JP2019203182A - 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

基板処理装置及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板に形成される膜の膜厚ばらつきを抑制可能な基板処理装置の提供。【解決手段】基板処理装置は、円柱状の処理室２０１を形成する管部材１２と、管部材の外周面側で周方向に並んで複数形成されると共に、供給孔２３５ａ〜２３５ｃによって処理室２０１と連通する供給室を区画する区画部材１８ａ〜１８ｄと、複数の供給室２２２ａ〜２２２ｃに夫々１個以上配置され、内部を流れる処理ガスを供給孔を通して処理室へ向けて噴射する噴射孔が側面に形成された、軸方向に延びたガスノズル３４０ａ〜３４０ｅと、複数のガスノズルを対応するガス供給源に夫々連通させる複数のガス供給管と、を備える。供給室は、第１ノズル室２２２ａと第２ノズル室２２２ｂを含む。処理ガスは原料ガスを含み、第２ノズル室には、原料ガスが流れるガスノズルと、他の処理ガスが流れるガスノズルが配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
夫々の特許文献には、処理室に配置された基板（ウェハ）の表面に膜を形成させる基板処理装置が記載されている。
国際公開第２０１５／０４５１３７号 国際公開第２０１５／０４５１３７号 米国特許出願公開第２００７／００８４４０６Ａ号
従来、処理室に配置された基板に膜を形成させる場合に、膜の原料となる原料ガスと、原料ガスをアシストするキャリアガスとが、同じガスノズルの同じ噴射孔から処理室に向けて噴射される。このため、原料ガスの流量とキャリアガスの流量とを個別に制御することが困難であり、基板に形成される膜の膜厚が一枚の基板の中でばらついてしまうことがある。
本発明の課題は、基板に形成される膜の膜厚ばらつきを抑制することである。
本発明の第一態様によれば、複数の基板を軸方向に並んだ状態で保持する基板保持具と、前記基板保持具を収容する前記軸方向に延びた円柱状の処理室が形成された管状の管部材であって、前記処理室の内部の流体を外部に排出する排出部と、前記排出部とは前記処理室の周方向で異なる位置で前記基板を処理する処理ガスを前記処理室の内部へ供給する複数の供給孔とが形成された管部材と、前記管部材の外周面側で前記周方向に並んで複数形成されると共に前記供給孔によって前記処理室と連通する供給室を区画する区画部材と、複数の前記供給室に夫々１個以上配置され、前記軸方向に延び、内部を流れる前記処理ガスを、前記供給孔を通して前記処理室の内部へ噴射する噴射孔が周面に形成されたガスノズルと、夫々の前記ガスノズルと夫々のガス供給源との間を夫々連通させる複数のガス供給管と、を備え、前記供給室は、第１ノズル室と第２ノズル室を含み、前記処理ガスは前記基板に形成される膜の原料となる原料ガスを含んでおり、前記原料ガスが流れるガスノズルが配置された前記第２ノズル室には、他の処理ガスが流れるガスノズルが配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、基板に形成される膜の膜厚ばらつきを抑制することができる。
実施形態に係る基板処理装置を水平方向で切断した断面図である。 実施形態に係る基板処理装置を示す概略構成図である。 実施形態に係る基板処理装置の反応管の一部を示した斜視図である 実施形態に係る基板処理装置の反応管の全体を示した斜視図である 実施形態に係る基板処理装置を垂直方向で切断した断面図である。 実施形態に係る基板処理装置を垂直方向で切断した断面図である。 実施形態に係る基板処理装置の制御部の制御系を示すブロック図である。 実施形態に係る基板処理装置の成膜シーケンスをグラフで示した図面である。 変形例１に係る基板処理装置を水平方向で切断した断面図である。 変形例２に係る基板処理装置を水平方向で切断した断面図である。 変形例２に係る基板処理装置を垂直方向で切断した断面図である。 （Ａ）（Ｂ）変形例３に係る基板処理装置を水平方向で切断した断面図、及び拡大断面図である。 変形例３に係る基板処理装置に備えられたガスノズル等を示した斜視図である。 変形例４に係る基板処理装置に備えられたガスノズル等を示した斜視図である。 変形例５に係る実施形態基板処理装置に備えられた反応管等を示した斜視図である。
＜実施形態＞
本発明の実施形態に係る基板処理装置の一例について図１〜図８に従って説明する。なお、図中に示す矢印Ｈは装置上下方向（鉛直方向）を示し、矢印Ｗは装置幅方向（水平方向）を示し、矢印Ｄは装置奥行方向（水平方向）を示す。
（基板処理装置１０の全体構成）
基板処理装置１０は、図２に示されるように、各部を制御する制御部２８０及び処理炉２０２を備え、処理炉２０２は、加熱手段であるヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、図示しないヒータベースに支持されることにより装置上下方向に据え付けられている。ヒータ２０７は、処理ガスを熱で活性化させる活性化機構としても機能する。なお、制御部２８０については、詳細を後述する。
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器を構成する反応管２０３が立てて配置されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により形成されている。基板処理装置１０は、いわゆるホットウォール型である。
反応管２０３は、図１にも示されるように、円筒状の内管１２と、内管１２を囲むように設けられた円筒状の外管１４とを有している。内管１２は、外管１４と同心円状に配置され、内管１２と外管１４との間には、間隙Ｓが形成されている。内管１２は、管部材の一例である。
内管１２は、図２に示したように、下端が開放され、上端が平坦状の壁体で閉塞された有天井形状で形成されている。また、外管１４も、下端が開放され、上端が平坦状の壁体で閉塞された有天井形状で形成されている。さらに、内管１２と外管１４との間に形成された間隙Ｓには、図１に示したように、複数（本実施形態では３個）のノズル室２２２が形成されている。なお、ノズル室２２２については、詳細を後述する。
この内管１２の内部には、図２に示したように、基板としてのウェハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。また、この処理室２０１は、ウェハ２００を水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で保持可能な基板保持具の一例であるボート２１７を収容可能とし、内管１２は、収容されたウェハ２００を包囲する。なお、内管１２については、詳細を後述する。
反応管２０３の下端は、円筒体状のマニホールド２２６によって支持されている。マニホールド２２６は、例えばニッケル合金やステンレス等の金属で構成されるか、又は石英若しくはＳｉＣ等の耐熱性材料で構成されている。マニホールド２２６の上端部にはフランジが形成されており、このフランジ上に外管１４の下端部が設置されている。このフランジと外管１４の下端部との間には、Ｏリング等の気密部材２２０が配置されており、反応管２０３内を気密状態にしている。
マニホールド２２６の下端の開口部には、シールキャップ２１９がＯリング等の気密部材２２０を介して気密に取り付けられており、反応管２０３の下端の開口部側、すなわちマニホールド２２６の開口部が気密に塞がれている。シールキャップ２１９は、例えばニッケル合金やステンレス等の金属で構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９は、石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料でその外側を覆うように構成してもよい。
シールキャップ２１９上にはボート２１７を支持するボート支持台２１８が設けられている。ボート支持台２１８は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成され断熱部として機能する。
ボート２１７は、ボート支持台２１８上に立設されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成されている。ボート２１７はボート支持台２１８に固定された図示しない底板とその上方に配置された天板とを有しており、底板と天板との間に複数本の支柱２１７ａ（図１参照）が架設されている。
