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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】
(24)【登録日】2022-02-18
(45)【発行日】2022-03-01
(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 20060101AFI20220221BHJP
H01L 21/318 20060101ALI20220221BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20220221BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 C
H01L21/318 B
C23C16/455
【請求項の数】
21
(21)【出願番号】P 2020546578
(86)(22)【出願日】2018-09-11
(86)【国際出願番号】 JP2018033627
(87)【国際公開番号】W WO2020053960
(87)【国際公開日】2020-03-19
【審査請求日】2021-02-18
(73)【特許権者】
【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】100145872
【弁理士】
【氏名又は名称】福岡 昌浩
(74)【代理人】
【識別番号】100091362
【弁理士】
【氏名又は名称】阿仁屋 節雄
(72)【発明者】
【氏名】原 大介
(72)【発明者】
【氏名】八幡 橘
(72)【発明者】
【氏名】竹田 剛
【審査官】長谷川 直也
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－２９９３２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１１８４６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２６６２９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－２４０３７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１７５４９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２００７－００６９９０２（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０１Ｌ ２１／３１８
Ｃ２３Ｃ １６／４５５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を支持する基板支持部と、前記基板支持部を収容し、前記基板を処理する反応管と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、を有し、
前記不活性ガス供給系は、前記基板の中央に向けて前記不活性ガスを噴出する第１の噴出口と、前記反応管の内壁に向けて前記不活性ガスを噴出する第２の噴出口とを備えるノズルを有し、前記第１の噴出口から供給される前記不活性ガスの流量を、前記第２の噴出口から供給される前記不活性ガスの流量よりも多くする基板処理装置。
【請求項2】
前記第１の噴出口と前記第２の噴出口とは、対向する位置に設けられる請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記第２の噴出口は、前記ノズルの高さ方向に対して、前記第１の噴出口と同じ高さに設けられる請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項4】
前記第１の噴出口と前記第２の噴出口とは、前記ノズルの高さ方向に対して高さが異なる位置に設けられる請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項5】
前記ノズルには、噴出方向が異なる複数の前記第２の噴出口が設けられる請求項１から請求項４のうち、いずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項6】
前記第１の噴出口と前記第２の噴出口の開口形状は、円形状または楕円形状である請求項１から請求項５のうち、いずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項7】
前記反応管内に前記不活性ガスとは異なる処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成部と、を有する請求項１から請求項６のうち、いずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項8】
基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部を収容し、前記基板を処理する反応管と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、を有し、
前記不活性ガス供給系は、前記基板の中央に向けて前記不活性ガスを噴出する第１の噴出口と、前記反応管の内壁に向けて前記不活性ガスを噴出する第２の噴出口とを備えるノズルを有し、
前記ノズルには、噴出方向が異なる複数の前記第２の噴出口が設けられ、複数の前記第２の噴出口のうちの一つの第２の噴出口の噴出方向と、前記第１の噴出口の噴出方向と反対方向に沿った方向と、のなす角度が、４５°以上９０°以下の範囲内で設けられる基板処理装置。
【請求項9】
基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部を収容し、前記基板を処理する反応管と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、を有し、
前記不活性ガス供給系は、前記基板の中央に向けて前記不活性ガスを噴出する第１の噴出口と、前記反応管の内壁に向けて前記不活性ガスを噴出する第２の噴出口とを備えるノズルを有し、
前記第１の噴出口は、前記ノズルの高さ方向に対して第１の所定間隔で複数設けられ、
前記第２の噴出口は、前記ノズルの高さ方向に対して前記第１の所定間隔より広い第２の所定間隔で複数設けられる基板処理装置。
【請求項10】
基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部を収容し、前記基板を処理する反応管と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、を有し、
前記不活性ガス供給系は、前記基板の中央に向けて前記不活性ガスを噴出する第１の噴出口と、前記反応管の内壁に向けて前記不活性ガスを噴出する第２の噴出口とを備えるノズルを有し、
前記ノズルには、複数の前記第１の噴出口と複数の前記第２の噴出口が設けられ、前記第２の噴出口は、前記ノズルの高さ方向に対して、前記第１の噴出口と対向する位置であって複数の前記第１の噴出口の間に設けられる基板処理装置。
【請求項11】
基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部を収容し、前記基板を処理する反応管と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、を有し、
前記不活性ガス供給系は、前記基板の中央に向けて前記不活性ガスを噴出する第１の噴出口と、前記反応管の内壁に向けて前記不活性ガスを噴出する第２の噴出口とを備えるノズルを有し、
前記基板支持部は、垂直方向に複数の基板を多段に保持し、
前記第１の噴出口は、前記複数の基板それぞれに対して、前記不活性ガスを噴出するように複数設けられる基板処理装置。
【請求項12】
基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部を収容し、前記基板を処理する反応管と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、を有し、
前記不活性ガス供給系は、前記基板の中央に向けて前記不活性ガスを噴出する第１の噴出口と、前記反応管の内壁に向けて前記不活性ガスを噴出する第２の噴出口とを備えるノズルを有し、
前記ノズルに、前記第１の噴出口と前記第２の噴出口が、それぞれ前記反応管の下部から上部にわたって複数設けられ、前記第１の噴出口の数が、前記第２の噴出口の数より多い基板処理装置。
【請求項13】
基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部を収容し、前記基板を処理する反応管と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、を有し、
前記不活性ガス供給系は、前記基板の中央に向けて前記不活性ガスを噴出する第１の噴出口と、前記反応管の内壁に向けて前記不活性ガスを噴出する第２の噴出口とを備えるノズルを有し、
前記第１の噴出口の開口径は、前記第２の噴出口の開口径よりも大きい基板処理装置。
【請求項14】
基板を反応管内に搬入する工程と、前記反応管内に処理ガスを供給する工程と、
前記基板の中央に向けて不活性ガスを噴出する第１の噴出口と、前記反応管の内壁に向けて前記不活性ガスを噴出する第２の噴出口と、を有するノズルの前記第１の噴出口から前記基板に対して前記不活性ガスを供給し、前記第２の噴出口から前記反応管の内壁に対して前記不活性ガスを供給し、前記第１の噴出口から供給される前記不活性ガスの流量を、前記第２の噴出口から供給される前記不活性ガスの流量よりも多くする工程と、
前記基板を前記反応管から搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項15】
前記処理ガスを供給する工程は、前記反応管内に原料ガスを供給する工程と、前記反応管内に反応ガスを供給する工程と、を有し、前記不活性ガスを供給する工程は、少なくとも前記原料ガスを供給する工程と前記反応ガスを供給する工程との間に行われる請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項16】
前記不活性ガスを供給する工程は、前記反応ガスを供給する工程の後に行われる請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項17】
