JP2011071414A

JP2011071414A - Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device

Info

Publication number: JP2011071414A
Application number: JP2009222573A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hirano; 誠平野
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2011-04-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate processing apparatus and method improved in uniformity of a film thickness across the principal surface of two or more substrates (including wafers) in a processing chamber. <P>SOLUTION: The substrate processing apparatus is made up of: a substrate holder 217 for laminate-holding two or more substrates 200; a processing chamber 201 for processing a substrate 200 held by the substrate holder 217; a gas supply section having a plurality of gas supply holes 248 in a laminate direction, which expands in the laminate direction of the substrate 200 inside the processing chamber 201 and supplies a processing gas to the central part of the substrate 200; a gas flow rate controller 241 for controlling a flow rate of the processing gas supplied to the gas supply section; a pressure control unit 243 for controlling a pressure in the processing chamber 201; and a controller 280 for controlling the flow rate controller 241 or pressure control unit 243 so as to change the flow velocity of the processing gas supplied from at least one gas supply hole 248 of two or more gas supply holes 248 while processing the substrate 200. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板処理技術に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）
の製造装置や製造方法において、半導体集積回路が作り込まれる半導体基板（例えば、半導体ウエハ）に酸化膜、ポリシリコン膜、シリコン窒化膜等を堆積（デポジション）して成膜等するうえで有効な基板処理技術に関する。 The present invention relates to a substrate processing technique, for example, a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC).
Effective in depositing (depositing) an oxide film, a polysilicon film, a silicon nitride film, etc. on a semiconductor substrate (for example, a semiconductor wafer) on which a semiconductor integrated circuit is fabricated in the manufacturing apparatus and manufacturing method of Related to a substrate processing technology.

ＩＣの製造において、ウエハに酸化膜、ポリシリコン膜、シリコン窒化膜等のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）膜をデポジションするため、バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）が、広く使用されている。従来のこの種のＣＶＤ装置としては、例えば、特開２００５−２０９６６８号公報に示されているように、インナチューブおよびこのインナチューブを取り囲むアウタチューブから構成され縦形に設置されたプロセスチューブと、複数枚のウエハを保持してインナチューブ内に搬入するボート（基板保持具）と、インナチューブ内に原料ガスを導入するガス導入ノズルと、プロセスチューブ内を排気して減圧する排気口と、プロセスチューブ外に敷設されてプロセスチューブ内を加熱するヒータユニットとを備えており、ガス導入ノズルには複数個の噴出口がボートに保持された各ウエハに対応して開設され、インナチューブの側壁には排気孔が開設されているものがある。 In the manufacture of ICs, a batch type vertical hot wall type low pressure CVD apparatus (hereinafter referred to as a CVD apparatus) is used to deposit a CVD (Chemical Vapor Deposition) film such as an oxide film, a polysilicon film, or a silicon nitride film on a wafer. Widely used. As a conventional CVD apparatus of this type, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-209668, an inner tube and an outer tube surrounding the inner tube and a process tube installed in a vertical shape, A boat (substrate holder) that holds a single wafer and carries it into the inner tube, a gas introduction nozzle that introduces a source gas into the inner tube, an exhaust port that exhausts and decompresses the inside of the process tube, and a process tube And a heater unit that heats the inside of the process tube. The gas introduction nozzle has a plurality of jet outlets corresponding to each wafer held in the boat. Some have exhaust holes.

前記ボートは、上下各１枚の端版と、該上下の端版同士を結合する複数本のボート支柱とを備えている。ボート支柱には複数の溝が設けられていて、各溝にはそれぞれ１枚のウエハを保持するようになっており、ボート支柱は、ウエハ保持部材として機能するようになっている。
上記のＣＶＤ装置においては、複数枚のウエハがボート上に水平姿勢で多段に積層されて保持された状態で、インナチューブ内に搬入（ボートローディング）される。その後、原料ガスがガス導入ノズルによってインナチューブ内に導入されるとともに、ヒータユニットによってプロセスチューブ内が加熱されることにより、ウエハにＣＶＤ膜がデポジションされる。その際、ガス導入ノズルの複数の噴出口から水平に噴出された原料ガスは、ボート上に水平、かつ多段に保持されたウエハの間を流れてウエハの表面に接触し、インナチューブに開設された排気孔から外部に排気される。 The boat includes one end plate on each of upper and lower sides and a plurality of boat support columns that join the upper and lower end plates to each other. The boat support column is provided with a plurality of grooves, each of which holds one wafer, and the boat support column functions as a wafer holding member.
In the above-described CVD apparatus, a plurality of wafers are loaded into the inner tube (boat loading) in a state where the plurality of wafers are stacked and held in a multilevel manner on the boat. Thereafter, the source gas is introduced into the inner tube by the gas introduction nozzle, and the inside of the process tube is heated by the heater unit, whereby the CVD film is deposited on the wafer. At that time, the raw material gas ejected horizontally from the plurality of ejection ports of the gas introduction nozzle flows between the wafers held in multiple stages on the boat and contacts the surface of the wafer, and is opened in the inner tube. The air is exhausted from the exhaust hole.

特開２００５−２０９６６８号公報JP 2005-209668 A

しかしながら、上記のようなＣＶＤ装置においては、ウエハ面内の膜厚均一性を向上させようとしてボートを回転させると、ウエハの中心に向けて原料ガスを噴出するため、例えば、ウエハの外周付近に形成される薄膜の膜厚が、ウエハの中心付近に形成される薄膜の膜厚よりも薄くなり、ウエハ面内の膜厚均一性が十分でないという課題があった。
本発明の目的は、処理室内にある複数の基板（ウエハを含む）の主面（半導体集積回路が作り込まれる面）全体にわたって、膜厚均一性を向上することのできる基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。 However, in the CVD apparatus as described above, when the boat is rotated to improve the film thickness uniformity within the wafer surface, the source gas is ejected toward the center of the wafer. The film thickness of the thin film formed becomes thinner than the film thickness of the thin film formed near the center of the wafer, and there is a problem that the film thickness uniformity in the wafer surface is not sufficient.
An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and substrate processing capable of improving film thickness uniformity over the entire main surface (surface on which a semiconductor integrated circuit is formed) of a plurality of substrates (including a wafer) in a processing chamber. It is to provide a method.

上記の課題を解決するため、本発明に係る基板処理装置は、
複数の基板を積層保持する基板保持具と、
該基板保持具に保持された基板を処理する処理室と、
前記処理室内の前記基板の積層方向に延在し、前記基板の中央部に向けて処理ガスを供給するガス供給孔を前記積層方向に複数有するガス供給部と、
前記ガス供給部へ供給する処理ガスの流量を制御する流量制御部と、
前記処理室内の圧力を制御する圧力制御部と、
前記基板の処理中に、複数のガス供給孔の少なくとも一つのガス供給孔から供給される処理ガスの流速を変化させるように前記流量制御部、又は前記圧力制御部を制御するコントローラと、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a substrate processing apparatus according to the present invention includes:
A substrate holder for laminating and holding a plurality of substrates;
A processing chamber for processing the substrate held by the substrate holder;
A gas supply portion extending in the stacking direction of the substrate in the processing chamber and having a plurality of gas supply holes in the stacking direction for supplying a processing gas toward the central portion of the substrate;
A flow rate control unit for controlling the flow rate of the processing gas supplied to the gas supply unit;
A pressure controller for controlling the pressure in the processing chamber;
A controller that controls the flow rate control unit or the pressure control unit so as to change a flow rate of the processing gas supplied from at least one gas supply hole of the plurality of gas supply holes during processing of the substrate. It is characterized by that.

本発明においては、基板の処理中に、複数のガス供給孔の少なくとも一つのガス供給孔から供給される処理ガスの流速を変化させるようにするので、ウエハ面内の膜厚均一性を向上させることが可能となる。 In the present invention, the flow rate of the processing gas supplied from at least one gas supply hole of the plurality of gas supply holes is changed during the processing of the substrate, so that the film thickness uniformity within the wafer surface is improved. It becomes possible.

本発明の実施の形態に係る処理炉の垂直断面図の一例である。It is an example of the vertical sectional view of the processing furnace concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係る処理炉の水平断面図の一例である。It is an example of the horizontal sectional view of the processing furnace concerning an embodiment of the invention. 図１における処理ガス供給ノズルの拡大図である。It is an enlarged view of the process gas supply nozzle in FIG. 処理ガスの流速を変化させる一例を示す図である。It is a figure which shows an example which changes the flow velocity of process gas. 処理ガスの流速を変化させる一例を示す図である。It is a figure which shows an example which changes the flow velocity of process gas. 処理ガスの流速を変化させる一例を示す図である。It is a figure which shows an example which changes the flow velocity of process gas. 処理ガスの流速を変化させる一例を示す図である。It is a figure which shows an example which changes the flow velocity of process gas. 処理ガスの流速を変化させる一例を示す図である。It is a figure which shows an example which changes the flow velocity of process gas.

