JPWO2007108401A1 - 半導体装置の製造方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

異なるガス種の処理ガスを複数用いても基板上に良質な成膜特性を維持したまま高い生産性を実現する。複数枚の基板を処理室内に搬入する工程と、第１の処理ガスの、処理室内に搬入された複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側への供給と、第２の処理ガスの、処理室内に搬入された複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側への供給と、第１の処理ガスの、処理室内に搬入された複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所への供給と、処理室内で第１の処理ガスと第２の処理ガスとを反応させて非結晶体を形成し複数枚の基板の主面に薄膜を形成する工程と、薄膜を形成した後の基板を前記処理室より搬出する工程と、を有する。

Description

本発明は、異なるガス種の処理ガスを用いて複数枚の基板を処理する半導体装置の製造方法および基板処理装置に関する。

半導体装置の製造方法として、例えば熱化学気相成長法（熱ＣＶＤ法）がある。この熱ＣＶＤ法により、異なるガス種の処理ガスを２種類以上用いてウェハ等の基板上に薄膜を形成することが行われている。特に、複数枚の基板を一括処理する場合は、成膜温度に加熱された処理室内へ異なるガス種の処理ガスを供給して、複数枚の基板に同時に薄膜を形成する。薄膜として、例えば窒化シリコン膜を形成するには、シリコン（Ｓｉ）を含む処理ガスと窒素（Ｎ）を含む処理ガスとを熱分解させて基板上に窒化シリコンを析出させる（例えば、特許文献１参照）。

図４は、複数枚の基板に同時に薄膜を形成する基板処理装置が有する処理炉の一例を示す概略構成図である。この基板処理装置は、例えば、縦型の減圧ＣＶＤ装置として構成されている。この処理炉５は、ヒータ３と反応管４とを備える。反応管４内に形成される処理室２には、複数枚のウェハ９が積層されたボート８が挿入される。処理炉５には、処理室２内へ異なるガス種の処理ガスや不活性ガスを供給するガス供給系１と、処理室２内を排気するポンプ６を有する排気系７とが設けられる。

上記ガス供給系１には、各処理ガス毎にノズルを１つずつ設ける１系統ノズルが用いられるのが一般的である。この１系統ノズルは、成膜処理用のノズルを各処理ガスごとに１つずつ設けるものである。１系統ノズルは、複数のウェハ９が存在している領域外のガス流の上流側（処理室２の下方）に設けられる。したがって、各処理ガスは、ボート８上に積層された複数のウェハ９に向けて、処理室２の下方の各１箇所から供給されるようになっている。
特開２００４−９５９４０号公報

ここで、処理対象の基板の枚数が少ない場合、あるいは、処理対象の基板がパターン密度の低い小口径の基板である場合には、上述の基板処理装置を用いて、基板上に良質な成膜特性をもつ薄膜を形成することができる。これらの場合には、薄膜が形成される基板の表面積が小さいため、成膜に必要な処理ガスの流量、すなわち基板表面積をカバーするに必要な処理ガスの流量を、減圧下であっても上述の処理炉を用いて賄うことができるためである。

ところが、処理対象の基板の枚数が多い場合、あるいは、処理対象の基板がパターン密度の高い大口径の基板である場合には、薄膜が形成される基板の表面積が増加する。この場合、上述の基板処理装置においては、１箇所から一定流量以上の処理ガスを処理室内に供給することが必要となる。しかしながら、処理室内には排気抵抗が存在するため、１箇所から一定流量以上の処理ガスを供給しようとすると、処理室内の圧力が上昇してしまい、処理室内を減圧して成膜することが困難になる。

このため、処理室内を減圧して成膜するには、処理ガスの流量を一定流量以下に制限する必要がある。しかしながら、処理ガスは、複数の基板が積層される積層方向（上流側から下流側）にいくにしたがって、成膜のために徐々に消費されていく。そのため、処理ガスの流量を一定流量以下に制限すると、複数の基板のうちガス流の下流側に存在する基板に供給される処理ガスの量が漸次不足してくる。したがって、異なるガス種を２種類以上用いて化学反応させた非結晶体から形成される薄膜を形成する場合は、特に、実用的な膜厚均一性等の成膜特性を維持することが困難になる。なお、薄膜が形成される基板の表面積の増加を抑制するにはウェハの枚数を少なくすることも考えられるが、そうすると一括処理できるウェハの枚数が減少し、基板処理装置自体の生産性が低下することになる。つまり、異なるガス種の処理ガスを複数用いて複数の基板を処理する場合、成膜特性を優先すると生産性が下がり、生産性を優先すると成膜特性が劣化するという現象が発生する。特に、パターン密度の高い大口径の基板上に薄膜を成膜する場合、この傾向は顕著となる。

本発明の目的は、異なるガス種の処理ガスを用いる場合において、良質な成膜特性を維持したまま、高い生産性を実現し得る半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することにある。

本発明の一態様によれば、複数枚の基板を処理室内に搬入する工程と、前記基板の主面に形成する薄膜を構成する複数の元素のうち少なくとも一つの元素を含み、それ単独で膜を堆積させることの出来る第１の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側への供給と、前記複数の元素のうち他の少なくとも一つの元素を含み、それ単独では膜を堆積させることの出来ない第２の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側への供給と、前記第１の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所への供給と、前記処理室内で前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとを反応させて非結晶体を形成し、前記複数枚の基板の主面に薄膜を形成する工程と、前記薄膜を形成した後の基板を前記処理室より搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、異なるガス種の処理ガスを用いる場合において、良質な成膜特性を維持したまま、高い生産性を実現できる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

上述の通り、従来の基板処理装置、例えば縦型の減圧ＣＶＤ装置では、異なるガス種の各処理ガスが１箇所からしか供給されないと、各処理ガスをウェハ配置領域全体に均一に供給することが難しく、複数のウェハ間及びウェハ面内で膜厚等を均一にすることが難しい（ここで、ウェハ配置領域とは、処理室内において、複数のウェハが配置される領域をいう）。そこで、本実施の形態では、縦型の減圧ＣＶＤ装置を多系統ノズル型のＣＶＤ装置としている。この多系統ノズル型のＣＶＤ装置は、成膜処理用のノズルを、１つまたは複数の処理ガスについて複数ずつ設け、これらを異なる位置に配設した装置である。

［１］第１の実施の形態
本実施の形態の多系統ノズル型のＣＶＤ装置では、一方のガス種を供給するノズルのみを多系統ノズルとするのではなく、他のガス種を供給するノズルも多系統ノズルとしている。

［１−１］構成
図１は、本発明の第１の実施の形態における基板処理装置の一部を構成する処理炉２０２に接続されるガス供給系の詳細図である。図３は、本発明の第１の実施の形態の構成を示す図であり、基板処理装置の処理炉２０２の概略構成図である。なお、処理炉２０２はともに縦断面図として示されている。

（１）装置の構成要素と各構成要素の機能
図３に示す装置は、処理炉２０２と、ガス供給系２３２と、排気系２３１とを有する。ここで、処理炉２０２は、密閉された処理室２０１内において、処理ガスを使って、半導体装置（半導体デバイス）となるウェハ２００の表面に所定の薄膜を形成するための系である。また、ガス供給系２３２は、この処理炉２０２の処理室２０１内に、処理ガス、クリーニングガス、不活性ガス等を供給するための系である。さらに、排気系２３１は、処理室２０１内の雰囲気を排出するための系である。

（２）処理炉２０２の構成要素と各構成要素の機能
図３に示されているように、処理炉２０２は加熱機構としてのヒータ２０６を有する。ヒータ２０６は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース２５１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２０６の内側には、ヒータ２０６と同心円状に反応管としてのプロセスチューブ２０３が配設されている。プロセスチューブ２０３は、内部反応管としてのインナーチューブ２０４と、その外側に設けられた外部反応管としてのアウターチューブ２０５とを有する。インナーチューブ２０４は、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。インナーチューブ２０４の筒中空部には、処理室２０１が形成されている。処理室２０１内には、後述する基板保持具としてのボート２１７が、収容可能に構成されている。ボート２１７は、基板としてのウェハ２００を、水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。アウターチューブ２０５は、例えば石英または炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、内径がインナーチューブ２０４の外径よりも大きく、上端が閉塞し、下端が開口した円筒形状に形成されており、インナーチューブ２０４と同心円状に設けられている。

アウターチューブ２０５の下方には、アウターチューブ２０５と同心円状に、マニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス等の金属部材からなり、上端およ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は、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５とにそれぞれ係合されており、これらをそれぞれ支持するように設けられている。なお、マニホールド２０９とアウターチューブ２０５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２５１に支持されることにより、プロセスチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となっている。プロセスチューブ２０３とマニホールド２０９により反応容器が形成される。

マニホールド２０９の側壁には、処理室２０１内に処理ガスを供給するガス供給系２３２が、処理室２０１内に連通するように接続されている。ガス供給系２３２には、ガス導入部としてのノズル２３０が接続されている。ガス供給系２３２の上流側、すなわちガス供給系２３２のノズル２３０との接続側と反対側には、ガス流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１を介して、図示しない処理ガス供給源や不活性ガス供給源が接続されている。ＭＦＣ２４１には、ガス流量制御部２３５が電気的に接続されている。ＭＦＣ２４１は、処理室２０１内に供給するガスの流量が所望の量となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。なお、ガス供給系２３２の詳細な構成については後述する。

また、マニホールド２０９の側壁には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気系２３１が設けられている。排気系２３１は、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５との隙間によって形成される筒状空間２５０の下端部に配置されており、筒状空間２５０内に連通している。排気系２３１の下流側、すなわち排気系２３１のマニホールド２０９との接続側とは反対側には、圧力検出器としての圧力センサ２４５およびメインバルブ２４２を介して、真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されている。メインバルブ２４２は、処理室２０１と真空排気装置２４６との間を遮断する機能を有すると共に、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるように開度を自在に変更することが出来るように構成されている。メインバルブ２４２および圧力センサ２４５には、圧力制御部２３６が電気的に接続されている。圧力制御部２３６は、処理室２０１内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力センサ２４５により検出された処理室２０１内や排気系２３１内の圧力に基づいて、メインバルブ２４２の開度をフィードバック制御するように構成されている。なお、排気系２３１のメインバルブ２４２の上流側には、過加圧防止処理を行うための過加圧防止ライン２３３が接続されている。過加圧防止ライン２３３には、過加圧防止バルブ２３４が挿入されている。処理室２０１内の圧力が過加圧になって、その過加圧が圧力センサ２４５により検出されると、圧力制御部２３６が過加圧防止バルブ２３４を開いて処理室２０１内の過加圧状態を開放させる。

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なっている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属からなり、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が設けられる。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、ボート２１７を回転させる回転機構２５４が設置されている。回転機構２５４の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通して、後述するボート２１７に接続されている。回転機構２５４によりボート２１７を回転させることで、ウェハ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、プロセスチューブ２０３の外部に垂直に設備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。これによりボート２１７を処理室２０１に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構２５４及びボートエレベータ１１５には、駆動制御部２３７が電気的に接続されている。駆動制御部２３７は、回転機構２５４及びボートエレベータ１１５が所望のタイミングで所望の動作をするように、回転機構２５４及びボートエレベータ１１５を制御するように構成されている。

ボート２１７は、例えば石英（ＳｉＯ_２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、複数枚のウェハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。なおボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状をした断熱部材としての断熱板２１６が、水平姿勢で多段に複数枚配置されている。断熱板２１６は、ヒータ２０６からの熱をマニホールド２０９側に伝えにくくするように構成されている。

本実施の形態では、ウェハ配置領域Ｒは３つの領域からなる。それらは、例えば、図１に示すように上（ガス流の下流側）から順にサイドダミーウェハ配置領域Ｒ_２、プロダクトウェハ／モニタウェハ配置領域Ｒ_１、サイドダミーウェハ配置領域Ｒ_０である。

プロセスチューブ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。ヒータ２０６と温度センサ２６３には、温度制御部２３８が電気的に接続されている。温度制御部２３８は、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づき、処理室２０１内の温度が所望のタイミングで所望の温度分布となるように、ヒータ２０６への通電具合を制御するように構成されている。具体的には、温度制御部２３８は、処理室２０１内に搬入された複数枚のウェハ２００の主面温度が処理ガスが熱分解される温度まで昇温するように、ヒータ２０６を制御するように構成されている。また、温度制御部２３８は、複数枚のウェハ２００間の主面温度が複数枚のウェハ２００が配置される領域全体にわたり実質的に均等になるように、ヒータ２０６を制御するように構成されている。ここで、実質的に均等な温度とは、温度勾配が完全に０であるのが当然好ましいが、多少の温度勾配、例えば０〜±１０℃程度の温度勾配がある場合も含まれるものとする。

ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部２３９に電気的に接続されている。これら、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８、主制御部２３９は、コントローラ２４０として構成されている。

（３）ガス供給系２３２の構成要素と各構成要素の機能
図１に示すように、上記ガス供給系２３２は、第１のガス供給ノズルとしてのノズル４１〜４４と、ノズル４５と、第２のガス供給ノズルとしてのノズル４６〜４９と、ノズル５０〜５１と、配管部６１〜１０９と、エアバルブ１２１〜１６０と、ＭＦＣ１７１〜１８４と、コントローラ２４０とを有する。

ここで、ノズル４１〜４４及びノズル４５は、成膜処理とアフタパージ処理とクリーニング処理と大気戻し処理とに兼用されるノズルである。また、ノズル４６〜４９及びノズル５０は、成膜処理とアフタパージ処理と大気戻し処理とに兼用されるノズルである。さらに、ノズル５１は、クリーニングガス処理と大気戻し処理とに兼用されるノズルである。これらのノズル４１〜５１は、例えば、石英により構成されている。ここで、アフタパージ処理とは、成膜処理が終了した後、ノズル４１〜５１及び処理室２０１を不活性ガスで浄化する処理である。クリーニング処理とは、成膜処理によりプロセスチューブ２０３及びノズル４１〜５０等に堆積した反応生成物をクーリングする処理である。大気戻し処理とは、アフタパージ処理が終了した後に、処理室２０１の圧力を大気圧に戻す処理である。

配管部６１〜１０９は、ノズル４１〜５１に各種ガスを供給するための配管である。エアバルブ１２１〜１６０は、配管部６１〜１０９をそれぞれ開閉するバルブである。ＭＦＣ１７１〜１８４は、配管部６２〜６６、６８〜６９、７６〜８０、８２、８８内を流れるガスの単位時間当たりの流量をそれぞれ制御するコントローラである。コントローラ２４０は、ガス流量制御部２３５を介してエアバルブ１２１〜１６０の開閉と、ＭＦＣ１７１〜１８４の動作をそれぞれ制御するように構成されている。

なお、エアバルブ１２１〜１２５とエアバルブ１３２〜１３６とは、配管部６２〜６６内を流れる処理ガスもしくは配管部７０〜７４内を流れる不活性ガスを、選択的に配管部８９〜９３内に供給する機能を有する。また、エアバルブ１５１〜１５５とエアバルブ１５６〜１６０とは、配管部８３〜８７内を流れるクリーニングガスもしくは配管部８９〜９３内を流れるガス（処理ガスまたは不活性ガス）を、配管部１０５〜１０９内に選択的に供給する機能を有する。

また、エアバルブ１４２〜１４６とエアバルブ１２７〜１３１とは、配管部７６〜８０内を流れる処理ガスもしくは配管部９９〜１０３内を流れる不活性ガスを、配管部９４〜９８内に選択的に供給する機能を有する。

（４）ノズル４１〜５１の配置構成
第１のガス供給ノズルとしての上記ノズル４１〜４４は、Ｌ形管形状として構成されており、処理室２０１の内壁に沿って鉛直方向（基板の配列方向）に立ち上げられている（延在されている）。ノズル４１〜４４の基端部は、マニホールド２０９の側壁に形成されたノズル通し穴を介して、マニホールド２０９の側壁の外部に位置決めされている。また、ノズル４１〜４４の先端部は、処理室２０１内に搬入された複数枚のウェハ２００が配置される領域内のガス流の途中箇所に位置決めされている。具体的には、それぞれのノズル４１〜４４の先端部は、複数枚のウェハ２００が配置される領域内において、ガス流に沿って設けられた互いに位置（高さ）の異なる複数の途中箇所にそれぞれ位置決めされている。例えば、ノズル４１〜４４の各先端部は、プロダクトウェハ／モニタウェハ配置領域Ｒ_１に存在する例えば１００枚のウェハの略下（ガス流の上流側）から数えて７６枚目、略５１枚目、略２６枚目、略１枚目にそれぞれ位置決めされている。