前記不活性ガスを供給する工程では、前記第２の噴出口から供給される前記不活性ガスは、噴出向きが異なる複数の前記第２の噴出口から前記反応管の内壁に対して供給される請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項18】
基板を基板処理装置の反応管内に搬入する手順と、前記反応管内に処理ガスを供給する手順と、
前記基板の中央に向けて不活性ガスを噴出する第１の噴出口と、前記反応管の内壁に向けて前記不活性ガスを噴出する第２の噴出口と、を有するノズルの前記第１の噴出口から前記基板に対して前記不活性ガスを供給し、前記第２の噴出口から前記反応管の内壁に対して前記不活性ガスを供給し、前記第１の噴出口から供給される前記不活性ガスの流量を、前記第２の噴出口から供給される前記不活性ガスの流量よりも多くする手順と、
前記基板を前記反応管から搬出する手順と、
をコンピュータを用いて前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項19】
前記処理ガスを供給する手順は、前記反応管内に原料ガスを供給する手順と、前記反応管内に反応ガスを供給する手順と、を有し、前記不活性ガスを供給する手順は、少なくとも前記原料ガスを供給する手順と前記反応ガスを供給する手順との間に行われる請求項１８に記載のプログラム。
【請求項20】
前記不活性ガスを供給する手順は、前記反応ガスを供給する手順の後に行われる請求項１９に記載のプログラム。
【請求項21】
前記不活性ガスを供給する手順では、前記第２の噴出口から供給される前記不活性ガスは、噴出向きが異なる複数の前記第２の噴出口から前記反応管の内壁に対して供給される請求項１８に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、反応管内に収容された基板に処理ガスを供給して、その基板に対する処理（例えば、成膜処理）を行うことがある。このとき、反応管の内壁に反応副生成物が付着すると、その反応副生成物に起因して異物（パーティクル）が発生し、基板に対する処理の品質が低下してしまう（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１６－１８４６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、反応管の内壁への付着物の発生を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様によれば、
基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部を収容し、前記基板を処理する反応管と、
前記反応管内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記反応管内の雰囲気を排気する排気系と、を有し、
前記不活性ガス供給系は、前記基板の中央に向けて前記不活性ガスを噴出する第１の噴出口と、前記反応管の内壁に向けて前記不活性ガスを噴出する第２の噴出口とを備えるノズルを有する技術が提供される。
基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部を収容し、前記基板を処理する反応管と、
前記反応管内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記反応管内の雰囲気を排気する排気系と、を有し、
前記不活性ガス供給系は、前記基板の中央に向けて前記不活性ガスを噴出する第１の噴出口と、前記反応管の内壁に向けて前記不活性ガスを噴出する第２の噴出口とを備えるノズルを有する技術が提供される。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、反応管の内壁への付着物の発生を抑制可能な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【図3】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のノズル構造の概略構成図であり、ノズル構造部分を縦断面で示す図である。
【図4】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のバッファ構造の概略構成図であり、（ａ）はバッファ構造を説明するための横断面拡大図、（ｂ）はバッファ構造を説明するための模式図である。
【図5】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。
【図6】本発明の実施形態に係る基板処理工程のフローチャートである。
【図7】本発明の実施形態に係る基板処理工程におけるガス供給のタイミングを示す図である。
【図8】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のノズル構造の変形例１を説明するための概略構成図であり、（ａ）はノズル構造部分の横断面拡大図、（ｂ）はノズルにおけるガス供給孔部分の横断面拡大図である。
【図9】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のノズル構造の変形例２を説明するための概略構成図であり、ノズル構造部分を縦断面で示す図である。
【図10】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のノズル構造の変形例３を説明するための概略構成図であり、ノズル構造部分を横断面で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
【0009】
（１）基板処理装置の構成（加熱装置）
図１に示すように、処理炉２０２は基板を垂直方向多段に収容することが可能な、いわゆる縦型炉であり、加熱装置（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。
図１に示すように、処理炉２０２は基板を垂直方向多段に収容することが可能な、いわゆる縦型炉であり、加熱装置（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。
【0010】
（処理室）
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）や窒化シリコン（ＳｉＮ）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。反応管２０３の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド（インレットフランジ）２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属により構成され、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の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、反応管２０３は垂直に据え付けられた状態となる。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成されている。処理容器の内側である筒中空部には処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、複数枚の基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。なお、処理容器は上記の構成に限らず、反応管２０３のみを処理容器と称する場合もある。
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）や窒化シリコン（ＳｉＮ）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。反応管２０３の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド（インレットフランジ）２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属により構成され、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の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、反応管２０３は垂直に据え付けられた状態となる。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成されている。処理容器の内側である筒中空部には処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、複数枚の基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。なお、処理容器は上記の構成に限らず、反応管２０３のみを処理容器と称する場合もある。
【0011】
処理室２０１内には、ノズル２４９ａ，２４９ｂが、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂには、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂが、それぞれ接続されている。このように、反応管２０３には２本のノズル２４９ａ，２４９ｂと、２本のガス供給管２３２ａ，２３２ｂとが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することが可能となっている。
【0012】
ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ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，２４１ｂおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ，２４３ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂのバルブ２４３ａ，２４３ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｃ，２３２ｄがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄおよびバルブ２４３ｃ，２４３ｄがそれぞれ設けられている。
