JP2013197116A - 基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガスの流量制御を単純化させ、ノズルの破損やメンテナンス工数の増大を抑制する。
【解決手段】 複数枚の基板を処理する反応管と、反応管内の複数枚の基板を加熱するヒータと、反応管内で複数枚の基板を配列させて保持する保持具と、基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置され複数箇所から水素含有ガスを供給する第１ノズルと、基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置され複数箇所から酸素含有ガスを供給する第２ノズルと、反応管内の圧力が大気圧よりも低い圧力となるように制御する圧力制御器とを有し、第１ノズルには、少なくとも複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも複数枚の基板の枚数と同数の第１ガス噴出孔が設けられ、第２ノズルには、少なくとも複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも複数枚の基板の枚数と同数の第２ガス噴出孔が設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法に関する。

例えばＤＲＡＭ等の半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、複数枚の基板が搬入された反応管内に水素（Ｈ_２）ガスと酸素（Ｏ_２）ガスとを供給して基板の表面に酸化膜を形成する工程が行われることがある。係る工程は、例えば、複数枚の基板を積層するように多段に配列させた状態で収容する反応管と、この反応管内にＨ_２ガスやＯ_２ガスを供給するノズルと、を備えた基板処理装置によって行われる。

基板の表面に形成される酸化膜の膜厚や膜質の面間均一性（基板間均一性）や面内均一性を向上させるため、反応管内へのＨ_２ガスやＯ_２ガスの供給を、複数本のノズルを用いて行うことがあった。例えば、反応管内へのＨ_２ガスの供給を、反応管内における複数枚の基板が配列される領域（以下、基板配列領域ともいう）内の複数箇所からそれぞれガスを噴出させるように構成された長さ（高さ）の異なる複数本のノズルを用いて行うことがあった。この構成によれば、各ノズルから供給するＨ_２ガスの量をそれぞれ調整することで、基板配列領域内におけるＨ_２ガスの濃度（分圧）分布をきめ細かく調整することが可能となり、基板の表面に形成される酸化膜の膜厚や膜質の面間均一性や面内均一性を向上させることが可能となる。

しかしながら、長さの異なる複数本のノズルを用いてガスの供給を行う上述の構成では、各ノズルから供給されるガスの流量をそれぞれ個別に調整する必要があり、ガスの流量制御が複雑化してしまうことがあった。また、例えば反応管を交換する際等に、複数本のノズルを脱着させる必要があり、ノズルの破損やメンテナンス工数の増大を招いてしまうことがあった。

本発明は、基板の表面に酸化膜を形成する際のガスの流量制御を単純化させ、基板処理装置が備えるノズルの破損やメンテナンス工数の増大を抑制することが可能な基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、
複数枚の基板を処理する反応管と、
前記反応管内の前記複数枚の基板を加熱するヒータと、
前記反応管内で前記複数枚の基板を配列させて保持する保持具と、
前記複数枚の基板が配列される基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置され、該領域の複数箇所から前記反応管内の前記複数枚の基板に対して水素含有ガスを供給する第１ノズルと、
前記基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置され、該領域の複数箇所から前記反応管内の前記複数枚の基板に対して酸素含有ガスを供給する第２ノズルと、
前記反応管内の圧力が大気圧よりも低い圧力となるように制御する圧力制御器と、を有し、
前記第１ノズルには、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数の第１ガス噴出孔が設けられ、
前記第２ノズルには、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なく
とも前記複数枚の基板の枚数と同数の第２ガス噴出孔が設けられる基板処理装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、
複数枚の基板を反応管内に搬入する工程と、
前記反応管内の圧力を大気圧よりも低くした状態で、前記反応管内の加熱された前記複数枚の基板に対して、前記複数枚の基板が配列される基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第１ノズルを介して水素含有ガスを供給し、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第２ノズルを介して酸素含有ガスを供給し、前記複数枚の基板を処理する工程と、
処理済の前記複数枚の基板を前記反応管内より搬出する工程と、を有し、
前記基板を処理する工程では、
前記水素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数前記第１ノズルに設けられた第１ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給すると共に、
前記酸素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数前記第２ノズルに設けられた第２ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給する基板処理方法が提供される。

本発明のさらに他の態様によれば、
複数枚の基板を反応管内に搬入する工程と、
前記反応管内の圧力を大気圧よりも低くした状態で、前記反応管内の加熱された前記複数枚の基板に対して、前記複数枚の基板が配列される基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第１ノズルを介して水素含有ガスを供給し、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第２ノズルを介して酸素含有ガスを供給し、前記複数枚の基板を処理する工程と、
処理済の前記複数枚の基板を前記反応管内より搬出する工程と、を有し、
前記基板を処理する工程では、
前記水素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数前記第１ノズルに設けられた第１ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給すると共に、
前記酸素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数前記第２ノズルに設けられた第２ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明に係る基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法によれば、基板の表面に酸化膜を形成する際のガスの流量制御を単純化させ、基板処理装置が備えるノズルの破損やメンテナンス工数の増大を抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の熱処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理装置のコントローラの概略構成図である。 熱処理炉の他の構成を参考までに示す断面概略図である。 本発明の第１実施例における評価結果を示す図であり、（ａ）は酸化膜の平均膜厚と処理温度との関係、及び酸化膜の平均膜厚の面間均一性と処理温度との関係をそれぞれ示すグラフ図であり、（ｂ）は酸化膜の膜厚の面内均一性と処理温度との関係を示すグラフ図である。 本発明の第２実施例における評価結果を示す図であり、（ａ）は酸化膜の平均膜厚と処理温度との関係、及び酸化膜の平均膜厚の面間均一性とＨ_２ガスの濃度との関係をそれぞれ示すグラフ図であり、（ｂ）は酸化膜の膜厚の面内均一性とＨ_２ガスの濃度との関係を示すグラフ図である。

＜本発明の一実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
まず、バッチ式縦型半導体製造装置（酸化装置）として構成された本実施形態における基板処理装置の構成を説明する。図１は、本実施形態にかかる基板処理装置の熱処理炉（縦型酸化炉）５の概略構成図であり、熱処理炉５部分を縦断面図で示す図である。

図１に示すとおり、熱処理炉５は、加熱手段（加熱機構）としての抵抗加熱式のヒータ９を有している。ヒータ９は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることで垂直に据え付けられている。ヒータ９の内側には、ヒータ９と同心円状に、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなる反応管１０が配設されている。反応管１０内には基板を処理する処理室（反応室）４が形成され、保持具としてのボート３が搬入されるように構成されている。ボート３は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚の基板としてのシリコンウエハ等のウエハ６を略水平状態で隙間（基板ピッチ間隔）をもって複数段に保持するように構成されている。なお、本明細書では、処理対象である製品基板としての製品ウエハを、便宜上、単にウエハ、または処理ウエハと呼んでいる。

