特開2024-65939基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板処理プログラム
(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】P2024065939
(43)【公開日】2024-05-15
(54)【発明の名称】基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板処理プログラム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20240508BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20240508BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 B
C23C16/455
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022175067
(22)【出願日】2022-10-31
(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】うるし原 美香
(72)【発明者】
【氏名】平野 敦士
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 隆史
【テーマコード（参考）】
4K030
5F045
【Ｆターム（参考）】
4K030AA06
4K030AA13
4K030AA18
4K030BA40
4K030CA04
4K030CA12
4K030EA06
4K030EA11
4K030FA10
4K030GA02
4K030KA41
4K030LA02
4K030LA15
5F045AA06
5F045AA15
5F045AB32
5F045AB33
5F045AC03
5F045AC11
5F045AC12
5F045AC15
5F045AD01
5F045AE01
5F045BB02
5F045DP19
5F045DP28
5F045DQ05
5F045EE14
5F045EE17
5F045EF03
5F045EF09
5F045EK06
(57)【要約】
【課題】複数のプロダクトウエハの中で局所的に、端部のプロダクトウエハの面内均一性を向上できる。
【解決手段】（ａ）プロダクト領域とダミー領域とを内部に備え、側方に主排気部を有する処理室と、（ｂ）処理室の内側に主排気部と対向配置され、プロダクト領域とダミー領域とに収容される基板に向かって第１原料を供給する第１噴射部と、（ｃ）第１原料の流れの上流側に設けられ、プロダクト領域に収容される基板よりもダミー領域に収容される基板に向かって、第１原料を希釈するアシストガスをより多く供給する第２噴射部と、第１原料の流れの下流側に設けられプロダクト領域に収容される基板とダミー領域に収容される基板とに向かって不活性ガスを供給する第３噴射部と、のうちの少なくとも一方と、（ｄ）ダミー領域にのみ不活性ガスを供給する第４噴射部と、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】（ａ）プロダクト領域とダミー領域とを内部に備え、側方に主排気部を有する処理室と、（ｂ）処理室の内側に主排気部と対向配置され、プロダクト領域とダミー領域とに収容される基板に向かって第１原料を供給する第１噴射部と、（ｃ）第１原料の流れの上流側に設けられ、プロダクト領域に収容される基板よりもダミー領域に収容される基板に向かって、第１原料を希釈するアシストガスをより多く供給する第２噴射部と、第１原料の流れの下流側に設けられプロダクト領域に収容される基板とダミー領域に収容される基板とに向かって不活性ガスを供給する第３噴射部と、のうちの少なくとも一方と、（ｄ）ダミー領域にのみ不活性ガスを供給する第４噴射部と、を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
（ａ）複数の基板が上下方向に沿って配列された状態で収容され、プロダクト領域とプロダクト領域の上側及び下側のうち少なくとも一方に設けられたダミー領域とを内部に備え、側方に主排気部を有する処理室と、
（ｂ）上下方向に延在し、前記処理室の内側に前記主排気部と対向配置され、前記プロダクト領域と前記ダミー領域とに収容された前記基板に向かって第１原料を供給する第１噴射部と、
（ｃ）前記処理室の内側に収容される前記基板の中心より前記第１原料の流れの上流側に設けられ、前記プロダクト領域に収容される前記基板よりも前記ダミー領域に収容される前記基板に向かって、前記第１原料を希釈するアシストガスをより多く供給する第２噴射部と、収容される前記基板の中心より前記第１原料の流れの下流側に設けられ前記プロダクト領域に収容される前記基板と前記ダミー領域に収容される前記基板とに向かって不活性ガスを供給する第３噴射部と、のうちの少なくとも一方と、
（ｄ）前記ダミー領域にのみ不活性ガスを供給する第４噴射部と、
を有する基板処理装置。
（ｂ）上下方向に延在し、前記処理室の内側に前記主排気部と対向配置され、前記プロダクト領域と前記ダミー領域とに収容された前記基板に向かって第１原料を供給する第１噴射部と、
（ｃ）前記処理室の内側に収容される前記基板の中心より前記第１原料の流れの上流側に設けられ、前記プロダクト領域に収容される前記基板よりも前記ダミー領域に収容される前記基板に向かって、前記第１原料を希釈するアシストガスをより多く供給する第２噴射部と、収容される前記基板の中心より前記第１原料の流れの下流側に設けられ前記プロダクト領域に収容される前記基板と前記ダミー領域に収容される前記基板とに向かって不活性ガスを供給する第３噴射部と、のうちの少なくとも一方と、
（ｄ）前記ダミー領域にのみ不活性ガスを供給する第４噴射部と、
を有する基板処理装置。
【請求項2】
前記第２噴射部と前記第３噴射部との両方が設けられ、
前記第４噴射部は、収容される前記基板の中心より前記第１原料の流れの下流側に配置される、
請求項１に記載の基板処理装置。
前記第４噴射部は、収容される前記基板の中心より前記第１原料の流れの下流側に配置される、
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項3】
収容される前記基板の中心より前記第１原料の流れの上流側に配置され、下側の前記ダミー領域である下ダミー領域に収容される前記基板に対してのみアシストガスを供給する噴射孔を有する第５噴射部と、を更に備え、
前記第２噴射部は、上側の前記ダミー領域である上ダミー領域に収容される前記基板に対してのみアシストガスを供給する噴射孔を有する、
請求項１に記載の基板処理装置。
前記第２噴射部は、上側の前記ダミー領域である上ダミー領域に収容される前記基板に対してのみアシストガスを供給する噴射孔を有する、
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項4】
上下方向に延在すると共に、前記処理室の内側に前記主排気部と対向配置され、少なくとも前記プロダクト領域に収容される前記基板に向かって第２原料を供給する第６噴射部と、
上下方向に延在すると共に、収容される前記基板の中心より前記第１原料の流れの上流側に配置され、少なくとも前記プロダクト領域に収容される前記基板に向かって、前記第１原料と異なると共に第２原料と異なるアシストガスを供給する第７噴射部と、
を更に有する、
請求項１に記載の基板処理装置。
上下方向に延在すると共に、収容される前記基板の中心より前記第１原料の流れの上流側に配置され、少なくとも前記プロダクト領域に収容される前記基板に向かって、前記第１原料と異なると共に第２原料と異なるアシストガスを供給する第７噴射部と、
を更に有する、
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項5】
一対の前記第３噴射部が、前記主排気部と収容される前記基板の中心とを結ぶ仮想鉛直面の両側にそれぞれ設けられる、
請求項１に記載の基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項6】
前記第７噴射部は、前記第１噴射部から前記第１原料が供給されるとき、又は、前記第６噴射部から前記第２原料が供給されているときにアシストガスを供給する、
請求項４に記載の基板処理装置。
請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項7】
前記第６噴射部と前記第７噴射部とは、前記第１噴射部を挟むように配置され、
前記第７噴射部は、前記第１噴射部から第１４族元素の原料ガスである前記第１原料が供給されているときにアシストガスを供給する、
請求項４に記載の基板処理装置。
前記第７噴射部は、前記第１噴射部から第１４族元素の原料ガスである前記第１原料が供給されているときにアシストガスを供給する、
請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項8】
前記第４噴射部は、前記第１原料の流れの下流側で、前記主排気部と収容される前記基板の中心とを結ぶ仮想鉛直面の外側に配置され、収容される前記基板の中心より外側の領域であって、収容される前記基板における前記第４噴射部が配置された側の周縁と前記基板の中心との間に位置する上流側の領域に向かって不活性ガスを噴射する、
請求項１に記載の基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項9】
前記第１噴射部における下側の前記ダミー領域である下ダミー領域よりも下側に、上下方向のガスの流れを妨げる仕切板が設けられる、
請求項１に記載の基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項10】
前記第４噴射部は、一対の前記第３噴射部の一方に隣接して設けられ、
前記処理室は、前記第３噴射部と前記第４噴射部との間に副排気部を有する、
請求項５に記載の基板処理装置。
前記処理室は、前記第３噴射部と前記第４噴射部との間に副排気部を有する、
請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項11】
前記主排気部の前記処理室の周方向に沿った開口幅は、上側から下側に向かうに従って狭くなる、
又は、
前記主排気部を形成する前記処理室の側壁の一部に、前記側壁から外側に向かって突出し、突出長さが上側から下側に向かうに従って短くなる排気流量調整部を備える、
請求項１に記載の基板処理装置。
又は、
前記主排気部を形成する前記処理室の側壁の一部に、前記側壁から外側に向かって突出し、突出長さが上側から下側に向かうに従って短くなる排気流量調整部を備える、
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項12】
前記第３噴射部を備え、
前記第４噴射部は、前記第３噴射部よりも前記主排気部に近い位置に配置される、
請求項１に記載の基板処理装置。
前記第４噴射部は、前記第３噴射部よりも前記主排気部に近い位置に配置される、
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項13】
前記第４噴射部は、上側の前記ダミー領域である上ダミー領域に収容される複数の前記基板のうち最上段を除く少なくとも１つの前記基板に対応して開口する上噴射孔と、下側の前記ダミー領域である下ダミー領域に収容される複数の前記基板のうち最下段を除く少なくとも２つの前記基板に対応して開口する下噴射孔とを有する、
請求項１に記載の基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項14】
前記第３噴射部を備え、
前記第３噴射部は、収容される前記基板の面と略平行に開口する複数の水平噴射孔と、複数の前記水平噴射孔のうち最上段の前記水平噴射孔よりも高い位置に設けられ、斜め上方に向かって開口する傾斜噴射孔とを備える、
請求項１に記載の基板処理装置。
前記第３噴射部は、収容される前記基板の面と略平行に開口する複数の水平噴射孔と、複数の前記水平噴射孔のうち最上段の前記水平噴射孔よりも高い位置に設けられ、斜め上方に向かって開口する傾斜噴射孔とを備える、
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項15】
前記第１噴射部は、収容される前記基板の面と略平行な方向に沿って配列された１つ以上の噴射孔を有する、
請求項１に記載の基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項16】
前記第１噴射部は、複数の直線状の円管が前記処理室の円周方向に沿って配列されたノズルアレイである、
請求項１に記載の基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項17】
前記第１噴射部と前記第６噴射部とは、前記第７噴射部を両側から挟むように配置され、
前記第１噴射部が酸化ガス及び還元ガスのうち一方を供給すると共に前記第６噴射部が酸化ガス及び還元ガスのうち他方を供給することによって、前記処理室の内側で酸素活性種又は水酸基ラジカルを生じさせることが可能に構成され、
前記第７噴射部は、前記第１噴射部及び前記第６噴射部のうち少なくとも一方がガスを供給するときに不活性ガスを供給可能に構成される、
請求項４に記載の基板処理装置。
前記第１噴射部が酸化ガス及び還元ガスのうち一方を供給すると共に前記第６噴射部が酸化ガス及び還元ガスのうち他方を供給することによって、前記処理室の内側で酸素活性種又は水酸基ラジカルを生じさせることが可能に構成され、
前記第７噴射部は、前記第１噴射部及び前記第６噴射部のうち少なくとも一方がガスを供給するときに不活性ガスを供給可能に構成される、
請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項18】
前記プロダクト領域に収容される基板のうち前記ダミー領域の側の端部に位置する基板の面内均一性は、０．２％以下である、
請求項１に記載の基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項19】
（Ａ）プロダクト領域とプロダクト領域の上側及び下側のうち少なくとも一方に設けられたダミー領域とを内部に備え、側方に主排気部を有する処理室の内側に、複数の基板を上下方向に沿って配列された状態で収容する工程と、
（Ｂ）上下方向に延在し、前記処理室の内側において前記主排気部と対向配置された第１噴射部を用いて、前記プロダクト領域と前記ダミー領域とに収容された前記基板に向かって第１原料を供給する工程と、
（Ｃ）前記処理室の内側において前記基板の中心より前記第１原料の流れの上流側に設けられた第２噴射部を用いて、前記プロダクト領域に収容される前記基板より前記ダミー領域に収容される前記基板に向かって、前記第１原料を希釈するアシストガスをより多く供給することと、
前記基板の中心より前記第１原料の流れの下流側に設けられた第３噴射部を用いて、前記プロダクト領域に収容される前記基板と前記ダミー領域に収容される前記基板とに向かって不活性ガスを供給すること、
のうちの少なくとも一方を行う工程と、
