CN114902381A - 基板处理装置、半导体装置的制造方法以及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够对设置于反应管的内部的基板(晶圆)的表面实施均匀的成膜处理的技术，将基板处理装置构成为具备：反应管，其在内部容纳基板；喷嘴容纳部，其在反应管的侧方沿与基板的表面平行的方向延伸并与基板对应地配置；气体供给喷嘴，其插入喷嘴容纳部的内部，并从反应管的外侧延伸至反应管的内部；以及第一气体供给部，其向气体供给喷嘴供给第一气体。

Description

基板处理装置、半导体装置的制造方法以及存储介质
技术领域
本公开涉及基板处理装置、半导体装置的制造方法以及存储介质。
背景技术
作为用于在反应管的内部多层地配置作为处理对象的多个基板并对基板进行处理的基板处理装置，记载有如下基板处理装置，其具有：反应容器，其进行在基板上生成包括多个元素的膜的处理；加热器，其对该反应容器内进行加热；至少一个喷嘴，其至少一部分以与加热器对置的方式设于反应容器内，且向反应容器内供给第一气体，该第一气体包含构成膜的多个元素中的至少一个元素，且能够单独地使膜沉积；以及流通管，其设置为覆盖该喷嘴的至少与加热器对置的部分，且使第二气体在内部流通并将其供给至反应容器内，该第二气体包含构成膜的多个元素中的至少一个元素，且无法单独地使膜沉积。例如专利文献1。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-244443号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在立式的基板处理装置中，从反应管的下侧起沿垂直方向设置喷嘴，在喷嘴形成有与设置于反应管的内部的晶圆的数量相应的多个孔。在这样的结构中将包含构成膜的多个元素中的至少一个元素且能够单独地使膜沉积的第一气体从喷嘴向反应管的内部喷射，由此第一气体被加热器加热，在沿垂直方向延伸的喷嘴的内部进行分解，因此，分解的程度在喷嘴的上下方向上不同，在载置于反应管的上部的晶圆和载置于下部的晶圆中，成膜的状态不同。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，在本公开中，基板处理装置构成为，具备：反应管，其容纳基板；喷嘴容纳部，其在反应管的侧方沿与基板的表面平行的方向延伸，并与基板对应地配置；多个气体供给喷嘴，其插入喷嘴容纳部的内部，且从反应管的外侧延伸至反应管的内部；以及第一气体供给部，其向气体供给喷嘴供给第一气体。
发明效果
根据本公开，能够提高多个基板的每一个的处理均匀性。
附图说明
图1A是表示本公开的第一实施例的基板处理装置的主要部分的结构的剖视图。
图1B是表示本公开的第一实施例的基板处理装置的控制器的结构的框图。
图2是表示本公开的第一实施例的基板处理装置的气体供给部的结构的剖视图。
图3是表示本公开的第一实施例的气体供给源的结构的框图。
图4是表示本公开的第一实施例的基板处理装置的将气体供给部装配于内管的状态的剖视图。
图5是表示本公开的第一实施例的基板处理方法的处理的流程的流程图。
图6是表示本公开的第一实施例的第一变形例的基板处理装置的主要部分的结构的剖视图。
图7是表示本公开的第一实施例的第一变形例的基板处理装置的将气体供给部装配于内管的状态的剖视图。
图8是表示本公开的第一实施例的第二变形例的基板处理装置的将气体供给部装配于内管的状态的剖视图。
图9是表示本公开的第一实施例的基板处理装置的主要部分的结构的剖视图。
具体实施方式
在向反应管的内部供给气体的喷嘴(气体供给管)的前端部分产生由向反应管的内部供给的气体而引起的反应生成物，且该反应生成物容易直接附着于前端部分。附着于该喷嘴(气体供给管)的前端部分的反应生成物逐渐增加，可能引起喷嘴的前端部分的孔堵塞，或者反应生成物从喷嘴的前端部分脱落而附着于被处理基板，引起被处理基板的表面的异物产生。
另外，在向反应管的内部供给气体的喷嘴(气体供给管)的前端部分产生由向反应管的内部供给的气体而引起的反应生成物，且该反应生成物容易直接附着于前端部分。附着于该喷嘴(气体供给管)的前端部分的反应生成物逐渐增加(生长)，可能引起喷嘴的前端部分的孔堵塞，或者反应生成物从喷嘴的前端部分脱落，其一部分附着于被处理基板，引起被处理基板的表面的异物产生。
本公开解决上述课题，提供一种基板处理装置、使用了该基板处理装置的半导体装置的制造方法、以及存储有通过计算机使基板处理装置执行的程序的存储介质，该基板处理装置能够对在反应管的内部沿上下方向隔开预定的间隔设置的多个基板(晶圆)的表面实施均匀的成膜处理。即，本公开在供给反应气体或原料气体的气体喷嘴的外周设置供给惰性气体的单元，防止反应气体或原料气体从反应管(内管)侧进入气体喷嘴的外侧，防止反应生成物附着于气体喷嘴的外周，提高形成于基板的表面的膜的均质性和品质。
以下，基于附图对本公开的实施方式详细地进行说明。在用于说明本实施方式的全部图中，具有相同功能的部件标注相同的符号，且原则上省略其重复的说明。
但是，本公开不被解释为限定于以下所示的实施方式的记载内容。本领域技术人员能够容易地理解，在不脱离本公开的思想和主旨的范围内，可以改变具体的结构。
