CN115074699A - 基板处理装置、半导体装置的制造方法、基板处理方法和记录介质 - Google Patents

基板处理装置、半导体装置的制造方法、基板处理方法和记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供基板处理装置、半导体装置的制造方法、基板处理方法和记录介质。本发明的基板处理装置具有：晶圆盒，其将多个基板在预定的排列方向上排列并保持；内管，其围绕晶圆盒来设置，并在与基板的排列方向正交的方向上形成有进行排气的排气孔；混合部，其将在内管内的温度下会相互反应的用于基板处理的多种气体预先混合而生成混合气体；和喷嘴，其与内管的内壁分离开设置，从沿着基板的排列方向形成的多个吐出孔向内管内吐出由混合部供给的混合气体；吐出孔的吐出方向不是朝向晶圆盒而是朝向内管的内壁。

Description

基板处理装置、半导体装置的制造方法、基板处理方法和记录 介质
技术领域
本发明涉及基板处理装置、半导体装置的制造方法、基板处理方法和记录介质。
背景技术
以往，已知如下的处理：将在预定的排列方向上排列的多片基板(晶圆)用内管围绕，通过向内管内输送用于基板处理的气体，在多片基板上形成所希望品质的膜的处理。作为基板处理装置，在专利文献1和2中公开了纵型处理装置，该装置中，在内管(圆筒发热体或反应管)内侧在上下方向上排列多片基板，并且在基板附近设置沿着上下方向延伸的喷嘴。专利文献1和2的喷嘴为了向基板输送气体，在内管内沿着上下方向形成多个开口的吐出孔(气体供给孔)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开平06-349761号公报
专利文献2：特开2014-175494号公报
发明内容
发明要解决的课题
在1根喷嘴中并列地形成多个吐出孔的情况下，喷嘴的内压会从上游侧向着下游侧降低，因此，越是位于下游侧的吐出孔，与位于上游侧的吐出孔相比，所得到的喷嘴内外的压力差越变小。因此，在上游侧的基板和下游侧的基板之间，供给气体量的偏差会增大。
作为降低供给气体量的偏差的方法，考虑了例如提高喷嘴的内压来降低位于下游侧的吐出孔所承受的喷嘴内外的压力差的影响的方法。但是，随着内压的升高，气体在喷嘴内易于热分解。
此外，在将混合了多种气体的混合气体从同一喷嘴一起供给时，如果提高喷嘴的内压，则在喷嘴内易于产生因多种气体导致的异常反应，结果会产生在内管内增加颗粒的产生的问题。此外，由于多种气体的异常反应会生成本来的成膜处理中不需要的新的膜前体，从而还会产生诱发基板的面内膜厚的不均匀和各基板间膜厚的不均匀的问题。
对此，在专利文献1中，作为降低供给气体量的偏差的方法，公开了通过从上游侧向下游侧，降低相邻的吐出孔的间隔(间距)，从而使每单位长度的喷嘴吐出固定流量的反应气体的技术。
但是，在专利文献1中，由1根喷嘴供给的气体是1种反应气体，没有考虑将混合了多种气体的混合气体由同一喷嘴输送并供给的情形。因此，不能充分解决因多种气体的异常反应而导致的颗粒的产生、基板的面内膜厚的不均匀和各基板间膜厚的不均匀的问题。
此外，即使如专利文献1那样通过降低相邻吐出孔的间隔来一定程度降低喷嘴的内压，也不能充分分散和混合多种气体，结果是仍存在不能向各基板均匀供给必需浓度的混合气体的担忧。因此，在对混合了多种气体的混合气体进行输送和供给的情形下，即使简单地应用专利文献1的技术，也难以降低喷嘴的内压。
此外，专利文献2中公开了如下的构成：为了防止被处理气体吹起的颗粒、金属污染物质附着在基板的表面，使吐出孔的吐出方向朝着不存在基板的位置，以使吐出的处理气体绕过基板来流动。在专利文献2中，也是由1根喷嘴供给的气体是1种处理气体，因而与专利文献1同样地，不能充分解决因多种气体的异常反应而导致的颗粒的产生、基板的面内膜厚的不均匀和各基板间膜厚的不均匀的问题。
另外，在专利文献2中，由于喷嘴与内管的内壁接触来配置，因此在吐出孔的吐出方向朝着基板不存在的位置的构成中，会有吐出孔与内管的内壁接触的情形。因此，吐出孔与内壁之间的气体通道变得狭窄，结果是，由于气体吐出中喷嘴的内压升高，会发生喷嘴内的气体的热分解和多种气体的异常反应。
本发明是鉴于上述情形而提出的，目的在于提供一种技术，在使用同一喷嘴向内管内的多片基板供给作为处理气体的混合了多种气体的混合气体时，能够实现降低喷嘴的内压且防止颗粒的产生，提高基板的面内膜厚均匀性和各基板间膜厚均匀性。
解决课题的方法
根据本发明的一个方式，提供一种基板处理装置，具有：将多片基板在预定的排列方向上排列并保持的晶圆盒，围绕晶圆盒来设置并在与基板的排列方向正交的方向上形成有进行排气的排气孔的内管，将在内管内的温度下会相互反应的用于基板处理的多种气体预先混合生成混合气体的混合部，以及与上述内管的内壁分离开设置的从沿着上述基板的上述排列方向形成的多个吐出孔将从上述混合部供给的混合气体向上述内管内吐出的喷嘴；上述吐出孔的吐出方向不向着上述晶圆盒而向着上述内管的内壁。
发明效果
根据本发明，在使用同一喷嘴向内管内的多片基板供给作为处理气体的混合了多种气体的混合气体时，能够实现降低喷嘴的内压且防止颗粒的产生，提高基板的面内膜厚均匀性和各基板间膜厚均匀性。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的基板处理装置的纵型处理炉的概略构成图，是以纵截面图显示处理炉部分的图。
图2是本实施方式涉及的基板处理装置的纵型处理炉的概略构成图，是以图1中2-2线位置的截面显示处理炉部分的图。
图3是本实施方式涉及的基板处理装置的控制器的概略构成图，是以框图显示控制器的控制系统的图。
图4是说明本实施方式涉及的半导体装置的制造方法的流程图。
图5说明距喷嘴的最上游吐出孔的分隔距离与在各个吐出孔的位置得到的喷嘴内压的关系的曲线。
图6是说明距喷嘴的最上游吐出孔的分隔距离与来自各个吐出孔的气体流量比的关系的曲线。
图7是以与图1的2-2线位置相同位置的截面显示第一变形例涉及的基板处理装置的纵型处理炉的处理炉部分的图。
图8是以与图1的2-2线位置相同位置的截面显示第二变形例涉及的基板处理装置的纵型处理炉的处理炉部分的图。
图9是以与图1的2-2线位置相同位置的截面显示第三变形例涉及的基板处理装置的纵型处理炉的处理炉部分的图。
图10是从由晶圆中心向外侧方向，观察第四变形例涉及的基板处理装置的缓冲部时的概略构成图。
图11是图10中的11-11线截面图。
符号说明
200：晶圆(基板)，204：内管，204a：缓冲部，204c：排气孔，207：加热器，217：晶圆盒，232a,232b,232c：气体供给管(第一供给管)，232g,232h,232d：气体供给管(第二供给管)，233a,233b,233c：合流部，235a,235b,235c：气体供给管(第三供给管)，237：接口，239：接口加热器，249a,249b,249c：喷嘴，249a1,249a2,249a3：喷嘴，250a,250b,250c：吐出孔，250a1,250a2,250a3：吐出孔，θ：角度。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。以下附图的记载中，相同部分和类似部分赋予相同符号或类似符号。其中，附图是示意图，厚度和平面尺寸的关系、各装置、各部件的厚度的比率等与现实中不同。
