WO2007108401A1 - 半導体装置の製造方法および基板処理装置 - Google Patents

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WO2007108401A1
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processing
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processing chamber
gas flow
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Takahiro Maeda
Kiyohiko Maeda
Takashi Ozaki
Akihito Yoshino
Yasunobu Koshi
Yuji Urano
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Hitachi Kokusai Electric Inc.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a substrate processing apparatus for processing a plurality of substrates using processing gases of different gas types.
  • thermal CVD method As a method for manufacturing a semiconductor device, for example, there is a thermal chemical vapor deposition method (thermal CVD method).
  • thermal CVD method a thin film is formed on a substrate such as a wafer by using two or more kinds of processing gases of different gas types.
  • a processing gas of a different gas type is supplied into a processing chamber heated to a deposition temperature, and a thin film is formed on the plurality of substrates simultaneously.
  • silicon nitride is deposited on a substrate by thermally decomposing a processing gas containing silicon (Si) and a processing gas containing nitrogen (N) (for example, patents). Reference 1).
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of a processing furnace included in a substrate processing apparatus that simultaneously forms a thin film on a plurality of substrates.
  • This substrate processing apparatus is configured, for example, as a vertical vacuum CVD apparatus.
  • the processing furnace 5 includes a heater 3 and a reaction tube 4.
  • a boat 8 in which a plurality of wafers 9 are stacked is inserted into the processing chamber 2 formed in the reaction tube 4.
  • the processing furnace 5 is provided with a gas supply system 1 for supplying a processing gas or an inert gas of different gas types into the processing chamber 2, and an exhaust system 7 having a pump 6 for exhausting the processing chamber 2. .
  • a one-system nozzle is generally used in which one nozzle is provided for each processing gas.
  • This one-system nozzle is provided with one nozzle for film formation processing for each processing gas.
  • the one-system nozzle is provided on the upstream side of the gas flow outside the region where the plurality of wafers 9 are present (below the processing chamber 2). Accordingly, each processing gas is supplied from one location below the processing chamber 2 toward the plurality of wafers 9 stacked on the boat 8.
  • Patent Document 1 JP 2004-95940 A
  • the above-described substrate processing apparatus is used to perform the substrate processing.
  • a thin film having good film forming characteristics can be formed thereon.
  • the flow rate of the processing gas necessary for film formation that is, the flow rate of the processing gas necessary to cover the substrate surface area is the above-mentioned even under reduced pressure. This is because it can be covered by using a treatment furnace.
  • the surface area of the substrate on which the thin film is formed increases.
  • a processing gas of a certain flow rate or more is supplied from one location, the pressure in the processing chamber rises, and the processing chamber is depressurized to form a film. It becomes difficult to do.
  • An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method and substrate processing capable of achieving high productivity and productivity while maintaining high-quality film formation characteristics when using processing gases of different gas types. It is to provide a physical device.
  • the method includes a step of carrying a plurality of substrates into a processing chamber, and at least one element among a plurality of elements constituting a thin film formed on the main surface of the substrate, Supply of the first processing gas capable of depositing a film alone to the upstream side of the gas flow outside the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are disposed; and A second processing gas containing at least one other element among which the film cannot be deposited alone is outside the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are disposed.
  • a method for manufacturing a semiconductor device comprising: forming a crystal and forming a thin film on a main surface of the plurality of substrates; and transporting the substrate after forming the thin film out of the processing chamber. Is done.
  • the vertical decompression CVD apparatus is a multi-system nozure type CVD apparatus.
  • This multi-system nozure type CVD apparatus is an apparatus in which a plurality of nosole for film formation processing is provided for each of one or a plurality of processing gases, and these are arranged at different positions.
  • the nozzles for supplying other gas species are not limited to the multi-system nosole only for supplying one gas type.
  • FIG. 1 is a detailed view of a gas supply system connected to a processing furnace 202 that constitutes a part of the substrate processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram of the processing furnace 202 of the substrate processing apparatus. Both processing furnaces 202 are shown as longitudinal sectional views.