（Ｄ）前記ダミー領域にのみ不活性ガスを供給する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。
（Ｂ）上下方向に延在し、前記処理室の内側において前記主排気部と対向配置された第１噴射部を用いて、前記プロダクト領域と前記ダミー領域とに収容された前記基板に向かって第１原料を供給する工程と、
（Ｃ）前記処理室の内側において前記基板の中心より前記第１原料の流れの上流側に設けられた第２噴射部を用いて、前記プロダクト領域に収容される前記基板より前記ダミー領域に収容される前記基板に向かって、前記第１原料を希釈するアシストガスをより多く供給することと、
前記基板の中心より前記第１原料の流れの下流側に設けられた第３噴射部を用いて、前記プロダクト領域に収容される前記基板と前記ダミー領域に収容される前記基板とに向かって不活性ガスを供給すること、
のうちの少なくとも一方を行う工程と、
（Ｄ）前記ダミー領域にのみ不活性ガスを供給する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項20】
（α）プロダクト領域とプロダクト領域の上側及び下側のうち少なくとも一方に設けられたダミー領域とを内部に備え、側方に主排気部を有する処理室の内側に、複数の基板を上下方向に沿って配列された状態で収容する処理と、
（β）上下方向に延在し、前記処理室の内側において前記主排気部と対向配置された第１噴射部を用いて、前記プロダクト領域と前記ダミー領域とに収容される前記基板に向かって第１原料を供給する処理と、
（γ）前記処理室の内側において前記基板の中心より前記第１原料の流れの上流側に設けられた第２噴射部を用いて、前記プロダクト領域に収容される前記基板より前記ダミー領域に収容される前記基板に向かって、前記第１原料を希釈するアシストガスをより多く供給することと、
前記基板の中心より前記第１原料の流れの下流側に設けられた第３噴射部を用いて、前記プロダクト領域に収容される前記基板と前記ダミー領域に収容される前記基板とに向かって不活性ガスを供給すること、
のうちの少なくとも一方を行う処理と、
（δ）前記ダミー領域にのみ不活性ガスを供給する処理と、
をプロセッサに実行させる、基板処理プログラム。
（β）上下方向に延在し、前記処理室の内側において前記主排気部と対向配置された第１噴射部を用いて、前記プロダクト領域と前記ダミー領域とに収容される前記基板に向かって第１原料を供給する処理と、
（γ）前記処理室の内側において前記基板の中心より前記第１原料の流れの上流側に設けられた第２噴射部を用いて、前記プロダクト領域に収容される前記基板より前記ダミー領域に収容される前記基板に向かって、前記第１原料を希釈するアシストガスをより多く供給することと、
前記基板の中心より前記第１原料の流れの下流側に設けられた第３噴射部を用いて、前記プロダクト領域に収容される前記基板と前記ダミー領域に収容される前記基板とに向かって不活性ガスを供給すること、
のうちの少なくとも一方を行う処理と、
（δ）前記ダミー領域にのみ不活性ガスを供給する処理と、
をプロセッサに実行させる、基板処理プログラム。
【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及び基板処理プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、基板処理装置の一例として、特許文献１～７のように、半導体装置を製造する半導体製造装置が知られている。半導体製造装置の一例として、縦型装置が知られている。縦型装置の基板処理装置として、反応管内に、基板としてのウエハを多段に保持する基板保持部材としてのボートが設けられると共に、複数の基板が保持された状態で反応管内の処理室において基板が処理される装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１６７４００号公報
【特許文献2】特開２０１１－２４９４０７号公報
【特許文献3】特開２０２１－５２０９２号公報
【特許文献4】特開２０１４－２３６１２９号公報
【特許文献5】特開２０１９－１６５２１０号公報
【特許文献6】特開２０２１－１５０４１０号公報
【特許文献7】特開２０２２－５２６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来の技術では、処理室の端部に配置されるウエハに関して、処理によりウエハ上に形成される膜の厚さの面内均一性を十分に制御できない場合があった。
【0005】
本開示は、複数のプロダクトウエハの中で局所的に、端部のプロダクトウエハの面内均一性を向上できる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様によれば、
（ａ）複数の基板が上下方向に沿って配列された状態で収容され、プロダクト領域とプロダクト領域の上側及び下側のうち少なくとも一方に設けられたダミー領域とを内部に備え、側方に主排気部を有する処理室と、
（ｂ）上下方向に延在し、前記処理室の内側に前記主排気部と対向配置され、前記プロダクト領域と前記ダミー領域とに収容される前記基板に向かって第１原料を供給する第１噴射部と、
（ｃ）前記処理室の内側に収容される前記基板の中心より前記第１原料の流れの上流側に設けられ、前記プロダクト領域に収容される前記基板よりも前記ダミー領域に収容される前記基板に向かって、前記第１原料を希釈するアシストガスをより多く供給する第２噴射部と、収容される前記基板の中心より前記第１原料の流れの下流側に設けられ前記プロダクト領域に収容される前記基板と前記ダミー領域に収容される前記基板とに向かって不活性ガスを供給する第３噴射部と、のうちの少なくとも一方と、
（ｄ）前記ダミー領域にのみ不活性ガスを供給する第４噴射部と、
を有する技術が提供される。
（ａ）複数の基板が上下方向に沿って配列された状態で収容され、プロダクト領域とプロダクト領域の上側及び下側のうち少なくとも一方に設けられたダミー領域とを内部に備え、側方に主排気部を有する処理室と、
（ｂ）上下方向に延在し、前記処理室の内側に前記主排気部と対向配置され、前記プロダクト領域と前記ダミー領域とに収容される前記基板に向かって第１原料を供給する第１噴射部と、
（ｃ）前記処理室の内側に収容される前記基板の中心より前記第１原料の流れの上流側に設けられ、前記プロダクト領域に収容される前記基板よりも前記ダミー領域に収容される前記基板に向かって、前記第１原料を希釈するアシストガスをより多く供給する第２噴射部と、収容される前記基板の中心より前記第１原料の流れの下流側に設けられ前記プロダクト領域に収容される前記基板と前記ダミー領域に収容される前記基板とに向かって不活性ガスを供給する第３噴射部と、のうちの少なくとも一方と、
（ｄ）前記ダミー領域にのみ不活性ガスを供給する第４噴射部と、
を有する技術が提供される。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、複数のプロダクトウエハの中で局所的に、端部のプロダクトウエハの面内均一性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本開示の実施形態に係る基板処理装置を、奥行方向に沿った垂直面で一部を切断して説明する正面図である。
【図4】本実施形態に係る基板処理装置の処理容器の内管に形成された主排気スリットと副排気スリットとを外管側から見て説明する側面図である。
【図5】本実施形態に係る基板処理装置が備えるそれぞれのノズルの噴射孔を説明する正面図である。
【図6】斜め上方に向かって開口する傾斜噴射孔を説明する断面図である。
【図7】本実施形態に係る基板処理装置の制御部の制御系を説明するブロック図である。
【図8】本実施形態に係る基板処理工程を説明するフローチャートである。
【図9】実施形態に係る基板処理工程における成膜シーケンスを説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の一態様について、主に図１～図１１を参照しつつ説明する。なお、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。
【0010】
また、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。また、図面中では、実質的に同一の要素には同一の符号を付し、明細書における重複説明を省略する。
【0011】
また、本明細書において用いる「ウエハ」という用語は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面上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。本明細書において用いる「ウエハの表面」という言葉は、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。
【0012】
また、本明細書において用いる「剤」という用語は、ガス状物質及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。
【0013】
また、本明細書における「１～２０００Ｐａ」のような数値範囲の表記は、下限値及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、「１～２０００Ｐａ」とは「１Ｐａ以上２０００Ｐａ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、数値に「０」が含まれる場合、「０」とは、そのガス等の物質が供給されない状態を意味する。例えば、ガスの供給流量に０ｓｌｍが含まれる場合、０ｓｌｍとは、ガスが供給されない状態を意味する。このことは、以下の説明において、他の物質においても同様である。
【0014】
＜基板処理装置の全体構成＞
まず、本実施形態に係る基板処理装置１０の全体構成を、図１～図１０を参照して説明する。なお、装置の上下方向Ｈは鉛直方向を示し、装置の幅方向Ｗは水平方向を示し、装置の奥行方向Ｄは水平方向を示す。
まず、本実施形態に係る基板処理装置１０の全体構成を、図１～図１０を参照して説明する。なお、装置の上下方向Ｈは鉛直方向を示し、装置の幅方向Ｗは水平方向を示し、装置の奥行方向Ｄは水平方向を示す。
【0015】
基板処理装置１０は、図１に示されるように、各部を制御する制御部２８０及び処理炉２０２を備え、処理炉２０２は、加熱手段であるヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、図示しないヒータベースに支持されることにより装置上下方向に据え付けられている。ヒータ２０７は、処理ガスを熱で活性化させる活性化機構としても機能する。なお、制御部２８０については、詳細を後述する。
【0016】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器を構成する反応管２０３が立てて配置されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）又は炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により形成されている。基板処理装置１０は、いわゆるホットウォール型である。
【0017】
反応管２０３は、図２にも示されるように、円筒状の内管１２と、内管１２を囲むように設けられた円筒状の外管１４とを有している。すなわち、外管１４は、内管１２と共に反応管２０３を構成する。外管１４は、内管１２を包囲することによって筒部との間に排気空間Ｓとしての間隙を形成する。内管１２は、外管１４と同心円状に配置される。内管１２は、管部材の一例である。
【0018】
内管１２は、上部が覆われると共に、内側に複数の基板を収容する筒部としての側壁を有する。具体的には、内管１２は、図１に示したように、下端が開放され、上端が平坦状の壁体で閉塞された有天井形状で形成されている。また、外管１４も、下端が開放され、上端が平坦状の壁体で閉塞された有天井形状で形成されている。更に、内管１２と外管１４との間に形成された排気空間Ｓには、図２に示したように、ノズル室としての供給バッファ２２２が形成されている。なお、供給バッファ２２２の詳細は、後述する。
【0019】
内管１２の内部には、図１に示したように、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。また、この処理室２０１は、ウエハ２００を水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で保持可能な基板保持具の一例であるボート２１７を収容可能とし、内管１２は、収容されたウエハ２００を包囲する。複数のウエハ２００は、内管１２の筒部の内側に、筒部の軸の方向に沿って並べられる。なお、内管１２については、詳細を後述する。
【0020】
反応管２０３の下端は、円筒体状のマニホールド２２６によって支持されている。マニホールド２２６は、例えばニッケル合金やステンレス等の金属で構成されるか、又はＳｉＯ２若しくはＳｉＣ等の耐熱性材料で構成されている。マニホールド２２６の上端部にはフランジが形成されており、このフランジ上に外管１４の下端部が設置されている。このフランジと外管１４の下端部との間には、Ｏリング等の気密部材２２０が配置されており、反応管２０３内を気密状態にしている。
【0021】
マニホールド２２６の下端の開口部には、シールキャップ２１９がＯリング等の気密部材２２０を介して気密に取り付けられており、反応管２０３の下端の開口部側、すなわちマニホールド２２６の開口部が気密に塞がれている。シールキャップ２１９は、例えばニッケル合金やステンレス等の金属で構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９は、ＳｉＯ２又はＳｉＣ等の耐熱性材料でその外側を覆うように構成してもよい。
【0022】
シールキャップ２１９上にはボート２１７を支持するボート支持台２１８が設けられている。ボート支持台２１８は、例えばＳｉＯ２やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成され断熱部として機能する。
【0023】
ボート２１７は、ボート支持台２１８上に立設されている。ボート２１７は、例えばＳｉＯ２やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成されている。図２に示すように、ボート２１７はボート支持台２１８に固定された図示しない底板とその上方に配置された天板とを有しており、底板と天板との間に複数本の支柱２１７ａが架設されている。
【0024】
ボート２１７には、内管１２内の処理室２０１で処理される複数枚のウエハ２００が保持されている。図２に示すように、複数枚のウエハ２００は、互いに一定の間隔をあけながら水平姿勢を保持し、かつ互いに中心を揃えた状態でボート２１７の支柱２１７ａに支持されている。複数枚のウエハ２００の積載方向は、反応管２０３の軸方向である。つまり、基板の中心がボート２１７の中心軸にあわせられ、ボート２１７の中心軸は反応管２０３の中心軸に一致する。
【0025】
シールキャップ２１９の下側には、ボートを回転させる回転機構２６７が設けられている。回転機構２６７の回転軸２６５は、シールキャップ２１９を貫通してボート支持台２１８に接続されており、回転機構２６７によって、ボート支持台２１８を介してボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させる。
