JP7150923B2 - ガス供給ノズル、基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム - Google Patents

ガス供給ノズル、基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム Download PDF

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昌人 寺崎
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Description

本発明は、ガス供給ノズル、基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、複数多段に配置された処理室内の基板に対して原料ガスと反応ガスを非同時に供給することで、基板上に膜を形成する処理が行われることがある。
特開２００９－２９５７２９号公報
しかしながら、近年では、このような半導体装置は高集積化の傾向にあり、パターンサイズが著しく微細化されているため、基板上に膜を均一に形成することが困難となっている。本発明の目的は、基板間における膜厚均一性を向上させることが可能な技術を提供することにある。
本発明の一態様によれば、
ガスが導入されるノズル基端部と、
前記ノズル基端部の下流端に接続され、前記ガスを導入するための上流側パイプと、前記上流側パイプの下流端に接続され、前記ガスの流れの向きを変える折り返し部と、前記折り返し部の下流端に接続される下流側パイプと、前記上流側パイプおよび前記下流側パイプの側面に設けられ、前記折り返し部の側面には設けられず、前記折り返し部の折り返し方向と異なる方向を向く複数のガス供給孔と、を有するノズル先端部と、
を備え、
前記上流側パイプに配置される前記ガス供給孔と前記下流側パイプに配置される前記ガス供給孔の一対が同じ平面上に配置され、
前記折り返し部は、前記上流側パイプ及び前記下流側パイプにそれぞれ設けられる複数のガス供給孔のうち最も上側に位置するガス供給孔よりも垂直方向上側に設けられ、Ｕ字形状に構成される技術が提供される。
本発明によれば、基板間における膜厚均一性を向上させることが可能となる。
本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型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で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ－Ａ線断面図で示す図である。 本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。 本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理容器とノズルの設置例を示す図である。 本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置のノズルの斜視図を示す図である。 （ａ）は図５のノズルにおける破線領域Ａを拡大した図であり、（ｂ）は図５のノズルにおける破線領域Ｂを拡大した図である。 （ａ）は直管型のノズル形状におけるノズルの高さ方向とガスの反応比率の関係を示した図であり、（ｂ）は図５のノズル形状でノズル先端のガス滞留抑止孔の孔径がφ１．１の場合におけるノズルの高さ方向とガスの反応比率の関係を示した図である。 （ｃ）は図５のノズル形状でノズル先端のガス滞留抑止孔の孔径がφ４の場合におけるノズルの高さ方向とガスの反応比率の関係を示した図であり、（ｄ）は図５のノズル形状でノズル先端のガス滞留抑止孔の孔径がφ８の場合におけるノズルの高さ方向とガスの反応比率の関係を示した図である。 （ａ）は直管型のノズル形状におけるガス反応比率分布のイメージを示す図であり、（ｂ）は図５のノズル形状でノズル先端のガス滞留抑止孔の孔径をφ１．１とした場合におけるガス反応比率分布のイメージを示す図であり、（ｃ）は図５のノズル形状でノズル先端のガス滞留抑止孔の孔径をφ８とした場合におけるガス反応比率分布のイメージを示す図である。 本発明の一実施形態で好適に用いられる成膜シーケンスを示す図である。 （ａ）は図５のノズル形状でノズル先端のガス滞留抑止孔の孔径をφ４とした場合を示す図であり、（ｂ）は図５のノズル形状でノズル先端のガス滞留抑止孔の孔径をφ１．１とした場合を示す図であり、（ｃ）は図５のノズル形状でノズル先端のガス滞留抑止孔の孔径をφ８とした場合を示す図である。 （ｄ）は図５のノズル形状でノズル先端のガス滞留抑止孔の孔径をφ４とし、ノズルの折り返し部分よりも下流側のノズルにガス供給孔を設けた場合を示す図であり、（ｅ）は図５のノズル形状でノズル先端のガス滞留抑止孔の孔径をφ４とし、ノズルの折り返し部分よりも上流側のノズルにガス供給孔を設けた場合を示す図であり、（ｆ）は図５のノズル形状でノズル先端のガス滞留抑止孔の孔径をφ４とし、ノズルの折り返し部分よりも上流側のノズルであってノズル中心とノズル基端部の間にガス供給孔を設けると共に、ノズルの折り返し部分よりも下流側のノズルであってノズル中心とノズルの折り返し部分の間にガス供給孔を設けた場合を示す図であり、（ｇ）は図５のノズル形状でノズル先端のガス滞留抑止孔の孔径をφ４とし、折り返し部分よりも上流側のノズルであってノズル中心とノズルの折り返し部分の間にガス供給孔を設けると共に、ノズルの折り返し部分よりも下流側のノズルであってノズル中心とノズル先端部の間にガス供給孔を設けた場合を示す図である。 （ｈ）は図５のノズル形状でノズル先端のガス滞留抑止孔の孔径をφ４とし、ノズルの折り返し部分よりも下流側のノズルの長さを長くするとともにノズルの折り返し部分よりも下流側のガス供給孔の設置位置を反応管下部に位置するように設けた場合を示す図であり、（ｉ）は図５のノズル形状でノズルの先端のガス滞留抑止孔の孔径をφ４とし、ノズルの折り返し部分よりも下流側のノズルの長さを長くすると共に、ガス供給孔の設置位置をノズルの折り返し部分の上流と下流で同じ高さとした場合を示す図であり、（ｊ）は図５のノズル形状でノズルの先端のガス滞留抑止孔の孔径をφ４とし、ノズルの折り返し部分よりも下流側のノズルの長さを長くすると共に、ノズルの折り返し部分よりも上流側にのみガス供給孔を設けた場合を示す図であり、（ｋ）は図５のノズル形状でノズルの先端のガス滞留抑止孔の孔径をφ４とし、ノズルの折り返し部分よりも下流側のノズルの長さを長くすると共に、ノズルの折り返し部分よりも下流側にのみガス供給孔を設けた場合を示す図である。 本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理容器とノズルの設置例を示す図である。 本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ－Ａ線断面図で示す図である。
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について、図１から図３を用いて説明する。
（１）基板処理装置の構成
（加熱装置）
図１に示すように、処理炉２０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。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は、後述するようにガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する反応管２０３が配設されている。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の筒中空部には、処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、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整列した状態で収容可能に構成されている。
（ガス供給部）
処理室２０１内には、後述する第１のガス供給ノズルとしてのノズル２４９ａ、第２のガス供給ノズルとしてのノズル２４９ｂが、反応管２０３の下部側壁を貫通するようにそれぞれ組み込まれている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、それぞれ石英により構成されている。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。このように、反応管２０３には、２本のノズル２４９ａ，２４９ｂと、２本のガス供給管２３２ａ，２３２ｂとが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することが可能となっている。
但し、本実施形態の処理炉２０２は上述の形態に限定されない。例えば、反応管２０３の下方に、反応管２０３を支持する金属製のマニホールドを設け、各ノズルを、マニホールドの側壁を貫通するように設けてもよい。この場合、マニホールドに、後述する排気管２３１をさらに設けてもよい。この場合であっても、排気管２３１を、マニホールドではなく、反応管２０３の下部に設けてもよい。このように、処理炉２０２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てもよい。
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およ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および開閉弁であるバルブ２４３ｃ，２４３ｄがそれぞれ設けられている。
ガス供給管２３２ａ，２３２ｂの先端部には、後に詳述するノズル２４９ａ，２４９ｂがそれぞれ接続されている。なお、ノズル２４９ａ，２４９ｂを総称して単にノズル２４９とも称する。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、図２に示すように、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の配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、ウエハ２００が配列される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、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、処理室２０１内へ搬入されたウエハ２００の端部（周縁部）の側方にウエハ２００の表面（平坦面）と垂直にそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、Ｌ字型のロングノズルとしてそれぞれ構成されており、それらの各水平部は反応管２０３の下部側壁を貫通するように設けられており、それらの各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，２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａと２５０ｃ，２５０ｂと２５０ｄがそれぞれ設けられている。なお、ノズル２４９ａに設けられたガス供給孔２５０ａと２５０ｃを単にガス供給孔２５０ａ（２５０ｃ）と称したり、ノズル２４９ａに設けられたガス供給孔２５０ｂと２５０ｄを単にガス供給孔２５０ｂ（２５０ｄ）とも称する。さらに、ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂ,２５０ｃ，２５０ｄを総称して単にガス供給孔２５０とも称する。ガス供給孔２５０ａ（２５０ｃ）とガス供給孔２５０ｂ（２５０ｄ）は、反応管２０３の中心を向くようにそれぞれ開口しており、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（２５０ｃ），ガス供給孔２５０ｂ（２５０ｄ）のそれぞれは、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。