  • the apparatus shown in FIG. 3 includes a processing furnace 202, a gas supply system 232, and an exhaust system 231.
  • the processing furnace 202 is a system for forming a predetermined thin film on the surface of a wafer 200 to be a semiconductor device (semiconductor device) using a processing gas in a sealed processing chamber 201.
  • the gas supply system 232 is a system for supplying process gas, tallying gas, inert gas, and the like into the processing chamber 201 of the processing furnace 202.
  • the exhaust system 231 is a system for exhausting the atmosphere in the processing chamber 201.
  • the processing furnace 202 has a heater 206 as a heating mechanism.
  • the heater 206 has a cylindrical shape and is vertically installed by being supported by a heater base 251 as a holding plate.
  • a process tube 203 as a reaction tube is disposed concentrically with the heater 206.
  • the process tube 203 has an inner tube 204 as an internal reaction tube and an outer tube 205 as an external reaction tube provided on the outside thereof.
  • the inner tube 204 is heat resistant such as quartz (SiO 2) or silicon carbide (SiC).
  • a processing chamber 201 is formed in the hollow cylindrical portion of the inner tube 204.
  • a boat 217 as a substrate holder described later is configured to be accommodated.
  • the boat 217 is configured to be able to accommodate wafers 200 as substrates in a horizontal posture and arranged in multiple stages 1J in the vertical direction.
  • the outer tube 205 is made of, for example, quartz or silicon carbide. It is made of a thermal material, is formed in a cylindrical shape with an upper end larger than the outer diameter of the inner diameter force S inner tube 204 closed and a lower end opened, and is concentric with the inner tube 204.
  • a manifold 209 is disposed below the outer tube 205 so as to be concentric with the outer tube 205.
  • Mayu Horedo 209 is made of a metal member such as stainless steel, and is formed in a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened.
  • the manifold 209 is engaged with the inner tube 204 and the outer tube 205, respectively, and is provided so as to support them.
  • a circle ring 220a as a seal member is provided between the manifold 209 and the outer tube 205.
  • a gas supply system 23 2 for supplying a processing gas into the processing chamber 201 is connected to the side wall of the manifold 209 so as to communicate with the processing chamber 201.
  • the gas supply system 232 is connected to a nozzle 230 as a gas introduction part.
  • a processing gas supply source (not shown) is connected via a mass flow controller (MFC) 241 as a gas flow rate controller.
  • MFC mass flow controller
  • a gas flow rate control unit 235 is electrically connected to the MFC 241.
  • the MFC 241 is configured to control at a desired timing so that the flow rate of the gas supplied into the processing chamber 201 becomes a desired amount.
  • the detailed configuration of the gas supply system 232 will be described later.
  • an exhaust system 231 for exhausting the atmosphere in the processing chamber 201 is provided on the side wall of the manifold 209.
  • the exhaust system 231 is disposed at the lower end portion of the cylindrical space 250 formed by the gap between the inner tube 204 and the outer tube 205, and communicates with the cylindrical space 250.
  • a vacuum exhaust device such as a vacuum pump is provided via a pressure sensor 245 as a pressure detector and a main valve 242. 246 is connected.
  • the main valve 242 has a function of blocking between the processing chamber 201 and the vacuum evacuation device 246.
  • the opening degree can be freely changed so that the pressure in the chamber 201 becomes a predetermined pressure (degree of vacuum).
  • a pressure control unit 236 is electrically connected to the main valve 242 and the pressure sensor 245. Based on the pressure in the processing chamber 201 and the exhaust system 231 detected by the pressure sensor 245, the pressure control unit 236 performs main processing so that the pressure in the processing chamber 201 becomes a desired pressure at a desired timing.
  • the opening of the valve 242 is configured to be feedback-controlled.
  • An overpressure prevention line 233 for performing an overpressure prevention process is connected to the upstream side of the main valve 242 of the exhaust system 231.
