JP2019067820A - 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム - Google Patents

半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム Download PDF

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和幸 奥田
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Masayoshi Minami
南  政克
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Yoshinobu Nakamura
吉延 中村
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康祐 ▲たか▼木
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Abstract

【課題】上下方向に積載された基板に形成される膜の膜厚が、基板間でばらついてしまうことを抑制する。【解決手段】DCSガスを供給しつつ、N2ガスをノズル249aから処理室201に供給することで、上下方向に延びたノズル249aの上端まで、DCSガスがN2ガスによって押し上げられる。さらに、処理室201内のガスを下方から排気することにより、ノズル249a内を流れるDCSガスの上流側である処理室201内の下方部に多くDCSガスが供給されたとしても排気される。これらにより、処理室201の上下方向でDCSガスを均一に供給することができ、基板に形成される膜の膜厚を基板間で均一にすることができる。【選択図】図1

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置、及びプログラムに関する。
特許文献1には、半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、処理室内に収容された基板に膜を形成する成膜処理について記載されている。
特開2014−67877号公報
成膜処理では、上下方向に積載された基板を収容した処理室に、原料ガスと反応ガスとを供給して、積載された基板のそれぞれに膜を形成させる。このように、上下方向に積載された基板のそれぞれに膜を形成させる場合に、基板が配置された位置によって、膜厚が異なってしまうことがある。
本発明の課題は、上下方向に積載された基板に形成される膜の膜厚が、基板間でばらついてしまうのを抑制することである。
本発明によれば、複数の基板を配列して収容した処理室の排気を実質的に止めた状態で、第1のノズルから第1の不活性ガス流量で不活性ガスを前記処理室に供給する工程、前記処理室内の排気を実質的に止めた状態で、前記第1のノズルから貯留部に溜めた原料ガスを前記処理室に供給しつつ、前記第1のノズルから前記第1の不活性ガス流量より多い第2の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する工程、前記処理室内を前記原料ガスの流れの上流側である一端側から排気している状態で、前記第1のノズルから前記第1の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する工程、を順に行って、前記処理室に前記原料ガスを供給する工程と、前記原料ガスの供給を止める工程と、前記処理室に残留する前記原料ガスを除去する工程と、前記処理室に第2のノズルから反応ガスを供給する工程と、前記処理室に残留する前記反応ガスを除去する工程とを有する技術が提供される。
本発明によれば、上下方向に積載された基板に形成される膜の膜厚が、基板間でばらついてしまうのを抑制することができる。
本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置を示した概略構成図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置を示し、図1のA−A線断面図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置に備えられたコントローラを説明するためのブロック図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の成膜シーケンスにおける各部の稼動タイミングを示した図面である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の成膜シーケンスにおける各部の稼動タイミングを示した図面である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の作用を理解するためのグラフを示した図面である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置の処理室内における、DCSガスの時間の経過に伴う分圧の変化を示した図面である。 本発明の実施形態に対する比較形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板処理装置を示した概略構成図である。
本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法、基板処理装置、及びプログラムについて図1〜図8に従って説明する。なお、図中示す矢印UPは、装置上方を示す。
(基板処理装置の全体構成)
基板処理装置100は、図1に示されるように、処理炉202を有し、処理炉202には、加熱手段(加熱機構)としてのヒータ207が配設されている。ヒータ207は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース(図示せず)に支持されることにより垂直に据え付けられている。
ヒータ207の内側には、ヒータ207と同心円状に反応管203が配設されている。反応管203は、例えば、石英(SiO)又は炭化シリコン(SiC)等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管203の下方には、反応管203と同心円状に、マニホールド(インレットフランジ)209が配設されている。マニホールド209は、例えば、ステンレス(SUS)等の金属からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド209の上端部は、反応管203の下端部に係合しており、反応管203を支持するように構成されている。
マニホールド209と反応管203との間には、シール部材としてのOリング220aが設けられている。マニホールド209がヒータベースに支持されることにより、反応管203は垂直に据え付けられた状態となる。処理容器の筒中空部には処理室201が形成されている。処理室201は、複数枚の基板としてのウエハ200を、後述するボート217によって水平姿勢で垂直方向に多段に配列した状態で収容可能に構成されている。
処理室201内には、上下方向に延びたノズル249a(第1のノズル),249b(第2のノズル)が、マニホールド209の側壁を貫通するように設けられている。ノズル249a,249bには、ガス供給管232a,232bが、それぞれ接続されている。これにより、処理室201内へ複数種類、ここでは2種類のガスを供給することができるように構成されている。