【0026】
シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に設けられた昇降機構としてのエレベータ１１５によって垂直方向に昇降され、ボート２１７を処理室２０１に対して搬入、及び搬出することができる。
【0027】
マニホールド２２６には、処理室２０１の内部にガスを供給するガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂ，３４２ｃ２，３４３ａ１，３４３ａ２，３４３ｂ，３４２ａ２，３４２ｃ１，３４２ａ１を支持する複数のノズル支持部が、マニホールド２２６を貫通するようにして設置されている。本実施形態では、４本のノズル支持部が設置されている。図１中では、ガスノズル３４１ｂとノズル支持部３５０ａとのみが例示されている。ノズル支持部は、例えばニッケル合金やステンレス等の材料によって構成されている。
【0028】
ノズル支持部の一端には、処理室２０１の内部へガスを供給するガス供給管３１０ａ～３１０ｉが、それぞれ接続されている。また、ノズル支持部の他端には、ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂ，３４２ｃ２，３４３ａ１，３４３ａ２，３４３ｂ，３４２ａ２，３４２ｃ１，３４２ａ１が、それぞれ接続されている。ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂ，３４２ｃ２，３４３ａ１，３４３ａ２，３４３ｂ，３４２ａ２，３４２ｃ１，３４２ａ１は、例えばＳｉＯ２又はＳｉＣ等の耐熱性材料によって構成されている。ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂ，３４２ｃ２，３４３ａ１，３４３ａ２，３４３ｂ，３４２ａ２，３４２ｃ１，３４２ａ１については、詳細を後述する。
【0029】
（ガス供給管）
ガス供給管３１０ａ，３１０ｆは、図２に示されるように、ノズル支持部を介し第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂと連通している。また、ガス供給管３１０ｅは、ノズル支持部を介して第七ガスノズル３４２ａ１と連通している。また、ガス供給管３１０ｃ，３１０ｇは、ノズル支持部を介して第六ガスノズル３４２ｃ１と連通している。
ガス供給管３１０ａ，３１０ｆは、図２に示されるように、ノズル支持部を介し第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂと連通している。また、ガス供給管３１０ｅは、ノズル支持部を介して第七ガスノズル３４２ａ１と連通している。また、ガス供給管３１０ｃ，３１０ｇは、ノズル支持部を介して第六ガスノズル３４２ｃ１と連通している。
【0030】
また、ガス供給管３１０ｄは、ノズル支持部３５０ｄを介して第二ガスノズル３４２ｃ２と連通している。また、ガス供給管３１０ｂは、ノズル支持部を介して第五ガスノズル３４２ａ２と連通している。また、ガス供給管３１０ｈは、ノズル支持部を介して第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２と連通している。また、ガス供給管３１０ｉは、ノズル支持部を介して第四ガスノズル３４３ｂと連通している。
【0031】
ガス供給管３１０ａには、ガスの流れ方向において上流側から順に、処理ガスとしての第１原料ガスを供給する原料ガス供給源３６０ａ、流量制御器の一例であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３２０ａ、及び開閉弁であるバルブ３３０ａがそれぞれ設けられている。
【0032】
ガス供給管３１０ｂには、上流方向から順に、処理ガスとしてのアシストガスを供給するアシストガス供給源３６０ｂ、ＭＦＣ３２０ｂ、及びバルブ３３０ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給管３１０ｃには、上流方向から順に、処理ガスとしての第２原料ガスを供給する原料ガス供給源３６０ｃ、ＭＦＣ３２０ｃ、及びバルブ３３０ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給管３１０ｄには、上流方向から順に、処理ガスとしてのアシストガスを供給するアシストガス供給源３６０ｄ、ＭＦＣ３２０ｄ、及びバルブ３３０ｄがそれぞれ設けられている。
【0033】
ガス供給管３１０ｅには、上流方向から順に、処理ガスとしてのアシストガスを供給するアシストガス供給源３６０ｅ、ＭＦＣ３２０ｅ、及びバルブ３３０ｅがそれぞれ設けられている。また、ガス供給管３１０ｈには、上流方向から順に、処理ガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給源３６０ｈ、ＭＦＣ３２０ｈ、及びバルブ３３０ｈがそれぞれ設けられている。また、ガス供給管３１０ｅには、上流方向から順に、処理ガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給源３６０ｉ、ＭＦＣ３２０ｉ、及びバルブ３３０ｉがそれぞれ設けられている。
【0034】
ガス供給管３１０ａのバルブ３３０ａよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管３１０ｆが接続されている。ガス供給管３１０ｆには、上流方向から順に、処理ガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給源３６０ｆ、ＭＦＣ３２０ｆ、及びバルブ３３０ｆがそれぞれ設けられている。
【0035】
また、ガス供給管３１０ｃのバルブ３３０ｃよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管３１０ｇが接続されている。ガス供給管３１０ｇには、上流方向から順に、処理ガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給源３６０ｇ、ＭＦＣ３２０ｇ、及びバルブ３３０ｇがそれぞれ設けられている。アシストガス供給源３６０ｂ、３６０ｄ、３６０ｅ及び不活性ガス供給源３６０ｆ、３６０ｇ、３６０ｈ、３６０ｉは、共通の供給元に接続されている。
【0036】
（第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂへの供給系）
主に、ガス供給管３１０ａ、ガス供給管３１０ｆ、ＭＦＣ３２０ａ、ＭＦＣ３２０ｆ、バルブ３３０ａ、及びバルブ３３０ｆにより、第１原料ガス供給系が構成される。原料ガス供給源３６０ａ及び不活性ガス供給源３６０ｆを第１原料ガス供給系に含めてもよい。
主に、ガス供給管３１０ａ、ガス供給管３１０ｆ、ＭＦＣ３２０ａ、ＭＦＣ３２０ｆ、バルブ３３０ａ、及びバルブ３３０ｆにより、第１原料ガス供給系が構成される。原料ガス供給源３６０ａ及び不活性ガス供給源３６０ｆを第１原料ガス供給系に含めてもよい。
【0037】
（第二ガスノズル３４２ｃ２への供給系）
主に、ガス供給管３１０ｄ、ＭＦＣ３２０ｄ、及びバルブ３３０ｄにより、後述する２つのサイドダミー領域のうち上ダミー領域のみに対するアシストガス供給系が構成される。アシストガス供給源３６０ｄをアシストガス供給系に含めてもよい。
主に、ガス供給管３１０ｄ、ＭＦＣ３２０ｄ、及びバルブ３３０ｄにより、後述する２つのサイドダミー領域のうち上ダミー領域のみに対するアシストガス供給系が構成される。アシストガス供給源３６０ｄをアシストガス供給系に含めてもよい。
【0038】
（第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２への供給系）
主に、ガス供給管３１０ｈ、ＭＦＣ３２０ｈ、及びバルブ３３０ｈにより、プロダクト領域とサイドダミー領域との両方に対する不活性ガス供給系が構成される。不活性ガス供給源３６０ｈを不活性ガス供給系に含めてもよい。
主に、ガス供給管３１０ｈ、ＭＦＣ３２０ｈ、及びバルブ３３０ｈにより、プロダクト領域とサイドダミー領域との両方に対する不活性ガス供給系が構成される。不活性ガス供給源３６０ｈを不活性ガス供給系に含めてもよい。
【0039】
（第四ガスノズル３４３ｂへの供給系）
主に、ガス供給管３１０ｉ、ＭＦＣ３２０ｉ、及びバルブ３３０ｉにより、サイドダミー領域のみに対するアシストガス供給系が構成される。不活性ガス供給源３６０ｉを不活性ガス供給系に含めてもよい。
主に、ガス供給管３１０ｉ、ＭＦＣ３２０ｉ、及びバルブ３３０ｉにより、サイドダミー領域のみに対するアシストガス供給系が構成される。不活性ガス供給源３６０ｉを不活性ガス供給系に含めてもよい。
【0040】
（第五ガスノズル３４２ａ２への供給系）
主に、ガス供給管３１０ｅ、ＭＦＣ３２０ｅ、及びバルブ３３０ｅにより、２つのサイドダミー領域のうち下ダミー領域のみに対するアシストガス供給系が構成される。アシストガス供給源３６０ｅをアシストガス供給系に含めてもよい。
主に、ガス供給管３１０ｅ、ＭＦＣ３２０ｅ、及びバルブ３３０ｅにより、２つのサイドダミー領域のうち下ダミー領域のみに対するアシストガス供給系が構成される。アシストガス供給源３６０ｅをアシストガス供給系に含めてもよい。
【0041】
（第六ガスノズル３４２ｃ１への供給系）
主に、ガス供給管３１０ｃ、ガス供給管３１０ｇ、ＭＦＣ３２０ｃ、ＭＦＣ３２０ｇ、バルブ３３０ｃ、及びバルブ３３０ｇにより、第２原料ガス供給系が構成される。原料ガス供給源３６０ｃ及び不活性ガス供給源３６０ｇを第２原料ガス供給系に含めてもよい。
主に、ガス供給管３１０ｃ、ガス供給管３１０ｇ、ＭＦＣ３２０ｃ、ＭＦＣ３２０ｇ、バルブ３３０ｃ、及びバルブ３３０ｇにより、第２原料ガス供給系が構成される。原料ガス供給源３６０ｃ及び不活性ガス供給源３６０ｇを第２原料ガス供給系に含めてもよい。
【0042】
（第七ガスノズル３４２ａ１への供給系）
主に、ガス供給管３１０ｂ、ＭＦＣ３２０ｂ、及びバルブ３３０ｂにより、プロダクト領域とサイドダミー領域との両方に対するアシストガス供給系が構成される。アシストガス供給源３６０ｂをアシストガス供給系に含めてもよい。
主に、ガス供給管３１０ｂ、ＭＦＣ３２０ｂ、及びバルブ３３０ｂにより、プロダクト領域とサイドダミー領域との両方に対するアシストガス供給系が構成される。アシストガス供給源３６０ｂをアシストガス供給系に含めてもよい。
【0043】
（排気系）
反応管２０３の外管１４には、主排気口２３０が形成されている。主排気口２３０は、内管の排気口２３７よりも下方に形成される。反応管２０３の内管１２には、主排気部としての主排気スリット２３６が形成されている。すなわち、反応管２０３は、側方に主排気スリット２３６を有する。
反応管２０３の外管１４には、主排気口２３０が形成されている。主排気口２３０は、内管の排気口２３７よりも下方に形成される。反応管２０３の内管１２には、主排気部としての主排気スリット２３６が形成されている。すなわち、反応管２０３は、側方に主排気スリット２３６を有する。
【0044】
図２に示すように、主排気口２３０は、平面視で、主排気スリット２３６と同一直線上に並ぶように配置される。図示を省略するが、反応管２０３の外管１４には、一対の副排気口が形成されている。図２に示すように、一対の副排気口のそれぞれは、平面視で、対応する副排気スリット２３８と同一直線上に並ぶように配置される。副排気スリット２３８は、本開示の副排気部に対応する。
【0045】
主排気口２３０と一対の副排気口とは、排気空間Ｓと反応管２０３の外部とを連通する。主排気口２３０と一対の副排気口とは、本開示の排気ポートに対応する。主排気口２３０には、原料ガスを外部へ送る主排気ダクト２３１が接続される。また、図２に示すように、副排気口には、原料ガスを外部へ送る副排気ダクト２３２が接続される。
【0046】
主排気ダクト２３１には、処理室２０１の内部の圧力を検出する圧力センサ２４５、及び圧力調整器としての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。真空ポンプ２４６の下流側の主排気ダクト２３１は、図示しない廃ガス処理装置等に接続されている。これにより、真空ポンプ２４６の出力及びＡＰＣバルブ２４４の開度を制御することで、処理室２０１の内部の圧力が所定の圧力（すなわち、真空度）となるよう真空排気できるように構成されている。
【0047】
また、図示を省略するが、副排気ダクト２３２にも主排気ダクト２３１と同様、真空ポンプが、圧力センサ及びＡＰＣバルブを介して接続されている。真空ポンプの下流側の副排気ダクト２３２は、図示しない廃ガス処理装置等に接続されている。
【0048】
主に、主排気ダクト２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、主排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めてもよい。また、主に、副排気ダクト２３２、副排気ダクト２３２に接続された不図示のＡＰＣバルブ、副排気ダクト２３２に接続された不図示の圧力センサにより、副排気系が構成される。副排気ダクト２３２に接続された不図示の真空ポンプを排気系に含めてもよい。
【0049】
また、反応管２０３の内部には、温度検出器としての図示しない温度センサが設置されており、温度センサにより検出された温度情報に基づいて、ヒータ２０７への供給電力を調整することで、処理室２０１の内部の温度が所望の温度分布となるように構成されている。
【0050】
本明細書における処理温度とはウエハ２００の温度又は処理室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。これらは、以下の説明においても同様である。
【0051】
この構成において、処理炉２０２では、バッチ処理される複数枚のウエハ２００を多段に積載するボート２１７がボート支持台２１８によって処理室２０１の内部へ搬入される。そして、処理室２０１へ搬入されたウエハ２００を、ヒータ２０７によって所定の温度に加熱する。このような処理炉を有する装置は、縦型バッチ装置と呼ばれる。処理室に収容される複数のウエハは、大きく、プロダクトウエハとサイドダミーウエハとに分類できる。プロダクトウエハは、実際にＩＣ等の半導体素子が製作されるウエハである。プロダクトウエハは、配列されたウエハ全体の配列領域のうち、上下方向の中央に配置される。一方、サイドダミーウエハは、プロダクトウエハの代わりに用いられるウエハであり、配列されたウエハ全体の配列領域のうち、プロダクトウエハとしての品質が確保できない位置、例えばプロダクト領域を挟むように、上下方向の両端に配置される。
【0052】
（供給バッファ）
図２に示すように、供給バッファ２２２は、内管１２の筒部の側壁に設けられ側壁から外側に突出する領域である。供給バッファ２２２は、隔壁１８ｃ，１８ｄによって筒部の周方向に沿って３つに分割される。
図２に示すように、供給バッファ２２２は、内管１２の筒部の側壁に設けられ側壁から外側に突出する領域である。供給バッファ２２２は、隔壁１８ｃ，１８ｄによって筒部の周方向に沿って３つに分割される。
【0053】
