられた複数のガス噴出口２５０ｂのそれぞれより処理室２０１内へ供給され、内側排気口２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対して反応ガスが供給される。
【0084】
このとき、第１層形成ステップと同様に、ノズル２４９ｃ，２４９ｄより処理室２０１内へ不活性ガスを供給する。第２層形成ステップでは、ノズル２４９ｃ，２４９ｄ内への反応ガスの侵入を抑制することを目的としてノズル２４９ｃ，２４９ｄより処理室２０１内へ不活性ガスを供給する。
【0085】
なお、第２層形成ステップでは、第１層形成ステップと同様に、ノズル２４９ａ，２４９ｂより処理室２０１内へ不活性ガスを供給するようにしてもよい。
【0086】
本ステップにおける処理条件としては、
反応ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ３，Ｒ４毎）：０～０．１ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ２）：０～１０ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ１）：０～０．１ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ５）：０ｓｌｍ
各ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
処理圧力：１～４０００Ｐａ、好ましくは１～３０００Ｐａ、より好ましくは１０～２３３Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、第１層形成ステップにおける処理条件と同様とする。
反応ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ３，Ｒ４毎）：０～０．１ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ２）：０～１０ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ１）：０～０．１ｓｌｍ
不活性ガス供給流量（Ｒ５）：０ｓｌｍ
各ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
処理圧力：１～４０００Ｐａ、好ましくは１～３０００Ｐａ、より好ましくは１０～２３３Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、第１層形成ステップにおける処理条件と同様とする。
【0087】
上述の条件下でウエハ２００に対して反応ガスとしてのＯ含有ガス（酸化剤、酸化ガス）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酸化（改質）される。第１層が改質されることで、ウエハ２００上に、第２層として、ＳｉおよびＯを含む層、すなわち、ＳｉＯ層が形成される。
【0088】
第２層が形成された後、パージステップでは、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内への反応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（パージ）。
【0089】
Ｏ含有ガスとしては、酸素（Ｏ２）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス等を用いることができる。Ｏ含有ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0090】
また、反応ガスとしては、酸化ガスの他に、例えば、窒素（Ｎ）を含む窒化ガスを用いることができる。Ｎ含有ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガス、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ５ガス等の窒化水素系ガスを用いることができる。Ｎ含有ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。また、反応ガスとしては、酸化ガスや窒化ガスの他に、例えば、水素（Ｈ２）ガス等の還元ガスや、活性化された希ガス等の改質ガスなどを用いることができる。
【0091】
なお、第２層形成ステップでは、第１層形成ステップとは異なり、ノズル２４９ｅからの排気空間２０５内への不活性ガス供給を停止する。特に、第１層形成ステップにおいて設定される第１処理ガス（原料ガス）の分圧に比べて、第２層形成ステップにおいて設定される第２処理ガス（反応ガス）の分圧が低い場合には、第２層形成ステップにおける第２処理ガスの昇圧速度を高める必要性が相対的に低い。そのため、第２層形成ステップにおいては、ノズル２４９ｅからの排気空間２０５内への不活性ガス供給を不実施とすることにより、不活性ガスの使用量を削減することができる。また、不活性ガスがインナチューブ２０４内に流入することによる第２層形成ステップにおける処理への影響を低減することができる。
【0092】
［所定回数実施］
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１回以上（ｎ回）行うことにより、ウエハ２００上に、所望膜厚、所望組成のＳｉＯ膜を形成することができる。上述のサイクルは、１回以上行うのが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成される第２層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、第２層を積層することで形成されるＳｉＯ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを１回以上行うのが好ましい。