因此，具体的厚度、尺寸应参考以下的说明来判定。此外，各附图之间也包括相互尺寸关系、比率不同的部分。此外，有时以附图中的上方向作为上方或上部、下方向作为下方或下部来来说明。此外，本实施方式中记载的压力如无特别说明是“气压”的意思。
＜基板处理装置的结构＞
参照图1～图3来说明本实施方式涉及的基板处理装置。基板处理装置的处理炉202具有作为加热机构(温度调整部)的加热器207。加热器207为圆筒形状，受到保持板支撑而垂直安装。加热器207还作为利用热使气体活性化(激发)的活性化机构(激发部)来发挥功能。
在加热器207的内侧，与加热器207同心圆状地配设反应管210。
反应管210具有构成内部反应管的内管204和以同心圆状围绕内管204的作为外部反应管的外管203的双层管的构成。内管204和外管203分别例如由石英(SiO2)或碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，形成为上端闭塞下端开口的圆筒形状。
内管204以围绕晶圆盒217的方式设置。此外，内管204的侧壁在上下方向上竖直延伸。此外，本实施方式中，在内管204的上部设置顶部，其具有封闭上端的端面。
在内管204的筒中空部形成对作为基板的晶圆200进行处理的处理室201。处理室201构成为能够将晶圆200以从处理室201内的一端侧(下方侧)向着另一端侧(上方侧)沿着与晶圆200的面垂直的方向排列的状态来容纳。处理室201内排列多片晶圆200的区域也称为基板排列区域(晶圆排列区域)。此外，处理室201内晶圆200的排列方向也称为基板排列方向(晶圆排列方向)。
内管204和外管203各自由集管209从下方支撑。集管209由不锈钢(SUS)等金属材料构成，形成为上端和下端均开口的圆筒形状。在集管209的内壁的上端部，设置由SUS等金属材料构成且向着集管209的径向内侧延伸出的环状的法兰部209a。内管204的下端与法兰部209a的上表面抵接。外管203的下端与集管209的上端抵接。在外管203与集管209之间，设置作为密封部件的O型圈220a。集管209的下端开口构成为处理炉202的炉口，在由后述晶圆盒升降机115抬升晶圆盒217时，由作为盖体的圆盘状的密封帽219气密地封闭。在集管209与密封帽219之间，设置作为密封部件的O型圈220b。
内管204的顶部形成为平坦形状，外管203的顶部形成为穹顶形状。内管204的顶部如果形成为穹顶形状，则向处理室201内供给的气体不流入多片晶圆200之间，而易于流入内管204的顶部的穹顶部分的内部空间。通过使内管204的顶部为平坦形状，能够使向处理室201内供给的气体效率良好地流入多片晶圆200之间。通过缩小内管204的顶部与后述晶圆盒217的顶板间的间隙(空间)，例如，通过使其为与晶圆200的排列间隔(间距)相同程度的大小，能够在晶圆200之间效率良好地流入气体。
如图2所示，在内管204的侧壁，形成容纳喷嘴249a,249b,249c的缓冲部204a。缓冲部204a从内管204的侧壁向着内管204的径方向的外侧突出，形成为沿着垂直方向延伸的沟槽形状。缓冲部204a的内壁分别构成处理室201的内壁的一部分。容纳于缓冲部204a内的喷嘴249b,249c夹着喷嘴249a而配置在其两侧，即，配置为沿着缓冲部204a的内壁(晶圆200的外周部)从两侧夹着喷嘴249a。
喷嘴249a,249b,249c设置为从缓冲部204a的下部向着上方即沿着晶圆排列方向竖直向上。即，在晶圆排列区域的侧方的水平围绕晶圆排列区域的区域内，沿着晶圆排列区域分别设置喷嘴249a,249b,249c。如图2所示，在喷嘴249a,249b,249c的侧面，分别设置作为第一～第三气体供给孔的吐出孔250a,250b,250c。喷嘴249a,249b,249c例如由石英、SiC等耐热性材料构成。
可以考虑将上述晶圆排列区域沿着图1中的上下方向划分为多个分区。本实施方式中，将晶圆排列区域的晶圆排列方向上的一端部侧(这里为上部侧)的分区也称为第一分区(顶部分区)。此外，将晶圆排列区域的晶圆排列方向上的中央部的分区也称为第二分区(中间分区)。此外，将晶圆排列区域的晶圆排列方向上的另一端部侧(这里为下部侧)的分区也称为第三分区(底部分区)。
喷嘴249a,249b,249c中的吐出孔250a,250b,250c从喷嘴249a,249b,249c的上部直至下部设置多个，以分别对应晶圆排列区域的晶圆排列方向中的全域。喷嘴249a,249b,249c构成为分别向着全部第一～第三分区供给气体。
如图2所示，喷嘴249a,249b,249c分别与气体供给管232a,232b,232c连接。
在气体供给管232a,232b,232c中，从气体流的上游侧开始依次分别设置作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)241a,241b,241c和作为开关阀的阀门243a,243b,243c。在气体供给管232a中比阀门243a的下游侧，与气体供给管232g连接。在气体供给管232g中，从气体流的上游侧开始依次分别设置MFC241g和阀门243g。
在气体供给管232b中比阀门243b的下游侧，与气体供给管232h连接。在气体供给管232h中，从气体流的上游侧开始依次分别设置MFC241h和阀门243h。在气体供给管232c中比阀门243c的下游侧，与气体供给管232d连接。在气体供给管232d中，从气体流的上游侧开始依次分别设置MFC241d和阀门243d。
气体供给管232a,232b,232c相当于本发明的“第一供给管”。第一供给管与作为本发明的多种气体中的一种的第一气体的供给源(未图示)连接。气体供给管232g,232h,232d相当于本发明的“第二供给管”。第二供给管与作为本发明的多种气体中的另外一种的第二气体的供给源(未图示)连接。
用于基板处理的多种气体在内管204内的温度下相互反应。第一供给管与第二供给管合流的合流部233a,233b,233c相当于本发明的混合部。合流部233a,233b,233c在将多种气体输入内管204内之前，将多种气体预先混合，生成混合气体。
在合流部233a,233b,233c与喷嘴249a,249b,249c之间，设置作为第三供给管的气体供给管235a,235b,235c。第三供给管将合流部233a,233b,233c与喷嘴249a,249b,249c进行流体连通。
混合气体流过第三供给管输送至喷嘴249a,249b,249c。第一供给管、第二供给管、混合部和第三供给管构成基板处理装置所具备的气体供给系统。此外，在第一供给管、第二供给管和第三供给管上卷绕作为配管加热器的一例的加热带。由加热带加热在第一供给管、第二供给管和第三供给管内流动的气体。