ボート２１７には、内管１２内の処理室２０１で処理される複数枚のウェハ２００が保持されている。複数枚のウェハ２００は、互いに一定の間隔をあけながら水平姿勢を保持し、かつ互いに中心を揃えた状態でボート２１７の支柱２１７ａ（図１）に支持されており、積載方向が反応管２０３の軸方向となる。つまり、基板の中心がボート２１７の中心軸にあわせられ、ボート２１７の中心軸は反応管２０３の中心軸に一致する。
シールキャップ２１９の下側には、ボートを回転させる回転機構２６７が設けられている。回転機構２６７の回転軸２６５は、シールキャップ２１９を貫通してボート支持台２１８に接続されており、回転機構２６７によって、ボート支持台２１８を介してボート２１７を回転させることでウェハ２００を回転させる。
シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に設けられた昇降機構としてのエレベータ１１５によって垂直方向に昇降され、ボート２１７を処理室２０１に対して搬入、及び搬出することができる。
マニホールド２２６には、処理室２０１の内部にガスを供給するガスノズル３４０ａ〜３４０ｅを支持するノズル支持部３５０ａ〜３５０ｅが（図６参照）、マニホールド２２６を貫通するようにして設置されている（ガスノズル３４０ａ、ノズル支持部３５０ａのみ図示）。ここで、本実施形態では、５本のノズル支持部３５０ａ〜３５０ｅ（図６参照）が設置されている。ノズル支持部３５０ａ〜３５０ｃは、例えばニッケル合金やステンレス等の材料により構成されている。
ノズル支持部３５０ａ〜３５０ｅ（図６参照）の一端には、処理室２０１の内部へガスを供給するガス供給管３１０ａ〜３１０ｅが夫々接続されている。また、ノズル支持部３５０ａ〜３５０ｅ（図６参照）の他端には、ガスノズル３４０ａ〜３４０ｅが夫々接続されている（ノズル支持部３５０ａ、ガスノズル３４０ａのみ図示）。ガスノズル３４０ａ〜３４０ｅは、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料により構成されている。なお、ガスノズル３４０ａ〜３４０ｅ、及びガス供給管３１０ａ〜３１０ｅについては、詳細を後述する。
一方、反応管２０３の外管１４には、排気口２３０が形成されている。排気口２３０は、後述する第二排気口２３７よりも下方に形成され、この排気口２３０には、排気管２３１が接続されている。
排気管２３１には、処理室２０１の内部の圧力を検出する圧力センサ２４５、及び圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。真空ポンプ２４６の下流側の排気管２３１は、図示しない廃ガス処理装置等に接続されている。これにより、真空ポンプ２４６の出力及びバルブ２４４の開度を制御することで、処理室２０１の内部の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気できるように構成されている。
また、反応管２０３の内部には、温度検出器としての図示しない温度センサが設置されており、温度センサにより検出された温度情報に基づいて、ヒータ２０７への供給電力を調整することで、処理室２０１の内部の温度が所望の温度分布となるように構成されている。
この構成において、処理炉２０２では、バッチ処理される複数枚のウェハ２００を多段に積載するボート２１７がボート支持台２１８によって処理室２０１の内部へ搬入される。そして、処理室２０１へ搬入されたウェハ２００を、ヒータ２０７によって所定の温度に加熱する。このような処理炉を有する装置は、縦型バッチ装置と呼ばれる。
（要部構成）
次に、内管１２、ノズル室２２２、ガス供給管３１０ａ〜３１０ｅ、ガスノズル３４０ａ〜３４０ｅ、及び制御部２８０について説明する。
〔内管１２〕
内管１２の周壁には、図３、図４に示されるように、供給孔の一例である供給スリット２３５ａ、２３５ｂ、２３５ｃと、供給スリット２３５ａ、２３５ｂ、２３５ｃと対向するように、排出部の一例である第一排気口２３６が形成されている。また、内管１２の周壁において第一排気口２３６の下方には、第一排気口２３６より開口面積が小さい排出部の一例である第二排気口２３７が形成されている。このように、供給スリット２３５ａ、２３５ｂ、２３５ｃと、第一排気口２３６、第二排気口２３７とは、内管１２の周方向において異なる位置に形成されている。
内管１２に形成された第一排気口２３６は、図２に示されるように、処理室２０１のウェハ２００が収容される下端側から上端側に至るまでの領域（以下「ウェハ領域」と記載することがある）に形成されている。内管１２の第一排気口２３６の下方には、第二排気口２３７が形成されている。第一排気口２３６は、処理室２０１と間隙Ｓとを連通するように形成され、第二排気口２３７は、処理室２０１の下方の雰囲気を排気するよう形成されている。
すなわち、第一排気口２３６は、処理室２０１の内部の雰囲気を間隙Ｓに排気するガス排気口であり、第一排気口２３６から排気されたガスは、間隙Ｓ及び排気口２３０を介して、排気管２３１から反応管２０３の外部へ排気される。同様に、第二排気口２３７から排気されたガスは、間隙Ｓの下側及び排気口２３０を介して、排気管２３１から反応管２０３の外部へ排気される。
この構成において、ウェハ通過後のガスが筒部外側を経由して排気されることで、真空ポンプ２４６等の排気部の圧力とウェハ領域の圧力との差を小さくして圧力損失を最小限とすることができる。そして、圧力損失を最小限とすることにより、ウェハ領域の圧力を下げることができ、ウェハ領域の流速を上げ、ローディング効果を緩和することができる。
一方、内管１２の周壁に形成された供給スリット２３５ａは、図６に示されるように、横長のスリット状で上下方向に複数形成されており、第一ノズル室２２２ａ（図３参照）と処理室２０１とを連通している。
また、供給スリット２３５ｂは、横長のスリット状で上下方向に複数形成されており、供給スリット２３５ａの側方に配置されている。さらに、供給スリット２３５ｂは、第二ノズル室２２２ｂ（図３参照）と処理室２０１とを連通している。
また、供給スリット２３５ｃは、横長のスリット状で上下方向に複数形成されており、供給スリット２３５ｂを挟んで供給スリット２３５ａの反対側に配置されている。さらに、供給スリット２３５ｃは、第三ノズル室２２２ｃ（図３参照）と処理室２０１とを連通している。
供給スリット２３５ａ〜２３５ｃの内管１２の周方向の長さを、各ノズル室２２２ａ〜２２２ｃの周方向の長さと同じにすると、ガス供給効率が向上するので良い。
また、供給スリット２３５ａ〜２３５ｃは、四隅としてのエッジ部が曲面を描くように滑らかに形成されている。エッジ部にＲがけ等を行い、曲面状にすることにより、エッジ部周縁のガスのよどみを抑制することができ、エッジ部に膜が形成されるのを抑制することができ、さらに、エッジ部に形成される膜の膜剥がれを抑制することができる。
また、内管１２の供給スリット２３５ａ〜２３５ｃ側の内周面１２ａの下端には、ガスノズル３４０ａ〜３４０ｅをノズル室２２２の対応する各ノズル室２２２ａ〜２２２ｃに設置するための開口部２５６が形成されている。
供給スリット２３５ａ〜２３５ｃは、上下方向において、図５に示されるように、処理室２０１に収容された状態のボート２１７（図２参照）に複数段載置された隣り合うウェハ２００とウェハ２００との間に夫々配置されるように形成されている。
供給スリット２３５ａ〜２３５ｃは、ボート２１７に載置可能な最下段のウェハ２００とボート２１７の底板の間から最上段のウェハ２００とボート２１７の天板の間に至るまで、各ウェハ２００、底板、及び天板の間に位置するよう形成することが望ましい。
また、第一排気口２３６は、図２に示したように、内管１２のウェハ領域に形成され、処理室２０１と間隙Ｓが連通している。第二排気口２３７は、排気口２３０の上端よりも高い位置から排気口２３０の下端よりも高い位置まで形成されている。
〔ノズル室２２２〕
ノズル室２２２は、図１、図４に示されるように、内管１２の外周面１２ｃと外管１４の内周面１４ａとの間の間隙Ｓに形成されている。ノズル室２２２は、上下方向に延びている第一ノズル室２２２ａと、上下方向に延びている第二ノズル室２２２ｂと、上下方向に延びている第三ノズル室２２２ｃとを備えている。また、第一ノズル室２２２ａと、第二ノズル室２２２ｂと、第三ノズル室２２２ｃとは、この順番で処理室２０１の周方向に並んで形成されている。
さらに、処理室２０１の周方向の長さについては、第二ノズル室２２２ｂの周方向の長さが、第一ノズル室２２２ａの周方向の長さ、及び第三ノズル室２２２ｃの周方向の長さと比して、長くされている。第一ノズル室２２２ａ、第二ノズル室２２２ｂ、及び第三ノズル室２２２ｃは、供給室の一例である。