反応管１０の下方は、ボート３を挿入するために開放されている。反応管１０の開放部分は、シールキャップ１３により密閉されるように構成されている。シールキャップ１３の上面には、反応管１０の下端と当接するシール部材としてのＯリング１６が設けられている。シールキャップ１３上には、ボート３を下方から支持する断熱キャップ３ａが設けられている。断熱キャップ３ａはシールキャップ１３を貫通するように設けられた回転軸１５を介して回転機構１４に取り付けられている。回転機構１４は、回転軸１５を介して、断熱キャップ３ａ、ボート３を回転させることでボート３に支持されたウエハ６を回転させるように構成されている。シールキャップ１３は反応管１０の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ２０によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート３を処理室４内外に対し搬入および搬出することが可能となっている。すなわち、ボートエレベータ２０は、ボート３すなわちウエハ６を、処理室４内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。

反応管１０の天井壁にはシャワー板１２が取り付けられており、反応管１０の天井壁とシャワー板１２とによりミキシング空間としてのバッファ室１２ａが形成されている。反応管１０の上部には、酸素含有ガスとしての酸素（Ｏ_２）ガスを処理室４内の上方からウエハ６に対して供給する酸素供給ノズル７ａと、水素含有ガスとしての水素（Ｈ_２）ガスを処理室４内の上方からウエハ６に対して供給する水素供給ノズル７ｂとが、バッファ室１２ａ内に連通するように接続されている。酸素供給ノズル７ａのガス噴射口は下方を向いており、処理室４内の上方から下方に向けて（ウエハの積載方向に沿って）Ｏ_２ガスを供給（噴射）するように構成されている。水素供給ノズル７ｂのガス噴射口は下方を向いており、処理室４内の上方から下方に向けて（ウエハの積載方向に沿って）Ｈ_２ガスを供給（噴射）するように構成されている。酸素供給ノズル７ａから供給されたＯ_２ガスと水
素供給ノズル７ｂから供給されたＨ_２ガスとは、バッファ室１２ａ内で一旦混合されてから、シャワー板１２を介して処理室４内に供給されることとなる。なお、酸素供給ノズル７ａから供給されたＯ_２ガスを単独でバッファ室１２ａ、シャワー板１２を介して処理室４内に供給することもできる。また、水素供給ノズル７ｂから供給されたＨ_２ガスを単独でバッファ室１２ａ、シャワー板１２を介して処理室４内に供給することもできる。すなわち、Ｏ_２ガスおよびＨ_２ガスのうち、少なくともいずれか一方のガスをバッファ室１２ａ、シャワー板１２を介して処理室４内に供給することが可能となっている。酸素供給ノズル７ａと水素供給ノズル７ｂとにより上部ノズルが構成されている。また、シャワー板１２により、複数枚のウエハ６が配列される基板配列領域（以下、ウエハ配列領域ともいう）の一端側から他端側に向けてＯ_２ガスとＨ_２ガスとをシャワー状に供給するガス供給口が構成されている。

酸素供給ノズル７ａには、酸素ガス供給ラインとしての酸素供給管７０ａが接続されている。酸素供給管７０ａには、上流側から順に、酸素ガス供給源（図示せず）、開閉バルブ９３ａ、流量制御手段（流量制御器）としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）９２ａ、及び開閉バルブ９１ａが設けられている。また、水素供給ノズル７ｂには、水素ガス供給ラインとしての水素供給管７０ｂが接続されている。水素供給管７０ｂには、上流側から順に、水素ガス供給源（図示せず）、開閉バルブ９３ｂ、流量制御手段（流量制御器）としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）９２ｂ、及び開閉バルブ９１ｂが設けられている。

処理室４内には、水素含有ガスとしての水素（Ｈ_２）ガスを処理室４内の側方からウエハ６に対して供給する第１ノズルとしての水素供給ノズル８ｂと、酸素含有ガスとしての酸素（Ｏ_２）ガスを処理室４内の側方からウエハ６に対して供給する第２ノズルとしての酸素供給ノズル８ａとが、反応管１０の下部側壁を貫通するように設けられている。水素供給ノズル８ｂと酸素供給ノズル８ａとによりサイドノズルが構成されている。なお、反応管１０の下方に、反応管１０を支持する金属製のマニホールドを設け、各ノズルを、この金属製のマニホールドの側壁を貫通するように設けるようにしてもよい。この場合、この金属製のマニホールドに、さらに後述する排気口１１を設けるようにしてもよい。なお、この場合であっても、排気口１１を金属製のマニホールドにではなく、反応管１０の下部に設けるようにしてもよい。このように、熱処理炉５の炉口部を金属製とし、この金属製の炉口部にノズル等を取り付けるようにしてもよい。

第１ノズルとしての水素供給ノズル８ｂは、複数の第１ガス噴出孔を有する単一のノズル（多孔ノズル）として構成されている。水素供給ノズル８ｂは、反応管１０の内壁とウエハ６との間における円弧状の空間に、反応管１０の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ６の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、水素供給ノズル８ｂは、ウエハ配列領域に対応する領域であって、ウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に設けられている。水素供給ノズル８ｂはＬ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部は反応管１０の下部側壁を貫通するように設けられており、その垂直部は少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。水素供給ノズル８ｂの垂直部には、少なくとも複数枚のウエハ６の一枚一枚に対応するよう、少なくともウエハ６の枚数と同数の第１ガス噴出孔が設けられている。なお、図１において、水素供給ノズル８ｂの垂直部からウエハ６側に伸びる矢印は各第１ガス噴出孔からのＨ_２ガスの噴出方向を示しており、各矢印の根元部分は各第１ガス噴出孔を示している。水素供給ノズル８ｂの垂直部の先端の上面は閉塞している。

第２ノズルとしての酸素供給ノズル８ａは、水素供給ノズル８ｂと同様に、複数の第２ガス噴出孔を有する単一のノズル（多孔ノズル）として構成されている。酸素供給ノズル
８ａは、反応管１０の内壁とウエハ６との間における円弧状の空間に、反応管１０の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ６の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、酸素供給ノズル８ａは、ウエハ配列領域に対応する領域であって、ウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に設けられている。酸素供給ノズル８ａはＬ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部は反応管１０の下部側壁を貫通するように設けられており、その垂直部は少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。酸素供給ノズル８ａの垂直部には、少なくとも複数枚のウエハ６の一枚一枚に対応するよう、少なくともウエハ６の枚数と同数の第２ガス噴出孔が設けられている。なお、図１において、酸素供給ノズル８ａの垂直部からウエハ６側に伸びる矢印は各第２ガス噴出孔からのＯ_２ガスの噴出方向を示しており、各矢印の根元部分は各第２ガス噴出孔を示している。酸素供給ノズル８ａの垂直部の先端の上面は閉塞している。