このように、本実施形態では、反応管２０３の側壁の内壁と、積層された複数枚のウエハ２００の端部（周縁部）と、で定義される円環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間内に配置したノズル２４９ａ，２４９ｂを経由してガスを搬送している。そして、ノズル２４９ａ，２４９ｂにそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ（２５０ｃ）,２５０ｂ（２５０ｄ）から、ウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内にガスを噴出させている。そして、反応管２０３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に形成される薄膜の膜厚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、原料ガスとして、例えば、所定元素としてのＳｉおよびハロゲン元素を含むハロシラン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
ハロシラン原料ガスとは、気体状態のハロシラン原料、例えば、常温常圧下で液体状態であるハロシラン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ハロシラン原料等のことである。ハロシラン原料とは、ハロゲン基を有するシラン原料のことである。ハロゲン基には、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基等が含まれる。すなわち、ハロゲン基には、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等のハロゲン元素が含まれる。ハロシラン原料は、ハロゲン化物の一種ともいえる。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、または、その両方を意味する場合がある。
ハロシラン原料ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含むＣ非含有の原料ガス、すなわち、無機系のクロロシラン原料ガスを用いることができる。無機系のクロロシラン原料ガスとしては、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスや、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等を用いることができる。これらのガスは、１分子中に少なくとも２つのＳｉを含み、さらにＣｌを含み、Ｓｉ－Ｓｉ結合を有する原料ガスであるともいえる。これらのガスは、後述する成膜処理において、Ｓｉソースとして作用する。
また、ハロシラン原料ガスとしては、例えば、Ｓｉ、Ｃｌおよびアルキレン基を含み、Ｓｉ－Ｃ結合を有する原料ガス、すなわち、有機系のクロロシラン原料ガスであるアルキレンクロロシラン原料ガスを用いることもできる。アルキレン基には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等が含まれる。アルキレンクロロシラン原料ガスを、アルキレンハロシラン原料ガスと称することもできる。アルキレンクロロシラン原料ガスとしては、例えば、ビス（トリクロロシリル）メタン（（ＳｉＣｌ３）２ＣＨ２、略称：ＢＴＣＳＭ）ガス、エチレンビス（トリクロロシラン）ガス、すなわち、１，２－ビス（トリクロロシリル）エタン（（ＳｉＣｌ３）２Ｃ２Ｈ４、略称：ＢＴＣＳＥ）ガス等を用いることができる。これらのガスは、１分子中に少なくとも２つのＳｉを含み、さらにＣおよびＣｌを含み、Ｓｉ－Ｃ結合を有する原料ガスであるともいえる。これらのガスは、後述する成膜処理において、Ｓｉソースとしても作用し、Ｃソースとしても作用する。
また、ハロシラン原料ガスとしては、例えば、Ｓｉ、Ｃｌおよびアルキル基を含み、Ｓｉ－Ｃ結合を有する原料ガス、すなわち、有機系のクロロシラン原料ガスであるアルキルクロロシラン原料ガスを用いることもできる。アルキル基には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が含まれる。アルキルクロロシラン原料ガスを、アルキルハロシラン原料ガスと称することもできる。アルキルクロロシラン原料ガスとしては、例えば、１，１，２，２－テトラクロロ－１，２－ジメチルジシラン（（ＣＨ３）２Ｓｉ２Ｃｌ４、略称：ＴＣＤＭＤＳ）ガス、１，２－ジクロロ－１，１，２，２－テトラメチルジシラン（（ＣＨ３）４Ｓｉ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＴＭＤＳ）ガス、１－モノクロロ－１，１，２，２，２－ペンタメチルジシラン（（ＣＨ３）５Ｓｉ２Ｃｌ、略称：ＭＣＰＭＤＳ）ガス等を用いることができる。これらのガスは、１分子中に少なくとも２つのＳｉを含み、さらにＣおよびＣｌを含み、Ｓｉ－Ｃ結合を有する原料ガスであるともいえる。なお、これらのガスはさらにＳｉ－Ｓｉ結合をも有する。これらのガスは、後述する成膜処理において、Ｓｉソースとしても作用し、Ｃソースとしても作用する。
ＨＣＤＳやＢＴＣＳＭやＴＣＤＭＤＳ等のように常温常圧下で液体状態である液体原料を用いる場合は、液体状態の原料を気化器やバブラなどの気化システムにより気化して、原料ガス（ＨＣＤＳガス、ＢＴＣＳＭガス、ＴＣＤＭＤＳガス等）として供給することとなる。
また、ガス供給管２３２ａからは、原料ガスとは化学構造（分子構造）が異なる反応ガスとして、例えば、炭素（Ｃ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。Ｃ含有ガスとしては、例えば、炭化水素系ガスを用いることができる。炭化水素系ガスは、ＣおよびＨの２元素のみで構成される物質ともいえ、後述する成膜処理においてＣソースとして作用する。炭化水素系ガスとしては、例えば、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガスを用いることができる。
また、ガス供給管２３２ｂからは、原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスとして、例えば、酸素（Ｏ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。Ｏ含有ガスは、後述する成膜処理において、酸化ガス、すなわち、Ｏソースとして作用する。Ｏ含有ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）ガスを用いることができる。
また、ガス供給管２３２ｂからは、原料ガスとは化学構造が異なる反応ガスとして、例えば、水素（Ｈ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。
Ｈ含有ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ）および水素（Ｈ）を含むガスである窒化水素系ガスを用いることができる。窒化水素系ガスは、ＮおよびＨの２元素のみで構成される物質ともいえ、窒素（Ｎ）含有ガスと称することもできる。Ｎ含有ガスは、後述する成膜処理において、窒化ガス、すなわち、Ｎソースとして作用する。窒化水素系ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。
また、Ｈ含有ガスとしては、例えば、Ｎ、ＣおよびＨを含むガスであるアミン系ガスを用いることもできる。アミン系ガスは、Ｃ、ＮおよびＨの３元素のみで構成される物質ともいえ、ＮおよびＣを含むガスと称することもできる。アミン系ガスは、後述する成膜処理において、Ｎソースとしても作用し、Ｃソースとしても作用する。アミン系ガスとしては、例えば、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガスを用いることができる。ＴＥＡのように常温常圧下で液体状態であるアミンを用いる場合は、液体状態のアミンを気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、アミン系ガス（ＴＥＡガス）として供給することとなる。
また、Ｈ含有ガスとしては、例えば、Ｎ、ＣおよびＨを含むガスである有機ヒドラジン系ガスを用いることもできる。有機ヒドラジン系ガスは、Ｎ、ＣおよびＨの３元素のみで構成される物質ともいえ、ＮおよびＣを含むガスと称することもできる。有機ヒドラジン系ガスは、後述する成膜処理において、Ｎソースとしても作用し、Ｃソースとしても作用する。有機ヒドラジン系ガスとしては、例えば、トリメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２（ＣＨ３）Ｈ、略称：ＴＭＨ）ガスを用いることができる。ＴＭＨのように常温常圧下で液体状態であるアミンを用いる場合は、液体状態のアミンを気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、有機ヒドラジン系ガス（ＴＭＨガス）として供給することとなる。
また、Ｈ含有ガスとしては、例えば、水素（Ｈ２）ガスや重水素（Ｄ２）ガス等のＮやＣ非含有のガスを用いることもできる。
ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。
ガス供給管２３２ａから原料ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、原料ガス供給系が構成される。ノズル２４９ａを原料ガス供給系に含めて考えてもよい。原料ガス供給系を原料供給系と称することもできる。ガス供給管２３２ａからハロシラン原料ガスを供給する場合、原料ガス供給系を、ハロシラン原料ガス供給系、或いは、ハロシラン原料供給系と称することもできる。
ガス供給系２３２ａからＣ含有ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、Ｃ含有ガス供給系が構成される。ノズル２４９ａをＣ含有ガス供給系に含めて考えてもよい。ガス供給管２３２ａから炭化水素系ガスを供給する場合、Ｃ含有ガス供給系を、炭化水素系ガス供給系、或いは、炭化水素供給系と称することもできる。
ガス供給系２３２ｂからＯ含有ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、Ｏ含有ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｂをＯ含有ガス供給系に含めて考えてもよい。Ｏ含有ガス供給系を、酸化ガス供給系、或いは、酸化剤供給系と称することもできる。
ガス供給管２３２ｂからＨ含有ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、Ｈ含有ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｂをＨ含有ガス供給系に含めて考えてもよい。ガス供給管２３２ｂからＮおよびＨを含むガスを供給する場合、Ｈ含有ガス供給系を、Ｎ含有ガス供給系、ＮおよびＨを含むガス供給系等と称することもできる。また、ガス供給管２３２ｂからＮ、ＣおよびＨを含むガスを供給する場合、Ｈ含有ガス供給系を、Ｎ含有ガス供給系、Ｃ含有ガス供給系、ＮおよびＣを含むガス供給系等と称することもできる。Ｎ含有ガス供給系を、窒化ガス供給系、或いは、窒化剤供給系と称することもできる。Ｈ含有ガスとして窒化水素系ガス、アミン系ガス、有機ヒドラジン系ガスを供給する場合、Ｈ含有ガス供給系を、窒化水素系ガス供給系、アミン系ガス供給系、有機ヒドラジン系ガス供給系等と称することができる。
上述のＣ含有ガス供給系、Ｏ含有ガス供給系、Ｈ含有ガス供給系のうち、いずれか、或いは、全てのガス供給系を、反応ガス供給系、或いは、リアクタント供給系と称することもできる。
また、主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄにより、不活性ガス供給系が構成される。不活性ガス供給系を、パージガス供給系、希釈ガス供給系、或いは、キャリアガス供給系と称することもできる。
なお、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１に供給される原料ガス、反応ガス、不活性ガスなどのガス全てを総称して処理ガスと称する。
（排気部）