具体的には、内管１２の外周面１２ｃから外管１４へ向けて延出した第一仕切１８ａと内管１２の外周面１２ｃから外管１４へ向けて延出した第二仕切１８ｂとの間で、かつ、第一仕切１８ａの先端と第二仕切１８ｂの先端とを繋ぐ円弧状の天板２０と内管１２との間に、ノズル室２２２が形成されている。
さらに、ノズル室２２２の内部には、内管１２の外周面１２ｃから天板２０側へ向けて延出した第三仕切１８ｃと、第四仕切１８ｄとが形成されており、第三仕切１８ｃと第四仕切１８ｄとは、この順番で第一仕切１８ａから第二仕切１８ｂ側へ並んでいる。また、天板２０は、外管１４と離間している。さらに、第三仕切１８ｃの先端、及び第四仕切１８ｄの先端は、天板２０に達している。各仕切１８ａ〜１８ｄ、及び天板２０は、区画部材の一例である。
また、各仕切１８ａ〜１８ｄ、及び天板２０は、ノズル室２２２の天井部から反応管２０３の下端部まで形成されている。具体的に、第三仕切１８ｃの下端、及び第四仕切１８ｄの下端は、図６に示したように、開口部２５６の上縁よりも下側まで形成される。
そして、第一ノズル室２２２ａは、図１に示されるように、内管１２、第一仕切１８ａ、第三仕切１８ｃ、及び天板２０に囲まれて形成されており、第二ノズル室２２２ｂは、内管１２、第三仕切１８ｃ、第四仕切１８ｄ、及び天板２０に囲まれて形成されている。さらに、第三ノズル室２２２ｃは、内管１２、第四仕切１８ｄ、第二仕切１８ｂ、及び天板２０に囲まれて形成されている。これにより、各ノズル室２２２ａ〜２２２ｃは、下端部が開放されると共に上端が内管１２の天面を構成する壁体で閉塞された有天井形状で、上下方向に延びている。
そして、前述したように、第一ノズル室２２２ａと処理室２０１を連通する供給スリット２３５ａが、図６に示されるように、上下方向に並んで、内管１２の周壁に形成されている。また、第二ノズル室２２２ｂと処理室２０１を連通する供給スリット２３５ｂが、上下方向に並んで、内管１２の周壁に形成されており、第三ノズル室２２２ｃと処理室２０１を連通する供給スリット２３５ｃが、上下方向に並んで、内管１２の周壁に形成されている。
〔ガスノズル３４０ａ〜３４０ｅ〕
ガスノズル３４０ａ〜３４０ｃは、上下方向に延びており、図１に示したように、各ノズル室２２２ａ〜２２２ｃに夫々設置されている。具体的には、ガス供給管３１０ａ（図２参照）に連通するガスノズル３４０ａは、第一ノズル室２２２ａに配置されている。さらに、ガス供給管３１０ｂ（図２参照）に連通するガスノズル３４０ｂ、ガス供給管３１０ｃ（図２参照）に連通するガスノズル３４０ｃ、及びガス供給管３１０ｄ（図２参照）に連通するガスノズル３４０ｄは、第二ノズル室２２２ｂに配置されている。また、ガス供給管３１０ｅ（図２参照）に連通するガスノズル３４０ｅは、第三ノズル室２２２ｃに配置されている。
ここで、上方から見て、ガスノズル３４０ｃは、処理室２０１の周方向において、ガスノズル３４０ｂとガスノズル３４０ｄとに挟まれている。また、ガスノズル３４０ａと、ガスノズル３４０ｂ、３４０ｃ、３４０ｄとは、第三仕切１８ｃによって仕切られており、ガスノズル３４０ｂ、３４０ｃ、３４０ｄと、ガスノズル３４０ｅとは、第四仕切１８ｄによって仕切られている。これにより、各ノズル室２２２間で、ガスが混ざり合うことを抑制することができる。
ガスノズル３４０ａ〜３４０ｅは、Ｉ字型のロングノズルとして夫々構成されている。ガスノズル３４０ａ〜３４０ｅの周面には、図５、図６に示されるように、供給スリット２３５ａ〜２３５ｃと夫々対向するようにガスを噴射する噴射孔２３４ａ〜２３４ｅが夫々形成されている。具体的には、ガスノズル３４０ａ〜３４０ｅの噴射孔２３４ａ〜２３４ｅは各供給スリット２３５に対し１個ずつ対応するように、各供給スリット２３５ａ〜２３５ｃの縦幅の中央部分に形成すると良い。例えば、供給スリット２３５ａ〜２３５ｃが２５個形成されている場合、夫々２５個の噴射孔２３４ａ〜２３４ｅが形成されると良い。すなわち、供給スリット２３５ａ〜２３５ｃと噴射孔２３４ａ〜２３４ｅは、載置されるウェハ２００の枚数＋１個形成されると良い。このようなスリット構成とすることにより、ウェハ２００上にウェハ２００に平行な処理ガスの流れを形成することができる（図５の矢印参照）。
本実施形態では、噴射孔２３４ａ〜２３４ｅは、ピンホール状とされている。また、ガスノズル３４０ａの噴射孔２３４ａからガスが噴射される噴射方向は、上方から見て、処理室２０１の中心に向いており、側方から見て、図５に示されるように、ウェハ２００とウェハ２００との間、最上位のウェハ２００の上面の上側部分、又は最下位のウェハ２００の下面の下側部分を向いている。
このように、噴射孔２３４ａ〜２３４ｅが上下方向で形成されている範囲は、ウェハ２００が上下方向で配置されている範囲を覆っている。さらに、夫々の噴射孔２３４ａ〜２３４ｅからガスが噴射される噴射方向は、同じ方向とされている。
この構成において、各ガスノズル３４０ａ〜３４０ｅの噴射孔２３４ａ〜２３４ｅから噴射されたガスは、各ノズル室２２２ａ〜２２２ｃの前壁を構成する内管１２に形成された供給スリット２３５ａ〜３５０ｃを通って処理室２０１へ供給される。そして、処理室２０１へ供給されたガスは、夫々のウェハ２００の上面及び下面に沿って流れる（図５の矢印参照）。
さらに、図６に示されるように、ガスノズル３４０ａは、ノズル支持部３５０ａによって支持され、ガスノズル３４０ｂは、ノズル支持部３５０ｂによって支持され、ガスノズル３４０ｃは、ノズル支持部３５０ｃによって支持されている。また、ガスノズル３４０ｅは、ノズル支持部３５０ｅによって支持されている。さらに、各ノズル支持部３５０ａ〜３５０ｅは、開口部２５６に配置されている。
この構成において、各ガスノズル３４０ａ〜３４０ｅを各ノズル室２２２ａ〜２２２ｃへ設置する場合は、開口部２５６から対応する各ノズル室２２２ａ〜２２２ｃにガスノズル３４０ａ〜３４０ｅを挿入し、ガスノズル３４０ａ〜３４０ｅの下端をノズル支持部３５０ａ〜３５０ｅの上端より一旦高く持ち上げる。そして、ガスノズル３４０ａ〜３４０ｅの下端がノズル支持部３５０ａ〜３５０ｅの上端よりも低くなるように、ガスノズル３４０ａ〜３４０ｅの下端をノズル支持部３５０ａ〜３５０ｅに差し込む。これにより、図１に示したように、各ガスノズル３４０ａ〜３４０ｅは、各ノズル室２２２ａ〜２２２ｃに収容される。
〔ガス供給管３１０ａ〜３１０ｅ〕
ガス供給管３１０ａは、図２に示されるように、ノズル支持部３５０ａを介してガスノズル３４０ａと連通しており、ガス供給管３１０ｂは、ノズル支持部３５０ｂ（図６参照）を介してガスノズル３４０ｂと連通している。また、ガス供給管３１０ｃは、ノズル支持部３５０ｃ（図６参照）を介してガスノズル３４０ｃと連通しており、ガス供給管３１０ｄは、ノズル支持部３５０ｄ（図６参照）を介してガスノズル３４０ｄと連通している。さらに、ガス供給管３１０ｅは、ノズル支持部３５０ｅ（図６参照）を介してガスノズル３４０ｅと連通している。
ガス供給管３１０ａには、ガスの流れ方向において上流側から順に、処理ガスとしての第１原料ガスを供給する原料ガス供給源３６０ａ、流量制御器の一例であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３２０ａ、及び開閉弁であるバルブ３３０ａが夫々設けられている。
ガス供給管３１０ｂには、上流方向から順に、処理ガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給源３６０ｂ、ＭＦＣ３２０ｂ、及びバルブ３３０ｂが夫々設けられている。ガス供給管３１０ｃには、上流方向から順に、処理ガスとしての第２原料ガスを供給する原料ガス供給源３６０ｃ、ＭＦＣ３２０ｃ、及びバルブ３３０ｃが夫々設けられている。ガス供給管３１０ｄには、上流方向から順に、処理ガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給源３６０ｄ、ＭＦＣ３２０ｄ、及びバルブ３３０ｄが夫々設けられている。
ガス供給管３１０ｅには、上流方向から順に、処理ガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給源３６０ｅ、ＭＦＣ３２０ｅ、及びバルブ３３０ｅが夫々設けられている。