  • An overpressure prevention valve 234 is inserted in the overpressure prevention line 233.
  • a seal cap 219 is provided as a furnace opening lid capable of airtightly closing the lower end opening of the manifold 209.
  • the seal cap 219 is brought into contact with the lower end of the manifold 209 from the lower side in the vertical direction.
  • the seal cap 219 is made of a metal such as stainless steel and has a disk shape.
  • an O-ring 220b is provided as a seal member that comes into contact with the lower end of the manifold 209.
  • a rotation mechanism 254 that rotates the boat 217 is installed on the side of the seal cap 219 opposite to the processing chamber 201.
  • the rotating shaft 255 of the rotating mechanism 254 passes through the seal cap 219 and is connected to a boat 217 described later.
  • the wafer 200 is rotated by rotating the boat 217 by the rotation mechanism 254.
  • the seal cap 219 is configured to be lifted and lowered in the vertical direction by a boat elevator 115 as a lifting mechanism vertically installed outside the process tube 203. As a result, the boat 217 can be carried into and out of the processing chamber 201.
  • a drive control unit 237 is electrically connected to the rotation mechanism 254 and the boat elevator 115.
  • the drive control unit 237 is configured to control the rotation mechanism 254 and the boat elevator 115 so that the rotation mechanism 254 and the boat elevator 115 perform a desired operation at a desired timing.
  • the boat 217 is made of a heat resistant material such as quartz (SiO 2) or silicon carbide (SiC).
  • Several wafers 200 are aligned in a horizontal position and aligned with each other in the center to make multiple stages Configured to hold.
  • a plurality of heat insulating plates 216 as a disk-shaped heat insulating member made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide are arranged in multiple stages in a horizontal posture below the boat 217.
  • the heat insulating plate 216 is configured to transmit the heat from the heater 206 to the manifold 209 side.
  • the wafer placement region R is composed of three regions.
  • the side dummy wafer placement region R and the process are arranged in order from the top (downstream of the gas flow).
  • a temperature sensor 263 as a temperature detector is installed.
  • a temperature controller 238 is electrically connected to the heater 206 and the temperature sensor 263. Based on the temperature information detected by the temperature sensor 263, the temperature control unit 238 controls the energization of the heater 206 so that the temperature in the processing chamber 201 has a desired temperature distribution at a desired timing. It is configured. Specifically, the temperature control unit 238 controls the heater 206 so that the main surface temperature of the plurality of wafers 200 loaded into the processing chamber 201 is raised to a temperature at which the processing gas is thermally decomposed. It is configured.
  • the temperature control unit 238 is configured to control the heater 206 so that the principal surface temperature between the plurality of wafers 200 is substantially uniform over the entire region where the plurality of wafers 200 are disposed. Yes.
  • the temperature gradient is completely zero, but a temperature gradient of 0 to 10 ° C is also included.
  • the gas flow rate control unit 235, the pressure control unit 236, the drive control unit 237, and the temperature control unit 238 also constitute an operation unit and an input / output unit, and are electrically connected to the main control unit 239 that controls the entire substrate processing apparatus. Connected.
  • the gas flow rate control unit 235, the pressure control unit 236, the drive control unit 237, the temperature control unit 238, and the main control unit 239 are configured as a controller 240.
  • the gas supply system 232 includes a nozzle 41 to 44 as a first gas supply nozzle, a nose and a nozzle 45, a second gas supply nozzle and a nozzle and a nozzle 46 to 49. And Nos, Nore 50 to 51, Self-tube 61 to 109, Air Nore 121 to 160, MFC171 to 184, and Controller 240.
  • the nozzles 41 to 44 and the nozzle 45 are nozzles that are used for film formation, after-purging, tallying, and return to the atmosphere.
  • the nozzles 46 to 49 and the nozzle 50 are nozzles that are used for film formation processing, after purge processing, and atmospheric return processing.
  • the nozzle 51 is a nozzle that is used for both cleaning gas processing and air return processing.