また、第２のガス供給ノズルとしての上記ノズル４６〜４９も、ノズル４１〜４４と同様に、Ｌ形管形状として構成されており、処理室２０１の内壁に沿って鉛直方向（基板の配列方向）に立ち上げられている（延在されている）。ノズル４６〜４９の基端部は、マニホールド２０９の側壁に形成されたノズル通し穴を介して、マニホールド２０９の側壁の外部に位置決めされている。また、ノズル４６〜４９の先端部は、複数枚のウェハ２００が配置される領域内のガス流の途中箇所であって、ノズル４１〜４４の先端部と実質的に同一の位置（高さ）になるように位置決めされている。例えば、ノズル４６〜４９の各先端部も、ノズル４１〜４４の各先端部と同様に、プロダクトウェハ／モニタウェハ配置領域Ｒ_１に存在する例えば１００枚のウェハの略７６枚目、略５１枚目、略２６枚目、略１枚目にそれぞれ位置決めされている。

また、上記ノズル４５、５０は、直管形状として構成されており、処理室２０１内部において水平方向に設けられ、鉛直方向に立ち上げられていない（延在されていない）。ノズル４５、５０の基端部は、マニホールド２０９の側壁に形成されたノズル通し穴を介して、マニホールド２０９の側壁の外部に位置決めされている。また、ノズル４５、５０の先端部は、ウェハ配置領域Ｒ外のガス流の上流側に位置決めされている。すなわち、ノズル４５および５０の先端部は、ウェハ配置領域Ｒ外の下方に位置決めされている。なお、ノズル４５および５０の形状は、上述の形態に限らず、Ｌ形管形状として構成され、鉛直方向に立ち上げられていてもよい（延在されていてもよい）。

また、上記ノズル５１は、Ｌ形管形状として構成されており、処理室２０１の内壁に沿って鉛直方向に立ち上げられている。ノズル５１の基端部は、マニホールド２０９の側壁に形成されたノズル通し穴を介して、マニホールド２０９の側壁の外部に位置決めされている。また、ノズル５１の先端部は、ウェハ配置領域Ｒ外のガス流の上流側に位置決めされている。すなわち、ノズル５１の先端部は、ウェハ配置領域Ｒ外の下方に位置決めされている。

以上のように構成されることにより、ノズル４１〜４４内及び４６〜４９内のガス流路は、通常、ノズル４５、５０、５１内のガス流路と比べて長くなっている。

なお、後述する配管部の接続構成において示すように、ノズル４１〜４５からは、第１の処理ガスをそれぞれ供給することができるように構成されている。また、ノズル４６〜５０からは、第１の処理ガスと異なるガス種である第２の処理ガスをそれぞれ供給することができるように構成されている。なお、ノズル４１〜５０の先端部からは、処理ガスの他、不活性ガスをそれぞれ供給することができるように構成されている。さらに、ノズル４１〜４５の先端部からは、処理ガス及び不活性ガスの他、ガスクリーニング用のクリーニングガスをそれぞれ供給することができるように構成されている。なお、ノズル５１の先端部からは、クリーニングガスの他、不活性ガスを処理室２０１内に供給することができるように構成されている。

（５）配管部６１〜１０９の接続構成
上記配管部６１の上流側端部は、第１の処理ガスの蓄積源（図示せず）に接続され、下流側端部は、配管部６２〜６６の上流側端部に接続されている。この配管部６２〜６６の下流側端部は、それぞれ配管部８９〜９３の上流側端部に接続されている。この配管部８９〜９３の下流側端部は、それぞれ配管部１０５〜１０９の上流側端部に接続されている。この配管部１０５〜１０９の下流側端部は、ノズル４１〜４５の基端部（ガス入力口）に接続されている。

上記配管部７５の上流側端部は、第２の処理ガスの蓄積源（図示せず）に接続され、下流側端部は、配管部７６〜８０の上流側端部に接続されている。この配管部７６〜８０の下流側端部は、それぞれ配管部９４〜９８の上流側端部に接続されている。この配管部９４〜９８の下流側端部はノズル４６〜５０の基端部に接続されている。

上記配管部８１の上流側端部は、クリーニングガスの蓄積源（図示せず）に接続され、下流側端部は、配管部８２、８８の上流側端部に接続されている。配管部８２の下流側端部は、配管部８３〜８７の上流側端部に接続されている。この配管部８３〜８７の下流側端部は、それぞれ配管部１０５〜１０９の上流側端部に接続されている。上記配管部８８の下流側端部は、ノズル５１の基端部に接続されている。なお、上記配管部８８の上流側端部は、配管部１０４の下流側端部にも接続されている。配管部１０４の上流側端部は、配管部６８の下流側端部に接続されている。

上記配管部６７の上流側端部は、不活性ガスの蓄積源（図示せず）に接続され、下流側端部は、配管部６８、６９の上流側端部に接続されている。配管部６８の下流側端部は、配管部９９〜１０３の上流側端部に接続されている。この配管部９９〜１０３の下流側端部は、配管部９４〜９８の上流側端部に接続されている。配管部６９の下流側端部は、配管部７０〜７４の上流側端部に接続されている。この配管部７０〜７４の下流側端部は、配管部８９〜９３の上流側端部に接続されている。

上記において、第１の処理ガスとしては、ウェハ２００の主面に形成する薄膜を構成する複数の元素のうち少なくとも一つの元素を含み、それ単独で膜を堆積させることの出来るガスが用いられる。また、第２の処理ガスとしては、ウェハ２００の主面に形成する薄膜を構成する複数の元素のうち、他の少なくとも一つの元素を含み、それ単独では膜を堆積させることの出来ないガスが用いられる。例えば、ウェハ２００の主面に窒化シリコン膜（Ｓｉ_３Ｎ_４膜）を形成する場合は、第１の処理ガスとして、例えば、ＤＣＳ（ジクロルシラン；ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガスが用いられ、第２の処理ガスとして、例えば、ＮＨ_３（アンモニア）ガスや、有機アンモニアガスとしてＣＨ_３−ＮＨ−ＮＨ_２（モノメチルヒドラジン）ガスや（ＣＨ_３）_２−Ｎ−ＮＨ_２（ジメチルヒドラジン）ガス等が用いられる。つまり、第２の処理ガスとしては、例えばＮＨ_３系ガスが用いられる。また、不活性ガスとして、例えばＮ_２（窒素）ガスが用いられ、クリーニングガスとして、例えばＮＦ_３（三フッ化窒素）ガスが用いられる。また、高温酸化膜（ＳｉＯ_２膜）を形成する場合には、第１の処理ガスとして、例えばＤＣＳ（ジクロルシラン；ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガスやＳｉＨ_４（シラン）ガスが用いられ、第２の処理ガスとして、例えばＮ_２Ｏ（二酸化窒素）ガスやＮＯ（一酸化窒素）ガス等の酸化窒素ガスが用いられる。なお、本明細書全体に亘って、第１の処理ガスとしてＤＣＳガスを、第２の処理ガスとしてＮＨ_３ガスを用い、ウェハ２００上にＳｉ_３Ｎ_４膜を形成する場合を代表例として説明する。

（６）エアバルブ１２１〜１６０とＭＦＣ１７１〜１８４の挿入構成
上記エアバルブ１２１〜１２５とＭＦＣ１７１〜１７５は、それぞれ配管部６２〜６６に挿入されている。この場合、ＭＦＣ１７１〜１７５は、それぞれエアバルブ１２１〜１２５の上流側に挿入されている。上記エアバルブ１３２〜１３６は、それぞれ配管７０〜７４に挿入されている。上記エアバルブ１５１〜１５５は、それぞれ配管８３〜８７に挿入されている。上記エアバルブ１５６〜１６０は、それぞれ配管８９〜９３に挿入されている。

上記エアバルブ１３７〜１４１と、ＭＦＣ１７８〜１８２と、エアバルブ１４２〜１４６とは、それぞれ配管部７６〜８０に挿入されている。この場合、ＭＦＣ１７８〜１８２は、それぞれエアバルブ１３７、１４２、エアバルブ１３８、１４３、エアバルブ１３９、１４４、エアバルブ１４０、１４５、エアバルブ１４１、１４６の間に挿入されている。上記エアバルブ１２７〜１３１は配管部９９〜１０３に挿入されている。

上記エアバルブ１４８とＭＦＣ１７７は、配管部６９に挿入されている。この場合、ＭＦＣ１７７は、エアバルブ１４８の下流側の挿入されている。上記エアバルブ１２６とＭＦＣ１７６は配管部６８に挿入されている。この場合、ＭＦＣ１７６は、エアバルブ１２６の下流側に挿入されている。

上記エアバルブ１４７とＭＦＣ１８３は、配管部８２に挿入されている。この場合、ＭＦＣ１８３は、エアバルブ１４７の下流側に挿入されている。上記エアバルブ１４９、１５０とＭＦＣ１８４は、配管部８８に挿入されている。この場合、ＭＦＣ１８４は、エアバルブ１４９、１５０の間に挿入されている。

（７）本発明と第１の実施の形態との関係

上記構成においては、ノズル４５、配管部１０９、バルブ１６０、配管部９３、バルブ１２５、配管部６６、ＭＦＣ１７５、配管部６１が、本発明の「第１の処理ガスを複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側へ供給する第１のガス供給部」に対応する。また、ノズル４１〜４４、配管部１０５〜１０８、バルブ１５６〜１５９、配管部８９〜９２、配管部６２〜６５、エアバルブ１２１〜１２４、ＭＦＣ１７１〜１７４、配管部６１が、本発明の「第１の処理ガスを複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所へ供給する第２のガス供給部」に対応する。また、ノズル５０、配管部９８、バルブ１４６、ＭＦＣ１８２、バルブ１４１、配管部８０、配管部７５が、本発明の「第２の処理ガスを複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側へ供給する第３のガス供給部」に対応する。また、ノズル４６〜４９、配管部９４〜９７、配管部７６〜７９、バルブ１４２〜１４５、ＭＦＣ１７８〜１８１、バルブ１３７〜１４０、配管部７５が、本発明の「第２の処理ガスを複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所へ供給する第４のガス供給部」に対応する。また、排気系３３が、本発明の「排気部」に対応する。さらに、プロダクトウェハ／モニタウェハ配置領域Ｒ_１が、本発明の「複数枚の基板が配置される領域」に対応する。

［１−２］動作
続いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ＣＶＤ法によりウェハ２００上に薄膜を形成する方法について説明する。この方法は、上述した処理炉２０２を有する基板処理装置により実施される。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２４０により制御される。

（１）全体的な動作
まず、ウェハ２００の表面に所定の薄膜を形成する場合の全体的な動作を説明する。

まず、プロセスチューブ２０３内から搬出されているボート２１７に、複数枚のウェハ２００が装填（ウェハチャージ）される。これにより、ボート２１７に、薄膜が形成されるべき複数枚、例えば１００枚、直径３００ｍｍのウェハ２００が収容される。ウェハチャージが終了すると、複数枚のウェハ２００を保持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて、図３に示されているように、処理室２０１内に搬入（ボートローディング）される（基板を処理室内に搬入する工程）。この状態で、シールキャップ２１９はＯ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。

このボートロード処理が終了すると、処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置２４６によって真空排気される。これにより、処理室２０１内の雰囲気が排気系２３１を介して排出される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定される。この測定された圧力に基づいて、メインバルブ２４２の開度がフィードバック制御される。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０６によって加熱される。そして、ヒータ２０６への通電具合は、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づき、処理室２０１内が所望の温度分布となるようにフィードバック制御される。具体的には、ヒータ２０６への通電具合は、処理室２０１内に搬入された複数枚のウェハ２００の主面温度が少なくとも第１の処理ガス及び第２の処理ガスが共に熱分解される温度まで昇温されるように、また、複数枚のウェハ２００間の主面温度が複数枚のウェハ２００が配置される領域全体にわたり実質的に均等になるように制御される。続いて、回転機構２５４により、ボート２１７が回転されることで、ウェハ２００が回転される。

真空排気処理が終了すると、成膜処理が実行される。すなわち、処理ガスの供給源から供給され、ＭＦＣ２４１にて所望の流量となるように制御されたガスは、ガス供給系２３２を流通してノズル２３０から処理室２０１内に導入される。導入されたガスは、処理室２０１内を上昇し、インナーチューブ２０４の上端開口から筒状空間２５０内に流出して、排気系２３１から排気される。処理ガスは、処理室２０１内を通過する際にウェハ２００の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によってウェハ２００の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。なお、成膜処理の詳細については後述する。

この成膜処理が終了すると、アフタパージ処理が実行される。すなわち、ガス供給系２３２のガス出力口（先端部）から処理室２０１内に不活性ガスが供給される。また、このとき、真空排気装置２４６によって真空排気処理が実行される。その結果、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスにより浄化される。

このアフタパージ処理が終了すると、大気戻し処理が実行される。すなわち、真空排気処理が停止され、不活性ガスの供給処理だけが実行される。その結果、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される。

この大気戻し処理が終了すると、ボートアンロード処理が実行される。すなわち、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、成膜処理の済んだウェハ２００が、ボート２１７に保持された状態で、マニホールド２０９の下端からプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンローディング）される（基板を処理室より搬出する工程）。その後、成膜処理の済んだウェハ２００は、ボート２１７より回収され（ウェハディスチャージ）、１バッチ目の処理が終了する。以下、同様に、２バッチ目以降も、次の複数のウェハ２００に対して上述した処理が実行される。

（２）プロセスチューブ２０３の内壁等をクリーニングする場合の動作
次に、プロセスチューブ２０３の内部等をクリーニングする場合の動作を説明する。

この場合、ノズル５１のガス出力口（先端部）から処理室２０１内にクリーニングガスが供給される。これにより、プロセスチューブ２０３の内壁やノズル４１〜５１の外壁等に堆積した反応生成物がエッチングされる。また、このとき、真空排気装置２４６によって真空排気処理が実行される。これにより、エッチングされた反応生成物が、排気系２３１を介して処理室２０１外に排出される。

（３）ノズル４１〜４５の内壁をクリーニングする場合の動作
次に、ノズル４１〜４５の内壁をクリーニングする場合の動作を説明する。

本実施の形態では、このクリーニング処理は、プロセスチューブ２０３の内壁のクリーニング処理と同時に行われる。この場合、成膜処理用のノズル４１〜４５のガス入力口（基端部）には、配管部８３〜８７からクリーニングガスが供給される。これにより、ノズル４１〜４５の内壁に堆積している反応生成物がクリーニングガスによってエッチングされる。また、このとき、真空排気装置２４６によって真空排気処理が実行される。これにより、エッチングされた反応生成物は、ノズル４１〜４５のガス出力口（先端部）から処理室２０１内に出力（排出）される。そして、処理室２０１内に出力（排出）された反応生成物は、排気系２３１を介して処理室２０１外に排出される。

なお、このクリーニング処理は、例えば、５本のノズル４１〜４５を予め定めた順序に従って順次１本ずつ選択することにより、１本ずつ行われる。この場合、選択されていない４本のノズルには、配管部７０〜７４のうちの４本から不活性ガスが供給される。また、このとき、５本のノズル４６〜５０には配管部９４〜９８から不活性ガスが供給される。これにより、ノズルのオーバーエッチングが防止される。

すなわち、クリーニング処理が終了したノズルの内部には、通常、クリーニングガスが残存する。したがって、これをそのまま放置すると、ノズルの内壁全体がオーバーエッチングされる。しかしながら、本実施の形態では、クリーニング処理の終了したノズルに不活性ガスが供給される。これにより、このノズルの内部に残存するクリーニングガスが追い出される。その結果、クリーニングガスの残存によるオーバーエッチングが防止される。

また、本実施の形態では、ノズル４１〜４５の内壁のクリーニング処理は、プロセスチューブ２０３の内壁のクリーニング処理と同時に行われる。この際、クリーニング処理の行われていないノズルに不活性ガスを供給しなければ、ノズル５１により処理室２０１内に供給されたクリーニングガスが、クリーニング処理の行われていないノズルの内部に侵入してしまう。その結果、ノズル４１〜４５およびノズル４６〜５０の内壁の先端部でオーバーエッチングが発生してしまう。しかしながら、本実施の形態では、クリーニング処理が終了したノズルやクリーニング処理が行われていないノズルに、不活性ガスが供給される。これにより、これらのノズルに対するクリーニングガスの侵入が阻止される。その結果、クリーニングガスの侵入によるオーバーエッチングが防止される。