本实施方式中，第三供给管的流路面积大于等于第一供给管和第二供给管的流路面积的合计。例如，在第一供给管和第二供给管的公称直径(英寸)为1/4时，第三供给管的公称直径可以为1/2。需说明的是，本发明中，第三供给管的流路面积也可以不大于等于第一供给管与第二供给管的流路面积的合计。此外，将第三供给管的长度设定为在从喷嘴249a,249b,249c吐出的混合气体碰撞内壁后，供给基板时，能使第一气体与第二气体均匀混合的充分长度。
在气体供给管235a,235b,235c的与合流部233a,233b,233c相反侧的端部，在处理炉202的外侧设置将合流后的第一气体和第二气体导入处理炉202内的接口237(参照图1)。此外，接口237上设置用于加热接口237的接口加热器239，设置在接口237的外侧。
第一气体，例如，作为原料气体，含有构成要形成的膜的主元素的硅(Si)。这样的原料气体经由MFC241a、阀门243a、喷嘴249a供给至处理室201内。
所谓原料气体，是指气体状态的原料，例如，是常温常压下为液体状态的原料经气化而得的气体、常温常压下为气体状态的原料等。作为硅烷系气体，例如，可以使用含有Si和卤素的气体，即，卤硅烷气体。所谓卤硅烷系气体，是指具有卤基的硅烷系气体。卤基中包括氯(Cl)、氟(F)、溴(Br)、碘(I)等卤元素。卤硅烷系气体作为Si源作为来发挥作用。
作为原料气体，例如，可以使用单氯硅烷(SiH3Cl，简称：MCS)气体、二氯硅烷(SiH2Cl2，简称：DCS)气体、三氯硅烷(SiHCl3，简称：TCS)气体、四氯硅烷(SiCl4，简称：STC)气体、六氯二硅烷气体(Si2Cl6，简称：HCDS)气体、八氯三硅烷(Si3Cl8，简称：OCTS)气体等氯硅烷气体。作为原料气体，可以使用这些中的1种以上。作为原料气体，除了氯硅烷气体之外，例如，还可以使用四氟硅烷(SiF4)气体、二氟硅烷(SiH2F2)气体等氟硅烷气体、四溴硅烷(SiBr4)气体、二溴硅烷(SiH2Br2)气体等溴硅烷气体、四碘硅烷(SiI4)气体、二碘硅烷(SiH2I2)气体等碘硅烷气体。作为原料气体，可以使用这些中的1种以上。作为原料气体，除此之外，例如，还可以使用含有Si和氨基的气体，即，氨基硅烷气体。所谓氨基，是指从氨、伯氨或仲氨去除氢(H)后的1价官能基，可以表示为-NH2,-NHR,-NR2。需说明的是，R表示烷基，-NR2中的2个R可以相同也可以不同。作为原料气体，除此之外，例如，可以使用含有Si和烷基的气体，即，烷基硅烷气体。
第二气体，作为反应体(反应气体)，例如，包括含氮(N)气体、含氧(O)气体。这样的反应气体经由MFC241b、阀门243b、喷嘴249b供给至处理室201内。含N气体作为氮化剂(氮化气体)，即N源来发挥作用。可以使用作为氮化气体(氮化剂)的含有氮(N)和氢(H)的气体。含有N和H的气体是含N气体也是含H气体。含有N和H的气体优选具有N-H键。作为反应气体，例如，可以使用氨(NH3)气体、二亚胺(N2H2)气体、肼(N2H4)气体、N3H8气体等氮化氢系气体。作为反应气体，可以使用这些中的1种以上。可以使用作为氮化气体(氮化剂)的含有氮(N)和氢(H)的气体。作为反应气体，除此之外，例如，还可以使用含有氮(N)、碳(C)和氢(H)的气体。作为含有N、C和H的气体，例如，可以使用胺系气体、有机肼系气体。含有N、C和H的气体是含N气体，也是含C气体，也是含H气体，也是含有N和C的气体。
作为反应气体，例如，可以使用单乙胺(C2H5NH2，简称：MEA)气体、二乙胺((C2H5)2NH，简称：DEA)气体、三乙胺((C2H5)3N，简称：TEA)气体等乙胺系气体、单甲胺(CH3NH2，简称：MMA)气体、二甲胺((CH3)2NH，简称：DMA)气体、三甲胺((CH3)3N，简称：TMA)气体等甲胺系气体、单甲基肼((CH3)HN2H2，简称：MMH)气体、二甲基肼((CH3)2N2H2，简称：DMH)气体、三甲基肼((CH3)2N2(CH3)H，简称：TMH)气体等有机肼系气体等。作为反应气体，可以使用这些中的1种以上。
含O气体作为氧化剂(氧化气体)，即O源来发挥作用。可以使用氧(O2)气体、臭氧(O3)气体、等离子体激发的O2气体(O2＊)、O2气体+氢(H2)气体、水蒸气(H2O气体)、过氧化氢(H2O2)气体、氧化亚氮(N2O)气体、一氧化氮(NO)气体、二氧化氮(NO2)气体、一氧化碳(CO)气体、二氧化碳(CO2)气体等含氧(O)气体等。
进而，从气体供给管232a,232h,232d将非活性气体或载流气体分别经由MFC241a,241h,241d、阀门243a,243h,243d、气体供给管233a,233b,233c、喷嘴249a,249b,249c供给至处理室201内。从喷嘴249a,249b,249c供给至处理室201内的非活性气体主要作为稀释气体、吹扫气体或载流气体来发挥作用。作为非活性气体，例如，可以使用氮(N2)气体、惰性气体。作为载流气体，可以使用氢(H2)气体。
第一气体(原料)供给系统主要由气体供给管232a、MFC241a、阀门243a构成。第二气体(反应体)供给系统主要由气体供给管232g、MFC241g、阀门243g构成。非活性气体供给系统主要由气体供给管232g,232h,232d、MFC241g,241h,241d、阀门243g,243h,243d构成。需说明的是，气体供给管232b,232c、MFC241b,241c、阀门243b,243c也可以不使用，或者作为掺杂剂、清洁气体的供给系统来利用。
原料供给系统构成为能够从喷嘴249a向多个分区，即，第一～第三分区的全部供给经流量控制后的原料。氧化剂供给系统构成为能够从喷嘴249b向多个分区，即，第一～第三分区的全部供给经流量控制后的氧化剂。氮化剂供给系统构成为能够从喷嘴249c向多个分区，即，第一～第三分区的全部供给经流量控制后的氮化剂。非活性气体供给系统构成为能够分别从喷嘴249a,249b,249c向多个分区，即，第一～第三分区的每一个供给各自经流量控制后的非活性气体。
在内管204的侧面(侧壁)，在垂直方向上细长地开设例如构成为狭缝状的贯通口的排气孔(排气狭缝)204c。排气孔204c在正视图视角下例如为矩形，设置在从内管204的侧壁的下部至上部。处理室201内与内管204和外管203之间的圆环状空间即排气空间205经由排气孔204c连通。排气孔204c在平面图视角下配置在连接缓冲部204a的图2中左右方向的中心和内管204的中心的直线上。即，缓冲部204a和排气孔204c夹着容纳于处理室201内的晶圆200的中心C2而相对。此外，喷嘴249a的吐出孔250a与排气孔204c位于通过中心C2的1条直线上。排气孔204c在与基板的排列方向正交的方向上进行排气。
如图1所示，在外管203的下部，经由排气空间205与对处理室201内的气氛进行排气的排气管231连接。经由检测排气空间205内(即，处理室201内)的压力的作为压力检测器(压力检测部)的压力传感器245和作为压力调整器(压力调整部)的APC(Auto PressureController，压力自动调节器)阀门244，排气管231与作为真空排气装置的真空泵246连接。APC阀门244构成为通过在真空泵246工作的状态下对阀进行开关，能够对处理室201内进行真空排气和停止真空排气，进而，通过在真空泵246工作的状态下基于由压力传感器245检测的压力信息调节阀开度，能够调整处理室201内的压力。排气系统主要由排气管231、APC阀门244、压力传感器245构成。也可考虑将排气孔204c、排气空间205、真空泵246纳入排气系统。