反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。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）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）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。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２４６を作動させた状態で、圧力センサ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、圧力センサ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。
（周辺機構）
反応管２０３の下方には、反応管２０３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、反応管２０３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、反応管２０３の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０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ことが可能なように構成されている。すなわち、ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ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）
基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、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、すなわち、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板２１８が水平姿勢で多段に支持されている。この構成により、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなっている。但し、本実施形態は上述の形態に限定されない。例えば、ボート２１７の下部に断熱板２１８を設けずに、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。
（温度センサ）
反応管２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。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。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。
（制御部）
図３に示すように、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、後述するノズルのエッチング処理や成膜処理の手順や条件等が記載されたエッチングレシピやプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。エッチングレシピやプロセスレシピは、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。また、エッチングレシピやプロセスレシピを、単にレシピともいう。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、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。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ＭＦＣ２４１ａ～２４１ｄ、バルブ２４３ａ～２４３ｄ、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２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ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、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ～２４１ｄによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｄの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ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の昇降動作等を制御するように構成されている。
コントローラ１２１は、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に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。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ている。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、または、その両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
（ガス供給ノズル）
次に、図４から図８を用いて処理ガスを供給するためのノズル２４９について説明する。
図４に示すように、反応管２０３内には、ガスを供給するノズル２４９ａと２４９ｂが垂直方向に延在している。図５に示すように、ノズル２４９は、Ｌ字形状のノズル基端部２７０と、Ｕ字形状のノズル先端部２７１によって構成されている。また、図５および図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、ノズル先端部２７１は、折り返し部２７３と、ノズル基端部２７０と折り返し部２７３とを接続している上流側パイプ２７１－１と、折り返し部２７３の下流端に接続される下流側パイプ２７１－２によって構成されている。処理室２０１内へ処理ガスを供給するガス供給口２５０は、折り返し部２７３の折り返し方向とは異なる方向の上流側パイプ２７１－１、下流側パイプ２７１－２の側面にそれぞれ設けられている。下流側パイプ２７１－２の下流端にはノズル内の処理ガス滞留抑止のためのガス滞留抑止孔２８０が設けられている。
ここで、折り返し部２７３とは、ガス供給ノズルの最上位に位置するガス供給孔２５０よりも垂直方向上側にあるガス供給ノズル２４９を指し、ガス流れの向きを変更する部位を指している。なお、本明細書において「折り返し部２７３」という言葉を用いた場合は、「最上位に位置するガス供給孔２５０よりも垂直方向上側に存在するノズル２４９」を意味する場合と、「ノズル先端部２７１におけるガス流れの向きを変更する部位」を意味する場合のどちらか一方、または、その両方を意味する場合がある。
図６（ｂ）に示すように、ガス滞留抑止孔２８０は、ノズル２４９に供給された処理ガスがノズル内部で滞留することを抑制するため、ガス供給孔２５０よりも大きな孔径となるように形成され、かつ、下流側パイプ２７１－２のパイプ径よりも小さな孔径となるように形成される。このように構成することによって、供給された処理ガスが下流側パイプ２７１－２の下流端に滞留することを抑制することを可能とする。また、ガス滞留抑止孔２８０による排気律速となることを抑制し、均一に活性化された処理ガスをガス供給孔２５０からウエハ２００上に効率よく供給することを可能とする。
仮に、ガス滞留抑止孔２８０の孔径をガス供給孔２５０よりも小さくした場合、ノズル２４９内に供給されたガスが抜けにくくなり、下流側パイプ２７１－２の下流端にガスが滞留してしまう。このため、加熱装置によって加熱されて活性化した処理ガスが、主に下流側パイプ２７１－２の下流端近傍から多く供給され易くなり、水平多段に配列されたウエハ２００における面間の膜厚均一性を得られなくなってしまう。また、活性化した処理ガスによって、下流側パイプ２７１－２の下流端付近の内壁に堆積膜が形成されてしまい、場合によってはガス供給孔２５０が閉塞してしまう可能性もある。逆にガス滞留抑止孔２８０の孔径を一定の径、例えば下流側パイプ２７１－２のパイプ径と同一の孔径となるように形成してしまうと、供給された処理ガスは、ガス滞留抑止孔２８０からの排気律速となってしまい、ガス供給孔２５０からのガス供給が行われ難くなってしまう。
したがって、ガス滞留抑止孔２８０は、ガス供給孔２５０の孔径よりも大きくなるように構成される必要がある。好適には、ガス滞留抑止孔２８０はガス供給孔２５０の孔径の１．１倍～２５倍の範囲となるように構成されることが望ましく、さらに好適には、ガス滞留抑止孔２８０はガス供給孔２５０の孔径の５倍～１５倍の範囲となるように構成されることが望ましい。また、さらに好適には、ガス滞留抑止孔２８０の孔径は、上流側パイプ２７１－１の最下位に位置するガス供給孔２５０ａ（２５０ｂ）の下方に位置する上流側パイプ２７１－１の水平断面Ｓ１を流れるガスの流速と、下流側パイプ２７１－２の最下位に位置するガス供給孔２５０ｃ（２５０ｄ）の下方に位置する下流側パイプ２７１－２の水平断面Ｓ２を流れるガスの流速が同等となるように構成されることが望ましい。
また、ガス滞留抑止孔２８０は、ノズル２４９の先端に下向きに設けられることによって、例えば図１や図４のように排気口の近くにガス滞留抑止孔２８０が位置することとなる。このように構成することにより、ウエハ２００に過剰にガスを供給することを抑制することが可能になるだけでなく、ノズル２４９内に生じたパーティクルなどの副生成物を、ウエハ２００上に付着させることなく排気させやすくなる。
次に、直管型のノズル（例えば後述する図１１のノズル２５１）を用いてガスを供給した場合のノズル内のガス反応比率（分解比率）について図７Ａに示した（ａ）を用い、図５に示すノズル２４９を用いてガスを供給した場合のノズル２４９内のガスの反応比率（分解比率）について図７Ａの（ｂ）と、図７Ｂの（ｃ）～（ｄ）と図８を用いて説明する。図７Ａおよび図７Ｂにおける評価条件は、基板処理温度を６００℃に加熱し、処理ガスとしてＨＣＤＳガスを０．３ｓｌｍ，Ｎ２ガスを０．５ｓｌｍ供給し、基板処理圧力を５０Ｐａとし、ガス供給孔の孔径と数をφ１ｍｍ×１４３個とし、ガス供給孔管の間隔（ピッチ）をおよそ８ｍｍとしている。また、図７Ａおよび図７Ｂに示す（ａ）～（ｄ）は、ノズル２４９の垂直方向の下方から上方にかけてガス供給孔に通し番号を付し、ガス供給孔の通し番号に対応した高さを表したものを縦軸とし、ノズル内の圧力、温度、密度、ガス流速を用いて演算し、求めたノズル２４９内反応比率（ＰＴρ／Ｖａ）を横軸に示している。すなわち、縦軸はノズル２４９の垂直方向の高さを、横軸はノズル２４９内で反応（分解）されるガスの量を示しており、グラフが直線に近いことがウエハ２００間の面間均一性が良いと判断できる。
図７Ａに示す（ａ）では、グラフ上方に行くにしたがってノズル内で処理ガスが反応（分解）していることがわかる。すなわち、処理ガスが導入されるノズル上流部から最も離れた箇所にて処理ガスが反応しており、これをウエハ２００上に形成される所定の膜に照らし合わせてみると、垂直方向上方のウエハ２００となるにつれて膜厚が大きくなり、面間の均一性が得られていないと判断することができる。このことをノズル形状の概略図を用いて分解される量の多少を色の濃淡で示すと、図８に示す（ａ）のように、ノズル上方に向かうにつれて色が濃くなるように示される。
これは、ノズル上方の処理ガスは、ノズル下方の処理ガスに比べて加熱される時間や距離が長くなることが原因であると考えられる。換言すると、供給された処理ガスは、ノズル上方の先端部に向かうにつれて流速が０ｍ／ｓに近づくように遅くなり、流速が遅くなる程に処理ガスが加熱され易くなり、反応し易くなるためと考えられる。
これに対し、図７Ａに示す（ｂ）では、図７Ａに示す（ａ）とは逆にグラフ下方に行くにしたがってノズル２４９内で処理ガスが反応していることがわかる。これは処理ガスが導入されるノズル基端部２７０から最も離れた箇所にて処理ガスが反応しているという点では図７Ａに示す（ａ）と同じであるが、ノズル２４９のガス先端部２７１がＵ字形状を有しており、処理ガスが導入されるノズル上流部から最も離れた箇所であるノズル２４９の先端が垂直方向下方に位置することが原因である。したがって、ウエハ２００上に形成される所定の膜は垂直方向下方に向かうにつれて膜厚が大きくなり、ウエハ２００における面間均一性は得られ難くなっている。
ただし、図７Ａに示す（ｂ）では、孔径がφ１．１ｍｍとなるガス滞留抑止孔２８０をノズル２４９の先端に設けており、ガス滞留抑止孔２８０から処理ガスが排出されるため、図７Ａに示す（ａ）に比べてノズル先端部の処理ガスの流速が速い分、ウエハ２００における膜厚の面間均一性は改善されていると判断できる。