ガス供給管３１０ａのバルブ３３０ａよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管３１０ｆが接続されている。ガス供給管３１０ｆには、上流方向から順に、処理ガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給源３６０ｆ、ＭＦＣ３２０ｆ、及びバルブ３３０ｆが夫々設けられている。
また、ガス供給管３１０ｃのバルブ３３０ｃよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管３１０ｇが接続されている。ガス供給管３１０ｇには、上流方向から順に、処理ガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給源３６０ｇ、ＭＦＣ３２０ｇ、及びバルブ３３０ｇが夫々設けられている。なお、不活性ガスを供給する不活性ガス供給源３６０ｂ、３６０ｄ、３６０ｅ、３６０ｆ、３６０ｇは、共通の供給元に接続されている。
また、ガス供給管３１０ａから供給する第１原料ガスとしては、アンモニア（ＮＨ３）ガスが挙げられる。また、ガス供給管３１０ｃから供給する第２原料ガスとしては、シリコン（Ｓｉ）ソースガスが挙げられる。さらに、各ガス供給管３１０ｂ、３１０ｄ、３１０ｅ、３１０ｆ、３１０ｇから供給する不活性ガスとしては、窒素（Ｎ２）ガスが挙げられる。
〔制御部２８０〕
図７は、基板処理装置１０を示すブロック図であり、基板処理装置１０の制御部２８０（所謂コントローラ）は、コンピュータとして構成されている。このコンピュータは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、及びＩ／Ｏポート１２１ｄを備えている。
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。制御部２８０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等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、後述する基板処理工程における各手順を制御部２８０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、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。
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、それらの両方を含む場合がある。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ＭＦＣ３２０ａ〜３２０ｇ、バルブ３３０ａ〜３３０ｇ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ、回転機構２６７、エレベータ１１５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、ＭＦＣ３２０ａ〜３２０ｇによる各種ガスの流量調整動作、バルブ３３０ａ〜３３０ｇの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作を制御するように構成されている。また、ＣＰＵ１２１ａは、圧力センサ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の起動及び停止、温度センサに基づくヒータ２０７の温度調整動作を制御するように構成されている。さらに、ＣＰＵ１２１ａは、回転機構２６７によるボート２１７の回転及び回転速度調節動作、エレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。
制御部２８０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、本実施形態の制御部２８０を構成することができる。外部記憶装置としては、例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ等が挙げられる。
（作用）
次に、本発明に関わる基板処理装置の動作概要を、制御部２８０が行う制御手順に従って図８に示す成膜シーケンスを用いて説明する。図８には、本実施形態に係る成膜シーケンスにおけるガスの供給量（縦軸）と、ガス供給のタイミング（横軸）とがグラフで示されている。なお、反応管２０３には、予め所定枚数のウェハ２００が載置されたボート２１７が搬入されており、シールキャップ２１９によって反応管２０３が気密に閉塞されている。
制御部２８０による制御が開始されると、制御部２８０は、図２に示す真空ポンプ２４６及びＡＰＣバルブ２４４を作動して排気口２３０から反応管２０３の内部の雰囲気を排気する。さらに、制御部２８０は、回転機構２６７を制御し、ボート２１７及びウェハ２００の回転を開始する。なお、この回転については、少なくとも、ウェハ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。
図８に示す成膜シーケンスでは、第１の処理工程、第１の排出工程、第２の処理工程、及び第２の排出工程を１サイクルとし、この１サイクルを所定回数繰り返してウェハ２００に対する成膜が完了する。そして、この成膜が完了すると、前述した動作の逆の手順により、ボート２１７が反応管２０３の内部から搬出される。さらに、ウェハ２００は、図示しないウェハ移載機により、ボート２１７から移載棚のポッドに移載され、ポッドは、ポッド搬送機により、移載棚からポッドステージに移載され、外部搬送装置により、筐体の外部に搬出される。
以下成膜シーケンスの１サイクルについて説明する。なお、成膜シーケンスが実行される前の状態では、バルブ３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ、３３０ｄ、３３０ｅ、３３０ｆ、３３０ｇは、閉じられている。
−第１の処理工程−
制御部２８０による各部の制御によって、排気口２３０から反応管２０３の内部の雰囲気が排気されると、制御部２８０は、バルブ３３０ｂ、３３０ｃ、３３０ｄを開作動して、ガスノズル３４０ｃの噴射孔２３４ｃから第２原料ガスとしてシリコン（Ｓｉ）ソースガスを噴射させる。さらに、ガスノズル３４０ｂの噴射孔２３４ｂ、及びガスノズル３４０ｄの噴射孔２３４ｄからキャリアガスとしての不活性ガス（窒素ガス）を噴射させる（図８参照）。つまり、制御部２８０は、第二ノズル室２２２ｂに配置されているガスノズル３４０ｂ、３４０ｃ、３４０ｄの噴射孔２３４ｂ、２３４ｃ、２３４ｄから処理ガスを噴出せせる。
また、制御部２８０は、バルブ３３０ｆ、３３０ｅを開作動して、ガスノズル３４０ａ、３４０ｅの噴射孔２３４ａ、２３４ｅから逆流防止ガスとしての不活性ガス（窒素ガス）を噴射させる。
このとき、制御部２８０は、圧力センサ２４５から得られる圧力が一定になるように真空ポンプ２４６及びＡＰＣバルブ２４４を作動して反応管２０３の内部の雰囲気を排気口２３０から排出し、反応管２０３の内部を負圧とする。これにより、第２原料ガスは、ウェハ２００上を平行に流れた後、第一排気口２３６及び第二排気口２３７を通って間隙Ｓの上部から下部へ流れ、排気口２３０を介して排気管２３１から排気される。
ここで、制御部２８０は、ＭＦＣ３２０ｂ、ＭＦＣ３２０ｃ、ＭＦＣ３２０ｄによってガスの供給量を制御する。具体的には、制御部２８０は、噴射孔２３４ｂからキャリアガスを噴射させる供給量、及び噴射孔２３４ｄからキャリアガスを噴射させる供給量を、噴射孔２３４ｃから第２原料ガスを噴射させる供給量に対して夫々多くする。
なお、本実施形態では、キャリアガスの供給量または流速の少なくとも一方を第２原料ガスのそれに対して多くする。ガスノズル３４０ｂ、３４０ｃから供給されるキャリアガスの夫々の供給量は、原料ガスの供給量の０．１倍〜５００倍で良く、原料ガスの供給量より大きい方が好ましい。さらに、キャリアガスが処理室２０１へ供給されるときの流速は、原料ガスが処理室２０１へ供給されるときの流速に対して速いことが望ましい。例えば、１〔ｓｌｍ〕程度の大流量のキャリアガスは、１０〔Ｐａ〕の処理室２０１において１０〔ｍ／ｓ〕程度の流速となる。
また、噴射孔２３４ｂ、２３４ｃ、２３４ｄは、前述したように、ピンホール状とされており、噴射孔２３４ｂ、２３４ｃ、２３４ｄからの処理ガスの噴射方向は、同じ方向とされている。換言すれば、一対のガスノズル３４０ｂ、３４０ｄの噴射孔２３４ｂ、２３４ｄから夫々噴射されるキャリアガスの噴出方向と、ガスノズル３４０ｃの噴射孔２３４ｃから噴射される第２原料ガスの噴出方向とが並行になる。