供給バッファ２２２の分割された部分のうち中央の部分２２２ｂに、第１原料ガスを供給する第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂが設けられる。供給バッファ２２２の中央の部分２２２ｂと筒部との境界位置において、筒部の周方向における両端を繋ぐ仮想円弧とウエハ２００の中心Ｃ１とによって、扇形が形成される。本実施形態では、扇形の中心角θは、３０度未満である。本開示では、扇形の中心角は、任意に設定できる。
【0054】
図３に示すように、供給バッファ２２２の中央の部分２２２ｂには、供給スリット２３５ｂが形成される。供給スリット２３５ｂは、中央の部分２２２ｂにおける装置の上下方向Ｈの全体と装置の幅方向Ｗの全体とに亘って開口する。このため、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂの装置の上下方向Ｈの全体と装置の幅方向Ｗの全体とが、筒部の内側のウエハ２００に対向している。
【0055】
（排気スリット）
図２に示すように、主排気スリット２３６と副排気スリット２３８とを含む複数の排気スリットは、筒部の側壁に形成される。複数の排気スリットは、筒部の内側から原料ガスを排気する。本実施形態では、複数の排気スリットの個数は、１つの主排気スリット２３６と２つの副排気スリット２３８とによって、３つである。本開示では、複数の排気スリットの個数は、少なくとも２つ以上であればよい。
図２に示すように、主排気スリット２３６と副排気スリット２３８とを含む複数の排気スリットは、筒部の側壁に形成される。複数の排気スリットは、筒部の内側から原料ガスを排気する。本実施形態では、複数の排気スリットの個数は、１つの主排気スリット２３６と２つの副排気スリット２３８とによって、３つである。本開示では、複数の排気スリットの個数は、少なくとも２つ以上であればよい。
【0056】
（主排気スリット）
主排気スリット２３６は、ウエハ２００の中心Ｃ１に対して供給バッファ２２２と反対側の筒部の側壁に形成される。本開示では、主排気スリット２３６は、必須ではない。
主排気スリット２３６は、ウエハ２００の中心Ｃ１に対して供給バッファ２２２と反対側の筒部の側壁に形成される。本開示では、主排気スリット２３６は、必須ではない。
【0057】
（副排気スリット）
２つの副排気スリット２３８は、筒部の内側に設定される仮想鉛直面Ａを両側から挟んで開口する。仮想鉛直面Ａは、図２に示すように、平面視で供給バッファ２２２と筒部との境界部における筒部の周方向の中心と筒部の軸とを通るように設定される。筒部の軸は、ウエハ２００の中心と重なる。
２つの副排気スリット２３８は、筒部の内側に設定される仮想鉛直面Ａを両側から挟んで開口する。仮想鉛直面Ａは、図２に示すように、平面視で供給バッファ２２２と筒部との境界部における筒部の周方向の中心と筒部の軸とを通るように設定される。筒部の軸は、ウエハ２００の中心と重なる。
【0058】
２つの副排気スリット２３８は、一対の排気スリットとして、主排気スリット２３６と同じ高さで主排気スリット２３６を挟む。平面視で、副排気スリット２３８の中心とウエハ２００の中心Ｃ１とを結ぶそれぞれの第１仮想線Ｌ１が設定される。本実施形態では、第１仮想線Ｌ１と仮想鉛直面Ａとの間の角度は、鈍角である。なおこの角度は、供給バッファ２２２側を起点として測るものとする。本開示では、第１仮想線Ｌ１と仮想鉛直面Ａとの間の角度は、鈍角に限定されない。
【0059】
図２に示すように、筒部の周方向における２つの副排気スリット２３８のそれぞれの幅は、主排気スリット２３６の幅よりも小さい。本開示では、副排気スリット２３８の幅は、主排気スリット２３６の幅以上であってもよい。
【0060】
図４に示すように、本実施形態では、主排気スリット２３６の筒部の周方向に沿った開口幅Ｗ１は、筒部の軸の方向に沿って、主排気口２３０と反対側（すなわち図４中の上側）から主排気口２３０側（すなわち図４中の下側）に向かうに従って狭くなる。同様に、一対の副排気スリット２３８のそれぞれの筒部の周方向に沿った開口幅は、筒部の軸の方向に沿って、副排気口と反対側から副排気口に向かうに従って狭くなる。
【0061】
本開示では、主排気スリット２３６と一対の副排気スリット２３８とのそれぞれの筒部の周方向に沿った開口幅は、任意に設定できる。なお、図４中では、見易さのため、カウンターバッファの図示を省略する。カウンターバッファについては後で説明する。
【0062】
＜要部構成＞
次に、本実施形態に係る基板処理装置１０におけるそれぞれのガスノズルについて具体的に説明する。なお、図５中におけるガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂ，３４２ｃ２，３４３ａ１，３４３ａ２，３４３ｂ，３４２ａ２，３４２ｃ１，３４２ａ１の配置位置は、説明のための模式的な配置位置であり、処理室２０１の内側における実際の配置位置とは異なる。
次に、本実施形態に係る基板処理装置１０におけるそれぞれのガスノズルについて具体的に説明する。なお、図５中におけるガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂ，３４２ｃ２，３４３ａ１，３４３ａ２，３４３ｂ，３４２ａ２，３４２ｃ１，３４２ａ１の配置位置は、説明のための模式的な配置位置であり、処理室２０１の内側における実際の配置位置とは異なる。
【0063】
（プロダクト領域及びサイドダミー領域）
まず、図５に示すように、処理室２０１は、プロダクトウエハが配置されるプロダクト領域Ｐと、サイドダミーウエハが配置される上ダミー領域ＴＳＤ及び下ダミー領域ＢＳＤとを内部に備える。本実施形態では、上側であるトップ側のサイドダミーウエハが配置される領域である上ダミー領域ＴＳＤと、下側であるボトム側のサイドダミーウエハが配置される領域である下ダミー領域ＢＳＤとの２つのサイドダミー領域が設けられた場合が例示されているが、本開示では、サイドダミー領域は、プロダクト領域Ｐの上側及び下側のうち少なくとも一方に設けられればよい。その意味において、上ダミー領域ＴＳＤや下ダミー領域ＢＳＤは、サイドダミー（ＳＤ）領域と総称される。プロダクト領域Ｐと上ダミー領域ＴＳＤと下ダミー領域ＢＳＤとは、例えば、配列領域の長さを３等分するように配置されうる。
まず、図５に示すように、処理室２０１は、プロダクトウエハが配置されるプロダクト領域Ｐと、サイドダミーウエハが配置される上ダミー領域ＴＳＤ及び下ダミー領域ＢＳＤとを内部に備える。本実施形態では、上側であるトップ側のサイドダミーウエハが配置される領域である上ダミー領域ＴＳＤと、下側であるボトム側のサイドダミーウエハが配置される領域である下ダミー領域ＢＳＤとの２つのサイドダミー領域が設けられた場合が例示されているが、本開示では、サイドダミー領域は、プロダクト領域Ｐの上側及び下側のうち少なくとも一方に設けられればよい。その意味において、上ダミー領域ＴＳＤや下ダミー領域ＢＳＤは、サイドダミー（ＳＤ）領域と総称される。プロダクト領域Ｐと上ダミー領域ＴＳＤと下ダミー領域ＢＳＤとは、例えば、配列領域の長さを３等分するように配置されうる。
【0064】
本開示では、複数のプロダクトウエハのうち、上ダミー領域の側の端部に位置する一部のウエハを「トップ側のプロダクトウエハ」と称する。また、プロダクトウエハのうち、下ダミー領域の側の端部に位置する一部のウエハを「ボトム側のプロダクトウエハ」と称する。また、トップ側のプロダクトウエハとボトム側のプロダクトウエハとをまとめて「端部のプロダクトウエハ」とも称する。
【0065】
なお、サイドダミーウエハとプロダクトウエハとの間には、モニタウエハが配置される場合がある。モニタウエハは、半導体素子を製作する際、所望の成膜が行われたかをモニタするためのウエハである。本開示では、モニタウエハにプロダクトウエハと同様のパターンが形成される場合、モニタウエハが配置されるモニタ領域は、プロダクト領域Ｐに含まれ得る。一方、モニタウエハにプロダクトウエハと同等の表面積のパターンが形成されない、又はパターンが全く形成されない場合、モニタウエハが配置されるモニタ領域は、上ダミー領域ＴＳＤ又は下ダミー領域ＢＳＤに含まれ得る。
【0066】
ＳＤ領域は、表面積がプロダクトウエハよりも小さいダミーウエハが配置された場合、表面反応の速度が遅くなり、処理ガスの消費量は、プロダクト領域における処理ガスの消費量より少ない。更に、処理室内には、上ダミー領域の更に上側に位置するトップ側空間と、下ダミー領域の下側に位置するボトム側空間とが形成される。このため、トップ側空間とボトム側空間とでは、処理ガスが、余剰ガスとして滞留し易い。この滞留によりトップ側及びボトム側のプロダクトウエハはエッジ側で膜厚が増加し面内均一性を悪化させうる。結果的に面間均一性をも悪化させうる。
【0067】
また、以下では、供給バッファ２２２内におけるそれぞれのガスノズルを、平面視でのウエハ２００の中心Ｃ１より第１原料ガスの流れの上流側に配置されているガス噴射部と、下流側に配置されているガス噴射部とに大まかに分けて説明する。なお、本明細書では、上流側と下流側との境界線上の位置、すなわち、平面視でウエハ２００の中心Ｃ１を含んで仮想鉛直面Ａと直交する仮想線上の位置は、上流側又は下流側のいずれに含まれてもよい。また、平面視における、それぞれのガスノズルの配置位置は、筒状のノズルの中心の位置を意味する。
【0068】
［上流側のノズル］
供給バッファ２２２内の上流側には、第１噴射部としての第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂ、第６噴射部としての第六ガスノズル３４２ｃ１、第２噴射部としての第二ガスノズル３４２ｃ２、第５噴射部としての第五ガスノズル３４２ａ２、及び第７噴射部としての第七ガスノズル３４２ａ１が配置される。
供給バッファ２２２内の上流側には、第１噴射部としての第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂ、第６噴射部としての第六ガスノズル３４２ｃ１、第２噴射部としての第二ガスノズル３４２ｃ２、第５噴射部としての第五ガスノズル３４２ａ２、及び第７噴射部としての第七ガスノズル３４２ａ１が配置される。
【0069】
（第１噴射部）
第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂは、上下方向に延在すると共に、図２に示すように、主排気スリット２３６と対向配置される。プロダクト領域Ｐとダミー領域との両方に対向する噴射孔を有する。第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂは、プロダクトウエハとダミーウエハとに対して上流側から第１原料ガスを供給する。
第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂは、上下方向に延在すると共に、図２に示すように、主排気スリット２３６と対向配置される。プロダクト領域Ｐとダミー領域との両方に対向する噴射孔を有する。第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂは、プロダクトウエハとダミーウエハとに対して上流側から第１原料ガスを供給する。
【0070】
図３に示すように、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂは、基板の面と略平行な方向に沿って配列された３つ以上の噴射孔を有する。なお、本開示では、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂの噴射孔の個数は、１つ以上であればよい。
【0071】
図２に示すように、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂは、複数の直線状の円管が処理室２０１の円周方向に沿って配列されたノズルアレイである。なお、本開示では、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂがノズルアレイであることは必須ではない。
【0072】
（リターンノズル）
図３に示すように、本実施形態では４つの第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂは、２つのリターンノズル３４０，３４１によって形成される。すなわち、４つの第１ノズルのうち図２中の下側の２つのガスノズル３４０ａ，３４０ｂは、１つのリターンノズル３４０によって形成されると共に、図２中の上側の２つのガスノズル３４１ａ，３４１ｂは、他の１つのリターンノズル３４１によって形成される。本開示では、１つのリターンノズルのみによって、２つのノズルが形成されてもよい。
図３に示すように、本実施形態では４つの第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂは、２つのリターンノズル３４０，３４１によって形成される。すなわち、４つの第１ノズルのうち図２中の下側の２つのガスノズル３４０ａ，３４０ｂは、１つのリターンノズル３４０によって形成されると共に、図２中の上側の２つのガスノズル３４１ａ，３４１ｂは、他の１つのリターンノズル３４１によって形成される。本開示では、１つのリターンノズルのみによって、２つのノズルが形成されてもよい。
【0073】
また、本開示では、第１ノズルの個数は、１つであってもよいし、或いは２つ以上の任意の複数の個数であってもよい。また、本開示では、複数のノズルは、リターンノズルであることは必須ではなく、例えば互いに独立した複数のノズルであってよい
【0074】
図３に示すように、２つのリターンノズルは、原料ガスがそれぞれ流通する往路管と復路管とを有する。２つのリターンノズルは、往路管の上端と復路管の上端とが連通される。２つのリターンノズルは、それぞれの復路管同士が隣接し、かつ、それぞれの往路管同士が離れて配置される。本実施形態では、往路管の内径と復路管の内径とは同じである。本開示では、往路管の内径と復路管の内径とは異なっていてもよい。
【0075】
（噴射孔）
２つのリターンノズル３４０，３４１の往路管と復路管とのそれぞれは、リターンノズルの長手方向に沿ってそれぞれ延びる３列以上の噴射孔２３４を有する。噴射孔２３４からは、同一の原料ガスが噴射される。第１原料ガスは、平面視において放射状に噴射される。
２つのリターンノズル３４０，３４１の往路管と復路管とのそれぞれは、リターンノズルの長手方向に沿ってそれぞれ延びる３列以上の噴射孔２３４を有する。噴射孔２３４からは、同一の原料ガスが噴射される。第１原料ガスは、平面視において放射状に噴射される。
【0076】
なお、本開示では、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂが上下方向に沿って配置された３列以上の噴射孔を有することは必須ではなく、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂが、基板の面と平行な面内に、筒部の周方向に沿って並べられた３つ以上の噴射孔を有してもよい。また、本開示では、噴射孔の個数は、１つ、２つ、或いは、４つ以上、任意に設定できる。
【0077】
（仕切板）