水素供給ノズル８ｂに設けられた第１ガス噴出孔は、複数枚のウエハ６の一枚一枚に対して均等な流量のＨ_２ガスを噴出するように構成されており、酸素供給ノズル８ａに設けられた第２ガス噴出孔は、複数枚のウエハ６の一枚一枚に対して均等な流量のＯ_２ガスを噴出するように構成されている。また、水素供給ノズル８ｂに設けられたそれぞれの第１ガス噴出孔と、それぞれの第１ガス噴出孔に対応するそれぞれのウエハ６と、の基板配列方向（以下、ウエハ配列方向ともいう）におけるそれぞれの距離は等しくなるように設定されており、酸素供給ノズル８ａに設けられたそれぞれの第２ガス噴出孔と、それぞれの第２ガス噴出孔に対応するそれぞれのウエハ６と、のウエハ配列方向におけるそれぞれの距離も等しくなるように設定されている。また、水素供給ノズル８ｂに設けられた第１ガス噴出孔の配列ピッチは、ウエハ６の配列ピッチと等しくなるように、さらには酸素供給ノズル８ａに設けられた第２ガス噴出孔の配列ピッチとも等しくなるように設定されている。また、水素供給ノズル８ｂに設けられた第１ガス噴出孔の孔数は、酸素供給ノズル８ａに設けられた第２ガス噴出孔の孔数と等しく、水素供給ノズル８ｂに設けられた第１ガス噴出孔のそれぞれは、酸素供給ノズル８ａに設けられた第２ガス噴出孔のそれぞれと、一対一で対応するように設定されている。なお、水素供給ノズル８ｂに設けられた複数の第１ガス噴出孔と、酸素供給ノズル８ａに設けられた複数の第２ガス噴出孔とは、それぞれが同じ高さに設けられている。

例えば、処理ウエハの枚数が１２０枚である場合、水素供給ノズル８ｂおよび酸素供給ノズル８ａには、それぞれ、少なくとも１２０枚の処理ウエハの一枚一枚に対応するように少なくとも１２０個のガス噴出孔が設けられる。また例えば、処理ウエハの上方及び下方にダミーウエハが配列され、上部のダミーウエハ、処理ウエハ、下部のダミーウエハの枚数がそれぞれ１０枚、１００枚、１０枚である場合、水素供給ノズル８ｂおよび酸素供給ノズル８ａには、それぞれ、少なくとも１００枚の処理ウエハの一枚一枚に対応するように少なくとも１００個のガス噴出孔が設けられる。なお、水素供給ノズル８ｂおよび酸素供給ノズル８ａには、処理ウエハの一枚一枚に対応するように処理ウエハと同数のガス噴出孔が設けられる他、さらに処理ウエハに対応しない箇所に、すなわち、ウエハ配列領域以外の領域を水平に取り囲む領域にガス噴出孔が設けられるようにしてもよい。例えば、水素供給ノズル８ｂおよび酸素供給ノズル８ａには、それぞれ、上述のダミーウエハが配列されるダミーウエハ配列領域を水平に取り囲む領域や、それよりも上方または下方の領域にガス噴出孔が設けるようにしてもよい。なお、ガス噴出孔をダミーウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に設ける場合、少なくとも処理ウエハと隣接する部分におけるダミーウエハの一枚一枚に対応するように、それらのダミーウエハの枚数と同数のガス噴出孔を設けるようにするのが好ましい。このようにすることで、処理ウエハと隣接する部分におけるダミーウエハへのＨ_２ガスやＯ_２ガスの流れを、処理ウエハへのＨ_２ガスやＯ_２ガスの流れと同様にすることができ、ダミーウエハ付近の処理ウエハへのガスの流れを乱さないようにすることが出来る。水素供給ノズル８ｂや酸素供給ノズル８ａに設けられるガ
ス噴出孔は、各処理ウエハに対して均等な流量でガスを供給することができるように、比較的小さな孔として構成されている。

水素供給ノズル８ｂ及び酸素供給ノズル８ａは、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料により構成することができる。また、水素供給ノズル８ｂおよび酸素供給ノズル８ａの内径は、それぞれ、例えばφ１０〜２０ｍｍ程度とすることができる。水素供給ノズル８ｂに設ける第１ガス噴出孔および酸素供給ノズル８ａに設ける第２ガス噴出孔の内径は、それぞれ、例えば０．５〜１．０ｍｍ程度とすることができる。水素供給ノズル８ｂに設ける第１ガス噴出孔および酸素供給ノズル８ａに設ける第２ガス噴出孔は、それぞれ、例えば反応管１０の中心（ウエハ６の中心）を向き、ウエハ６の処理面に対し略平行にガスを噴出させるような向きに開口させることができる。

水素供給ノズル８ｂには、水素ガス供給ラインとしての水素供給管８０ｂが接続されている。水素供給管８０ｂには、上流側から順に、水素ガス供給源（図示せず）、開閉バルブ９６ｂ、流量制御手段（流量制御器）としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）９５ｂ、及び開閉バルブ９４ｂが設けられている。また、酸素供給ノズル８ａには、酸素ガス供給ラインとしての酸素供給管８０ａが接続されている。酸素供給管８０ａには、上流側から順に、酸素ガス供給源（図示せず）、開閉バルブ９６ａ、流量制御手段（流量制御器）としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）９５ａ、及び開閉バルブ９４ａが設けられている。

主に、酸素供給ノズル８ａ、酸素供給管８０ａ、開閉バルブ９４ａ、マスフローコントローラ９５ａ、開閉バルブ９６ａにより、第１酸素含有ガス供給系としての第１酸素ガス供給系が構成される。また、主に、酸素供給ノズル７ａ、酸素供給管７０ａ、開閉バルブ９１ａ、マスフローコントローラ９２ａ、開閉バルブ９３ａにより、第２酸素含有ガス供給系としての第２酸素ガス供給系が構成される。なお、シャワー板１２、バッファ室１２ａを第２酸素ガス供給系に含めて考えてもよい。第１酸素ガス供給系と第２酸素ガス供給系とにより、酸素含有ガス供給系としての酸素ガス供給系が構成される。

主に、水素供給ノズル８ｂ、水素供給管８０ｂ、開閉バルブ９４ｂ、マスフローコントローラ９５ｂ、開閉バルブ９６ｂにより、第１水素含有ガス供給系としての第１水素ガス供給系が構成される。また、主に、水素供給ノズル７ｂ、水素供給管７０ｂ、開閉バルブ９１ｂ、マスフローコントローラ９２ｂ、開閉バルブ９３ｂにより、第２水素含有ガス供給系としての第２水素ガス供給系が構成される。なお、シャワー板１２、バッファ室１２ａを第２水素ガス供給系に含めて考えてもよい。第１水素ガス供給系と第２水素ガス供給系とにより、水素含有ガス供給系としての水素ガス供給系が構成される。