实施例1
使用图1A至图3说明本公开的第一实施例。
图1A是表示第一实施例的基板处理装置100的主要部分的结构的剖视图。120是反应管，130是内管，140是基板支撑件(晶舟)，保持多个基板(晶圆)101，且利用由分隔板支撑部141支撑的多个分隔板142将多个基板之间分隔开。143是分隔板142的最靠上的顶板。基板支撑件140通过未图示的上下机构(晶舟升降机)进行保持的多个基板的向内管130的内部的出入。
110是加热器，在通过未图示的上下机构将基板支撑件140装配于内管130的内部的状态下，包含反应管120，对内管130的内部进行加热。加热器110也可以在上下方向上分割为多个块，并针对每个块，基于未图示的温度计等测温单元的数据控制加热状态。
150是向内管130的内部供给气体的气体供给部，且构成为，以能够根据保持于基板支撑件140的基板101的上下方向的间距(间隔)对每个基板101供给气体的方式在图1A所示的截面的同一面内具备多个。气体供给部150沿与在内管130的内部保持于基板支撑件140的基板101的表面大致平行的方向安装。
在内管130的气体供给部150的前端部分所处的部位形成有多个气体导入孔131，以将从气体供给部150供给的气体导入内管130的内部。
另一方面，在内管130的与形成有多个气体导入孔131的部位对置的部位形成有狭缝132，使从多个气体导入孔131供给到内管130的内部的气体中的、未参与包括保持于基板支撑件140的基板101的表面的内管130的内部的反应的气体从内管130的内部排出。
通过狭缝132从内管130的内部排出到反应管120侧的气体通过排气管121由未图示的排气单元向反应管120的外部排出。
180是控制器，控制基板处理装置100的各部的动作。此外，使用图1B对控制器的详细情况进行说明。
图2表示气体供给部150的剖视图。
气体供给部150具备：主体部151、装配于主体部151的内部的导入管部152、用于对导入管部152与主体部151之间进行密闭的O形环1591和1592、衬套156、将衬套156压入而使O形环1591和1592变形的螺母157、对后述的喷嘴容纳管与导入管部152之间进行密闭的O形环1593、衬套1582、以及将衬套1581压入而使O形环1593变形的螺母158。
在螺母157和158的内表面进行了螺纹加工。另一方面，在主体部151的安装螺母157和158的部分也实施了螺纹加工。螺母157和158分别装配于主体部151的实施了螺纹加工的部分，由此将衬套156及衬套1581压入，使O形环1591和1592以及O形环1593变形。
在主体部151形成有：用于导入向内管130的内部供给的气体的第一气体供给管153、以及用于向主体部151与导入管部152之间供给惰性气体的第二气体供给管154。第一气体供给管153和第二气体供给管154分别与图3所示的气体供给源1500连接。
图3表示气体供给源1500的结构。气体供给源1500具备：向第一气体供给管153供给原料气体或反应气体的原料气体/反应气体供给系统1530、以及向第二气体供给管154供给惰性气体的惰性气体供给系统1540。
原料气体/反应气体供给系统1530具备：供给原料气体的气体供给管1531、控制原料气体的流量的质量流量控制器(MFC)1533、打开/关闭原料气体的流动的阀1535、供给反应气体的反应气体供给管1532、控制反应气体的流量的质量流量控制器(MFC)1534、打开/关闭反应气体的流动的阀1536、以及连接于第一气体供给管153的气体供给管1537。
惰性气体供给系统1540具备：供给惰性气体的气体供给管1541、控制惰性气体的流量的质量流量控制器(MFC)1542、打开/关闭惰性气体的流动的阀1543、以及连接于第二气体供给管154的气体供给管1544。
在这样的结构中，在原料气体/反应气体供给系统1530中，在关闭阀1536使反应气体的流动停止的状态下，将从未图示的气体源供给的原料气体通过气体供给管1531，利用质量流量控制器(MFC)1533调整流量，并将阀1535设为打开的状态而流通原料气体，从气体供给管1537向第一气体供给管153供给原料气体。
另外，在关闭阀1535停止原料气体的供给的状态下，将从未图示的气体源供给的反应气体通过反应气体供给管1532，利用质量流量控制器(MFC)1534调整流量，并将阀1536设为打开状态而流通反应气体，从气体供给管1537向第一气体供给管153供给反应气体。
即，在原料气体/反应气体供给系统1530中，共用气体供给管1537，通过交替地切换阀1535和阀1536的打开和关闭，能够在原料气体和反应气体之间切换从气体供给管1537向第一气体供给管153供给的气体种类。
另一方面，在惰性气体供给系统1540中，使从未图示的气体源供给的惰性气体经过气体供给管1541，利用质量流量控制器(MFC)1542调整流量，并将阀1543设为打开的状态而流通惰性气体，从气体供给管1544向第二气体供给管154供给惰性系统。
如图2所示，在主体部151的内部形成有气体导入用的孔155，该孔155用于将从第一气体供给管153供给来的气体向内管130的内部供给。另外，导入管部152的比从第二气体供给管154被导入惰性气体的部分更靠前的部分、即喷嘴1521形成为管状，且在从第二气体供给管154被导入惰性气体的部分，在与主体部151的内部之间形成有间隙。