さらに、図７Ｂに示す（ｃ）においても、図７Ａに示す（ｂ）同様にグラフ下方に行くにしたがって、ノズル２４９内でガスが反応していることがわかる。これは図７Ａに示す（ｂ）と同様に、ノズル２４９のガス先端部２７１がＵ字形状を有しており、処理ガスが導入されるノズル上流部から最も離れた箇所であるノズル２４９の先端が垂直方向下方に位置するため、活性化されたガスが下方に供給され易くなるためである。のことをノズル形状の概略図を用いて分解される量の多少を色の濃淡で示すと、図８に示す（ｂ）のように、上流側パイプ２７１－１では、ほぼ均一の色の濃さであるが、下流側パイプ２７１－２においては、ノズル下方に向かうにつれて色が濃くなるように示される。
ここで、図７Ｂに示す（ｃ）では、ノズル下方における反応比率とノズル上方における反応比率とのかい離が、図７Ａに示す（ｂ）と比較して抑制されていることがわかる。これは、ガス滞留抑止孔２８０の孔径がφ４ｍｍと図７Ａに示す（ｂ）よりも大きいため、ノズル２４９の先端部における処理ガスの流速がさらに速くなり、ノズル２４９の先端部における処理ガスの滞留が抑止されていることから、ウエハ２００における膜厚の面間均一性が顕著に改善されていると判断できる。
図７Ｂに示す（ｄ）においては、垂直方向におけるグラフの傾きは殆ど無く、ノズル内における反応比率が上下でほぼ均一であることがわかる。すなわち、ウエハ２００における面間均一性を得られていることがわかる。これは図８に示す（ｃ）に示すように、ガス滞留抑止孔２８０の孔径がφ８ｍｍとして形成されているため、ノズル２４９の先端部における処理ガスの流速が図７Ｂに示す（ｃ）の場合よりも速くなり、ノズル先端部２７１に導入される処理ガスの流速に近づいているためであると考えられる。このようにガス滞留抑止孔２８０を構成することで、ガス供給ノズル２４９に供給された処理ガスが、ガス滞留抑止孔２８０からの排気律速となることなくノズル２４９の先端部における処理ガスの滞留を抑制し、かつ、均一に加熱された処理ガスがガス供給孔から処理室２０１内に供給されていると判断できる。
以上のことから、ガス滞留抑止孔２８０の孔径は、ノズル２４９のノズル径に対し、１／９０倍以上、１倍未満の範囲となるように構成されることが望ましい。好適には、ガス滞留抑止孔２８０の孔径は、ノズル２４９のノズル径に対し、０．３倍以上、０．７倍以下となるように構成されることが望ましい。
また、ガス滞留抑止孔２８０の孔径は、ノズル２４９の先端面積に対し、０．０５倍以上、１倍未満の範囲となるように構成されることが望ましい。好適には、ガス滞留抑止孔２８０の孔径は、ノズル２４９の先端面積に対し、０．１倍以上、０．５以下となるように構成されることが望ましい。
また、ガス滞留抑止孔２８０は、ノズル２４９の先端部の中央に設けるだけでなく、ノズル２４９の先端面であればいずれの場所に設けても良く、複数個設けるようにしても良い。このように構成することによって、より効率的にノズル２４９の先端におけるガスの滞留を抑止することが可能となる。
（２）成膜処理
上述の基板処理装置を用い、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成する処理（以下、成膜処理ともいう）のシーケンス例について、図９を用いて説明する。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。
本実施形態における成膜処理では、
処理室２０１内の基板としてのウエハ２００に対し第１のノズルとしてのノズル２４９ａを介して原料ガスを供給するステップと、
処理室２０１内のウエハ２００に対し石英により構成されノズル２４９ａとは異なる第２のノズルとしてのノズル２４９ｂを介してＯ含有ガスを供給するステップと、
処理室２０１内のウエハ２００に対しノズル２４９ｂを介してＨ含有ガスを供給するステップと、
を非同時に行うサイクルを所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００上に膜を形成する。
なお、図９に示す成膜シーケンスでは、一例として、
処理室２０１内のウエハ２００に対してノズル２４９ａを介してＨＣＤＳガスを供給するステップ１と、
処理室２０１内のウエハ２００に対してノズル２４９ａを介してＣ３Ｈ６ガスを供給するステップ２と、
処理室２０１内のウエハ２００に対してノズル２４９ｂを介してＯ２ガスを供給するステップ３と、
処理室２０１内のウエハ２００に対してノズル２４９ｂを介してＮＨ３ガスを供給するステップ４と、
を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うことで、ウエハ２００上に、Ｓｉ、Ｏ、ＣおよびＮを含む膜、すなわち、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）を形成する。なお、ＳｉＯＣＮ膜を、Ｃを含むシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）、Ｃが添加（ドープ）されたＳｉＯＮ膜、Ｃ含有ＳｉＯＮ膜と称することもできる。
本明細書では、図９に示す成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。なお、以下の変形例や他の実施形態の説明においても、同様の表記を用いることとする。
（ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→Ｏ２→ＮＨ３）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
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（または膜）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（または膜）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（または膜）を形成する」ことを意味する場合がある。
また、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同様であり、その場合、上記説明において、「ウエハ」を「基板」に置き換えて考えればよい。
（ウエハチャージおよびボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）される。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ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内へ搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。
（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ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。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。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。また、回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ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。
（ＳｉＯＣＮ膜の形成処理）
その後、次の４つのステップ、すなわち、ステップ１～４を順次実行する。
［ステップ１］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対し、ＨＣＤＳガスを供給する。
バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内にＨＣＤＳガスを流す。ＨＣＤＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ＨＣＤＳガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
また、ノズル２４９ｂ内へのＨＣＤＳガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
ＭＦＣ２４１ａで制御するＨＣＤＳガスの供給流量は、例えば１～２０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０～１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００～１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１～２６６６Ｐａ、好ましくは６７～１３３３Ｐａの範囲内の圧力とする。ＨＣＤＳガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１～１２０秒、好ましくは１～６０秒の範囲内の時間とする。ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば２５０～７００℃、好ましくは３００～６５０℃、より好ましくは３５０～６００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
ウエハ２００の温度が２５０℃未満となると、ウエハ２００上にＨＣＤＳが化学吸着しにくくなり、実用的な成膜速度が得られなくなることがある。ウエハ２００の温度を２５０℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。ウエハ２００の温度を３００℃以上、さらには３５０℃以上とすることで、ウエハ２００上にＨＣＤＳをより十分に吸着させることが可能となり、より十分な成膜速度が得られるようになる。
ウエハ２００の温度が７００℃を超えると、ＣＶＤ反応が強くなり過ぎる（過剰な気相反応が生じる）ことで、膜厚均一性が悪化しやすくなり、その制御が困難となってしまう。ウエハ２００の温度を７００℃以下とすることで、適正な気相反応を生じさせることができることにより、膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。特に、ウエハ２００の温度を６５０℃以下、さらには６００℃以下とすることで、気相反応よりも表面反応が優勢になり、膜厚均一性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。
よって、ウエハ２００の温度は２５０～７００℃、好ましくは３００～６５０℃、より好ましくは３５０～６００℃の範囲内の温度とするのがよい。
上述の条件下でウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１の層として、例えば１原子層未満から数原子層の厚さのＣｌを含むＳｉ含有層が形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、Ｃｌを含むＳｉ層であってもよいし、ＨＣＤＳ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。
Ｃｌを含むＳｉ層とは、Ｓｉにより構成されＣｌを含む連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるＣｌを含むＳｉ薄膜をも含む総称である。Ｓｉにより構成されＣｌを含む連続的な層を、Ｃｌを含むＳｉ薄膜という場合もある。Ｃｌを含むＳｉ層を構成するＳｉは、Ｃｌとの結合が完全に切れていないものの他、Ｃｌとの結合が完全に切れているものも含む。
ＨＣＤＳの吸着層は、ＨＣＤＳ分子で構成される連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。すなわち、ＨＣＤＳの吸着層は、ＨＣＤＳ分子で構成される１分子層もしくは１分子層未満の厚さの吸着層を含む。ＨＣＤＳの吸着層を構成するＨＣＤＳ分子は、ＳｉとＣｌとの結合が一部切れたものも含む。すなわち、ＨＣＤＳの吸着層は、ＨＣＤＳの物理吸着層であってもよいし、ＨＣＤＳの化学吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。