なお、酸素ガス供給系、水素ガス供給系には窒素ガス供給系（図示せず）が接続されており、窒素ガス供給系は、不活性ガスとしての窒素（Ｎ_２）ガスを酸素供給管７０ａ，８０ａ、水素供給管７０ｂ，８０ｂを介して処理室４内に供給できるように構成されている。窒素ガス供給系は主に窒素供給管（図示せず）、開閉バルブ（図示せず）、マスフローコントローラ（図示せず）により構成される。

反応管１０の側方下部には、処理室４内を排気する排気口１１が設けられている。排気口１１には、排気ラインとしての排気管５０が接続されている。排気管５０には、上流側から順に、処理室４内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ５３と、圧力調整手段（圧力制御器）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ５１と、排気手段（排気装置）としての真空ポンプ５２とが設けられている。なお、ＡＰＣバルブ５１は、真空ポンプ５２を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室４内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポ
ンプ５２を作動させた状態で弁開度を調節することで、処理室４内の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。主に、排気管５０、ＡＰＣバルブ５１、圧力センサ５３により排気系が構成される。なお、真空ポンプ５２を排気系に含めて考えてもよい。排気系は、真空ポンプ５２を作動させつつ、圧力センサ５３により検出された圧力情報に基づいてＡＰＣバルブ５１の弁の開度を調節することにより、処理室４内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。

反応管１０内には温度検出器としての温度センサ４ａが設置されており、温度センサ４ａにより検出された温度情報に基づきヒータ９への通電具合を調整することで、処理室４内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ４ａは、水素供給ノズル８ｂ，酸素供給ノズル８ａと同様にＬ字型に構成されており、反応管１０の内壁に沿って設けられている。

図２に示されているように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ
Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。

記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のマスフローコントローラ９２ａ，９２ｂ，９５ａ，９５ｂ、開閉バルブ９１ａ，９１ｂ，９３ａ，９３ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂ、圧力センサ５３、ＡＰＣバルブ５１、真空ポンプ５２、ヒータ９、温度センサ４ａ、回転機構１４、ボートエレベータ２０等に接続されている。

ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、マスフローコントローラ９２ａ，９２ｂ，９５ａ，９５ｂによる各種ガスの流量調整動作、開閉バルブ９１ａ，９１ｂ，９３ａ，９３ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂの開閉動作、ＡＰＣバルブ５１の開閉動作及びＡＰＣバルブ５１による圧力センサ５３に基づく圧力調整動作、温度センサ４ａに基づくヒータ９の温度調整動作、真空ポンプ５２の起動および停止、回転機構１４によるボート３の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ２０によるボート３の昇降動作等を制御するように構成されている。

なお、コントローラ１２１は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず
、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３を用意し、係る外部記憶装置１２３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ１２１を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置１２３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。

（２）基板処理工程
次に、上述の熱処理炉５を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ（シリコンウエハ）６の表面に酸化膜を形成する例について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。

基板移載機により、１バッチ分（例えば１２０枚）のウエハ６をボート３に移載（ウエハチャージ）する。そして、ボートエレベータ２０により、複数枚のウエハ６を装填したボート３を、ヒータ９により加熱状態を維持された熱処理炉５の処理室４内に搬入（ボートロード）する。この状態で、シールキャップ１３は反応管１０の下端をシールした状態となる。

次に、処理室４内の圧力（炉内圧力）が大気圧よりも低い所定の処理圧力となるように真空ポンプ５２によって真空排気される。この際、処理室４内の圧力は圧力センサ５３で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ５１がフィードバック制御される（圧力調整）。なお、真空ポンプ５２は、少なくともウエハ６に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室４内の温度（炉内温度）が所定の処理温度となるようにヒータ９によって加熱される。この際、処理室４内が所望の温度分布となるように温度センサ４ａが検出した温度情報に基づきヒータ９への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。なお、ヒータ９による処理室４内の加熱は、少なくともウエハ６に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。続いて、回転機構１４によりボート３及びウエハ６の回転を開始する。なお、回転機構１４によるボート３及びウエハ６の回転は、少なくとも、ウエハ６に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。

その後、酸素供給ノズル７ａ、水素供給ノズル７ｂから処理室４内にＯ_２ガス、Ｈ_２ガスをそれぞれ供給する。すなわち、開閉バルブ９１ａ，９３ａを開くことで、マスフローコントローラ９２ａで流量制御されたＯ_２ガスを、酸素供給管７０ａ、酸素供給ノズル７ａを介して処理室４内に供給する。また、開閉バルブ９１ｂ，９３ｂを開くことで、マスフローコントローラ９２ｂで流量制御されたＨ_２ガスを、水素供給管７０ｂ、水素供給ノズル７ｂを介して処理室４内に供給する。酸素供給ノズル７ａから供給されたＯ_２ガスと水素供給ノズル７ｂから供給されたＨ_２ガスとは、バッファ室１２ａ内で一旦混合されてから、シャワー板１２を介して処理室４内にシャワー状に供給される。

このとき、酸素供給ノズル８ａ、水素供給ノズル８ｂからも処理室４内にＯ_２ガス、Ｈ_２ガスをそれぞれ供給する。すなわち、開閉バルブ９４ａ，９６ａを開くことで、マスフ
ローコントローラ９５ａで流量制御されたＯ_２ガスを、酸素供給管８０ａ、酸素供給ノズル８ａを介して処理室４内に供給する。また、開閉バルブ９４ｂ，９６ｂを開くことで、マスフローコントローラ９５ｂで流量制御されたＨ_２ガスを、水素供給管８０ｂ、水素供給ノズル８ｂを介して処理室４内に供給する。酸素供給ノズル８ａから供給されたＯ_２ガスは、少なくとも複数枚のウエハ６の一枚一枚に対応するように少なくとも複数枚のウエハ６の枚数と同数設けられた第２ガス噴出孔を通して処理室４内に供給される。また、水素供給ノズル８ｂから供給されたＨ_２ガスは、少なくとも複数枚のウエハ６の一枚一枚に対応するように少なくとも複数枚のウエハ６の枚数と同数設けられた第１ガス噴出孔を通して処理室４内に供給される。

このように、Ｏ_２ガスとＨ_２ガスとは、処理室４内におけるウエハ配列領域の一端側から供給されるとともに、処理室４内におけるウエハ配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所からも供給される。処理室４内に供給されたＯ_２ガスとＨ_２ガスは処理室４内を流下してウエハ配列領域の他端側に設けられた排気口１１より排気される。