图4是表示将气体供给部150装配成穿过加热器110和反应管120并与形成于内管的气体导入孔131对置的状态的剖视图。图4示出了具备多个的气体供给部150中的最上部的气体导入部的例。
示出了作为喷嘴容纳部的喷嘴容纳管160的前端部分插入主体部151的内部，且通过螺母158固定的状态。在该状态下，在形成于喷嘴容纳管160的内部的孔161与导入管部152的喷嘴1521之间具有间隙，确保从第二气体供给管154供给的惰性气体的通路。换言之，喷嘴1521构成为插入作为喷嘴容纳部的喷嘴容纳管160内。另外，也可以称为，喷嘴1521个别地容纳于喷嘴容纳部。
这样，从第一气体供给管153供给来的气体(原料气体或反应气体)和从第二气体供给管154供给来的惰性气体从相对于基板101的表面平行的同轴方向供给至反应管120的内部。
喷嘴容纳管160的相反侧的前端部分贯通加热器110并到达反应管120的内侧。另一方面，导入管部152的喷嘴1521的前端部分1522比喷嘴容纳管160的相反侧的前端部分进一部向反应管120的内部延伸，到达形成于内管130的气体导入孔131正前面。
在该状态下，若一边通过加热器110将喷嘴1521及内管130的内部加热，一边从第一气体供给管153供给气体(原料气体或反应气体)，则供给来的气体通过形成于导入管部152的气体导入用的孔155，从导入管部152的喷嘴1521的前端部分1522放出至反应管120的内部。放出到该反应管120的内部的气体的大部分通过形成于内管130的气体导入孔131供给至内管130的内部，在内管130的内部，在由基板支撑件140保持的基板101的表面上发生反应而形成薄膜。
此时，从导入管部152的喷嘴1521的前端部分1522放出到反应管120的内部的气体中的一部分未通过气体导入孔131供给至内管130的内部，而是残留于反应管120的内部。
若将未供给至内管130的内部而残留于反应管120的内部的该气体直接保持该状态，则在导入管部152的喷嘴1521的前端部分1522的周围形成由残留的气体而产生的反应生成物。若该反应生成物堆积于前端部分1522，则存在如下担忧：其一部分剥落，飞散至内管130的内部而附着于基板101的表面，导致形成于基板101的表面的薄膜的膜品质降低。
相对于此，在本实施例中构成为：将惰性气体从第二气体供给管154通过喷嘴容纳管160的孔161与导入管部152的喷嘴1521之间的间隙供给至反应管120的内部。
在这样的结构中，通过一边从第一气体供给管153向内管130的内部供给气体(原料气体或反应气体)，一边从第二气体供给管154向反应管120的内部供给惰性气体，从而向导入管部152的喷嘴1521的前端部分1522附件供给惰性气体(例如，N2：氮气)，抑制因从第一气体供给管153供给的气体而在前端部分1522附近形成反应生成物。
在此，从第一气体供给管153向内管130的内部供给的气体(原料气体或反应气体)的流量和从第二气体供给管154供给的惰性气体的流量由未图示的质量流量控制器调整，其中，该质量流量控制器由控制器180控制。
在本实施例中，从第二气体供给管154供给的惰性气体的流量设定为比从第一气体供给管153供给的气体(原料气体或反应气体)的流量少。更优选，将惰性气体的流量设定为气体(原料气体或反应气体)的流量的1/10以下。
由此，反应生成物的形成被抑制，能够防止内管130的内部的反应生成物向基板101的表面的附着，能够将形成于基板101的表面的薄膜的膜品质维持为高的状态。
从第二气体供给管154供给的惰性气体的一部分也可以通过形成于内管130的气体导入孔131导入内管130的内部。
此外，在以上说明的实施例中对从第一气体供给管153向内管130的内部供给原料气体或反应气体的例子进行了说明，但作为第一气体供给管153，也可以分别设置原料气体供给专用的第一气体供给管和反应气体供给专用的第一气体供给管。
另外，在以上说明的实施例中对导入管部152的喷嘴1521的前端部分1522延伸至形成于内管130的气体导入孔131的正前面的结构进行了说明，但也可以构成为，导入管部152的喷嘴1521的前端部分1522插入形成于内管130的气体导入孔131的内部。
进一步地，在以上说明的实施例中对将内管130设于反应管120的内部的结构进行了说明，但也可以构成为，不使用内管130，而利用基板支撑件140使基板101出入反应管120的内部。在该情况下，导入管部152的喷嘴1521的前端部分1522设置成位于保持于基板支撑件140的基板101的附近。
[控制器]
如图1A所示，基板处理装置100与控制各部的动作的控制器180连接。
图1B表示控制器180的概略。作为控制部(控制单元)的控制器180构成为具备CPU(Central Processing Unit，中央处理器)180a、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)180b、存储装置180c、输入/输出端口(I/O端口)180d的计算机。RAM180b、存储装置180c、I/O端口180d构成为能够经由内部总线180e与CPU180a进行数据交换。构成为能够在控制器180连接例如构成为触控面板等的输入/输出装置181、外部存储装置182。