【0013】
ノズル２４９ａは、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、ノズル２４９ａは、ウエハ２００が配列（載置）されるウエハ配列領域（載置領域）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。すなわち、ノズル２４９ａは、処理室２０１内へ搬入された各ウエハ２００の端部（周縁部）の側方にウエハ２００の表面（平坦面）と垂直となる方向に設けられている。
【0014】
【0015】
第１の噴出口２５０ａは、反応管２０３（ウエハ２００）の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に対してガス（特に不活性ガス）を供給（噴出）することが可能となっている。すなわち、第１の噴出口２５０ａは、ウエハ２００の中央に向けて不活性ガス等を噴出するように、ノズル２４９ａの一側面に設けられている。
【0016】
第２の噴出口２５０ｂは、反応管２０３の内壁に向くように開口しており、反応管内壁に対してガス（特に不活性ガス）を供給（噴出）することが可能となっている。すなわち、第２の噴出口２５０ｂは、反応管２０３の内壁に対して不活性ガス等を噴出するように、ノズル２４９ａの他の一側面（第１の噴出口２５０ａと対向する側の面）に設けられている。
【0017】
このように、ノズル２４９ａには、ウエハ２００の中央に向けて不活性ガス等を噴出する第１の噴出口２５０ａと、反応管２０３の内壁に向けて不活性ガス等を噴出する第２の噴出口２５０ｂとが、互いに対向する位置に設けられている。
【0018】
第１の噴出口２５０ａおよび第２の噴出口２５０ｂは、いずれも、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。詳しくは、第１の噴出口２５０ａは、ノズル２４９ａの高さ方向に沿って反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、同一の開口面積を有し、更に第１の所定間隔で設けられている。また、第２の噴出口２５０ｂは、ノズル２４９ａの高さ方向に沿って反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、同一の開口面積を有し、更に第１の所定間隔より広い第２の所定間隔で設けられている。すなわち、第１の噴出口２５０ａはノズル２４９ａの高さ方向に対して第１の所定間隔で複数設けられ、第２の噴出口２５０ｂはノズル２４９ａの高さ方向に対して第１の所定間隔より広い第２の所定間隔で複数設けられている。
【0019】
第１の所定間隔よりも第２の所定間隔のほうが広いことから、第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂの設置数は、第１の噴出口２５０ａの個数＞第２の噴出口２５０ｂの個数となる。具体的には、第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂとは、例えば、２．５個：１個の割合で設けられている。また、第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂの開口径は、第１の噴出口２５０ａの開口径＞第２の噴出口２５０ｂの開口径であるものとする。具体的には、第１の噴出口２５０ａの開口径と第２の噴出口２５０ｂの開口径は、例えば、２：１の割合で設けられている。なお、ここで挙げたそれぞれの割合は、単なる一具体例に過ぎず、必ずしもこれに限定されるものではない。また、第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂの開口形状は、円形状とすることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば楕円形状のような他の形状であっても構わない。
【0020】
また、図１および図２に示すように、ガス供給管２３２ｂの先端部には、ノズル２４９ｂが接続されている。ノズル２４９ｂは、ガス分散空間であるバッファ室２３７内に設けられている。バッファ室２３７は、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、また、反応管２０３の内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ２００の積載方向に沿って設けられている。すなわち、バッファ室２３７は、ウエハ配列領域の側方のウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにバッファ構造３００によって形成されている。バッファ構造３００は、石英などの絶縁物によって構成されており、バッファ構造３００の円弧状に形成された壁面には、ガスを供給するガス供給口３０２，３０４が形成されている。ガス供給口３０２，３０４は、図２および図４に示すように、後述する棒状電極２６９，２７０間、棒状電極２７０，２７１間のプラズマ生成領域２２４ａ，２２４ｂに対向する位置にそれぞれ反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給口３０２，３０４は、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【0021】
ノズル２４９ｂは、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、ノズル２４９ｂは、バッファ構造３００の内側であって、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。すなわち、ノズル２４９ｂは、処理室２０１内へ搬入されたウエハ２００の端部の側方にウエハ２００の表面と垂直となる方向に設けられている。ノズル２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ｃが設けられている。ガス供給孔２５０ｃは、バッファ構造３００の円弧状に形成された壁面に対して径方向に形成された壁面に向くように開口しており、壁面に向けてガスを供給することが可能となっている。これにより、反応ガスがバッファ室２３７内で分散され、棒状電極２６９～２７１に直接吹き付けることがなくなり、パーティクルの発生が抑制される。ガス供給孔２５０ｃは、ガス供給孔２５０ａと同様に、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。
【0022】
このように、本実施形態では、反応管２０３の側壁の内壁と、反応管２０３内に配列された複数枚のウエハ２００の端部で定義される平面視において円環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間内に配置したノズル２４９ａ，２４９ｂおよびバッファ室２３７を経由してガスを搬送している。そして、ノズル２４９ａ，２４９ｂおよびバッファ室２３７にそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ，２５０ｂ，２５０ｃ，ガス供給口３０２，３０４から、ウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内にガスを噴出させている。そして、反応管２０３内におけるガスの主たる流れを、ウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち、水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給でき、各ウエハ２００に形成される膜の膜厚の均一性を向上させることが可能となる。ウエハ２００の表面上を流れたガス、すなわち、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管２３１の方向に向かって流れる。但し、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。
【0023】
ガス供給管２３２ａからは、所定元素を含む原料として、例えば、所定元素としてのシリコン（Ｓｉ）を含むシラン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
【0024】
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。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、それらの両方を意味する場合がある。
【0025】
シラン原料ガスとしては、例えば、Ｓｉおよびハロゲン元素を含む原料ガス、すなわち、ハロシラン原料ガスを用いることができる。ハロシラン原料とは、ハロゲン基を有するシラン原料のことである。ハロゲン元素は、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）からなる群より選択される少なくとも１つを含む。すなわち、ハロシラン原料は、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基からなる群より選択される少なくとも１つのハロゲン基を含む。ハロシラン原料は、ハロゲン化物の一種ともいえる。
【0026】
ハロシラン原料ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含む原料ガス、すなわち、クロロシラン原料ガスを用いることができる。クロロシラン原料ガスとしては、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガスを用いることができる。
【0027】
ガス供給管２３２ｂからは、上述の所定元素とは異なる元素を含むリアクタント（反応体）として、例えば、反応ガスとしての窒素（Ｎ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給されるように構成されている。Ｎ含有ガスとしては、例えば、窒化水素系ガスを用いることができる。窒化水素系ガスは、ＮおよびＨの２元素のみで構成される物質ともいえ、窒化ガス、すなわち、Ｎソースとして作用する。窒化水素系ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。