（４）ガス供給系２３２のガス供給動作
次に、ガス供給系２３２のガス供給動作について説明する。

（４−１）成膜処理を行う場合の動作
まず、成膜処理を行う場合の動作を説明する。成膜処理は、第１の処理ガスのガス流の上流側への供給と、第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給と、第２の処理ガスのガス流の上流側への供給と、第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給と、薄膜を形成する工程を有する。以下に、各工程について説明する。

まず、コントローラ２４０により、エアバルブ１２１〜１２５、１３７〜１４６、１５６〜１６０が開かれ、その他のエアバルブ１２６〜１３６、１４７〜１５５は閉じられる。

これにより、配管部６１〜６６、８９〜９３、１０５〜１０９を介して、ノズル４１〜４５に第１の処理ガス（ＤＣＳガス）が供給される。

そして、ノズル４５からは、第１の処理ガスが、処理室２０１内に搬入された複数枚のウェハ２００が配置される領域（プロダクトウェハ／モニタウェハ配置領域Ｒ_１）外の上流側に供給される（第１の処理ガスのガス流の上流側への供給）。

また、ノズル４１〜４４からは、第１の処理ガスが、複数枚のウェハ２００が配置される領域（プロダクトウェハ／モニタウェハ配置領域Ｒ_１）内のガス流の途中箇所へ供給される（第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給）。すなわち、ノズル４４からは１００枚の積層したウェハ２００の略１枚目に、ノズル４３からは略２６枚目に、ノズル４２からは略５１枚目に、ノズル４１からは略７６枚目に、第１の処理ガスがそれぞれ供給される。この際、第１の処理ガスは、ガス流の上流側から、すなわち処理室２０１内の下方から供給される。

また、この場合、コントローラ２４０により、ノズル４１〜４５に供給される第１の処理ガスの単位時間当たりの流量の目標値が指定される。これにより、ＭＦＣ１７１〜１７５によって、ノズル４１〜４５に供給される第１の処理ガスの単位時間当たりの流量が制御される。その結果、ノズル４１〜４５に供給される第１の処理ガスの単位時間当たりの流量が上記目標値に設定される。

また、ノズル４１〜４５に第１の処理ガス（ＤＣＳガス）が供給されると同時に、配管部７５〜８０、９４〜９８を介して、ノズル４６〜５０に第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）が供給される。

そして、ノズル５０からは、第２の処理ガスが、処理室２０１内に搬入された複数枚のウェハ２００が配置される領域（プロダクトウェハ／モニタウェハ配置領域Ｒ_１）外の上流側に供給される（第２の処理ガスのガス流の上流側への供給）。

また、ノズル４６〜４９からは、第２の処理ガスが、複数枚のウェハ２００が配置される領域（プロダクトウェハ／モニタウェハ配置領域Ｒ_１）内のガス流の途中箇所へ供給される（第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給）。すなわち、ノズル４９からは１００枚の積層したウェハ２００の略１枚目に、ノズル４８からは略２６枚目に、ノズル４７からは略５１枚目に、ノズル４６からは略７６枚目に、第２の処理ガスがそれぞれ供給される。

また、この場合、コントローラ２４０により、ノズル４６〜５０に供給される第２の処理ガスの単位時間当たりの流量の目標値が指定される。これにより、ＭＦＣ１７８〜１８２によって、ノズル４６〜５０に供給される第２の処理ガスの単位時間当たりの流量が制御される。その結果、ノズル４６〜５０に供給される第２の処理ガスの単位時間当たりの流量が上記目標値に設定される。

上述の通り本実施の形態では、第１の処理ガス（ＤＣＳガス）と、第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）とが、処理室２０１内に同時に供給されて熱分解等を起こし、第１の処理ガス（ＤＣＳガス）に含まれる１つの元素（Ｓｉ）と第２の処理ガス（ＮＨ_３）に含まれる１つの元素（Ｎ）とが化学反応し、非結晶体（Ｓｉ_３Ｎ_４）を形成し、複数のウェハ２００上にＳｉ_３Ｎ_４（窒化シリコン）膜が形成される（薄膜を形成する工程）。このときの反応式は次の通りである。
３ＳｉＨ_２Ｃｌ_２＋１０ＮＨ_３→Ｓｉ_３Ｎ_４＋６ＮＨ_４Ｃｌ＋６Ｈ_２ （Ａ）
具体的には、図１５に示すとおり、ノズル４５から供給された第１の処理ガスとノズル５０から供給された第２の処理ガスとが、第１の処理ガスに含まれる１つの元素と第２の処理ガスに含まれる１つの元素とが化学反応し、非結晶体を形成し、主にガス流の上流側（処理室２０１内の下方）から１枚目〜２５枚目までのウェハ２００に薄膜を形成させる。また、ノズル４３から供給された第１の処理ガスとノズル４８から供給された第２の処理ガスとが熱分解し、第１の処理ガスに含まれる１つの元素と第２の処理ガスに含まれる１つの元素とが化学反応し、非結晶体を形成し、主に２６枚目〜５０枚目までのウェハ２００に薄膜を形成させる。同様にノズル４２とノズル４７からの供給により、５１枚目〜７５枚目、ノズル４１とノズル４６からの供給により、７６枚目〜１００枚目のウェハ２００に薄膜を形成させる。

なお、第１の処理ガスと第２の処理ガスとの反応を促進させるため、ウェハ２００の主面の温度を、第１の処理ガス及び第２の処理ガスが共に熱分解される温度まで昇温することが好ましい。すなわち、処理室２０１内を、６００℃〜８００℃の範囲の温度の中から選択した温度で、ウェハ２００が配置される領域全体にわたり実質的に均等になるように加熱維持することが好ましい。例えば、ＤＣＳガスは、ウェハ２００の主面の温度が略７６０℃である場合に消費される量が多くなる。

また、第１の処理ガスと第２の処理ガスとの反応温度が変化すると、形成される窒化シリコン膜におけるシリコン（Ｓｉ）元素と窒素（Ｎ）元素との組成比率が変化してしまうという特性がある。そして、シリコン元素と窒素元素との組成比率が変化すると、窒化シリコン膜の誘電率が変化してしまうという特性がある。従って、窒化シリコン膜の膜質をウェハ２００間で均一に保つため、各ウェハ２００の主面温度を、複数枚のウェハ２００が配置される領域（プロダクトウェハ／モニタウェハ配置領域Ｒ_１）全体にわたって実質的に均等に保持することが好ましい。なお、ウェハ２００上に形成される酸化膜についても同様である。

さらに、窒化シリコン膜におけるシリコン元素と窒素元素の組成比率や、酸化膜におけるシリコン元素と酸素元素との組成比率を、複数のウェハ２００間で均一に保つには、第１の処理ガスの供給流量と第２の処理ガスの供給流量の比率を、複数枚のウェハ２００が配置される領域（プロダクトウェハ／モニタウェハ配置領域Ｒ_１）全体にわたって実質的に均等に保持することが好ましい。従って、第１の処理ガスのガス流の上流側への供給におけるガスの供給流量に対する第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給におけるガスの供給流量の流量比と、前記第２の処理ガスのガス流の上流側への供給におけるガスの供給流量に対する前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給におけるガスの供給流量の流量比とを、実質的に同一にすることが好ましい。

なお、上述のように複数のウェハ２００上に一括して窒化シリコン膜を形成する場合において、膜応力が小さく、且つウェハ２００間およびウェハ２００の面内で均一な窒化シリコン膜を形成するためには、ＮＨ_３ガスの供給流量を、ＤＣＳガスの供給流量の３倍ないし１０倍とすることが好ましい。

（４−２）処理ガスのアフタパージ処理を行う場合の動作
次に、処理ガスのアフタパージ処理を行う場合の動作を説明する。

この場合は、エアバルブ１２６〜１３６、１４８、１５６〜１６０が開かれ、その他のエアバルブ１２１〜１２５、１３７〜１４７、１４９〜１５５は閉じられる。これにより、配管部６７、６８、９９〜１０３、９４〜９８を介して、ノズル４６〜５０に不活性ガスが供給される。この場合、ノズル４６〜５０に供給される不活性ガスの単位時間当たりの流量が、コントローラ２４０の指示に基づいて、ＭＦＣ１７６により制御される。

また、ノズル４６〜５０に不活性ガスが供給されると同時に、配管部６９、７０〜７４、８９〜９３、１０５〜１０９を介して、ノズル４１〜４５に不活性ガスが供給される。この場合、ノズル４１〜４５に供給される不活性ガスの単位時間当たりの流量が、コントローラ２４０の指示に基づいて、ＭＦＣ１７７により制御される。

また、このとき、真空排気装置２４６によって真空排気処理が実行される。その結果、ガス供給系２３２内、処理室２０１内、排気系２３１内に残存している残存ガスが、排気系２３１外へ除去される。

（４−３）クリーニング処理を行う場合の動作
以下に、プロセスチューブ２０３の内壁等とノズル４１〜４５の内壁のクリーニング処理を行う場合の動作を説明する。

多系統ノズル型のＣＶＤ装置では、プロセスチューブ２０３の内壁やノズル４１〜４４、４６〜４９の外壁のうちヒータ２０６と対向する領域の温度は、Ｓｉ_３Ｎ_４の成膜温度まで上昇する。そのため、プロセスチューブ２０３の内壁やノズル４１〜４４、４６〜４９の外壁のうちヒータ２０６と対向する領域には、反応生成物としてのＳｉ_３Ｎ_４膜が堆積される。そして、反応生成物は、その堆積量が多くなると剥がれてパーティクルとなる。したがって、プロセスチューブ２０３の内壁やノズル４１〜４４、４６〜４９の外壁を、クリーニングする必要がある。

また、ノズル４１〜４４、４６〜４９の内壁のうちヒータ２０６と対向する領域の温度も、前記成膜温度まで上昇する。これにより、特にＤＣＳガスを供給するノズル４１〜４４の内壁には、主にＤＣＳガスが５００℃以上で熱分解反応を起こし、反応生成物としてのＰｏｌｙ−Ｓｉが堆積する。さらに、ノズル４１〜４４の内壁には、ＤＣＳガスの熱分解反応に起因するＰｏｌｙ−Ｓｉの堆積量より少ないものの、ＮＨ_３ガスやＮＨ_３ガスが熱分解したＮ_２成分がノズル４１〜４４内に入り込むことで、反応生成物としてのＳｉ_３Ｎ_４等の膜が成膜される。そして、反応生成物は、その堆積量が多くなると剥がれてパーティクルとなる。したがって、ノズル４１〜４４の内壁も、プロセスチューブ２０３の内壁等と同様に、クリーニングする必要がある。

また、Ｓｉ_３Ｎ_４膜をウェハ２００に成膜するプロセスでは、反応生成物として塩化アンモニウム（ＮＨ_４Ｃｌ）が生成される（上記反応式（Ａ）参照）。そして、この塩化アンモニウムは、主に、ヒータ２０６と対向する領域よりもガス流の下流側に流れる。そして、塩化アンモニウムは、約１５０℃未満の低温状態となると、該下流側の排気系７を構成する排気管等の内壁等に付着して固形化する。また、塩化アンモニウムは、該下流側よりは少ないものの、ヒータ２０６と対向する領域よりもガス流の上流側でも生成される。そして、塩化アンモニウムは、約１５０℃未満の低温状態となると、該上流側の内壁等に付着して固形化する。固形化した塩化アンモニウムも、その堆積量が多くなると剥がれてパーティクルとなる。したがって、プロセスチューブ２０３の内壁等であってヒータ２０６と対向する領域外も、クリーニングしたほうが良い。

また、成膜処理用のノズル４５は、ヒータ２０６と対向する領域の下方に設けられている。そのため、ノズル４５の内部の温度が成膜温度まで上昇することはなく、ノズル４５の内壁に反応生成物が堆積することはほとんどない。しかし、前記塩化アンモニウムはノズル４５内にも流れる。そして、塩化アンモニウムは、約１５０℃未満の低温状態となると、ノズル４５の内壁等に付着して固形化する。固形化した塩化アンモニウムは、ノズル４５等を詰まらせたり、一度付着した後に飛散したりすることでパーティクルを発生させる。したがって、ノズル４５の内壁もクリーニングしたほうが良い。

この場合、コントローラ２４０によりエアバルブ１３７〜１４６が閉じられる。これにより、ノズル４６〜５０に対する第１の処理ガスの供給が禁止される。また、この場合、エアバルブ１２６、１２７〜１３１は開かれる。これにより、配管部９４〜９８を介してノズル４６〜５０に不活性ガスが供給される。この場合、ノズル４６〜５０に供給される不活性ガスの単位時間当りの流量は、コントローラ２４０の指示に基づいて、ＭＦＣ１７６により制御される。

また、この場合、エアバルブ１４９、１５０が開かれる。これにより、配管部８１、８８を介してノズル５１にクリーニングガスが供給される。この場合、ノズル５１に供給されるクリーニングガスの単位時間当たりの流量は、コントローラ２４０の指示に基づいて、ＭＦＣ１８４により制御される。

さらに、この場合、エアバルブ１２１〜１２５が閉じられ、エアバルブ１３２〜１３６、１４８、１５６〜１６０が開かれる。これにより、ノズル４１〜４５に対する第２の処理ガスの供給が禁止され、不活性ガスの供給が可能となる。この場合、どのノズル４１〜４５に不活性ガスを供給するかは、どのノズル４１〜４５の内壁をクリーニングするかによって決定される。

さらにまた、この場合、エアバルブ１４７、１５１〜１５５が開かれる。これにより、ノズル４１〜４５に対するクリーニングガスの供給が可能となる。この場合、どのノズル４１〜４５にクリーニングガスを供給するかは、どのノズル４１〜４５の内壁をクリーニングするかによって決定される。

今、ノズル４１の内壁をクリーニングするものとする。この場合は、エアバルブ１５１が開かれ、エアバルブ１５２〜１５５が閉じられる。また、この場合は、エアバルブ１５７〜１６０が開かれ、エアバルブ１５６が閉じられる。これにより、この場合は、ノズル４１のガス入力口（基端部）にクリーニングガスが供給され、ノズル４２〜４５のガス入力口に不活性ガスが供給される。その結果、この場合は、ノズル４１の内壁がクリーニングされ、ノズル４２〜４５の内壁のオーバエッチングが防止される。

この状態からクリーニング対象がノズル４２に切り替えられると、今度は、エアバルブ１５２が開かれ、エアバルブ１５１、１５３〜１５５が閉じられる。また、この場合は、エアバルブ１５６、１５８〜１６０が開かれ、エアバルブ１５７が閉じられる。これにより、この場合は、ノズル４２のガス入力口にクリーニングガスが供給され、ノズル４１、４３〜４５のガス入力口に不活性ガスが供給される。その結果、この場合は、ノズル４２の内壁がクリーニングされ、ノズル４１、４３〜４５の内壁のオーバエッチングが防止される。

この状態からクリーニング対象がノズル４３に切り替えられると、今度は、エアバルブ１５３が開かれ、エアバルブ１５１、１５２、１５４、１５５が閉じられる。また、この場合、エアバルブ１５６、１５７、１５９、１６０が開かれ、エアバルブ１５８が閉じられる。これにより、この場合は、ノズル４３のガス入力口にクリーニングガスが供給され、ノズル４１、４２、４４、４５のガス入力口に不活性ガスが供給される。その結果、この場合は、ノズル４３の内壁がクリーニングされ、ノズル４１、４２、４４、４５の内壁のオーバエッチングが防止される。

以下、同様にして、ノズル４４の内壁がクリーニングされ、ノズル４１〜４３、４５の内壁のオーバエッチングが防止される。また、ノズル４５の内壁がクリーニングされ、ノズル４１〜４４の内壁のオーバエッチングが防止される。

なお、以上のクリーニング動作においては、ノズル４１〜４５に供給されるクリーニングガスの単位時間当たりの流量は、コントローラ２４０の指示に基づいて、ＭＦＣ１８３により制御される。同様に、ノズル４１〜４５に供給される不活性ガスの単位時間当たりの流量は、コントローラ２４０の指示に基づいて、ＭＦＣ１７７により制御される。

この場合、ノズル４１〜４５に供給されるクリーニングガスの単位時間当たりの流量は、例えば、反応生成物が堆積している部分の長さに基づいて決定される。これは、ノズル４１〜４５のクリーニング時間を同じにするためである。これにより、ノズル４１〜４５に供給されるクリーニングガスの単位時間当たりの流量は、ノズル４１で最も大きく、ノズル４２で２番目に大きく、ノズル４３で３番目に大きく、ノズル４４で４番目に大きく、ノズル４５で最も小さくなる。