このとき、Ｏ_２ガスとＨ_２ガスとがヒータ９により加熱された減圧の処理室４内で反応することによりＨ，Ｏ，ＯＨ等の中間生成物が生じる。本出願人が特願２００８−１３３７７２号にて出願済みの明細書中に記載したように、これら中間生成物のうち、酸化膜形成に直接寄与する代表的な中間生成物は原子状酸素（Ｏ）であり、Ｈ，ＯＨ等の中間生成物は酸化膜成長に関する表面反応には直接関与しない。すなわち、Ｏ_２ガスとＨ_２ガスとが反応することにより生じた中間生成物のうち、原子状酸素（Ｏ）が反応種（酸化種）として作用することでウエハ６に酸化処理が施され、ウエハ６の表面に酸化膜としてのシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）が形成される。なお、この原子状酸素（Ｏ）を含む反応種は、水分（Ｈ_２Ｏ）非含有の酸化種である。

このときの処理条件（酸化処理条件）としては、
処理温度（処理室内温度）：５００〜１０００℃、
処理圧力（処理室内圧力）：１〜１０００Ｐａ、
上部ノズルから供給する酸素ガス供給流量：０〜２０００ｓｃｃｍ、
上部ノズルから供給する水素ガス供給流量：０〜５００ｓｃｃｍ、
サイドノズルから供給する酸素ガス供給流量（合計流量）：３０００〜５０００ｓｃｃｍ、
サイドノズルから供給する水素ガス供給流量（合計流量）：１５００〜２０００ｓｃｃｍ、
が例示され、それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することでウエハ６に対して酸化処理がなされる。なお、上部ノズルから供給する酸素ガス供給流量および水素ガス供給流量の下限値を０ｓｃｃｍとしているが、これは上部ノズルを用いることなくサイドノズルだけを用いて酸化処理するケースを表している。本実施形態では、このようにサイドノズルだけを用いて酸化処理することも可能である。

ウエハ６の酸化処理が終了すると、開閉バルブ９１ａ，９１ｂ，９３ａ，９３ｂ，９４ａ，９４ｂ，９６ａ，９６ｂを閉じ、処理室４内へのＯ_２ガス、Ｈ_２ガスの供給を停止して、反応管１０内に対し真空引きや不活性ガスによるパージ等を行うことにより反応管１０内の残留ガスを除去する。その後、炉内圧力を大気圧に戻し、炉内温度を所定の温度まで降温させた後、処理済のウエハ６を支持したボート３を処理室４内から搬出（ボートアンロード）し、ボート３に支持された全ての処理済のウエハ６が冷えるまで、ボート３を所定位置で待機させる。待機させたボート３に保持された処理済のウエハ６が所定温度まで冷却されると、基板移載機により処理済のウエハ６を回収（ウエハディスチャージ）する。このようにして、ウエハ６に対して酸化処理を施す一連の処理が終了する。

（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す一つ又は複数の効果を奏する。

本実施形態によれば、水素供給ノズル８ｂの第１ガス噴出孔、および酸素供給ノズル８ａの第２ガス噴出孔を、それぞれ、少なくとも複数枚のウエハ６の一枚一枚に対応するように、少なくともウエハ６と同数設けるようにしている。すなわち、Ｈ_２ガスの供給点およびＯ_２ガスの供給点を全ての処理ウエハに対してそれぞれ設け、それぞれの供給点から各処理ウエハに対して等しくＨ_２ガスやＯ_２ガスを供給するようにしている。その結果、ウエハ配列領域内におけるＨ_２ガスやＯ_２ガスの濃度（分圧）分布の均一性を高めることができ、ウエハ６の表面に形成されるシリコン酸化膜の膜厚や膜質の面間均一性（ウエハ６間均一性）や面内均一性を向上させることができるようになる。

また、本実施形態によれば、水素供給ノズル８ｂに設けられた第１ガス噴出孔は、複数枚のウエハ６の一枚一枚に対して均等な流量のＨ_２ガスを噴出するように構成されており、酸素供給ノズル８ａに設けられた第２ガス噴出孔は、複数枚のウエハ６の一枚一枚に対して均等な流量のＯ_２ガスを噴出するように構成されている。その結果、ウエハ配列領域内におけるＨ_２ガスおよびＯ_２ガスの濃度（分圧）分布の均一性を更に高めることができ、ウエハ６の表面に形成されるシリコン酸化膜の膜厚や膜質の面間均一性を更に向上させることができるようになる。

また、本実施形態によれば、水素供給ノズル８ｂに設けられたそれぞれの第１ガス噴出孔と、それぞれの第１ガス噴出孔に対応するそれぞれのウエハ６と、のウエハ配列方向におけるそれぞれの距離が等しくなるように設定されており、酸素供給ノズル８ａに設けられたそれぞれの第２ガス噴出孔と、それぞれの第２ガス噴出孔に対応するそれぞれのウエハ６と、のウエハ配列方向におけるそれぞれの距離も等しくなるように設定されている。このように、第１ガス噴出孔とウエハ６との距離をウエハ間にわたり等しくすると共に、第２ガス噴出孔とウエハ６との距離をウエハ間にわたり等しくすることにより、ウエハ配列領域内におけるＨ_２ガスおよびＯ_２ガスの濃度（分圧）分布の均一性を更に高めることができ、ウエハ６の表面に形成されるシリコン酸化膜の膜厚や膜質の面間均一性を更に向上させることができるようになる。

また、本実施形態によれば、水素供給ノズル８ｂに設けられた第１ガス噴出孔の配列ピッチが、ウエハ６の配列ピッチと等しくなるように、さらには酸素供給ノズル８ａに設けられた第２ガス噴出孔の配列ピッチとも等しくなるように設定されている。また、水素供給ノズル８ｂに設けられた第１ガス噴出孔の孔数は、酸素供給ノズル８ａに設けられた第２ガス噴出孔の孔数と等しく、水素供給ノズル８ｂに設けられた第１ガス噴出孔のそれぞれは、酸素供給ノズル８ａに設けられた第２ガス噴出孔のそれぞれと、一対一で対応するように設定されている。また、水素供給ノズル８ｂに設けられた複数の第１ガス噴出孔と、酸素供給ノズル８ａに設けられた複数の第２ガス噴出孔とは、それぞれが同じ高さに設けられている。これらにより、ウエハ配列領域内におけるＨ_２ガスおよびＯ_２ガスの濃度（分圧）分布の均一性を更に高めることができ、ウエハ６の表面に形成されるシリコン酸化膜の膜厚や膜質の面間均一性更に向上させることができるようになる。

また、本実施形態によれば、第１水素ガス供給系からのＨ_２ガスの供給および第１酸素ガス供給系からのＯ_２ガスの供給を、それぞれ、単一（１本）のノズルとして構成された水素供給ノズル８ｂおよび酸素供給ノズル８ａを用いて行うようにしている。係る構成によれば、第１水素ガス供給系および第１酸素ガス供給系からガスを供給する際の流量制御を、水素供給ノズル８ｂおよび酸素供給ノズル８ａの２本のノズルに対してのみ行えばよい。そのため、ウエハ６の表面にシリコン酸化膜を形成する際のガスの流量制御を単純化させることができるようになる。