【0028】
ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。
【0029】
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、第１のガス供給系としての原料供給系が構成される。また、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、第２のガス供給系としての反応体供給系（リアクタント供給系）が構成される。これら原料供給系および反応体供給系を総称して処理ガス供給系（処理ガス供給部）とも称する。また、原料ガスと反応ガスを総称して処理ガスとも称する。
【0030】
主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄにより、不活性ガス供給系が構成される。不活性ガス供給系には、ガス供給管２３２ａを介してガス供給管２３２ｃと接続するノズル２４９ａを含めてもよい。その場合、不活性ガス供給系は、第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂとを備えるノズル２４９ａを有することになる。
【0031】
以上の説明した原料供給系、反応体供給系および不活性ガス供給系を総称して単にガス供給系（ガス供給部）とも称する。
【0032】
（プラズマ生成部）
バッファ室２３７内には、図２および図４に示すように、導電体であって、細長い構造を有する３本の棒状電極２６９，２７０，２７１が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積層方向に沿って配設されている。棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれは、ノズル２４９ｂと平行に設けられている。棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれは、上部より下部にわたって電極保護管２７５により覆われることで保護されている。棒状電極２６９，２７０，２７１のうち両端に配置される棒状電極２６９，２７１は、整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、棒状電極２７０は、基準電位であるアースに接続され、接地されている。すなわち、高周波電源２７３に接続される棒状電極と、接地される棒状電極と、が交互に配置され、高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１の間に配置された棒状電極２７０は、接地された棒状電極として、棒状電極２６９，２７１に対して共通して用いられている。換言すると、接地された棒状電極２７０は、隣り合う高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１に挟まれるように配置され、棒状電極２６９と棒状電極２７０、同じく、棒状電極２７１と棒状電極２７０がそれぞれ対となるように構成されてプラズマを生成する。つまり、接地された棒状電極２７０は、棒状電極２７０に隣り合う２本の高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１に対して共通して用いられている。そして、高周波電源２７３から棒状電極２６９，２７１に高周波（ＲＦ）電力を印加することで、棒状電極２６９，２７０間のプラズマ生成領域２２４ａ、棒状電極２７０，２７１間のプラズマ生成領域２２４ｂにプラズマが生成される。主に、棒状電極２６９，２７０，２７１、電極保護管２７５によりプラズマ源としてのプラズマ生成部（プラズマ生成装置）が構成される。整合器２７２、高周波電源２７３をプラズマ源に含めて考えてもよい。プラズマ源は、後述するように、ガスをプラズマ励起、すなわち、プラズマ状態に励起（活性化）させるプラズマ励起部（活性化機構）として機能する。
バッファ室２３７内には、図２および図４に示すように、導電体であって、細長い構造を有する３本の棒状電極２６９，２７０，２７１が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積層方向に沿って配設されている。棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれは、ノズル２４９ｂと平行に設けられている。棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれは、上部より下部にわたって電極保護管２７５により覆われることで保護されている。棒状電極２６９，２７０，２７１のうち両端に配置される棒状電極２６９，２７１は、整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、棒状電極２７０は、基準電位であるアースに接続され、接地されている。すなわち、高周波電源２７３に接続される棒状電極と、接地される棒状電極と、が交互に配置され、高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１の間に配置された棒状電極２７０は、接地された棒状電極として、棒状電極２６９，２７１に対して共通して用いられている。換言すると、接地された棒状電極２７０は、隣り合う高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１に挟まれるように配置され、棒状電極２６９と棒状電極２７０、同じく、棒状電極２７１と棒状電極２７０がそれぞれ対となるように構成されてプラズマを生成する。つまり、接地された棒状電極２７０は、棒状電極２７０に隣り合う２本の高周波電源２７３に接続された棒状電極２６９，２７１に対して共通して用いられている。そして、高周波電源２７３から棒状電極２６９，２７１に高周波（ＲＦ）電力を印加することで、棒状電極２６９，２７０間のプラズマ生成領域２２４ａ、棒状電極２７０，２７１間のプラズマ生成領域２２４ｂにプラズマが生成される。主に、棒状電極２６９，２７０，２７１、電極保護管２７５によりプラズマ源としてのプラズマ生成部（プラズマ生成装置）が構成される。整合器２７２、高周波電源２７３をプラズマ源に含めて考えてもよい。プラズマ源は、後述するように、ガスをプラズマ励起、すなわち、プラズマ状態に励起（活性化）させるプラズマ励起部（活性化機構）として機能する。
【0033】
電極保護管２７５は、棒状電極２６９，２７０，２７１のそれぞれをバッファ室２３７内の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７内へ挿入できる構造となっている。電極保護管２７５の内部のＯ２濃度が外気（大気）のＯ２濃度と同程度であると、電極保護管２７５内へそれぞれ挿入された棒状電極２６９，２７０，２７１は、ヒータ２０７による熱で酸化されてしまう。このため、電極保護管２７５の内部にＮ２ガス等の不活性ガスを充填しておくか、不活性ガスパージ機構を用いて電極保護管２７５の内部をＮ２ガス等の不活性ガスでパージすることで、電極保護管２７５の内部のＯ２濃度を低減させ、棒状電極２６９，２７０，２７１の酸化を防止することができる。
【0034】
（排気部）
図１および図２に示すように、反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および排気バルブ（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、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。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。排気管２３１は、反応管２０３に設ける場合に限らず、ノズル２４９ａ，２４９ｂと同様にマニホールド２０９に設けてもよい。
図１および図２に示すように、反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および排気バルブ（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、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。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。排気管２３１は、反応管２０３に設ける場合に限らず、ノズル２４９ａ，２４９ｂと同様にマニホールド２０９に設けてもよい。
【0035】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、マニホールド２０９の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。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。また、マニホールド２０９の下方には、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を降下させている間、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属により構成され、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓの上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。
【0036】
（基板支持具）
図１に示すように、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垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、所定の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。
図１に示すように、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垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、所定の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。
【0037】