なお、上述の通り、プロセスチューブ２０３の内壁やノズル４１〜４４、４６〜４９の外壁に堆積する反応生成物、ノズル４１〜４４の内壁に堆積する反応生成物、ヒータ２０６と対向する領域外やノズル４５の内壁に堆積する反応生成物は、その種類や膜厚が異なる。よって、これらの反応生成物をクリーニングする際は、それぞれの反応生成物の種類や膜厚に応じてクリーニング条件を最適化させ、効率よく同時にクリーニングすることが好ましい。

（４−４）クリーニングガスのアフタパージ処理を行う場合の動作
次に、クリーニングガスのアフタパージ処理を行う場合の動作を説明する。

この場合は、エアバルブ１２６、１５０、１４８、１３２〜１３６、１５６〜１６０が開かれ、その他のエアバルブ１２１〜１２５、１２７〜１３１、１３７〜１４７、１４９、１５１〜１５５は閉じられる。これにより、配管部６７、６８、８８を介してノズル５１に不活性ガスが供給される。この場合、ノズル５１に供給される不活性ガスの単位時間当たりの流量が、コントローラ２４０の指示に基づいて、ＭＦＣ１７６により制御される。

また、ノズル５１に不活性ガスが供給されると同時に、配管部６７、６９、７０〜７４、８９〜９３、１０５〜１０９を介して、ノズル４１〜４５に不活性ガスが供給される。この場合、ノズル４１〜４５に供給される不活性ガスの単位時間当たりの流量が、コントローラ２４０の指示に基づいて、ＭＦＣ１７７により制御される。

また、このとき、真空排気装置２４６によって真空排気処理が実行される。その結果、ガス供給系２３２内、処理室２０１内、排気系２３１内に残存している残存ガスが、排気系２３１外へ除去される。

［１−３］効果
以上、詳述した実施の形態によれば、次のような一つ又はそれ以上の効果を有する。

（１）上述したように、ノズル４５、５０のみから処理ガスを供給しようとすると、多量の処理ガスを処理室２０１内に供給することが必要となる。しかしながら、処理室２０１内にはボート２１７や複数枚のウェハ２００が存在するため、少なからず排気抵抗が存在する。そのため、ガス流の上流側の圧力が下流側の圧力よりも高くなってしまい、ガス流の上流側において反応速度が相対的に速まってしまう。その結果、反応速度の速いガス流の上流側に載置されたウェハ２００では、ウェハ２００の周縁部の膜厚が厚くなると共に、ウェハ２００の中心部の膜厚が薄くなってしまい、ウェハ２００面内の膜厚均一性が悪化する場合がある。また、反応速度の早いガス流の上流側に載置されたウェハ２００と、反応速度の遅いガス流の下流側に載置されたウェハ２００とでは、形成される薄膜の膜厚が異なってしまい、例えば図１２（ｂ）に示すとおり、ウェハ２００間の膜厚均一性が悪化する場合がある。図１２（ｂ）は、処理ガスを途中箇所へ供給しない方法において、複数枚のウェハに温度勾配を設けない場合の膜厚分布を示している。特に、ウェハ２００が更に大口径化し、あるいはウェハ表面のパターンが更に緻密化した場合には、問題が顕著となる。さらに、圧力条件が異なることにより、形成される薄膜の組成比率が変化してしまい、膜質（例えば誘電率、ストレス値、エッチングレート）が変化してしまう。

これに対して本実施の形態によれば、ノズル４１〜４４、ノズル４６〜４９を用いて、第１の処理ガス（ＤＣＳガス）および第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）をガス流の途中箇所から供給する。これにより、ガス流の上流側における処理ガスの供給量を少なくし、ガス流の上流側と下流側との圧力差を是正する（小さくする）ことが出来る。その結果、ウェハ２００間の膜厚、組成比率の均一性が向上し、また、ウェハ２００面内の膜厚、組成比率の均一性も向上する。

（２）また、ノズル４５、５０から、処理室２０１内のガス流の上流側へ供給された処理ガスは、処理室２０１内を上流側から下流側に流れるにしたがって主に複数枚のウェハ２００の主面にて反応して、消費される。そのため、ノズル４５、５０のみから処理ガスを供給しようとすると、ガス流の下流側では処理ガスが徐々に不足してしまう。その結果、ガス流の下流側では反応速度が遅くなり、形成される薄膜の膜厚が徐々に薄くなってしまい、例えば図１２（ｂ）に示すとおり、ウェハ２００間の膜厚均一性が悪化する場合がある。特に、ウェハ２００が更に大口径化し、あるいはウェハ表面のパターンが更に緻密化した場合には、消費されるガス量が増加し、問題が顕著となる。

これに対して、本実施の形態によれば、第１の処理ガス（ＤＣＳガス）および第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）をガス流の途中箇所から補給する形で供給する。従って、ウェハ２００が更に大口径化し、あるいはウェハ表面のパターンが更に緻密化している場合であっても、ウェハ２００の積載方向（ガス流れの上流側と下流側と）での供給量の差異を低減でき、ウェハ２００間の膜厚が均一になり、また、ウェハ２００面内の均一性も向上する。

（３）また、ノズル４１〜５０から供給される処理ガスは、ＭＦＣ１７１〜１７５、１７８〜１８２によって、それぞれ独立してガス流量制御されつつ所定の領域に供給されるので、ウェハ２００の積載方向での供給量の差異をより低減でき、ウェハ２００間の膜厚がより均一になり、また、ウェハ２００面内の均一性もより向上する。

（４）これにより、処理ガスの消費による膜厚変動や、パターンのＣＶＤ膜被覆率減少等の成膜特性劣化の影響を低減できる。本実施の形態によれば、１００枚ウェハが設置された処理室内に８本のノズル４１〜４４、４６〜４９を立ち上げ、各４箇所ずつから第１の処理ガスあるいは第２の処理ガスをそれぞれ供給している。その結果、一つのガス供給点は２５枚分のウェハに対する成膜（ガス供給）を受け持つこととなり、処理ガスの消費による膜厚変動や、パターンのＣＶＤ膜被覆率減少等の成膜特性劣化の影響は１００枚を１供給点で成膜する場合と比較して、２５％程度まで低減できる。したがって、ウェハ２００が更に大口径化し、ウェハ表面のパターンが更に緻密化している場合であっても、ウェハが小口径で、ウェハ表面のパターンが緻密化していない場合と同様に、良質な成膜特性を維持することができる。

（５）特に、３００ｍｍ以上の大口径ウェハにおいて、減圧ＣＶＤ法でパターン密度の高いウェハ上に良質な成膜特性を維持したまま、高い生産性の実現が可能となる。その結果、３００ｍｍ径以上の大口径ウェハで高い生産性と低ローディングエフェクトを両立できる。ここで、ローディングエフェクトとは、パターン密度が高い（すなわち、凹凸が多く表面積が大きい）ウェハ２００を処理する場合、処理ガスが上流側のウェハ２００との反応で消費されてしまいやすいため、上流側のウェハと下流側のウェハとでは、膜厚が異なりがち（下流側の方が薄くなる）になり、ウェハ２００間の均一性が悪くなることをいう。

（６）また、上述したように、第１の処理ガスと第２の処理ガスとの反応温度が変化すると、形成される窒化シリコン膜におけるシリコン（Ｓｉ）元素と窒素（Ｎ）元素との組成比率や、酸化膜におけるシリコン（Ｓｉ）元素と酸素（Ｏ）元素との組成比率が変化してしまうという特性がある。そして、シリコン元素と窒素元素の組成比率やシリコン元素と酸素元素の組成比率が変化すると、窒化シリコン膜や酸化膜の誘電率が変化してしまうという特性がある。ここで、膜厚の不均一性を解消するために、ガス流の上流側（処理室の下方）から、ガス流の下流側（処理室の上方）にかけて、次第に処理室２０１内の温度が高くなるよう維持して（すなわち、処理炉内に温度勾配を設けて）成膜すると、図１２（ａ）に示すとおり、ローディングエフェクトは抑制できる。しかしながら、シリコンと窒素の組成比率が変わり、ウェハ２００間によって誘電率等の膜質が不均一になってしまう。図１２（ａ）は、処理ガスを途中箇所へ供給しない方法において、複数枚のウェハに温度勾配を設けた場合の膜厚分布を示している。

これに対して、本実施の形態によれば、処理炉２０２内に温度勾配を設けずに薄膜を形成することが出来る。そのため、膜厚が均一であって、誘電率等の膜質も均一な薄膜を形成することが可能となる。

（７）特に、ウェハ載置領域より上流側でパーティクルが発生すると、ウェハ２００上の薄膜等にパーティクルが付着しやすくなるため、ウェハ載置領域より上流側で塩化アンモニウムを付着させないようにするのが好ましい。本実施の形態によれば、ウェハ載置領域のガス流の途中箇所でもガスを供給するため、ウェハ載置領域より上流側でのガス供給量を少量とすることができ、塩化アンモニウムの上流側での形成量を抑制することが出来る。

また、ウェハ載置領域より上流側には、マニホールド等の金属部材からなる部品がある。塩化アンモニウムやＤＣＳガス等のＣｌ系物質は、金属と反応し、ＦｅやＣｕ等の元素を金属部材から離脱させてしまう。この金属元素がウェハ２００に付着すると、デバイス不良の原因となってしまう。本実施の形態によれば、ウェハ載置領域のガス流の途中箇所でもＣｌ系ガスを途中供給するため、ウェハ載置領域でのガス供給量を少量とすることができ、塩化アンモニウムの上流側での形成量を抑制でき、金属汚染を抑制することができる。

（８）また、本実施の形態によれば、プロセスチューブ２０３の内壁やノズル４１〜４４、４６〜４９の外壁のうち、ヒータ２０６と対向する領域に堆積されるＳｉ_３Ｎ_４膜は、ノズル５１からクリーニングガスを供給することでクリーニング処理を行う。一方、ノズル４１〜４５の内壁に堆積されるＰｏｌｙ−Ｓｉ膜等のクリーニング処理を行う場合は、ノズル４１〜４５の内壁全体にクリーニングガスを供給することにより行う。その結果、異なる種類の堆積物に対してもそれぞれクリーニング処理できるようになり、プロセスチューブ２０３の内壁やノズル４１〜４４、４６〜４９の外壁等や、ノズル４１〜４５の内壁全体をクリーニングすることができる。

（９）さらに、本実施の形態によれば、ノズル４１〜４５のうち、クリーニングガスが供給されていないノズルに不活性ガスが供給される。これにより、ノズル４１〜４５のオーバーエッチングを防止することができる。

（１０）ノズル４１〜４５の内壁全体をクリーニングすることにより、また、ノズル４１〜４５のオーバーエッチングを防止することにより、ノズル４１〜４５の寿命を延ばすことができる。その結果、ノズル４１〜４５の交換周期を伸ばすことができる。具体的には、従来の装置におけるノズル４１〜４５の交換周期を１ヶ月とすると、本実施の形態では、これを６ヶ月まで伸ばすことができる。これにより、手間のかかるノズル４１〜４５の交換作業（取外し、取付け作業）の回数を従来の６分の１に減らすことができる。その結果、装置の稼働率を向上させることができる。

（１１）さらにまた、本実施の形態によれば、ノズル４１〜４５に供給されるクリーニングガスの単位時間当たりの流量が、例えば、反応生成物が堆積している部分の長さに基づいて決定される。これにより、ノズル４１〜４５の内壁のクリーニング時間を同じにすることができる。これにより、ノズル４１〜４５を１本ずつ順番に選択してクリーニングするだけでなく、ノズル４１〜４５のうち同時に複数のノズルを選択してクリーニングすることが可能となり、クリーニングに要する時間が短縮できる。

［２］第２の実施の形態
上述したとおり、第１の処理ガスとしては、それ単独で膜を堆積させることの出来るガスが用いられる。そのため、第１の処理ガス（ＤＣＳガス）を供給するノズル４１〜４４の内壁では、ＤＣＳガスが熱分解反応を起こしてＰｏｌｙ−Ｓｉ膜を堆積させてしまう。一方、第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）としては、それ単独では膜を堆積させることの出来ないガスが用いられる。すなわち、ＮＨ_３ガスは、ＤＣＳガスと同様にガスの一部は熱分解反応を起こすが、Ｎ_２とＨ_２とに分解されるので、ノズル４６〜４９の内壁には薄膜は堆積されない。したがって、ノズル４６〜４９内壁には、ＤＣＳガスやＤＣＳガスが熱分解したＳｉ成分が逆流（侵入）しないかぎり薄膜は堆積されない。このような事情から、第１の実施の形態では、ＮＨ_３ガスを供給する配管部９４〜９８へはクリーニングガス（ＮＦ_３ガス）を供給する配管部８８を接続しておらず、ＤＣＳガスを供給する供給ノズル４１〜４５の内壁だけをクリーニングすることとしていた。

しかしながら、ＤＣＳガスを供給するノズル４１〜４５の内壁と比べると堆積量は少ないが、ＮＨ_３ガスを供給するノズル４６〜５０内壁にも、塩化アンモニウム（ＮＨ_４Ｃｌ）からなる固形物等の反応生成物が付着する。したがって、ノズル４１〜４５だけでなく、ノズル４６〜５０の内壁もクリーニングすることが好ましい。本実施の形態の多系統ノズル型のＣＶＤ装置では、図２に示すとおり、ノズル４１〜４５と同様に、ノズル４６〜５０の内壁もクリーニングすることができるように構成している。

［２−１］構成
図２は、本発明の第２の実施の形態における処理炉のガス供給系の構成を示す図である。基本的構成要素は、図１を用いて説明した第１の実施の形態に対応する構成要素と同じであるため、説明を省略する。第２の実施の形態の構成が第１の実施の形態と異なる点は、配管部１１０〜１１５、バルブ１６１〜１６６、１６７〜１７１、ＭＦＣ１８５を追加した点である。

第２の実施の形態では、上記配管部８１の下流側端部は上記配管部１１０の上流側端部に接続されている。配管部１１０の下流側端部は、上記配管部１１１〜１１５の上流側端部に接続されている。この配管部１１１〜１１５の下流側端部は、それぞれ上記配管部９４〜９８の上流側端部に接続されている。

上記エアバルブ１６１とＭＦＣ１８５は配管部１１０に挿入されている。この場合、ＭＦＣ１８５はエアバルブ１６１の下流側に挿入されている。上記エアバルブ１６２〜１６６は、それぞれ配管部１１１〜１１５に挿入されている。上記エアバルブ１６７〜１７１は、それぞれ配管部９９〜１０３の下流側端部と配管部９４〜９８の上流側端部との接続部より下流側の配管部９４〜９８にそれぞれ挿入されている。

なお、エアバルブ１６２〜１６６とエアバルブ１６７〜１７１は、配管部１１１〜１１５内を流れるクリーニングガスあるいは配管部７７〜８０、７９〜１０３内を流れるガス（処理ガスまたは不活性ガス）を、ノズル４６〜５０内に選択的に供給する機能を有する。

［２−２］クリーニング処理を行う場合の動作
次に、ノズル４６〜５０の内壁のクリーニング処理を行う場合の動作を説明する。

この場合は、コントローラ２４０によりエアバルブ１３７〜１４６が閉じられ、エアバルブ１２７〜１３１、１６７〜１７１が開かれる。これにより、ノズル４６〜５０に対する第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）の供給が禁止され、不活性ガスの供給が可能となる。この場合、どのノズル４６〜５０に不活性ガスを供給するかは、どのノズル４６〜５０の内壁をクリーニングするかによって決定される。

さらにまた、この場合、エアバルブ１６１〜１６６が開かれる。これにより、ノズル４６〜５０に対するクリーニングガスの供給が可能となる。この場合、どのノズル４６〜５０にクリーニングガスを供給するかは、どのノズル４６〜５０の内壁をクリーニングするかによって決定される。

今、ノズル４６の内壁をクリーニングするものとする。この場合は、エアバルブ１６２が開かれ、エアバルブ１６３〜１６６が閉じられる。また、この場合は、エアバルブ１２８〜１３１、１６８〜１７１が開かれ、エアバルブ１２７、１６７が閉じられる。これにより、この場合は、ノズル４６のガス入力口（基端部）にクリーニングガスが供給され、ノズル４７〜５０のガス入力口に不活性ガスが供給される。その結果、この場合は、ノズル４６の内壁がクリーニングされ、ノズル４７〜５０の内壁のオーバエッチングが防止される。