集管209的下端开口隔着O型圈220b被密封帽219气密地封闭。在密封帽219的下方，设置使晶圆盒217旋转的旋转机构267。旋转机构267的旋转轴255贯通密封帽219而与晶圆盒217连接。旋转机构267构成为通过使晶圆盒217旋转而使晶圆200旋转。密封帽219构成为通过在反应管210的外部垂直设置的作为升降机构的晶圆盒升降机115而在垂直方向升降。晶圆盒升降机115构成为通过使密封帽219升降而将被晶圆盒217支撑的晶圆200搬入处理室201内和搬出处理室201外的搬送装置(搬送机构)。
作为基板支撑件的晶圆盒217构成为能够将多片(例如25～200片)晶圆200以水平姿态且相互以中心C2对齐的状态在竖直方向上整列地多段支撑，即，隔着固定的间隔排列。晶圆盒217例如由石英、SiC等耐热材料构成。在晶圆盒217的下部，由例如由石英、SiC等耐热材料构成的隔热板218被多段地支撑。
在外管203与内管204之间，设置作为温度检测器的温度传感器263。基于由温度传感器263检测的温度信息来调整对加热器207的通电情况，能够使处理室201内的温度达到所希望的温度分布。温度传感器263沿着外管203的内壁设置。
(内管)
这里，对于实施方式涉及的内管204、喷嘴249a,249b,249c和吐出孔250a,250b,250c进行具体说明。本实施方式涉及的内管204具有比喷嘴249a,249b,249c的中心C1与晶圆的中心C2之间的距离的2倍小的内径。即，假设作为包围基板的部分的内管204的本体部内径的圆弧在平面图视角下位于缓冲部204a的开口部的位置时，喷嘴249a,249b,249c的中心C1位于内径的圆弧的外侧，并且在与基板的相反侧开口。换而言之，缓冲部204a形成为从内管204的内径的圆弧向外侧突出，以使得配置在缓冲部204a内侧的喷嘴249a,249b,249c不干扰内管204的内径位置的内壁。
(喷嘴)
本实施方式涉及的喷嘴249a,249b,249c为圆筒形状，本发明中的喷嘴的形状不限于此，可以适当变更为椭圆筒状等。喷嘴249a,249b,249c与内管204的内壁分离开设置。从喷嘴249a,249b,249c供给来自合流部233a,233b,233c的混合气体。
(吐出孔)
本实施方式涉及的吐出孔250a,250b,250c在各自的喷嘴249a,249b,249c上沿着基板的排列方向形成多个。从正面观察孔时，吐出孔250a,250b,250c形成为正圆状，但也可以是椭圆形状等其他形状。通过吐出孔250a,250b,250c向内管204内吐出混合气体。
本实施方式中，吐出孔250a,250b,250c的间隔从喷嘴内的气体流的上游侧开始向着下游侧慢慢变窄，使得每单位长度的喷嘴249a,249b,249c吐出的气体流量一致。因此，内管204内的基板排列区域中至少第一和第二分区中各基板的每单位体积被供给了相同量的混合气体。即，本发明中，例如，不是使1个吐出孔250a,250b,250c分别与1片基板对应，而是构成为多个吐出孔250a,250b,250c的间隔与基板的排列间隔不同。需说明的是，本说明书中的“基板的单位体积”定义为在实施成膜处理的基板的表面上具有一定高度的空间的体积。第三分区中，越接近排气管231排气就越强，因此，为了使混合气体的分压与其他分区相等，有时优选需要随着位置降低而增加供给量。
如图2所示，吐出孔250a,250b,250c的吐出方向不是搭载于晶圆盒217的基板侧(图2中的下侧)，而是朝向内管204的缓冲部204a的图2中的上侧的内壁。换而言之，从吐出孔250a,250b,250c的中心C1向着径方向的外侧延伸。吐出方向朝向基板的相反侧，从而在平面图视角下不与基板重叠。
此外，虽省略图示，但侧视图视角下的吐出孔250a,250b,250c的吐出方向是与基板的排列方向(上下方向)正交的方向(水平方向)。需说明的是，本发明中，侧视图视角下的吐出方向不限于水平方向，也可以是斜上方向，也可以是斜下方向。
本实施方式中，从吐出孔250a,250b,250c吐出的混合气体相比于基板而首先到达并碰撞内管204的缓冲部204a的内壁(参照图7～图9)。经过碰撞，促进了混合气体中所含的多种气体的分散和混合。
此外，本实施方式中，平面图视角下，吐出孔250a,250b,250c的吐出方向与从喷嘴249a,249b,249c的中心C1向晶圆的中心C2的假想线之间的角度θ设定为90度＜θ＜270度(参照图7～图9)。角度θ可以以顺时针或逆时针方向的任一旋转方向测定。
本实施方式中，喷嘴249a,249b,249c的中心C1位于比内管204的本体部的假设内径靠外侧，且角度θ设定为90度＜θ＜270度。通过角度θ的设定，从吐出孔250a,250b,250c向缓冲部204a内吐出的混合气体被设定为不朝向本体部的内壁，而仅朝向缓冲部204a的内壁。即，可以更确实地得到因混合气体与内壁的碰撞而产生的促进第一气体和第二气体的分散和混合的效果。另一方面，在角度θ为90度以下或270度以上时，通过混合气体与缓冲部204a的内壁碰撞而得到的分散和混合的效果比90度＜θ＜270度时小。
需说明的是，内管204的缓冲部204a的内壁与喷嘴249a,249b,249c之间的间隙优选为1mm左右。在间隙小于1mm左右时，难以降低喷嘴内压。需说明的是，只要间隙为1mm以上，则只要在角度θ为90度＜θ＜270度的范围内，吐出孔250a,250b,250c的吐出方向就可以任意设定。此外，只要角度θ为90度＜θ＜270度的范围内，例如，混合气体也可以与邻接的喷嘴碰撞而促进分散和混合。
如图3所示，作为控制部(控制单元)的控制器121构成为具有CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)121a、RAM(Random Access Memory，随机储存器)121b、存储装置121c、I/O接口121d的计算机。RAM121b、存储装置121c、I/O接口121d构成为能够经由内部总线121e与CPU121a进行数据交换。控制器121与例如作为触摸面板等而构成的输入输出装置122连接。
存储装置121c例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)等构成。在存储装置121c内储存着控制基板处理装置的动作的控制程序，记载了后述的基板处理的过程、条件等的制程配方等，并能够读出。制程配方是将后述的基板处理中的各过程进行组合以使得由控制器121来执行并得到预定的结果，作为程序来发挥功能。以下，将制程配方、控制程序等简单地总称为程序。此外，也将制程配方简单地称为配方。本说明书中在使用“程序”的术语时，包括仅为单独配方的情形，包括仅为单独控制程序的情形，也包括其二者的情形。RAM121b构成为将由CPU121a读出的程序、数据等临时保存的存储区域(工作区域)。