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１回以上（ｎ回）行うことにより、ウエハ２００上に、所望膜厚、所望組成のＳｉＯ膜を形成することができる。上述のサイクルは、１回以上行うのが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成される第２層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、第２層を積層することで形成されるＳｉＯ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを１回以上行うのが好ましい。
【0093】
（アフターパージ～大気圧復帰）
成膜ステップが終了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｄより不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、内側排気口２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管２３１より排気する。不活性ガスはパージガスとして作用する。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）。
成膜ステップが終了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｄより不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、内側排気口２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管２３１より排気する。不活性ガスはパージガスとして作用する。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）。
【0094】
（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２０９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２０９の下端から反応管２１０の外部に搬出（ボートアンロード）される。処理済のウエハ２００は、反応管２１０の外部に搬出された後、ボート２１７より取出される（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２０９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２０９の下端から反応管２１０の外部に搬出（ボートアンロード）される。処理済のウエハ２００は、反応管２１０の外部に搬出された後、ボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。
【0095】
（３）変形例
本態様における装置構成や処理シーケンスは、以下に示す変形例のように変更することができる。これらの変形例は、任意に組み合わせることができる。特に説明がない限り、各変形例における各装置構成、および各処理ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の装置構成および各処理ステップにおける処理手順、処理条件と同様とすることができる。
本態様における装置構成や処理シーケンスは、以下に示す変形例のように変更することができる。これらの変形例は、任意に組み合わせることができる。特に説明がない限り、各変形例における各装置構成、および各処理ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の装置構成および各処理ステップにおける処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【0096】
（変形例１）
上述の態様では、ガス噴出口２５０ｅが短管状のノズル２４９ｅの先端に設けられる例について説明した。しかし、本開示技術はこれに限定されず、図６に示される変形例１のように、ガス噴出口２５０ｅは、周方向において内側排気口２０４ｃから遠ざかり、かつ外側排気口２０３ｃへ向かう方向へ不活性ガスを供給するように設けられていてもよい。このガス噴出口２５０ｅは、短管状のノズル２４９ｅにおける外側排気口２０３ｃ側の側面に形成されている。
上述の態様では、ガス噴出口２５０ｅが短管状のノズル２４９ｅの先端に設けられる例について説明した。しかし、本開示技術はこれに限定されず、図６に示される変形例１のように、ガス噴出口２５０ｅは、周方向において内側排気口２０４ｃから遠ざかり、かつ外側排気口２０３ｃへ向かう方向へ不活性ガスを供給するように設けられていてもよい。このガス噴出口２５０ｅは、短管状のノズル２４９ｅにおける外側排気口２０３ｃ側の側面に形成されている。
【0097】
本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、本変形例においては、ガス噴出口２５０ｅから供給された不活性ガスが、周方向において内側排気口２０４ｃとは反対の方向に流れるため、この不活性ガスがインナチューブ２０４内に流入して基板処理に影響を与えることを更に効果的に抑制することができる。
【0098】
（変形例２）
図７、図８に示される変形例２のように、不活性ガス供給系３０が、複数のウエハ２００の配列方向に延伸するノズル２４９ｅを有し、ノズル２４９ｅの側面には、複数のガス噴出口２５０ｅが設けられていてもよい。また、ノズル２４９ｅの延伸方向に沿うように形成されたスリット状のガス噴出口（図示せず）によりガス噴出口２５０ｅが構成されていてもよい。