ここで、１原子層未満の厚さの層とは不連続に形成される原子層のことを意味しており、１原子層の厚さの層とは連続的に形成される原子層のことを意味している。１分子層満の厚さの層とは不連続に形成される分子層のことを意味しており、１分子層の厚さの層
とは連続的に形成される分子層のことを意味している。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、Ｃｌを含むＳｉ層とＨＣＤＳの吸着層との両方を含み得る。但し、上述の通り、Ｃｌを含むＳｉ含有層については「１原子層」、「数原子層」等の表現を用いて表すこととする。
ＨＣＤＳガスが自己分解（熱分解）する条件下、すなわち、ＨＣＤＳガスの熱分解反応が生じる条件下では、ウエハ２００上にＳｉが堆積することでＣｌを含むＳｉ層が形成される。ＨＣＤＳガスが自己分解（熱分解）しない条件下、すなわち、ＨＣＤＳガスの熱分解反応が生じない条件下では、ウエハ２００上にＨＣＤＳが吸着することでＨＣＤＳの吸着層が形成される。ウエハ２００上にＨＣＤＳの吸着層を形成するよりも、ウエハ２００上にＣｌを含むＳｉ層を形成する方が、成膜レートを高くすることができる点では、好ましい。
第１の層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ３，４での改質の作用が第１の層の全体に届かなくなる。また、第１の層の厚さの最小値は１原子層未満である。よって、第１の層の厚さは１原子層未満から数原子層とするのが好ましい。第１の層の厚さを１原子層以下、すなわち、１原子層または１原子層未満とすることで、後述するステップ３，４での改質反応の作用を相対的に高めることができ、ステップ３，４での改質反応に要する時間を短縮することができる。ステップ１での第１の層の形成に要する時間を短縮することもできる。結果として、１サイクルあたりの処理時間を短縮することができ、トータルでの処理時間を短縮することも可能となる。すなわち、成膜レートを高くすることも可能となる。また、第１の層の厚さを１原子層以下とすることで、膜厚均一性の制御性を高めることも可能となる。
第１の層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、ＨＣＤＳガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１の層の形成に寄与した後のＨＣＤＳガスを処理室２０１内から排出する。このとき、バルブ２４３ｃ，２４３ｄは開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留するガスを処理室２０１内から排出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出しなくてもよく、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、その後に行われるステップ２において悪影響が生じることはない。処理室２０１内へ供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量のＮ２ガスを供給することで、ステップ２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。Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
原料ガスとしては、ＨＣＤＳガスの他、例えば、ＯＣＴＳガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガス、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、テトラクロロシランすなわちシリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス等の無機系ハロシラン原料ガスを用いることができる。
また、原料ガスとしては、ＢＴＣＳＥガス、ＢＴＣＳＭガス、ＴＣＤＭＤＳガス、ＤＣＴＭＤＳガス、ＭＣＰＭＤＳガス等の有機系ハロシラン原料ガスを用いることができる。
また、原料ガスとしては、例えば、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８、略称：ＴＳ）ガス等のハロゲン基非含有の無機系シラン原料ガスを用いることができる。
また、原料ガスとしては、例えば、ジメチルシラン（ＳｉＣ２Ｈ８、略称：ＤＭＳ）ガス、トリメチルシラン（ＳｉＣ３Ｈ１０、略称；ＴＭＳ）ガス、ジエチルシラン（ＳｉＣ４Ｈ１２、略称：ＤＥＳ）ガス、１，４－ジシラブタン（Ｓｉ２Ｃ２Ｈ１０、略称：ＤＳＢ）ガス等のハロゲン基非含有の有機系シラン原料ガスを用いることもできる。
また、原料ガスとしては、例えば、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス等のハロゲン基非含有のアミノ系（アミン系）シラン原料ガスを用いることもできる。
なお、原料ガスとして、Ｃソースとしても作用する有機系ハロシラン原料ガスや有機系シラン原料ガスを用いる場合、第１の層中にＣを含ませることが可能となる。結果として、ウエハ２００上に最終的に形成されるＳｉＯＣＮ膜中のＣ濃度を、原料ガスとして無機系ハロシラン原料ガスや無機系シラン原料ガスを用いる場合よりも高めることが可能となる。また、原料ガスとして、ＣソースおよびＮソースとしても作用するアミノ系シラン原料ガスを用いる場合、第１の層中にＣおよびＮをそれぞれ含ませることが可能となる。結果として、ウエハ２００上に最終的に形成されるＳｉＯＣＮ膜中のＣ濃度およびＮ濃度を、原料ガスとして無機系シラン原料ガスを用いる場合よりもそれぞれ高めることが可能となる。
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。
［ステップ２］
ステップ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１の層に対し、熱で活性化させたＣ３Ｈ６ガスを供給する。
このステップでは、バルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄの開閉制御を、ステップ１におけるバルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄの開閉制御と同様の手順で行う。Ｃ３Ｈ６ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＣ３Ｈ６ガスが供給されることとなる。
ＭＦＣ２４１ａで制御するＣ３Ｈ６ガスの供給流量は、例えば１００～１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１～５０００Ｐａ、好ましくは１～４０００Ｐａの範囲内の圧力とする。処理室２０１内におけるＣ３Ｈ６ガスの分圧は、例えば０．０１～４９５０Ｐａの範囲内の圧力とする。処理室２０１内の圧力をこのような比較的高い圧力帯とすることで、Ｃ３Ｈ６ガスをノンプラズマで熱的に活性化させることが可能となる。Ｃ３Ｈ６ガスは熱で活性化させて供給した方が、比較的ソフトな反応を生じさせることができ、後述するＣ含有層の形成が容易となる。Ｃ３Ｈ６ガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１～２００秒、好ましくは１～１２０秒、より好ましくは１～６０秒の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、例えば、ステップ１と同様な処理条件とする。
このとき、処理室２０１内へ流しているガスは熱的に活性化させたＣ３Ｈ６ガスであり、処理室２０１内へはＨＣＤＳガスは流していない。したがって、Ｃ３Ｈ６ガスは気相反応を起こすことはなく、活性化された状態でウエハ２００に対して供給される。その結果、ステップ１でウエハ２００上に形成された第１の層、すなわち、Ｃｌを含むＳｉ含有層の表面上に、炭素含有層（Ｃ含有層）が形成される。Ｃ含有層は、Ｃ層であってもよいし、Ｃ３Ｈ６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。Ｃ含有層は、１分子層未満または１原子層未満の厚さの層、すなわち、不連続な層となる。例えば、Ｃ含有層としてＣ３Ｈ６の吸着層が形成される場合、Ｃ３Ｈ６を構成する分子の化学吸着層が不飽和な状態で形成されることとなる。これにより、ウエハ２００の最表面上に、Ｓｉ、ＣｌおよびＣを含む第２の層が形成されることとなる。第２の層は、Ｃｌを含むＳｉ含有層と、Ｃ含有層と、を含む層となる。なお、条件によっては、第１の層の一部とＣ３Ｈ６ガスとが反応して第１の層が改質（炭化）され、第２の層に、ＳｉＣ層が含まれることもある。
Ｃ含有層は不連続な層とする必要がある。Ｃ含有層を連続的な層とした場合、Ｃｌを含むＳｉ含有層の表面がＣ含有層により全体的に覆われることとなる。この場合、第２の層の表面にＳｉが存在しなくなり、その結果、後述するステップ３での第２の層の酸化反応や、後述するステップ４での第３の層の窒化反応が困難となることがある。上述のような処理条件下では、ＯやＮはＳｉとは結合するが、Ｃとは結合しにくいからである。後述するステップ３やステップ４で所望の反応を生じさせるためには、Ｃ含有層、例えばＣ３Ｈ６の化学吸着層等のＣｌを含むＳｉ含有層上への吸着状態を不飽和状態とし、第２の層の表面にＳｉが露出した状態とする必要がある。なお、ステップ２における処理条件を上述の処理条件範囲内の処理条件とすることで、Ｃ含有層を不続な層とすることが可能となる。
第２の層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、Ｃ３Ｈ６ガスの供給を停止する。そして、ステップ１と同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＣ含有層の形成に寄与した後のＣ３Ｈ６ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排出する。このとき、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排出しなくてもよい点は、ステップ１と同様である。
Ｃ含有ガスとしては、Ｃ３Ｈ６ガスの他、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスやエチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス等の炭化水素系のガスを用いることができる。
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えば、ステップ１で例示した各種希ガスを用いることができる。
［ステップ３］
ステップ２が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第２の層に対し、熱で活性化させたＯ２ガスを供給する。
このステップでは、バルブ２４３ｂ～２４３ｄの開閉制御を、ステップ１におけるバルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄの開閉制御と同様の手順で行う。Ｏ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＯ２ガスが供給されることとなる。
ＭＦＣ２４１ｂで制御するＯ２ガスの供給流量は、例えば１００～１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１～４０００Ｐａ、好ましくは１～３０００Ｐａの範囲内の圧力とする。処理室２０１内におけるＯ２ガスの分圧は、例えば０．０１～３９６０Ｐａの範囲内の圧力とする。処理室２０１内の圧力をこのような比較的高い圧力帯とすることで、Ｏ２ガスをノンプラズマで熱的に活性化させることが可能となる。Ｏ２ガスは熱で活性化させて供給した方が、比較的ソフトな反応を生じさせることができ、後述する酸化をソフトに行うことができる。Ｏ２ガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１～１２０秒、好ましくは１～６０秒の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、例えば、ステップ１と同様な処理条件とする。