図２に示すように、反応管２０３の内部には、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内の温度を所望の温度分布とする。温度センサ２６３は、ノズル２４９ａ，２４９ｂと同様に反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【0038】
（制御装置）
次に制御装置について図５を用いて説明する。図５に示すように、制御部（制御装置）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。
次に制御装置について図５を用いて説明する。図５に示すように、制御部（制御装置）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。
【0039】
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、後述する成膜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、後述する各種処理（成膜処理）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。
【0040】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ～２４１ｄ、バルブ２４３ａ～２４３ｄ、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、整合器２７２、高周波電源２７３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ等に接続されている。
【0041】
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、回転機構２６７の制御、ＭＦＣ２４１ａ～２４１ｄによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｄの開閉動作、インピーダンス監視に基づく高周波電源２７３の調整動作、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の正逆回転、回転角度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。
【0042】
コントローラ１２１は、外部記憶装置（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）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。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。
【0043】
（２）基板処理工程
次に、基板処理装置を使用して、半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハ２００上に薄膜を形成する工程について、図６および図７を参照しながら説明する。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。
次に、基板処理装置を使用して、半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハ２００上に薄膜を形成する工程について、図６および図７を参照しながら説明する。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。
【0044】
ここでは、原料ガスとしてＤＣＳガスを供給するステップと、反応ガスとしてプラズマ励起させたＮＨ３ガスを供給するステップとを非同時に、すなわち同期させることなく所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＮを含む膜として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を形成する例について説明する。また、例えば、ウエハ２００上には、予め所定の膜が形成されていてもよい。また、ウエハ２００または所定の膜には予め所定のパターンが形成されていてもよい。
【0045】
本明細書では、図７に示す成膜処理のプロセスフローを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の変形例や他の実施形態の説明においても、同様の表記を用いることとする。
【0046】
（ＤＣＳ→ＮＨ３
＊）×ｎ ⇒ ＳｉＮ
【0047】
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。
【0048】
（搬入ステップ：Ｓ１）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。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）されると、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。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。
【0049】
（圧力・温度調整ステップ：Ｓ２）
処理室２０１の内部、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。真空ポンプ２４６は、少なくとも後述する成膜ステップが終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。
処理室２０１の内部、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。真空ポンプ２４６は、少なくとも後述する成膜ステップが終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。
【0050】
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。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくとも後述する成膜ステップが終了するまでの間は継続して行われる。ただし、成膜ステップを室温以下の温度条件下で行う場合は、ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は行わなくてもよい。なお、このような温度下での処理だけを行う場合には、ヒータ２０７は不要となり、ヒータ２０７を基板処理装置に設置しなくてもよい。この場合、基板処理装置の構成を簡素化することができる。
【0051】
続いて、回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転は、少なくとも成膜ステップが終了するまでの間は継続して行われる。
【0052】
（成膜ステップ：Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）
その後、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６を順次実行することで成膜ステップを行う。
その後、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６を順次実行することで成膜ステップを行う。
【0053】
（原料ガス供給ステップ：Ｓ３）
ステップＳ３では、処理室２０１内のウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給する。
ステップＳ３では、処理室２０１内のウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給する。
【0054】
バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＤＣＳガスを流す。ＤＣＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して第１の噴出口２５０ａおよび第２の噴出口２５０ｂから処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき同時にバルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ＤＣＳガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
【0055】
また、ノズル２４９ｂ内へのＤＣＳガスの侵入を抑制するため、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
【0056】
ＭＦＣ２４１ａで制御するＤＣＳガスの供給流量は、例えば１ｓｃｃｍ以上、６０００ｓｃｃｍ以下、好ましくは２０００ｓｃｃｍ以上、３０００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｃ、２４１ｄで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００ｓｃｃｍ以上、１００００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１Ｐａ以上、２６６６Ｐａ以下、好ましくは６６５Ｐａ以上、１３３３Ｐａ以下の範囲内の圧力とする。ＤＣＳガスの供給時間は、例えば１秒以上、１０秒以下、好ましくは１秒以上、３秒以下の範囲内の時間とする。また、Ｎ２ガスの供給時間は、例えば１秒以上、１０秒以下、好ましくは１秒以上、３秒以下の範囲内の時間とする。
【0057】
ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば０℃以上７００℃以下、好ましくは室温（２５℃）以上５５０℃以下、より好ましくは４０℃以上５００℃以下の範囲内の温度となるような温度に設定する。本実施形態のように、ウエハ２００の温度を７００℃以下、さらには５５０℃以下、さらには５００℃以下とすることで、ウエハ２００に加わる熱量を低減させることができ、ウエハ２００が受ける熱履歴の制御を良好に行うことができる。
【0058】