以下に本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
本発明に係る基板処理装置は、以下に説明する処理炉を備えている。図１は、本実施の形態で好適に用いられる縦型の処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分の縦断面図である。図２は、図１の処理炉２０２のＡ−Ａ線拡大断面図である。
加熱装置（加熱手段）であるヒータ２０７の内側に、基板であるウエハ２００を処理する反応容器としての反応管２０３が設けられている。この反応管２０３の下端には、例えばステンレス製等のマニホールド２０９が、気密部材であるＯリング２２０を介して設けられ、マニホールド２０９の下端開口は、蓋体であるシールキャップ２１９により、Ｏリング２２０を介して気密に閉塞される。少なくとも、反応管２０３、マニホールド２０９及びシールキャップ２１９により処理室２０１を形成している。
シールキャップ２１９には、ボート支持台２１８を介して基板保持具（基板保持手段）であるボート２１７が立設され、ボート支持台２１８は、ボート２１７を保持する保持体となっている。そして、ボート２１７は処理室２０１に挿入される。ボート２１７には、バッチ処理される基板である複数のウエハ２００が水平姿勢で管軸方向（垂直方向）に多段に積載される。ヒータ２０７は処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The substrate processing apparatus according to the present invention includes a processing furnace described below. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vertical processing furnace suitably used in the present embodiment, and is a vertical cross-sectional view of a processing furnace 202 portion. FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line AA of the processing furnace 202 in FIG.
A reaction tube 203 as a reaction vessel for processing a wafer 200 as a substrate is provided inside a heater 207 as a heating device (heating means). A manifold 209 made of, for example, stainless steel is provided at the lower end of the reaction tube 203 via an O-ring 220 that is an airtight member. The lower end opening of the manifold 209 is opened by a seal cap 219 that is a lid. It is airtightly closed through. The processing chamber 201 is formed by at least the reaction tube 203, the manifold 209, and the seal cap 219.
A boat 217 as a substrate holder (substrate holding means) is erected on the seal cap 219 via a boat support base 218, and the boat support base 218 serves as a holding body for holding the boat 217. Then, the boat 217 is inserted into the processing chamber 201. On the boat 217, a plurality of wafers 200, which are substrates to be batch-processed, are stacked in multiple stages in the tube axis direction (vertical direction) in a horizontal posture. The heater 207 heats the wafer 200 inserted into the processing chamber 201 to a predetermined temperature.

処理室２０１へは複数種類、ここでは２種類の処理ガスを供給する供給経路としての２本のガス供給管（第１のガス供給管２３２ａ、第２のガス供給管２３２ｂ）が接続されている。第１のガス供給管２３２ａには、上流方向から順に、流量制御部（流量制御手段）である液体マスフローコントローラ２４０、気化器２４２、及び開閉弁であるバルブ２４３ａが設けられている。第１のガス供給管２３２ａは、バルブ２４３ａの下流で、キャリアガスを供給する第１のキャリアガス供給管２３４ａと合流している。このキャリアガス供給管２３４ａには、上流方向から順に、流量制御部（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｃが設けられている。
また、第１のガス供給管２３２ａの先端部には、処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３の下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向（垂直方向）に沿って、ガス供給部としての第１のノズル２３３ａが設けられ、第１のノズル２３３ａの側面にはガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔２４８ａが設けられている。この第１のガス供給孔２４８ａは、下部から上部にわたってそれぞれ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。 Two gas supply pipes (a first gas supply pipe 232a and a second gas supply pipe 232b) are connected to the processing chamber 201 as supply paths for supplying two types of processing gases, here two types of processing gases. . The first gas supply pipe 232a is provided with a liquid mass flow controller 240 that is a flow rate control unit (flow rate control means), a vaporizer 242, and a valve 243a that is an on-off valve in order from the upstream direction. The first gas supply pipe 232a merges with the first carrier gas supply pipe 234a that supplies the carrier gas downstream of the valve 243a. The carrier gas supply pipe 234a is provided with a mass flow controller 241c as a flow rate control unit (flow rate control means) and a valve 243c as an on-off valve in order from the upstream direction.
In addition, at the tip of the first gas supply pipe 232a, an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 203 constituting the processing chamber 201 and the wafer 200 has an inner wall above the lower portion of the reaction tube 203. A first nozzle 233a as a gas supply unit is provided along the stacking direction (vertical direction) of the wafer 200, and a first gas supply which is a supply hole for supplying gas is provided on a side surface of the first nozzle 233a. A hole 248a is provided. The first gas supply holes 248a have the same opening area from the lower part to the upper part, and are provided at the same opening pitch.

第２のガス供給管２３２ｂには、上流方向から順に、マスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁であるバルブ２４３ｂが設けられている。第２のガス供給管２３２ｂは、バルブ２４３ｂの下流で、キャリアガスを供給する第２のキャリアガス供給管２３４ｂと合流している。このキャリアガス供給管２３４ｂには、上流方向から順に、マスフローコントローラ２４１ｄ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。また、第２のガス供給管２３２ｂの先端部には、処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３の下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って、第２のノズル２３３ｂが設けられ、第２のノズル２３３ｂの側面には、ガスを供給する供給孔である第２のガス供給孔２４８ｂが設けられている（図２参照）。この第２のガス供給孔２４８ｂは、下部から上部にわたってそれぞれ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。第２のノズル２３３ｂは、図３に示すように、第１のノズル２３３ａと同じ構造である。 The second gas supply pipe 232b is provided with a mass flow controller 241b and a valve 243b as an on-off valve in order from the upstream direction. The second gas supply pipe 232b merges with the second carrier gas supply pipe 234b that supplies the carrier gas downstream of the valve 243b. The carrier gas supply pipe 234b is provided with a mass flow controller 241d and a valve 243d as an on-off valve in order from the upstream direction. In addition, at the distal end of the second gas supply pipe 232b, an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 203 constituting the processing chamber 201 and the wafer 200 is provided in the inner wall above the lower portion of the reaction tube 203. A second nozzle 233b is provided along the stacking direction of the wafer 200, and a second gas supply hole 248b which is a supply hole for supplying a gas is provided on a side surface of the second nozzle 233b ( (See FIG. 2). The second gas supply holes 248b have the same opening area from the lower part to the upper part, and are provided at the same opening pitch. As shown in FIG. 3, the second nozzle 233b has the same structure as the first nozzle 233a.

例えば、第１のガス供給管２３２ａから供給される原料が液体の場合、第１のガス供給管２３２ａからは、液体マスフローコントローラ２４０で流量調整された原料液が、気化器２４２で気化され、該気化された反応ガスが、バルブ２４３ａを通り、第１のキャリアガス供給管２３４ａからのキャリアガスと合流し、更に第１のノズル２３３ａを通って、第１のガス供給孔２４８ａから処理室２０１内に供給される。例えば、第１のガス供給管２３２ａから供給される原料が気体の場合には、液体マスフローコントローラ２４０を気体用のマスフローコントローラに交換し、気化器２４２は不要となる。
また、第２のガス供給管２３２ｂからは、反応ガスが、マスフローコントローラ２４１ｂ、バルブ２４３ｂを通り、第２のキャリアガス供給管２３４ｂからのキャリアガスと合流し、更にノズル２３３ｂを通って、第２のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１に供給される。 For example, when the raw material supplied from the first gas supply pipe 232a is liquid, the raw material liquid whose flow rate is adjusted by the liquid mass flow controller 240 is vaporized by the vaporizer 242 from the first gas supply pipe 232a. The vaporized reaction gas passes through the valve 243a, merges with the carrier gas from the first carrier gas supply pipe 234a, passes through the first nozzle 233a, and passes through the first gas supply hole 248a to enter the processing chamber 201. To be supplied. For example, when the raw material supplied from the first gas supply pipe 232a is gas, the liquid mass flow controller 240 is replaced with a gas mass flow controller, and the vaporizer 242 becomes unnecessary.
Further, from the second gas supply pipe 232b, the reaction gas passes through the mass flow controller 241b and the valve 243b, merges with the carrier gas from the second carrier gas supply pipe 234b, passes through the nozzle 233b, and passes through the second gas supply pipe 232b. Is supplied to the processing chamber 201 from the gas supply hole 248b.

また、処理室２０１は、ガスを排気する排気管であるガス排気管２３１により、真空排気される。ガス排気管２３１は、圧力制御部としてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ２４３ｅを介して排気装置（排気手段）である真空ポンプ２４６に接続されている。なお、このＡＰＣバルブ２４３ｅは、弁を開閉して処理室２０１の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能となっている開閉弁である。 The processing chamber 201 is evacuated by a gas exhaust pipe 231 that is an exhaust pipe for exhausting gas. The gas exhaust pipe 231 is connected to a vacuum pump 246 which is an exhaust device (exhaust means) through an APC (Auto Pressure Controller) valve 243e as a pressure control unit. The APC valve 243e is an open / close valve that can open and close the valve to stop evacuation / evacuation of the processing chamber 201, and further adjust the valve opening to adjust the pressure.

反応管２０３内の中央部には、複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート２１７が設けられており、このボート２１７は、図示しないボートエレベータ機構により反応管２０３に出入りできるようになっている。また、処理の均一性を向上するためにボート２１７を回転するためのボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機構２６７を駆動することにより、ボート支持台２１８に支持されたボート２１７を回転するようになっている。 A boat 217 for mounting a plurality of wafers 200 in multiple stages at the same interval is provided at the center of the reaction tube 203. The boat 217 can enter and exit the reaction tube 203 by a boat elevator mechanism (not shown). It has become. Further, a boat rotation mechanism 267 for rotating the boat 217 is provided to improve the uniformity of processing, and the boat 217 supported by the boat support 218 is rotated by driving the boat rotation mechanism 267. It is like that.