このとき、処理室２０１内へ流しているガスは熱的に活性化させたＯ２ガスであり、処理室２０１内へはＨＣＤＳガスもＣ３Ｈ６ガスも流していない。したがって、Ｏ２ガスは気相反応を起こすことはなく、活性化された状態でウエハ２００に対して供給される。ウエハ２００に対して供給されたＯ２ガスは、ステップ２でウエハ２００上に形成されたＳｉ、ＣｌおよびＣを含む第２の層（Ｃｌを含むＳｉ含有層と、Ｃ含有層と、を含む層）の少なくとも一部と反応する。これにより第２の層は、ノンプラズマで熱的に酸化され、Ｓｉ、ＯおよびＣを含む第３の層、すなわち、シリコン酸炭化層（ＳｉＯＣ層）へと変化させられる（改質される）。なお、第３の層を形成する際、第２の層に含まれていたＣｌ等の不純物は、Ｏ２ガスによる改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。すなわち、第２の層中のＣｌ等の不純物は、第２の層中から引き抜かれたり、脱離したりすることで、第２の層から分離する。これにより、第３の層は、第２の層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。
このとき、第２の層の酸化反応は飽和させないようにする。例えば、ステップ１で数原子層の厚さのＣｌを含むＳｉ含有層を形成し、ステップ２で１原子層未満の厚さのＣ含有層を形成した場合は、その表面層（表面の１原子層）の少なくとも一部を酸化させる。この場合、第２の層の全体を酸化させないように、第２の層の酸化反応が不飽和となる条件下で酸化を行う。なお、条件によっては第２の層の表面層から下の数層を酸化させることもできるが、その表面層だけを酸化させる方が、ウエハ２００上に最終的に形成されるＳｉＯＣＮ膜の組成比の制御性を向上させることができ、好ましい。また、例えばステップ１で１原子層または１原子層未満の厚さのＣｌを含むＳｉ含有層を形成し、ステップ２で１原子層未満の厚さのＣ含有層を形成した場合も、同様にその表面層の一部を酸化させる。この場合も、第２の層の全体を酸化させないように、第２の層の酸化反応が不飽和となる条件下で酸化を行う。なお、ステップ３における処理条件を上述の処理条件範囲内の処理条件とすることで、第２の層の酸化反応を不飽和とすることが可能となる。
なおこのとき、特に、Ｏ２ガスの希釈率を高めたり（濃度を低下させたり）、Ｏ２ガスの供給時間を短縮したり、Ｏ２ガスの分圧を下げたりするように、上述の処理条件を調整してもよい。例えば、ステップ２，４よりも、反応ガスの希釈率を高めたり、反応ガスの供給時間を短縮したり、反応ガスの分圧を下げたりしてもよい。これにより、ステップ３における酸化力を適度に低下させることができ、第２の層の酸化反応を不飽和とすることがより容易となる。
ステップ３における酸化力を低下させることで、酸化の過程において、第２の層中からのＣの脱離を抑制することが可能となる。Ｓｉ－Ｃ結合よりもＳｉ－Ｏ結合の方が結合エネルギーが大きいため、Ｓｉ－Ｏ結合を形成するとＳｉ－Ｃ結合が切れてしまう傾向がある。これに対し、ステップ３における酸化力を適度に低下させることで、第２の層中にＳｉ－Ｏ結合を形成する際に、Ｓｉ－Ｃ結合が切れてしまうのを抑制することができ、Ｓｉとの結合が切れたＣが第２の層から脱離するのを抑制することが可能となる。
また、ステップ３における酸化力を低下させることで、酸化処理後の第２の層、すなわち、第３の層の最表面にＳｉが露出した状態を維持することができる。第３の層の最表面にＳｉが露出した状態を維持することにより、後述するステップ４において、第３の層の最表面を窒化させることが容易となる。第３の層の最表面の全体にわたりＳｉ－Ｏ結合やＳｉ－Ｃ結合が形成され、その最表面にＳｉが露出していない状態では、後述するステップ４の条件下においてはＳｉ－Ｎ結合が形成され難い傾向がある。しかしながら、第３の層の最表面にＳｉが露出した状態を維持することにより、すなわち、第３の層の最表面に、後述するステップ４の条件下でＮと結合することができるＳｉを存在させておくことにより、Ｓｉ－Ｎ結合を形成することが容易となる。
第３の層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、Ｏ２ガスの供給を停止する。そして、ステップ１と同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第３の層の形成に寄与した後のＯ２ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排出する。このとき、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排出しなくてもよい点は、ステップ１と同様である。
酸化ガスとしては、Ｏ２ガスの他、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス等のＯ含有ガスを用いることができる。
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えば、ステップ１で例示した各種希ガスを用いることができる。
［ステップ４］
ステップ３が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第３の層に対し、熱で活性化させたＮＨ３ガスを供給する。
このステップでは、バルブ２４３ｂ～２４３ｄの開閉制御を、ステップ１におけるバルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄの開閉制御と同様の手順で行う。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＮＨ３ガスが供給されることとなる。
ＭＦＣ２４１ｂで制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば１００～１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１～４０００Ｐａ、好ましくは１～３０００Ｐａの範囲内の圧力とする。処理室２０１内におけるＮＨ３ガスの分圧は、例えば０．０１～３９６０Ｐａの範囲内の圧力とする。処理室２０１内の圧力をこのような比較的高い圧力帯とすることで、ＮＨ３ガスをノンプラズマで熱的に活性化させることが可能となる。ＮＨ３ガスは熱で活性化させて供給した方が、比較的ソフトな反応を生
じさせることができ、後述する窒化をソフトに行うことができる。ＮＨ３ガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１～１２０秒、好ましくは１～６０秒の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、例えば、ステップ１と同様な処理条件とする。
このとき、処理室２０１内へ流しているガスは熱的に活性化させたＮＨ３ガスであり、処理室２０１内へはＨＣＤＳガスもＣ３Ｈ６ガスもＯ２ガスも流していない。したがって、ＮＨ３ガスは気相反応を起こすことはなく、活性化された状態でウエハ２００に対して供給される。ウエハ２００に対して供給されたＮＨ３ガスは、ステップ３でウエハ２００上に形成された第３の層（ＳｉＯＣ層）の少なくとも一部と反応する。これにより第３の層は、ノンプラズマで熱的に窒化され、Ｓｉ、Ｏ、ＣおよびＮを含む第４の層、すなわち、シリコン酸炭窒化層（ＳｉＯＣＮ層）へと変化させられる（改質される）。なお、第４の層を形成する際、第３の層に含まれていたＣｌ等の不純物は、ＮＨ３ガスによる改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。すなわち、第３の層中のＣｌ等の不純物は、第３の層中から引き抜かれたり、脱離したりすることで、第３の層から分離する。これにより、第４の層は、第３の層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。
また、ウエハ２００に対して活性化させたＮＨ３ガスを供給することで、第３の層が窒化される過程において、第３の層の最表面が改質される。窒化の過程で表面改質処理が施された後の第３の層の最表面、すなわち、第４の層の最表面は、次のサイクルで行うステップ１において、ＨＣＤＳが吸着しやすく、Ｓｉが堆積しやすい表面状態となる。すなわち、ステップ４で使用するＮＨ３ガスは、ＨＣＤＳやＳｉの第４の層の最表面（ウエハ２００の最表面）への吸着や堆積を促進させる吸着および堆積促進ガスとしても作用することとなる。
このとき、第３の層の窒化反応は飽和させないようにする。例えばステップ１～３で数原子層の厚さの第３の層を形成した場合は、その表面層（表面の１原子層）の少なくとも一部を窒化させる。この場合、第３の層の全体を窒化させないように、第３の層の窒化反応が不飽和となる条件下で窒化を行う。なお、条件によっては第３の層の表面層から下の数層を窒化させることもできるが、その表面層だけを窒化させる方が、ウエハ２００上に最終的に形成されるＳｉＯＣＮ膜の組成比の制御性を向上させることができ、好ましい。また、例えばステップ１～３で１原子層または１原子層未満の厚さの第３の層を形成した場合も、同様にその表面層の一部を窒化させる。この場合も、第３の層の全体を窒化させないように、第３の層の窒化反応が不飽和となる条件下で窒化を行う。なお、ステップ４における処理条件を上述の処理条件範囲内の処理条件とすることで、第３の層の窒化反応を不飽和とすることが可能となる。
第４の層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、ＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、ステップ１と同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第４の層の形成に寄与した後のＮＨ３ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排出する。このとき、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排出しなくてもよい点は、ステップ１と同様である。
窒化ガスとしては、ＮＨ３ガスの他、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の窒化水素系ガスや、これらの化合物を含むガス等を用いることができる。
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えば、ステップ１で例示した各種希ガスを用いることができる。
（所定回数実施）
上述した４つのステップを非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＯＣＮ膜を形成することができる。なお、上述のサイクルは複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、上述のサイクルを１回行う際に形成される第４の層（ＳｉＯＣＮ層）の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、第４の層（ＳｉＯＣＮ層）を積層することで形成されるＳｉＯＣＮ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
（パージおよび大気圧復帰）
ＳｉＯＣＮ膜の形成が完了した後、バルブ２４３ｃ，２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄのそれぞれからＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室２０１内がパージされ、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）。
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
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、反応管２０３の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態で、反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出される（ボートアンロード）。処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。
（３）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