存储装置180c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)等存储介质构成。在存储装置180c内可读取地存储有控制基板处理装置的动作的程序、记载有后述的基板处理的步骤、条件等的工艺配方及数据库等。
此外，工艺配方将后述的基板处理工序中的各步骤以能够使控制器180执行并得到预定的结果的方式组合，作为程序发挥功能。
以下，将该工艺配方、控制程序等总称地简称为程序。此外，本说明书中使用程序这一词语的情况包括：仅包含工艺配方单体的情况、仅包含控制程序单体的情况、或者包含这双方的情况。另外，RAM180b构成为临时保持由CPU180a读取出的程序、数据等的存储区域(工作区)。
I/O端口180d连接于加热器110、未图示的基板搬入口、晶舟上下机构、旋转驱动马达、质量流量控制器、真空泵等。
此外，本公开中的“连接”包括各部通过物理上的缆线连接的意思，也包括能够直接或间接地接收/发送各部的信号(电子数据)的意思。例如，也可以在各部之间设有对信号进行中继的设备、对信号进行转换或运算的设备。
CPU180a构成为，读取并执行来自存储装置180c的控制程序，并且根据来自控制器180的操作指令的输入等从存储装置180c读取工艺配方。然后，CPU180a根据读取的工艺配方的内容，控制向加热器110的电力供给动作、未图示的基板搬入口的开闭动作、上下驱动用马达的驱动、晶舟上下机构的驱动、旋转驱动用马达的旋转动作等。
此外，控制器180不限于构成为专用的计算机，也可以构成为通用的计算机。例如，能够准备存储有上述的程序的外部存储装置(例如，磁带、软盘、硬盘等磁盘、CD、DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器、存储卡等半导体存储器)182，使用该外部存储装置182将程序安装于通用计算机等，由此构成本实施方式的控制器180。
此外，用于向计算机供给程序的单元不限于经由外部存储装置182供给的情况。例如，也可以使用网络183(因特网或专用线路)等通信单元供给程序，而不经由外部存储装置182。此外，存储装置180c、外部存储装置182构成为计算机可读的存储介质。以下，将它们总称地简称为存储介质。此外，在本说明书中，使用存储介质这一词语的情况包括：仅包括存储装置180c单体的情况、仅包括外部存储装置182单体的情况、或者包括双方的情况。
[基板处理工序(成膜工序)]
接着，使用图5，对使用同通过图1至图4所说明的基板处理装置在基板上形成膜的基板处理工序(成膜工序)进行说明。
本公开能够应用于成膜工艺及蚀刻工艺的任一个，但作为半导体装置(设备)的制造工序，对作为在基板101上形成薄膜的工序的一例的、形成SiO2(氧化硅)层的工序进行说明。形成SiO2层等膜的工序在上述的基板处理装置100的反应管120的内部执行。制造工序的执行通过存储于未图示的控制器的程序的执行来进行。
在本实施方式的基板处理工序(半导体装置的制造工序)中，首先，利用未图示的上下驱动单元使基板支撑件(晶舟)140上升，如图1A所示地将基板支撑件140插入设置于反应管120的内部的内管130。在该状态下，载置于基板支撑件140的基板101为与分隔板142相对的预定的高度(间隔)。
在该状态下，具有如下工序：
(a)对于容纳于内管130的内部的基板101，从第一气体供给管153向气体供给部150的气体导入用的孔155的内部导入Si2Cl6(六氯化二硅)气体，并从喷嘴1521的前端部分1522供给至内管130的内部；
(b)停止来自第一气体供给管153的气体的导入，将反应管120的内部的残留气体从排气管121向外部排出，除去残留气体；
(c)对于容纳于内管130的内部的基板101，从第一气体供给管153向气体供给部150的气体导入用的孔155的内部导入O2(氧气)(或O3(臭氧)或H2O(水))，并从喷嘴1521的前端部分1522供给至内管130的内部；以及
(d)停止来自第一气体供给管153的气体的导入，将反应管120的内部的残留气体从排气管121排出至外部，除去残留气体，
将上述(a)～(d)的工序反复多次，在基板10上形成SiO2层。
另外，在上述(a)和(c)的工序中，在从第一气体供给管153向气体供给部150的气体导入用的孔155的内部供给气体的同时，从第二气体供给管154向喷嘴容纳管160的孔161与气体供给部150的导入管部152的喷嘴1521之间的间隙供给惰性气体，通过该间隙，在反应管120的内部向喷嘴1521的前端部分1522的附近供给惰性气体。
由此，能够抑制在喷嘴1521的前端部分1522附近的反应生成物的形成，防止内管130的内部的反应生成物向基板101的表面的附着，能够将形成于基板101的表面的薄膜的膜品质维持为较高的状态。
此外，在本说明书中，使用“基板”这一词语的情况包括是指“基本本身”的情况、是指“基板与形成于其表面的预定的层或膜等的层叠体(集合体)”的情况(即，包括形成于表面的预定的层或膜称为基板的情况)。另外，在本说明书中，使用“基本的表面”这一词语的情况包括是指“基板本身的表面(露出面)”的情况、是指“形成于基板上的预定的层或膜等的表面，即，作为层叠体的基板的最表面”的情况。