制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、液体マスフローコントローラ２４０、気体マスフローコントローラ２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、ＡＰＣバルブ２４３ｅ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、図示しないボート昇降機構等、基板処理装置の各構成部に接続されており、液体マスフローコントローラ２４０、マスフローコントローラ２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄの流量調整、バルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３ｅの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７の温度調整、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作等、基板処理装置の各構成部の制御を行う。制御部は、ハードウェア構成として、ＣＰＵ（中央演算ユニット）とメモリとを備えるものである。 The controller 280 as a control unit (control means) includes a liquid mass flow controller 240, gas mass flow controllers 241b, 241c, 241d, valves 243a, 243b, 243c, 243d, APC valve 243e, heater 207, vacuum pump 246, and boat rotation mechanism 267. , Connected to each component of the substrate processing apparatus such as a boat elevating mechanism (not shown), adjusting the flow rate of the liquid mass flow controller 240, mass flow controllers 241b, 241c, 241d, opening / closing operations of the valves 243a, 243b, 243c, 243d, APC Control of each component of the substrate processing apparatus, such as opening / closing and pressure adjustment operation of the valve 243e, temperature adjustment of the heater 207, starting / stopping of the vacuum pump 246, adjustment of the rotation speed of the boat rotation mechanism 267, raising / lowering operation of the boat elevating mechanism, etc. It is carried out. The control unit includes a CPU (Central Processing Unit) and a memory as a hardware configuration.

図３に、図１における処理ガス供給ノズル２３３ａ（２３３ｂ）の拡大図を示す。第２のノズル２３３ｂは、第１のノズル２３３ａと同じ構造である。図３に示すように、本実施の形態では、多段に設置した複数のウエハ２００のそれぞれに対し、ノズル２３３ａ（２３３ｂ）のような多孔ノズルの複数のガス供給孔のそれぞれが、１対１で対応するサイドフロー方式となっている。例えば、Φ３００ｍｍウエハが、ウエハ間隔（ピッチ）１０ｍｍで多段設置される場合、ウエハの厚さが０．７７５ｍｍなので、各ウエハ間の隙間は９．２２５ｍｍとなる。この隙間に対してガスを押し込むためには、ガスの流速を上げる必要がある。もし、ガスの流速が小さいと、ガスがウエハ間に十分入らず、ガス流の方向が曲がって、ウエハの外周方向に流れ、成膜に寄与することなく排気されてしまう。 FIG. 3 shows an enlarged view of the processing gas supply nozzle 233a (233b) in FIG. The second nozzle 233b has the same structure as the first nozzle 233a. As shown in FIG. 3, in this embodiment, each of a plurality of gas supply holes of a porous nozzle such as nozzle 233a (233b) is in a one-to-one relationship with each of a plurality of wafers 200 installed in multiple stages. It is a corresponding side flow method. For example, when a Φ300 mm wafer is installed in multiple stages with a wafer interval (pitch) of 10 mm, the thickness of the wafer is 0.775 mm, so the gap between the wafers is 9.225 mm. In order to push gas into this gap, it is necessary to increase the gas flow rate. If the gas flow rate is low, the gas does not sufficiently enter between the wafers, the direction of the gas flow bends, flows toward the outer periphery of the wafer, and is exhausted without contributing to film formation.

ここで、ガス流速を上げて、各ウエハ間にガスを押し込んだ場合、ウエハ中央部に到達するガス量が増え、炉内で回転するウエハの場合は、１回転する間に受け取るガス量は、周辺部よりも中央部の方が多くなる。その結果、ウエハ周辺部よりも中央部の膜厚が厚くなる。逆に、ガス供給量を減らす等により、各ガス供給孔２４８ａ（２４８ｂ）から噴出されるガス流速を下げた場合、ガスはウエハ中央部に届かず、ウエハ周辺部に流れる。その結果、ウエハ周辺部よりも中央部の膜厚が薄くなる。 Here, when the gas flow rate is increased and the gas is pushed between the wafers, the amount of gas reaching the center of the wafer increases. In the case of a wafer rotating in the furnace, the amount of gas received during one rotation is: More in the center than in the periphery. As a result, the film thickness in the central part is thicker than the peripheral part of the wafer. Conversely, when the flow rate of the gas ejected from each gas supply hole 248a (248b) is lowered by reducing the gas supply amount or the like, the gas does not reach the wafer center but flows to the wafer periphery. As a result, the film thickness at the center is thinner than at the wafer periphery.

なお、サイドフロー方式において、各ガス供給孔２４８ａ（２４８ｂ）から噴出されるガス流速を上げるためには、図３に示すように、多孔ノズル２３３ａ（２３３ｂ）内の圧力Ｐ１（Ｐ１１ないしＰ１７）と、処理室内の圧力Ｐ２の比（Ｐ１／Ｐ２）を大きくする必要がある。また、圧力比（Ｐ１／Ｐ２）を大きくするためには、多孔ノズル２３３ａ（２３３ｂ）内へ供給するガス流量を多くするか、若しくは、処理室内の圧力Ｐ２を下げるか、又は、そのいずれも行うようにすればよい。
多孔ノズル２３３ａ（２３３ｂ）の各ガス供給孔２４８ａ（２４８ｂ）から、ガスを均等な流速で噴射するための好ましい態様としては、図３に示すように、多孔ノズル２３３ａ（２３３ｂ）内の圧力Ｐ１（Ｐ１１ないしＰ１７）と、処理室内の圧力Ｐ２の比（Ｐ１／Ｐ２）が、１．２〜３．０付近の値になるように制御すると、各ガス供給孔２４８ａ（２４８ｂ）からのガス流れは、チョーク状態（処理室内の影響が多孔ノズル内に伝わらず、ガス供給孔からの流量が制限される状態）に近づき、各ガス供給孔２４８ａ（２４８ｂ）から、ガスをほぼ均等な流速で噴射することができる。また、各ガス供給孔２４８ａ（２４８ｂ）の開口面積を同一とすると、各ガス供給孔２４８ａ（２４８ｂ）から流出するガス流量も、ほぼ均等とすることができる。
また、別の好ましい態様としては、多孔ノズル２３３ａ（２３３ｂ）の管内径を大きくしたり、楕円形にしたりして、ガス供給孔２４８ａ（２４８ｂ）の開口面積に対しノズル内のガス流路断面積を十分大きな値となるように設定することにより、各ガス供給孔２４８ａ（２４８ｂ）から、ガスをほぼ均等な流速で噴射することができる。また、各ガス供給孔２４８ａ（２４８ｂ）の開口面積を同一とすると、各ガス供給孔２４８ａ（２４８ｂ）から流出するガス流量も、ほぼ均等とすることができる。 In the side flow method, in order to increase the flow velocity of the gas ejected from each gas supply hole 248a (248b), as shown in FIG. 3, the pressure P1 (P11 to P17) in the porous nozzle 233a (233b) and The ratio (P1 / P2) of the pressure P2 in the processing chamber needs to be increased. In order to increase the pressure ratio (P1 / P2), the flow rate of gas supplied into the porous nozzle 233a (233b) is increased, the pressure P2 in the processing chamber is decreased, or both are performed. What should I do?
As a preferred mode for injecting gas at a uniform flow rate from each gas supply hole 248a (248b) of the porous nozzle 233a (233b), as shown in FIG. 3, the pressure P1 (in the porous nozzle 233a (233b) When the ratio of P11 to P17) and the pressure P2 in the processing chamber (P1 / P2) is controlled to be a value in the vicinity of 1.2 to 3.0, the gas flow from each gas supply hole 248a (248b) is , Approaching a choke state (a state in which the influence in the processing chamber is not transmitted to the perforated nozzle and the flow rate from the gas supply hole is limited), and the gas is injected from each gas supply hole 248a (248b) at a substantially uniform flow rate. be able to. Moreover, if the opening area of each gas supply hole 248a (248b) is made the same, the gas flow rate flowing out from each gas supply hole 248a (248b) can also be made substantially equal.
As another preferred embodiment, the pipe inner diameter of the multi-hole nozzle 233a (233b) is increased or made elliptical so that the cross-sectional area of the gas flow path in the nozzle with respect to the opening area of the gas supply hole 248a (248b). Is set to a sufficiently large value, the gas can be injected from each gas supply hole 248a (248b) at a substantially uniform flow rate. Moreover, if the opening area of each gas supply hole 248a (248b) is made the same, the gas flow rate flowing out from each gas supply hole 248a (248b) can also be made substantially equal.

本発明においては、基板処理中（プロセス途中）でウエハへのガス供給量を変化させるか、若しくは、処理室内の圧力を変化させるか、又は、そのいずれも行うことにより、ウエハ中央部及び周辺部に到達するガス量を変化させ、ウエハ中央部及び周辺部における膜厚の均一性向上を図ることができる。例えば、所定の時間、ガスを高い流速で供給して、ウエハ中央部を厚く成膜し、その後、所定の時間、流速を落として低い流速で、ウエハ周辺部にのみガスを供給して、ウエハ周辺部を厚く成膜し、結果として、ウエハ全面で膜厚が均一となるようにすることができる。
また、図１に示すように、ヒータ２０７が反応管２０３を包囲する場合、ウエハ２００の温度は、ヒータ２０７に近い周辺部が高くなりやすい。温度の高い部分は、成膜速度が高くなる場合が多いが、本発明の技術を用いれば、ウエハ周辺部の膜厚が厚くなるのを修正することが可能となる。 In the present invention, by changing the gas supply amount to the wafer during substrate processing (during the process), or changing the pressure in the processing chamber, or both, the wafer central portion and the peripheral portion By changing the amount of gas that reaches the center of the wafer, it is possible to improve the uniformity of the film thickness at the central portion and the peripheral portion of the wafer. For example, a gas is supplied at a high flow rate for a predetermined time to form a thick film at the center of the wafer, and then the gas is supplied to only the peripheral portion of the wafer at a low flow rate at a low flow rate for a predetermined time. A thick film can be formed on the peripheral portion, and as a result, the film thickness can be uniform over the entire wafer surface.
Further, as shown in FIG. 1, when the heater 207 surrounds the reaction tube 203, the temperature of the wafer 200 tends to be high in the peripheral portion near the heater 207. The high temperature portion often has a high deposition rate, but the use of the technique of the present invention makes it possible to correct an increase in the film thickness around the wafer.