なお、流速の速い噴流を用いると、巨視的な移流（強制対流）によるガス流速と、拡散による移動速度の比を大きくすることができる。この比が１より大きくなると、処理室２０１の内部のガス置換は移流が支配的となり、より短時間でガスの置換が行われる。キャリアガスについても、処理時間を短くする観点から、この比を１より大きくすることが好ましい。
一方で、従来構成のように、一のノズル室に一のノズルが配置される場合に噴流を用いると、レイノルズ数の増大に伴う渦や乱流によって、或いは供給スリット２３５の横幅の範囲において正の流速を確保できないことによって、ノズル室を出たガスが、再びノズル室に戻ることがある。そのとき、他のノズル室からのガスが混入することがある。
−第１の排出工程−
所定時間経過して第１の処理工程が完了すると、制御部２８０は、バルブ３３０ｃを閉作動して、ガスノズル３４０ｃからの第２原料ガスの供給を停止する。また、制御部２８０は、バルブ３３０ｂ、バルブ３３０ｄの開度を小さくし、ガスノズル３４０ｂ、３４０ｄの噴射孔２３４ｂ、２３４ｃから逆流防止ガスとしての不活性ガス（窒素ガス）を噴射させる。さらに、制御部２８０は、バルブ３３０ｇを開作動して、ガスノズル３４０ｃの噴射孔２３４ｃから逆流防止ガスとしての不活性ガス（窒素ガス）を噴射させる。
また、制御部２８０は、真空ポンプ２４６及びＡＰＣバルブ２４４を制御し、反応管２０３の内部の負圧の度合を大きくする等して、反応管２０３の内部の雰囲気を排気口２３０から排気する。これと同時に、制御部２８０は、バルブ３３０ｅを間欠的に大きく開放して、ガスノズル３４０ｅの噴射孔２３４ｅからパージガスとしての不活性ガス（窒素ガス）を処理室２０１へ供給し、反応管２０３の内部に滞留しているガスを排気口２３０からパージアウトする。
−第２の処理工程−
所定時間経過して第１の排出工程が完了すると、制御部２８０は、バルブ３３０ａを開作動して、ガスノズル３４０ａの噴射孔２３４ａから第１原料ガスとしてアンモニア（ＮＨ３）ガスを噴射させる。さらに、制御部２８０は、バルブ３３０ｆを閉作動して、ガスノズル３４０ａからの逆流防止ガスとしての不活性ガス（窒素ガス）の供給を停止する。
また、制御部２８０は、バルブ３３０ｅの間欠動作を停止し、ガスノズル３４０ｅの噴射孔２３４ｅから逆流防止ガスとしての不活性ガス（窒素ガス）を噴射させる。
このとき、制御部２８０は、圧力センサ２４５から得られる圧力が一定になるように真空ポンプ２４６及びＡＰＣバルブ２４４を作動して反応管２０３の内部の雰囲気を排気口２３０から排出し、反応管２０３の内部を負圧とする。
これにより、第１原料ガスは、ウェハ２００上を平行に流れた後、第一排気口２３６及び第二排気口２３７を通って間隙Ｓの上部から下部へ流れ、排気口２３０を介して排気管２３１から排気される。
−第２の排出工程−
所定時間経過して第２の処理工程が完了すると、制御部２８０は、バルブ３３０ａを閉作動して、ガスノズル３４０ａからの第１原料ガスの供給を停止する。また、制御部２８０は、バルブ３３０ｆを開作動して、ガスノズル３４０ａの噴射孔２３４ａから逆流防止ガスとしての不活性ガス（窒素ガス）を噴射させる。
さらに、制御部２８０は、真空ポンプ２４６及びＡＰＣバルブ２４４を制御し、反応管２０３の内部の負圧の度合を大きくして、反応管２０３の内部の雰囲気を排気口２３０から排気する。これと同時に、制御部２８０は、バルブ３３０ｅを間欠的に大きく開放して、ガスノズル３４０ｅの噴射孔２３４ｅからパージガスとしての不活性ガス（窒素ガス）を処理室２０１へ供給し、反応管２０３の内部に滞留しているガスを排気口２３０からパージアウトする。
前述したように、第１の処理工程、第１の排出工程、第２の処理工程、及び第２の排出工程を１サイクルとし、これを所定回数繰り返してウェハ２００の処理が完了する。
（まとめ）
以上説明したように、基板処理装置１０では、第２原料ガスが流れるガスノズル３４０ｃが配置された第二ノズル室２２２ｂには、キャリアガスとしての不活性ガス（窒素ガス）が流れるガスノズル３４０ｂ、３４０ｄも配置されている。さらに、ガスノズル３４０ｂ、ガスノズル３４０ｃ、ガスノズル３４０ｄと、ガス供給源３６０ｂ、３６０ｃ、３６０ｄとの間は、夫々ガス供給管３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄによって独立に連通されている。
このため、ガスノズル３４０ｂの噴射孔２３４ｂから噴射されるガスの供給量、ガスノズル３４０ｃの噴射孔２３４ｃから噴射されるガスの供給量、及びガスノズル３４０ｄの噴射孔２３４ｄから噴射されるガスの供給量を、夫々管理することができる。
また、処理室２０１の周方向において、ガスノズル３４０ｃは、ガスノズル３４０ｂとガスノズル３４０ｄとの間に挟まれている。このため、原料ガスとキャリアガスとが、同じガスノズルの同じ噴射孔から処理室に向けて噴射される場合と比して、ウェハ２００に形成される膜の膜厚のばらつきを抑制することができる。
また、ガス供給管３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄには、ＭＦＣ３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄが夫々設けられている。このため、ガスノズル３４０ｂの噴射孔２３４ｂから噴射されるガスの供給量、ガスノズル３４０ｃの噴射孔２３４ｃから噴射されるガスの供給量、及びガスノズル３４０ｄの噴射孔２３４ｄから噴射されるガスの供給量のバランスを、制御することができる。そこで、夫々のガス供給管にＭＦＣが夫々設けられていない場合と比して、ウェハ２００に形成される膜の膜厚のばらつきを抑制することができる。
また、制御部２８０は、ＭＦＣ３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄを制御することで、噴射孔２３４ｂからキャリアガスが噴射される供給量、及び噴射孔２３４ｃからキャリアガスを噴射させる供給量を、噴射孔２３４ｃから原料ガスが噴射される供給量に対して、夫々多くする。このように、第二ノズル室２２２ｂから、原料ガスと、原料ガスを挟むように原料ガスに対して供給量が多いキャリアガスとを流すことで、キャリアガスが原料ガスの拡散を防ぎ、原料ガスがウェハ２００の中心まで届く（図１の矢印参照）。このため、キャリアガスの供給量が原料ガスの供給量に対して少ない場合と比して、ウェハ２００に形成される膜の膜厚のばらつきを抑制することができる。
また、一対のガスノズル３４０ｂ、３４０ｄの噴射孔２３４ｂ、２３４ｄから夫々噴射されるキャリアガスの噴出方向と、ガスノズル３４０ｃの噴射孔２３４ｃから噴射される原料ガスの噴出方向とが実質的に平行になるように噴射孔２３４ｂ、２３４ｃ、２３４ｄが、ガスノズル３４０ｂ、３４０ｃ、３４０ｄに夫々形成されている。実質的に平行は、夫々の噴射方向がウェハの中心を向くように、平行からわずかに内向きに傾いた状態を含む。
これにより、噴射孔２３４ｂ、２３４ｃ、２３４ｄから噴射されるガスは、噴流（好ましくは層流噴流）を形成する。また、噴射孔２３４ｂ、２３４ｄからの平行な噴流は、互いを引き寄せて誘引作用（コアンダ効果）が生じるため、一旦収束する（噴流の間隔が狭くなる）。これにより、その間に挟まれた原料ガスの速度分布の広がりが抑えられることで、原料ガスがウェハ２００の中心まで効果的に届く。このため、噴射方向が夫々異なる場合と比して、ウェハ２００に形成される膜の膜厚のばらつきを抑制することができる。また噴射孔２３４ｂ、２３４ｄから噴射される不活性ガスの流速が十分速ければ、原料ガスも不活性ガスと一緒に運ばれるため、原料ガスの噴射時の初速は低くてよい。その場合、噴射孔２３４ｃの開口は噴射孔２３４ｂ等に比して、大きくすることができる。噴射孔２３４ｃは例えば、複数のウェハ２００に亘って連続的に開口する縦長スリットとすることができる。
第２原料ガスは、しばしば、第１原料ガスよりも分解し易い若しくは反応性が高く、第１原料ガスと同じ方法ではウェハ２００の全体に亘って良子な均一性で供給することが困難な場合がある。輻射によって加熱されることのない大流量の窒素ガスをガスノズル３４０ｂ、３４０ｄから供給することは、第２原料ガスの温度を下げ分解を抑制し、均一な供給に寄与しうる。
＜変形例１＞
次に、変形例１に係る基板処理装置５１０の一例を図９に従って説明する。なお、変形例１については、最初に説明した実施形態と異なる部分を主に説明する。
図９に示されるように、基板処理装置５１０では、基板処理装置１０と同様に、第二ノズル室２２２ｂには、第２原料ガスが流れるガスノズル３４０ｃと、ガスノズル３４０ｃを挟むと共に不活性ガスが流れる一対のガスノズル３４０ｂ、３４０ｄとが配置されている。