この状態からクリーニング対象がノズル４７に切り替えられると、今度は、エアバルブ１６３が開かれ、エアバルブ１６２、１６４〜１６６が閉じられる。また、この場合は、エアバルブ１２７、１２９〜１３１、１６７、１６９〜１７１が開かれ、エアバルブ１２８、１６８が閉じられる。これにより、この場合は、ノズル４７のガス入力口にクリーニングガスが供給され、ノズル４６、４８〜５０のガス入力口に不活性ガスが供給される。
その結果、この場合は、ノズル４７の内壁がクリーニングされ、ノズル４６、４８〜５０の内壁のオーバエッチングが防止される。

この状態からクリーニング対象がノズル４８に切り替えられると、今度は、エアバルブ１６４が開かれ、エアバルブ１６２〜１６３、１６５〜１６６が閉じられる。また、この場合、エアバルブ１２７、１２８、１３０、１３１、１６７、１６８、１７０、１７１が開かれ、エアバルブ１２９、１６９が閉じられる。これにより、この場合は、ノズル４８のガス入力口にクリーニングガスが供給され、ノズル４６、４７、４９、５０のガス入力口に不活性ガスが供給される。その結果、この場合は、ノズル４８の内壁がクリーニングされ、ノズル４６、４７、４９、５０の内壁のオーバエッチングが防止される。

以下、同様にして、ノズル４９の内壁がクリーニングされ、ノズル４６〜４８、５０の内壁のオーバエッチングが防止される。また、ノズル５０の内壁がクリーニングされ、ノズル４６〜４９の内壁のオーバエッチングが防止される。

なお、以上のクリーニング動作においては、ノズル４６〜５０に供給されるクリーニングガスの単位時間当たりの流量は、コントローラ２４０の指示に基づいて、ＭＦＣ１８５により制御される。同様に、ノズル４６〜５０に供給される不活性ガスの単位時間当たりの流量は、コントローラ２４０の指示に基づいて、ＭＦＣ１８５により制御される。

この場合、ノズル４６〜５０に供給されるクリーニングガスの単位時間当たりの流量は、例えば、反応生成物が堆積している部分の長さに基づいて決定される。これは、ノズル４６〜５０のクリーニング時間を同じにするためである。これにより、ノズル４６〜５０に供給されるクリーニングガスの単位時間当たりの流量は、ノズル４６で最も大きく、ノズル４７で２番目に大きく、ノズル４８で３番目に大きく、ノズル４９で４番目に大きく、ノズル５０で最も小さくなる。なお、ノズル４６〜５０のクリーニング時には、５本のノズル４１〜４５には、それぞれ配管部１０５〜１０９から不活性ガスが供給される。

［２−３］クリーニングガスのアフタパージ処理を行う場合の動作
次に、クリーニングガスのアフタパージ処理を行う場合の動作を説明する。

この場合は、エアバルブ１２６、１５０、１４８、１３２〜１３６、１５６〜１６０が開かれ、その他のエアバルブ１２１〜１２５、１２７〜１３１、１３７〜１４７、１４９、１５１〜１５５は閉じられる。これにより、配管部６７、６８、８８を介してノズル５１に不活性ガスが供給される。この場合、ノズル５１に供給される不活性ガスの単位時間当たりの流量が、コントローラ２４０の指示に基づいて、ＭＦＣ１７６により制御される。

また、ノズル５１に不活性ガスが供給されると同時に、配管部６７〜６８、９９〜１０３、９４〜９８を介してノズル４６〜５０に不活性ガスが供給される。この場合、ノズル４６〜５０に供給される不活性ガスの単位時間当たりの流量が、コントローラ２４０の指示に基づいて、ＭＦＣ１７６により制御される。

また、このとき、真空排気装置２４６によって真空排気処理が実行される。その結果、ガス供給系２３２内、処理室２０１内、排気系２３１内に残存している残存ガスが、排気系２３１外へ除去される。

［２−４］効果
以上、詳述した第２の実施の形態によれば、次のような一つ又はそれ以上の効果を有する。
（１）本実施の形態によれば、プロセスチューブ２０３の内壁やノズル４１〜４４、４６〜４９の外壁のうちヒータ２０６と対向する領域に堆積されるＳｉ_３Ｎ_４膜は、ノズル５１からクリーニングガスを供給することでクリーニング処理を行う。一方、ノズル４６〜５０の内壁に堆積される上記プロセスチューブ２０３の内壁等と比べて堆積量の小さいＳｉ_３Ｎ_４膜のクリーニング処理を行う場合は、ノズル４６〜５０の内壁全体にクリーニングガスを供給することにより行う。その結果、異なる堆積量の堆積物に対してもそれぞれプロセスチューブ、ノズル等をオーバーエッチングさせずにクリーニング処理できるようになり、プロセスチューブの内壁やノズル４１〜４４、４６〜４９の外壁等やノズル４６〜５０の内壁全体をクリーニングすることができる。

（２）さらに、本実施の形態によれば、ノズル４６〜５０のうち、クリーニングガスが供給されていないノズルに不活性ガスが供給される。これにより、ノズル４６〜５０のオーバーエッチングを防止することができる。

（３）ノズル４６〜５０の内壁全体をクリーニングすることにより、また、ノズル４６〜５０のオーバーエッチングを防止することにより、ノズル４６〜５０の寿命を延ばすことができる。その結果、ノズル４６〜５０の交換周期を伸ばすことができる。具体的には、従来の装置におけるノズル４６〜５０の交換周期を１ヶ月とすると、本実施の形態では、これを６ヶ月まで伸ばすことができる。これにより、手間のかかるノズル４６〜５０の交換作業（取外し、取付け作業）の回数を従来の６分の１に減らすことができる。その結果、装置の稼働率を向上させることができる。

（４）さらにまた、本実施の形態によれば、ノズル４６〜５０に供給されるクリーニングガスの単位時間当たりの流量が、例えば、反応生成物が堆積している部分の長さに基づいて決定される。これにより、ノズル４６〜５０の内壁のクリーニング時間を同じにすることができる。これにより、ノズル４６〜５０を１本ずつ順番に選択してクリーニングするだけでなく、ノズル４６〜５０のうち同時に複数のノズルを選択してクリーニングすることが可能となり、クリーニング時間が短縮できる。

［３］第３の実施の形態
本実施の形態にかかる処理炉２０２では、図５に示すとおり、第１の処理ガス（ＤＣＳガス）を供給するノズルのみを多系統ノズルとしている。すなわち、本実施の形態では、第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）を処理室２０１内へ供給するノズルとしてノズル５０のみが設けられており、ノズル４６〜４９が設けられていない点が、第１の実施の形態と異なる。その他の構成は、第１の実施の形態にかかる処理炉２０２と同様である。

これにより、本実施の形態にかかる成膜処理では、第１の処理ガスのみが途中箇所へ供給され、第２の処理ガスが途中箇所へ供給されない。すなわち、本実施の形態では、第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は有しておらず、第２の処理ガスが、ウェハ配置領域Ｒ外の上流側へのみ供給され、複数枚のウェハ２００が配置される領域（プロダクトウェハ／モニタウェハ配置領域Ｒ_１）内のガス流の途中箇所へは供給されない点が、第１の実施の形態と異なる。

第３の実施の形態では、図５に示すように、ノズル４５から供給された第１の処理ガスとノズル５０から供給された第２の処理ガスとが熱分解し、第１の処理ガスに含まれる１つの元素と第２の処理ガスに含まれる１つの元素とが化学反応し、非結晶体を形成し、主にガス流の上流側（処理室２０１内の下方）から、１枚目〜２５枚目までのウェハ２００に薄膜を形成させる。また、ノズル４３から供給された第１の処理ガスとノズル５０から供給された残りの第２の処理ガスとが熱分解し、第１の処理ガスに含まれる１つの元素と第２の処理ガスに含まれる１つの元素とが化学反応し、非結晶体を形成し、主に２６枚目〜５０枚目までのウェハ２００に薄膜を形成させる。そして同様に、ノズル４２からの第１の処理ガスの供給とノズル５０から供給された残りの第２の処理ガスにより、５１枚目〜７５枚目のウェハ２００に薄膜を形成させ、ノズル４１からの第１の処理ガスの供給とノズル５０から供給された残りの第２の処理ガスにより、７６枚目〜１００枚目のウェハに薄膜を形成させる。

その他の動作は、第１の実施の形態にかかる成膜処理の動作と同様である。

本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることが出来る。特に、図１３は、処理ガスを途中箇所へ供給する方法により形成した薄膜のウェハ間の膜厚分布を示すグラフ図であり、（ａ）はＤＣＳガス及びＮＨ_３ガスを途中箇所へ供給した場合、及びＤＣＳガスのみを途中箇所へ供給した場合の膜厚分布を示している。そして、●印は、ＤＣＳガス及びＮＨ_３ガスを途中箇所へ供給した場合の膜厚分布を示し、△印は、ＤＣＳガスのみを途中箇所へ供給した場合の膜厚分布を示している。図１３（ａ）によれば、ＤＣＳガスのみを途中箇所へ供給した場合であっても、ＤＣＳガス及びＮＨ_３ガスを途中箇所へ供給した場合と同様に、ウェハ２００間の膜厚が均一になっていることが分かる。これは、第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）は、それ単独では膜生成できないため、第１の処理ガス（ＤＣＳガス）に比べ、気体状態で残留する割合が多い。そのため、第２の処理ガスを途中補填しなくても、ウェハ２００間の膜厚、膜質の均一性を向上させることが出来ると考えられる。

また、図１４は、処理ガスを途中箇所へ供給しない方法で薄膜を形成した場合（従来技術を用いた場合）の薄膜の屈折率のウェハ間の分布と、処理ガスを途中箇所へ供給する方法で薄膜を形成した場合の薄膜の屈折率のウェハ間の分布と、を示している。なお、図１４において、□印は従来技術を用いた場合を、◇印は第１の処理ガス（ＤＣＳガス）のみを多系統ノズルを用いて途中供給した場合を、△印は第１の処理ガス（ＤＣＳガス）および第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）の両方のガスを多系統ノズルを用いて途中供給した場合をそれぞれ示している。図１４によれば、ＤＣＳガスのみを途中箇所に供給した場合（◇印）であっても、従来技術（□印）と比較して、ウェハ２００間の屈折率の差が小さくなることが分かる。また、ＮＨ_３ガスおよびＤＣＳガスの両方のガスを途中箇所に供給した場合（△印）には、ウェハ２００間の屈折率の差がさらに小さくなることが分かる。なお、屈折率が均一でなければ、組成比率が均一ではないということが出来る。

なお、本実施の形態においては、第２の処理ガスのガス流の上流側への供給における第２の処理ガスの供給流量を、第１の処理ガスのガス流の上流側への供給における第１の処理ガスの供給流量と第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給における第１の処理ガスの供給流量との合計流量よりも大きくすることが好ましい。上述したように、第１の処理ガス（ＤＣＳガス）は、それ単独でＰｏｌｙ−Ｓｉ膜を堆積させることが出来る。そのため、第１の処理ガスが供給される領域に、十分な量の第２の処理ガスが存在する状態（いわゆるＮＨ_３ガスリッチ状態）を生成しないと、ウェハ２００の主面にＰｏｌｙ−Ｓｉ膜やＮ元素の少ない組成比率の異なるＳｉ_ｘＮ_ｘ膜が堆積されてしまい、所望のＳｉ_３Ｎ_４膜を形成できなくなってしまう場合があるためである。さらに好ましくは、第１の処理ガスを複数箇所に途中供給するには、複数個所のうち上流側より下流側の途中箇所の供給流量を大きくする。これによりガス流の上流側と下流側との圧力差を是正する（小さくする）ことが出来る。

［４］第４の実施の形態
本実施の形態にかかる処理炉２０２では、図６に示すとおり、第１の処理ガス（ＤＣＳガス）を供給するノズルのみを多系統ノズルとし、加えて、第１の処理ガスの供給箇所を更に増やしている。すなわち、本実施の形態では、第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）を途中箇所へ供給するノズルとしてノズル４６〜４９を用いずにノズル５０のみを用い、第１の処理ガスを処理室２０１内へ供給するノズルとしてノズル４１〜４５、４６ａ〜４９ａを用いる点が、第１の実施の形態と異なる。その他の構成は、第１の実施の形態にかかる処理炉２０２と同様である。

ここで、ノズル４１〜４４、４６ａ〜４９ａの先端部は、処理室２０１内に搬入された複数枚のウェハ２００が配置される領域内のガス流の途中箇所に位置決めされている。具体的には、それぞれのノズル４１〜４４の先端部は、複数枚のウェハ２００が配置される領域内において、ガス流に沿って設けられた互いに位置（高さ）の異なる複数の途中箇所にそれぞれ位置決めされている。例えば、ノズル４６ａ〜４９ａ、４１〜４４の各先端部は、プロダクトウェハ／モニタウェハ配置領域Ｒ_１に存在する例えば１００枚のウェハの略下（ガス流の上流側）から数えて略８８枚目、略７６枚目、略６３枚目、略５１枚目、略３９枚目、略２６枚目、略１３枚目、略１枚目にそれぞれ位置決めされている。

これにより、本実施の形態にかかる成膜処理では、第１の処理ガスが更に多数の途中箇所へ供給され、第２の処理ガスが途中箇所へ供給されない。すなわち、本実施の形態では、第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給において、第１の処理ガスが８箇所の途中箇所へ供給される。また、第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給を有しておらず、第２の処理ガスが、ウェハ配置領域Ｒ外の上流側へのみ供給され、複数枚のウェハ２００が配置される領域（プロダクトウェハ／モニタウェハ配置領域Ｒ_１）内のガス流の途中箇所へは供給されない。その他の動作は、第３の実施の形態にかかる成膜処理の動作と略同様である。

本実施の形態によれば、図１３（ｂ）に示すとおり、第１の処理ガスの供給箇所を更に増やすことで、ウェハ２００間の膜厚を更に均一にすることが出来ることが分かる。図１３は、処理ガスを途中箇所へ供給する方法により形成した薄膜のウェハ間の膜厚分布を示すグラフ図であり、（ｂ）はＤＣＳガスの供給箇所をさらに増やした場合の膜厚分布を示している。

［５］第５の実施の形態
本実施の形態にかかる処理炉２０２では、図７に示すとおり、第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）を途中箇所へ供給するノズル４６〜４９が、第１の処理ガス（ＤＣＳガス）を途中箇所へ供給するノズル４１〜４４よりも、それぞれ若干低く（短く）立ち上げられている点が、第１の実施の形態とは異なる。なお、第１の実施の形態では、第１の処理ガス（ＤＣＳガス）を途中箇所へ供給するノズル４１〜４４は、第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）を途中箇所へ供給するノズル４６〜４９に対応して、それぞれ略同じ高さ（長さ）になるように、縦方向（基板の配列方向）に立ち上げられていた（延在されていた）。

従って、本実施の形態にかかる成膜処理では、第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給において途中箇所へ供給される第２の処理ガスが、第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給において供給される第１の処理ガスよりも、ガス流の上流側から供給される点が、第１の実施の形態にかかる成膜処理とは異なる。その他の動作は、第１の実施の形態にかかる動作と同様である。

本実施の形態によれば、第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）が、第１の処理ガス（ＤＣＳガス）よりも若干上流側から供給される。そのため、ＤＣＳガスが供給される処理室２０１内の領域に、十分な量のＮＨ_３ガスが予め存在する状態（ＮＨ_３ガスリッチ状態）を生成させやすい。その結果、ＤＣＳガスとＮＨ_３ガスとの反応が促進され、ウェハ２００の主面に組成比率の異なるＳｉ_ｘＮ_ｘ膜やＰｏｌｙ−Ｓｉ膜が堆積されてしまう現象を抑制し、所望のＳｉ_３Ｎ_４膜を形成することが容易になる。

本実施の形態によれば、第２の処理ガスの供給流量を大きくすることなく、ＮＨ_３ガスがリッチな状態を生成することが容易になるため、好ましい。

さらに、本実施の形態によれば、第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）を途中箇所へ供給するノズル４６〜４９が、第１の処理ガス（ＤＣＳガス）を途中箇所へ供給するノズル４１〜４４よりも、それぞれ若干低く（ガス流の上流側に）立ち上げられている。その結果、ノズル４６〜４９のガス供給口付近においては、第１の処理ガスと第２の処理ガスとの反応が抑制され、処理室２０１内におけるパーティクルの発生を抑制できる。