図５に示すように、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂの下ダミー領域ＢＳＤよりも下側の側面には、仕切板３５９が、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂの側面から突出した状態で設けられる。仕切板３５９は、処理室２０１の内側で上下方向のガスの流れを妨げる。本実施形態では、仕切板３５９の形状として、図５中の第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂの左右両側に突出している場合が例示されたが、本開示では、これに限定されない。本開示では、仕切板３５９は、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂの周囲の少なくとも一部に設けられればよい。
図５に示すように、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂの下ダミー領域ＢＳＤよりも下側の側面には、仕切板３５９が、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂの側面から突出した状態で設けられる。仕切板３５９は、処理室２０１の内側で上下方向のガスの流れを妨げる。本実施形態では、仕切板３５９の形状として、図５中の第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂの左右両側に突出している場合が例示されたが、本開示では、これに限定されない。本開示では、仕切板３５９は、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂの周囲の少なくとも一部に設けられればよい。
【0078】
（第６噴射部）
第六ガスノズル３４２ｃ１は、少なくともプロダクト領域Ｐに対向する噴射孔を有する。第六ガスノズル３４２ｃ１は、プロダクトウエハとダミーウエハとに対して上流側から第２原料ガスを供給する。
第六ガスノズル３４２ｃ１は、少なくともプロダクト領域Ｐに対向する噴射孔を有する。第六ガスノズル３４２ｃ１は、プロダクトウエハとダミーウエハとに対して上流側から第２原料ガスを供給する。
【0079】
本実施形態では第六ガスノズル３４２ｃ１の噴射孔がプロダクト領域Ｐとダミー領域との両方に設けられた場合が例示されたが、本開示では、第六ガスノズル３４２ｃ１の噴射孔は、プロダクト領域Ｐにのみ設けられてもよい。また、本開示では、第六ガスノズル３４２ｃ１は、必須ではない。
【0080】
（第２噴射部）
第二ガスノズル３４２ｃ２は、上ダミー領域ＴＳＤの基板に対してのみアシストガスを供給する噴射孔を有する。第二ガスノズル３４２ｃ２の噴射孔の個数は、１つ以上である。すなわち第二ガスノズル３４２ｃ２は、１段以上のダミーウエハに対して上流側からアシストガスを供給する。本実施形態では第二ガスノズル３４２ｃ２の噴射孔の個数が１つである場合が例示されたが、本開示では、１つ以上、任意に設定できる。
第二ガスノズル３４２ｃ２は、上ダミー領域ＴＳＤの基板に対してのみアシストガスを供給する噴射孔を有する。第二ガスノズル３４２ｃ２の噴射孔の個数は、１つ以上である。すなわち第二ガスノズル３４２ｃ２は、１段以上のダミーウエハに対して上流側からアシストガスを供給する。本実施形態では第二ガスノズル３４２ｃ２の噴射孔の個数が１つである場合が例示されたが、本開示では、１つ以上、任意に設定できる。
【0081】
本開示では、第二ガスノズル３４２ｃ２は、サイドダミー領域に対しプロダクト領域Ｐよりも多くのアシストガスを噴射する。本実施形態では第二ガスノズル３４２ｃ２の噴射孔が上ダミー領域ＴＳＤにのみ設けられた場合が例示されたが、本開示では、第二ガスノズル３４２ｃ２の噴射孔は、プロダクト領域Ｐとダミー領域との両方に設けられてもよい。
【0082】
噴射孔がプロダクト領域Ｐとダミー領域との両方に設けられる場合、プロダクト領域Ｐよりも多くのアシストガスをダミー領域に噴射するように、例えば、サイドダミー領域側の噴射孔の個数は、プロダクト領域Ｐ側の噴射孔の個数より多く配置される。或いは例えば、サイドダミー領域側において一段に配置される噴射孔の個数が３つであると共に、プロダクト領域Ｐ側において一段に配置される噴射孔の個数が１つであるように、一段に配置される噴射孔の個数を変えてもよい。
【0083】
（第５噴射部）
第五ガスノズル３４２ａ２は、基板の中心より第１原料ガスの流れの上流側に配置され、下ダミー領域ＢＳＤの基板に対してのみアシストガスを供給する噴射孔を有する。第五ガスノズル３４２ａ２の噴射孔の個数は、２つ以上である。すなわち第五ガスノズル３４２ａ２は、２段以上のダミーウエハに対して上流側からアシストガスを供給する。本実施形態では第五ガスノズル３４２ａ２の噴射孔の個数が３つである場合が例示されたが、本開示では、２つ以上、任意に設定できる。
第五ガスノズル３４２ａ２は、基板の中心より第１原料ガスの流れの上流側に配置され、下ダミー領域ＢＳＤの基板に対してのみアシストガスを供給する噴射孔を有する。第五ガスノズル３４２ａ２の噴射孔の個数は、２つ以上である。すなわち第五ガスノズル３４２ａ２は、２段以上のダミーウエハに対して上流側からアシストガスを供給する。本実施形態では第五ガスノズル３４２ａ２の噴射孔の個数が３つである場合が例示されたが、本開示では、２つ以上、任意に設定できる。
【0084】
本実施形態では、第二ガスノズル３４２ｃ２と第五ガスノズル３４２ａ２との２本のノズルが上流側に配置されることによって、全てのウエハのそれぞれの膜厚を調整することができ、結果、ウエハ全体の面間均一性を調整できる。なお、本開示では、第五ガスノズル３４２ａ２は必須ではない。第五ガスノズル３４２ａ２が設けられない場合、第二ガスノズル３４２ｃ２が、上ダミー領域ＴＳＤに対向する噴射孔と下ダミー領域ＢＳＤに対向する噴射孔との両方を有してもよい。また、本開示では、第二ガスノズル３４２ｃ２は、下ダミー領域ＢＳＤに対向する噴射孔のみを有してもよい。
【0085】
（第７噴射部）
第七ガスノズル３４２ａ１は、少なくともプロダクト領域Ｐに対向する噴射孔を有する。本実施形態では第七ガスノズル３４２ａ１の噴射孔がプロダクト領域Ｐとダミー領域との両方に設けられた場合が例示されたが、本開示では、第七ガスノズル３４２ａ１の噴射孔は、プロダクト領域Ｐにのみ設けられてもよい。また、本開示では、第七ガスノズル３４２ａ１は、必須ではない。
第七ガスノズル３４２ａ１は、少なくともプロダクト領域Ｐに対向する噴射孔を有する。本実施形態では第七ガスノズル３４２ａ１の噴射孔がプロダクト領域Ｐとダミー領域との両方に設けられた場合が例示されたが、本開示では、第七ガスノズル３４２ａ１の噴射孔は、プロダクト領域Ｐにのみ設けられてもよい。また、本開示では、第七ガスノズル３４２ａ１は、必須ではない。
【0086】
第七ガスノズル３４２ａ１は、プロダクトウエハとダミーウエハとに対して上流側からアシストガスを供給する。第七ガスノズル３４２ａ１のアシストガスは、第１原料ガスと第２原料ガスとのいずれとも異なる種類のガスである。第七ガスノズル３４２ａ１によって、全てのプロダクトウエハのそれぞれの面内均一性を調整できる。
【0087】
また、第七ガスノズル３４２ａ１は、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂから第１原料ガスが供給されると共に第六ガスノズル３４２ｃ１から第２原料ガスが供給されているときにアシストガスを供給する。
【0088】
また、本実施形態では、第六ガスノズル３４２ｃ１と第七ガスノズル３４２ａ１とは、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂを挟むように配置される。また、第七ガスノズル３４２ａ１は、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂから第１４族元素の原料ガスである第１原料ガスが供給されているときにアシストガスを供給する。第１４族元素の原料ガスは、例えば、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ等である。なお、本開示では、第１原料ガスは、第１４族元素以外の原料ガスであってもよい。
【0089】
［下流側のノズル］
供給バッファ２２２内の下流側には、第３噴射部としての第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２、及び第４噴射部としての第四ガスノズル３４３ｂが配置される。
供給バッファ２２２内の下流側には、第３噴射部としての第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２、及び第４噴射部としての第四ガスノズル３４３ｂが配置される。
【0090】
（第３噴射部）
第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２は、プロダクト領域Ｐとダミー領域との両方に対向する噴射孔を有する。第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２は、プロダクトウエハとダミーウエハとに対して下流側から不活性ガスを供給する。第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２によって、全てのプロダクトウエハのそれぞれの面内均一性を調整できる。
第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２は、プロダクト領域Ｐとダミー領域との両方に対向する噴射孔を有する。第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２は、プロダクトウエハとダミーウエハとに対して下流側から不活性ガスを供給する。第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２によって、全てのプロダクトウエハのそれぞれの面内均一性を調整できる。
【0091】
本実施形態では、一対の第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２が、主排気孔と基板の中心とを結ぶ仮想鉛直面Ａを挟んで仮想鉛直面Ａの両側にそれぞれ設けられる。なお、本開示では、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２の個数は、一対に限定されず、１つであってもよいし、或いは、３つ以上であってもよい。
【0092】
第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２は、平面視で、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２の噴射方向とウエハ２００の中心Ｃ１とを結ぶ第２仮想線Ｌ２と仮想鉛直面Ａとの間の角度（供給バッファ２２２側を起点とする）が鈍角である位置にカウンターノズルとして設けられる。カウンターノズルの第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２は、カウンターバッファ２２２ｄの内側にそれぞれ収容される。カウンターバッファ２２２ｄは、供給バッファ２２２と同様に、内管１２の筒部の側壁に設けられ側壁から外側に突出する領域である。
【0093】
なお、本実施形態では、第二ガスノズル３４２ｃ２と第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２との両方が設けられた場合が例示されたが、本開示では、第二ガスノズル３４２ｃ２と第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２との両方が設けられることは、必須ではない。第二ガスノズル３４２ｃ２と第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２とのうち少なくとも一方が設けられればよい。
【0094】
（水平噴射孔及び傾斜噴射孔）
図５に示すように、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２は、複数の水平噴射孔３５４と傾斜噴射孔３５５とを備える。図６に示すように、水平噴射孔３５４は、基板の面と略平行に開口する。また、傾斜噴射孔３５５は、複数の水平噴射孔３５４のうち最上段の水平噴射孔３５４よりも高い位置に設けられる。傾斜噴射孔３５５は、図６中で斜め上方に向かって開口する。なお、本開示では、傾斜噴射孔３５５の個数は、１つに限定されず、複数であってもよい。
図５に示すように、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２は、複数の水平噴射孔３５４と傾斜噴射孔３５５とを備える。図６に示すように、水平噴射孔３５４は、基板の面と略平行に開口する。また、傾斜噴射孔３５５は、複数の水平噴射孔３５４のうち最上段の水平噴射孔３５４よりも高い位置に設けられる。傾斜噴射孔３５５は、図６中で斜め上方に向かって開口する。なお、本開示では、傾斜噴射孔３５５の個数は、１つに限定されず、複数であってもよい。
【0095】
（第４噴射部）
第四ガスノズル３４３ｂは、上ダミー領域ＴＳＤに対向する噴射孔と下ダミー領域ＢＳＤに対向する噴射孔との両方を有する。第四ガスノズル３４３ｂには、プロダクト領域Ｐに対向する噴射孔は形成されない。すなわち第四ガスノズル３４３ｂは、上ダミー領域ＴＳＤと下ダミー領域ＢＳＤとにのみ不活性ガスを噴射する。本開示では、第四ガスノズル３４３ｂの噴射孔の個数は、上ダミー領域ＴＳＤと下ダミー領域ＢＳＤとのそれぞれにおいて任意に設定できる。
第四ガスノズル３４３ｂは、上ダミー領域ＴＳＤに対向する噴射孔と下ダミー領域ＢＳＤに対向する噴射孔との両方を有する。第四ガスノズル３４３ｂには、プロダクト領域Ｐに対向する噴射孔は形成されない。すなわち第四ガスノズル３４３ｂは、上ダミー領域ＴＳＤと下ダミー領域ＢＳＤとにのみ不活性ガスを噴射する。本開示では、第四ガスノズル３４３ｂの噴射孔の個数は、上ダミー領域ＴＳＤと下ダミー領域ＢＳＤとのそれぞれにおいて任意に設定できる。
【0096】
第四ガスノズル３４３ｂは、平面視で、第四ガスノズル３４３ｂの中心とウエハ２００の中心Ｃ１とを結ぶ第２仮想線Ｌ２と仮想鉛直面Ａとの間の角度（供給バッファ２２２側を起点とする）が鈍角である位置にカウンターノズルとして設けられる。すなわち、第四ガスノズル３４３ｂは、第１原料ガスの流れの下流側で、仮想鉛直面Ａの外側に配置される。本開示では、第四ガスノズル３４３ｂの配置位置は、任意である。カウンターノズルの第四ガスノズル３４３ｂは、カウンターバッファ２２２ｅの内側に収容される。カウンターバッファ２２２ｅは、供給バッファ２２２と同様に、内管１２の筒部の側壁に設けられ側壁から外側に突出する領域である。
【0097】
図２に示すように、第四ガスノズル３４３ｂは、ウエハ２００の中心Ｃ１より外側の領域であってウエハ２００の第四ガスノズル３４３ｂが配置された側の周縁との間の上流側の領域に向かって不活性ガスを噴射する。具体的には、図２中では第四ガスノズル３４３ｂの噴射方向として、ウエハ２００の中心Ｃ１に向かう方向が点線で例示されている。しかし、図２中に一点鎖線で例示された第四ガスノズル３４３ｂの噴射方向のように、噴射方向が下流側では仮想鉛直面Ａと交差することなく、ウエハ２００の中心Ｃ１よりも上流側に向かうように、第四ガスノズル３４３ｂの噴射方向を構成することもできる。本開示では、第四ガスノズル３４３ｂの噴射方向は、任意である。