ガス供給管232a,232bには、上流方向から順に、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)241a,241b、及び開閉弁であるバルブ243a,243bがそれぞれ設けられている。ガス供給管232a,232bのバルブ243a,243bよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管232c,232dがそれぞれ接続されている。ガス供給管232c,232dには、上流方向から順に、流量制御器(流量制御部)であるMFC241c,241d、及び開閉弁であるバルブ243c,243dがそれぞれ設けられている。
さらに、ガス供給管232aにおいてガス供給管232cが接続された接続部よりも下流側には、原料ガスが溜められる貯留部(タンク)280、及びバルブ265が上流側からこの順番で設けられている。また、ガス供給管232aにおいてバルブ265よりも下流側には、ガス供給管232cから分岐したガス供給管232eが接続されている。さらに、ガス供給管232eには、流量制御器(流量制御部)であるMFC241e、及び開閉弁であるバルブ243eが上流側からこの順番で設けられている。
ガス供給管232aの先端部には、ノズル249aが接続されている。ノズル249aは、図2に示されるように、反応管203の内壁とウエハ200との間における円環状の空間に、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の積載方向(上下方向)上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、ノズル249aは、ウエハ200が配列されるウエハ配列領域の側方に設けられている。ノズル249aはL字型のロングノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド209の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。ノズル249aの側面には、ガスを供給するガス供給孔250aが設けられている。ガス供給孔250aは、反応管203の中心を向くように開口しており、ウエハ200に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔250aは、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
ガス供給管232bの先端部には、ノズル249bが接続されている。ノズル249bは、ガス分散空間であるバッファ室237内に設けられている。バッファ室237は、図2に示されるように、反応管203の内壁とウエハ200との間における円環状の空間に、また、処理室201内の下部より上部にわたる部分に、ウエハ200の積載方向に沿って設けられている。すなわち、バッファ室237は、ウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に設けられている。
バッファ室237のウエハ200と隣接する壁の端部には、ガスを供給するガス供給孔250cが設けられている。ガス供給孔250cは、反応管203の中心を向くように開口しており、ウエハ200に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔250cは、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
ノズル249bは、バッファ室237のガス供給孔250cが設けられた端部と反対側の端部に、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の積載(配列)方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、ノズル249bは、ウエハ200が配列されるウエハ配列領域の側方に設けられている。ノズル249bはL字型のロングノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド209の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。ノズル249bの側面には、ガスを供給するガス供給孔250bが設けられている。ガス供給孔250bは、バッファ室237の中心を向くように開口している。ガス供給孔250bは、ガス供給孔250cと同様に、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられている。
ガス供給孔250bのそれぞれの開口面積や開口ピッチを、上流側から下流側にかけて前述のように調節することで、ガス供給孔250bのそれぞれから、流速の差はあるものの、流量がほぼ同量であるガスを噴出させることが可能となる。そして、これら複数のガス供給孔250bのそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室237内に導入することで、バッファ室237内においてガスの流速差の均一化を行うことが可能となる。
このように、本実施形態では、反応管203の内壁と、積載された複数のウエハ200の端部と、で定義される円環状の縦長の空間内、つまり、円筒状の空間内に配置したノズル249a,249bおよびバッファ室237を経由してガスを搬送している。
そして、ノズル249a,249bおよびバッファ室237にそれぞれ開口されたガス供給孔250a〜250cから、ウエハ200の近傍で初めて処理室201内にガスを噴出させている。また、処理室201内におけるガスの主たる流れを、ウエハ200の表面と平行な方向、すなわち、水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ200に均一にガスを供給でき、各ウエハ200に形成される膜の膜厚の均一性を向上させることが可能となる。ウエハ200の表面上を流れたガス、すなわち、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管231の方向に向かって流れる。但し、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。
ガス供給管232aからは、シリコン系原料ガスとして、本実施形態では、クロロシラン系原料ガスであるジクロロシラン(SiHCl、略称:DCS)ガスが、図1に示されるように、MFC241a、バルブ243a、ガス供給管232a、貯留部280、バルブ265、ノズル249aを介して処理室201内へ供給される。
シリコン系原料ガスとは、気体状態のシリコン系原料、例えば、常温常圧下で液体状態であるシリコン系原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態であるシリコン系原料等のことである。本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態である液体原料」を意味する場合、「気体状態である原料ガス」を意味する場合、又はその両方を意味する場合がある。
ガス供給管232bからは、反応ガスとして、本実施形態では、窒素含有ガスであるアンモニア(NH)ガスが、MFC241b、バルブ243b、ガス供給管232b、ノズル249b、バッファ室237を介して処理室201内へ供給される。
ガス供給管232cからは、不活性ガスとして、本実施形態では、窒素(N)ガスが、MFC241c、バルブ243c、貯留部280、バルブ265、ガス供給管232aを介して処理室201内へ供給される。