  • These nozzles 41 to 51 are made of, for example, quartz.
  • the after purge process is a process of purifying the nozzles 41 to 51 and the processing chamber 201 with an inert gas after the film forming process is completed.
  • the cleaning process is a process of cooling reaction products deposited on the process tube 203 and the nozzles 41 to 50 by the film forming process.
  • the atmosphere returning process is a process for returning the pressure in the processing chamber 201 to the atmospheric pressure after the after purge process is completed.
  • the piping sections 61 to 109 are pipes for supplying various gases to the nozzles 41 to 51.
  • the air banorebs 121 to 160 are valves that open and close the piping sections 61 to 109, respectively.
  • MFC 17 1 to: 184 is a controller for controlling the flow rate per unit time of the gas flowing in the piping sections 62 to 66, 68 to 69, 76 to 80, 82 and 88, respectively.
  • the controller 240 is configured to control the opening and closing of the air valves 121 to 160 and the operations of the MFCs 171 to 184 via the gas flow rate control unit 235, respectively.
  • the air valves 121 to 125 and the air valves 132 to 136 are configured to selectively supply the processing gas flowing in the piping parts 62 to 66 or the inert gas flowing in the piping parts 70 to 74 to the piping parts 89 to 93. It has the function to supply inside. Also, the air valves 151 to 155 and the air valves 156 to 160 are used to supply a cleaning gas flowing in the piping parts 83 to 87 or a gas (processing gas or inert gas) flowing in the piping parts 89 to 93 to the piping parts 105 to 109, respectively. It has the function of selectively supplying inside.
  • the air valves 142 to 146 and the air valves 127 to 131 are the processing gas flowing in the piping portions 76 to 80 or the piping portion 99 to 103, and the inert gas flowing in the piping portions 103 to 103, and the piping portions 94 to 98. It has a function to selectively supply inside.
  • the nozzles 41 to 44 serving as the first gas supply nozzle are configured in an L-shaped tube shape, and are set up in the vertical direction (substrate arrangement direction) along the inner wall of the processing chamber 201. (Extended).
  • the base end portions of the nozzles 41 to 44 are positioned outside the side wall of the manifold 209 through a nozzle through hole formed in the side wall of the manifold 209. Further, the tip portions of the nozzles 41 to 44 are positioned in the middle of the gas flow in the region where the plurality of wafers 200 carried into the processing chamber 201 are arranged.
  • the tip portions of the nozzles 41 to 44 are arranged in the middle of a plurality of different positions (heights) provided along the gas flow in the region where the plurality of wafers 200 are arranged. It is positioned at each location.
  • each tip of Nozzle 4:!-44 is also under the force (upstream side of gas flow) of, for example, 100 wafers existing in the product wafer / monitor wafer placement region R.
  • the above-described nodules 46 to 49 as the second gas supply nosole are also configured in an L-shaped tube shape, like the nozzles 41 to 44, and extend vertically along the inner wall of the processing chamber 201 (substrates). (Arranged in the direction of).
  • the base end portions of the nozzles 46 to 49 are positioned outside the side wall of the manifold 209 through nozzle through holes formed in the side wall of the manifold 209. Further, the tips of the nozzles 46 to 49 are in the middle of the gas flow in the region where the plurality of wafers 200 are arranged, and are substantially the same position (height) as the tips of the nozzles 41 to 44. It is positioned to become.
  • each tip of nozzles 46-49 is also the same as each tip of nozzles 41-44, for example, approximately 76th, approximately 51st of 100 wafers present in product wafer / monitor wafer placement region R.
  • the eyes are positioned on the 26th and 1st sheet.
  • the above-mentioned Nosole 45 and 50 are configured in a straight tube shape, are provided in the horizontal direction inside the processing chamber 201, and are not raised (not extended) in the vertical direction.