I/O接口121d与上述MFC241a,241b,241c,241g,241h,241d、阀门243a,243b,243c,243g,243h,243d、压力传感器245、APC阀门244、真空泵246、加热器207、加热带和接口加热器239、温度传感器263、旋转机构267、晶圆盒升降机115等连接。
CPU121a构成为从存储装置121c读出控制程序并执行，同时对应来自输入输出装置122的操作指令的输入等，从存储装置121c读出配方。CPU121a还构成为按照读出的配方的内容控制由MFC241a,241b,241c,241g,241h,241d进行的各种气体的流量调整动作，阀门243a,243b,243c,243g,243h,243d的开关动作，APC阀门244的开关动作和基于压力传感器245的由APC阀门244进行的压力调整动作，真空泵246的起动和停止，基于温度传感器263的加热器207、加热带和接口加热器239的温度调整动作，由旋转机构267进行的晶圆盒217的旋转和旋转速度调节动作，由晶圆盒升降机115进行的晶圆盒217的升降动作等。
控制器121可以通过将存储在外部存储装置123中的上述程序安装到计算机中来构成。外部存储装置123包括例如HDD等磁盘、CD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器等半导体存储器等。存储装置121c、外部存储装置123构成为能够由计算机读取的记录介质。以下，将这些简单地总称为记录介质。本说明书中在使用“记录介质”的术语时，包括仅为单独的存储装置121c的情形，包括仅为单独的外部存储装置123的情形，或者包括其二者的情形。需说明的是，向计算机提供程序，也可以不使用外部存储装置123，可以利用互联网、专线等通信方式来进行。
＜基板处理方法＞
接着，作为半导体装置(设备)的制造工序的一个工序，对于使用上述的基板处理装置，在基板上形成膜的处理(以下也称为成膜处理)的过程例进行说明。其中，以对于作为基板的晶圆200交替地供给第一处理气体(原料气体)和第二处理气体(反应气体)在晶圆200上形成膜为例进行说明。
以下，参照图4，以在晶圆200上形成富硅的氮化硅膜(以下也称为SiN膜)为例进行说明。需说明的是，以下的说明中，由控制器121控制构成基板处理装置的各部的动作。
本实施方式中的成膜处理中，将处理室201内的晶圆200暴露于原料气体和反应气体的混合气体，通过CVD法在晶圆200上形成SiN膜。
本说明书中，“晶圆”的术语的意思是“晶圆自身(晶圆裸片)”和“晶圆与在其表面形成的预定的层、膜等的层叠体(复合体)”的意思。同样地，“晶圆表面”的术语有“晶圆自身的表面”的含义的情形、“在晶圆上形成的预定的层、膜等的表面，即作为层叠体的晶圆的最外表面”的含义的情形。“基板”的术语的解释与“晶圆”相同。
(S901：晶圆装载和晶圆盒搭载)
最初，解除装置的待机状态，将多片晶圆200装填到晶圆盒217中(晶圆装载)，由晶圆盒升降机115将该晶圆盒217搬入处理室201内(晶圆盒搭载)。晶圆盒217中，晶圆200在上下方向上排列。这时，控制器121进行控制以设定MFC241a为预定的小流量(例如50sccm以下)并打开阀门243a。从旋转机构267流出少量N2气体(轴吹扫气体)。搬入结束后，密封帽219成为经由O型圈220b将集管209的下端气密地闭塞(密封)的状态。需说明的是，也可以从晶圆装载前的待机状态(即，平时)，打开阀门243a、阀门243g，开始供给吹扫气体。轴吹扫气体能够抑制在晶圆装载中从外部卷入的颗粒附着到隔热部上，吹扫气体能够抑制空气等气体逆流到喷嘴内。
(S902：压力调整)
由真空泵246进行真空排气(减压排气)，使得处理室201内即存在晶圆200的空间达到预定的压力(真空度)。这时，处理室201内的压力由压力传感器245测定，并基于该测定的压力信息对APC阀门244进行反馈控制。真空泵246至少在直至对晶圆200的处理结束的期间维持持续工作的状态。此外，通过控制器121控制MFC232g、阀门243g和APC阀门244，放出少量的N2气体(排放气体)。被放出的排放气体、轴吹扫气体被排气。需说明的是，排放气体至少在生成固态副产物的处理气体流过处理室201内的期间被连续地放出，也可以持续放出。
(S903：温度调整)
此外，由加热器207对处理室201内进行加热，使得处理室201内的晶圆200达到预定的温度。这时，基于温度传感器263检测的温度信息对加热器207的通电情况进行反馈控制，使得处理室201内达到平坦的温度分布。由加热器207进行的处理室201内的加热至少在直至对晶圆200的处理结束的期间均持续进行。
(S904：供给处理气体)
当处理室201内的温度稳定到预先设定的处理温度(第一温度)后，进行原料气体和反应气体的供给和气体的排气。需说明的是，这期间，由旋转机构267经由旋转轴255使晶圆盒217旋转，从而使晶圆200旋转。
(供给原料气体和反应气体)
打开阀门243a，向气体供给管233a内流入作为本发明的第一气体的原料气体。原料气体由MFC241a调整流量。
此外，打开阀门243g，向气体供给管233a内流入作为本发明的第二气体的反应气体。反应气体由MFC241g调整流量。通过在合流部233a将原料气体和反应气体合流并混合，生成含有原料气体和反应气体的混合气体。以下，也将原料气体和反应气体的混合气体简称为“原料气体”。混合气体在流过由加热带加热的第三供给管期间充分均匀地混合，同时，温度升高。
作为混合气体的原料气体流入喷嘴249a内，经由吐出孔250a向内管供给204。原料气体在喷嘴249a内被进一步加热，原料气体与反应气体的一部分发生反应，生成与在基板上形成的膜相同组成的分子、不同组成的膜前体以及这些的多聚体。这些反应生成物随着未反应的气体的流动，能够被供给至内管204。希望喷嘴内的反应被抑制为限于局部。这里，原料气体从多个吐出孔250a向着内管204的缓冲部204a的内壁吐出，与内壁碰撞，而不是向着晶圆盒217吐出。通过碰撞，促进了原料气体在缓冲部204a内的上下方向和水平方向的全部方向的分散和混合。然后，原料气体形成横跨在晶圆200上的交叉流，在处理室201内向着晶圆盒217流动，供给至基板排列区域。图2中，交叉流示例为晶圆200中向下的白箭头。供给的原料气体在基板上贡献于成膜处理后，经由排气孔204c、排气空间205由排气管231进行排气。
这时，控制器121进行将第一压力作为目标压力的定压控制。其中，在原料气体供给的初期，由于处理室压力远低于目标压力，APC阀门244可以完全关闭。但是，只要定压控制外的副排气阀门(未图示)保持打开，则能够通过这里将几乎全部排放气体、轴吹扫气体向真空泵246排出。或者，也可以不使APC阀门244完全关闭而维持微小流量流来利用。
(处理气体排气工序)