この構成において、基板処理装置５１０の制御部５８０は、成膜シーケンスの第１の処理工程において、バルブ３３０ｂ、３３０ｃ、３３０ｄ（図２参照）を開作動する。そして、制御部５８０は、ガスノズル３４０ｃの噴射孔２３４ｃから第２原料ガスとしてシリコン（Ｓｉ）ソースガスを噴射させ、ガスノズル３４０ｂの噴射孔２３４ｂ、及びガスノズル３４０ｄの噴射孔２３４ｄから逆流防止ガスとしての不活性ガス（窒素ガス）を噴射させる（図９の矢印参照）。具体的に、ガスノズル３４０ｂの噴射孔２３４ｂ、及びガスノズル３４０ｄの噴射孔２３４ｄから噴射される不活性ガス（窒素ガス）の流量を、処理室２０１の内部へ供給された第１及び第２の原料ガスが第二ノズル室２２２ｂに流入するのを防ぐために必要な最小の量とする。
つまり、一対のガスノズル３４０ｂ、３４０ｄの噴射孔２３４ｂ、２３４ｄから、噴流ではなく十分少ない流量（例えば第２原料ガスの流量の１倍未満）で、不活性ガス（窒素ガス）を噴射させることで、供給スリット２３５ｂの両側部付近において処理室２０１へ向かう層流（例えばレイノルズ数が１以下）を形成させる。これにより、第二ノズル室２２２ｂから出たガスが再び第二ノズル室２２２ｂに流入する帰還流を防ぐことができる。
この結果、第二ノズル室２２２ｂの内部でのパーティクルが発生するのを抑制することができる。帰還流の抑制は更に、帰還流に混入した、処理室２０１内の他の原料ガス等が第二ノズル室２２２ｂ内に流入または拡散するのを防ぐので、パーティクルの抑制につながる。
また、実施形態に比してガスノズル３４０ｂ、３４０ｄからの不活性ガスの供給量が格段に少ないので、第２原料ガスの希釈が抑制され、或いは第２原料ガスの供給中（第１の処理工程）における物質輸送が主に拡散によって行われることにより、ある種のプロセスにおいてはウェハ２００に形成される膜の膜厚のばらつきを抑制することができる。
＜変形例２＞
次に、変形例２に係る基板処理装置６１０の一例を図１０、図１１に従って説明する。なお、変形例２については、最初に説明した実施形態と異なる部分を主に説明する。基板処理装置６１０は、実施形態の第一ノズル室２２２ａに対応する第一ノズル室６２２ａと、実施形態の第二ノズル室２２２ｂに対応する第二ノズル室６２２ｂと、実施形態の第三ノズル室２２２ｃに対応する第三ノズル室６２２ｃとを備えている。
そして、処理室２０１の周方向の長さについては、第一ノズル室６２２ａの周方向の長さ、第二ノズル室６２２ｂの周方向の長さ、及び第三ノズル室６２２ｃの周方向の長さが、同様の長さとされている。第一ノズル室６２２ａ、第二ノズル室６２２ｂ、及び第三ノズル室６２２ｃは、供給室の一例である。
（第二ノズル室６２２ｂ）
図１０、図１１に示されるように、第二ノズル室６２２ｂには、上端部で折り返したＵ字状のガスノズル６４０ｃが配置されている。さらに、ガスノズル６４０ｃには、上下方向に延びている一対の噴射孔６３４ｃ、６３４ｄが形成されている。具体的には、噴射孔６３４ｃ、６３４ｄは、ガスノズル６４０ｃの上下方向に延びる部分に夫々形成されている。また、噴射孔６３４ｃ、６３４ｄが上下方向で形成されている範囲は、ウェハ２００が上下方向で配置されている範囲を上下方向で覆っている。さらに、一対の噴射孔６３４ｃ、６３４ｄは、供給スリット２３５ｂと夫々対向するように形成されている。
また、ガスノズル６４０ｃを支持するノズル支持部６５０ｃには、ガス供給管６１０ｃが接続されている。ガス供給管６１０ｃには、ガスの流れ方向において上流側から順に、第２原料ガス（シリコンソースガス）を供給する原料ガス供給源６６０ｃ、ＭＦＣ６２０ｃ、及び開閉弁であるバルブ６３０ｃが夫々設けられている。
さらに、ガス供給管６１０ｃのバルブ６３０ｃよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管６１０ｄが接続されている。ガス供給管６１０ｄには、上流方向から順に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給源６６０ｄ、ＭＦＣ６２０ｄ、及びバルブ６３０ｄが夫々設けられている。
（第一ノズル室６２２ａ）
図１０、図１１に示されるように、第一ノズル室６２２ａには、ガスノズル６４０ａと、ガスノズル６４０ａに対して第二ノズル室６２２ｂ側に位置するガスノズル６４０ｂとが配置されている。さらに、ガスノズル６４０ａには、ピンホール状の噴射孔６３４ａが、上下方向に並んで同様の間隔で複数形成されている。また、噴射孔６３４ａが上下方向で形成されている範囲は、ウェハ２００が上下方向で配置されている範囲を上下方向で覆っている。さらに、噴射孔６３４ａは、供給スリット２３５ａと夫々対向するように形成されている。
また、ガスノズル６４０ａを支持するノズル支持部６５０ａには、ガス供給管６１０ａが接続されている。ガス供給管６１０ａには、ガスの流れ方向において上流側から順に、第１原料ガス（アンモニアガス）を供給する原料ガス供給源６６０ａ、ＭＦＣ６２０ａ、及び開閉弁であるバルブ６３０ａが夫々設けられている。
さらに、ガス供給管６１０ａのバルブ６３０ａよりも下流側には、不活性ガス（窒素ガス）を供給するガス供給管６１０ｍが接続されている。ガス供給管６１０ｍには、上流方向から順に、不活性ガス（窒素ガス）を供給する不活性ガス供給源６６０ｍ、ＭＦＣ６２０ｍ、及びバルブ６３０ｍが夫々設けられている。
これに対して、ガスノズル６４０ｂには、ピンホール状の噴射孔６３４ｂが、上下方向の上方部分、及び下方部分に、上下方向に並んで複数形成されている。また、ガスノズル６４０ｂの上方部分に形成されている噴射孔６３４ｂは、最上位のウェハ２００が配置されている範囲を上下方向で覆っている。さらに、ガスノズル６４０ｂの下方部分に形成されている噴射孔６３４ｂは、最下位のウェハ２００が配置されている範囲を上下方向で覆っている。また、噴射孔６３４ｂは、供給スリット２３５ａと夫々対向するように形成されている。
さらに、ガスノズル６４０ｂを支持するノズル支持部６５０ｂには、ガス供給管６１０ｂが接続されている。ガス供給管６１０ｂには、ガスの流れ方向において上流側から順に、不活性ガス（窒素ガス）を供給する不活性ガス供給源６６０ｂ、ＭＦＣ６２０ｂ、及び開閉弁であるバルブ６３０ｂが夫々設けられている。
（第三ノズル室６２２ｃ）
図１０、図１１に示されるように、第三ノズル室６２２ｃには、ガスノズル６４０ｅと、ガスノズル６４０ｅに対して第二ノズル室６２２ｂ側に位置するガスノズル６４０ｆとが配置されている。さらに、ガスノズル６４０ｅには、ピンホール状の噴射孔６３４ｅが、上下方向に並んで同様の間隔で複数形成されている。また、噴射孔６３４ｅが上下方向で形成されている範囲は、ウェハ２００が上下方向で配置されている範囲を上下方向で覆っている。さらに、噴射孔６３４ｅは、供給スリット２３５ｃと夫々対向するように形成されている。
さらに、ガスノズル６４０ｅを支持するノズル支持部６５０ｅには、ガス供給管６１０ｅが接続されている。ガス供給管６１０ｅには、ガスの流れ方向において上流側から順に、第１原料ガス（アンモニアガス）を供給する原料ガス供給源６６０ｅ、ＭＦＣ６２０ｅ、及び開閉弁であるバルブ６３０ｅが夫々設けられている。
また、ガス供給管６１０ｅのバルブ６３０ｅよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管６１０ｎが接続されている。ガス供給管６１０ｎには、上流方向から順に、不活性ガス（窒素ガス）を供給する不活性ガス供給源６６０ｎ、ＭＦＣ６２０ｎ、及びバルブ６３０ｎが夫々設けられている。
これに対して、ガスノズル６４０ｆには、ピンホール状の噴射孔６３４ｆが、上下方向の上方部分、及び下方部分に、上下方向に並んで複数形成されている。また、ガスノズル６４０ｆの上方部分に形成されている噴射孔６３４ｆは、最上位のウェハ２００が配置されている範囲を上下方向で覆っている。さらに、ガスノズル６４０ｆの下方部分に形成されている噴射孔６３４ｆは、最下位のウェハ２００が配置されている範囲を上下方向で覆っている。また、噴射孔６３４ｆは、供給スリット２３５ｃと夫々対向するように形成されている。
さらに、ガスノズル６４０ｆを支持するノズル支持部６５０ｆには、ガス供給管６１０ｆが接続されている。ガス供給管６１０ｆには、ガスの流れ方向において上流側から順に、不活性ガス（窒素ガス）を供給する不活性ガス供給源６６０ｆ、ＭＦＣ６２０ｆ、及び開閉弁であるバルブ６３０ｆが夫々設けられている。
（作用）