  • the base ends of the nozzles 45 and 50 are positioned outside the sidewalls of the manifold 209 through the nozzle holes formed in the sidewalls of the manifold 209. Further, the tips of the nozzles 45 and 50 are positioned on the upstream side of the gas flow outside the wafer arrangement region R. That is, the tips of the nozzles 45 and 50 are positioned below the wafer placement region R.
  • the shapes of the nozzles 45 and 50 are not limited to those described above, and may be configured as an L-shaped tube shape and may be raised in the vertical direction (may be extended).
  • the above-mentioned Nozure 51 is configured as an L-shaped tube shape, and is arranged along the inner wall of the processing chamber 201. It is raised in the vertical direction.
  • the base end portion of the nozzle 51 is positioned outside the side wall of the manifold 209 through a nozzle through hole formed in the side wall of the manifold 209.
  • the tip of the nozzle 51 is positioned on the upstream side of the gas flow outside the wafer placement region R. That is, the tip of the nose 51 is positioned below the wafer placement region R.
  • the gas flow paths in the nozzles 41 to 44 and 46 to 49 are usually much longer than the gas flow paths in the noses, holes 45, 50, and 51. Talk to me.
  • the nozzles 41 to 45 are configured to be able to supply the first processing gas, respectively.
  • the second process gas which is a different gas type from the first process gas, can be supplied from the nozzles 46 to 50, respectively.
  • an inert gas can be supplied from the tip of each of the nozzles 41 to 50.
  • the nozzles 41 to 45 are configured such that a gas cleaning cleaning gas can be supplied in addition to the processing gas and the inert gas, respectively.
  • an inert gas can be supplied into the processing chamber 201 from the tip of the nozzle 51.
  • the upstream end of the pipe 61 is connected to a first processing gas accumulation source (not shown), and the downstream end is connected to the upstream ends of the pipes 62 to 66.
  • the downstream end portions of the piping portions 62 to 66 are connected to the upstream end portions of the piping portions 89 to 93, respectively.
  • the downstream ends of the piping sections 89 to 93 are connected to the upstream ends of the piping sections 105 to 109, respectively.
  • the downstream ends of the pipes 105 to 109 are connected to the base ends (gas input ports) of the nozzles 41 to 45.
  • the upstream end of the piping part 75 is connected to a second processing gas accumulation source (not shown), and the downstream end is connected to the upstream end of the piping parts 76-80. ing.
  • the downstream ends of the piping portions 76 to 80 are connected to the upstream ends of the piping portions 94 to 98, respectively.
  • the downstream ends of the pipes 94 to 98 are connected to the base ends of the nozzles 46 to 50.
  • the upstream end of the pipe 81 is connected to a cleaning gas accumulation source (not shown).
  • the downstream end portion is connected to the upstream end portions of the piping portions 82 and 88.
  • the downstream end of the piping part 82 is connected to the upstream end of the piping parts 83 to 87.
  • the downstream end portions of the pipe portions 83 to 87 are connected to the upstream end portions of the pipe portions 105 to 109, respectively.
  • the downstream end portion of the pipe portion 88 is connected to the base end portion of the nozzle 51.
  • the upstream end of the piping part 88 is also connected to the downstream end of the piping part 104.
  • the upstream end portion of the piping portion 104 is connected to the downstream end portion of the piping portion 68.
  • the upstream end of the pipe 67 is connected to an inert gas storage source (not shown), and the downstream end is connected to the upstream ends of the pipes 68 and 69. Yes.
  • the downstream end of the piping part 68 is connected to the upstream end of the piping parts 99 to 103.
  • the downstream end of this piping section 99 to 103 is connected to the upstream end of the piping sections 94 to 98.
  • the downstream end of the piping part 69 is connected to the upstream end of the piping parts 70 to 74.
  • the downstream end of this piping section 70-74 is connected to the upstream end of the piping sections 89-93.