［６］第６の実施の形態
本実施の形態にかかる処理炉２０２では、図８に示すとおり、第１の処理ガスを処理室２０１内へ供給する第１のガス供給ノズルと、第２の処理ガスを処理室２０１内へ供給する第２のガス供給ノズルとは、それぞれ長さが実質的に同一なノズル同士が隣接するように配列している。また、より好ましくは、隣接するように交互に配列している。すなわち、ノズル４１〜４４及びノズル４６〜４９のうち、それぞれ略同じ高さのノズル同士（ノズル４１と４６、ノズル４２と４７、ノズル４３と４８、ノズル４４と４９）が隣接するように配列している。そして、より好ましくは、第１のガス供給ノズル（ノズル４１〜４４）と第２のガス供給ノズル（ノズル４６〜４９）とが交互に配列している。なお、図８は、第６の実施の形態の基板処理装置の一部を構成する処理炉のガス供給ノズルの構成を示す構成図であり、（ａ）は処理炉の平断面図を示し、（ｂ）は処理炉内におけるガス供給ノズルの配列を示す概略図である。

本実施の形態によれば、第１のガス供給ノズルのガス供給口と第２のガス供給ノズルのガス供給口とが隣接しているため、ガス流の混合を促進することができ、第１の処理ガスと第２の処理ガスとの反応を促進することができる。

［７］第７の実施の形態
本実施の形態にかかる処理炉２０２では、図９に示すとおり、第１のガス供給ノズルと第２のガス供給ノズルとは、それぞれ長さが実質的に同一なノズル同士が隣接するように配列している。また、より好ましくは、さらに隣接するように交互に配列している。さらに、第１のガス供給ノズルのガス供給口はウェハ２００の中心に向かって水平方向に第１の処理ガス（ＤＣＳガス）を供給するように構成されており、第２のガス供給ノズルのガス供給口は、ウェハ２００の中心に向かう第１の処理ガスのガス流に向けて第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）を供給するように構成されている。なお、図９は、第７の実施の形態の基板処理装置の一部を構成する処理炉のガス供給ノズルの構成を示す構成図であり、（ａ）は処理炉の平断面図を示し、（ｂ）は処理炉内におけるガス供給ノズルの配列を示す概略図である。

本実施の形態によれば、第１のガス供給ノズルのガス供給口と第２のガス供給ノズルのガス供給口とが隣接しており、加えて、第１の処理ガスのガス流に向けて第２の処理ガスが供給されるため、ガス流の混合をさらに促進することができ、第１の処理ガスと第２の処理ガスとの反応をさらに促進することができる。

［８］第８の実施の形態
本実施の形態にかかる処理炉２０２では、図１０に示すとおり、第１のガス供給ノズルと第２のガス供給ノズルとは、それぞれ長さが実質的に同一なノズル同士が隣接するように配列している。また、より好ましくは、さらに隣接するように交互に配列している。さらに、第２のガス供給ノズルは、第１のガス供給ノズルよりも短く構成されている。また、第２のガス供給ノズルのガス供給口からはＮＨ_３ガスが鉛直方向に供給されるように構成されており、第１のガス供給ノズルのガス供給口からはＮＨ_３ガスのガス流に向けてＤＣＳガスが供給されるように構成されている。なお、図１０は、第８の実施の形態の基板処理装置の一部を構成する処理炉のガス供給ノズルの構成を示す構成図であり、（ａ）は処理炉の平断面図を示し、（ｂ）は処理炉内におけるガス供給ノズルの配列を示す概略図である。

本実施の形態によれば、第１のガス供給ノズルのガス供給口と第２のガス供給ノズルのガス供給口とが隣接しており、加えて、第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）のガス流に向けて第１の処理ガス（ＤＣＳガス）が供給されるため、ガス流の混合をさらに促進することができ、第１の処理ガスと第２の処理ガスとの反応をさらに促進することができる。

［９］第９の実施の形態
本実施の形態にかかる処理炉２０２では、図１１に示すとおり、第１のガス供給ノズルが多系統ノズルとして構成されておらず、鉛直方向（基板の配列方向）の異なる位置に複数個のガス供給口が設けられた一本の多孔ノズル４１’として構成されている点が、第１の実施形態と異なる。

多孔ノズル４１’は、処理室２０１内部において、鉛直方向（基板の配列方向）に立ち上げられている（延在されている）。また、多孔ノズル４１’の基端部は、マニホールド２０９の側壁に形成されたノズル通し穴を介して、マニホールド２０９の側壁の外部にて位置決めされている。多孔ノズル４１’には、複数個のガス供給口が、ウェハ配置領域Ｒ内であって、ガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所にそれぞれ設けられている。多孔ノズル４１’に設けられた複数個のガス供給口からのガス供給量は、ガス供給口間で均一になるように設定されていることが好ましい。例えば、ガス流の下流側（処理室２０１内の上方）に行くにつれて、ガス供給口の孔径が大きくなるようにガス供給口を設けることで、ガス供給口間でガス供給量を均一にすることが可能である。

本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることが出来る。また、本実施の形態によれば、第１のガス供給ノズルが多系統ノズル（多数本のノズル）として構成されていないため、多系統ノズルを構成する複数本のノズル毎にマスフローコントローラや供給管などを複数用意する必要がないため、基板処理装置の製造コストを削減することが可能となる。

なお、本発明は上述の形態に限定されない。例えば、第１のガス供給ノズルを多系統ノズルとして構成し、第２のガス供給ノズルを多孔ノズルとして構成してもよい。また、第１のガス供給ノズル及び第２のガス供給ノズルの両方を、多孔ノズルとして構成してもよい。さらに、処理ガスのガス種毎に、多孔ノズルを複数本ずつ設けてもよい。また、多系統ノズル型を構成する複数本のガス供給ノズルのうち、その一部のガス供給ノズルのみを多孔ノズルとして集約して構成してもよい。また、好ましくは、処理ガスのガス種ごとに設けられる多孔ノズル毎に複数個設けられるガス供給口の位置は、上述の第１、２、５〜７の実施の形態のガス出力口と同様、複数の多孔ノズルそれぞれの略同一の高さに略同じ孔径のガス供給口を配置させたり、一方の多孔ノズルのガス供給口を若干上流側に配置させたり等すると、同様の効果が得られる。また、好ましくは、多孔ノズルの先端部は閉蓋し、側壁に複数のガス供給口を設けるようにすると良い。これにより、ガス供給口それぞれから供給されるガス量が均一になりやすくなる。

［１０］第１０の実施の形態
上述の実施の形態では、第１の処理ガスとしてＤＣＳガスを用いていたが、本発明の実施の形態は上述の形態に限定されない。すなわち、第１の処理ガスとして、例えば、ＴＣＳ（テトラクロロシラン；Ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ）ガス、ＨＣＤ（ヘキサクロロジシラン；Ｈｅｘａｃｈｌｏｒｏｄｉｓｉｌａｎｅ）ガス等のＣｌ系ガスや、ＢＴＢＡＳ（ビスターシャリーブチルアミノシラン；Ｂｉｓ（Ｔｅｒｔｉａｒｙ−ｂｕｔｙｌａｍｉｎｏ）Ｓｉｌａｎｅ）ガス等のＳｉ系ガスを用いることが可能である。なお、ＴＣＳの化学式はＳｉＣｌ_４、ＨＣＤの化学式はＳｉ_２Ｃｌ_６、ＢＴＢＡＳの化学式はＳｉＨ_２［ＮＨ（Ｃ_４Ｈ_９）］_２である。

なお、第１の処理ガスとしてＴＣＳガス、ＨＣＤガス、ＢＴＢＡＳガスを用いた場合の反応条件としては、例えば、ガスの供給量２０〜４００ｃｃ、ウェハ２００の主面温度５００〜７００℃、処理室２０１内の圧力２０〜１００Ｐａである。

［１１］第１１の実施の形態
上述した実施の形態では、ボート２１７に１００枚のウェハ２００を多段に保持させ、また、第２のガス供給ノズル及び第４のガス供給ノズルをそれぞれ４本の多系統ノズルとして構成していた。しかし、本発明は上述の形態に限定されない。すなわち、ボート２１７に保持するウェハ２００の枚数を増減してもよいし、第２のガス供給ノズルあるいは第４のガス供給ノズルを構成する多系統ノズルの本数を増減してもよいし、さらには、第２のガス供給ノズルあるいは第４のガス供給ノズルを構成する多系統ノズルの本数をそれぞれ異なる本数としてもよい。例えば、ボート２１７内に、１２５枚のウェハ２００を所定のピッチ（例えば６．３ｍｍ）で多段に保持させ、第２のガス供給ノズルあるいは第４のガス供給ノズルを構成する多系統ノズルの本数をそれぞれ９本とした場合には、ウェハ２００間に形成される薄膜の厚さの変動を、最大でも膜厚の１％以下まで低減させることができる。

［１２］第１２の実施の形態
上述した実施の形態では、第１の処理ガスのガス流の上流側への供給と、第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給と、第２の処理ガスのガス流の上流側への供給と、第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給と、を同時に実施していた。すなわち、第１の処理ガス（ＤＣＳガス）あるいは第２の処理ガス（ＮＨ_３ガス）を、ノズル４１〜５０から処理室２０１内に同時に供給していた。

しかしながら、本発明におけるガスの供給順序は上述の実施の形態に限定されない。すなわち、各工程を同時に実施するのではなく、所定の順序に従って工程を順番に実施してもよい。また、第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給や、第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給においては、複数本の多系統ノズルから同時に処理ガスを供給してもよいし、所定の順序で（例えばガス流の上流側から）順番に処理ガスを供給してもよい。

例えば、形成される薄膜の膜厚が薄くなるウェハ２００に対する処理ガスの供給時間が他のウェハ２００に対する処理ガスの供給時間よりも長くなるように、各工程の開始順序あるいは停止順序を決定してもよい。ローディングエフェクト現象によりガス流の下流側（処理室２０１内の上方）に載置されたウェハ２００に形成される薄膜の膜厚が、上流側（処理室２０１内の下方）に載置されるウェハ２００に形成される薄膜の膜厚と比較して薄くなりがちであるが、その場合、ガス流の下流側へのガス供給を、上流側へのガス供給よりも先に開始したり、後に停止したりすることが好ましい。すなわち、第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給及び第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給の実施を、第１の処理ガスのガス流の上流側への供給及び第２の処理ガスのガス流の上流側への供給の実施よりも先に開始したり、後に停止したりすることが好ましい。さらに、第１の処理ガスのガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所への供給（基板載置領域において、処理室２０１内の異なる高さ位置での供給）や、第２の処理ガスのガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所への供給（基板載置領域において、処理室２０１内の異なる高さ位置での供給）の中においても、下流側に載置されているウェハ２００に形成される薄膜の膜厚が厚くなるように、処理ガスの供給時間を、上流側に載置されるウェハ２００に対する処理ガスの供給時間よりも長くなるよう、ガス供給を先に開始したり後に停止したりすることが好ましい。これにより、ウェハ２００間の膜厚の均一性を向上させることが出来る。

また、例えば、ガス流の下流側に載置されたウェハ２００に形成される薄膜の膜厚が上流側に載置されるウェハ２００に形成される薄膜の膜厚と比較して薄くなる場合であって、それ単独では膜生成することができないガス、例えばＮＨ_３ガスがリッチな状態を生成しやすくできるように、ガス供給の開始順序あるいは停止順序を決定してもよい。すなわち、第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給→第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給→第２の処理ガスのガス流の上流側への供給→第１の処理ガスのガス流の上流側への供給の順にガス供給を開始したり、前記順序とは逆の順序でガス供給を停止してもよい。さらに、第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給や、第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給においても、それぞれの領域において、ＮＨ_３ガスがリッチな状態等を生成しやすくできるように、ガス供給の開始順序あるいは停止順序を決定してもよい。すなわち、第１の処理ガスのガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所への供給や、第２の処理ガスのガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所への供給においても、例えば、ノズル４９→ノズル４４→ノズル４８→ノズル４３→ノズル４７→ノズル４２→ノズル４６→ノズル４１というように、処理室２０１内へのガスの供給を開始したり、前記順序とは逆の順序で処理室２０１内へのガスの供給を停止することが好ましい。これにより、ＤＣＳガスとＮＨ_３ガスとの反応を促進でき、ウェハ２００の主面に組成比率の異なるＳｉ_ｘＮ_ｘ膜やＰｏｌｙ−Ｓｉ膜が堆積されてしまう現象を抑制し、所望のＳｉ_３Ｎ_４膜を形成することが容易になる。

［１３］第１３の実施の形態
本実施の形態にかかる処理炉では、図１６に示すように、第１の処理ガスを供給する第１のガス供給ノズルの間に、第２の処理ガスを供給する第２のガス供給ノズルを配置する。好ましくは、第１の処理ガスを供給する第１のガス供給ノズルの配置されている略中心位置に、第２の処理ガスを供給する第２のガス供給ノズルを配置する。これにより、ガスの混合を促進させることが出来る。

［１４］第１４の実施の形態
上述した実施の形態では、反応管としてのプロセスチューブ２０３は、内部反応管としてのインナーチューブ２０４と、その外側に設けられた外部反応管としてのアウターチューブ２０５とを有する二重管として構成されていた。しかしながら、本発明は上述の形態に限定されない。すなわち、プロセスチューブ２０３は、インナーチューブ２０４を有さない一重管として構成されていてもよい。

［１５］他の実施の形態
以上、本発明の種々の形態を説明した。しかしながら、本発明は、上述したような実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明の好ましい態様を付記すると下記の通りである。

第１の態様は、複数枚の基板を処理室内に搬入する工程と、前記基板の主面に形成する薄膜を構成する複数の元素のうち少なくとも一つの元素を含み、それ単独で膜を堆積させることの出来る第１の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側への供給と、前記複数の元素のうち他の少なくとも一つの元素を含み、それ単独では膜を堆積させることの出来ない第２の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側への供給と、前記第１の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所への供給と、前記処理室内で前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとを反応させて非結晶体を形成し、前記複数枚の基板の主面に薄膜を形成する工程と、前記薄膜を形成した後の基板を前記処理室より搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法である。

第２の態様は、第１の態様において、前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第１の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内であって、ガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所への供給を有する半導体装置の製造方法である。

第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記第２の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所への供給を更に有する半導体装置の製造方法である。

第４の態様は、第２の態様において、前記第２の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所への供給を更に有し、前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第２の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内であって、ガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所への供給を有する半導体装置の製造方法である。

第５の態様は、第３の態様において、前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第２の処理ガスの、前記第１の処理ガスが供給される途中箇所と実質的に同じ位置に設けられたガス流の途中箇所への供給を有する半導体装置の製造方法である。

第６の態様は、第３の態様において、前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第２の処理ガスの、前記第１の処理ガスが供給される途中箇所に近接し、該途中箇所よりもガス流の上流側に設けられたガス流の途中箇所への供給を有する半導体装置の製造方法である。

第７の態様は、第１の態様において、前記薄膜を形成する工程では、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板の主面温度を、少なくとも前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスが共に熱分解される温度まで昇温し、前記複数枚の基板間の主面温度を、前記複数枚の基板が配置される領域全体にわたり実質的に均等になるように保持する半導体装置の製造方法である。

第８の態様は、第３の態様において、前記薄膜を形成する工程では、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板の主面温度を、少なくとも前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスが共に熱分解される温度まで昇温し、前記複数枚の基板間の主面温度を、前記複数枚の基板が配置される領域全体にわたり実質的に均等になるように保持する半導体装置の製造方法である。

第９の態様は、第１の態様において、前記第１の処理ガスのガス流の上流側への供給は、第１のガス供給部から、ガス流量の制御を行いつつ前記処理室内へ前記第１の処理ガスを供給し、前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、第２のガス供給部から、前記第１のガス供給部におけるガス流量の制御とは独立してガス流量の制御を行いつつ前記処理室内へ前記第１の処理ガスを供給する半導体装置の製造方法である。

第１０の態様は、第３の態様において、前記第２の処理ガスのガス流の上流側への供給は、第３のガス供給部から、ガス流量の制御を行いつつ前記処理室内へ前記第２の処理ガスを供給し、前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、第４のガス供給部から、前記第３のガス供給部におけるガス流量の制御とは独立してガス流量の制御を行いつつ前記処理室内へ前記第１の処理ガスを供給する半導体装置の製造方法である。

第１１の態様は、第１の態様において、前記薄膜を形成する工程では、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板を、水平姿勢で互いに間隔を設けた状態で多段に配列する半導体装置の製造方法である。

第１２の態様は、第１の態様において、前記第１の処理ガスはシリコン元素を含有するガスであり、前記第２の処理ガスは窒素元素もしくは酸素元素を含有するガスであり、前記薄膜はシリコン元素および窒素元素を含有する非結晶体で形成される薄膜もしくはシリコン元素および酸素元素を含有する非結晶体で形成される薄膜である半導体装置の製造方法である。