ガス供給管232eからは、不活性ガスとして、本実施形態では、窒素(N)ガスが、MFC241e、バルブ243e、ガス供給管232aを介して処理室201内へ供給される。
ガス供給管232dからは、不活性ガスとして、本実施形態では、窒素(N)ガスが、MFC241d、バルブ243d、ガス供給管232b、バッファ室237を介して処理室201内へ供給される。
各ガス供給管から前述のようなガスをそれぞれ流す場合、主に、ガス供給管232a、MFC241a、バルブ243a、貯留部280、バルブ265により、所定元素を含む原料を供給する原料供給系、すなわち、原料ガス供給系(シリコン系原料ガス供給系)としてのクロロシラン系原料ガス供給系が構成される。ノズル249aを、クロロシラン系原料ガス供給系に含めて考えてもよい。クロロシラン系原料ガス供給系を、クロロシラン系原料ガス系と称することもできる。
また、主に、ガス供給管232b、MFC241b、バルブ243bにより、反応ガスを供給する反応ガス供給系、すなわち、反応ガスとしての窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系が構成される。ノズル249b、バッファ室237を、窒素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。窒素含有ガス供給系供給系を、窒素含有ガス供給系と称することもできる。
また、主に、ガス供給管232c,232d,232e、MFC241c,241d,241e、バルブ243c,243d,243eにより、不活性ガス供給系が構成される。
バッファ室237内には、図2に示されるように、導電体からなり、細長い構造を有する2本の棒状電極269,270が、反応管203の下部より上部にわたりウエハ200の積層方向に沿って配設されている。棒状電極269,270のそれぞれは、ノズル249bと平行に設けられている。棒状電極269,270のそれぞれは、上部より下部にわたって電極保護管275により覆われることで保護されている。棒状電極269,270のいずれか一方は、整合器272を介して高周波電源273に接続され、他方は、基準電位であるアースに接続されている。整合器272を介して高周波電源273から棒状電極269,270間に高周波(RF)電力を印加することで、棒状電極269,270間のプラズマ生成領域224にプラズマが生成される。主に、棒状電極269,270、電極保護管275によりプラズマ発生器(プラズマ発生部)としてのプラズマ源が構成される。プラズマ源は、後述するようにガスをプラズマ状態に活性化(励起)させる活性化機構(励起部)として機能する。
図1に示されるように、反応管203には、処理室201内の雰囲気を排気する排気管231が接続されている。この排気管231の一端は、処理室201の下端部の排気口に接続されている。また、排気管231には、処理室201内の圧力を検出する圧力検出器(圧力検出部)としての圧カセンサ245および排気バルブ(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ244を介して、排気装置としての真空ポンプ246が接続されている。APCバルブ244は、真空ポンプ246を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室201内の排気および排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ246を作動させた状態で、圧カセンサ245により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室201内の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。主に、排気管231、APCバルブ244、圧カセンサ245により、排気系が構成される。真空ポンプ246を排気系に含めて考えてもよい。
マニホールド209の下方には、マニホールド209の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ219が設けられている。シールキャップ219はマニホールド209の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ219は例えばSUS等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ219の上面にはマニホールド209の下端と当接するシール部材としてのOリング220bが設けられている。シールキャップ219の処理室201と反対側には、後述するボート217を回転させる回転機構267が設置されている。回転機構267の回転軸255は、シールキャップ219を貫通してボート217に接続されている。回転機構267は、ボート217を回転させることでウエハ200を回転させるように構成されている。シールキャップ219は、反応管203の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ115によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ115は、シールキャップ219を昇降させることで、ボート217を処理室201内外に搬入および搬出するように構成されている。ボートエレベータ115は、ボート217およびボート217に支持されるウエハ200を、処理室201内外に搬送する搬送装置(搬送機構)として構成されている。
基板支持具としてのボート217は、複数、例えば25〜200枚のウエハ200を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、つまり、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート217は、例えば、石英やSiC等の耐熱性材料からなる。ボート217の下部には、例えば、石英やSiC等の耐熱性材料からなる断熱部材218が設けられている。
処理室201内には温度検出器としての温度センサ263が設けられている。温度センサ263により検出された温度情報に基づきヒータ207への通電具合を調整することで、処理室201内の温度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263は、ノズル249a,249bと同様にL字型に構成されており、反応管203の内壁に沿って設けられている。
図3に示されるように、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、後述する膜形成等の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。プロセスレシピは、後述する謨形成工程等の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。
I/Oポート121dは、前述のMFC241a〜241e、バルブ243a〜243e,265、圧カセンサ245、APCバルブ244、真空ポンプ246、温度センサ263、ヒータ207、回転機構267、ボートエレベータ115、整合器272、高周波電源273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。CPU121aは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、MFC24a〜241eによる各種ガスの流量調整動作、バルブ243a〜243e,265の開閉動作、APCバルブ244の開閉動作及び圧カセンサ245に基づくAPCバルブ244による圧力調整動作、真空ポンプ246の起動および停止、温度センサ263に基づくヒータ207の温度調整動作、回転機構267によるボート217の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ115によるボート217の昇降動作、整合器272によるインピーダンス調整動作、高周波電源273の電力供給等を制御するように構成されている。