  • the first processing gas includes a gas that includes at least one element among a plurality of elements constituting the thin film formed on the main surface of the wafer 200, and that can deposit the film alone. Used. Further, as the second processing gas, a gas that includes at least one other element among a plurality of elements constituting the thin film formed on the main surface of the wafer 200 and cannot be deposited by itself is used. Used. For example, when a silicon nitride film (SiN film) is formed on the main surface of the wafer 200, for example, DCS (
  • Dichlorosilane; SiH C1) gas is used, and as the second processing gas, for example, NH (ammonium
  • NH-based gas As the physical gas, for example, NH-based gas is used.
  • an inert gas for example, N
  • NF nitrogen trifluoride
  • the first process gas is
  • DCS dichlorosilane
  • SiH C1 silane
  • SiH (silane) gas SiH (silane) gas
  • N 0 (nitrogen dioxide) gas or N ⁇ (nitrogen monoxide) gas for example, N 0 (nitrogen dioxide) gas or N ⁇ (nitrogen monoxide) gas
  • the above-mentioned air valves 121 to 125 and MFC 171 to 175 are inserted into the self-pipes 62 to 66, respectively.
  • the MFCs 171 to 175 are inserted upstream of the air valves 121 to 125, respectively.
  • the air valves 132 to 136 are inserted into the pipes 70 to 74, respectively.
  • the air valves 151 to 155 are inserted into the pipes 83 to 87, respectively.
  • the above-mentioned air cylinders 156 to 160 are inserted into pipes 89 to 93, respectively.
  • Aironerebu 137-141, MFC178-: 182 and Aironerebu 142-146 are inserted into the piping sections 76-80, respectively.
  • MFC178 ⁇ : 182 is inserted into the Air Nore 137, 142, Air Nore 138, 143, Air Nore 139, 144, Air / Noreb 140, 145, Air / Noreb 141, 146 respectively.
  • the above air valves 127 to 131 are inserted into the piping parts 99 to 103.
  • the air valve 148 and the MFC 177 are inserted into a pipe section 69.
  • the MFC 177 is inserted on the downstream side of the air valve 148.
  • the air valve 126 and the MFC1 76 are inserted into the piping section 68.
  • the MFC 176 is inserted on the downstream side of the air valve 126.
  • the air valve 147 and the MFC 183 are inserted into the piping part 82.
  • the MFC 183 is inserted downstream of the air valve 147.
  • the air valves 149 and 150 and the MFC 184 are inserted into the piping section 88.
  • the MFC 184 is inserted between the air valves 149 and 150.
  • the nozzle 45, the piping part 109, the valve 160, the piping part 93, the valve 125, the piping part 66, the MFC175, and the piping part 61 are the "first processing gas of the present invention” This corresponds to the “first gas supply section that supplies the upstream side of the gas flow outside the area where the substrate is disposed”.
  • Piping section 61 corresponds to the “second gas supply unit that supplies the first processing gas to an intermediate portion of the gas flow in the region where the plurality of substrates are arranged” of the present invention.
  • Nos, Nore 46-49, Selfie pipe part 94-97, Selfie pipe part 76-79, Noku Norebu 142-145, MFC 17 8 ⁇ : 181, Norebu 137-140, Piping part 75 This corresponds to the “fourth gas supply unit that supplies the second processing gas to an intermediate portion of the gas flow in the region where the plurality of substrates are arranged” of the present invention.
  • the exhaust system 33 corresponds to the “exhaust section” of the present invention.
  • the product wafer / monitor wafer arrangement region R corresponds to the “region where a plurality of substrates are arranged” of the present invention.
  • a method of forming a thin film on the wafer 200 by the CVD method will be described as one step of the semiconductor device manufacturing process.
  • This method is performed by a substrate processing apparatus having the processing furnace 202 described above.
  • the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 240.
  • a plurality of wafers 200 are loaded (wafer charge) into a boat 217 being carried out by the internal force of the process tube 203.
  • a plurality of, for example, 100, wafers 200 having a diameter of 300 mm on which thin films are to be formed are accommodated in the boat 217.
  • the boat 217 holding the plurality of wafers 200 is lifted by the boat elevator 115 and carried into the processing chamber 201 (boat loading) as shown in FIG. (Step of carrying the substrate into the processing chamber).