在形成所希望厚度的膜之后，关闭阀门243a,243g，停止供给原料气体和反应气体并控制APC阀门244为全开。由此，对处理室201内进行真空排气，将处理室201内残留的未反应的或贡献于第一层的形成后的副产物从处理室201内排出。这时，可以打开阀门243b、243c，由供给至处理室201内的非活性气体对残留气体进行吹扫。非活性气体由MFC241h,241d调整流量。来自喷嘴249b,249c的吹扫气体的流量设定为使排气路径中低蒸气压气体的分压比饱和蒸气压低，或者，内管204内的流速是克服扩散速度的速度，通常，比喷嘴249、旋转轴255的吹扫气体的流量大很多。
(S905：降温)
本步骤中，根据需要，停止成膜处理期间持续的步骤S903的温度调整或者改设为更低温度，慢慢降低处理室201内的温度。需说明的是，在降温步骤S905之前，也可以将处理室201内的温度维持在比S904的处理温度(第一温度)高的第二温度，维持预定的时间，进行退火。
(S906：排放(ベント))
从例如设置于基板处理装置的中断过滤器(未图示)或喷嘴249b等导入非活性气体，直至处理室201内达到大气压。在使用喷嘴249b时，控制器121进行控制，以便例如设定MFC241h为预定的大流量(例如2slm以上)并打开阀门243h。当达到大气压时，进行控制，以设定MFC241h为预定的小流量(例如50sccm以下)或关闭阀门243h。需说明的是，步骤S905和S906可以并行进行，也可以交换开始的顺序。
(S907：晶圆盒卸载和晶圆释放)
由晶圆盒升降机115将密封帽219缓慢降下，打开集管209的下端。然后，将处理后的晶圆200以被晶圆盒217支撑的状态从集管209的下端搬出到内管204的外部(晶圆盒卸载)。处理后的晶圆200由未图示的移载机从晶圆盒217取出(晶圆释放)。
由上述一系列工序构成使用本实施方式涉及的基板处理装置的半导体装置的制造方法。需说明的是，本实施方式中，以使用含氮气体作为反应气体的SiN成膜进行了例示性的说明，但本发明不限于此，也可以进行使用含氧气体的反应气体的成膜处理。
(喷嘴内压与吐出孔的孔径的关系)
本实施方式涉及的半导体装置的制造方法中，在原料气体供给工序和反应气体供给工序中，吐出孔250a,250b,250c的吐出方向朝向内壁，混合气体在与内壁碰撞后流向基板。结果是，不需要使用特别的气体混合器，就能将均匀混合比的混合气体提供给内管204内的各晶圆200。即，本实施方式中，除了扩大吐出孔250a,250b,250c的孔径之外，还通过调整吐出孔250a,250c的吐出方向来降低喷嘴249a,249b,249c的内压。
这里，关于吐出孔的孔径与喷嘴内压的关系，参照图5和图6进行说明。例如，在从正面观察为圆形状的吐出孔在1根喷嘴中并列形成多个时，如图5所示，喷嘴的内压从上游侧向着下游侧下降。在图5中的上侧，在多个吐出孔在上下方向上并列形成的基准喷嘴中，在位于从上游侧至下游侧的各个吐出孔的位置上的一系列喷嘴内压的值用线X来例示。基准喷嘴内的气体流从下侧向上侧流动。此外，基准喷嘴的吐出孔隔着固定间隔设置，孔的直径全部相同。
此外，在图5中的下侧，在多个吐出孔在上下方向上并列形成的比较喷嘴中，位于从上游侧至下游侧的各个吐出孔的位置上的一系列喷嘴内压的值用线Y来例示。比较喷嘴的孔的间隔、形状与基准喷嘴相同，但比较喷嘴的孔径扩大为基准喷嘴的2.5倍。如图5所示，在位于从上游侧至下游侧的全部吐出孔的位置，与基准喷嘴对应的吐出孔相比，比较喷嘴的内压下降，吐出孔的位置的因位置导致的变化也大。
此外，在涉及多个吐出孔各自的气体流量比的图6中，线X表示基准喷嘴的气体流量比，线Y表示比较喷嘴的气体流量比。需说明的是，图6中线X的气体流量比的值和线Y的气体流量比的值是以吐出流量的合计标准化后的值。如果孔径固定，则内压与吐出流量成比例，因而线X和线Y的形状在图6和图5中相同。比较喷嘴中的上游侧与下游侧之间的差比基准喷嘴中的上游侧与下游侧之间的差大。由图5和图6可知，在利用简单扩大孔径的喷嘴来向基板供给气体时，虽能够降低喷嘴的内压，但上游侧的基板与下游侧的基板之间供给气体量的偏差会增大。
作为降低供给气体量的偏差的方法，考虑相反地提高喷嘴的内压，降低位于下游侧的吐出孔所承受的喷嘴内外的压力差的影响的方法，但伴随着内压的升高，气体在喷嘴内易于热分解。此外，在利用同一喷嘴将混合了多种气体的混合气体一并供给时，如果提高喷嘴的内压，则在喷嘴内易于发生由多种气体引起的异常反应，结果是，产生在内管内增加颗粒的产生的问题。此外，由于多种气体的异常反应，生成本来的成膜处理中不需要的新的膜前体，因而还会产生诱发基板的面内膜厚的不均匀和各基板间的膜厚的不均匀的问题。另一方面，本实施方式的喷嘴249a等通过将吐出孔250a等的间隔设定为与内压或来自各吐出量的流量比成比例，从而能够使每单位体积的供给量均匀化。
(作用效果)
本实施方式中，吐出孔250a,250b,250c的吐出方向不朝向保持基板的晶圆盒217而朝向内管204的内壁。因此，从吐出孔250a,250b,250c吐出的混合气体与基板相比先行与内管204的内壁碰撞，通过碰撞，促进了混合气体中所含的多种气体的分散和混合。
因此，即使不提高喷嘴249a,249b,249c的内压，被均匀混合的混合气体也能均匀地供给至各晶圆200。因此，能够防止因提高喷嘴249a,249b,249c的内压而产生的颗粒。此外，与内壁碰撞的混合气体会分散，向着晶圆盒217形成沿着晶圆表面的交叉流，因而能还能高效地向晶圆中心部供给。
即，即使在混合气体向内管204内吐出的时刻点达不到基板处理所必需的多种气体的混合度，也能因多种气体与内壁碰撞而提高多种气体的混合度。因此，与混合气体不与内管204的内壁碰撞而输送至基板的情形相比，能抑制在喷嘴249a,249b,249c内部的反应，并能在混合气体到达基板之前到达基板处理所必需的混合度。
此外，本实施方式中，由于喷嘴249a,249b,249c与内管204的内壁分离开来设置，吐出孔250a,250b,250c不与内壁接触。因此，混合气体的通道变窄，从而能够防止喷嘴249a,249b,249c的内压升高。
因此，根据本实施方式涉及的基板处理装置，在利用同一喷嘴249a,249b,249c将作为处理气体的混合了多种气体的混合气体供给至内管204内的多片基板时，能够降低喷嘴249a,249b,249c的内压，防止颗粒的产生，并且能够实现提高基板的面内膜厚均匀性和各基板间的膜厚均匀性。此外，根据使用本实施方式涉及的基板处理装置的半导体装置的制造方法，能够制造防止颗粒的附着并提高了基板的面内膜厚均匀性和各基板间的膜厚均匀性的半导体装置。
此外，本实施方式中，吐出孔250a,250b,250c的吐出方向是与基板的排列方向正交的方向(水平方向)，因此，混合气体易于与在上下方向上竖直延伸的内管204的内壁垂直地碰撞。结果是，碰撞后的混合气体易于在内管204内成为乱流，更加促进分散和混合。
此外，本实施方式中，将吐出孔250a,250b,250c的间隔设定为从气体流的上游侧向着下游侧渐渐变窄，以使得喷嘴249a,249b,249c的每单位长度吐出的气体流量一致。因此，易于使供给至多片基板的每单位体积的混合气体的量一致。