此外，在本说明书中使用“基板”这一词语的情况也与使用“晶圆”这一词语的情况同义。
接着，按照图5所示的流程图，对具体的成膜工序的例进行说明。
(工艺条件设定)：S501
首先，控制器180的CPU180a读入存储于存储装置180c的工艺配方及相关的数据库，设定工艺条件。
(基板搬入)：S502
在将新的基板101逐个搭载并保持于基板支撑件140的状态下，利用未图示的驱动单元使基板支撑件140上升，将基板支撑件140搬入设置于反应管120的内侧的内管130的内部。
(压力调整)：S503
在基板支撑件140被搬入到内管130的内部的状态下，通过未图示的真空泵对反应管120的内部从排气管121进行真空排气，调整成使反应管120的内部成为所期望的压力。
(温度调整)：S504
在通过未图示的真空泵进行了真空排气的状态下，基于在步骤S501读入的配方，通过加热器110对反应管120的内部进行加热，以使反应管120的内部成为所期望的压力(真空度)。此时，基于未图示的温度传感器检测出的温度信息对向加热器110的通电量进行反馈控制，以使反应管120的内部成为所期望的温度分布。加热器110对反应管120的内部的加热至少在直至对基板101的处理完成的期间持续进行。
[SiO2层形成工序]：S505
接下来，为了形成作为第一层的例如SiO2层，执行以下详细的步骤。
(原料气体供给)：S5051
首先，通过未图示的旋转驱动，使支撑于基板支撑件140的分隔板142和基板101旋转。
在维持该分隔板142和基板101的旋转的状态下，使作为原料气体的Si2Cl6气体在经过了流量调整的状态下从气体供给部150的第一气体供给管153通过喷嘴1521向反应管120的内部流通。供给到反应管120的原料气体通过形成于内管130的气体导入孔131供给至内管130的内部，且一部分不供给至内管130的内部，而是留在内管130与反应管120之间的空间。从喷嘴1521供给的原料气体中的未参与在基板101的表面的反应的气体从形成于内管130的狭缝132向反应管120侧流出，并从排气管121排出。
通过将Si2Cl6气体从喷嘴1521导入内管130的内部，对保持于基板支撑件140的基板101供给Si2Cl6气体。作为一例，供给的Si2Cl6气体的流量设定于0.002～1slm(Standardliter per minute)的范围，更优选为0.1～1slm的范围。
此时，与Si2Cl6气体一同，将作为载气的N2(氮)气体、或者Ar(氩)气体等惰性气体从第二气体供给管154导入气体供给部150而供给至反应管120的内部，并从排气管121排出。载气的具体的流量设定于0.01～5slm的范围，更优选为0.5～5slm的范围。
作为载气的N2气体经由喷嘴1521与形成于喷嘴容纳管160的孔161之间的间隙供给至内部，一部分通过形成于内管130的气体导入孔131进入内管130的内部。另一方面，供给到反应管120的内部的N2气体的大部分从反应管120与内管130之间通过排气管121排出。此时，加热器110的温度设定为使基板101的温度成为例如250～550℃的范围内的温度的温度。
流通于内管130的内部的气体仅为Si2Cl6气体和N2气体，通过向内管130供给Si2Cl6气体，在基板101(表面的基膜)上形成例如从不足1原子层至数原子层程度的厚度的含Si层。
(原料气体排气)：S5052
将作为原料气体的Si2Cl6气体经由喷嘴1521向内管130的内部供给预定时间，在被加热至预定的温度范围的基板101的表面形成含Si层，然后停止Si2Cl6气体的供给。此时，通过未图示的真空泵对反应管120的内部进行真空排气，将残留于包含内管130的反应管120内的未反应或参与含Si层形成之后的Si2Cl6气体从内管130及反应管120的内部排除。
此时，维持从喷嘴1521与形成于喷嘴容纳管160的孔161之间的间隙向反应管130内部的作为载气的N2气体的供给。N2气体作为净化气体发挥作用，能够提高将残留于反应管120的内部的未反应或参与含Si层形成之后的Si2Cl6气体从内管130及反应管120的内部排除的效果。
(反应气体供给)：S5053
在除去内管130及反应管120的内部的残留气体后，将作为反应气体的O2气体从第一气体供给管153导入气体供给部150，并从喷嘴1521经由反应管120供给至内管130的内部，将未参与反应的O2气体从内管130及反应管120经由排气管121排出。由此，对基板101供给O2。具体而言，供给的O2气体的流量设定于0.2～10slm的范围，更优选为1～5slm的范围。
此时，停止从第二气体供给管154向气体供给部150的N2气体的供给，成为停止向内管130及反应管120的内部供给N2气体的状态，N2气体不与O2气体一同供给至反应管120的内部。即，O2气体不被N2气体稀释地供给至反应管120及内管130的内部，因此，能够提高SiO2层的成膜速度。此时的加热器110的温度设定为与Si2Cl6气体供给步骤相同的温度。