  • the seal cap 219 is in a state where the lower end of the manifold 209 is sealed via the O ring 220b.
  • the processing chamber 201 is evacuated by the evacuation device 246 so that the inside of the processing chamber 201 has a desired pressure (degree of vacuum). As a result, the atmosphere in the processing chamber 201 is exhausted through the exhaust system 231. At this time, the pressure in the processing chamber 201 is measured by the pressure sensor 245. Based on the measured pressure, the opening degree of the main valve 242 is feedback controlled. Further, the inside of the processing chamber 201 is heated by the heater 206 so as to have a desired temperature. The power supply to the heater 206 is based on the temperature information detected by the temperature sensor 263. Based on the information, feedback control is performed so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution.
  • the state of energization of the heater 206 is determined by the fact that the main surface temperature of the plurality of wafers 200 carried into the processing chamber 201 is thermally decomposed at least for both the first processing gas and the second processing gas.
  • the main surface temperature between the plurality of wafers 200 is controlled to be substantially uniform over the entire region where the plurality of wafers 200 are arranged.
  • the boat 217 is rotated by the rotation mechanism 254, whereby the wafer 200 is rotated.
  • a film forming process is performed. That is, a gas supplied from a processing gas supply source and controlled to have a desired flow rate by the MFC 241 is introduced into the processing chamber 201 from the nozzle 230 through the gas supply system 232. The introduced gas rises in the processing chamber 201, flows out from the upper end opening of the inner tube 204 into the cylindrical space 250, and is exhausted from the exhaust system 231. When the processing gas passes through the processing chamber 201, it contacts the surface of the wafer 200. At this time, a thin film is deposited on the surface of the wafer 200 by a thermal CVD reaction. Details of the film forming process will be described later.
  • the after purge process is executed. That is, the inert gas is supplied into the processing chamber 201 from the gas output port (tip portion) of the gas supply system 232. At this time, the evacuation processing is executed by the evacuation device 246. As a result, the atmosphere in the processing chamber 201 is purified by the inert gas.
  • the atmosphere returning process is executed. That is, the evacuation process is stopped and only the inert gas supply process is executed. As a result, the pressure in the processing chamber 201 is returned to normal pressure.
  • a boat unload process is executed. That is, the seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115, the lower end of the manifold 209 is opened, and the wafer 200 that has been subjected to the film forming process is held by the boat 217. Is unloaded from the lower end of the process tube 203 (boat unloading) (step of unloading the substrate from the processing chamber). Thereafter, the wafer 200 that has been subjected to the film formation process is collected from the boat 217 (wafer discharge), and the first batch process is completed. Thereafter, similarly, the above-described processing is performed on the next plurality of wafers 200 in the second batch and thereafter. [0056] (2) Operation when cleaning the inner wall and the like of the process tube 203
  • the cleaning gas is supplied into the processing chamber 201 from the gas output port (tip portion) of the nozzle 51.
  • the reaction product deposited on the inner walls of the process tube 203 and the outer walls of the nozzles 41 to 51 is etched.
  • vacuum exhaust processing is executed by the vacuum exhaust device 246.
  • the etched reaction product is discharged out of the processing chamber 201 via the exhaust system 231.
  • this cleaning process is performed simultaneously with the tallying process for the inner wall of the process tube 203.
  • the cleaning gas is supplied from the piping portions 83 to 87 to the gas input ports (base end portions) of the nozzles 41 to 45 for film formation.
  • the reaction product deposited on the inner walls of the nozzles 41 to 45 is etched by the cleaning gas.
  • the evacuation processing is executed by the evacuation device 246.
  • the etched reaction product is output (discharged) into the processing chamber 201 from the gas output ports (tip portions) of the nozzles 41 to 45.
  • the reaction product output (discharged) into the processing chamber 201 is discharged out of the processing chamber 201 through the exhaust system 231.