図７、図８に示される変形例２のように、不活性ガス供給系３０が、複数のウエハ２００の配列方向に延伸するノズル２４９ｅを有し、ノズル２４９ｅの側面には、複数のガス噴出口２５０ｅが設けられていてもよい。また、ノズル２４９ｅの延伸方向に沿うように形成されたスリット状のガス噴出口（図示せず）によりガス噴出口２５０ｅが構成されていてもよい。
【0099】
複数のガス噴出口２５０ｅ、又はスリット状に構成されたガス噴出口２５０ｅは、周方向において内側排気口２０４ｃから遠ざかり、かつ外側排気口２０３ｃへ向かう方向へ不活性ガスを供給するように設けられていてもよい。
【0100】
本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、本変形例においては、複数のウエハ２００の配列方向において、ノズル２４９ｅから供給される不活性ガスの流量の分布を調整することにより、配列方向における各ウエハ２００に対する第１処理ガスを用いた処理量を調整することができる。例えば、複数のウエハ２００のそれぞれに形成される膜の厚さ（処理量）が、ウエハ２００間で均一に近づくように調整することができる。
【0101】
また、本変形例においても、変形例１と同様に、ガス噴出口２５０ｅから供給された不活性ガスがインナチューブ２０４内に流入して基板処理に影響を与えることを更に効果的に抑制することができる。
【0102】
なお、複数のガス噴出口２５０ｅ又はスリット状に構成されたガス噴出口２５０ｅは、複数のウエハ２００が配列されたウエハ配置領域全体に亘って設けられていてもよい。
【0103】
ノズル２４９ｅに設けられた複数のガス噴出口２５０ｅ又はスリット状に構成されたガス噴出口２５０ｅは、複数のウエハ２００の配列方向において、吐出される不活性ガスの流量の分布が不均一となるように構成されていてもよい。この不活性ガスの流量の分布は、例えば、当該分布が均一である場合に比べて、複数のウエハ２００のそれぞれへの処理量がウエハ２００間で均一に近づくような分布である。
【0104】
複数のウエハ２００の配列方向において、ノズル２４９ｅから供給される不活性ガスの流量の分布を不均一とすることにより、流量の分布を均一とする場合に比べて、同方向における各ウエハ２００に対する処理量を容易に調整できることがある。
【0105】
ノズル２４９ｅから供給される不活性ガスの流量の分布を調整する一形態としては、第１に、ガス噴出口２５０ｅの開口面積をウエハ２００の配列方向において異ならせることが挙げられる。ガス噴出口２５０ｅの開口面積が大きいと、流量が大きくなる。第２に、スリット状のガス噴出口２５０ｅの幅をウエハ２００の配列方向において異ならせることが挙げられる。ガス噴出口の幅が大きいと、流量が大きくなる。第３に、ウエハ２００の配列方向におけるガス噴出口２５０ｅの配列密度（間隔）を異ならせることが挙げられる。ガス噴出口２５０ｅの密度が大きいと、流量が大きくなる。
【0106】
例えば、複数のガス噴出口２５０ｅのうち、外側排気口２０３ｃに近く、アウタチューブ２０３の下方側に位置するガス噴出口２５０ｅから供給される不活性ガスの流量を、外側排気口２０３ｃから遠く、アウタチューブ２０３の上方側に位置するガス噴出口２５０ｅから供給される不活性ガスの流量よりも大きくなるように、ノズル２４９ｅから不活性ガスを供給する。これにより、配列方向において分布が生じることがある複数のウエハ２００のそれぞれへの処理量が、ウエハ間で均一に近づくように調整できることがある。
【0107】
（変形例３）
図９に示すように、ウエハ２００の配列方向に沿って立設したノズル２４９ｅに設けられる複数のガス噴出口２５０ｅ、又はスリット状に構成されたガス噴出口２５０ｅは、周方向において外側排気口２０３ｃから遠ざかり、かつ内側排気口２０４ｃへ向かう方向へ不活性ガスを供給するように設けられていてもよい。その他の構成は、変形例２の構成と同様である。
図９に示すように、ウエハ２００の配列方向に沿って立設したノズル２４９ｅに設けられる複数のガス噴出口２５０ｅ、又はスリット状に構成されたガス噴出口２５０ｅは、周方向において外側排気口２０３ｃから遠ざかり、かつ内側排気口２０４ｃへ向かう方向へ不活性ガスを供給するように設けられていてもよい。その他の構成は、変形例２の構成と同様である。
【0108】
本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、ノズル２４９ｅから供給される不活性ガスの供給方向によって得られる上述の効果以外については、変形例２と同様の効果が得られる。また、本変形例においては、複数のウエハ２００の配列方向における各ウエハ２００に対する処理量を調整することを、変形例２に比べてより容易とすることできる場合がある。
【0109】
（変形例４）
図１０に示すように、ウエハ２００の配列方向に沿って立設したノズル２４９ｅに設けられる複数のガス噴出口２５０ｅ、又はスリット状に構成されたガス噴出口２５０ｅは、内側容器の側壁に向けて不活性ガスを供給するように設けられていてもよい。その他の構成は、変形例２の構成と同様である。
図１０に示すように、ウエハ２００の配列方向に沿って立設したノズル２４９ｅに設けられる複数のガス噴出口２５０ｅ、又はスリット状に構成されたガス噴出口２５０ｅは、内側容器の側壁に向けて不活性ガスを供給するように設けられていてもよい。その他の構成は、変形例２の構成と同様である。
【0110】
本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、ノズル２４９ｅから供給される不活性ガスの供給方向によって得られる上述の効果以外については、変形例２と同様の効果が得られる。
【0111】
（変形例５）