基板処理装置６１０の制御部６８０は、成膜シーケンスの第１の処理工程において、バルブ６３０ｃ、６３０ｄを開作動して、ガスノズル６４０ｃの噴射孔６３４ｃ、６３４ｄから第２原料ガスとしてシリコンソースガスを噴射させる。
さらに、成膜シーケンスの第２の処理工程において、バルブ６３０ａ、６３０ｅを開作動して、ガスノズル６４０ａ、６４０ｅの噴射孔６３４ａ、６３４ｅから第１原料ガスとしてアンモニアガスを噴射させる。さらに、制御部６８０は、バルブ６３０ｂ、６３０ｆを開作動して、ガスノズル６４０ｂ、６４０ｆの噴射孔６３４ｂ、６３４ｆから不活性ガス（窒素ガス）を噴射させる。
ここで、噴射孔６３４ａ、６３４ｅから噴射されるアンモニアガスが、上下方向に並べられたウェハ２００の最上位部分、及び最下位部分で余剰となることがある。このような場合は、予め入手した余剰となるガス量の情報に基づいて、制御部６８０は、バルブ６３０ｂ、６３０ｆの開度を制御する。
これにより、ウェハ２００の最上位部分、及び最下位部分で余剰となったアンモニア（ＮＨ３）ガスが、噴射孔６３４ｂ、６３４ｆから噴射された不活性ガス（窒素ガス）によって希釈される。余剰のアンモニア（ＮＨ３）ガスが希釈されることで、上下方向に並べられたウェハ２００へ供給されるアンモニアガスの供給量のばらつきを抑制することができる。
また、上下方向に並べられたウェハ２００へ供給されるアンモニアガスの供給量のばらつきが抑制されることで、上下方向に並べられたウェハ２００に形成される膜の膜厚のばらつきを抑制することができる。
＜変形例３＞
次に、実施形態の変形例３に係る基板処理装置７１０の一例を図１２、図１３に従って説明する。なお、変形例３については、最初に説明した実施形態と異なる部分を主に説明する。
図１２（Ａ）（Ｂ）、図１３に示されるように、基板処理装置７１０の第二ノズル室２２２ｂには、上下方向に延びている２本のガスノズル７４０ｂ、７４０ｃが配置されている。
具体的には、ガスノズル７４０ｂと、ガスノズル７４０ｃとで二重管ノズルが形成されており、ガスノズル７４０ｃは、ガスノズル７４０ｂの内部に収容されている。
ガスノズル７４０ｂの長手方向に直交する断面の形状は、処理室２０１の周方向に延びている長円筒状とされており、ガスノズル７４０ｃの長手方向に直交する断面の形状は、円筒状とされている。
ガスノズル７４０ｂにおいて、処理室２０１の周方向の両側部分には、図１２（Ａ）に示されるように、ピンホール状の噴射孔７３４ｂが夫々形成されている。具体的には、噴射孔７３４ｂは、上方から見て、ガスノズル７４０ｂの壁面に対して傾斜する方向に形成されている。この噴射孔７３４ｂは、上下方向に並んで同様の間隔で複数形成されている。また、噴射孔７３４ｂが上下方向で形成されている範囲は、ウェハ２００が上下方向で配置されている範囲を上下方向で覆っている。さらに、噴射孔７３４ｂは、供給スリット２３５ｂと夫々対向するように形成されている。
ガスノズル７４０ｃは、ガスノズル７４０ｂの内周面と隙間を空けて配置されており、ガスノズル７４０ｃには、ピンホール状の噴射孔７３４ｃが複数形成されている。この噴射孔７３４ｃは、上下方向に並んで同様の間隔で複数形成されている。また、噴射孔７３４ｃが上下方向で形成されている範囲は、ウェハ２００が上下方向で配置されている範囲を上下方向で覆っている。
さらに、ガスノズル７４０ｂの壁面において、ピンホール状の噴射孔７３４ｃと対向する位置には、ピンホール状の噴射孔７３４ｄが形成されている。また、噴射孔７３４ｃ、７３４ｄは、供給スリット２３５ｂと夫々対向するように形成されている。さらに、噴射孔７３４ｃと、噴射孔７３４ｄとを連通させる連通管７４２が複数設けられている。
また、図１３に示されるように、ガスノズル７４０ｂ、７４０ｃを支持する支持部７５０ｂには、ガスノズル７４０ｂの内周面とガスノズル７４０ｃの外周面との間に形成された空間に連通するガス供給管７１０ｂが接続されている。ガス供給管７１０ｂには、ガスの流れ方向において上流側から順に、不活性ガス（窒素ガス）を供給する不活性ガス供給源７６０ｂ、ＭＦＣ７２０ｂ、及び開閉弁であるバルブ７３０ｂが夫々設けられている。
さらに、支持部７５０ｂには、ガスノズル７４０ｃの内部に連通するガス供給管７１０ｃが接続されている。ガス供給管７１０ｃには、ガスの流れ方向において上流側から順に、第２原料ガス（シリコンソースガス）を供給する原料ガス供給源７６０ｃ、ＭＦＣ７２０ｃ、及び開閉弁であるバルブ７３０ｃが夫々設けられている。
この構成において、前述したように、ガスノズル７４０ｂの噴射孔７３４ｂは、上方から見て、ガスノズル７４０ｂの壁面に対して傾斜する方向に形成されている。このため、噴射孔７３４ｂから噴射されるアシストガスとしての不活性ガスの乱流が軽減されることで、アシストガスと、第２原料ガスとの混合を抑制することができる。
また、アシストガスと原料ガスとの混合が抑制されることで、原料ガスがウェハ２００の中心まで届き、ウェハ２００に形成される膜の膜厚のばらつきを抑制することができる。
＜変形例４＞
次に、変形例４に係る基板処理装置８１０の一例を図１４に従って説明する。なお、変形例４については、最初に説明した実施形態と異なる部分を主に説明する。
図１４に示されるように、基板処理装置８１０の第二ノズル室２２２ｂには、上端部で折り返したＵ字状のガスノズル８４０ｃが配置されている。
このガスノズル８４０ｃには、ピンホール状の噴射孔８３４ｃ、８３４ｄが複数形成されている。具体的には、ガスノズル８４０ｃは、上下方向に延びる一対の延設部８４２ｃ、８４２ｄを有する。そして、延設部８４２ｃには、ピンホール状の噴射孔８３４ｃが、上下方向に並んで同様の間隔で複数形成されている。また、噴射孔８３４ｃが上下方向で形成されている範囲は、ウェハ２００が上下方向で配置されている範囲を上下方向で覆っている。さらに、噴射孔８３４ｃは、供給スリット２３５ｂ（図１、図６参照）と夫々対向するように形成されている。
また、延設部８４２ｄには、ピンホール状の噴射孔８３４ｄが、上下方向に並んで同様の間隔で複数形成されている。さらに、噴射孔８３４ｄが上下方向で形成されている範囲は、ウェハ２００が上下方向で配置されている範囲と上下方向で覆っている。また、噴射孔８３４ｄは、供給スリット２３５ｂ（図１、図６参照）と夫々対向するように形成されている。
延設部８４２ｃを支持するノズル支持部８５０ｃには、ガス供給管８１０ｃが接続されている。ガス供給管８１０ｃには、ガスの流れ方向において上流側から順に、第２原料ガス（シリコンソースガス）を供給する原料ガス供給源８６０ｃ、ＭＦＣ８２０ｃ、及び開閉弁であるバルブ８３０ｃが夫々設けられている。さらに、ガス供給管８１０ｃのバルブ８３０ｃよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管８１０ｇが接続されている。ガス供給管８１０ｇには、上流方向から順に、不活性ガス（窒素ガス）を供給する不活性ガス供給源８６０ｇ、ＭＦＣ８２０ｇ、及びバルブ８３０ｇが夫々設けられている。
これに対して、延設部８４２ｄを支持するノズル支持部８５０ｄには、ガス供給管８１０ｄが接続されている。ガス供給管８１０ｄには、ガスの流れ方向において上流側から順に、第２原料ガス（シリコンソースガス）を供給する原料ガス供給源８６０ｄ、ＭＦＣ８２０ｄ、及び開閉弁であるバルブ８３０ｄが夫々設けられている。さらに、ガス供給管８１０ｄのバルブ８３０ｄよりも下流側には、処理ガスを外部に排出するためのガス排出管８１０ｈが接続されている。ガス排出管８１０ｈには、バルブ８３０ｈが設けられ、その先は真空ポンプ２４６に接続されている。
この構成において、基板処理装置８１０の制御部８８０は、成膜シーケンスの第１の処理工程において、バルブ８３０ｃ、８３０ｄ、８３０ｇ、８３０ｈを制御し、ガスノズル８４０ｃの噴射孔８３４ｃ、８３４ｄから原料ガスとしてシリコン（Ｓｉ）ソースガスと、アシストガスとしての不活性ガス（窒素ガス）を噴射させることができる。或いは、ガスノズル８４０ｃ内を不活性ガスでパージすることができる。その場合、ガスノズル８４０ｃ内のガスは、その一部がパージは噴射孔８３４ｃ、８３４ｄから漏れ、残りの大部分が処理室を経ずに排気されるよう、ガス排出管８１０ｈのコンダクタンス等が設計される。変形例４の構成は、一のノズル室に対し、独立に流量を制御可能な複数のガス供給管が設けられている点において、冒頭の実施形態やその変形例と同じである。
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、上述の実施形態およびその変形例では、内管１２の周壁に供給スリット２３５ｂを形成することで、第二ノズル室２２２ｂと処理室２０１とを連通させたが、例えば、図１５に示される変形例５ように、スリットを上下方向で繋いだ大きな開口２３８を内管１２の周壁に形成することで、第二ノズル室２２２ｂと処理室２０１とを連通させてもよい。