プロセス途中でウエハへのガス供給量を変化させる例を、図４〜図８に示す。図４は、プロセス初期は、流量Ａ（ｓｌｍ：standard liter／min）でガスを供給し、その後、Ａよりも流量の少ない流量Ｂ（ｓｌｍ）でガスを供給する場合である。図５は、図４と類似の例であるが、流量Ａから流量Ｂへの変化を、時間をかけて漸次行う場合である。図６は、流量Ａのガス供給と、Ａよりも流量の少ない流量Ｂのガス供給とを、交互に行う場合である。図７は、流量Ａでガス供給を行った後、Ａよりも流量の少ない流量Ｂでガス供給を行い、その後、Ｂよりも流量の少ない流量Ｃでガス供給を行う場合である。
図８は、複数種類のガスを同時に、かつ、交互に流量を変えて供給する場合であり、第１ステップで、第１のガス８１（実線で示す）を流量Ａで供給し、第２のガス８２（破線で示す）をＡよりも流量の少ない流量Ｂで供給する。次の第２ステップでは、第１のガス８１を流量Ｂで供給し、第２のガス８２を流量Ａで供給する。さらに次の第３ステップでは、第１ステップと同様にガスを供給する。このように、図８の例では、第１ステップと第２ステップとを繰り返し行う。 Examples of changing the gas supply amount to the wafer during the process are shown in FIGS. FIG. 4 shows a case where gas is supplied at a flow rate A (slm: standard liter / min) at the initial stage of the process, and then gas is supplied at a flow rate B (slm) having a flow rate lower than that of A. FIG. 5 is an example similar to FIG. 4, but shows a case where the change from the flow rate A to the flow rate B is performed gradually over time. FIG. 6 shows a case where gas supply at a flow rate A and gas supply at a flow rate B having a flow rate smaller than A are alternately performed. FIG. 7 shows a case where gas is supplied at a flow rate B having a flow rate lower than A after gas supply is performed at a flow rate A, and thereafter gas supply is performed at a flow rate C having a flow rate lower than B.
FIG. 8 shows a case where a plurality of types of gases are supplied simultaneously and alternately at different flow rates. In the first step, a first gas 81 (shown by a solid line) is supplied at a flow rate A, and a second gas is supplied. A gas 82 (shown by a broken line) is supplied at a flow rate B that is lower than A. In the next second step, the first gas 81 is supplied at the flow rate B, and the second gas 82 is supplied at the flow rate A. In the next third step, gas is supplied in the same manner as in the first step. Thus, in the example of FIG. 8, the first step and the second step are repeated.

次に、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を用いた成膜処理例について、半導体デバイスの製造工程の一つである、ＴＥＭＡＺｒ及びＯ３ガス（オゾンガス）を用いてＺｒＯ２膜を成膜する例を基に説明する。ＣＶＤ法の一つであるＡＬＤ法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる少なくとも２種類の原料となる反応性ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子単位で基板上に吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。このとき、膜厚の制御は、反応性ガスを供給するサイクル数で行う（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、２０サイクル行う）。ＡＬＤ法では、例えばＺｒＯ２膜形成の場合、ＴＥＭＡＺｒ（Ｚｒ［ＮＣＨ３Ｃ２Ｈ５］４、テトラキスメチルエチルアミノジルコニウム）とＯ３（オゾン）を用いて、１８０〜２５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。 Next, regarding an example of a film forming process using an ALD (Atomic Layer Deposition) method, based on an example of forming a ZrO 2 film using TEMAZr and O 3 gas (ozone gas), which is one of semiconductor device manufacturing processes. explain. The ALD method, which is one of the CVD methods, supplies at least two types of reactive gases, which are used for film formation, one by one alternately onto the substrate under certain film formation conditions (temperature, time, etc.). In this method, the film is adsorbed on a substrate in units of one atom, and a film is formed using a surface reaction. At this time, the film thickness is controlled by the number of cycles for supplying the reactive gas (for example, if the film forming speed is 1 kg / cycle, 20 cycles are performed when a 20 mm film is formed). In the ALD method, for example, in the case of forming a ZrO2 film, high quality film formation is possible at a low temperature of 180 to 250 ° C. using TEMAZr (Zr [NCH3C2H5] 4, tetrakismethylethylaminozirconium) and O3 (ozone). .

まず、上述したようにウエハ２００をボート２１７に装填し、処理室２０１に搬入する。ボート２１７を処理室２０１に搬入後、後述する３つのステップを順次実行する。
（ステップ１）
第１のガス供給管２３２ａにＴＥＭＡＺｒ、第１のキャリアガス供給管２３４ａにキャリアガス（例えばＮ２ガス）を流す。第１のガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａ、第１のキャリアガス供給管２３４ａのバルブ２４３ｃ、およびガス排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３ｅを共に開ける。キャリアガスは、第１のキャリアガス供給管２３４ａから流れ、マスフローコントローラ２４１ｃにより流量調整される。ＴＥＭＡＺｒは、第１のガス供給管２３２ａから流れ、液体マスフローコントローラ２４０により流量調整され、気化器２４２により気化され、マスフローコントローラ２４１ｃで流量調整されたキャリアガスと混合され、第１のノズル２３３ａの第１のガス供給孔２４８ａから処理室２０１内に供給されつつ、ガス排気管２３１から排気される。
このとき、ＡＰＣバルブ２４３ｅを適正に調整し、処理室２０１内の圧力を４００〜７００Ｐａの範囲、例えば５００Ｐａに維持する。液体マスフローコントローラ２４０で制御するＴＥＭＡＺｒの供給量は、０．１〜０．３５ｇ／ｍｉｎの範囲、例えば１．５ｇ／ｍｉｎである。マスフローコントローラ２４１ｃで流量制御するキャリアガスの流量は、１．０〜１．５ｓｌｍの範囲、例えば１．２ｓｌｍである。ＴＥＭＡＺｒガスにウエハ２００を晒す時間は３０〜１８０秒間の範囲、例えば１２０秒間である。このときヒータ２０７温度は、ウエハの温度が１８０〜２５０℃の範囲、例えば２２０℃になるよう設定してある。ＴＥＭＡＺｒを処理室２０１内に供給することで、ウエハ２００上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）する。 First, as described above, the wafers 200 are loaded into the boat 217 and loaded into the processing chamber 201. After the boat 217 is carried into the processing chamber 201, the following three steps are sequentially executed.
(Step 1)
A TEMAZr is supplied to the first gas supply pipe 232a, and a carrier gas (for example, N2 gas) is supplied to the first carrier gas supply pipe 234a. The valve 243a of the first gas supply pipe 232a, the valve 243c of the first carrier gas supply pipe 234a, and the APC valve 243e of the gas exhaust pipe 231 are opened. The carrier gas flows from the first carrier gas supply pipe 234a and the flow rate is adjusted by the mass flow controller 241c. TEMAZr flows from the first gas supply pipe 232a, the flow rate of which is adjusted by the liquid mass flow controller 240, vaporized by the vaporizer 242, and mixed with the carrier gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 241c. The gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 while being supplied into the processing chamber 201 from one gas supply hole 248a.
At this time, the APC valve 243e is appropriately adjusted, and the pressure in the processing chamber 201 is maintained in the range of 400 to 700 Pa, for example, 500 Pa. The supply amount of TEMAZr controlled by the liquid mass flow controller 240 is in the range of 0.1 to 0.35 g / min, for example, 1.5 g / min. The flow rate of the carrier gas whose flow rate is controlled by the mass flow controller 241c is in the range of 1.0 to 1.5 slm, for example, 1.2 slm. The time for exposing the wafer 200 to the TEMAZr gas is in the range of 30 to 180 seconds, for example, 120 seconds. At this time, the heater 207 temperature is set so that the wafer temperature is in the range of 180 to 250 ° C., for example, 220 ° C. By supplying TEMAZr into the processing chamber 201, surface reaction (chemical adsorption) with a surface portion such as a base film on the wafer 200 occurs.

なお、好ましくは、ステップ１において、第１のノズル２３３ａ内の圧力Ｐ1と、処理室２０１内の圧力Ｐ２との比（Ｐ１／Ｐ２）が１．２〜３．０付近の値になるよう、ＴＥＭＡＺｒの供給量及びキャリアガスの流量を制御する。これにより、各ガス供給孔２４８ａから流出するガス流量が、ほぼ均等となるので、各ウエハ２００間の膜厚均一性が向上する。また、ステップ１においては、ガス供給孔２４８ａから流出するガス流量は、図４における流量Ａのように多くし、ウエハ中央部の膜厚を厚くするようにしている。 Preferably, in step 1, the ratio (P1 / P2) between the pressure P1 in the first nozzle 233a and the pressure P2 in the processing chamber 201 is a value in the vicinity of 1.2 to 3.0. The supply amount of TEMAZr and the flow rate of the carrier gas are controlled. As a result, the flow rate of the gas flowing out from each gas supply hole 248a becomes substantially uniform, so that the film thickness uniformity between the wafers 200 is improved. In step 1, the flow rate of gas flowing out from the gas supply hole 248a is increased as shown by flow rate A in FIG. 4 so that the film thickness at the center of the wafer is increased.