図５で示される上述の態様では、インナチューブ２０４内又は外側排気口２０３ｃにおける圧力が所定の圧力に到達した後も、第１処理ガス（原料ガス）の供給を継続するとともに、ＡＰＣバルブ２４４の開度を調整することでインナチューブ２０４内の圧力を所定の圧力に維持する例について説明した。しかし、本開示技術はこれに限定されず、図１１に示される変形例５のように、第１層形成ステップにおける「（ａ）インナチューブ２０４内に第１処理ガスを供給する処理」では、インナチューブ２０４内又は外側排気口２０３ｃにおける圧力が所定の圧力に到達したタイミングに基づいて、第１処理ガスの供給を停止、又は流量を減少させるようにしてもよい。図１１における各線の説明は、図５と同様である。
図５で示される上述の態様では、インナチューブ２０４内又は外側排気口２０３ｃにおける圧力が所定の圧力に到達した後も、第１処理ガス（原料ガス）の供給を継続するとともに、ＡＰＣバルブ２４４の開度を調整することでインナチューブ２０４内の圧力を所定の圧力に維持する例について説明した。しかし、本開示技術はこれに限定されず、図１１に示される変形例５のように、第１層形成ステップにおける「（ａ）インナチューブ２０４内に第１処理ガスを供給する処理」では、インナチューブ２０４内又は外側排気口２０３ｃにおける圧力が所定の圧力に到達したタイミングに基づいて、第１処理ガスの供給を停止、又は流量を減少させるようにしてもよい。図１１における各線の説明は、図５と同様である。
【0112】
本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、本変形例においては、第１処理ガスの消費量を低減しながら、インナチューブ２０４内の処理ガスの分圧を維持することができる。
【0113】
図１１に示される例では、（ａ）における第１処理ガスの供給の停止、又は流量の減少を行った後、第１層形成ステップが実行される所定時間の間、アウタチューブ２０３内の排気を実質的に停止する状態を維持するように、ＡＰＣバルブ２４４を制御する。すなわち、ＡＰＣバルブ２４４は、第１処理ガスの供給開始から、第１層形成ステップの終了まで閉じられている。また、インナチューブ２０４内又は外側排気口２０３ｃにおける圧力が所定の圧力に到達したタイミングで、第１処理ガスの供給を停止している。
【0114】
また、本変形例では、インナチューブ２０４内又は外側排気口２０３ｃにおける圧力が所定の圧力に到達したタイミングに基づいて、ガス噴出口２５０ｅからの不活性ガスの供給を停止、又は流量を減少させる。図１１に示される例では、その圧力が所定の圧力に到達したタイミングでガス噴出口２５０ｅからの不活性ガスの供給を停止している。
【0115】
第１処理ガス供給の停止又は減少のタイミング、およびガス噴出口２５０ｅからの不活性ガス供給の停止または減少のタイミングは、いずれも所定圧力に到達したタイミングと同時である場合に限定されず、到達したタイミングから所定時間経過後のタイミングでもよく、また圧力の変化速度が所定値以下となったタイミングでもよい。予め第１処理ガスの供給開始から所定圧力に到達するまでの時間を測定しておき、その時間に基づいて停止又は減少のタイミングを決定することもできる。
【0116】
なお、処理室２０１からのパーティクルの排出等を目的として、インナチューブ２０４内又は外側排気口２０３ｃにおける圧力が所定の圧力に到達した後は、インナチューブ２０４の圧力に実質的な影響を与えない程度に排気を行うようにＡＰＣバルブ２４４の開度を制御してもよい。
【0117】
［他の実施形態］
以上、本開示の実施形態の一例について説明したが、本開示の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
以上、本開示の実施形態の一例について説明したが、本開示の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【0118】
明細書中に特段の断りが無い限り、各要素は一つに限定されず、複数存在してもよい。
【0119】
本明細書において用いる「剤」という用語は、ガス状物質および液体状物質のうち少なくともいずれかを含む。液体状物質はミスト状物質を含む。すなわち、成膜剤、改質剤、エッチング剤は、ガス状物質を含んでいてもよく、ミスト状物質等の液体状物質を含んでいてもよく、それらの両方を含んでいてもよい。
【0120】
また、上記実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の縦型装置である基板処理装置を用いて成膜する例について説明したが、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて成膜する場合にも、好適に適用できる。これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態と同様なシーケンス、処理条件にて成膜を行うことができる。
【0121】
これらの各種薄膜の形成に用いられるプロセスレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、基板処理の内容に応じて、それぞれ個別に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（外部記憶部２２５）を介して、基板処理装置が備える記憶部２２１ｃ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、記憶部２２１ｃ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。
【0122】
また、本開示は、例えば、既存の基板処理装置のプロセスレシピを変更することでも実現できる。プロセスレシピを変更する場合は、本開示に係る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既存の基板処理装置にインストールしたり、また、既存の基板処理装置の入出力装置を操作し、そのプロセスレシピ自体を本開示に係るプロセスレシピに変更したりすることも可能である。