第１３の態様は、第１の態様において、前記第１の処理ガスは、塩素元素を含有するガスであり、前記第２の処理ガスは窒素元素もしくは酸素元素を含有するガスである半導体装置の製造方法である。

第１４の態様は、第１２の態様において、前記第１の処理ガスは、ＴＣＳ、ＨＣＤ、ＢＴＢＡＳのうちいずれか一つのガスであり、前記第２の処理ガスはＮＨ_３ガスである半導体装置の製造方法である。

第１５の態様は、第１の態様において、前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第１の処理ガスをノズルを介して供給し、前記ノズルは、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内の途中箇所までガスを流通させる半導体装置の製造方法である。

第１６の態様は、第２の態様において、前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第１の処理ガスを、互いに長さの異なる複数のノズルを介して供給し、前記長さの異なる複数のノズルは、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内であってガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所までそれぞれガスを流通させる半導体装置の製造方法である。

第１７の態様は、第３の態様において、前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第２の処理ガスをノズルを介して供給し、前記ノズルは、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内の途中箇所までガスを流通させる半導体装置の製造方法である。

第１８の態様は、第４の態様において、前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第２の処理ガスを、互いに長さの異なる複数のノズルを介して供給し、前記長さの異なる複数のノズルは、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内であってガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所までそれぞれガスを流通させる半導体装置の製造方法である。

第１９の態様は、第３の態様において、前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第２の処理ガスを、前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給における前記第１の処理ガスのガス流に合流させるように供給する半導体装置の製造方法である。

第２０の態様は、第１９の態様において、前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第１の処理ガスを、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板の主面の中心に向けて供給する半導体装置の製造方法である。

第２１の態様は、第４の態様において、前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第１の処理ガスを互いに長さの異なる第１の複数のノズルを介して供給し、前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第２の処理ガスを前記第１の複数のノズルのうち長さが実質的に同一なノズルが隣接するように配列された互いに長さの異なる第２の複数のノズルを介して供給する半導体装置の製造方法である。

第２２の態様は、第１の態様において、前記薄膜を形成する工程は、前記複数枚の基板が配列される領域外のガス流の上流側への供給により供給される前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとを反応させて非結晶体を形成し、前記複数枚の基板の主面に薄膜を形成させる工程と、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配列される領域内の途中箇所への供給により供給される前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとを反応させて非結晶体を形成し、前記第１の処理ガスの途中箇所への供給より下流側の前記複数枚の基板の主面に薄膜を形成させる工程と、を含む半導体装置の製造方法である。

第２３の態様は、第３の態様において、前記薄膜を形成させる工程は、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側への供給により供給される前記第１の処理ガスと前記領域外のガス流の上流側への供給により供給される前記第２の処理ガスとを反応させて非結晶体を形成し、前記複数枚の基板の主面に薄膜を形成させる工程と、前記途中箇所への供給により供給される前記第１の処理ガスと前記途中箇所への供給により供給される前記第２の処理ガスとを反応させて非結晶体を形成し、前記第１の処理ガスの途中箇所への供給より下流側の前記複数枚の基板に薄膜を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法である。

第２４の態様は、複数枚の基板を処理室内に搬入する搬入する工程と、シラン系ガスを含むガスを、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側および前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内の途中箇所へ供給しつつ、アンモニア系ガスもしくは酸化窒素ガスを、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側へ供給し、前記シラン系ガスを含むガスと前記アンモニア系ガスもしくは前記酸化窒素ガスとを反応させることで、前記複数枚の基板の主面に薄膜を形成する成膜工程と、を有する半導体装置の製造方法である。

第２５の態様は、第１の態様において、前記第２の処理ガスのガス流の上流側への供給におけるガスの供給流量が、前記第１の処理ガスのガス流の上流側への供給におけるガスの供給流量と前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給におけるガスの供給流量との合計流量よりも大きい半導体装置の製造方法である。

第２６の態様は、第３の態様において、前記第１の処理ガスのガス流の上流側への供給におけるガスの供給流量に対する前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給におけるガスの供給流量の流量比と、前記第２の処理ガスのガス流の上流側への供給におけるガスの供給流量に対する前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給におけるガスの供給流量の流量比と、が実質的に同一である半導体装置の製造方法である。

第２７の態様は、複数枚の基板の主面に薄膜を形成する処理室と、前記処理室の外部に設けられ前記処理室内を加熱するヒータと、前記基板の主面に形成する薄膜を構成する複数の元素のうち少なくとも一つの元素を含み、それ単独で膜を堆積させることの出来る第１の処理ガスを、前記処理室内における前記ヒータと対向しない領域であって前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側へ供給する第１のガス供給部と、該第１のガス供給部とは独立して設けられ、前記第１の処理ガスを、前記処理室内における前記ヒータと対向する領域であって前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所へ供給する第２のガス供給部と、前記複数の元素のうち他の少なくとも一つの元素を含み、それ単独では膜を堆積させることの出来ない第２の処理ガスを、前記処理室内における前記ヒータと対向しない領域であって前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側へ供給する第３のガス供給部と、前記処理室内において前記ヒータと対向しない領域であって前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の下流側に設けられ、前記処理室内を排気する排気部と、前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとを前記処理室内にて反応させて非結晶体を形成し、前記複数枚の基板の薄膜を形成するように制御するコントローラと、を有する基板処理装置である。

第２８の態様は、第２７の態様において、前記第２のガス供給部は、互いに長さが異なる複数の第１のガス供給ノズルを有し、前記第１のガス供給ノズルは、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内であってガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所まで、それぞれ延在される基板処理装置である。

第２９の態様は、第２７又は第２８の態様において、前記第３のガス供給部とは独立して設けられ、前記第２の処理ガスを、前記処理室内における前記ヒータと対向する領域であって前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所へ供給する第４のガス供給部を更に有する基板処理装置である。

第３０の態様は、第２８の態様において、前記第３のガス供給部とは独立して設けられ、前記第２の処理ガスを、前記処理室内における前記ヒータと対向する領域であって前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所へ供給する第４のガス供給部を更に有し、前記第４のガス供給部は、互いに長さの異なる複数の第２のガス供給ノズルを有し、前記第２のガス供給ノズルは、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内であってガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所まで、それぞれ延在される請求項２８に記載の基板処理装置である。

第３１の態様は、第２７の態様において、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板の主面温度を、少なくとも前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスが共に熱分解される温度まで昇温させ、前記複数枚の基板間の主面温度を、前記複数枚の基板が配置される領域全体にわたり実質的に均等になるように保持させるように、前記ヒータを制御する温度制御部を更に有する基板処理装置である。

第３２の態様は、第３０の態様において、前記第１のガス供給ノズルと前記第２のガス供給ノズルとは、それぞれ長さが実質的に同一なノズル同士が隣接するように配列している基板処理装置である。

第３３の態様は、複数枚の基板を処理室内に搬入する工程と、第１のガス供給部から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側へ第１の処理ガスを供給する工程と、前記第１のガス供給部とは独立して設けられた第２のガス供給部から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域に対応する途中箇所へ第１の処理ガスを供給する工程と、第３のガス供給部から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側へ前記第１の処理ガスと異なるガス種の第２の処理ガスを供給する工程と、前記第３のガス供給部とは独立して設けられた第４のガス供給部から、前記第２のガス供給部から前記第１の処理ガスを供給する前記途中箇所と略同じ途中箇所へ前記第２の処理ガスを供給する工程と、前記処理室内で前記第１の処理ガスおよび前記第２の処理ガスと反応させて前記複数枚の基板を処理する工程と、処理後の基板を前記処理室より搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法である。
第３３の態様によれば、ガス流の上流側に加えて途中箇所からも各処理ガスを供給するようにしているので、複数の基板に処理ガスを均一に供給でき、複数の基板上に均一に成膜できる。したがって、基板上に良質な成膜特性、すなわち基板間、及び基板面内の膜厚均一性を維持したまま、高い生産性を実現できる。

第３４の態様は、複数枚の基板を処理室内に搬入する工程と、第１のガス供給部から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板の存在する領域外のガス流の上流側へガス流量制御しつつ第１の処理ガスを供給する工程と、前記第１のガス供給部とは独立して設けられた第２のガス供給部から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域に対応する途中箇所へ、前記第１のガス供給部のガス流量制御とは独立してガス流量制御しつつ第１の処理ガスを供給する工程と、第３のガス供給部から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板の存在する領域外のガス流の上流側へガス流量制御しつつ前記第１の処理ガスと異なるガス種の第２の処理ガスを供給する工程と、前記第３のガス供給部とは独立して設けられた第４のガス供給部から、前記第２のガス供給部から前記第１の処理ガスを供給する前記途中箇所と略同じ途中箇所へ、前記第３のガス供給部のガス流量制御とは独立してガス流量制御しつつ前記第２の処理ガスを供給する工程と、前記処理室内で前記第１の処理ガスおよび前記第２の処理ガスと反応させて前記複数枚の基板を処理する工程と、処理後の基板を前記処理室より搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法である。
第３４の態様によれば、ガス流の上流側に加えて途中箇所からも独立してガス流量制御しつつ各処理ガスを供給するようにしているので、複数の基板に処理ガスをより均一に供給でき、複数の基板上により均一に成膜できる。したがって、基板上に良質な成膜特性を維持したまま、より高い生産性を実現できる。

第３５の態様は、複数枚の基板を処理する処理室と、前記処理室内で前記複数枚の基板を保持する保持具と、前記複数枚の基板の存在する領域外のガス流の上流側から基板に対して第１の処理ガスを供給する第１のガス供給部と、前記第１のガス供給部とは独立して設けられ、前記複数枚の基板が配置される領域に対応する途中箇所から基板に対して前記第１の処理ガスを供給する第２のガス供給部と、前記複数枚の基板の存在する領域外のガス流の上流側から基板に対して前記第１の処理ガスと異なるガス種の第２の処理ガスを供給する第３のガス供給部と、前記第３のガス供給部とは独立して設けられ、前記第２のガス供給部が前記第１の処理ガスを供給する前記途中箇所と略同じ途中箇所から基板に対して前記第２の処理ガスを供給する第４のガス供給部と、前記複数枚の基板の下流側から前記処理室内を排気する排気部と、を有する基板処理装置である。
第３５の態様によれば、ガス流の上流側から各処理ガスを供給する第１及び第３のガス供給部に加えて、途中箇所からも各処理ガスを供給する第２及び第４のガス供給部を設けるようにしたので、複数の基板に処理ガスを均一に供給でき、複数の基板上に均一に成膜できる。したがって、基板上に良質な成膜特性、すなわち基板間、及び基板面内の膜厚均一性を維持したまま、高い生産性を実現できる。

第３６の態様は、複数枚の基板を処理する処理室と、前記処理室内で前記複数枚の基板を保持する保持具と、前記複数枚の基板の存在する領域外のガス流の上流側から基板に対して第１の処理ガスをガス流量制御しつつ供給する第１のガス供給部と、前記第１のガス供給部とは独立して設けられ、前記複数枚の基板が配置される領域に対応する途中箇所から基板に対して前記第１の処理ガスを前記第１のガス供給部のガス流量制御とは独立してガス流量制御しつつ供給する第２のガス供給部と、前記複数枚の基板の上流側から基板の存在する領域外の上流側から基板に対して前記第１の処理ガスと異なるガス種の第２の処理ガスをガス流量制御しつつ供給する第３のガス供給部と、前記第３のガス供給部とは独立して設けられ、前記第２のガス供給部が前記第１の処理ガスを供給する前記途中箇所と略同じ途中箇所から基板に対して、前記第３のガス供給部のガス流量制御とは独立してガス流量制御しつつ前記第２の処理ガスを供給する第４のガス供給部と、前記複数枚の基板の下流側から前記処理室内を排気する排気部と、を有する基板処理装置である。
第３６の態様によれば、ガス流の上流側からガス流量制御しつつ各処理ガスを供給する第１及び第３のガス供給部に加えて、途中箇所からも独立してガス流量制御しつつ各処理ガスを供給する第２及び第４のガス供給部を設けるようにしたので、複数の基板に処理ガスをより均一に供給でき、複数の基板上により均一に成膜できる。したがって、基板上に良質な成膜特性を維持したまま、より高い生産性を実現できる。

第３７の態様は、第３５または第３６の態様において、前記第２のガス供給部は、それぞれ独立して設けられ、前記複数枚の基板が配置される領域に対応するそれぞれ異なる途中箇所から基板に対して前記第１の処理ガスを供給する複数の第１のガス供給ノズルを含み、さらに、前記第４のガス供給部は、それぞれ独立して設けられ、前記複数の第１のガス供給ノズルそれぞれが前記第１の処理ガスを供給する前記異なる途中箇所とそれぞれ略同じ途中箇所から基板に対して前記第２の処理ガスを供給する複数の第２のガス供給ノズルを含む基板処理装置である。
第３７の態様によれば、第２のガス供給部は、異なる途中箇所から第１の処理ガスを供給する複数の第１のガス供給ノズルを含み、第４のガス供給部は、異なる途中箇所から第２の処理ガスを供給する複数の第２のガス供給ノズルを含むようにしたので、複数の基板に処理ガスをより均一に供給でき、複数の基板上により均一に成膜できる。したがって、基板上に良質な成膜特性を維持したまま、より高い生産性を実現できる。

第３８の態様は、第３５〜第３７の態様において、前記第２のガス供給部には、該第２のガス供給部内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部が接続されている基板処理装置である。
第３８の態様によれば、第２のガス供給部にクリーニングガス供給部が接続されているので、第２のガス供給部内にクリーニングガスを供給することにより、第２のガス供給部内をクリーニングすることができる。これにより、第２のガス供給部の寿命を延ばすことができる。その結果、第２のガス供給部の交換周期を延ばすことができる。これにより、手間のかかる第２のガス供給部の交換作業の回数を減らすことができる。その結果、装置の稼働率を向上させることができる。

第３９の態様は、第３３または第３４の態様において、前記第１の処理ガスはアンモニアガスである半導体装置の製造方法である。

第４０の態様は、第３３または第３４の態様において、前記第２の処理ガスはジクロルシラン（ＤＣＳ）ガスである半導体装置の製造方法である。

第４１の態様は、第３３または第３４の態様において、前記処理後の基板には窒化シリコン膜が形成されている半導体装置の製造方法である。

第４２の態様は、第３７の態様において、前記第１のガス供給ノズルおよび前記第２のガス供給ノズルはそれぞれ２本以上である基板処理装置である。

［１６］さらに他の実施の形態
（１）例えば、先の実施の形態では、ノズル４１〜４５、またはノズル４６〜５０に供給するクリーニングガスの単位時間当たりの流量を異なる値に設定し、クリーニング時間を同じにする場合を説明した。しかしながら、本発明は、単位時間当たりの流量を同じにし、クリーニング時間を異ならせるようにしてもよい。また、本発明は、単位時間当たりの流量とクリーニング時間の両方を異ならせるようにしてもよい。

（２）また、先の実施の形態では、ノズル４１〜４５、またはノズル４６〜５０にクリーニングガスを供給する場合、これらを予め定めた順序に従って順次１本ずつ選択し、選択したノズルに供給する場合を説明した。しかしながら、本発明では、これを総数より少ない複数本ずつ選択し、選択した複数本のノズルに供給するようにしてもよい。また、本発明は、すべてのノズルに同時に供給するようにしてもよい。例えば、ノズル４１〜４５、ノズル４６〜５０のクリーニング処理においては、ノズル４１〜４５、ノズル４６〜５０に供給されるクリーニングガスの単位時間当たりの流量は、コントローラ２４０の指示に基づいて、それぞれＭＦＣ１８３、ＭＦＣ１８４により制御するように説明したが、これに限らず、例えば、ノズル４１〜４５、ノズル４６〜５０に供給するクリーニングガスの単位時間当たりの流量をそれぞれ独立して制御するように、ＭＦＣ１８３、ＭＦＣ１８４に代えてＭＦＣをそれぞれの配管部８３〜８７、配管部１１０〜１１５にそれぞれ設けるようにして、コントローラ２４０の指示に基づいて、制御するようにしても良い。このようにすると、ノズル４１〜５０のクリーニング処理を同時に行うことができるため、生産性上は有利である。