此时流通于反应管120及内管130的内部的气体仅为O2气体。O2气体与在原料气体(Si2Cl6)供给步骤(S4051)形成于基板101上的含Si层的至少一部分发生置换反应。在置换反应时，含Si层含有的Si和O2气体含有的O结合，在基板101上形成含有Si和O的SiO2层。
(残留气体排气)：S5054
形成SiO2层后，停止从喷嘴1521向反应管120的内部及内管130的内部的O2气体的供给。然后，通过与步骤S4052同样的处理顺序，将残留于反应管120的内部及内管130的内部的未反应或参与SiO2层形成之后的O2气体、反应副生成物从反应管120的内部及内管130的内部排除。
(实施预定次数)
通过将依次执行步骤S505中的上述的详细步骤S5051～步骤S5055的循环进行1次以上(预定次数(n次))，在基板10上形成预定的厚度(例如0.1～2nm)的SiO2层。上述的循环优选反复多次，例如优选进行10～80次左右，更优选进行10～15次左右，由此，能够在基板10的表面形成具有均匀的膜厚分布的薄膜。
(后净化)：S506
在将上述步骤S505的一系列工序反复执行预定的次数后，从喷嘴1521向反应管120的内部及内管130的内部供给N2气体，并将其从排气管121排出。N2气体作为净化气体发挥作用，由此利用惰性气体净化反应管120的内部及内管130的内部，从反应管120内除去残留于反应管120的内部及内管130的内部的气体、副生成物。
(基板搬出)：S507
然后，通过未图示的上下机构使基板支撑件140从反应管120的内管130下降，将在表面上形成有预定的厚度的薄膜的基板101从基板支撑件140取出，结束基板101的处理。
在以上说明的例子中，对在基板101上形成SiO2膜的例子进行了说明，但本实施例不限定于此。例如，也能够取代SiO2膜，而形成Si3N4(氮化硅)膜、或TiN(氮化钛)膜。另外，不限于这些膜。例如，也能够应用于由W、Ta、Ru、Mo、Zr、Hf、Al、Si、Ge、Ga等或者与这些元素同族的元素构成的元素单体的膜、这些元素与氮的化合物膜(氮化膜)、这些元素与氧的化合物膜(氧化膜)等。此外，在形成这些膜时，能够使用上述的含卤素气体、包含卤素元素、氨基、环戊基、氧(O)、碳(C)、烷基等的至少一个的气体。
根据本实施例，能够在基板上成膜的过程中，抑制反应生成物的形成，防止内管的内部的反应生成物向基板的表面的附着，能够稳定地维持在基板的表面形成高品质的薄膜。
[变形例1]
在实施例1中对如下结构进行了说明，即，在与由基板支撑件140保持于内管130的内部的基板101的表面平行的面从同轴方向进行气体(原料气体或反应气体)的供给和惰性气体的供给。与之相对，在本变形例中，如图6所示地构成为：气体(原料气体或反应气体)的供给与实施例1的情况同样地从与基板101的表面平行的方向供给，惰性气体从沿纵向配置于反应管120的内部的气体供给管510供给。
图7表示本变形例中的基板处理装置的、将气体供给部装配于内管的部分的截面。供给气体(原料气体或反应气体)的气体供给部150的结构与在实施例1所说明的结构相同，但在本变形例中，第二气体供给管154用于将从气体供给管510供给到反应管120的内部的惰性气体排出至外部。
即，在本变形例中，一边从气体供给部150的喷嘴1521的前端部分1522供给气体(原料气体或反应气体)，一边从孔511向反应管120的内部供给惰性气体，该孔511与气体供给部150对应地在沿纵向配置于反应管120的内部的气体供给管510设有多个。
由此，在气体供给管410的内部向导入管部152的喷嘴1521的前端部分1522附近供给惰性气体，在前端部分1522附近形成由从第一气体供给管153供给的气体引起的反应生成物。
其结果，能够抑制反应生成物的形成，防止内管130的内部的反应生成物向基板101的表面的附着，能够将形成于基板101的表面的薄膜的膜品质维持为高的状态。
此外，在本变形例中对将气体供给管510形成为直线形状的情况进行了说明，但气体供给管510的前端部分也可以构成为以U字型折弯而折返的U形弯形状。
另外，在本变形例中，也可以不设置第二气体供给管154。
[变形例2]
在变形例1中结构为，惰性气体从孔511向反应管120的内部供给，其中，该孔511形成于沿纵向配置于反应管120的内部的气体供给管510，而在本变形例中，如图8所示地构成为，代替孔511，而是从在内部形成有孔的突起部711向反应管120的内部供给惰性气体。
根据本变形例，通过气体供给管710向导入管部152的喷嘴1521的前端部分1522附近供给惰性气体，可抑制在前端部分1522附近形成由从第一气体供给管153供给的气体引起的反应生成物。
其结果，能够抑制反应生成物的形成，防止内管130的内部的反应生成物向基板101的表面的附着，能够将形成于基板101的表面的薄膜的膜品质维持为高的状态。
此外，在本变形例中对将气体供给管510构成为直线状且在其形成多个突起部711的梳形形状的情况进行了说明，但也可以将气体供给管510以直线形状设置多个，且分别构成为在与喷嘴1521的前端部分1522对应的位置形成突起部711的Γ(伽玛，gamma)形状。
另外，在本变形例中，也可以不设置第二气体供给管154。
实施例2
使用图9对本公开的第二实施例进行说明。