また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、原料ガスとして、ハロシラン系ガスを用いることができる。ハロシラン系ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含む原料ガス、すなわち、クロロシラン系ガスを用いることができる。また、クロロシラン系ガスは、Ｓｉソースとして作用する。クロロシラン系ガスとしては、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用いることができる。
（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）
複数の基板を軸方向に並んだ状態で保持する基板保持具と、
前記基板保持具を収容する前記軸方向に延びた円柱状の処理室が形成された管状の管部材であって、前記処理室内の流体を外部に排出するための排出部と、前記排出部とは周方向で異なる位置で前記基板を処理する処理ガスを前記処理室へ供給するための複数の供給孔とが形成された管部材と、
前記管部材の外周面側で前記処理室の周方向に並んで複数形成されると共に前記供給孔によって前記処理室と連通する供給室を区画する区画部材と、
複数の前記供給室に夫々配置され、内部を流れる前記処理ガスを、前記供給孔を通して前記処理室の内部へ噴射する噴射孔が周面に形成され、前記軸方向に延びたガスノズルと、
夫々の前記ガスノズルと夫々のガス供給源との間を夫々連通させる複数のガス供給管と、を備え、
前記供給室は、第１ノズル室と第２ノズル室を含み、
前記処理ガスは前記基板に形成される膜の原料となる原料ガスを含んでおり、前記原料ガスが流れるガスノズルが配置された第２ノズル室には、他の処理ガスが流れるガスノズルが配置されている基板処理装置。
（付記２）
付記１の基板処理装置であって、前記原料ガスが流れるガスノズル及び前記他の処理ガスが流れるガスノズルと連通する前記ガス供給管には、処理ガスの流量を制御する流量制御器が夫々設けられている。
（付記３）
付記１又は付記２に記載の基板処理装置であって、前記他の処理ガスは、噴射された原料ガスをアシストするキャリアガスを含んでおり、
前記第２ノズル室には、原料ガスが流れるガスノズルと、キャリアガスが流れる一対のガスノズルが配置されており、前記周方向において、原料ガスが流れる前記ガスノズルが、キャリアガスが流れる一対の前記ガスノズルに挟まれている。
（付記４）
付記２を引用する付記３に記載の基板処理装置であって、前記流量制御器を制御して、キャリアガスが流れる一対の前記ガスノズルの前記噴射孔から夫々噴射されるキャリアガスの流量若しくは流速を、原料ガスが流れる前記ガスノズルの前記噴射孔から噴射される原料ガスのそれと比して多くする。
（付記５）
付記４に記載の基板処理装置であって、キャリアガスが流れる一対の前記ガスノズルの前記噴射孔から夫々噴射されるキャリアガスの噴出方向と、原料ガスが流れる前記ガスノズルの前記噴射孔から噴射される原料ガスの噴出方向とが実質的に平行になるように前記噴射孔が前記ガスノズルに形成されている。
（付記６）
付記１〜５の何れか１に記載の基板処理装置であって、前記他の処理ガスは、噴射された原料ガスをアシストするキャリアガスを含んでおり、
前記第１ノズル室には、原料ガスが流れるガスノズルと、キャリアガスが流れるガスノズルが配置されており、
原料ガスが流れる前記ガスノズルには、前記軸方向に渡って満遍なく前記噴射孔が形成され、キャリアガスが流れる前記ガスノズルには、上端側の部分、及び下端側の部分にのみ前記噴射孔が形成されている。
（付記７）
付記１〜６の何れか１に記載の基板処理装置であって、前記処理ガスは、噴射された原料ガスをアシストするキャリアガスを含んでおり、
前記第２ノズル室には、原料ガスが流れる前記ガスノズルと、前記ガスノズルを内部に収容されると共にキャリアガスが流れるガスノズルとが配置されており、
原料ガスが流れる前記ガスノズルの内部と、キャリアガスが流れる前記ガスノズルの外部とを連通させ、外部に噴射される原料ガスが流れる複数の連通管を備える。
（付記８）
付記２を引用する付記３に記載の基板処理装置であって、前記流量制御器を制御して、キャリアガスが流れる一対の前記ガスノズルの前記噴射孔から夫々噴射されるキャリアガスの流量を微量とする。
１０ 基板処理装置
１２ 内管（管部材の一例）
１８ａ 第一仕切（区画部材の一例）
１８ｂ 第二仕切（区画部材の一例）
１８ｃ 第三仕切（区画部材の一例）
１８ｄ 第四仕切（区画部材の一例）
２０ 天板
２００ ウェハ（基板の一例）
２０１ 処理室
２１７ ボート（基板保持具の一例）
２２２ａ 第一ノズル室（供給室の一例）
２２２ｂ 第二ノズル室（供給室の一例）
２２２ｃ 第三ノズル室（供給室の一例）
２３４ａ〜２３４ｅ 噴射孔
２３５ａ〜 ２３５ｃ 供給スリット（供給孔の一例）
２３６ 第一排気口（排出部の一例）
２３７ 第二排気口（排出部の一例）
３１０ａ〜３１０ｇ ガス供給管
３２０ａ〜 ３２０ｇ ＭＦＣ（流量制御器の一例）
３４０ａ〜３４０ｅ ガスノズル
３６０ａ 原料ガス供給源
３６０ｂ 不活性ガス供給源
３６０ｃ 原料ガス供給源
３６０ｄ〜３６０ｇ 不活性ガス供給源

Claims (5)

  1. 複数の基板を軸方向に並んだ状態で保持する基板保持具と、
    前記基板保持具を収容する前記軸方向に延びた円柱状の処理室が形成された管状の管部材であって、前記処理室の内部の流体を外部に排出する排出部と、前記排出部とは前記処理室の周方向で異なる位置で前記基板を処理する処理ガスを前記処理室の内部へ供給する複数の供給孔とが形成された管部材と、
    前記管部材の外周面側で前記周方向に並んで複数形成されると共に前記供給孔によって前記処理室と連通する供給室を区画する区画部材と、
    複数の前記供給室に夫々１個以上配置され、内部を流れる前記処理ガスを、前記供給孔を通して前記処理室の内部へ噴射する噴射孔が側面に形成された、前記軸方向に延びたガスノズルと、
    夫々の前記ガスノズルと夫々のガス供給源との間を夫々連通させる複数のガス供給管と、を備え、
    前記供給室は、第１ノズル室と第２ノズル室を含み、
    前記処理ガスは前記基板に形成される膜の原料となる原料ガスを含んでおり、前記原料ガスが流れるガスノズルが配置された前記第２ノズル室には、他の処理ガスが流れるガスノズルが配置されている基板処理装置。
  2. 前記原料ガスが流れるガスノズル及び前記他の処理ガスが流れるガスノズルと連通する前記ガス供給管には、処理ガスの流量を制御する流量制御器が夫々設けられている請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記他の処理ガスは、噴射された原料ガスをアシストするキャリアガスを含んでおり、
    前記第２ノズル室には、原料ガスが流れるガスノズルと、キャリアガスが流れる一対のガスノズルが配置され、前記周方向において、原料ガスが流れる前記ガスノズルが、キャリアガスが流れる一対の前記ガスノズルに挟まれている請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  4. 前記流量制御器を制御して、キャリアガスが流れる一対の前記ガスノズルの前記噴射孔から夫々噴射されるキャリアガスの流量若しくは流速を、原料ガスが流れる前記ガスノズルの前記噴射孔から噴射される原料ガスの流量若しくは流速と比して大きくする請求項２を引用する請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 請求項１の基板処理装置を用いて、
    前記第２ノズル室内に設けられた前記他の処理ガスが流れるガスノズルから、キャリアガスを前記処理室の内部へ噴射しながら、前記第２ノズル室内に設けられた前記原料ガスが流れるガスノズルから、前記原料ガスを前記処理室の内部へ噴射する工程と、
    前記第１ノズル室内に設けられた他の原料ガスが流れるガスノズルから、前記他の原料ガスを前記処理室の内部へ噴射する工程と、
    を行うことで基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法。
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