また、本実施形態によれば、第１水素ガス供給系が備えるノズルの本数を水素供給ノズル８ｂの１本とし、第１酸素ガス供給系が備えるノズルの本数を酸素供給ノズル８ａの１本としている。ノズルの本数をこのように２本に減らすことで、反応管１０の交換等のメンテナンスの際に着脱するノズルの本数を減らすことができ、着脱に伴うノズルの破損や、メンテナンス工数の増大を抑制することができるようになる。

また、本実施形態によれば、基板処理装置が備えるノズルの本数を上述のように減らすことにより、第１水素ガス供給系や第１酸素ガス供給系に設けるマスフローコントローラや開閉バルブ等の部品点数を減らすことができ、基板処理装置の構造をさらに単純化させ、コスト低減を図ることができる。

図３は、熱処理炉（縦型酸化炉）５の他の構成を参考までに示す断面概略図である。図３に示す熱処理炉５’が図１に示す熱処理炉５と異なるのは、第１水素ガス供給系の構成だけである。他の構成は、図１に示す熱処理炉５と同様である。図３に示す熱処理炉５’では、水素供給ノズル８ｂ’が、長さの異なる複数本（４本）のノズルにより構成されている。例えば、ウエハ６の枚数が１２０枚である場合、水素供給ノズル８ｂ’を構成する複数本のノズルのそれぞれには、ガス噴出孔が３０個ずつ設けられる。水素供給ノズル８ｂ’に接続される水素供給管８０ｂ’は、複数本のノズルに対応するよう複数本（４本）の配管により構成されている。水素供給管８０ｂ’を構成する複数本の配管には、それぞれ、上流側から順に、水素ガス供給源（図示せず）、開閉バルブ９６ｂ、マスフローコントローラ９５ｂ、及び開閉バルブ９４ｂが設けられている。第１水素ガス供給系が図３のように構成された場合、ウエハ配列領域内におけるＨ_２ガスおよびＯ_２ガスの濃度（分圧）分布の均一性を高め、シリコン酸化膜の膜厚や膜質の面間均一性や面内均一性を向上させることができるものの、水素供給ノズル８ｂ’を構成する４本のノズルから供給されるＨ_２ガスの流量をそれぞれ個別に調整する必要があり、ガスの流量制御の複雑化を招いてしまうことがある。また、反応管１０の交換等の際に、４本のノズルをそれぞれ脱着させる必要があり、ノズルの破損やメンテナンス工数の増大を招いてしまうことがある。また、水素供給ノズル８ｂ’の上流側に設ける部品点数が多くなるため、基板処理装置の構造を複雑化させ、コスト増大を招いてしまうことがある。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

例えば、上述したように、上部ノズルを用いることなく、サイドノズルのみを用いて酸化処理することもできる。すなわち、上部ノズル（酸素供給ノズル７ａ、水素供給ノズル７ｂ）からＯ_２ガス、Ｈ_２ガスを供給することなく、サイドノズル（酸素供給ノズル８ａ、水素供給ノズル８ｂ）からのみＯ_２ガス、Ｈ_２ガスを供給するようにしても酸化処理を行うことができる。このとき、酸素供給ノズル７ａ、水素供給ノズル７ｂ内へのＯ_２ガス、Ｈ_２ガスの侵入を防止するため、酸素供給ノズル７ａ、水素供給ノズル７ｂからＮ_２ガス等の不活性ガスを供給するようにしてもよい。

また、上部ノズルからＯ_２ガス、Ｈ_２ガスのいずれか一方のみを供給するようにしても酸化処理することができる。すなわち、上部ノズルとしての酸素供給ノズル７ａからはＯ_２ガスを供給せず、上部ノズルとしての水素供給ノズル７ｂからＨ_２ガスを供給し、サイドノズル（酸素供給ノズル８ａ、水素供給ノズル８ｂ）からＯ_２ガス、Ｈ_２ガスを供給するようにしても酸化処理を行うことができる。このとき、酸素供給ノズル７ａ内へのＨ_２ガスの侵入を防止するため、酸素供給ノズル７ａからＮ_２ガス等の不活性ガスを供給するようにしてもよい。また、上部ノズルとしての水素供給ノズル７ｂからはＨ_２ガスを供給
せず、上部ノズルとしての酸素供給ノズル７ａからＯ_２ガスを供給し、サイドノズル（酸素供給ノズル８ａ、水素供給ノズル８ｂ）からＯ_２ガス、Ｈ_２ガスを供給するようにしても酸化処理を行うことができる。このとき、水素供給ノズル７ｂ内へのＯ_２ガスの侵入を防止するため、水素供給ノズル７ｂからＮ_２ガス等の不活性ガスを供給するようにしてもよい。

また、本発明は、例えば、既存の基板処理装置のプロセスレシピを変更することでも実現できる。プロセスレシピを変更する場合は、本発明に係るプロセスレシピを電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体を介して既存の基板処理装置にインストールしたり、また、既存の基板処理装置の入出力装置を操作し、そのプロセスレシピ自体を本発明に係るプロセスレシピに変更したりすることも可能である。

（第１実施例）
次に第１実施例について説明する。本実施例では、上述の実施形態の成膜シーケンスにより複数枚のウエハの表面にシリコン酸化膜を形成し、シリコン酸化膜の平均膜厚、及びその面間（ウエハ間）均一性、並びにシリコン酸化膜の膜厚の面内均一性を測定した。なお、ウエハに対するＯ_２ガスおよびＨ_２ガスの供給は、上部ノズルを用いることなく、サイドノズルのみを用いて行った。処理時間、すなわち、Ｏ_２ガスおよびＨ_２ガスをウエハに供給する時間は１０分とした。Ｈ_２ガスの濃度、すなわち、Ｏ_２ガスおよびＨ_２ガスの合計流量に対するＨ_２ガスの流量（Ｈ_２ガスの流量／（Ｏ_２ガスの流量＋Ｈ_２ガスの流量））は１０％とした。処理温度は６００℃、６５０℃、７００℃とした。それ以外の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。その結果を図４に示す。

図４（ａ）は、ウエハの表面に形成されたシリコン酸化膜の平均膜厚と処理温度との関係、及び平均膜厚の面間均一性と処理温度との関係をそれぞれ示すグラフ図である。図４（ａ）の左側の縦軸はシリコン酸化膜の平均膜厚［Å］を、右側の縦軸は平均膜厚の面間均一性［％］をそれぞれ示しており、横軸は処理温度［℃］を示している。図４（ａ）の柱状部は、ウエハ載置領域内の上部に配列されたウエハに形成されたシリコン酸化膜の平均膜厚（ＴＯＰ）、中部に配列されたウエハに形成されたシリコン酸化膜の平均膜厚（ＣＮＴ）、下部に配列されたウエハに形成されたシリコン酸化膜の平均膜厚（ＢＴＭ）をそれぞれ示している。また、◇印は、これらの平均膜厚の面間均一性［％］を示している。なお、平均膜厚の面間均一性は、その絶対値が小さいほど均一性が高いことを示している。