图9是表示本公开的第二实施例的基板处理装置800的主要部分的结构的剖视图。对与在图1A所说明的第一实施例相同的结构部件标注相同的编号。
与在图1A所说明的第一实施例不同的点在于，并非将喷嘴容纳部设为管形状，而是具备能够容纳多个气体供给部850的喷嘴容纳部810。
120是反应管，130是内管，140是基板支撑件(晶舟)，且保持多个基板(晶圆)101，利用由分隔板支撑部141支撑的多个分隔板142将多个基板之间分隔开。143是分隔板142的最靠上的顶板。基板支撑件140通过未图示的上下机构(晶舟升降机)进行保持的多个基板的向内管130的内部的出入。
110是加热器，在利用未图示的上下机构将基板支撑件140装配于内管130的内部的状态下，包含反应管120地对内管130的内部进行加热。加热器110也可以在上下方向上分割成多个块，并针对每个块控制加热状态。
850是向内管130的内部供给气体的气体供给部，为在图9所示的截面的同一面内具备多个的结构，以能够根据保持于基板支撑件140的基板101的上下方向的间距(间隔)对每个基板101供给气体。气体供给部850沿与在内管130的内部保持于基板支撑件140的基板101的表面大致平行的方向安装。
810是同时保持多个气体供给部850的喷嘴容纳部，在同时保持多个气体供给部850的状态下，贯通加热器110而与反应管120连接。保持于喷嘴容纳部810的气体供给部850具有与在实施例1中利用图2至图4所说明的结构相同的结构，气体供给部850的喷嘴(相当于实施例1中的喷嘴1521)的前端部分位于形成于内管130的气体导入孔131的正前面的部位。
另一方面，在内管130的与形成有多个气体导入孔131的部位对置的部位形成有狭缝132，使从多个气体导入孔131供给到内管130的内部的气体中的未参与在包括保持于基板支撑件140的基板101的表面的内管130的内部的反应的气体从内管130的内部排出。
通过狭缝132从内管130的内部排出到反应管120侧的气体通过排气管121，利用未图示的排气单元排出至应管120的外部。
根据本实施例，能够利用喷嘴容纳部810一并处理多个气体供给部850，因此，能够比较容易地进行基板处理装置800中的多个气体供给部850的维护。
另外，根据本实施例，能够在基板上成膜的过程中，抑制反应生成物的形成，防止内管的内部的反应生成物向基板的表面的附着，能够稳定地维持在基板的表面形成高品质的薄膜。
此外，本公开也包含以下实施方式。
(1)一种基板处理装置，其具有：
反应管，其容纳基板；
喷嘴容纳部，其在上述反应管的侧方沿上述基板的水平方向延伸配置；
气体供给喷嘴，其从上述反应管的外侧插入上述喷嘴容纳部的内部；
第一气体供给部，其向上述气体供给喷嘴内供给第一气体；以及
第二气体供给部，其向上述喷嘴容纳部内供给第二气体。
(2)上述反应管具有内管。
(3)在上述内管具有与上述气体供给喷嘴的开口对置的开口。
(4)上述气体供给喷嘴的前端构成为能够插入至上述内管的内壁。
(5)向上述反应管与上述内管之间供给上述第二气体。
(6)向上述喷嘴容纳部与上述气体供给喷嘴之间供给上述第二气体。
(7)沿上述喷嘴容纳部的相对于上述基板的面垂直的方向连接有上述第二气体供给部。
(8)上述喷嘴容纳部构成为管状，上述第二气体供给部与上述管的壁连接。
(9)在上述喷嘴容纳部设有固定上述气体供给喷嘴的固定件，上述第二气体供给部构成为能够经由上述固定件供给上述第二气体。
(10)在上述喷嘴容纳部设有对上述喷嘴容纳部内的气氛进行排气的排气管。
(11)上述反应管具有内管，在上述反应管与上述内管之间设有供给第二气体的第三气体供给部。
(12)上述第三气体供给部在与上述喷嘴容纳部对应的位置设有开口或向上述喷嘴容纳部突出的突出部。
(13)上述第三气体供给部构成为直线形状、Γ(伽玛)形状、U形弯形状、梳形的任一种形状。
(14)在上述第一气体供给部设有调整上述第一气体流量的第一流量调整部，在上述第二气体供给部设有调整上述第二气体流量的第二流量调整部，且具有控制部，该控制部构成为能够控制上述第一流量调整部和上述第二流量调整部，以使上述第二气体流量比上述第一气体流量小。
(15)上述控制部构成为能够控制上述第一流量调整部和上述第二流量调整部，以使上述第二气体的流量为上述第一气体的流量的1/10以下。
(16)上述控制部构成为能够控制上述控制部具有的程序，以使上述第二气体的流量不能设定为超过上述第一气体的流量的1/10的流量。
(17)在上述喷嘴容纳部设有一个上述第二气体供给部。
(18)在上述喷嘴容纳部设有多个上述第一气体供给部。
(19)上述第一气体为处理气体，上述第二气体为惰性气体。
(20)上述处理气体包含原料气体和反应气体的任一方或双方。
另外，在上述说明中描述了设置有多个气体供给喷嘴的例子，但并不限定于此，气体供给喷嘴只要有一个即可。
另外，在上述的说明中描述了在基板保持件保持多个基板的结构，但并不限定于此，也可以在基板保持件保持一个基板进行处理，也可以将基板保持件构成为能够保持一个基板。
另外，在上述的说明中，作为半导体装置的制造工序的一工序，描述了成膜工序，但不限定于成膜工序，也能够应用于热处理、等离子体处理等工序。