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、前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、この外部記憶装置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、本実施形態のコントローラ121を構成することができる。但し、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。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。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、又はその両方を含む場合がある。
(膜形成工程)
次に、前述の基板処理装置100を用いて、半導体装置(半導体デバイス)の製造工程(製造方法)の一工程として、ウエハ200上に膜を形成(成膜)する成膜シーケンスを、図4〜図5を用いて具体的に説明する。以下の説明において、基板処理装置100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。
〔ウエハチャージ及びボートロード〕
複数のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)されると、図1に示されるように、複数のウエハ200を支持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内に搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ219は○リング220bを介してマニホールド209の下端をシールした状態となる。
なお、本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体(集合体)」を意味する場合、すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合がある。また、本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面(露出面)」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。
従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面(露出面)に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層(又は膜)を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面(露出面)上に所定の層(又は膜)を直接形成する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層(又は膜)を形成する」ことを意味する場合がある。
〔圧力調整及び温度調整〕
処理室201内の圧力、すなわち、ウエハ200が存在する空間の圧力が所望の圧力(真空度)となるように真空ポンプ246によって排気される。この際、処理室201内の圧力は圧カセンサ245で測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ244がフィードバック制御される(圧力調整)。真空ポンプ246は、少なくともウエハ200に対する処理が終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201内のウエハ200が所望の温度となるようにヒータ207によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ207への通電具合がフィードバック制御される(温度調整)。ヒータ207による処理室201内の加熱は、少なくともウエハ200に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。但し、室温でウエハ200に対する処理を行う場合は、ヒータ207による処理室201内の加熱は行わなくてもよい。
続いて、回転機構267によるボート217及びウエハ200の回転を開始する。回転機構267によるボート217及びウエハ200の回転は、少なくとも、ウエハ200に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
〔ウエハ上への膜成形〕
[DCSガスの供給]
先ず、処理室201にDCSガスを供給する工程について説明する。処理室201にDCSガスを供給する工程では、ウエハ200を収容した処理室201の排気を実質的に止めた状態で、上下方向に延びたノズル249aから第1の不活性ガス流量でNガスを処理室201に供給する工程、処理室201内の排気を実質的に止めた状態で、ノズル249aから貯留部280に溜めたDCSガスを処理室201に供給しつつ、ノズル249aから第1の不活性ガス流量より多い第2の不活性ガス流量でNガスを処理室201に供給する工程、処理室201内を下方から排気している状態で、ノズル249aから第1の不活性ガス流量でNガスを処理室201に供給する工程、を順に行う。
−処理室201の排気を実質的に止めた状態で、第1の不活性ガス流量でNガスを処理室201に供給する工程−
ウエハ200を収容した処理室201の排気を実質的に止めた状態で、上下方向に延びたノズル249aから第1の不活性ガス流量でNガスを処理室201に供給する工程は、図4、図5に示すシーケンスの制御Aで例えば1秒(1s)間行われる。
この工程では、図1に示すバルブ243aを開き、バルブ243bを閉じ、バルブ243cを閉じ、バルブ243dを開き、バルブ234eを開き、バルブ265を閉じる。さらに、APCバルブ244を閉じる。このように、バルブ243aを開き、バルブ265を閉じることで、貯留部280にDCSガスを溜める。さらに、バルブ243eを開くことで、第1の不活性ガス流量(例えば、0.5〜3.0〔slm〕の範囲内の所定の値)で、Nガスをノズル249aから処理室201に供給する。また、バルブ243dを開くことで、例えば、流量0.5〜5.0〔slm〕の範囲内の所定の値で、逆流防止用ガスとしてのNガスをノズル249bから処理室201に供給する。さらに、APCバルブ244を閉じることで、処理室201内の排気を実質的に止めた状態とする。このときヒータ207の温度は、ウエハ200の温度が、例えば300〜600℃の範囲内の値となるような温度に設定する。
ここで、処理室201内の排気を実質的に止めた状態とは、排気バルブとしてのAPCバルブ244を実質的に閉じた状態とし、処理室201内の排気を実質的に止めた状態とする。「実質的に」とは、以下の状態を含む。すなわち、APCバルブ244を全閉(フルクローズ)とし、処理室201内の排気を止めた状態を含む。また、APCバルブ244を僅かに開き、処理室201内を僅かに排気している状態を含む。