上述の条件下でウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、Ｓｉ含有層が形成される。Ｓｉ含有層はＳｉ層の他、ＣｌやＨを含み得る。Ｓｉ含有層は、ウエハ２００の最表面に、ＤＣＳが物理吸着したり、ＤＣＳの一部が分解した物質が化学吸着したり、ＤＣＳが熱分解することでＳｉが堆積したりすること等により形成される。すなわち、Ｓｉ含有層は、ＤＣＳやＤＣＳの一部が分解した物質の吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ｓｉの堆積層（Ｓｉ層）であってもよい。
【0059】
Ｓｉ含有層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＤＣＳガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４を開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＳｉ含有層の形成に寄与した後のＤＣＳガスや反応副生成物等を処理室２０１内から排除する。
【0060】
（パージガス供給ステップ：Ｓ４）
また、このとき、バルブ２４３ｃ，２４３ｄは開いたままとして、処理室２０１内へのＮ２ガスの供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。パージガスは、バルブ２４３ｃに繋がるノズル２４９ａが第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂとを備えることから、ボート２１７に支持されたウエハ２００のみならず、反応管２０３の内壁に対しても供給（噴出）されることになる（Ｓ４）。このときのＭＦＣ２４１ｃで制御するＮ２ガスの供給流量は、例えば１０００ｓｃｃｍ以上、５０００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量とする。このとき、ノズル２４９ａの第１の噴出口２５０ａが供給するＮ２ガスの供給流量は、例えば９００ｓｃｃｍ以上、４５００ｓｃｃｍ以下の範囲とする。また、ノズル２４９ａの第２の噴出口２５０ｂが供給するＮ２ガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上、５００ｓｃｃｍ以下の範囲とする。第１の噴出口２５０ａおよび第２の噴出口２５０ｂからのＮ２ガスの供給流量の関係は、それぞれの設置数と開口径で調整すればよい。例えば、第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂの設置数が２．５個：１個の割合であり、それぞれの開口径が２：１の割合であれば、上述した関係のＮ２ガスの供給流量とすることができる。
また、このとき、バルブ２４３ｃ，２４３ｄは開いたままとして、処理室２０１内へのＮ２ガスの供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。パージガスは、バルブ２４３ｃに繋がるノズル２４９ａが第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂとを備えることから、ボート２１７に支持されたウエハ２００のみならず、反応管２０３の内壁に対しても供給（噴出）されることになる（Ｓ４）。このときのＭＦＣ２４１ｃで制御するＮ２ガスの供給流量は、例えば１０００ｓｃｃｍ以上、５０００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量とする。このとき、ノズル２４９ａの第１の噴出口２５０ａが供給するＮ２ガスの供給流量は、例えば９００ｓｃｃｍ以上、４５００ｓｃｃｍ以下の範囲とする。また、ノズル２４９ａの第２の噴出口２５０ｂが供給するＮ２ガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上、５００ｓｃｃｍ以下の範囲とする。第１の噴出口２５０ａおよび第２の噴出口２５０ｂからのＮ２ガスの供給流量の関係は、それぞれの設置数と開口径で調整すればよい。例えば、第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂの設置数が２．５個：１個の割合であり、それぞれの開口径が２：１の割合であれば、上述した関係のＮ２ガスの供給流量とすることができる。
【0061】
つまり、ここでは、パージガスとしてのＮ２ガス（不活性ガス）を、ウエハ２００に対して第１の噴出口２５０ａから供給し、反応管２０３の内壁に対して第２の噴出口２５０ｂから供給する。この工程は、原料ガスとしてのＤＣＳガスの供給停止後、後述する反応ガスの供給開始前、すなわち原料ガスの供給工程と反応ガスの供給工程との間に行う。なお、このときに第１の噴出口２５０ａから供給されるＮ２ガスの流量は、上述したように、第２の噴出口２５０ｂから供給されるＮ２ガスの流量よりも多い。
【0062】
原料ガスとしては、ＤＣＳガスのほか、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、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＥＡＳ）、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２ 、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、ジメチルアミノシラン（ＤＭＡＳ）ガス、ジエチルアミノシラン（ＤＥＡＳ）ガス、ジプロピルアミノシラン（ＤＰＡＳ）ガス、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガス、ブチルアミノシラン（ＢＡＳ）ガス、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）ガス等の各種アミノシラン原料ガスや、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、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）ガス等の無機系ハロシラン原料ガスや、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８、略称：ＴＳ）ガス等のハロゲン基非含有の無機系シラン原料ガスを好適に用いることができる。
【0063】
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。
【0064】
（反応ガス供給ステップ：Ｓ５）
原料ガス供給ステップが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００に対して反応ガスとしてのプラズマ励起させたＮＨ３ガスを供給する（Ｓ５）。
原料ガス供給ステップが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００に対して反応ガスとしてのプラズマ励起させたＮＨ３ガスを供給する（Ｓ５）。
【0065】
このステップでは、バルブ２４３ｂ～２４３ｄの開閉制御を、ステップＳ３におけるバルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄの開閉制御と同様の手順で行う。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介してバッファ室２３７内へ供給される。このとき、棒状電極２６９，２７０，２７１間に高周波電力を供給する。バッファ室２３７内へ供給されたＮＨ３ガスはプラズマ状態に励起され（プラズマ化して活性化され）、活性種（ＮＨ３
＊）として処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
【0066】
ＭＦＣ２４１ｂで制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上、１００００ｓｃｃｍ以下、好ましくは１０００ｓｃｃｍ以上、２０００ｓｃｃｍ以下の範囲内の流量とする。棒状電極２６９，２７０，２７１に印加する高周波電力は、例えば５０Ｗ以上、６００Ｗ以下の範囲内の電力とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１Ｐａ以上、５００Ｐａ以下の範囲内の圧力とする。プラズマを用いることで、処理室２０１内の圧力をこのような比較的低い圧力帯としても、ＮＨ３ガスを活性化させることが可能となる。ＮＨ３ガスをプラズマ励起することにより得られた活性種をウエハ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秒以上、１８０秒以下、好ましくは１秒以上、６０秒以下の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、上述のＳ３と同様な処理条件とする。
【0067】
上述の条件下でウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層がプラズマ窒化される。この際、プラズマ励起されたＮＨ３ガスのエネルギーにより、Ｓｉ含有層が有するＳｉ－Ｃｌ結合、Ｓｉ－Ｈ結合が切断される。Ｓｉとの結合を切り離されたＣｌ、Ｈは、Ｓｉ含有層から脱離することとなる。そして、Ｃｌ等が脱離することで未結合手（ダングリングボンド）を有することとなったＳｉ含有層中のＳｉが、ＮＨ３ガスに含まれるＮと結合し、Ｓｉ－Ｎ結合が形成されることとなる。この反応が進行することにより、Ｓｉ含有層は、ＳｉおよびＮを含む層、すなわち、シリコン窒化層（ＳｉＮ層）へと変化させられる（改質される）。
【0068】
なお、Ｓｉ含有層をＳｉＮ層へと改質させるには、ＮＨ３ガスをプラズマ励起させて供給する必要がある。ＮＨ３ガスをノンプラズマの雰囲気下で供給しても、上述の温度帯では、Ｓｉ含有層を窒化させるのに必要なエネルギーが不足しており、Ｓｉ含有層からＣｌやＨを充分に脱離させたり、Ｓｉ含有層を充分に窒化させてＳｉ－Ｎ結合を増加させたりすることは、困難なためである。
【0069】
Ｓｉ含有層をＳｉＮ層へ変化させた後、バルブ２４３ｂを閉じ、ＮＨ３ガスの供給を停止する。また、棒状電極２６９，２７０，２７１間への高周波電力の供給を停止する。そして、ステップＳ４と同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留するＮＨ３ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。
【0070】