另外，在上述的说明中描述了能够实施半导体装置的制造工序的一工序的基板处理装置，但并不限定于此，也可以是对陶瓷基板、液晶设备的基板、发光设备的基板等基板进行处理的基板处理装置。
符号说明
100、500、800—基板处理装置，101—基板，110—加热器，120—反应管，130—内管，140—基板支撑件，150—气体供给部，160—喷嘴容纳管，180—控制器，510、710—气体供给管。

Claims (16)

1.一种基板处理装置，其特征在于，具有：
反应管，其容纳基板；
喷嘴容纳部，其在上述反应管的侧方沿与上述基板的表面平行的方向延伸配置；
气体供给喷嘴，其插入上述喷嘴容纳部的内部，且从上述反应管的外侧延伸至上述反应管的内部；以及
第一气体供给部，其向上述气体供给喷嘴供给第一气体。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
具有在上述反应管的外侧向上述喷嘴容纳部与上述气体供给喷嘴之间供给第二气体的第二气体供给部。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述反应管在内部具有内管，
在上述内管的壁面上，在与延伸至上述反应管的内部的上述气体供给喷嘴的前端部分对置的位置具有开口。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，
在上述内管的与形成有上述开口的壁面对置的壁面形成有狭缝状的开口。
5.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述反应管在内部具有内管，
延伸至上述反应管的内部的上述气体供给喷嘴的前端部分插入形成于上述内管的壁面的孔。
6.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述反应管在内部具有内管，
上述基板处理装置具有向上述反应管与上述内管之间供给第二气体的第二气体供给部。
7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
还具备覆盖上述反应管的周围的加热器，
上述喷嘴容纳部在上述反应管的侧方沿与上述基板的表面平行的方向贯通上述加热器。
8.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
具有第二气体供给部，该第二气体供给部在上述反应管的内部具有供给管，该供给管沿着以预定的间隔容纳于上述反应管的多个上述基板在上下方向上延伸，且在与多个上述气体供给喷嘴对应的位置形成有用于放出第二气体的孔。
9.根据权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于，
上述反应管在内部具有内管，上述供给管配置于上述反应管与上述内管之间。
10.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述气体供给喷嘴配置有多个，
上述喷嘴容纳部构成为将配置有多个的上述气体供给喷嘴的每一个个别地容纳。
11.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述气体供给喷嘴配置有多个，
上述喷嘴容纳部构成为容纳配置有多个的上述气体供给喷嘴。
12.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有如下工序：
将基板容纳于反应管的内部；以及
具有在上述反应管的侧方沿与上述基板的表面平行的方向延伸配置的喷嘴容纳部，从插入上述喷嘴容纳部的内部并从上述反应管的外侧延伸至上述反应管的内部的气体供给喷嘴向上述基板供给第一气体。
13.根据权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在供给上述第一气体的工序中，同时进行：从上述气体供给喷嘴向上述反应管的内部供给原料气体或反应气体；以及向上述气体供给喷嘴的前端部的附近供给惰性气体。
14.根据权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在向上述反应管的内部供给气体的工序中，从与向上述反应管的内部供给上述原料气体或上述反应气体的上述气体供给喷嘴同轴的方向向上述气体供给喷嘴的前端部的附近供给上述惰性气体。
15.根据权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在向上述反应管的内部供给气体的工序中，使向上述气体供给喷嘴的前端部的附近供给的上述惰性气体的流量为从多个上述气体供给喷嘴向上述反应管的内部供给的原料气体或反应气体的流量的1/10以下。
16.一种存储介质，其特征在于，存储有通过计算机使基板处理装置执行如下步骤的程序：
将基板容纳于反应管的内部；以及
具有在上述反应管的侧方沿与上述基板的表面平行的方向延伸配置的喷嘴容纳部，从插入上述喷嘴容纳部的内部并从上述反应管的外侧延伸至上述反应管的内部的气体供给喷嘴向上述基板供给第一气体。
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