【0098】
第四ガスノズル３４３ｂは、一対の第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２のうち図２中の上側の一方の第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２に隣接して設けられる。なお、本明細書において「ノズル同士が隣接する」とは、隣接するノズル同士の間に排気孔が設けられる場合も含む。
【0099】
また、図２に示すように、処理室２０１は、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２と第四ガスノズル３４３ｂとの間に副排気スリット２３８を有する。なお、本開示では、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２と第四ガスノズル３４３ｂとの間の副排気スリット２３８は必須ではない。また、本実施形態では、第四ガスノズル３４３ｂは、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２よりも主排気スリット２３６に近い位置に配置される。なお、本開示では、第四ガスノズル３４３ｂは、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２よりも主排気スリット２３６から遠くてもよい。
【0100】
図５に示すように、第四ガスノズル３４３ｂは、上ダミー領域ＴＳＤに収容される複数の基板のうち最上段を除く少なくとも１つの基板に対応して開口する上噴射孔３５６を有する。また、第四ガスノズル３４３ｂは、下ダミー領域ＢＳＤに収容される複数の基板のうち最下段を除く少なくとも２つの基板に対応して開口する下噴射孔３５７を有する。
【0101】
なお、本開示では、上噴射孔３５６の配置位置は、最上段であってもよい。また、本開示では、下噴射孔３５７の配置位置は、最下段であってもよい。また、本開示では、下噴射孔３５７は、１つの基板にのみ対応して開口してもよい。
【0102】
（第四ガスノズル３４３ｂの噴射孔の直径）
本実施形態では、第四ガスノズル３４３ｂの噴射孔の孔径は、０．８ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。孔径が、０．８ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることによって、ボトム側の面内均一性を約０．１％、トップ側の面内均一性を約０．２％に実現できる。
本実施形態では、第四ガスノズル３４３ｂの噴射孔の孔径は、０．８ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。孔径が、０．８ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることによって、ボトム側の面内均一性を約０．１％、トップ側の面内均一性を約０．２％に実現できる。
【0103】
第四ガスノズル３４３ｂの噴射孔の孔径が、０．８ｍｍ未満である場合、ノズル内圧が高まることによって、ノズルの基部からガスが漏れ易くなる懸念が生じる。また、孔径が、３．０ｍｍを超える場合、ノズル内を上昇してきた惰性によって、噴射孔を出たガスが、水平方向でなく上向きに放出される懸念が生じる。また、ノズルの頂部側と底部側との圧力差、すなわち噴出量の差が大きくなり易い。
【0104】
（面内均一性）
ここで、本実施形態における面内均一性の測定方法を説明する。まず、測定対象であるウエハ上に１５個の測定点が設定される。１５個の測定点は、ウエハの中心と、ウエハの中心から放射方向又は中心からの距離とが互いに異なる１４個の測定点とを含む。
ここで、本実施形態における面内均一性の測定方法を説明する。まず、測定対象であるウエハ上に１５個の測定点が設定される。１５個の測定点は、ウエハの中心と、ウエハの中心から放射方向又は中心からの距離とが互いに異なる１４個の測定点とを含む。
【0105】
そして、１５個の測定点のそれぞれの膜厚が、分光エリプソメトリー法等の公知の方法で測定される。また、１５個の測定値によって、膜厚の平均値が算出される。そして、１５個の測定値の最大値、最小値及び平均値を用いた以下の式によって、測定対象のウエハの面内均一性［％］を算出できる。
面内均一性［％］＝（最大値－最小値）／平均値×１００
この定義による面内均一性は、非負の数であり０に近いほど均一性が良いことを示す。
面内均一性［％］＝（最大値－最小値）／平均値×１００
この定義による面内均一性は、非負の数であり０に近いほど均一性が良いことを示す。
【0106】
（第四ガスノズル３４３ｂの噴射孔の直径）
次に、第四ガスノズル３４３ｂの噴射孔の直径について説明する。ここで、第四ガスノズル３４３ｂの内圧がプロセス性能に対して与える影響が大きい場合、例えば、第四ガスノズル３４３ｂの基部からガスが漏れることによって、処理室２０１の内側におけるボトム側のガス濃度が変動し易い。第四ガスノズル３４３ｂの内圧がプロセス性能に対して与える影響を抑制するため、本実施形態では、第四ガスノズル３４３ｂの孔径を調整可能である。
次に、第四ガスノズル３４３ｂの噴射孔の直径について説明する。ここで、第四ガスノズル３４３ｂの内圧がプロセス性能に対して与える影響が大きい場合、例えば、第四ガスノズル３４３ｂの基部からガスが漏れることによって、処理室２０１の内側におけるボトム側のガス濃度が変動し易い。第四ガスノズル３４３ｂの内圧がプロセス性能に対して与える影響を抑制するため、本実施形態では、第四ガスノズル３４３ｂの孔径を調整可能である。
【0107】
具体的には、第四ガスノズル３４３ｂの噴射孔の孔径を、０．８ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下に設定できる。孔径が、０．８ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることによって、ボトム側のプロダクトウエハの面内均一性を約０．１％、トップ側のプロダクトウエハの面内均一性を約０．２％に実現できる。
【0108】
孔径が、０．８ｍｍ未満である場合、ノズル内圧が高まることによって、ノズルの基部からガスが漏れ易くなる懸念が生じる。一方、孔径が、３．０ｍｍを超える場合、ノズル内を上昇してきた惰性によって、噴射孔を出たガスが、水平方向でなく上向きに放出される懸念が生じる。また、ノズルのトップ側とボトム側との圧力差、すなわち噴出量の差が大きくなり易い。
【0109】
（制御部）
次に、制御部２８０について図７を参照しつつ説明する。図７は、基板処理装置１０を示すブロック図であり、基板処理装置１０の制御部２８０（すなわち、コントローラ）は、コンピュータとして構成されている。このコンピュータは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、及びＩ／Ｏポート１２１ｄを備えている。
次に、制御部２８０について図７を参照しつつ説明する。図７は、基板処理装置１０を示すブロック図であり、基板処理装置１０の制御部２８０（すなわち、コントローラ）は、コンピュータとして構成されている。このコンピュータは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、及びＩ／Ｏポート１２１ｄを備えている。
【0110】
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。制御部２８０には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。
【0111】
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。
【0112】
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制御部２８０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、基板処理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。
【0113】
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、又は、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（すなわち、ワークエリア）として構成されている。
【0114】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ３２０ａ～３２０ｉ、バルブ３３０ａ～３３０ｉ、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、回転機構２６７、エレベータ１１５等に接続されている。
【0115】
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。
【0116】
ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ３２０ａ～３２０ｉによる各種ガスの流量調整動作、バルブ３３０ａ～３３０ｉの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作を制御するように構成されている。また、ＣＰＵ１２１ａは、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の起動及び停止、温度センサに基づくヒータ２０７の温度調整動作を制御するように構成されている。更に、ＣＰＵ１２１ａは、回転機構２６７によるボート２１７の回転及び回転速度調節動作、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。
【0117】
制御部２８０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、本実施形態の制御部２８０を構成することができる。外部記憶装置としては、例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、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が挙げられる。
【0118】
＜基板処理方法＞
次に、本実施形態に係る基板処理装置１０を用いた基板処理方法を、図８を参照しつつ説明する。本実施形態では、半導体デバイスの製造工程の一例として、原料ガスと反応ガスとを交互に処理室２０１に供給することで膜処理を行うサイクル処理を説明する。
次に、本実施形態に係る基板処理装置１０を用いた基板処理方法を、図８を参照しつつ説明する。本実施形態では、半導体デバイスの製造工程の一例として、原料ガスと反応ガスとを交互に処理室２０１に供給することで膜処理を行うサイクル処理を説明する。
【0119】
サイクル処理では、ソースの一例としてシリコン（Ｓｉ）原料ガスが用いられると共に、リアクタントとして窒素（Ｎ２）含有ガスが用いられることによって、基板上でＳｉ窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜、以下、ＳｉＮ膜ともいう）が形成される。
【0120】
ＳｉＮ膜は、図８中のステップＳ３における成膜工程１と、ステップＳ４における成膜工程２と、ステップＳ５における成膜工程３と、ステップＳ６における成膜工程４とを非同時に行うサイクルを、１回以上の所定回数行うことによって形成される。
【0121】
成膜工程１は、内管１２のウエハ２００に対して原料ガスを供給する工程である。成膜工程２は、残留した原料ガスを内管１２から除去する排気工程である。成膜工程３は、内管１２のウエハ２００に対してＮ２含有ガスの反応ガスを供給する工程である。成膜工程４は、残留した反応ガスを内管１２から除去する排気工程である。
【0122】
まず、図８中のステップＳ１において、ウエハ２００をボート２１７に装填する。ボート２１７を内管１２に搬入することによって、内管１２の筒部の内側に基板を収容する。次に、図８中のステップＳ２において、ボート２１７を内管１２に搬入後、内管１２内の圧力及び温度を調整する。次に、成膜工程１～４の４つのステップを順次実行する。以下、それぞれのステップを詳細に説明する。
【0123】
（成膜工程１）
成膜工程１では、図８中のステップＳ３において、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂを用いて、ウエハ２００に向かって第１原料ガスを噴射しつつ、主排気スリット２３６と２つの副排気スリット２３８とを用いて、噴射された原料ガスを筒部の外部に排気する。
成膜工程１では、図８中のステップＳ３において、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂを用いて、ウエハ２００に向かって第１原料ガスを噴射しつつ、主排気スリット２３６と２つの副排気スリット２３８とを用いて、噴射された原料ガスを筒部の外部に排気する。
【0124】
ガス供給管３１０ａから供給される第１原料ガスとしては、例えばＳｉソースガスが挙げられる。また、第１原料ガスとしては、例えば、Ｓｉ及びハロゲン含有ガスを用いることができる。Ｓｉ及びハロゲン含有ガスとしては、例えば、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等の無機クロロシラン系ガスを用いることができる。Ｓｉ及びハロゲン含有ガスとしては、これらのうちの１つ以上を用いることができる。第１原料ガスは、本開示の第１原料に対応する。なお、本開示では、第１原料はガスに限定されず、例えばミスト状物質等の液体状物質であってもよい。
【0125】
また、上流側からは、第二ガスノズル３４２ｃ２、第五ガスノズル３４２ａ２、第七ガスノズル３４２ａ１を用いて、例えばＮ２等のアシストガスをウエハ２００に向かって噴射する。すなわち、本実施形態では、第七ガスノズル３４２ａ１は、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂから第１原料ガスが供給されるときに、アシストガスを供給する。また、下流側からは、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２、第四ガスノズル３４３ｂを用いて、例えばＮ２等の不活性ガスをウエハ２００に向かって噴射する。
【0126】
（成膜工程２）
成膜工程２では、第１原料ガスとキャリアガスの供給を止める。真空ポンプ２４６等の排気ポンプとＡＰＣバルブ２４４等とを制御することによって、反応管２０３の内部の圧力が所定の圧力（すなわち、真空度）となるよう真空排気する。図９に示すように、第二ガスノズル３４２ｃ２、第五ガスノズル３４２ａ２からのアシストガス、及び、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２、第四ガスノズル３４３ｂからの不活性ガスの供給は継続される。