（ステップ２）
第１のガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａと、第１のキャリアガス供給管２３４ａのバルブ２４３ｃを閉じ、ＴＥＭＡＺｒの供給を停止する。このとき、ガス排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３ｅは開いたままとし、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴＥＭＡＺｒガスを処理室２０１内から排除する。このとき、第１のキャリアガス供給管２３４ａのバルブ２４３ｃを再度開けて、Ｎ２等の不活性ガスを処理室２０１内へ供給すると、更に残留ＴＥＭＡＺｒガスを排除する効果が高まる。残留ＴＥＭＡＺｒガスを排除した後、バルブ２４３ｃを閉じる。 (Step 2)
The valve 243a of the first gas supply pipe 232a and the valve 243c of the first carrier gas supply pipe 234a are closed, and the supply of TEMAZr is stopped. At this time, the APC valve 243e of the gas exhaust pipe 231 is kept open, and the inside of the processing chamber 201 is evacuated to 20 Pa or less by the vacuum pump 246, and the residual TEMAZr gas is removed from the processing chamber 201. At this time, if the valve 243c of the first carrier gas supply pipe 234a is opened again and an inert gas such as N2 is supplied into the processing chamber 201, the effect of further removing residual TEMAZr gas is enhanced. After removing the residual TEMAZr gas, the valve 243c is closed.

（ステップ３）
第２のガス供給管２３２ｂにＯ３（オゾンガス）、第２のキャリアガス供給管２３４ｂにキャリアガス（Ｎ２ガス）を流す。第２のガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂ、第２のキャリアガス供給管２３４ｂのバルブ２４３ｄを共に開ける。キャリアガスは、第２のキャリアガス供給管２３４ｂから流れ、マスフローコントローラ２４１ｄにより流量調整される。Ｏ３は、第２のガス供給管２３２ｂから流れ、マスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整され、マスフローコントローラ２４１ｄで流量調整されたキャリアガスと混合され、第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１内に供給されつつ、ガス排気管２３１から排気される。
このとき、ＡＰＣバルブ２４３ｅを適正に調整して，処理室２０１内の圧力を５０〜１００Ｐａの範囲、例えば７０Ｐａに維持する。Ｏ３にウエハ２００を晒す時間は１０〜１２０秒間の範囲、例えば６０秒間である。このときのウエハの温度が、ステップ１のＴＥＭＡＺｒガスの供給時と同じく１８０〜２５０℃の範囲、例えば２２０℃となるようヒータ２０７を設定する。Ｏ３の供給により、ウエハ２００の表面に化学吸着したＴＥＭＡＺｒとＯ３とが表面反応して、ウエハ２００上にＺｒＯ２膜が成膜される。 (Step 3)
O3 (ozone gas) is supplied to the second gas supply pipe 232b, and carrier gas (N2 gas) is supplied to the second carrier gas supply pipe 234b. Both the valve 243b of the second gas supply pipe 232b and the valve 243d of the second carrier gas supply pipe 234b are opened. The carrier gas flows from the second carrier gas supply pipe 234b and the flow rate is adjusted by the mass flow controller 241d. O3 flows from the second gas supply pipe 232b, the flow rate is adjusted by the mass flow controller 241b, mixed with the carrier gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 241d, and processed from the second gas supply hole 248b of the second nozzle 233b. The gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 while being supplied into the chamber 201.
At this time, the APC valve 243e is adjusted appropriately to maintain the pressure in the processing chamber 201 in the range of 50 to 100 Pa, for example, 70 Pa. The time for exposing the wafer 200 to O3 is in the range of 10 to 120 seconds, for example, 60 seconds. The heater 207 is set so that the temperature of the wafer at this time is in the range of 180 to 250 ° C., for example, 220 ° C., similarly to the time of supplying the TEMAZr gas in step 1. By supplying O 3, TEMAZr and O 3 chemically adsorbed on the surface of the wafer 200 react with each other to form a ZrO 2 film on the wafer 200.

成膜後、第２のガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂ及び、第２のキャリアガス供給管２３４ｂのバルブ２４３ｄを閉じ、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、残留するＯ３の成膜に寄与した後のガスを排除する。このとき、第２のキャリアガス供給管２３４ｂのバルブ２４３ｄを再度開けて、Ｎ２等の不活性ガスを反応管２０３内に供給すると、更に残留するＯ３の成膜に寄与した後のガスを処理室２０１から排除する効果が高まる。残留Ｏ３ガスを排除した後、バルブ２４３ｄを閉じる。
なお、好ましくは、ステップ３において、第２のノズル２３３ｂ内の圧力Ｐ1と、処理室２０１内の圧力Ｐ２との比（Ｐ１／Ｐ２）が１．２〜３．０付近の値になるよう、Ｏ３ガスの流量及びキャリアガスの流量を制御する。これにより、各ガス供給孔２４８ｂから流出するガス流量が、ほぼ均等となるので、各ウエハ２００間の膜厚均一性が向上する。また、ステップ３においては、ガス供給孔２４８ｂから流出するガス流量は、ステップ１においてガス供給孔２４８ａから流出するガス流量に対応しており、図４における流量Ａのように多くし、ウエハ中央部の膜厚を厚くするようにしている。 After film formation, the valve 243b of the second gas supply pipe 232b and the valve 243d of the second carrier gas supply pipe 234b are closed, and the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246 to form the remaining O3 film. Eliminate gas after contributing. At this time, when the valve 243d of the second carrier gas supply pipe 234b is opened again and an inert gas such as N 2 is supplied into the reaction pipe 203, the gas after contributing to the film formation of the remaining O 3 is further processed. The effect which excludes from 201 increases. After removing the residual O3 gas, the valve 243d is closed.
Preferably, in step 3, the ratio (P1 / P2) between the pressure P1 in the second nozzle 233b and the pressure P2 in the processing chamber 201 is a value in the vicinity of 1.2 to 3.0. The O3 gas flow rate and the carrier gas flow rate are controlled. As a result, the flow rate of the gas flowing out from each gas supply hole 248b becomes substantially equal, and the film thickness uniformity between the wafers 200 is improved. In step 3, the gas flow rate flowing out from the gas supply hole 248b corresponds to the gas flow rate flowing out from the gas supply hole 248a in step 1, and is increased as the flow rate A in FIG. The film thickness is increased.

（ステップ４）
ステップ１と同様に、第１のガス供給管２３２ａにＴＥＭＡＺｒ、第１のキャリアガス供給管２３４ａにキャリアガス（例えばＮ２ガス）を流す。ＴＥＭＡＺｒとキャリアガスの混合ガスは、第１のノズル２３３ａの第１のガス供給孔２４８ａから処理室２０１内に供給されつつ、ガス排気管２３１から排気される。
このとき、ＡＰＣバルブ２４３ｅを適正に調整し、処理室２０１内の圧力を１０〜３９９Ｐａの範囲、例えば２５０Ｐａに維持する。液体マスフローコントローラ２４０で制御するＴＥＭＡＺｒの供給量は、０．０１〜０．９９ｇ／ｍｉｎの範囲、例えば０．３ｇ／ｍｉｎである。マスフローコントローラ２４１ｃで流量制御するキャリアガスの流量は、０．１〜１．５ｓｌｍの範囲、例えば０．７ｓｌｍである。ＴＥＭＡＺｒガスにウエハ２００を晒す時間は３０〜１８０秒間の範囲、例えば１２０秒間である。このときヒータ２０７温度は、ウエハの温度が１８０〜２５０℃の範囲、例えば２２０℃になるよう設定してある。ＴＥＭＡＺｒを処理室２０１内に供給することで、ウエハ２００上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）する。 (Step 4)
As in step 1, TEMAZr is passed through the first gas supply pipe 232a and a carrier gas (for example, N 2 gas) is passed through the first carrier gas supply pipe 234a. The mixed gas of TEMAZr and carrier gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 while being supplied into the processing chamber 201 from the first gas supply hole 248a of the first nozzle 233a.
At this time, the APC valve 243e is appropriately adjusted, and the pressure in the processing chamber 201 is maintained in the range of 10 to 399 Pa, for example, 250 Pa. The supply amount of TEMAZr controlled by the liquid mass flow controller 240 is in the range of 0.01 to 0.99 g / min, for example, 0.3 g / min. The flow rate of the carrier gas whose flow rate is controlled by the mass flow controller 241c is in the range of 0.1 to 1.5 slm, for example, 0.7 slm. The time for exposing the wafer 200 to the TEMAZr gas is in the range of 30 to 180 seconds, for example, 120 seconds. At this time, the heater 207 temperature is set so that the wafer temperature is in the range of 180 to 250 ° C., for example, 220 ° C. By supplying TEMAZr into the processing chamber 201, surface reaction (chemical adsorption) with a surface portion such as a base film on the wafer 200 occurs.

なお、好ましくは、ステップ４において、第１のノズル２３３ａ内の圧力Ｐ1と、処理室２０１内の圧力Ｐ２との比（Ｐ１／Ｐ２）が１．２未満の値になるよう、ＴＥＭＡＺｒの供給量及びキャリアガスの流量を制御する。これにより、各ガス供給孔２４８ａから流出するガス流量が若干不均一となるものの、流量、流速ともに小さいため、各ウエハ２００間の膜厚均一性にさほど悪影響を及ぼさずに成膜することができる。また、ステップ４においては、ガス供給孔２４８ａから流出するガス流量は、図４における流量Ｂのように流量Ａよりも少なくし、ウエハ周辺部の膜厚を厚くするようにしている。 Preferably, in step 4, the supply amount of TEMAZr so that the ratio (P1 / P2) between the pressure P1 in the first nozzle 233a and the pressure P2 in the processing chamber 201 is less than 1.2. And the flow rate of the carrier gas is controlled. As a result, although the flow rate of gas flowing out from each gas supply hole 248a is slightly non-uniform, since the flow rate and flow velocity are both small, the film thickness uniformity between the wafers 200 can be deposited without much adverse effects. . Further, in step 4, the gas flow rate flowing out from the gas supply hole 248a is set to be smaller than the flow rate A as shown in FIG.