（ａ）ノズル先端部２７１をＵ字形状とすることで、ガス供給ノズル内に導入された処理ガスが加熱される時間や距離を長くすることが可能となり、ウエハに対して活性化した処理ガスを均一に供給することが可能となる。
（ｂ）ノズル２４９の先端にガス滞留抑止孔２８０を設けることで、ノズル先端内における処理ガスの滞留を抑止することが可能となる。
（ｃ）ノズル２４９の先端にガス滞留抑止孔２８０を設けることで、ノズル先端に向かうにつれて処理ガスのガス流速が低下することを抑止し、ガス供給孔からウエハに対して均一に処理ガスを供給することが可能となる。
（ｄ）ノズル２４９の先端にガス滞留抑止孔２８０を設けることで、ノズル２４９内に生じたパーティクル等の副生成物がウエハ２００上に付着することを抑止することが可能となる。
（ｅ）ガス滞留抑止孔２８０の孔径をガス供給孔２５０よりも大きく設けることによって、ノズル先端におけるガスの滞留を効率よく抑止することが可能となる。
（ｆ）ガス滞留抑止孔２８０の孔径を、上流側パイプ２７１－１の最上流を供給されたガスが流れる流速と下流側パイプ２７１－２の最下流を供給されたガスが流れる流速とが等しくなるような大きさとすることによって、供給された処理ガスがガス滞留抑止孔２８０からの排気律速となることを抑止しつつ、ガス供給孔２５０からウエハに対して均一にガスを供給することが可能となる。
（変形例）
次に図１０Ａ～図１０Ｃを用いて本発明の変形例を説明する。
図１０Ａに示す（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のように、ノズル２４９の上流側パイプ２７１－１と下流側パイプ２７１－２の両方にガス供給孔２５０を設けるだけでなく、図１０Ｂに示す（ｄ）のように、下流側パイプ２７１－２にのみガス供給孔２５０を設けることで、加熱されて活性化した処理ガスをウエハ２００上に供給し易くなり、ウエハの面間均一性を向上させることができるという効果を得ることができる。
また、図１０Ｂに示す（ｅ）のように、上流側パイプ２７１－１にのみガス供給孔２５０を設けることで、ノズル内にパーティクルなどの副生成物が発生しても下流側パイプ２７１－２側にガス供給孔２５０が設けられていないので、パーティクルなどの副生成物を排気方向に排気し易くすることができるという効果を得ることができる。
また、図１０Ｂに示す（ｆ）および図１０Ｂに示す（ｇ）のように上流側パイプ２７１－１と下流側パイプ２７１－２に設けるガス供給孔２５０の配置高さを異ならせるように形成することによって、ウエハ２００に均一に活性化した処理ガスを供給することが可能となるという効果を得ることができる。すなわち、（ｆ）のようにガス供給孔２５０を設けることで、上流側パイプ２７１－１の高さ方向中央部と、下流側パイプ２７１－２の高さ方向中央部において、活性化した処理ガスを供給し易くなるため、ウエハ配列領域の中央近傍に多く処理ガスを供給することが可能となり、ウエハ配列領域の中央付近において処理ガスの反応が悪い場合に有効に用いることができる。さらに（ｇ）のようにガス供給孔２５０を設けることで、ウエハ配列領域の最上位または最下位近傍において、活性化した処理ガスを供給し易くなるため、ウエハ配列領域の最上位または最下位付近において処理ガスの反応が悪い場合に有効に用いることができる。
また、図１０Ｃに示す（ｈ）～（ｋ）のように下流側パイプ２７１－２の長さを延伸することで、可能な限り垂直方向下方にガス滞留抑止孔２８０を設けることが可能となり、ウエハ２００上にパーティクルなどの副生成物が付着することを抑止することが可能となる。この場合、ガス滞留抑止孔２８０はウエハ２００が支持されている領域よりも下方に設けられるように形成されることが好ましい。すなわち、下流側パイプ２７１－２の長さを延伸させてガス滞留抑止孔２８０をウエハ２００が支持されている領域よりも下方の断熱領域に位置するように形成することで、ガス滞留抑止孔２８０を排気口近傍に配置することが可能となり、パーティクルなどの副生成物を含んだガスを排気口近傍に排出することが可能となる。したがって、仮にノズル２４９内において堆積膜剥がれ等によるパーティクル等の副生成物が生じた場合でも、ガス滞留抑止孔２８０から排出されたガスは、直ちに排気管２３１の排気口から排気されることとなり、ウエハ２００上にパーティクルなどの副生成物が付着することを抑制することが可能となる。
さらに、図１０Ｃに示す（ｈ）のように、断熱領域にもガス供給孔２５０が配置されるように形成すると、エッチングガスを供給して処理室内をクリーニングする際に断熱領域に直接エッチングガスを供給することが可能となるため、断熱領域に堆積した堆積膜を効率良く除去することが可能となる。
＜第２の実施形態＞
次に図１１、図１２を用いて本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態における基板処理装置が第１の実施形態と異なる点は、図１１に示すように、原料ガスを供給するノズル２４９ａをＵ字型ノズルとして配置し、図１および図２に記載したノズル２４９ｂの代わりに、反応ガスや不活性ガスを供給するノズルを直管型ノズル２５１として配置した点であり、その他の構成については第１の実施形態と同様である。
また、図１２に示すように、加熱によって活性化させる必要のある原料ガスを供給するノズル２４９ａのみをＵ字型ノズルとして配置することによって、メンテナンスを容易にしたり、装置コストを低減させることが可能となる。
第２の実施形態のように構成することによって、以下に示す効果を得ることができる。
（ｇ）複雑な構造であるＵ字型ノズルの本数を少なくすることで、装置のメンテナンスを容易にすることができる。
（ｈ）複雑な構造であるＵ字型ノズルの本数を少なくすることで、装置コストを低減させることができる。
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、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り、その効果も得ることができる。
例えば、本発明の第１の実施形態において、ノズル２４９ａと２４９ｂは同一のノズルを用いた場合について説明したが、これに限らず、ノズル２４９ａに図１０Ａに示す（ｃ）を用い、ノズル２４９ｂに図１０Ｂに示す（ｅ）を用いるなど、ガス供給孔の設置位置をノズル２４９ａと２４９ｂで異なるように設けても良い。
また、例えば、本実施形態における成膜シーケンスは、以下に示すように、供給するガスの種類やタイミングを変更することによって形成する膜を変更することができる。
（Ｃ３Ｈ６→ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→Ｏ２→ＮＨ３）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（ＨＣＤＳ→ＮＨ３→Ｃ３Ｈ６→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（ＨＣＤＳ→ＮＨ３→Ｏ２→Ｃ３Ｈ６）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（ＨＣＤＳ→Ｏ２→ＮＨ３→Ｃ３Ｈ６）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（ＨＣＤＳ→Ｏ２→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（ＨＣＤＳ→ＴＥＡ→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ，ＳｉＯＣ
（ＨＣＤＳ→Ｏ２→ＴＥＡ）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ，ＳｉＯＣ
（ＴＥＡ→ＨＣＤＳ→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ，ＳｉＯＣ
（ＨＣＤＳ→Ｈ２→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯ
（ＨＣＤＳ→Ｏ２→Ｈ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯ
（Ｈ２→ＨＣＤＳ→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯ
（ＨＣＤＳ→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＮ
（ＨＣＤＳ→Ｏ２→ＮＨ３）×ｎ ⇒ ＳｉＯＮ
（ＮＨ３→ＨＣＤＳ→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＮ
（ＨＣＤＳ→Ｈ２＋Ｏ２→ＮＨ３）×ｎ ⇒ ＳｉＯＮ
これらの変更例のように、反応ガスを任意に選択して用いたり、原料ガスと反応ガスの供給順序を任意に変更したりすることで、形成される膜の組成、組成比、膜質等を変化させることが可能となる。また、複数種の反応ガスは、任意に組み合わせて用いることも可能である。例えば、ＮＨ３ガスやＴＥＡガスやＨＣＤＳガスにＣ３Ｈ６ガスを添加（混合）して用いることも可能である。これにより、形成される膜の組成、組成比、膜質等を変化させることが可能となる。
図９に示す成膜シーケンスや各変形例により形成したシリコン系絶縁膜を、サイドウォールスペーサとして用いることで、リーク電流が少なく、加工性に優れたデバイス形成技術を提供することが可能となる。また、上述のシリコン系絶縁膜を、エッチストッパーとして用いることで、加工性に優れたデバイス形成技術を提供することが可能となる。また、図９に示す成膜シーケンスや各変形例によれば、プラズマを用いず、理想的量論比のシリコン系絶縁膜を形成することも可能となる。プラズマを用いずシリコン系絶縁膜を形成できることから、例えばＤＰＴのＳＡＤＰ膜等、プラズマダメージを懸念する工程への適応も可能となる。
なお、上述の変形例において、ウエハ２００に対して熱で活性化させたＴＥＡガスを供給するステップでは、ＭＦＣ２４１ｂで制御するＴＥＡガスの供給流量を、例えば１００～１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内の圧力を、例えば１～５０００Ｐａ、好ましくは１～４０００Ｐａの範囲内の圧力とする。また、処理室２０１内におけるＴＥＡガスの分圧は、例えば０．０１～４９５０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＴＥＡガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１～２００秒、好ましくは１～１２０秒、より好ましくは１～６０秒の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、例えば、図９に示す成膜シーケンスのステップ４と同様の処理条件とする。Ｎ、ＣおよびＨを含むガスとしては、ＴＥＡガスの他、例えば、ジエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）２ＮＨ、略称：ＤＥＡ）ガス、モノエチルアミン（Ｃ２Ｈ５ＮＨ２、略称：ＭＥＡ）ガス等のエチルアミン系ガスや、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ、略称：ＴＭＡ）ガス、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ、略称：ＤＭＡ）ガス、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２、略称：ＭＭＡ）ガス等のメチルアミン系ガス等を用いることができる。
その他のステップにおける処理手順、処理条件は、例えば、図９に示す成膜シーケンスにおける各ステップの処理手順、処理条件と同様とすることができる。
さらに、上述の実施形態で説明した成膜シーケンスは、ウエハ２００上に、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属元素を含む酸化膜、すなわち、金属系酸化膜を形成する場合においても、好適に適用可能である。すなわち、上述の成膜シーケンスは、ウエハ２００上に、ＴｉＯＣＮ膜、ＴｉＯＣ膜、ＴｉＯＮ膜、ＴｉＯ膜、ＺｒＯＣＮ膜、ＺｒＯＣ膜、ＺｒＯＮ膜、ＺｒＯ膜、ＨｆＯＣＮ膜、ＨｆＯＣ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＯ膜、ＴａＯＣＮ膜、ＴａＯＣ膜、ＴａＯＮ膜、ＴａＯ膜、ＮｂＯＣＮ膜、ＮｂＯＣ膜、ＮｂＯＮ膜、ＮｂＯ膜、ＡｌＯＣＮ膜、ＡｌＯＣ膜、ＡｌＯＮ膜、ＡｌＯ膜、ＭｏＯＣＮ膜、ＭｏＯＣ膜、ＭｏＯＮ膜、ＭｏＯ膜、ＷＯＣＮ膜、ＷＯＣ膜、ＷＯＮ膜、ＷＯ膜を形成する場合にも、好適に適用することが可能となる。