（パージガス供給ステップ：Ｓ６）
そして、このときも、ステップＳ４の場合と同様に、パージガスとしてのＮ２ガス（不活性ガス）を、ウエハ２００に対して第１の噴出口２５０ａから供給し、反応管２０３の内壁に対して第２の噴出口２５０ｂから供給する。この工程は、反応ガスとしてのプラズマ励起させたＮＨ３ガスの供給停止後、すなわち反応ガスを供給する工程の後に行う。なお、このときに第１の噴出口２５０ａから供給されるＮ２ガスの流量は、上述したように、第２の噴出口２５０ｂから供給されるＮ２ガスの流量よりも多い。
そして、このときも、ステップＳ４の場合と同様に、パージガスとしてのＮ２ガス（不活性ガス）を、ウエハ２００に対して第１の噴出口２５０ａから供給し、反応管２０３の内壁に対して第２の噴出口２５０ｂから供給する。この工程は、反応ガスとしてのプラズマ励起させたＮＨ３ガスの供給停止後、すなわち反応ガスを供給する工程の後に行う。なお、このときに第１の噴出口２５０ａから供給されるＮ２ガスの流量は、上述したように、第２の噴出口２５０ｂから供給されるＮ２ガスの流量よりも多い。
【0071】
窒化剤、すなわち、プラズマ励起させるＮＨ３含有ガスとしては、ＮＨ３ガスの他、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等を用いてもよい。
【0072】
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えば、ステップＳ４で例示した各種希ガスを用いることができる。
【0073】
（所定回数実施：Ｓ７）
上述したＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６をこの順番に沿って非同時に、すなわち、同期させることなく行うことを１サイクルとし、このサイクルを所定回数（ｎ回）、すなわち、１回以上行う（Ｓ７）ことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＮ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すことが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成されるＳｉＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、ＳｉＮ層を積層することで形成されるＳｉＮ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すことが好ましい。
上述したＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６をこの順番に沿って非同時に、すなわち、同期させることなく行うことを１サイクルとし、このサイクルを所定回数（ｎ回）、すなわち、１回以上行う（Ｓ７）ことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＮ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すことが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成されるＳｉＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、ＳｉＮ層を積層することで形成されるＳｉＮ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すことが好ましい。
【0074】
所定回数（ｎ回）のサイクル（図７における「ｎｔｈｃｙｃｌｅ」参照）が終了したら、その後、バルブ２４３ｃの開閉制御を行って、ノズル２４９ａにおける第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂとのそれぞれから、パージガスとしてのＮ２ガス（不活性ガス）を所定時間噴出するようにしてもよい。その場合には、上述したステップＳ４においてＮ２ガスを供給する時間、または、上述したステップＳ６においてＮ２ガスを供給する時間の少なくとも一方を、サイクル終了後の不活性ガス供給がない場合に比べて短縮することが可能となる。
【0075】
（大気圧復帰ステップ：Ｓ８）
上述の成膜処理が完了したら、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄのそれぞれから不活性ガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。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内に残留するガス等が処理室２０１内から除去される（不活性ガスパージ）。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（Ｓ８）。
上述の成膜処理が完了したら、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄのそれぞれから不活性ガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。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内に残留するガス等が処理室２０１内から除去される（不活性ガスパージ）。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（Ｓ８）。
【0076】
（搬出ステップ：Ｓ９）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される（Ｓ９）。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出されることとなる（ウエハディスチャージ）。なお、ウエハディスチャージの後は、処理室２０１内へ空のボート２１７を搬入するようにしてもよい。
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される（Ｓ９）。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出されることとなる（ウエハディスチャージ）。なお、ウエハディスチャージの後は、処理室２０１内へ空のボート２１７を搬入するようにしてもよい。
【0077】
（３）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
【0078】
（ａ）本実施形態によれば、ノズル２４９ａが第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂとを備えており、パージガスとしてのＮ２ガス（不活性ガス）を、第１の噴出口２５０ａからウエハ２００に対して供給し、第２の噴出口２５０ｂから反応管２０３の内壁に対して供給（噴出）する。つまり、ウエハ２００のみならず、反応管２０３の内壁に対しても、パージガスとしてのＮ２ガス（不活性ガス）を供給（噴出）する。したがって、ウエハ２００に対するパージと同時に反応管２０３の内壁に対してもパージを行うことになり、反応管２０３の内壁への反応副生成物の付着を有効に抑制することができる。反応管２０３の内壁への付着物発生が抑制可能であれば、その付着物（反応副生成物等）に起因する異物（パーティクル）の発生についても抑制することが可能となり、ウエハ２００に対する処理の品質低下を未然に回避することができる。
【0079】
（ｂ）本実施形態によれば、第１の噴出口２５０ａの設置間隔（第１の所定間隔）より第２の噴出口２５０ｂの設置間隔（第２の所定間隔）のほうが広く、第１の噴出口２５０ａから供給されるパージガスとしてのＮ２ガス（不活性ガス）の流量が第２の噴出口２５０ｂから供給されるパージガスとしてのＮ２ガス（不活性ガス）の流量よりも多い。換言すると、ウエハ２００の中央に向けて噴出するパージガスの流量よりも少ない流量で、反応管２０３の内壁の付着物を効率よく除去することができる。したがって、ウエハ２００と反応管２０３の内壁とにパージを行う場合であっても、それぞれのパージを適切なガス流量で効率的に行うことができる。
【0080】
（ｃ）本実施形態によれば、第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂとが互いに対向する位置に設けられている。したがって、ウエハ２００の側からみた場合のノズル２４９ａの裏側、すなわちノズル２４９ａと反応管２０３の内壁との間のガスの溜まり場となる箇所に対しても、有効にパージを行うことが可能となり、反応管２０３の内壁への付着物発生を抑制する上で非常に有用なものとなる。
【0081】
（変形例１）
次に、本実施形態の変形例１を図８に基づいて説明する。本変形例１において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。
次に、本実施形態の変形例１を図８に基づいて説明する。本変形例１において、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。
【0082】
上述した実施形態では、第１の噴出口２５０ａと対向する位置に第２の噴出口２５０ｂを設けた構成のノズル２４９ａについて詳述したが、本変形例１では、第２の噴出口２５０ｂとして噴出方向が異なる複数の噴出口がノズル２４９ａに設けられている。したがって、反応管２０３の内壁に対するＮ２ガス（不活性ガス）は、噴出向きが異なる複数の第２の噴出口２５０ｂから供給（噴出）されることになる。
【0083】
本変形例１において、第２の噴出口２５０ｂは、例えば２箇所に設けられている。その場合に、それぞれの第２の噴出口２５０ｂの噴出向きと、第１の噴出口２５０ａに沿った方向とのなす角度θは、４５°以上、９０°以下の範囲内にあるものとする（図８（ｂ）参照）。角度θが４５°未満であると、反応管２０３の内壁に対するパージの効果が、第２の噴出口２５０ｂを１つだけ設けた場合（すなわち、上述した実施形態の場合）と実質的に変わらない。また、角度θが９０°を超えてしまうと、ノズル２４９ａの裏側における付着物を除去する効率が低下してしまうおそれがある。角度θが４５°以上、９０°以下の範囲内にあれば、ノズル２４９ａの裏側に対しても有効なパージを施すことを可能にしつつ、反応管２０３の内壁の付着物を広範囲にわたって効率よく除去することが可能となる。
【0084】