成膜工程２では、第１原料ガスとキャリアガスの供給を止める。真空ポンプ２４６等の排気ポンプとＡＰＣバルブ２４４等とを制御することによって、反応管２０３の内部の圧力が所定の圧力（すなわち、真空度）となるよう真空排気する。図９に示すように、第二ガスノズル３４２ｃ２、第五ガスノズル３４２ａ２からのアシストガス、及び、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２、第四ガスノズル３４３ｂからの不活性ガスの供給は継続される。
【0127】
また、第七ガスノズル３４２ａ１からのＮ２ガスの流量を増加させることによって、パージ効果を高める。なお、成膜工程２では、不活性ガス、例えばキャリアガスとして使ったＮ２ガスをパージガスとして内管１２内に供給すると、残留する原料ガスを排気する効果が更に高まる。成膜工程２の終了時、第七ガスノズル３４２ａ１からのＮ２ガスの流量は、元の流量まで減少される。
【0128】
（成膜工程３）
成膜工程３では、第２原料ガスとしての反応ガスを内管１２内に供給する。反応体である反応ガスとしては、例えば、Ｓｉ非含有ガス、酸化ガス、水素（Ｈ２）等の還元剤である還元ガスを採用できる。或いは、例えば、Ｎ２含有ガスを反応ガスとして採用できる。
成膜工程３では、第２原料ガスとしての反応ガスを内管１２内に供給する。反応体である反応ガスとしては、例えば、Ｓｉ非含有ガス、酸化ガス、水素（Ｈ２）等の還元剤である還元ガスを採用できる。或いは、例えば、Ｎ２含有ガスを反応ガスとして採用できる。
【0129】
本実施形態では、例えば、ガス供給管３１０ｃから供給される第２原料ガスとしては、アンモニア（ＮＨ３）ガスが挙げられる。ＮＨ３ガスとキャリアガスとを内管１２内に供給しつつ、複数の排気スリットから排気する。ＮＨ３ガスの供給により、ウエハ２００の下地膜上のＳｉを含む膜とＮＨ３ガスとが反応する。反応によって、ウエハ２００上にＳｉＮ膜が形成される。第２原料ガスは、本開示の第２原料に対応する。なお、本開示では、第２原料はガスに限定されず、例えばミスト状物質等の液体状物質であってもよい。
【0130】
成膜工程３では、第二ガスノズル３４２ｃ２、第七ガスノズル３４２ａ１、第五ガスノズル３４２ａ２からのアシストガス、及び、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２、第四ガスノズル３４３ｂからの不活性ガスの供給は継続される。すなわち、本実施形態では、第七ガスノズル３４２ａ１は、第六ガスノズル３４２ｃ１から第２原料ガスが供給されているときに、アシストガスを供給する。
【0131】
（成膜工程４）
成膜工程４では、膜を形成後、真空ポンプ２４６等の排気ポンプとＡＰＣバルブ２４４等とを制御することによって、反応管２０３の内部の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気する。第二ガスノズル３４２ｃ２、第五ガスノズル３４２ａ２からのアシストガス、及び、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２、第四ガスノズル３４３ｂからの不活性ガスの供給は継続される。
成膜工程４では、膜を形成後、真空ポンプ２４６等の排気ポンプとＡＰＣバルブ２４４等とを制御することによって、反応管２０３の内部の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気する。第二ガスノズル３４２ｃ２、第五ガスノズル３４２ａ２からのアシストガス、及び、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２、第四ガスノズル３４３ｂからの不活性ガスの供給は継続される。
【0132】
また、第七ガスノズル３４２ａ１からのＮ２ガスの流量を増加させることによって、パージ効果を高める。なお、成膜工程４では、不活性ガス、例えばキャリアガスとして使ったＮ２ガスをパージガスとして内管１２内に供給すると、残留するＮ２含有ガスの反応ガスを内管１２から排気する効果が更に高まる。成膜工程４の終了時、第七ガスノズル３４２ａ１からのＮ２ガスの流量は、元の流量まで減少される。
【0133】
本実施形態では、成膜工程１～４において、第七ガスノズル３４２ａ１は、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂから第１原料ガスが供給されるとき、又は、第六ガスノズル３４２ｃ１から第２原料ガスが供給されているときにアシストガスを供給する。なお、本開示では、第七ガスノズル３４２ａ１は、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂから第１原料ガスが供給されるとき以外に、或いは、第六ガスノズル３４２ｃ１から第２原料ガスが供給されているとき以外に、アシストガスを供給してもよい。
【0134】
そして、上述した成膜工程１～４を１サイクルとし、図８中のステップＳ７において、成膜工程１～４のサイクルを所定回数実施することにより、ウエハ２００上に所定の膜厚のＳｉＮ膜を形成することができる。本実施形態では、成膜工程１～４は、複数回繰り返される。本開示では、成膜工程１～４は、繰り返されることなく、１回ずつ行われてもよい。
【0135】
上述の成膜処理が完了した後、図８中のステップＳ８において、内管１２内の圧力を常圧（すなわち、大気圧）に復帰させる。具体的には、例えば、Ｎ２ガス等の不活性ガスを内管１２内へ供給して排気する。これにより、内管１２内が不活性ガスでパージされ、内管１２内に残留するガス等が内管１２内から除去される。その後、内管１２内の雰囲気が不活性ガスに置換され、内管１２内の圧力が常圧に復帰される。
【0136】
そして、図８中のステップＳ９において、内管１２からウエハ２００を搬出すれば、本実施形態に係る基板処理が終了する。上記の一連の工程によって、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を構成できる。
【0137】
（解析例）
次に、本実施形態に係る基板処理装置１０を用いて行われた基板処理方法によって得られたプロダクトウエハの面内均一性を測定した結果を解析例として、比較例の結果と共に説明する。比較例に係る基板処理装置は、本実施形態に係る基板処理装置１０と比べ、第四ガスノズル３４３ｂが設けられていない点が異なる。比較例に係る基板処理装置の第四ガスノズル３４３ｂ以外の構成は、本実施形態の基板処理装置と同様である。
次に、本実施形態に係る基板処理装置１０を用いて行われた基板処理方法によって得られたプロダクトウエハの面内均一性を測定した結果を解析例として、比較例の結果と共に説明する。比較例に係る基板処理装置は、本実施形態に係る基板処理装置１０と比べ、第四ガスノズル３４３ｂが設けられていない点が異なる。比較例に係る基板処理装置の第四ガスノズル３４３ｂ以外の構成は、本実施形態の基板処理装置と同様である。
【0138】
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）中では、測定によって得られた１５点の膜厚のうちの最大値が上側の白丸のデータ点によって表されている。また、最小値が、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）中の下側の比較的小さい黒丸のデータ点によって表されている。すなわち、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）中では、横軸のそれぞれの位置に対応するプロダクトウエハの膜厚の最大値と最小値との膜厚差が、上側の白丸のデータ点と下側の比較的小さい黒丸のデータ点との間の長さによって例示されている。また、１５点の膜厚の平均値が、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）中の最大値と最小値との間の比較的大きい黒丸のデータ点によって表されている。
【0139】
図１０（Ａ）に示すように、比較例の場合、上ダミー領域ＴＳＤの最上段のプロダクトウエハ、並びに、下ダミー領域ＢＳＤにおける最下段のプロダクトウエハ及び下から二番目のプロダクトウエハのそれぞれの膜厚差が比較的大きい。一方、図１０（Ｂ）に示すように、本実施形態では、上ダミー領域ＴＳＤの最上段のプロダクトウエハ、並びに、下ダミー領域ＢＳＤにおける最下段のプロダクトウエハ及び下から二番目のプロダクトウエハのそれぞれの膜厚差は、比較例と比べ、減少した。
【0140】
下ダミー領域ＢＳＤにおける最下段のプロダクトウエハの面内均一性について、比較例では１．０％であったが、本実施形態では、０．２％と、比較例より０．８ポイント低下させることができた。また、上ダミー領域ＴＳＤの最上段のプロダクトウエハの面内均一性について、比較例では０．５％であったが、本実施形態では、０．１％と、比較例より０．４ポイント低下させることができた。すなわち、本実施形態では、プロダクト領域Ｐに収容される複数のウエハ２００のうちサイドダミー領域の側の端部に位置する複数のウエハ２００の面内均一性は、０．２％以下であった。
【0141】
また、解析例では、本実施形態のプロダクトウエハ全体の面間均一性は、比較例の場合と同等であった。すなわち、本実施形態によれば、プロダクトウエハ全体における面間均一性を確保しつつ、端部のプロダクトウエハの面内均一性を調整できることが分かった。
【0142】
（作用効果）
本態様によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
本態様によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
【0143】
本実施形態に係る基板処理装置１０では、サイドダミー領域にのみ不活性ガスを供給する第四ガスノズル３４３ｂによって、端部のプロダクトウエハに向かって不活性ガスが直接供給されるので、端部のプロダクトウエハが増膜しても、膜厚を効率的に減らすことができる。このため、プロダクト領域Ｐに配列された複数のプロダクトウエハの中で局所的に、端部のプロダクトウエハの面内均一性を向上できる。
【0144】
特に、本実施形態では、基板上のガス流の下流側に設けられた第四ガスノズル３４３ｂが、上流側に設けられた第二ガスノズル３４２ｃ２と第五ガスノズル３４ａ２と組み合せられることによって、トップ側のプロダクトウエハの面内均一性とボトム側のプロダクトウエハの面内均一性と、プロダクトウエハ全体の面間均一性とを、それぞれ独立に制御できる。
【0145】
また、本実施形態では、第四ガスノズル３４３ｂが下流側に配置されることによって、ウエハ全体への影響を小さくすることができる。すなわち、第四ガスノズル３４３ｂからは端部のプロダクトウエハのみに対して不活性ガスが噴射されるので、プロダクトウエハ全体における面間均一性を調整するために他のノズルから噴射されるガスへの影響を低下させることができる。なお、本実施形態に係る基板処理装置１０を用いた半導体装置の製造方法及び基板処理プログラムにおけるそれぞれの効果も、基板処理装置１０の場合と同様である。
【0146】
また、本実施形態では、第二ガスノズル３４２ｃ２と第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２との両方が設けられると共に、第四ガスノズル３４３ｂは、基板の中心より第１原料ガスの流れの下流側に配置される。上流側に配置された第二ガスノズル３４２ｃ２と下流側に配置された第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２との両方によって、プロダクトウエハ全体の面内均一性が制御される。このため、第四ガスノズル３４３ｂによる端部のプロダクトウエハにおける面内均一性制御の確実性を向上できる。
【0147】
また、本実施形態では、基板処理装置は、基板の中心より第１原料ガスの流れの上流側に配置され、下ダミー領域ＢＳＤの基板に対してのみアシストガスを供給する噴射孔を有する第五ガスノズル３４ａ２と、を更に備える。また、第二ガスノズル３４２ｃ２は、上ダミー領域ＴＳＤの基板に対してのみアシストガスを供給する噴射孔を有する。このため、トップ側のプロダクトの面内均一性とウエハボトム側のプロダクトウエハの面内均一性とを、独立して制御できる。
【0148】
また、本実施形態では、基板処理装置は、第２原料ガスを供給する第六ガスノズル３４２ｃ１と、上流側からアシストガスを供給する第七ガスノズル３４２ａ１とを更に有する。第七ガスノズル３４２ａ１によって、第１原料ガスと第２原料ガスとを希釈できるので、それぞれの原料ガスの供給効率を向上できる。また、第七ガスノズル３４２ａ１によって、成膜処理時のガス置換性を向上できると共に、供給バッファ２２２を出たガスが、処理室２０１内の渦や乱流等に起因して再び供給バッファ２２２に戻ること、すなわち戻り流を抑制することができる。
【0149】
また、本実施形態では、一対の第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２が、主排気孔と基板の中心とを結ぶ直線を挟んで直線の両側にそれぞれ設けられる。このため、不活性ガスを効率的に処理室２０１内に供給できるので、処理室内における渦の発生を抑制できると共に、全体的に窒素ガスの使用量を削減できる。
【0150】
また、本実施形態では、第七ガスノズル３４２ａ１は、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂから第１原料ガスが供給されるとき、又は、第六ガスノズル３４２ｃ１から第２原料ガスが供給されているときにアシストガスを供給する。このため、原料ガスの供給効率の向上、ガス置換性の向上、及び戻り流の抑制のそれぞれを一層図ることができる。
【0151】
また、本実施形態では、第六ガスノズル３４２ｃ１と第七ガスノズル３４２ａ１とは、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂを挟むように配置される。また、第七ガスノズル３４２ａ１は、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂから第１４族元素の原料ガスである第１原料ガスが供給されているときにアシストガスを供給する。このため、原料ガスの供給効率の向上、ガス置換性の向上、及び戻り流の抑制のそれぞれを一層図ることができる。
【0152】
また、本実施形態では、第四ガスノズル３４３ｂは、第１原料ガスの流れの下流側で、仮想鉛直面Ａの外側に配置される。また、第四ガスノズル３４３ｂは、ウエハ２００の中心Ｃ１より外側の領域であって、ウエハ２００における第四ガスノズル３４３ｂが配置された側の周縁とウエハ２００の中心Ｃ１との間に位置する上流側の領域に向かって不活性ガスを噴射する。このため、第四ガスノズル３４３ｂによるウエハの減膜効果の最大化を図ることができる。
【0153】
また、本実施形態では、処理室２０１の内側で第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂの下ダミー領域ＢＳＤよりも下側の側面に、側面から突出し、上下方向のガスの流れを妨げる仕切板が設けられる。このため、排気される原料ガスの流量がより均等化されるので、複数のウエハ２００の表面の間における膜の面間均一性が改善される。
【0154】