金属系酸化膜を形成する場合、原料ガスとして、例えば、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ４）ガス、チタニウムテトラフルオライド（ＴｉＦ４）ガス、ジルコニウムテトラクロライド（ＺｒＣｌ４）ガス、ジルコニウムテトラフルオライド（ＺｒＦ４）ガス、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ４）ガス、ハフニウムテトラフルオライド（ＨｆＦ４）ガス、タンタルペンタクロライド（ＴａＣｌ５）ガス、タンタルペンタフルオライド（ＴａＦ５）ガス、ニオビウムペンタクロライド（ＮｂＣｌ５）ガス、ニオビウムペンタフルオライド（ＮｂＦ５）ガス、アルミニウムトリクロライド（ＡｌＣｌ３）ガス、アルミニウムトリフルオライド（ＡｌＦ３）ガス、モリブデンペンタクロライド（ＭｏＣｌ５）ガス、モリブデンペンタフルオライド（ＭｏＦ５）ガス、タングステンヘキサクロライド（ＷＣｌ６）ガス、タングステンヘキサフルオライド（ＷＦ６）ガス等の金属元素およびハロゲン元素を含む無機金属原料ガスを用いることができる。また、原料ガスとして、例えば、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、略称：ＴＭＡ）ガス等の金属元素および炭素を含む有機金属原料ガスを用いることもできる。反応ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。
例えば、以下に示す成膜シーケンスにより、ウエハ２００上に、ＴｉＯＮ膜やＴｉＯ膜を形成することができる。
（ＴｉＣｌ４→ＮＨ３→Ｏ３）×ｎ ⇒ ＴｉＯＮ，ＴｉＯ
（ＴｉＣｌ４→Ｏ３→ＮＨ３）×ｎ ⇒ ＴｉＯＮ，ＴｉＯ
（ＮＨ３→ＴｉＣｌ４→Ｏ３）×ｎ ⇒ ＴｉＯＮ，ＴｉＯ
すなわち、本発明は、半導体元素や金属元素等の所定元素を含む膜を形成する場合に好適に適用することができる。これらの成膜を行う場合においても、上述の実施形態と同様な処理条件にて成膜を行うことができ、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
基板処理に用いられるレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、処理内容（基板上に形成する膜の膜種、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、各種処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて、適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。
上述のプロセスレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。
上述の実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。
これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態や変形例と同様なシーケンス、処理条件にて成膜を行うことができ、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。
また、上述の実施形態や変形例は、適宜組み合わせて用いることができる。また、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態や変形例と同様な処理条件とすることができる。
１２１ コントローラ（制御部）
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２４９ａ，２４９ｂ ノズル（第１のノズル、第２のノズル）

Claims (26)

  1. ガスを導入するための上流側パイプと、前記上流側パイプの下流端に接続され、前記ガスの流れの向きを変える折り返し部と、前記折り返し部の下流端に接続される下流側パイプと、前記上流側パイプおよび前記下流側パイプのうち少なくともいずれか一方の側面に設けられるガス供給孔と、前記上流側パイプと前記下流側パイプが対向する側壁同士を連結する連結部と、を備えるガス供給ノズル。
  2. 前記連結部の断面積は、前記上流側パイプ及び前記下流側パイプの断面積よりも小さく構成される請求項１記載のガス供給ノズル。
  3. 前記連結部は、前記上流側パイプの上流側と前記下流側パイプの下流側を連結するように設けられる請求項１記載のガス供給ノズル。
  4. 前記連結部の高さは、前記ガス供給孔が前記上流側パイプと前記下流側パイプのうち少なくともどちらか一方に設けられる高さである請求項１記載のガス供給ノズル。
  5. 更に、前記上流側パイプと前記下流側パイプのうち少なくともどちらか一方に複数のガス供給孔を有し、
    前記複数のガス供給孔における一対のガス供給孔は、前記上流側パイプの側面に配置されたガス供給孔のそれぞれの前記折り返し部からの距離が、前記下流側パイプの側面に配置されたガス供給孔のそれぞれの前記折り返し部からの距離と同じに構成され、それぞれ前記ガスを供給可能に構成されている請求項１に記載のガス供給ノズル。
  6. 前記複数のガス供給孔は、複数の基板が配列される基板配列領域の側方に、該基板配列領域の一端側から他端側までにわたって設けられている請求項５記載のガス供給ノズル。
  7. 前記複数のガス供給孔は、前記基板の近傍から反応管内に前記ガスを噴出させるように構成されている請求項６記載のガス供給ノズル。
  8. 前記複数のガス供給孔は、前記反応管の中心に向けて前記ガスを噴出させるように構成されている請求項７記載のガス供給ノズル。
  9. 前記上流側パイプ及び前記下流側パイプのそれぞれの側面に配置された前記複数のガス供給孔は、同一の開口面積、かつ、同一のピッチで設けられている請求項５記載のガス供給ノズル。
  10. 更に、前記折り返し部の下流端から垂直方向下方に延伸するように設けられる前記下流側パイプの下端部には、前記下流側パイプの長手方向に向けてガスを排出するガス排出孔が設けられ、
    前記ガス排出孔は、前記上流側パイプの側面に設けられる複数のガス供給孔のうち一番下側に設けられるガス供給孔よりも下側に位置するよう構成されている請求項１記載のガス供給ノズル。
  11. 前記ガス排出孔の総面積は、前記複数のガス供給孔のうちの１つの開口面積よりも大きく、かつ前記下流側パイプの断面積よりも小さく構成されている請求項１０記載のガス供給ノズル。
  12. 前記 上流側パイプに配置される前記ガス供給孔と前記下流側パイプに配置される前記ガス供給孔の一対が同じ平面上に配置され、
    前記折り返し部は、前記上流側パイプ及び前記下流側パイプにそれぞれ設けられる複数のガス供給孔のうち最も上側に位置するガス供給孔よりも垂直方向上側に設けられ、Ｕ字形状に構成される請求項５記載のガス供給ノズル。
  13. 更に、前記上流側パイプに前記ガスを導入するノズル基端部を備え、
    前記ノズル基端部の垂直方向に延びるパイプは、前記折り返し部の折り返し方向において、前記上流側パイプと前記下流側パイプの中間に位置するよう構成される請求項１記載のガス供給ノズル。
  14. 更に、前記上流側パイプに前記ガスを導入するノズル基端部を備え、
    前記ノズル基端部の垂直方向に延びるパイプは、前記上流側パイプと前記下流側パイプを接続する前記折り返し部の中間部の下方であって、前記折り返し部の折り返し方向において、前記上流側パイプの水平断面の中心と前記下流側パイプの水平断面の中心を結ぶ線の中間に位置するよう構成される請求項１記載のガス供給ノズル。
  15. 前記ガスは、原料ガス及び反応ガスのうち少なくともいずれかを含む処理ガスである請求項１記載のガス供給ノズル。
  16. 前記反応ガスは、Ｃ含有ガス、Ｏ含有ガス、Ｈ含有ガスよりなる群から選択される少なくとも一つを含むガスである請求項１５記載のガス供給ノズル。
  17. 前記原料ガスは、無機系ハロシラン原料ガス、有機系ハロシラン原料ガス、ハロゲン基非含有の無機系シラン原料ガス、ハロゲン基非含有の有機系シラン原料ガス、ハロゲン基非含有のアミノ系（アミン系）シラン原料ガス、金属元素およびハロゲン元素を含む無機金属原料ガス、金属元素および炭素を含む有機金属原料ガスよりなる群から選択される少なくとも一つを含むガスである請求項１５記載のガス供給ノズル。
  18. ガスを導入するための上流側パイプと、前記上流側パイプの下流端に接続され、前記ガスの流れの向きを変える折り返し部と、前記折り返し部の下流端に接続される下流側パイプと、前記上流側パイプおよび前記下流側パイプのうち少なくともいずれか一方の側面に設けられるガス供給孔と、前記上流側パイプと前記下流側パイプが対向する側壁同士を連結する連結部と、を備える第１ガス供給ノズルを有する基板処理装置。
  19. 更に、第２のガスを導入するための第２の上流側パイプと、前記第２の上流側パイプの下流端に接続された第２の折り返し部と、前記第２の折り返し部の下流端に接続された第２の下流側パイプとを含む第２のノズル先端部を有し、
    前記第２の上流側パイプおよび前記第２の下流側パイプの側面に配置された複数の第２のガス供給孔は、反応管の中心に向けられるよう構成されている第２ガス供給ノズルを有する請求項１８に記載の基板処理装置。
  20. 前記複数のガス供給孔における一対のガス供給孔は、前記第２の上流側パイプの側面に配置されたガス供給孔のそれぞれの前記第２の折り返し部からの距離が、前記第２の下流側パイプの側面に配置されたガス供給孔のそれぞれの前記第２の折り返し部からの距離と同じに構成され、それぞれ前記ガスを供給可能に構成されている請求項１９に記載の基板処理装置。
  21. 更に、第２のガスを導入するための第２の上流側パイプと、前記第２の上流側パイプの下流端に接続された第２の折り返し部と、前記第２の折り返し部の下流端に接続された第２の下流側パイプとを含む第２のノズル先端部を有し、
    前記第２の下流側パイプの側面に配置された複数の第２のガス供給孔は、前記反応管の中心に向けられるよう構成されている第２ガス供給ノズルを更に有する請求項１９に記載の基板処理装置。
  22. 前記第１ガス供給ノズルを介して反応ガスを前記反応管内に供給するよう構成され、
    前記第２ガス供給ノズルを介して原料ガスを前記反応管内に供給するよう構成されている制御部を更に有する請求項１９に記載の基板処理装置。
  23. 前記反応ガスは、Ｃ含有ガス、Ｏ含有ガス、Ｈ含有ガスのうち、少なくとも一つを含むガスである請求項２２記載の基板処理装置。
  24. 前記原料ガスは、無機系ハロシラン原料ガス、有機系ハロシラン原料ガス、ハロゲン基非含有の無機系シラン原料ガス、ハロゲン基非含有の有機系シラン原料ガス、ハロゲン基非含有のアミノ系シラン原料ガス、金属元素およびハロゲン元素を含む無機金属原料ガス、金属元素および炭素を含む有機金属原料ガスのうち、少なくとも一つを含むガスである請求項２２記載の基板処理装置。
  25. ガスを導入するための上流側パイプと、前記上流側パイプの下流端に接続され、前記ガスの流れの向きを変える折り返し部と、前記折り返し部の下流端に接続される下流側パイプと、前記上流側パイプおよび前記下流側パイプのうち少なくともいずれか一方の側面に設けられるガス供給孔と、前記上流側パイプと前記下流側パイプが対向する側壁同士を連結する連結部と、を備えるガス供給ノズルを介して前記ガスを供給して基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法。
  26. ガスを導入するための上流側パイプと、前記上流側パイプの下流端に接続され、前記ガスの流れの向きを変える折り返し部と、前記折り返し部の下流端に接続される下流側パイプと、前記上流側パイプおよび前記下流側パイプのうち少なくともいずれか一方の側面に設けられるガス供給孔と、前記上流側パイプと前記下流側パイプが対向する側壁同士を連結する連結部と、を備えるガス供給ノズルを介して、前記ガスを供給して基板を処理する手順を、コンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
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