（ステップ５）
ステップ２と同様に、ＴＥＭＡＺｒの供給を停止し、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を２０Ｐａ以下となるまで排気し、残留ＴＥＭＡＺｒガスを処理室２０１内から排除する。 (Step 5)
Similarly to step 2, the supply of TEMAZr is stopped, the inside of the processing chamber 201 is exhausted by the vacuum pump 246 to 20 Pa or less, and the residual TEMAZr gas is removed from the processing chamber 201.

（ステップ６）
ステップ３と同様に、第２のガス供給管２３２ｂにＯ３ガス（オゾンガス）、第２のキャリアガス供給管２３４ｂにキャリアガス（Ｎ２）を流す。Ｏ３ガスとキャリアガスの混合ガスは、第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから処理室２０１内に供給されつつ、ガス排気管２３１から排気される。
このとき、ＡＰＣバルブ２４３ｅを適正に調整して，処理室２０１内の圧力を１０〜４９Ｐａの範囲、例えば３０Ｐａに維持する。Ｏ３にウエハ２００を晒す時間は１０〜１２０秒間の範囲、例えば６０秒間である。このときのウエハの温度が、ステップ１のＴＥＭＡＺｒガスの供給時と同じく１８０〜２５０℃の範囲、例えば２２０℃となるようヒータ２０７を設定する。Ｏ３の供給により、ウエハ２００の表面に化学吸着したＴＥＭＡＺｒとＯ３とが表面反応して、ウエハ２００上にＺｒＯ２膜が成膜される。 (Step 6)
Similar to step 3, O3 gas (ozone gas) is passed through the second gas supply pipe 232b and carrier gas (N2) is passed through the second carrier gas supply pipe 234b. The mixed gas of the O 3 gas and the carrier gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 while being supplied into the processing chamber 201 from the second gas supply hole 248 b of the second nozzle 233 b.
At this time, the APC valve 243e is adjusted appropriately to maintain the pressure in the processing chamber 201 within a range of 10 to 49 Pa, for example, 30 Pa. The time for exposing the wafer 200 to O3 is in the range of 10 to 120 seconds, for example, 60 seconds. The heater 207 is set so that the temperature of the wafer at this time is in the range of 180 to 250 ° C., for example, 220 ° C., similarly to the time of supplying the TEMAZr gas in step 1. By supplying O 3, TEMAZr and O 3 chemically adsorbed on the surface of the wafer 200 react with each other to form a ZrO 2 film on the wafer 200.

なお、好ましくは、ステップ６において、第２のノズル２３３ｂ内の圧力Ｐ1と、処理室２０１内の圧力Ｐ２との比（Ｐ１／Ｐ２）が１．２未満の値になるよう、Ｏ３ガスの流量及びキャリアガスの流量を制御する。これにより、各ガス供給孔２４８ｂから流出するガス流量が若干不均一となるものの、流量、流速ともに小さいため、各ウエハ２００間の膜厚均一性にさほど悪影響を及ぼさずに成膜することができる。また、ステップ６においては、ガス供給孔２４８ｂから流出するガス流量は、ステップ４においてガス供給孔２４８ａから流出するガス流量に対応しており、図４における流量Ｂのように流量Ａよりも少なくし、ウエハ周辺部の膜厚を厚くするようにしている。 Preferably, in step 6, the flow rate of O3 gas so that the ratio (P1 / P2) between the pressure P1 in the second nozzle 233b and the pressure P2 in the processing chamber 201 is less than 1.2. And the flow rate of the carrier gas is controlled. Thereby, although the flow rate of gas flowing out from each gas supply hole 248b is slightly non-uniform, since the flow rate and flow velocity are both small, the film thickness uniformity between the wafers 200 can be formed without much adverse effect. . In step 6, the gas flow rate flowing out from the gas supply hole 248b corresponds to the gas flow rate flowing out from the gas supply hole 248a in step 4, and is smaller than the flow rate A as shown in FIG. The film thickness around the wafer is increased.

上述したステップ１〜６を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、ウエハ２００上に、面内の膜厚均一性及び面間の膜厚均一性の良好な、所定の膜厚のＺｒＯ２膜を成膜することができる。 Steps 1 to 6 described above are defined as one cycle, and by repeating this cycle a plurality of times, a predetermined film thickness of ZrO2 with excellent in-plane film thickness uniformity and inter-film thickness uniformity is obtained on the wafer 200. A film can be formed.

本発明は、上述した形態に限らず、その他の形態にも適用可能である。
例えば、第１のノズル２３３ａ、第２のノズル２３３ｂの管内径を大きくしたり、管内形状を楕円形にしたりすることで、第１のノズル２３３ａ、第２のノズル２３３ｂ内のガス流路断面積を大きくして、ガス供給孔２４８ａ（２４８ｂ）の開口面積に対し、第１のノズル２３３ａ、第２のノズル２３３ｂ内のガス流路断面積を十分大きな値となるように設定することにより、各ガス供給孔２４８ａ（２４８ｂ）から流出するガス流速がほぼ均等になるようしても良い。
さらに、例えば、第１のノズル２３３ａ、第２のノズル２３３ｂ夫々を複数設けても良い。具体的には、第１のノズル２３３ａと同様にＴＥＭＡＺｒを処理室内に供給する第３のノズルを、第１のノズル２３３ａ内のガス流路断面積よりもガス流路断面積を小さく設定し設けて、さらに、第２のノズル２３３ｂと同様にＯ３ガスを処理室内に供給する第４のノズルを、第２のノズル２３３ｂ内のガス流路断面積よりもガス流路断面積を小さく設定し設けて、第１のステップでは、第１のノズル２３３ａから処理室内へＴＥＭＡＺｒを供給し、第３のステップでは、第２のノズル２３３ｂから処理室内へＯ３を供給し、第４のステップでは、第３のノズルから処理室内へＴＥＭＡＺｒを供給し、第６のステップでは、第４のノズルから処理室内へＯ３を供給するようにしても良い。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be applied to other forms.
For example, by increasing the inner diameter of the first nozzle 233a and the second nozzle 233b or by making the inner shape of the tube elliptical, the cross-sectional areas of the gas flow paths in the first nozzle 233a and the second nozzle 233b By setting the gas flow passage cross-sectional areas in the first nozzle 233a and the second nozzle 233b to be sufficiently large with respect to the opening area of the gas supply hole 248a (248b), The flow velocity of the gas flowing out from the gas supply hole 248a (248b) may be made substantially uniform.
Further, for example, a plurality of first nozzles 233a and second nozzles 233b may be provided. Specifically, the third nozzle for supplying TEMAZr into the processing chamber is provided in the same manner as the first nozzle 233a, with the gas channel cross-sectional area set smaller than the gas channel cross-sectional area in the first nozzle 233a. Further, similarly to the second nozzle 233b, a fourth nozzle for supplying O3 gas into the processing chamber is provided with a gas flow path cross-sectional area set smaller than the gas flow path cross-sectional area in the second nozzle 233b. In the first step, TEMAZr is supplied from the first nozzle 233a to the processing chamber, in the third step, O3 is supplied from the second nozzle 233b to the processing chamber, and in the fourth step, the third step is performed. TEMAZr may be supplied from the nozzles into the processing chamber, and in the sixth step, O3 may be supplied from the fourth nozzle into the processing chamber.

また、好ましくは、第１のステップにおけるガス流量、処理室内圧力条件で、第１のノズル２３３ａ内の圧力Ｐ１と処理室内の圧力Ｐ２との比（Ｐ１/Ｐ２）が１．２未満若しくは３．０より大きい値になるように第１のノズル２３３ａの管内径を設定し、第３のステップにおけるガス流量、処理室内圧力条件で、第２のノズル２３３ｂ内の圧力Ｐ１と処理室内の圧力Ｐ２との比（Ｐ１/Ｐ２）が１．２未満若しくは３．０より大きい値になるように第２のノズル２３３ｂの管内径を設定し、第５のステップにおけるガス流量、処理室内圧力条件で、第３のノズル内の圧力Ｐ１と処理室内の圧力Ｐ２との比（Ｐ１/Ｐ２）が１．２未満若しくは３．０より大きい値になるように第３のノズルの管内径を設定し、第６のステップにおけるガス流量、処理室内圧力条件で、第４のノズル内の圧力Ｐ１と処理室内の圧力Ｐ２との比（Ｐ１/Ｐ２）が１．２未満若しくは３．０より大きい値になるように第４のノズルの管内径を設定すると、各ウエハ２００間の膜厚均一性をより一層向上させることができる。 Preferably, the ratio (P1 / P2) of the pressure P1 in the first nozzle 233a to the pressure P2 in the processing chamber is less than 1.2 or 3 under the gas flow rate and the processing chamber pressure conditions in the first step. The inner diameter of the tube of the first nozzle 233a is set so as to be a value larger than 0, and the pressure P1 in the second nozzle 233b and the pressure P2 in the processing chamber are determined under the gas flow rate and processing chamber pressure conditions in the third step. The pipe inner diameter of the second nozzle 233b is set so that the ratio (P1 / P2) is less than 1.2 or greater than 3.0, and the gas flow rate in the fifth step and the processing chamber pressure condition are The pipe inner diameter of the third nozzle is set so that the ratio (P1 / P2) between the pressure P1 in the nozzle 3 and the pressure P2 in the processing chamber is less than 1.2 or greater than 3.0. Gas flow rate in steps of The tube of the fourth nozzle so that the ratio (P1 / P2) of the pressure P1 in the fourth nozzle to the pressure P2 in the processing chamber is less than 1.2 or more than 3.0 under the pressure condition in the chamber. When the inner diameter is set, the film thickness uniformity between the wafers 200 can be further improved.