ここで、APCバルブ244を僅かに開いて処理室201内を僅かに排気している状態には、Nガスの単位時間当たりの供給量(供給レート)F〔sccm〕に対し、処理室201内の単位時間当たりの排気量(排気レート)V〔sccm〕を遥かに小さくした状態、つまり、F>>Vとなるようにすることが好ましい。具体的には、APCバルブ244を僅かに開いて処理室201内を僅かに排気している状態には、Nガスの単位時間当たりの供給量Fが、処理室201内の単位時間当たりの排気量Vの±10%以内である状態を含む。
なお、本工程においては、APCバルブ244を全閉とし、処理室201内の排気を停止した状態でガスの供給を行うものとする。
−DCSガスを処理室に供給しつつ、第2の不活性ガス流量でNガスを処理室201に供給する工程−
処理室201の排気を実質的に止めた状態で、ノズル249aから貯留部280に溜めたDCSガスを処理室201に供給しつつ、ノズル249aから第1の不活性ガス流量より多い第2の不活性ガス流量でNガスを処理室201に供給する工程は、図4、図5に示すシーケンスの制御Bで例えば3秒間行われる。
この工程では、バルブ243aを閉じ、バルブ243bを閉じ、バルブ243cを閉じ、バルブ243dを開き、バルブ243eを開き、バルブ265を開く。さらに、APCバルブ244を閉じる。このように、バルブ243aを閉じ、バルブ265を開くことで、貯留部280に溜められたDCSガス(例えば、100−250ccの範囲内の所定の量)をノズル249aから処理室201に供給する(所謂フラッシュ供給、又はフラッシュフロー)。このとき、DCSガスは、瞬間的に多い量が処理室201に供給され、徐々に少ない量が処理室201に供給されることとなる。例えば、2〔s〕では5−11〔slm〕の範囲内の流量でDCSガスが処理室201に供給され、徐々に減少して、4〔s〕では、0.2−3〔slm〕の範囲内の流量程度となる。また、バルブ243eを開き、MFC241eを制御することで、第1の不活性ガス流量より多い第2の不活性ガス流量(例えば、1.5−4.5〔slm〕の範囲内の所定の値)で、Nガスをノズル249aから処理室201に供給する。これにより、貯留部280に溜められたDCSガスを、Nガスによって押し出してノズル249aから処理室201に供給する。また、バルブ243dを開くことで、例えば、流量1.0−5.0〔slm〕の範囲内の所定の値で、逆流防止用ガスとしてのNガスをノズル249bから処理室201に供給する。
この工程では、処理室201の圧力が、750〔Pa〕程度まで上昇する。また、APCバルブ244を開け始め、排気を始める。例えば、図5では4〔s〕付近からAPCバルブ244を開け始める。
−処理室201を排気している状態で、第1の不活性ガス流量でNガスを処理室201に供給する工程−
処理室201を排気している状態で、ノズル249aから第1の不活性ガス流量でNガスを処理室201に供給する工程は、図4、図5に示すシーケンスの制御Cで3秒間行われる。
この工程では、バルブ243aを開き、バルブ243bを閉じ、バルブ243cを閉じ、バルブ243dを開き、バルブ243eを開き、バルブ265を閉じる。さらに、APCバルブ244を開いて処理室201内の圧力が例えば700〜1200〔Pa〕の範囲内の所定の値となるよう調圧する。このように、バルブ243aを開き、バルブ265を開くことで、貯留部280にDCSガスを再び溜め始める。また、バルブ243eを開き、MFC241eを制御することで、第1の不活性ガス流量(例えば、1.3−1.7〔slm〕の範囲内の所定の値)で、Nガスをノズル249aから処理室201に供給する。また、バルブ243dを開くことで、例えば、流量1.3−1.7〔slm〕の範囲内の所定の値で、逆流防止用ガスとしてのNガスをノズル249bから処理室201に供給する。なお、上述では、バルブ243aを閉じた状態でDCSガスを処理室に供給する工程を行った後に処理室201内に供給されたDCSガスの反応を待つことにより本工程を行っているが、バルブ243aを開いて貯留部280を通過したDCSガスを流すことにより本工程を行うようにしてもよい。その場合、バルブ243aを閉じた状態でDCSガスを処理室に供給する工程で流すDCSガスの流量を第1の原料ガス流量とし、バルブ243aを開いて貯留部280を通過したDCSガスを流すことにより行う本工程のDCSガスの流量を第2の原料ガス流量(例えば、0.5−2.0〔slm〕の範囲内の所定の値)と称してもよい。
この工程では、処理室201の圧力が、たとえば、750〔Pa〕から900〔Pa〕弱程度まで上昇する。
このように、処理室201にDCSガスを供給することにより、ウエハ200(表面の下地膜)上に、第1の層として、Si含有層の形成が開始される。Si含有層はSi層であってもよいし、DCSガスの吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。
[DCSガスの除去]
−DCSガスを除去する工程−
処理室201に残留するDCSガスを除去する工程は、図5に示すシーケンスの制御Dで行われる。
この工程では、バルブ243aを閉じ、バルブ243bを閉じ、バルブ243cを開き、バルブ243dを開き、バルブ243eを開き、バルブ265を開く。さらに、APCバルブ244を開く。このように、バルブ243c,243e,267を開くことで、Nガスをノズル249aから処理室201に供給する。また、バルブ243dを開くことで、Nガスをノズル249bから処理室201に供給する。
このように、処理室201に残留するDCSガスを除去する工程では、APCバルブ244を開き、真空ポンプ246により処理室201内のガスを排気し、処理室201内に残留する未反応もしくはSi含有層の形成に寄与した後のDCSガスを処理室201内から排除する(残留ガス除去)。但し、十分な排気量が得られるのであれば、APCバルブ244は全開としなくともよい。このとき、バルブ243c,243dは開き、Nガスの処理室201内への供給を維持する。Nガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留する未反応もしくはSi含有層の形成に寄与した後のDCSガスを処理室201内から排除する効果を高めることができる。
このとき、処理室201内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室201内を完全にパージしなくてもよい。処理室201内に残留するガスが微量であれば、その後に行われる工程において悪影響が生じることはない。このとき処理室201内へ供給するNガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、処理室201の容積と同程度の量を供給することで、後の工程において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室201内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Nガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
[NHガスの供給]
−処理室201にノズル249bからNHガスを供給する工程−
処理室201にノズル249bからNHガスを供給する工程は、図5に示すシーケンスの制御Eで行われる。
この工程では、バルブ243aを開き、バルブ243bを開き、バルブ243cを閉じ、バルブ243dを閉じ、バルブ243eを開き、バルブ265を閉じる。さらに、APCバルブ244を開く。また、棒状電極269,270間に電圧を印加する。すなわち、プラズマ励起したガスを処理室201に供給する。