また、本実施形態では、第四ガスノズル３４３ｂは、一対の第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２の一方に隣接して設けられる。また、処理室２０１は、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２と第四ガスノズル３４３ｂの間に副排気スリット２３８を有する。このため、排気される原料ガスの流量がより均等化されるので、複数のウエハ２００の表面の間における膜の面間均一性が改善される。
【0155】
また、本実施形態では、１つの主排気スリット２３６の筒部の周方向に沿った開口幅は、筒部の軸の方向に沿って、主排気口２３０と反対側から主排気口２３０に向かうに従って（すなわち、上側から下側に向かうに従って）狭くなる。また、２つの副排気スリット２３８のそれぞれの筒部の周方向に沿った開口幅は、筒部の軸の方向に沿って、一対の副排気口のそれぞれと反対側から一対の副排気口に向かうに従って狭くなる。このため、軸の方向に沿って多段に積載されたウエハ２００の間において、排気される原料ガスの流量がより均等化されるので、複数のウエハ２００の表面の間における膜の面間均一性が改善される。
【0156】
また、本実施形態では、主排気部を形成する処理室２０１の側壁の一部に、前記側壁から外側に向かって突出し、突出長さが上下方向に沿って排気ポートと反対側から排気ポートに向かうに従って短くなる、排気流量調整部としてのフィン等の部材を備えてもよい。排気流量調整部によって、主排気口と副排気口とに近い底部側から排気される原料ガスの流量が、頂部側から排気される原料ガスの流量との間で、違いが小さくなるように抑制される。このため、上下方向に沿って多段に積載されたウエハ２００の間において、排気される原料ガスの流量が均等化される。結果、複数のウエハ２００の表面の間における膜の面間均一性が改善される。また、スリットの開口幅が軸の方向に沿って排気口と反対側から排気口に向かうに従って狭くなるように、筒部の側壁を加工する手間が不要である。
【0157】
また、本実施形態では、上流側に配置された第二ガスノズル３４２ｃ２と下流側に配置された第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２との両方によって、プロダクトウエハ全体の面内均一性が制御される。また、第四ガスノズル３４３ｂは、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２よりも主排気孔に近い位置に配置される。このため、第四ガスノズル３４３ｂによる端部のプロダクトウエハにおける面内均一性制御の確実性をより向上できる。
【0158】
また、本実施形態では、第四ガスノズル３４３ｂは、上ダミー領域ＴＳＤに収容される複数の基板のうち最上段を除く少なくとも１つの基板に対応して開口する上噴射孔を有する。また、第四ガスノズル３４３ｂは、下ダミー領域ＢＳＤに収容される複数の基板のうち最下段を除く少なくとも２つの基板に対応して開口する下噴射孔を有する。このため、上ダミー領域ＴＳＤと下ダミー領域ＢＳＤとにおける原料ガスの過剰な希釈が抑制される。また、サイドダミー領域とプロダクト領域Ｐとを跨ぐ活性種の拡散を軽減できる。このため、面間均一性を更に向上できると共に、安定化させることができる。
【0159】
また、本実施形態では、第三ガスノズル３４３ａ１，３４３ａ２は、基板の面と略平行に開口する複数の水平噴射孔と、複数の水平噴射孔のうち最上段の水平噴射孔よりも高い位置に設けられ、斜め上方に向かって開口する傾斜噴射孔とを備える。このため、上ダミー領域ＴＳＤとプロダクト領域Ｐとを跨ぐ活性種の拡散を一層軽減できる。
【0160】
また、本実施形態では、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂは、基板の面と略平行な方向に沿って配列された３つ以上の噴射孔を有する。このため、不活性ガスを効率的に処理室２０１内に供給できるので、処理室２０１内における渦の発生を抑制できる。
【0161】
また、本実施形態では、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂは、複数の直線状の円管が処理室２０１の円周方向に沿って配列されたノズルアレイである。このため、処理ガスを効率的に広い角度で面状に供給できるので、処理室２０１内における渦の発生を抑制できる。
【0162】
また、本実施形態では、トップ側のプロダクトウエハ及びボトム側のプロダクトウエハのうち少なくとも１つのプロダクトウエハにおける面内均一性は、０．２％以下である。これにより全てのプロダクトウエアが要求された面内均一性を満たすので高い歩留まりが達成されうる。
【0163】
＜本開示の他の態様＞
本開示は上記の開示した実施形態の態様によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本開示を限定するものであると理解すべきではない。本開示は上記の態様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。
本開示は上記の開示した実施形態の態様によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本開示を限定するものであると理解すべきではない。本開示は上記の態様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。
【0164】
（第１変形例）
例えば、本実施形態では、第四ガスノズル３４３ｂの配置位置は、下流側である場合が例示されたが、図１１に示すように、本開示では、第四ガスノズル３４３ｂの配置位置は、下流側に限定されず、上流側であってもよい。第１変形例に係る基板処理装置の他の構成は、本実施形態の場合と同様であるため、重複説明を省略する。
例えば、本実施形態では、第四ガスノズル３４３ｂの配置位置は、下流側である場合が例示されたが、図１１に示すように、本開示では、第四ガスノズル３４３ｂの配置位置は、下流側に限定されず、上流側であってもよい。第１変形例に係る基板処理装置の他の構成は、本実施形態の場合と同様であるため、重複説明を省略する。
【0165】
第１変形例のように、上流側に配置された第四ガスノズル３４３ｂであっても、本実施形態の場合と同様に、プロダクト領域Ｐに配列された複数のプロダクトウエハの中で局所的に、端部のプロダクトウエハの面内均一性を向上できる。また、変形例に係る基板処理装置の他の作用効果は、本実施形態の場合と同様である。
【0166】
（第２変形例）
また、本開示では、基板処理装置は、例えば酸化プロセス等、他のプロセスにも適用できる。例えば変形例において酸化プロセスが行われる場合、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂと第六ガスノズル３４２ｃ１とは、第七ガスノズル３４２ａ１を両側から挟むように配置されてよい。そして、それぞれのノズルから噴射されるガスの種類を、本実施形態の場合とは異ならせてもよい。
また、本開示では、基板処理装置は、例えば酸化プロセス等、他のプロセスにも適用できる。例えば変形例において酸化プロセスが行われる場合、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂと第六ガスノズル３４２ｃ１とは、第七ガスノズル３４２ａ１を両側から挟むように配置されてよい。そして、それぞれのノズルから噴射されるガスの種類を、本実施形態の場合とは異ならせてもよい。
【0167】
具体的には例えば、図１１中のノズル３４２ａ１は、本実施形態の場合では第七ガスノズル３４２ａ１であったが、第２変形例では、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂとして機能する。また、図１１中のノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂは、図２中の本実施形態の場合では第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂであったが、第２変形例では、第七ガスノズル３４２ａ１として機能する。
【0168】
第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂとしてのノズル３４２ａ１は、酸化ガス及び還元ガスのうち一方のガスを供給する。第六ガスノズル３４２ｃ１としてのノズル３４２ｃ１は、酸化ガス及び還元ガスのうち他方のガスを供給する。
【0169】
酸化剤である酸化ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ）及び水素（Ｈ）含有ガスを用いることができる。Ｏ及びＨ含有ガスとしては、例えば、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）ガス、水素（Ｈ２）ガス＋酸素（Ｏ２）ガス、Ｈ２ガス＋オゾン（Ｏ３）ガス等を用いることができる。また、酸化剤としては、Ｏ及びＨ含有ガスの他、例えば、酸素（Ｏ）含有ガスを用いることができる。Ｏ含有ガスとしては、例えば、Ｏ２ガス、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、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。なお、Ｏ及びＨ含有ガスも、Ｏ含有ガスの一種である。酸化剤としては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0170】
なお、本明細書において「Ｈ２ガス＋Ｏ２ガス」のような２つのガスの併記記載は、Ｈ２ガスとＯ２ガスとの混合ガスを意味する。混合ガスを供給する場合は、２つのガスを供給管内で混合（すなわち、プリミックス）させた後に、処理室２０１内へ供給するようにしてもよく、２つのガスを異なる供給管より別々に処理室２０１内へ供給し、処理室２０１内で混合（ポストミックス）させるようにしてもよい。
【0171】
例えば、第２変形例での第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂとしてのノズル３４２ａ１は、酸化ガスとしてＯ２ガスを供給する。また、第六ガスノズル３４２ｃ１としてのノズル３４２ｃ１は、還元ガスとしてＨ２ガスを供給する。また、第２変形例での第七ガスノズル３４２ａ１としてのノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂは、アシストガスとしてＮ２ガスを供給する。第２変形例では、酸化プロセス中、全てのガスは同時に、連続的にウエハに供給される。
【0172】
このため、第２変形例では、処理室２０１の内側で酸素活性種又は水酸基ラジカルを生じさせることが可能に構成される。また、変形例では、第七ガスノズル３４２ａ１は、酸化プロセスにおいて、第一ガスノズル３４０ａ，３４０ｂ，３４１ａ，３４１ｂ及び第六ガスノズル３４２ｃ１のうち少なくとも一方がガスを供給するときに、不活性ガスを供給可能に構成できる。第２変形例に係る基板処理装置の他の構成は、本実施形態の場合と同様であるため、重複説明を省略する。
【0173】
その他、上述の態様では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の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。本開示は上述の態様に限定されず、例えば、一度に１枚又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膜を形成する場合にも、好適に適用することができる。また、上述の態様では、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膜を形成する例について説明した。本開示は上述の態様に限定されず、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膜を形成する場合にも、好適に適用することができる。
【0174】
これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の態様や変形例と同様な処理手順、処理条件にて各処理を行うことができ、上述の態様や変形例と同様の効果が得られる。
【0175】
また、例えば、本開示では、上記の実施形態で、ＣＰＵ１２１ａがソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した基板処理を、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、及びＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。
【0176】
また、基板処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
【0177】
また、上記各実施形態では、基板処理プログラムがＲＯＭ又はストレージ等の記憶装置１２１ｃに予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、本開示では、これに限定されない。プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
【0178】
また、上記の開示した複数の実施形態、変形例及び態様に含まれる構成を部分的に組み合わせて本開示を構成してもよい。組み合わせによって構成された本開示において、実行される処理手順及び処理条件等は、例えば、本実施形態に係る態様において説明された処理手順及び処理条件と同様に構成できる。本開示は、上記に記載していない様々な実施形態等を含むと共に、本開示の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【0179】
１０ 基板処理装置
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２３６ 主排気スリット（主排気部）
３４０ａ 第一ガスノズル（第１噴射部）
３４０ｂ 第一ガスノズル（第１噴射部）
３４１ａ 第一ガスノズル（第１噴射部）
３４１ｂ 第一ガスノズル（第１噴射部）
３４２ｃ２ 第二ガスノズル（第２噴射部）
３４３ａ１ 第三ガスノズル（第３噴射部）
３４３ａ２ 第三ガスノズル（第３噴射部）
３４３ｂ 第四ガスノズル（第４噴射部）
Ｐ プロダクト領域
ＴＳＤ 上ダミー領域
ＢＳＤ 下ダミー領域
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２３６ 主排気スリット（主排気部）
３４０ａ 第一ガスノズル（第１噴射部）
３４０ｂ 第一ガスノズル（第１噴射部）
３４１ａ 第一ガスノズル（第１噴射部）
３４１ｂ 第一ガスノズル（第１噴射部）
３４２ｃ２ 第二ガスノズル（第２噴射部）
３４３ａ１ 第三ガスノズル（第３噴射部）
３４３ａ２ 第三ガスノズル（第３噴射部）
３４３ｂ 第四ガスノズル（第４噴射部）
Ｐ プロダクト領域
ＴＳＤ 上ダミー領域
ＢＳＤ 下ダミー領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