また、さらに好ましくは、第１のステップにおけるガス流量、処理室内圧力条件で、第１のノズル２３３ａ内の圧力Ｐ１と処理室内の圧力Ｐ２との比（Ｐ１/Ｐ２）が１．２〜３．０付近の値になるように第１のノズル２３３ａの管内径を設定し、第３のステップにおけるガス流量、処理室内圧力条件で、第２のノズル２３３ｂ内の圧力Ｐ１と処理室内の圧力Ｐ２との比（Ｐ１/Ｐ２）が１．２〜３．０付近の値になるように第２のノズル２３３ｂの管内径を設定し、第５のステップにおけるガス流量、処理室内圧力条件で、第３のノズル内の圧力Ｐ１と処理室内の圧力Ｐ２との比（Ｐ１/Ｐ２）が１．２〜３．０付近の値になるように第３のノズルの管内径を設定し、第６のステップにおけるガス流量、処理室内圧力条件で、第４のノズル内の圧力Ｐ１と処理室内の圧力Ｐ２との比（Ｐ１/Ｐ２）が１．２〜３．０付近の値になるように第４のノズルの管内径を設定すると、各ウエハ２００間の膜厚均一性をより一層向上させることができる。 More preferably, the ratio (P1 / P2) between the pressure P1 in the first nozzle 233a and the pressure P2 in the processing chamber is 1.2 to 3.3 under the gas flow rate and processing chamber pressure conditions in the first step. The inner diameter of the pipe of the first nozzle 233a is set so as to be a value near 0, and the pressure P1 in the second nozzle 233b and the pressure P2 in the processing chamber are determined under the gas flow rate and the processing chamber pressure conditions in the third step. The pipe inner diameter of the second nozzle 233b is set so that the ratio (P1 / P2) is a value in the vicinity of 1.2 to 3.0, and the third gas flow rate and processing chamber pressure condition in the fifth step are The pipe inner diameter of the third nozzle is set so that the ratio (P1 / P2) between the pressure P1 in the nozzle and the pressure P2 in the processing chamber is a value in the vicinity of 1.2 to 3.0, and the sixth step In the fourth nozzle, the gas flow rate in the process chamber pressure condition When the tube inner diameter of the fourth nozzle is set so that the ratio (P1 / P2) between the force P1 and the pressure P2 in the processing chamber is a value in the vicinity of 1.2 to 3.0, the film thickness between the wafers 200 is uniform. The property can be further improved.

また、本発明は前記ＡＬＤ法に限定されるものではなく、ＡＬＤ法以外のＣＶＤ法にも適用可能であることはいうまでもない。例えば、ＣＶＤ法によりシリコン窒化膜を形成する場合、処理ガスとしてＮＨ３ガス（アンモニアガス）とＤＣＳ（ジクロロシラン）を、それぞれ、第１のガス供給管２３２ａと第２のガス供給管２３２ｂに同時に供給するようにし、例えば図４に示すように、プロセス初期は、図４の流量Ａに対応する流量で、ＮＨ３とＤＣＳを供給し、その後、Ａよりも流量の少ない流量Ｂに対応する流量で、ＮＨ３とＤＣＳを供給することにより実現できる。
また、不活性ガスとしては窒素ガスを使用するに限らず、アルゴンガスやヘリウムガス等の窒素ガス以外の不活性ガスを使用してもよい。 Further, the present invention is not limited to the ALD method, and can be applied to CVD methods other than the ALD method. For example, when a silicon nitride film is formed by a CVD method, NH 3 gas (ammonia gas) and DCS (dichlorosilane) are simultaneously supplied to the first gas supply pipe 232a and the second gas supply pipe 232b, respectively, as processing gases. For example, as shown in FIG. 4, at the initial stage of the process, NH 3 and DCS are supplied at a flow rate corresponding to the flow rate A in FIG. 4, and then at a flow rate corresponding to a flow rate B having a lower flow rate than A. This can be realized by supplying NH3 and DCS.
Further, the inert gas is not limited to nitrogen gas, but may be an inert gas other than nitrogen gas such as argon gas or helium gas.

また、化学的蒸着（ＣＶＤ）処理と酸化、窒化等の拡散処理を組合せた成膜サイクルを繰り返すことにより、生成される薄膜の元素組成比を制御して成膜する技術に適用しても良い。この場合、必要に応じて、薄膜表面の化学吸着現象を組み合わせてもよい。また、例えば、以下の（１）、（２）、（３）の工程を適宜選択し、所定の順序で組合せ、それらをサイクリックに実施することにより、元素組成比が制御された所望の膜厚の薄膜を生成する技術に適用しても良い。
（１）ＣＶＤ反応を利用した成膜工程においては、原料を基板表面上で化学的蒸着により堆積させ、単分子層未満から多分子層にいたる所望の膜厚の薄膜を形成する。
（２）酸化或いは窒化等の拡散工程においては、先の工程で成膜された原料薄膜表面或いは表面から下の数分子層が、所望の膜厚で酸化或いは窒化されるように、酸化或いは窒化原料の量、圧力、温度を設定する。
（３）必要に応じて、基板表面上に原料原子或いは分子を化学吸着させるが、この化学吸着の場合においても、原料の量、圧力、温度を制御することにより、基板表面の吸着状態を、飽和或いは非飽和状態とする。
ここで、飽和吸着とは、基板表面上の元素の全ての結合基が、供給される原料原子或いは分子の結合基と結合するように充分な原料の量と圧力、温度を設定し、基板上の化学結合を飽和状態とするものである。また、非飽和吸着とは、基板表面上の元素の全ての結合基に、供給される原料原子或いは分子の結合基が結合するには不十分となるように、原料の量や圧力、温度を設定し、基板上の化学結合を非飽和状態とするものである。
さらに、処理室内を大気圧付近の圧力下における拡散、酸化工程にも適用可能である。 Further, the present invention may be applied to a technique for forming a film by controlling the elemental composition ratio of a thin film to be formed by repeating a film formation cycle combining a chemical vapor deposition (CVD) process and a diffusion process such as oxidation and nitridation. . In this case, you may combine the chemical adsorption phenomenon of the thin film surface as needed. In addition, for example, the following steps (1), (2), and (3) are appropriately selected, combined in a predetermined order, and cyclically executed to achieve a desired film in which the elemental composition ratio is controlled. You may apply to the technique which produces | generates a thin film.
(1) In a film forming process using a CVD reaction, a raw material is deposited on a substrate surface by chemical vapor deposition to form a thin film having a desired film thickness from less than a monomolecular layer to a multimolecular layer.
(2) In the diffusion process such as oxidation or nitridation, oxidation or nitridation is performed so that the surface of the raw material thin film formed in the previous process or several molecular layers below the surface is oxidized or nitrided with a desired film thickness. Set the amount, pressure, and temperature of the raw material.
(3) If necessary, the raw material atoms or molecules are chemically adsorbed on the surface of the substrate. Even in the case of this chemical adsorption, by controlling the amount, pressure, and temperature of the raw material, Saturated or non-saturated.
Here, saturated adsorption means that a sufficient amount of raw material, pressure, and temperature are set so that all the bonding groups of the elements on the substrate surface are bonded to the supplied raw material atoms or molecular bonding groups. The chemical bond is saturated. Unsaturated adsorption means that the amount, pressure, and temperature of the raw material are set so that all the bonding groups of the elements on the substrate surface are insufficient for bonding of the supplied raw material atoms or molecular bonding groups. The chemical bond on the substrate is set to a non-saturated state.
Furthermore, the present invention can also be applied to diffusion and oxidation processes in the processing chamber under a pressure near atmospheric pressure.

前記実施の形態では処理がウエハに施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクあるいは磁気ディスク等であってもよい。
また、前記実施の形態ではバッチ式縦形ホットウオール形装置に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、適宜、バッチ式横形ホットウオール形装置や酸化膜形成装置や拡散装置および他の熱処理装置（furnace）等の基板処理装置全般に適用することができる。 In the above embodiment, the case where the processing is performed on the wafer has been described, but the processing target may be a photomask, a printed wiring board, a liquid crystal panel, a compact disk, a magnetic disk, or the like.
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a batch type vertical hot wall type apparatus has been described. However, the present invention is not limited thereto, and a batch type horizontal hot wall type apparatus, an oxide film forming apparatus, a diffusion apparatus, etc. It can be applied to general substrate processing apparatuses such as a heat treatment apparatus (furnace).