（３）さらに、先の実施の形態では、ノズル４１〜４５、またはノズル４６〜５０の内壁のクリーニング処理をプロセスチューブ２０３の内壁等のクリーニング処理と同時に行う場合を説明した。このように、プロセスチューブ２０３内壁等とノズル４１〜４４の内壁を同時にクリーニングすると装置のクリーニングに要する全体時間が減少するため、生産性上は有利である。しかしながら、本発明では、これらを別々に行うようにしてもよい。この場合、クリーニング処理中のノズルから出力されるクリーニングガスが他のノズルに侵入することが問題にならなければ、不活性ガスをクリーニング処理が終了したばかりのノズルにのみ供給することができる。これにより、不活性ガスの使用量を減らすことができる。

特に、先の実施の形態で説明したＳｉ_３Ｎ_４膜をウェハ２００上に成膜させた際には、プロセスチューブ２０３の内壁等にはＳｉ_３Ｎ_４膜が堆積し、ノズル４１〜４４の内壁には主にＰｏｌｙ−Ｓｉ膜が堆積する。その為、プロセスチューブ２０３の内壁等へのクリーニング処理、ノズル４１〜４４の内壁へのクリーニング処理のそれぞれの頻度を変えてクリーニング処理するようにすると、パーティクルの発生を抑制するための制御上有効である。

また、ノズル４６〜４９の内壁には堆積量は少ないが主にＳｉ_３Ｎ_４膜が堆積し、ノズル４５、ノズル５０の内壁には、堆積量は少ないが主にＮＨ_４Ｃｌが堆積する。その為、プロセスチューブ２０３の内壁等へのクリーニング処理、ノズル４１〜４４の内壁へのクリーニング処理、ノズル４６〜４９の内壁へのクリーニング処理、ノズル４５、５０の内壁へのクリーニング処理のそれぞれの頻度を変えてクリーニング処理するようにすると、パーティクルの発生を抑制するための制御上有効である。例えば、プロセスチューブ２０３の内壁等へのクリーニング処理、ノズル４１〜４４の内壁へのクリーニング処理よりノズル４６〜４９の内壁へのクリーニング処理、ノズル４５、５０の内壁へのクリーニング処理の頻度を少なくすると良い。

（４）先の実施の形態では、ノズル４４とノズル４９は、プロダクトウェハ／モニタ配置領域Ｒ_１に存在する略１枚目にそれぞれ位置決めされているようにしたが、ウェハ配置領域Ｒ外のガス流の上流側で止まるノズル４５、ノズル５０からのガス供給により、プロダクトウェハ／モニタウェハの下から数えてウェハ１枚〜ウェハ２５枚目までの成膜された膜の基板面内均一性、基板面間均一性、膜質等が良好であれば、ノズル４４、ノズル４９は設けなくても良い。また、ノズル４５とノズル５０は、ウェハ配置領域Ｒ外のガス流の上流側で止まるようにすれば、処理炉２０２内の下部から挿入し立ち上げても良い。

（５）さらにまた、本発明は、縦型のＣＶＤ装置だけでなく、横型のＣＶＤ装置にも適用することができる。さらに、本発明は、バッチ式のＣＶＤ装置だけでなく、枚葉式のＣＶＤ装置にも適用することができる。さらにまた、本発明は、低圧型のＣＶＤ装置だけでなく、常圧型のＣＶＤ装置にも適用することができる。また、本発明は、ＣＶＤ装置以外のウェハ処理装置にも適用することができる。すなわち、本発明は、反応空間で化学反応を使ってウェハに所定の処理を施すウェハ処理装置一般に適用することができる。また、本発明は、ウェハ処理装置以外の基板処理装置にも適用することができる。例えば、本発明は、液晶表示デバイスのガラス基板に所定の処理を施すガラス基板処理装置にも適用することができる。

要は、本発明は、固体デバイスの基板に所定の処理を施すことによって、ノズル等の処理ガス出力手段の内壁に反応生成物が堆積されるような基板処理装置一般に適用することができる。

（５）この他にも、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿論である。

本発明の第１の実施の形態の基板処理装置の一部を構成する処理炉のガス供給系を示す構成図である。 本発明の第２の実施の形態の基板処理装置の一部を構成する処理炉のガス供給系を示す構成図である。 本発明の一実施の形態の基板処理装置の一部を構成する処理炉の概略構成図である。 従来例の基板処理装置の一部を構成する処理炉の概略構成図である。 本発明の第３の実施の形態の基板処理装置の一部を構成する処理炉のガス供給ノズルの構成を示す構成図である。 本発明の第４の実施の形態の基板処理装置の一部を構成する処理炉のガス供給ノズルの構成を示す構成図である。 本発明の第５の実施の形態の基板処理装置の一部を構成する処理炉のガス供給ノズルの構成を示す構成図である。 本発明の第６の実施の形態の基板処理装置の一部を構成する処理炉のガス供給ノズルの構成を示す構成図であり、（ａ）は処理炉の平断面図を示し、（ｂ）は処理炉内におけるガス供給ノズルの配列を示す概略図である。 本発明の第７の実施の形態の基板処理装置の一部を構成する処理炉のガス供給ノズルの構成を示す構成図であり、（ａ）は処理炉の平断面図を示し、（ｂ）は処理炉内におけるガス供給ノズルの配列を示す概略図である。 本発明の第８の実施の形態の基板処理装置の一部を構成する処理炉のガス供給ノズルの構成を示す構成図であり、（ａ）は処理炉の平断面図を示し、（ｂ）は処理炉内におけるガス供給ノズルの配列を示す概略図である。 本発明の第９の実施の形態の基板処理装置の一部を構成する処理炉のガス供給ノズルの構成を示す構成図である。 処理ガスを途中箇所へ供給しない方法により形成した薄膜のウェハ間の膜厚分布を示すグラフ図であり、（ａ）は複数枚のウェハに温度勾配を設けた場合の膜厚分布を示し、（ｂ）は温度勾配を設けなかった場合の膜厚分布を示す。 処理ガスを途中箇所へ供給する方法により形成した薄膜のウェハ間の膜厚分布を示すグラフ図であり、（ａ）はＤＣＳガス及びＮＨ_３ガスを途中箇所へ供給した場合、及びＤＣＳガスのみを途中箇所へ供給した場合の膜厚分布を示し、（ｂ）はＤＣＳガスの供給箇所をさらに増やした場合の膜厚分布を示す。 処理ガスを途中箇所へ供給しない方法で薄膜を形成した場合の薄膜の屈折率のウェハ間の分布と、処理ガスを途中箇所へ供給する方法で薄膜を形成した場合の薄膜の屈折率のウェハ間の分布と、を示すグラフ図である。 略同一の高さのノズルから供給されるガス同士が処理室内で反応し、非結晶体を形成し、ウェハ上に薄膜を形成させる様子を示す概略である。 本発明の第１３の実施の形態の基板処理装置の一部を構成する処理炉のガス供給ノズルの構成を示す構成図である。

符号の説明

４１〜４４ ノズル（第２のガス供給部）
４５ ノズル（第１のガス供給部）
４６〜４９ ノズル（第４のガス供給部）
５０ ノズル（第３のガス供給部）
１７８〜１８２ マスフローコントローラ（ガス流量制御器）
１７１〜１７５ マスフローコントローラ（ガス流量制御器）
２００ ウェハ（基板）
２０１ 処理室
２０２ 処理炉（基板処理装置の一部を構成する）
２１７ ボート（保持具）
２３１ 排気系（排気部）
２３２ ガス供給系
Ｒ_１ プロダクトウェハ／モニタウェハ配置領域（基板が配置される領域）

Claims (32)

1. 複数枚の基板を処理室内に搬入する工程と、
   前記基板の主面に形成する薄膜を構成する複数の元素のうち少なくとも一つの元素を含み、それ単独で膜を堆積させることの出来る第１の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側への供給と、
   前記複数の元素のうち他の少なくとも一つの元素を含み、それ単独では膜を堆積させることの出来ない第２の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側への供給と、
   前記第１の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所への供給と、
   前記処理室内で前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとを反応させて非結晶体を形成し、前記複数枚の基板の主面に薄膜を形成する工程と、
   前記薄膜を形成した後の基板を前記処理室より搬出する工程と、
   を有する半導体装置の製造方法。
2. 前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第１の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内であって、ガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所への供給を有する
   請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記第２の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所への供給を更に有する
   請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記第２の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所への供給を更に有し、
   前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第２の処理ガスの、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内であって、ガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所への供給を有する
   請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第２の処理ガスの、前記第１の処理ガスが供給される途中箇所と実質的に同じ位置に設けられたガス流の途中箇所への供給を有する
   請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第２の処理ガスの、前記第１の処理ガスが供給される途中箇所に近接し、該途中箇所よりもガス流の上流側に設けられたガス流の途中箇所への供給を有する
   請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記薄膜を形成する工程では、
   前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板の主面温度を、少なくとも前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスが共に熱分解される温度まで昇温し、
   前記複数枚の基板間の主面温度を、前記複数枚の基板が配置される領域全体にわたり実質的に均等になるように保持する
   請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記薄膜を形成する工程では、
   前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板の主面温度を、少なくとも前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスが共に熱分解される温度まで昇温し、
   前記複数枚の基板間の主面温度を、前記複数枚の基板が配置される領域全体にわたり実質的に均等になるように保持する
   請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記第１の処理ガスのガス流の上流側への供給は、第１のガス供給部から、ガス流量の制御を行いつつ前記処理室内へ前記第１の処理ガスを供給し、
   前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、第２のガス供給部から、前記第１のガス供給部におけるガス流量の制御とは独立してガス流量の制御を行いつつ前記処理室内へ前記第１の処理ガスを供給する
   請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記第２の処理ガスのガス流の上流側への供給は、第３のガス供給部から、ガス流量の制御を行いつつ前記処理室内へ前記第２の処理ガスを供給し、
    前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、第４のガス供給部から、前記第３のガス供給部におけるガス流量の制御とは独立してガス流量の制御を行いつつ前記処理室内へ前記第１の処理ガスを供給する
    請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記薄膜を形成する工程では、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板を、水平姿勢で互いに間隔を設けた状態で多段に配列する
    請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
12. 前記第１の処理ガスはシリコン元素を含有するガスであり、前記第２の処理ガスは窒素元素もしくは酸素元素を含有するガスであり、前記薄膜はシリコン元素および窒素元素を含有する非結晶体で形成される薄膜もしくはシリコン元素および酸素元素を含有する非結晶体で形成される薄膜である
    請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
13. 前記第１の処理ガスは、塩素元素を含有するガスであり、前記第２の処理ガスは窒素元素もしくは酸素元素を含有するガスである
    請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
14. 前記第１の処理ガスは、ＴＣＳ、ＨＣＤ、ＢＴＢＡＳのうちいずれか一つのガスであり、前記第２の処理ガスはＮＨ_３ガスである
    請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
15. 前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第１の処理ガスをノズルを介して供給し、
    前記ノズルは、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内の途中箇所までガスを流通させる
    請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
16. 前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第１の処理ガスを、互いに長さの異なる複数のノズルを介して供給し、
    前記長さの異なる複数のノズルは、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内であってガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所までそれぞれガスを流通させる
    請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
17. 前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第２の処理ガスをノズルを介して供給し、
    前記ノズルは、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内の途中箇所までガスを流通させる
    請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
18. 前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第２の処理ガスを、互いに長さの異なる複数のノズルを介して供給し、
    前記長さの異なる複数のノズルは、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内であってガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所までそれぞれガスを流通させる
    請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
19. 前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第２の処理ガスを、前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給における前記第１の処理ガスのガス流に合流させるように供給する
    請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
20. 前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第１の処理ガスを、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板の主面の中心に向けて供給する
    請求項１９に記載の半導体装置の製造方法。
21. 前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第１の処理ガスを互いに長さの異なる第１の複数のノズルを介して供給し、
    前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給は、前記第２の処理ガスを前記第１の複数のノズルのうち長さが実質的に同一なノズルが隣接するように配列された互いに長さの異なる第２の複数のノズルを介して供給する
    請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
22. 前記薄膜を形成する工程は、
    前記複数枚の基板が配列される領域外のガス流の上流側への供給により供給される前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとを反応させて非結晶体を形成し、前記複数枚の基板の主面に薄膜を形成させる工程と、
    前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配列される領域内の途中箇所への供給により供給される前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとを反応させて非結晶体を形成し、前記第１の処理ガスの途中箇所への供給より下流側の前記複数枚の基板の主面に薄膜を形成させる工程と、を含む
    請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
23. 前記薄膜を形成させる工程は、
    前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側への供給により供給される前記第１の処理ガスと前記領域外のガス流の上流側への供給により供給される前記第２の処理ガスとを反応させて非結晶体を形成し、前記複数枚の基板の主面に薄膜を形成させる工程と、
    前記途中箇所への供給により供給される前記第１の処理ガスと前記途中箇所への供給により供給される前記第２の処理ガスとを反応させて非結晶体を形成し、前記第１の処理ガスの途中箇所への供給より下流側の前記複数枚の基板に薄膜を形成する工程と、を含む
    請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
24. 複数枚の基板を処理室内に搬入する搬入する工程と、
    シラン系ガスを含むガスを、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側および前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内の途中箇所へ供給しつつ、アンモニア系ガスもしくは酸化窒素ガスを、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側へ供給し、前記シラン系ガスを含むガスと前記アンモニア系ガスもしくは前記酸化窒素ガスとを反応させることで、前記複数枚の基板の主面に薄膜を形成する成膜工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
25. 前記第２の処理ガスのガス流の上流側への供給におけるガスの供給流量が、前記第１の処理ガスのガス流の上流側への供給におけるガスの供給流量と前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給におけるガスの供給流量との合計流量よりも大きい
    請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
26. 前記第１の処理ガスのガス流の上流側への供給におけるガスの供給流量に対する前記第１の処理ガスのガス流の途中箇所への供給におけるガスの供給流量の流量比と、
    前記第２の処理ガスのガス流の上流側への供給におけるガスの供給流量に対する前記第２の処理ガスのガス流の途中箇所への供給におけるガスの供給流量の流量比と、が実質的に同一である
    請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
27. 複数枚の基板の主面に薄膜を形成する処理室と、
    前記処理室の外部に設けられ前記処理室内を加熱するヒータと、
    前記基板の主面に形成する薄膜を構成する複数の元素のうち少なくとも一つの元素を含み、それ単独で膜を堆積させることの出来る第１の処理ガスを、前記処理室内における前記ヒータと対向しない領域であって前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側へ供給する第１のガス供給部と、
    該第１のガス供給部とは独立して設けられ、前記第１の処理ガスを、前記処理室内における前記ヒータと対向する領域であって前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所へ供給する第２のガス供給部と、
    前記複数の元素のうち他の少なくとも一つの元素を含み、それ単独では膜を堆積させることの出来ない第２の処理ガスを、前記処理室内における前記ヒータと対向しない領域であって前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側へ供給する第３のガス供給部と、
    前記処理室内において前記ヒータと対向しない領域であって前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の下流側に設けられ、前記処理室内を排気する排気部と、
    前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとを前記処理室内にて反応させて非結晶体を形成し、前記複数枚の基板の薄膜を形成するように制御するコントローラと、
    を有する基板処理装置。
28. 前記第２のガス供給部は、互いに長さが異なる複数の第１のガス供給ノズルを有し、
    前記第１のガス供給ノズルは、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内であってガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所まで、それぞれ延在される
    請求項２７に記載の基板処理装置。
29. 前記第３のガス供給部とは独立して設けられ、前記第２の処理ガスを、前記処理室内における前記ヒータと対向する領域であって前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所へ供給する第４のガス供給部を更に有する
    請求項２７又は請求項２８に記載の基板処理装置。
30. 前記第３のガス供給部とは独立して設けられ、前記第２の処理ガスを、前記処理室内における前記ヒータと対向する領域であって前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内のガス流の途中箇所へ供給する第４のガス供給部を更に有し、
    前記第４のガス供給部は、互いに長さの異なる複数の第２のガス供給ノズルを有し、
    前記第２のガス供給ノズルは、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域外のガス流の上流側から、前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板が配置される領域内であってガス流に沿って設けられた互いに位置の異なる複数の途中箇所まで、それぞれ延在される
    請求項２８に記載の基板処理装置。
31. 前記処理室内に搬入された前記複数枚の基板の主面温度を、少なくとも前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスが共に熱分解される温度まで昇温させ、前記複数枚の基板間の主面温度を、前記複数枚の基板が配置される領域全体にわたり実質的に均等になるように保持させるように、前記ヒータを制御する温度制御部を更に有する
    請求項２７に記載の基板処理装置。
32. 前記第１のガス供給ノズルと前記第２のガス供給ノズルとは、それぞれ長さが実質的に同一なノズル同士が隣接するように配列している
    請求項３０に記載の基板処理装置。

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