また、図４（ｂ）は、ウエハの表面に形成されたシリコン酸化膜の膜厚の面内均一性と処理温度との関係を示すグラフ図である。図４（ｂ）の縦軸はシリコン酸化膜の膜厚の面内均一性［±％］を、横軸は処理温度［℃］をそれぞれ示している。図４（ｂ）の柱状部は、ウエハ載置領域内の上部に配列されたウエハに形成されたシリコン酸化膜の膜厚の面内均一性（ＴＯＰ）、中部に配列されたウエハに形成されたシリコン酸化膜の膜厚の面内均一性（ＣＮＴ）、下部に配列されたウエハに形成されたシリコン酸化膜の膜厚の面内均一性（ＢＴＭ）をそれぞれ示している。なお、膜厚の面内均一性は、その絶対値が小さいほど均一性が高いことを示している。

図４（ａ）によれば、処理温度が６００℃、６５０℃、７００℃のいずれの場合においても、シリコン酸化膜の平均膜厚の面間均一性［％］は２．０未満であることが分かる。また、図４（ｂ）によれば、処理温度が６００℃、６５０℃、７００℃のいずれの場合においても、シリコン酸化膜の膜厚の面内均一性［±％］はその絶対値が０．７未満であることが分かる。すなわち、上述の実施形態の成膜シーケンスにより複数枚のウエハの表面にシリコン酸化膜を形成すれば、その膜厚の面間均一性や面内均一性を向上できることが
分かる。特に、処理温度を６００℃とすることで、シリコン酸化膜の膜厚の面間均一性［％］を１．１未満とすることができ、著しく向上できることが分かる。

（第２実施例）
次に第２実施例について説明する。本実施例では、上述の実施形態の成膜シーケンスにより複数枚のウエハの表面にシリコン酸化膜を形成し、シリコン酸化膜の平均膜厚、及びその面間（ウエハ間）均一性、並びにシリコン酸化膜の膜厚の面内均一性を測定した。なお、ウエハに対するＯ_２ガスおよびＨ_２ガスの供給は、上部ノズルを用いることなく、サイドノズルのみを用いて行った。処理時間、すなわち、Ｏ_２ガスおよびＨ_２ガスをウエハに供給する時間は１０分とした。処理温度は６００℃とした。Ｈ_２ガスの濃度、すなわちＯ_２ガスおよびＨ_２ガスの合計流量に対するＨ_２ガスの流量（Ｈ_２ガスの流量／（Ｏ_２ガスの流量＋Ｈ_２ガスの流量））は１８％、３１％とした。それ以外の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。その結果を図５に示す。

図５（ａ）は、ウエハの表面に形成されたシリコン酸化膜の平均膜厚と処理温度との関係、及び平均膜厚の面間均一性と処理温度との関係をそれぞれ示すグラフ図である。図５（ａ）の左側の縦軸はシリコン酸化膜の平均膜厚［Å］を、右側の縦軸は平均膜厚の面間均一性［％］をそれぞれ示しており、横軸はＨ_２ガスの濃度［％］を示している。図５（ａ）の柱状部は、ウエハ載置領域内の上部に配列されたウエハに形成されたシリコン酸化膜の平均膜厚（ＴＯＰ）、中部に配列されたウエハに形成されたシリコン酸化膜の平均膜厚（ＣＮＴ）、下部に配列されたウエハに形成されたシリコン酸化膜の平均膜厚（ＢＴＭ）をそれぞれ示している。また、◇印は、これらの平均膜厚の面間均一性［％］を示している。

また、図５（ｂ）は、ウエハの表面に形成されたシリコン酸化膜の膜厚の面内均一性と処理温度との関係を示すグラフ図である。図５（ｂ）の縦軸はシリコン酸化膜の膜厚の面内均一性［±％］を、横軸はＨ_２ガスの濃度［％］をそれぞれ示している。図５（ｂ）の柱状部は、ウエハ載置領域内の上部に配列されたウエハに形成されたシリコン酸化膜の膜厚の面内均一性（ＴＯＰ）、中部に配列されたウエハに形成されたシリコン酸化膜の膜厚の面内均一性（ＣＮＴ）、下部に配列されたウエハに形成されたシリコン酸化膜の膜厚の面内均一性（ＢＴＭ）をそれぞれ示している。

図５（ａ）によれば、Ｈ_２ガスの濃度が１８％、３１％のいずれの場合においても、シリコン酸化膜の平均膜厚の面間均一性［％］は１．１未満であることが分かる。また、図５（ｂ）によれば、Ｈ_２ガスの濃度が１８％、３１％のいずれの場合においても、シリコン酸化膜の膜厚の面内均一性［±％］はその絶対値が０．６未満であることが分かる。すなわち、上述の実施形態の成膜シーケンスにより複数枚のウエハの表面にシリコン酸化膜を形成すれば、その膜厚の面間均一性や面内均一性を向上できることが分かる。特に、Ｈ_２ガスの濃度を３１％とすることで、シリコン酸化膜の膜厚の面間均一性［％］を０．５未満とすることができ、著しく向上できることが分かる。

＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

（付記１）
本発明の一態様によれば、
複数枚の基板を処理する反応管と、
前記反応管内の前記複数枚の基板を加熱するヒータと、
前記反応管内で前記複数枚の基板を配列させて保持する保持具と、
前記複数枚の基板が配列される基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置され、該領域
の複数箇所から前記反応管内の前記複数枚の基板に対して水素含有ガスを供給する第１ノズルと、
前記基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置され、該領域の複数箇所から前記反応管内の前記複数枚の基板に対して酸素含有ガスを供給する第２ノズルと、
前記反応管内の圧力が大気圧よりも低い圧力となるように制御する圧力制御器と、を有し、
前記第１ノズルには、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数の第１ガス噴出孔が設けられ、
前記第２ノズルには、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数の第２ガス噴出孔が設けられる基板処理装置が提供される。

（付記２）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第１ガス噴出孔は、前記複数枚の基板の一枚一枚に対して均等な流量の水素含有ガスを噴出するように構成される。

（付記３）
付記１又は２の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第１ガス噴出孔は、それぞれの前記第１ガス噴出孔と、それぞれの前記第１ガス噴出孔に対応するそれぞれの基板と、の基板配列方向におけるそれぞれの距離が等しくなるように構成される。

（付記４）
付記１から３のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第１ガス噴出孔は、前記第１ガス噴出孔の配列ピッチが基板の配列ピッチと等しくなるように構成される。