以上の、本明細書の記載に基づき、少なくとも次の発明を把握することができる。すなわち、第１の発明は、
複数の基板を積層保持する基板保持具と、
該基板保持具に保持された基板を処理する処理室と、
前記処理室内の前記基板の積層方向に延在し、前記基板の中央部に向けて処理ガスを供給するガス供給孔を前記積層方向に複数有するガス供給部と、
前記ガス供給部へ供給する処理ガスの流量を制御する流量制御部と、
前記処理室内の圧力を制御する圧力制御部と、
前記基板の処理中に、複数のガス供給孔の少なくとも一つのガス供給孔から供給される処理ガスの流速を変化させるように前記流量制御部、又は前記圧力制御部を制御するコントローラと、
を備える基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、基板の処理中に、複数のガス供給孔の少なくとも一つのガス供給孔から供給される処理ガスの流速を変化させるようにするので、ウエハ面内の膜厚均一性を向上させることが可能となる。 Based on the above description of the present specification, at least the following invention can be grasped. That is, the first invention is
A substrate holder for laminating and holding a plurality of substrates;
A processing chamber for processing the substrate held by the substrate holder;
A gas supply portion extending in the stacking direction of the substrate in the processing chamber and having a plurality of gas supply holes in the stacking direction for supplying a processing gas toward the central portion of the substrate;
A flow rate control unit for controlling the flow rate of the processing gas supplied to the gas supply unit;
A pressure controller for controlling the pressure in the processing chamber;
A controller for controlling the flow rate control unit or the pressure control unit so as to change the flow rate of the processing gas supplied from at least one gas supply hole of the plurality of gas supply holes during the processing of the substrate;
A substrate processing apparatus comprising:
When the substrate processing apparatus is configured in this manner, the flow rate of the processing gas supplied from at least one gas supply hole of the plurality of gas supply holes is changed during the processing of the substrate. Uniformity can be improved.

第２の発明は、前記第１の発明の基板処理装置において、
前記コントローラは、前記複数のガス供給孔の夫々から供給される処理ガスの流速を、実質的に同等の流速に維持しつつ前記流速を変化させるように前記流量制御部又は前記圧力制御部を制御するコントローラである。
このように基板処理装置を構成すると、ウエハ面内の膜厚均一性、及びウエハ面間の膜厚均一性を向上させることが可能となる。 A second invention is the substrate processing apparatus of the first invention, wherein
The controller controls the flow rate control unit or the pressure control unit to change the flow rate while maintaining the flow rate of the processing gas supplied from each of the plurality of gas supply holes at a substantially equal flow rate. Controller.
If the substrate processing apparatus is configured in this way, it is possible to improve the film thickness uniformity within the wafer surface and the film thickness uniformity between the wafer surfaces.

第３の発明は、前記第１の発明又は第２の発明の基板処理装置において、さらに、
前記処理室の周囲に、前記処理室内を加熱する加熱装置を備え、
前記コントローラは、基板の中央部と周辺部との間に温度差がある場合に、基板処理中に、前記ガス供給孔から処理室内に供給される処理ガスの流速を変化させることにより、前記温度差による成膜速度の差を小さくするように、前記流量制御部、又は前記圧力制御部を制御するコントローラである。
このように基板処理装置を構成すると、基板の中央部と周辺部との間に温度差がある場合であっても、ガス供給孔から処理室内に供給される処理ガスの流速を変化させることにより、ウエハ面内の膜厚均一性を向上させることが可能となる。 According to a third invention, in the substrate processing apparatus of the first invention or the second invention,
A heating device for heating the processing chamber is provided around the processing chamber,
The controller changes the flow rate of the processing gas supplied from the gas supply hole into the processing chamber during the substrate processing when there is a temperature difference between the central portion and the peripheral portion of the substrate. It is a controller that controls the flow rate control unit or the pressure control unit so as to reduce the difference in film formation speed due to the difference.
By configuring the substrate processing apparatus in this way, even when there is a temperature difference between the central portion and the peripheral portion of the substrate, the flow rate of the processing gas supplied from the gas supply hole into the processing chamber is changed. It is possible to improve the film thickness uniformity in the wafer surface.

第４の発明は、
複数の基板を積層保持した基板保持具を処理室内に搬送する搬送工程と、
前記処理室内の前記基板の積層方向に延在し、前記基板の中央部に向けて処理ガスを供給するガス供給孔を前記積層方向に複数有するガス供給部の前記複数のガス供給孔から前記基板保持具に保持された基板へ処理ガスを供給して前記基板を処理する処理工程とを少なくとも有し、
前記処理工程では、複数のガス供給孔の少なくとも一つのガス供給孔から供給される処理ガスの流速を変化させる工程を有する半導体装置の製造方法。
このように半導体装置の製造方法を構成すると、基板の処理中に、複数のガス供給孔の少なくとも一つのガス供給孔から供給される処理ガスの流速を変化させるようにするので、ウエハ面内の膜厚均一性を向上させることが可能となる。 The fourth invention is:
A transport step of transporting a substrate holder in which a plurality of substrates are stacked and held into the processing chamber;
The substrate extends from the plurality of gas supply holes of the gas supply section extending in the stacking direction of the substrate in the processing chamber and having a plurality of gas supply holes in the stacking direction for supplying a processing gas toward the central portion of the substrate. And a processing step of processing the substrate by supplying a processing gas to the substrate held by the holder,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the processing step includes a step of changing a flow rate of the processing gas supplied from at least one gas supply hole of the plurality of gas supply holes.
When the semiconductor device manufacturing method is configured as described above, the flow rate of the processing gas supplied from at least one gas supply hole of the plurality of gas supply holes is changed during the processing of the substrate. It becomes possible to improve the film thickness uniformity.

第５の発明は、前記第４の発明の半導体装置の製造方法において、
前記処理工程では、前記複数のガス供給孔の夫々から供給される処理ガスの流速を、実質的に同等の流速に維持しつつ前記流速を変化させる工程を有する半導体装置の製造方法。
このように半導体装置の製造方法を構成すると、ウエハ面内の膜厚均一性、及びウエハ面間の膜厚均一性を向上させることが可能となる。 A fifth invention is a method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth invention, wherein:
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the processing step includes a step of changing the flow rate while maintaining a flow rate of the process gas supplied from each of the plurality of gas supply holes at a substantially equal flow rate.
By configuring the semiconductor device manufacturing method in this way, it becomes possible to improve the film thickness uniformity within the wafer surface and the film thickness uniformity between the wafer surfaces.

第６の発明は、前記第４の発明又は第５の発明の半導体装置の製造方法において、
前記処理工程では、基板の中央部と周辺部との間に温度差がある場合に、基板処理中に、前記ガス供給孔から処理室内に供給される処理ガスの流速を変化させることにより、前記温度差による成膜速度の差を小さくする。
このように半導体装置の製造方法を構成すると、基板の中央部と周辺部との間に温度差がある場合であっても、ガス供給孔から処理室内に供給される処理ガスの流速を変化させることにより、ウエハ面内の膜厚均一性を向上させることが可能となる。 A sixth invention is a method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth invention or the fifth invention,
In the processing step, when there is a temperature difference between the central portion and the peripheral portion of the substrate, the flow rate of the processing gas supplied from the gas supply hole into the processing chamber is changed during the substrate processing, Reduce the difference in film formation rate due to temperature difference.
When the semiconductor device manufacturing method is configured as described above, the flow rate of the processing gas supplied from the gas supply hole into the processing chamber is changed even when there is a temperature difference between the central portion and the peripheral portion of the substrate. This makes it possible to improve the film thickness uniformity within the wafer surface.

２００ウエハ、２０２処理炉、２０３反応管、２０７ヒータ、２０９マニホールド、２１７ボート、２１８ボート支持台、２１９シールキャップ、２２０Ｏリング、２３１ガス排気管、２３２ａ第１のガス供給管、２３２ｂ第２のガス供給管、２３３ａ第１のノズル、２３３ｂ第２のノズル、２３４ａ第１のキャリアガス供給管、２３４ｂ第２のキャリアガス供給管、２４０液体マスフローコントローラ、２４１ｂマスフローコントローラ、２４１ｃマスフローコントローラ、２４１ｄマスフローコントローラ、２４２気化器、２４３ａバルブ、２４３ｂバルブ、２４３ｃバルブ、２４３ｄバルブ、２４３ｅＡＰＣバルブ、２４６真空ポンプ、２４８ａ第１のガス供給孔、２４８ｂ第２のガス供給孔、２６７ボート回転機構、２８０コントローラ。 200 wafers, 202 processing furnace, 203 reaction tube, 207 heater, 209 manifold, 217 boat, 218 boat support, 219 seal cap, 220 O-ring, 231 gas exhaust tube, 232a first gas supply tube, 232b second Gas supply pipe, 233a first nozzle, 233b second nozzle, 234a first carrier gas supply pipe, 234b second carrier gas supply pipe, 240 liquid mass flow controller, 241b mass flow controller, 241c mass flow controller, 241d mass flow controller 242 vaporizer, 243a valve, 243b valve, 243c valve, 243d valve, 243e APC valve, 246 vacuum pump, 248a first gas supply hole, 248b second gas supply hole 267 Boat rotation mechanism, 280 controller.

Claims

A substrate holder for laminating and holding a plurality of substrates;
A processing chamber for processing the substrate held by the substrate holder;
A gas supply portion extending in the stacking direction of the substrate in the processing chamber and having a plurality of gas supply holes in the stacking direction for supplying a processing gas toward the central portion of the substrate;
A flow rate control unit for controlling the flow rate of the processing gas supplied to the gas supply unit;
A pressure controller for controlling the pressure in the processing chamber;
A controller for controlling the flow rate control unit or the pressure control unit so as to change the flow rate of the processing gas supplied from at least one gas supply hole of the plurality of gas supply holes during the processing of the substrate;
A substrate processing apparatus comprising:

A transport step of transporting a substrate holder in which a plurality of substrates are stacked and held into the processing chamber;
The substrate extends from the plurality of gas supply holes of the gas supply section extending in the stacking direction of the substrate in the processing chamber and having a plurality of gas supply holes in the stacking direction for supplying a processing gas toward the central portion of the substrate. And a processing step of processing the substrate by supplying a processing gas to the substrate held by the holder,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the processing step includes a step of changing a flow rate of the processing gas supplied from at least one gas supply hole of the plurality of gas supply holes.