此外，本发明中，作为调整吐出孔的间隔的模式，不限于设定为从气体流动的上游侧向着下游侧渐渐变窄的情形，也可以采用其他间隔调整模式。
例如，也可以是：设定包括任意个数的吐出孔的组，在设定的吐出孔组中所包括的吐出孔之间形成固定的间隔，同时，吐出孔组彼此的间隔从气体流动的上游侧向着下游侧渐渐变窄。
此外，例如，能够将多片基板的排列间隔设定为固定，并且将多个吐出孔的最大间隔设为比基板的固定的排列间隔大。即，基板的排列模式和吐出孔的配置模式不限于1片基板分别对应于1个吐出孔的构成。换而言之，本发明中，只要能够使向多片基板的每单位体积供给的混合气体的量一致，则作为调整吐出孔的间隔的模式，可以采用任意的模式。
需说明的是，本发明中，作为对于内管内的基板排列区域中各基板的每单位体积供给相同量的混合气体的其他方法，可以单独或组合采用从喷嘴内的气体流的上游侧向下游侧将孔径设定为渐渐缩小的调整方法。即，本发明中，多个吐出孔的孔径的设定和间隔的设定中，可以至少采用其中之一。
但是，调整吐出孔的间隔时的喷嘴的加工精度大多比调整孔径时的喷嘴的加工精度高。因此，在单独使用吐出孔间隔的调整方法时，与单独使用孔径的调整方法的情形相比，向各基板的每单位体积供给的混合气体的量更易于一致。
此外，本实施方式中，通过在缓冲部204a内混合气体发生碰撞，易于产生彼此反方向的气体流动。因此，更加促进混合气体在缓冲部204a内分散和混合，形成更宽的流动(交叉流)，流向晶圆盒217，形成膜厚和膜质均匀的基板。
此外，本实施方式中，气体供给系统设置为具有将第一供给管和第二供给管合流的合流部233a,233b,233c以及将合流部233a,233b,233c和喷嘴249a,249b,249c进行流体连通的第三供给管的气体供给系统。因此，能够稳定地生成混合第一气体和第二气体后的混合气体。
此外，本实施方式中，通过设置在第三供给管的端部的对接口237进行加热的接口加热器239，能够将在第三供给管内流动的混合气体更高效地加热而供给至基板。需说明的是，本发明中，作为加热混合气体的加热器，不限于接口加热器239、加热带。只要设置将流过混合气体的第三供给管的至少一部分加热至适于基板处理的预定温度以上的加热装置即可，可以适当地变更配置位置、形状。
此外，本实施方式中，由于第三供给管的流路面积大于等于第一供给管与第二供给管的流路面积的合计，因而喷嘴249a,249b,249c的上游侧的第三供给管内的内压不会变得比第一供给管和第二供给管高。因此，能够防止在经由第三供给管将混合气体输送到喷嘴249a,249b,249c后，喷嘴249a,249b,249c的内压升高。
此外，本实施方式中，由于内管204具有顶部且该顶部具有封闭基板的排列方向的一端的端面，因而能够提高内管204内的密闭性，提高混合气体的供给效率。
此外，本实施方式中，通过将吐出孔250a,250b,250c的吐出方向与从喷嘴249a,249b,249c的中心C1向着晶圆的中心C2的假想线之间的角度θ的范围设定为90＜θ＜270，能够使混合气体与内壁碰撞，进一步提高因此得到的促进多种气体的分散和混合的效果。
接着，使用第一～第四变形例来说明本发明涉及的基板处理装置的内管和喷嘴的其他构成例。
＜第一变形例＞
如图7所示，即使不在内管204的内壁设置缓冲部，本发明也成立。此外，喷嘴249a的根数也可以是1根。第一变形例中，与本实施方式同样地，喷嘴249a的吐出孔250a的吐出方向不是朝向保持晶圆200的晶圆盒，而是朝向内管204的内壁。因此，从吐出孔250a吐出的混合气体与晶圆200相比先行与内管204的内壁碰撞，通过碰撞，促进了混合气体中所含的多种气体的分散和混合。
＜第二变形例＞
此外，图2中例示的缓冲部204a的形状在平面图视角下是矩形状的突出，但本发明中，缓冲部的形状可以适当变更。例如，如图8所示，缓冲部204a的形状在平面图视角下可以是1个半圆状的突出。需说明的是，本发明中，缓冲部的形状也可以不是1个半圆状，而在平面图视角下是2个以上圆弧组合而成的突出，或者，还可以将直线与圆弧组合而构成。
＜第三变形例＞
此外，图9中的第三变形例的缓冲部204a的形状与图2中例示的缓冲部204a同样地，在平面图视角下是矩形状的突出。但是，在缓冲部204a内配置的喷嘴249a的根数与图2中例示的喷嘴249a,249b,249c不同，不是3根而是1根。
＜第四变形例＞
本实施方式中，将基板排列区域沿着晶圆200的排列方向(上下方向)分割为3个分区。此外，各个喷嘴249a,249b,249c的吐出孔250a,250b,250c遍布喷嘴249a,249b,249c整体而设置，以对着全部3个分区吐出气体。
但是，第四变形例中，将基板排列区域沿着晶圆200的排列方向(上下方向)分割为3个分区，同时，如图10所示，分别设置与3个分区各自相对的3个喷嘴249a1,249a2,249a3。需说明的是，分割的分区的个数可以为2个，也可以为4个以上。如图11所示，各自的喷嘴249a1,249a2,249a3的吐出孔250a1,250a2,250a3的吐出方向构成为不朝向搭载基板的晶圆盒，而朝向内管204的内壁，并且不与其他喷嘴冲突。
位于图10中的右侧且对应于基板排列区域中最下方分区而设置的喷嘴249a3是回流喷嘴。需说明的是，本发明中，与基板排列区域中最下方分区对应而设置的喷嘴不限于回流喷嘴。此外，图10中左侧的喷嘴249a1和中央的喷嘴249a2对应于基板排列区域中最下方的分区之外的分区来设置。
图10中右侧的回流喷嘴(喷嘴249a3)的多个吐出孔250a3设置在回流喷嘴的喷嘴249a3的右侧的棒状部分。此外，图10中左侧的喷嘴249a1的多个吐出孔250a1设置在比中央的喷嘴249a2更上方部分的局部。此外，图10中中央的喷嘴249a2的多个吐出孔250a2设置在比右侧的回流喷嘴(喷嘴249a3)更上方部分的局部。因此，从图10中3根喷嘴249a1,249a2,249a3吐出的各气体不会与相邻的其他喷嘴冲突。
此外，如图10和图11所示，左侧的喷嘴249a1的吐出孔250a1与中央的喷嘴249a2的吐出孔250a2经过回流喷嘴(喷嘴249a3)的上方空间，向着内管204的右侧的内壁开口。
第四变形例中，在平面图视角下，各个吐出孔250a1,250a2,250a3的吐出方向与从喷嘴249a1,249a2,249a3的中心C1向晶圆200的中心C2的假想线之间的角度θ也设定为90度＜θ＜270度。通过将角度θ设定为90度＜θ＜270度，能够提高因混合气体与缓冲部204a的内壁碰撞而得到的分散和混合的效果。需说明的是，只要能够较长地确保吐出后的混合气体工序，角度θ可以在90度＜θ＜270度的范围内适当变更。
此外，第四变形例中，由于分别设置与3个分区各自相对的喷嘴249a1,249a2,249a3，因此能够针对每一分区调整供给气体的流量。
此外，第四变形例中，向缓冲部204a内吐出的混合气体不与其他喷嘴冲突而与缓冲部204a的内壁碰撞，因此，能够在缓冲部204a内较长地形成混合气体从喷嘴249a1,249a2,249a3至基板的行程。换而言之，能够有效地利用缓冲部204a内的3根喷嘴249a1,249a2,249a3的设置空间。此外，通过在缓冲部204a内对混合气体进行分散和混合，无论基板的插槽(スロット)位置如何，均可进行多种气体的加热处理、混合处理。