（付記５）
付記１から４のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第１ガス噴出孔は、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数設けられる。

（付記６）
付記１から５のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２ガス噴出孔は、前記複数枚の基板の一枚一枚に対して均等な流量の酸素含有ガスを噴出するように構成される。

（付記７）
付記１から６のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２ガス噴出孔は、それぞれの前記第２ガス噴出孔と、それぞれの前記第２ガス噴出孔に対応するそれぞれの基板と、の基板配列方向におけるそれぞれの距離が等しくなるように構成される。

（付記８）
付記１から７のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２ガス噴出孔は、前記第２ガス噴出孔の配列ピッチが基板の配列ピッチと等しくなるように構成される。

（付記９）
付記１から８のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２ガス噴出孔は、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数設けられる。

（付記１０）
付記１から９のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第１ガス噴出孔の孔数と前記第２ガス噴出孔の孔数とが等しくなるように構成される。

（付記１１）
付記１から１０のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第１ガス噴出孔のそれぞれと前記第２ガス噴出孔のそれぞれとが一対一で対応するように構成される。

（付記１２）
本発明の他の態様によれば、
複数枚の基板を反応管内に搬入する工程と、
前記反応管内の圧力を大気圧よりも低くした状態で、前記反応管内の加熱された前記複数枚の基板に対して、前記複数枚の基板が配列される基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第１ノズルを介して水素含有ガスを供給し、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第２ノズルを介して酸素含有ガスを供給し、前記複数枚の基板を処理する工程と、
処理済の前記複数枚の基板を前記反応管内より搬出する工程と、を有し、
前記基板を処理する工程では、
前記水素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数前記第１ノズルに設けられた第１ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給すると共に、
前記酸素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数前記第２ノズルに設けられた第２ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給する
基板処理方法が提供される。

（付記１３）
本発明のさらに他の態様によれば、
複数枚の基板を反応管内に搬入する工程と、
前記反応管内の圧力を大気圧よりも低くした状態で、前記反応管内の加熱された前記複数枚の基板に対して、前記複数枚の基板が配列される基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第１ノズルを介して水素含有ガスを供給し、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第２ノズルを介して酸素含有ガスを供給し、前記複数枚の基板を処理する工程と、
処理済の前記複数枚の基板を前記反応管内より搬出する工程と、を有し、
前記基板を処理する工程では、
前記水素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数前記第１ノズルに設けられた第１ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給すると共に、
前記酸素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と
同数前記第２ノズルに設けられた第２ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給する
半導体装置の製造方法が提供される。

（付記１４）
本発明のさらに他の態様によれば、
複数枚の基板を基板処理装置の反応管内に搬入する手順と、
前記反応管内の圧力を大気圧よりも低くした状態で、前記反応管内の加熱された前記複数枚の基板に対して、前記複数枚の基板が配列される基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第１ノズルを介して水素含有ガスを供給し、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第２ノズルを介して酸素含有ガスを供給し、前記複数枚の基板を処理する手順と、
処理済の前記複数枚の基板を前記反応管内より搬出する手順と、をコンピュータに実行させ、
前記基板を処理する手順では、
前記水素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数前記第１ノズルに設けられた第１ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給させると共に、
前記酸素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数前記第２ノズルに設けられた第２ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給させるプログラムが提供される。

（付記１５）
本発明のさらに他の態様によれば、
複数枚の基板を基板処理装置の反応管内に搬入する手順と、
前記反応管内の圧力を大気圧よりも低くした状態で、前記反応管内の加熱された前記複数枚の基板に対して、前記複数枚の基板が配列される基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第１ノズルを介して水素含有ガスを供給し、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第２ノズルを介して酸素含有ガスを供給し、前記複数枚の基板を処理する手順と、
処理済の前記複数枚の基板を前記反応管内より搬出する手順と、をコンピュータに実行させ、
前記基板を処理する手順では、
前記水素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数前記第１ノズルに設けられた第１ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給させると共に、
前記酸素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数前記第２ノズルに設けられた第２ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

３ ボート（保持具）
４ 処理室（反応室）
５ 熱処理炉（酸化炉）
６ ウエハ（基板）
８ａ 酸素供給ノズル（第２ノズル）
８ｂ 水素供給ノズル（第１ノズル）
９ ヒータ
１０ 反応管
１１ 排気口
５１ ＡＰＣバルブ（圧力制御器）

Claims (3)

1. 複数枚の基板を処理する反応管と、
   前記反応管内の前記複数枚の基板を加熱するヒータと、
   前記反応管内で前記複数枚の基板を配列させて保持する保持具と、
   前記複数枚の基板が配列される基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置され、該領域の複数箇所から前記反応管内の前記複数枚の基板に対して水素含有ガスを供給する第１ノズルと、
   前記基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置され、該領域の複数箇所から前記反応管内の前記複数枚の基板に対して酸素含有ガスを供給する第２ノズルと、
   
   前記反応管内の圧力が大気圧よりも低い圧力となるように制御する圧力制御器と、を有し、 前記第１ノズルには、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数の第１ガス噴出孔が設けられ、
   前記第２ノズルには、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数の第２ガス噴出孔が設けられる
   ことを特徴とする基板処理装置。
2. 複数枚の基板を反応管内に搬入する工程と、
   前記反応管内の圧力を大気圧よりも低くした状態で、前記反応管内の加熱された前記複数枚の基板に対して、前記複数枚の基板が配列される基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第１ノズルを介して水素含有ガスを供給し、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第２ノズルを介して酸素含有ガスを供給し、前記複数枚の基板を処理する工程と、
   処理済の前記複数枚の基板を前記反応管内より搬出する工程と、を有し、
   前記基板を処理する工程では、
   前記水素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数前記第１ノズルに設けられた第１ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給すると共に、
   前記酸素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数前記第２ノズルに設けられた第２ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給する
   ことを特徴とする基板処理方法。
3. 複数枚の基板を反応管内に搬入する工程と、
   前記反応管内の圧力を大気圧よりも低くした状態で、前記反応管内の加熱された前記複数枚の基板に対して、前記複数枚の基板が配列される基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第１ノズルを介して水素含有ガスを供給し、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域に配置された第２ノズルを介して酸素含有ガスを供給し、前記複数枚の基板を処理する工程と、
   処理済の前記複数枚の基板を前記反応管内より搬出する工程と、を有し、
   前記基板を処理する工程では、
   前記水素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と同数前記第１ノズルに設けられた第１ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給すると共に、
   前記酸素含有ガスを、前記基板配列領域を水平に取り囲む領域の複数箇所から、少なくとも前記複数枚の基板の一枚一枚に対応するように少なくとも前記複数枚の基板の枚数と
   同数前記第２ノズルに設けられた第２ガス噴出孔を通して前記反応管内の前記複数枚の基板に対して供給する
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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