このように、バルブ243aを開き、バルブ265を閉じることで、貯留部280にDCSガスを溜める。また、バルブ243eを開くことで、逆流防止用ガスとしてのNガスをノズル249aから処理室201に供給する。さらに、バルブ243bを開くことで、流量0.5〜10〔slm〕の範囲内の所定の値で、NHガスをノズル249bから処理室201に供給する。また、APCバルブ244を開くことで、真空ポンプ246により処理室201内のガスを排気する。このときヒータ207の温度は、DCSガスの供給時と同様の値となるように設定する。
これにより、NHガスが、ウエハ200の表面に形成されたSi含有層と、表面反応(化学吸着)して、ウエハ200上にSiN膜が成膜される。
[NHガスの除去]
−処理室201に残留するNHガスを除去する工程−
処理室201に残留するNHガスを除去する工程は、図5に示すシーケンスの制御Fで行われる。
この工程では、バルブ243aを開き、バルブ243bを閉じ、バルブ243cを閉じ、バルブ243dを開き、バルブ243eを開き、バルブ265を閉じる。さらに、APCバルブ244を開く。また、棒状電極269,270間に印加した電圧を停止する。
このように、バルブ243aを開き、バルブ265を閉じることで、貯留部280にDCSガスを溜める。また、バルブ243eを開くことで、Nガスをノズル249aから処理室201に供給する。さらに、バルブ243dを開くことで、Nガスをノズル249bから処理室201に供給する。
前述した各工程を1サイクルとして、このサイクルを1回以上(所定回数)行うことにより、ウエハ200上に、所定組成及び所定膜厚のSiN膜を形成することができる。前述のサイクルは、複数回(n回)繰り返すのが好ましい。すなわち、1サイクルあたりに形成するSiN層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、前述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。
このとき、図4に示すシーケンスの制御B及び制御Cの工程(DCSガスを供給する工程)において、処理室201内のガスの排気量と、不活性ガスであるNガスの流量(供給量)とを変化させることでDCSガスの供給濃度が調節される。これにより、Si濃度、N濃度を調整することができ、SiN膜の組成比を制御することができる。
なお、バルブ243aを開き、バルブ265を開くことで、貯留部280にDCSガスを溜める処理は、所定の量が溜まるまで継続する。例えば、処理室201にノズル249bからNHガスを供給する工程、処理室201に残留するNHガスを除去する工程まで、継続してもよい。
〔パージ及び大気圧復帰〕
所定組成及び所定膜厚のSiN膜を形成する成膜処理がなされたら、バルブ243c,243d,243eを開き、ガス供給管232c,232d,232eのそれぞれから不活性ガスとしてのNガスを処理室201内へ供給し、排気管231から排気する。Nガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内が不活性ガスでパージされ、処理室201内に残留するガスや反応副生成物が処理室201内から除去される(パージ)。その後、処理室201内の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
〔ボートアンロード及びウエハディスチャージ〕
その後、ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降されて、マニホールド209の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ200が、ボート217に支持された状態でマニホールド209の下端から反応管203の外部に搬出(ボートアンロード)される。その後、処理済のウエハ200はボート217より取り出される(ウエハディスチャージ)。
(作用)
次に、本実施形態の作用について、比較形態と比較しつつ説明する。先ず、比較形態について、本実施形態と異なる部分を主に説明する。
〔比較形態〕
比較形態に用いられる基板処理装置1100のガス供給管232aには、図8に示されるように、貯留部280、及びバルブ265が設けられていない。さらに、基板処理装置1100には、ガス供給管232e、MFC241e、及びバルブ243eが設けられていない。つまり、処理室201に供給されるDCSガスを押し出すための希釈用ガスとしてのNガスは、用いられない。
〔本実施形態の作用〕
次に、本実施形態の作用について説明する。なお、比較形態の製造方法の作用については、本実施形態の作用と異なる部分を主に説明する。
図7には、本実施形態に用いられる基板処理装置100の処理室201内における、時間の経過に伴うDCSガスの分圧の変化をシミュレーションした結果が示されている。ドット密度が高い程、ドット密度が低い場合と比して分圧が高いことを示している。そして、図7には、図4に示すシーケンスの制御Aから制御CまでのDCSガスの分圧が、1秒経過毎に示されている。なお、便宜上、排気管231については、反応管203の図中左側に設けられている。
本実施形態においては、図4に示すシーケンスの制御Bで行われる、バルブ243aを閉じ、バルブ265を開くことで、貯留部280に溜められたDCSガスを、ノズル249aから処理室201に供給する。さらに、バルブ243eを開き、MFC241eを制御することで、第1の不活性ガス流量より多い第2の不活性ガス流量で、Nガスをノズル249aから処理室201に供給する。
このように、処理室201内の排気の停止と、処理室201への多量のNガスの供給とを同じタイミングで行うことで、図7に示されるように、制御Bの3〔s〕、4〔s〕間では、処理室201内のDCSガスの分圧が高い状態となる。
また、第1の不活性ガス流量より多い第2の不活性ガス流量で、Nガスをノズル249aから処理室201に供給することで、上下方向に延びたノズル249aの上端(先端)まで、DCSガスがNガスによって押し上げられる。これにより、DCSガスの流れの上流側であるノズル249aの下方部より供給されるDCSガスの流量が多くなることを抑制する。
また、本実施形態においては、図4に示すシーケンスの制御Cで行われる、処理室201を排気している状態で、第1の不活性ガス流量でNガスを処理室201に供給する工程では、APCバルブ244を開くことで、真空ポンプ246により処理室201内のガスを排気する。また、バルブ243eを開き、MFC241eを制御することで、ノズル249aから第2の不活性ガス流量より少ない第1の不活性ガス流量でNガスを処理室201に供給する。
さらに、真空ポンプ246により処理室201内のガスを下方から排気することで、制御Cの5〔s〕、6〔s〕では、処理室201内の下方部からより多くDCSガスが排気される。具体的には、例えば、処理室201のガスの排気を止めた状態では、処理室201内のDCSガスは、ノズル249a内を流れるDCSガスの上流側であるノズル249aの下方部から多くDCSガスが流れる。下流側であるノズル249aの上方部へ行くにしたがって、ノズル249a内のDCSガス密度が低くなるため、ノズル249aの上方部から供給されるDCSガスの量は少なくなりがちである。このように、処理室201内の下方部におけるDCSガスの濃度は、処理室201内の上方部におけるDCSガスの濃度と比して高くなる。しかし、本実施形態では、前述したように、処理室201内のガスを下方から排気する。これにより、処理室201内の下方部からDCSガスが多く排気されることで、DCSガスの濃度が、処理室201内の上方部、中央部、及び下方部のそれぞれの部分で均一となる。