此外，第四变形例中，由于通过回流喷嘴能较长地形成吐出前的混合气体到达基板之前的行程，因此在吐出前易于提高多种气体的混合度。此外，由于吐出孔的吐出方向是与基板中心的相反侧，因此能够较长地形成吐出后的混合气体到达基板的行程。因此，在吐出后也易于提高多种气体的混合度。
此外，第四变形例中，通过使从对应于最下方分区之外的分区而设置的喷嘴吐出的混合气体流过回流喷嘴的上方，能够较长地形成到达基板的行程，易于提高多种气体的混合度。
此外，第四变形例中，关于针对多个分区分别设置的各喷嘴249a1,249a2,249a3，本实施方式中说明的气体供给系统中也可以分别设置。例如，喷嘴249a1,249a2,249a3设置为置换喷嘴249b,249a,249c，供给管232b,232c与供给管232a同样，连接原料气体，供给管232h,232d与供给管232b同样，连接反应气体。即，通过针对各个分区，分别设置1组以上的喷嘴和气体供给系统，从而对每一分区供给混合气体。通过调整供给气体的流量，能够提高分区间的膜的均匀性。
此外，第四变形例中也与本实施方式同样地，将第三供给管的长度设定为在从对应的喷嘴吐出的混合气体碰撞内壁后供给至基板时，足以使第一气体和第二气体均匀混合的长度。
＜其他实施方式＞
通过上述公开的实施方式对本发明进行了说明，但作为该公开的一部分的论述和附图应理解为不限定本发明。例如，本实施方式中，例示了混合气体在内管204外预先混合的情形，但本发明中不限于此，也可以在内管内混合。此外，作为使用基板处理装置的基板处理，以由CVD法进行成膜处理为例进行了说明，但本发明中不限于此。即，预先将多种气体混合的混合部不是必需的。
此外，图示的基板处理装置的各构成也可以部分组合来构成本发明。本发明包括在上文中未记载的各种实施方式等。

Claims (20)

1.一种基板处理装置，具有：
晶圆盒，其将多个基板在预定的排列方向上排列并保持，
内管，其围绕晶圆盒来设置，并在与基板的排列方向正交的方向上形成有进行排气的排气孔，
混合部，其将在内管内的温度下会相互反应的用于基板处理的多种气体预先混合而生成混合气体，和
喷嘴，其与所述内管的内壁分离开设置，将由所述混合部供给的混合气体从沿着所述基板的所述排列方向形成的多个吐出孔向所述内管内吐出；
所述吐出孔的吐出方向不是朝向所述晶圆盒而是朝向所述内管的内壁。
2.如权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述多个吐出孔的间隔与所述基板的排列间隔不同，
所述吐出孔的吐出方向与所述基板的排列方向正交。
3.如权利要求1所述的基板处理装置，其中，
在内管的内壁形成向外侧突出的缓冲部，
在所述缓冲部内配置所述喷嘴，
所述吐出孔的吐出方向朝向所述缓冲部的内壁，
从所述吐出孔向所述缓冲部内吐出混合气体。
4.如权利要求1所述的基板处理装置，其中，
多个吐出孔的间隔从喷嘴内的气体流动的上游侧向着下游侧渐渐变窄。
5.如权利要求1所述的基板处理装置，其中，
按照使得内管内的基板排列区域中各基板的每单位体积被供给相同量的混合气体的方式，设定多个吐出孔的孔径或间隔。
6.如权利要求4所述的基板处理装置，其中，
多个基板的排列间隔是固定的，
多个吐出孔的最大间隔大于基板的固定排列间隔。
7.如权利要求5所述的基板处理装置，其中，
吐出孔的孔径从喷嘴内的气体流的上游侧向着下游侧渐渐扩大。
8.如权利要求1所述的基板处理装置，其中，
在将内管内的基板排列区域沿着基板的排列方向分割成多个分区时，分别设置与各个分区相对的喷嘴。
9.如权利要求8所述的基板处理装置，其中，
各个喷嘴的吐出孔的吐出方向不是朝向晶圆盒而是朝向内管的内壁，且不与其他喷嘴冲突。
10.如权利要求8所述的基板处理装置，其中，
多个基板沿着上下方向排列，
与基板排列区域中最下方分区对应而设置的喷嘴是回流喷嘴，
回流喷嘴的吐出孔的吐出方向是与晶圆中心的相反侧。
11.如权利要求8所述的基板处理装置，其中，
多个基板沿着上下方向排列，
与基板排列区域中最下方分区以外的分区对应而设置的喷嘴的吐出孔，经过与最下方分区对应而设置的喷嘴的上方空间，向着内管的内壁开口。
12.如权利要求1所述的基板处理装置，其中，
进一步具有气体供给系统，所述气体供给系统具有：
第一供给管，其与作为多种气体中的一种的第一气体的供给源连接，
第二供给管，其与作为多种气体中的另外一种的第二气体的供给源连接，
合流部，其作为混合部，使第一供给管与第二供给管合流，和
第三供给管，其将合流部和喷嘴进行流体连通。
13.如权利要求12所述的基板处理装置，其中，
具有将第三供给管的至少一部分加热至预定温度以上的加热器。
14.如权利要求13所述的基板处理装置，其中，
进一步具有接口和加热接口的作为所述加热器的接口加热器，所述接口设置在第三供给管的与合流部相反侧的端部且将合流后的第一气体和第二气体导入处理炉内。
15.如权利要求12所述的基板处理装置，其中，
第三供给管的流路面积大于等于第一供给管与第二供给管的流路面积的合计。
16.如权利要求12所述的基板处理装置，其中，
在将内管内的基板排列区域沿着基板的排列方向分割为多个分区时，分别设置与各分区相对的喷嘴，同时，分别设置与各分区相对的气体供给系统，
第三供给管具有使从对应的喷嘴供给时的第一气体和第二气体均匀混合的充分的长度。
17.如权利要求1所述的基板处理装置，其中，
在平面图视角下，吐出孔的吐出方向与从喷嘴中心向着晶圆中心的直线之间的角度θ为90度＜θ＜270度。
18.一种半导体装置的制造方法，使用权利要求1所述的基板处理装置，包括以下工序：
在所述晶圆盒中将多个基板在预定的排列方向上排列的工序，
在所述混合部生成混合气体的工序，和
将所述混合气体向内管供给，从多个所述吐出孔将混合气体向内管的内壁吐出而不是向所述晶圆盒吐出，以进行分散和混合，使分散和混合后的所述混合气体流向所述晶圆盒，在基板上进行成膜处理的工序。
19.一种基板处理方法，使用权利要求1所述的基板处理装置，包括以下工序：
在所述晶圆盒中将多个基板在预定的排列方向上排列的工序，
在所述混合部生成混合气体的工序，和
将所述混合气体向内管供给，从多个所述吐出孔将混合气体向内管的内壁吐出而不是向所述晶圆盒吐出，以进行分散和混合，使分散和混合后的所述混合气体流向所述晶圆盒，在基板上进行成膜处理的工序。
20.一种记录介质，储存有使权利要求1所述的基板处理装置的计算机执行如下过程的程序：
使用所述基板处理装置，
在所述晶圆盒中将多个基板在预定的排列方向上排列的过程，
在所述混合部生成混合气体的过程，和
将所述混合气体向内管供给，从多个所述吐出孔将混合气体向内管的内壁吐出而不是向所述晶圆盒吐出，以进行分散和混合，使分散和混合后的所述混合气体流向所述晶圆盒，在基板上进行成膜处理的过程。
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