【0123】
また、上述の実施形態では、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膜を形成する例について説明した。本開示は上述の実施形態に限定されず、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膜を形成する場合にも、好適に適用することができる。
【0124】
上述の実施形態は、各構成要素を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、上述の実施形態や変形例の処理手順、処理条件と同様とすることができる。これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態と同様な処理手順、処理条件にて各処理を行うことができ、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。
【0125】
上記プログラムは、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として提供されてもよい。また、上記プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムであってもよい。
【0126】
＜本開示の好ましい態様＞
以下、本開示の他の態様について付記する。
以下、本開示の他の態様について付記する。
【0127】
（付記１）
本開示の一態様によれば、
（ａ）基板を収容する内側容器と、前記内側容器の側壁を囲う外側容器と、前記内側容器に設けられ、前記外側容器に向けて開口する内側排気口と、前記外側容器に設けられた外側排気口と、を備える基板処理装置の前記内側容器内に前記基板を収容する工程と、
（ｂ）前記内側容器内に第１処理ガスを供給する工程と、
（ｃ）（ｂ）の実行期間において、前記内側容器と前記外側容器の間に不活性ガスを供給する工程と、
（ｄ）前記内側容器内又は前記外側排気口における圧力が所定の圧力に到達したときに、前記不活性ガスの供給を停止、又は流量を減少させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法又は基板処理方法が提供される。
本開示の一態様によれば、
（ａ）基板を収容する内側容器と、前記内側容器の側壁を囲う外側容器と、前記内側容器に設けられ、前記外側容器に向けて開口する内側排気口と、前記外側容器に設けられた外側排気口と、を備える基板処理装置の前記内側容器内に前記基板を収容する工程と、
（ｂ）前記内側容器内に第１処理ガスを供給する工程と、
（ｃ）（ｂ）の実行期間において、前記内側容器と前記外側容器の間に不活性ガスを供給する工程と、
（ｄ）前記内側容器内又は前記外側排気口における圧力が所定の圧力に到達したときに、前記不活性ガスの供給を停止、又は流量を減少させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法又は基板処理方法が提供される。
【0128】
（付記２）
本開示の一態様によれば、
付記１記載の方法の工程（手順）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、又は該プログラムを記録したコンピュータにより読み取り可能な記録媒体が提供される。
本開示の一態様によれば、
付記１記載の方法の工程（手順）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、又は該プログラムを記録したコンピュータにより読み取り可能な記録媒体が提供される。
【0129】
（付記３）
本開示の一態様によれば、
基板を収容する内側容器と、
前記内側容器の側壁を囲う外側容器と、
前記内側容器に設けられ、前記外側容器に向けて開口する内側排気口と、
前記外側容器に設けられた外側排気口と、
前記内側容器内に第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、
ガス供給口から前記内側容器と前記外側容器の間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
付記１記載の方法の工程（処理）を行うように前記第１処理ガス供給系及び前記不活性ガス供給系を制御することが可能に構成された制御部と、
を備える基板処理装置が提供される。
本開示の一態様によれば、
基板を収容する内側容器と、
前記内側容器の側壁を囲う外側容器と、
前記内側容器に設けられ、前記外側容器に向けて開口する内側排気口と、
前記外側容器に設けられた外側排気口と、
前記内側容器内に第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、
ガス供給口から前記内側容器と前記外側容器の間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
付記１記載の方法の工程（処理）を行うように前記第１処理ガス供給系及び前記不活性ガス供給系を制御することが可能に構成された制御部と、
を備える基板処理装置が提供される。
【符号の説明】
【0130】
１０ 第１処理ガス供給系
２０ 第２処理ガス供給系
３０ 不活性ガス供給系
２００ ウエハ（基板）
２０３ アウタチューブ（外側容器）
２０３ｃ 外側排気口
２０４ インナチューブ（内側容器）
２０４ｃ 内側排気口
２５０ｅ ガス噴出口（ガス供給口）
２０ 第２処理ガス供給系
３０ 不活性ガス供給系
２００ ウエハ（基板）
２０３ アウタチューブ（外側容器）
２０３ｃ 外側排気口
２０４ インナチューブ（内側容器）
２０４ｃ 内側排気口
２５０ｅ ガス噴出口（ガス供給口）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