このように、処理室201内のガスの排気と、処理室201への少量のNガスの供給とを同じのタイミングで行うことで、図7に示されるように、制御Cの6〔s〕、7〔s〕間では、処理室201内の下方部におけるDCSガスの分圧が、処理室201内の上方部におけるDCSガスの分圧と比して低くなる。
また、真空ポンプ246により処理室201内のガスを下方から排気することで、前述の制御Bと同様に、DCSガスの濃度が、処理室201内の上方部、中央部、及び下方部のそれぞれの部分で均一となる。
これに対して、比較形態においては、前述したように、DCSガスを押し出すための希釈用ガスとしてのNガスは、用いられない。このため、前述した本実施形態のように、上下方向に延びるノズル249aの上端(先端)まで、DCSガスが、押し上げられることはない。これにより、比較形態では、ノズル249aの上端においてDCSガスが処理室201内へ供給される量は、ノズル249aの中央部及び下端においてDCSガスが処理室201内へ供給される量と比して少なくなる。
さらに、比較形態においては、前述したように、本実施形態の制御A、制御B及び制御Cに対応する工程では、本実施形態と異なり、APCバルブ244を閉じることで、処理室201内のガスの排気を停止する。このため、前述した本実施形態のように、処理室201内で下方部に多く供給されたDCSガスが、処理室201内から排気されることがない。これにより、比較形態では、処理室201内の下方部におけるDCSガスの濃度が、処理室201内の上方部におけるDCSガスの濃度と比して高くなる。
ここで、図6には、処理室201内における位置と、ウエハ200上のSiN膜の膜厚との関係がグラフで示されている。具体的には、図6の縦軸は、処理室201内の上下位置を示している。処理室201内の上方部には、ノズルの上端(先端)が配置されており、処理室201内の下方部には、ノズルの下端(基端)が配置されている。また、図6の横軸は、ウエハ200上のSiN膜の膜厚の厚薄を示している。なお、前述したように、ウエハ200については、処理室201内で上下方向に複数積載されている。
そして、グラフ中の実線L1が、本実施形態によって製造されたウエハ200の膜厚を示し、グラフ中の破線L2が、比較形態によって製造されたウエハ200の膜厚を示している。
実線L1から分かるように、本実施形態によって製造されたウエハ200上のSiN膜の膜厚については、ウエハ200が配置されている位置に係わらず均一な厚さとなっている。これに対して、グラフ中の破線L2から分かるように、比較形態によって製造されたウエハ200上のSiN膜の膜厚については、処理室201内の上方部に配置されたウエハ200の膜厚は、処理室201内の下方部に配置されたウエハ200の膜厚と比して薄くなっている。
これは、前述したように、比較形態では、ノズル249aの上端においてDCSガスが処理室201内へ供給される量は、ノズル249aの中央部及び下端においてDCSガスが処理室201内へ供給される量と比して少なくなるためである。また、比較形態では、処理室201内の下方部におけるDCSガスの濃度が、処理室201内の上方部におけるDCSガスの濃度と比して高くなるためである。
これに対して、前述したように、本実施形態では、DCSガスを押し出すためのNガスをノズル249aから処理室201に供給することで、上下方向に延びるノズル249aの上端(先端)まで、DCSガスがNガスによって押し上げられる。DCSガスの流れの上流側であるノズル249aの下方部より供給されるDCSガスの流量が多くなることを抑制する)ためである。さらに、真空ポンプ246により処理室201内のガスを下方から排気することで、DCSガスの濃度が、処理室201内の上方部、中央部、及び下方部のそれぞれの部分で均一となるためである。
(まとめ)
このように、本実施形態では、比較形態と比して、上下方向に積載されたウエハ200に形成されるSiN膜の膜厚が、ウエハ200間でばらついてしまうのを抑制することができる。
また、本実施形態の基板処理装置100には、DCSガスが貯留される貯留部280が設けられている。このため、予め貯留部280にDCSガスを貯留しておくことで、短時間に多量のDCSガスを処理室201に供給することができる。
また、本実施形態の基板処理装置100には、ガス供給管232e、MFC241e、バルブ243eが設けられている。このため、バルブ265を開き、貯留部280に貯留されたDCSガスをノズル249aから処理室201に供給するときに、ガス供給管232eからノズル249aへNガスを流すことで、上下方向に延びるノズル249aの上端(先端)まで、DCSガスをNガスによって押し上げる(突き上げる)ことができる。
また、本実施形態では、処理室201内の排気と、不活性ガスであるNガスの流量を変化させることで、DCSガスの供給濃度を調節することができる。
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、図4に示すシーケンスの制御Cにおける工程では、バルブ243aを開き、バルブ265を開くことで、貯留部280を通過したDCSガスを第1の原料ガス流量より少ない第2の原料ガス流量で、ノズル249aから処理室201に供給したが、バルブ265を閉じることで、処理室201へのDCSガスの供給を止め、DCSガスを貯留部280に溜めてもよい。この場合には、図4に示すシーケンスの制御Bにおける工程によってのみ、DCSガスを処理室201に供給されるが、貯留部280に溜められるDCSガスの量が多くなるため、制御Bにおける工程で、多くのDCSガスを処理室201へ供給することができる。
また、上記実施形態では、DCSガスが流れるノズル249aは、反応管203の内壁とウエハ200との間における円環状の空間に、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の積載(配列)方向(上下方向)上方に向かって立ち上がるように設けられているが、これに限らず、反応管203の内壁の上部より下部に沿って、ウエハ200の制裁方向(上下方向)下方に向かって立ち上がるように設けられてもよい。この場合、排気口はDCSガスの上流側である処理室201の上部に設けられる。また、ウエハ200が垂直姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で水平方向に整列させて多段に支持されるように構成されている場合(横型装置)は、ノズル249aは、反応管203の内壁の左右一端(一方向)から他端(当該一方向に対向する他方向)へ延びるように設けられる。その際、排気口は、DCSガスの上流側である反応管203の内壁の左右一端に設けられる。
また、上記実施形態では、基板処理装置100には、ガス供給管232c、MFC241c及びバルブ243cが設けられたが、特に、ガス供給管232c、MFC241c及びバルブ243cが設けられていなくてもよい。この場合には、ノズル249aから処理室201に供給される、逆流防止用のN2ガスは、ガス供給管232eから供給される。
また、上記実施形態では、シリコン系原料ガスとして、クロロシラン系原料ガスであるジクロロシラン(SiHC1、略称:DCS)ガスを用いたが、他のクロロシラン系原料ガスを用いてもよく、さらには、アミノシラン系原料ガス、又はフルオロシラン系原料ガス等を用いてもよい。
また、上記実施形態では、反応ガスとして窒素含有ガスであるNHガスを用いて、ウエハ200にSiN膜を形成させたが、反応ガスとして酸素含有ガスであるOガス等を用いて、ウエハ200にSiO膜を形成させてもよく、反応ガスとして炭素含有ガスであるCガスを用いて、ウエハ200にシリコン炭化膜(SiC膜)を形成させてもよい。