以上のように、本変形例１によれば、噴出向きが異なる複数の第２の噴出口２５０ｂから反応管２０３の内壁に対してパージガスとしてのＮ２ガス（不活性ガス）を供給（噴出）する。したがって、反応管２０３の内壁の付着物を広範囲にわたって効率よく除去することができる。しかも、ノズル２４９ａの裏側、すなわちノズル２４９ａと反応管２０３の内壁との間のガスの溜まり場となる箇所に対しても、有効にパージを行うことが可能となる。
【0085】
（変形例２）
次に、本実施形態の変形例２を図９に基づいて説明する。本変形例２においても、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。
次に、本実施形態の変形例２を図９に基づいて説明する。本変形例２においても、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。
【0086】
本変形例２において、第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂとは、ノズル２４９ａの高さ方向に対して、高さが異なる位置に設けられている。すなわち、上述した実施形態の場合（図３参照）とは異なり、第２の噴出口２５０ｂは、第１の噴出口２５０ａと同じ高さ位置に設けられたものがない。
【0087】
このように、本変形例２によれば、第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂとが、ノズル２４９ａの高さ方向に対して、設けられる位置が異なっている。したがって、上述した実施形態における基本構成の場合に比べて（図３参照）、第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂとから供給（噴出）されるパージガスの流量を制御し易くなるというメリットがある。つまり、ウエハ２００と反応管２０３の内壁とのそれぞれのパージを適切なガス流量で効率的に行う上で非常に好適である。
【0088】
（変形例３）
次に、本実施形態の変形例３を図１０に基づいて説明する。本変形例３においても、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。
次に、本実施形態の変形例３を図１０に基づいて説明する。本変形例３においても、上述した実施形態と異なる部分のみ以下に説明し、同じ部分は説明を省略する。
【0089】
本変形例３では、パージガスとしてのＮ２ガス（不活性ガス）を供給するノズル２４９ａ－１と、処理ガスとしてのＤＣＳガス（原料ガス）を供給するノズル２４９ａ－２とが、それぞれ別体で反応管２０３内に配置されている。すなわち、処理ガスとパージガスでノズル２４９ａを共用する上述した実施形態の場合（図１、２参照）とは異なり、処理ガス用（ただし、キャリアガスとしての不活性ガスを合わせて供給するものであってもよい。）のノズル２４９ａ－２とは別に、パージガス用のノズル２４９ａ－１が反応管２０３内に設けられている。
【0090】
パージガス用のノズル２４９ａ－１には、第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂとが設けられている。第２の噴出口２５０ｂは、第１の噴出口２５０ａと対向する位置に配置されている。ただし、上述した変形例１のように、噴出方向が異なる複数箇所に第２の噴出口２５０ｂが配置されていてもよい。また、上述した変形例２のように、第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂとは、ノズル２４９ａ―１の高さ方向に対して、高さが異なる位置に配置されてもよい。
【0091】
このような構成の本変形例３によれば、ノズル２４９ａ－１が第１の噴出口２５０ａと第２の噴出口２５０ｂとを備えているので、ウエハ２００のみならず、反応管２０３の内壁に対しても、パージガスとしてのＮ２ガス（不活性ガス）を供給（噴出）する。したがって、ウエハ２００に対するパージと同時に反応管２０３の内壁に対してもパージを行うことになり、反応管２０３の内壁への反応副生成物の付着を有効に抑制することができる。
【0092】
しかも、本変形例３によれば、処理ガス用のノズル２４９ａ－２とは別にパージガス用のノズル２４９ａ－１を備えているので、上述した実施形態の場合（すなわち、ノズル共用の場合）に比べて、パージガス供給の制御の汎用性を向上させたり制御内容の適切化を図ったりする上で非常に好適である。
【0093】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明した。しかしながら、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。
以上、本発明の実施形態について具体的に説明した。しかしながら、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。
【0094】
例えば、上述の実施形態では、原料ガスを供給した後に反応ガスを供給する例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されず、原料ガス、反応ガスの供給順序は逆でもよい。すなわち、反応ガスを供給した後に原料ガスを供給するようにしてもよい。供給順序を変えることにより、形成される膜の膜質や組成比を変化させることが可能となる。
【0095】
また、上述の実施形態では、反応ガスをプラズマ状態に励起（活性化）させるプラズマ生成部を備えた構成例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されず、プラズマ生成部がない基板処理装置にも適用することが可能である。すなわち、プラズマ生成部（バッファ室）は必須の構成ではなく、プラズマ生成部がない基板処理装置であっても、パージガスを供給する専用のノズルを備える基板処理装置であれば、本発明を適用することが可能である。
【0096】
また、上述の実施形態等では、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する例について説明した。本発明はこのような態様に限定されず、ウエハ２００上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等のＳｉ系酸化膜を形成する場合や、ウエハ２００上にシリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）、シリコン硼窒化膜（ＳｉＢＮ膜）、シリコン硼炭窒化膜（ＳｉＢＣＮ膜）、硼炭窒化膜（ＢＣＮ膜）等のＳｉ系窒化膜を形成する場合にも、好適に適用可能である。これらの場合、反応ガスとしては、Ｏ含有ガスの他、Ｃ３Ｈ６等のＣ含有ガスや、ＮＨ３等のＮ含有ガスや、ＢＣｌ３等のＢ含有ガスを用いることができる。
【0097】
また、本発明は、ウエハ２００上に、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属元素を含む酸化膜や窒化膜、すなわち、金属系酸化膜や金属系窒化膜を形成する場合においても、好適に適用可能である。すなわち、本発明は、ウエハ２００上に、ＴｉＯ膜、ＴｉＮ膜、ＴｉＯＣ膜、ＴｉＯＣＮ膜、ＴｉＯＮ膜、ＴｉＢＮ膜、ＴｉＢＣＮ膜、ＺｒＯ膜、ＺｒＮ膜、ＺｒＯＣ膜、ＺｒＯＣＮ膜、ＺｒＯＮ膜、ＺｒＢＮ膜、ＺｒＢＣＮ膜、ＨｆＯ膜、ＨｆＮ膜、ＨｆＯＣ膜、ＨｆＯＣＮ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＢＮ膜、ＨｆＢＣＮ膜、ＴａＯ膜、ＴａＯＣ膜、ＴａＯＣＮ膜、ＴａＯＮ膜、ＴａＢＮ膜、ＴａＢＣＮ膜、ＮｂＯ膜、ＮｂＮ膜、ＮｂＯＣ膜、ＮｂＯＣＮ膜、ＮｂＯＮ膜、ＮｂＢＮ膜、ＮｂＢＣＮ膜、ＡｌＯ膜、ＡｌＮ膜、ＡｌＯＣ膜、ＡｌＯＣＮ膜、ＡｌＯＮ膜、ＡｌＢＮ膜、ＡｌＢＣＮ膜、ＭｏＯ膜、ＭｏＮ膜、ＭｏＯＣ膜、ＭｏＯＣＮ膜、ＭｏＯＮ膜、ＭｏＢＮ膜、ＭｏＢＣＮ膜、ＷＯ膜、ＷＮ膜、ＷＯＣ膜、ＷＯＣＮ膜、ＷＯＮ膜、ＭＷＢＮ膜、ＷＢＣＮ膜等を形成する場合にも、好適に適用することが可能となる。
【0098】
これらの場合、例えば、原料ガスとして、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン（Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：ＴＤＭＡＴ）ガス、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）ガス、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）ガス、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、略称：ＴＭＡ）ガス、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ４）ガス、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ４）ガス等を用いることができる。反応ガスとしては、上述の反応ガスを用いることができる。
【0099】
すなわち、本発明は、半金属元素を含む半金属系膜や金属元素を含む金属系膜を形成する場合に、好適に適用することができる。これらの成膜処理の処理手順、処理条件は、上述の実施形態や変形例に示す成膜処理と同様な処理手順、処理条件とすることができる。これらの場合においても、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。
【0100】
成膜処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、各種処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、各種処理を迅速に開始できるようになる。
【0101】
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0102】
２００…ウエハ、２０３…反応管、２１７…ボート、２３１…排気管、２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃ…ガス供給管、２４９ａ…ノズル、２５０ａ…第１の噴出口、２５０ｂ…第２の噴出口
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