また、上記実施形態では、ウエハ200上にSiN膜を形成させたが、他の膜を形成させてもよく、たとえば、チタン窒化膜(TiN膜)、タンタル窒化膜(TaN膜)等の金属窒化膜を形成させてもよく、ハフニウム酸化膜(HfO膜)、ジルコニウム酸化膜(ZrO膜)、アルミニウム酸化膜(AlO膜)等の金属酸化膜を形成させてもよく、シリコン酸化膜等の他の絶縁膜を形成させてもよい。
また、上記実施形態では原料ガスとしてシリコン系原料ガスを用いたが、チタン系原料(例えば四塩化チタン)、タンタル系原料(例えば五塩化タンタル)、ハフニウム系原料(例えばテトラキスエチルメチルアミノハフニウム)、ジルコニウム系原料(例えばテトラキスエチルメチルアミノジルコニウム)、アルミニウム系原料(トリメチルアルミニウム)等を用いてもよい。
また、上記実施形態では、貯留部280、ガス供給管232e、MFC241e及びバルブ243e,265は、原料ガス供給系に設けられたが、反応ガス供給系に設けられてもよく、さらには、両方の供給系に設けられてもよい。
100 基板処理装置
121 コントローラ(制御部の一例)
200 ウエハ(基板の一例)
201 処理室
249a ノズル(第1のノズルの一例)
249b ノズル(第2のノズルの一例)
280 貯留部

Claims (5)

  1. 複数の基板を配列して収容した処理室の排気を実質的に止めた状態で、基板の配列方向に沿って延びた第1のノズルから第1の不活性ガス流量で不活性ガスを前記処理室に供給する工程、
    前記処理室の排気を実質的に止めた状態で、前記第1のノズルから貯留部に溜めた原料ガスを前記処理室に供給しつつ、前記第1のノズルから前記第1の不活性ガス流量より多い第2の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する工程、
    前記処理室内を前記原料ガスの流れの上流側である一端側から排気している状態で、前記第1のノズルから前記第1の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する工程、を順に行って、前記処理室に前記原料ガスを供給する工程と、
    前記原料ガスの供給を止める工程と、
    前記処理室に残留する前記原料ガスを除去する工程と、
    前記処理室に第2のノズルから反応ガスを供給する工程と、
    前記処理室に残留する前記反応ガスを除去する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  2. 前記処理室には複数の基板が積載されて収容され、前記原料ガスを供給する工程では、一端から他端へ向かって前記第1のノズルにガスが流れ、前記処理室内の排気は、前記第1のノズルの前記原料ガスの流れの上流側である一端側から行われ、前記処理室の排気と前記不活性ガスの流量を変化させることで前記原料ガスの供給濃度を調節する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 複数の基板を配列して収容した処理室の排気を実質的に止めた状態で、基板の配列方向に沿って延びた第1のノズルから第1の不活性ガス流量で不活性ガスを前記処理室に供給する工程、
    前記処理室の排気を実質的に止めた状態で、前記第1のノズルから貯留部に溜めた原料ガスを第1の原料ガス流量で前記処理室に供給しつつ、前記第1のノズルから前記第1の不活性ガス流量より多い第2の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する工程、
    前記処理室内を前記原料ガスの流れの上流側である一端側から排気している状態で、前記第1のノズルから前記第1の原料ガス流量より少ない第2の原料ガス流量で前記原料ガスを前記処理室に供給しつつ、前記第1のノズルから前記第1の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する工程、を順に行って、前記処理室に前記原料ガスを供給する工程と、
    前記処理室に残留する前記原料ガスを除去する工程と、
    前記処理室に第2のノズルから反応ガスを供給する工程と、
    前記処理室に残留する前記反応ガスを除去する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  4. 複数の基板を配列して収容する処理室と、
    前記処理室に原料ガス及び不活性ガスを供給する原料ガス供給系と、
    前記原料ガス供給系に設けられ、前記処理室に前記原料ガス及び前記不活性ガスを噴出する第1のノズルと、
    前記原料ガス供給系に設けられ、前記原料ガスが溜められる貯留部と、
    前記処理室に反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
    前記処理室に前記反応ガスを噴出する第2のノズルと、
    前記処理室内を前記原料ガスの上流側である一端側から排気する排気系と、
    前記原料ガス供給系、前記反応ガス供給系、前記排気系を制御して、基板を収容した前記処理室の排気を実質的に止めた状態で、前記第1のノズルから第1の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する処理と、前記処理室の排気を実質的に止めた状態で、前記第1のノズルから前記貯留部に溜めた前記原料ガスを前記処理室に供給しつつ、前記第1のノズルから前記第1の不活性ガス流量より多い第2の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する処理と、前記処理室を排気している状態で、前記第1のノズルから前記第1の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する処理と、を順に行って、前記処理室に前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室に残留する前記原料ガスを除去する処理と、前記処理室に前記第2のノズルから前記反応ガスを供給する処理と、前記処理室に残留する前記反応ガスを除去する処理と、を行うよう構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
  5. 基板処理装置において複数の基板を配列して収容した処理室の排気を実質的に止めた状態で、第1のノズルから第1の不活性ガス流量で不活性ガスを前記処理室に供給する手順と、
    前記処理室の排気を実質的に止めた状態で、前記第1のノズルから貯留部に溜めた原料ガスを前記処理室に供給しつつ、前記第1のノズルから前記第1の不活性ガス流量より多い第2の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する手順と、
    前記処理室を前記原料ガスの上流側である一端側から排気している状態で、前記第1のノズルから前記第1の不活性ガス流量で前記不活性ガスを前記処理室に供給する手順と、
    前記原料ガスの供給を止める手順と、を順に行って、前記処理室に前記原料ガスを供給する手順と、
    前記処理室に残留する前記原料ガスを除去する手順と、
    前記処理室に第2のノズルから反応ガスを供給する手順と、
    前記処理室に残留する前記反応ガスを除去する手順と、
    をコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラム。
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