  • this cleaning process is performed one by one by, for example, selecting five nozzles 41 to 45 one by one in accordance with a predetermined order.
  • the inert gas is supplied from four of the piping portions 70 to 74 to the four nozzles that are not selected. At this time, the inert gas is supplied to the five nozzles 46 to 50 from the piping parts 94 to 98. This prevents nozzle over-etching.
  • the cleaning gas usually remains inside the nozzle after the cleaning process is completed. Therefore, if this is left as it is, the entire inner wall of the nozzle is over-etched.
  • an inert gas is supplied to the nozzle after the cleaning process. As a result, the tiling gas remaining inside the nozzle is expelled. As a result, over-etching due to remaining cleaning gas is prevented.
  • the cleaning process of the inner walls of the nozzles 41 to 45 is performed simultaneously with the cleaning process of the inner walls of the process tube 203.
  • the inert gas is supplied to the rezzles that have undergone the nozzle or cleaning process after the tallying process. This prevents the cleaning gas from entering these nozzles. As a result, over-etching due to the penetration of the cleaning gas is prevented.
  • the film forming process includes supplying the first processing gas to the upstream side of the gas flow, supplying the first processing gas to the middle of the gas flow, and upstream to the second processing gas. Supply of the second process gas to the middle portion of the gas flow, and a step of forming a thin film. Below, each process is demonstrated.
  • the controller 240 opens the Xenoreb 121-125, 137-: 146, 156-160 force S, and closes the other Xenore 126-136, 147-: 155 ⁇ .
  • the first processing gas (DCS gas) is supplied to the noses 41 and 45 through the self-tube sections 61 to 66, 89 to 93, and 105 to 109.
  • the nozzle 45 force and the like are upstream of the area (product wafer Z monitor wafer arrangement area R) where the plurality of wafers 200 loaded into the first processing gas force processing chamber 201 are arranged.
  • the Nos. 41 to 44 force, etc. supply the first processing gas to the midpoint of the gas flow in the region (product wafer Z monitor wafer placement region R) where a plurality of wafers 200 are placed.
  • the controller 240 designates a target value of the flow rate per unit time of the first processing gas supplied to the nozzles 41 to 45. Accordingly, the flow rate per unit time of the first processing gas supplied to the nozzles 41 to 45 is controlled by MFC17 :! to 175. As a result, the flow rate per unit time of the first processing gas supplied to the nozzles 41 to 45 is set to the target value.
  • the first processing gas (DCS gas) is supplied to NOZONORE 4 :! to 45, and at the same time, the second NO46 to 50 to 50 Process gas (NH gas) is supplied
  • the Nos. 46-49 force and the like supply the second processing gas to an intermediate portion of the gas flow in the region (product wafer / monitor wafer placement region R) where the plurality of wafers 200 are placed.
  • the controller 240 designates a target value of the flow rate per unit time of the second processing gas supplied to the nozzles 46 to 50. Accordingly, the flow rate per unit time of the second processing gas supplied to the nozzles 46 to 50 is controlled by the MFCs 178 to 182. As a result, the flow rate per unit time of the second processing gas supplied to the nozzles 46 to 50 is set to the target value.
  • the first processing gas DCS gas
  • the second processing gas NH gas
  • the force processing chamber 201 are simultaneously supplied to cause thermal decomposition and the like. 1, processing gas
  • Elemental (N) chemically reacts to form an amorphous material (Si N), and Si N ( (Silicon nitride) film is formed (step of forming a thin film).
  • the reaction formula at this time is as follows.
  • the first processing gas supplied from the nozzle 45 and the second processing gas supplied from the nozzle 50 are combined with one element contained in the first processing gas.
  • a chemical reaction with one element contained in the second process gas forms an amorphous substance, mainly from the upstream side of the gas flow (below the inside of the processing chamber 201): from the! Th to 25th sheets
  • a thin film is formed on the wafer 200.
  • the first processing gas supplied from the nozzle 43 and the second processing gas supplied from the nozzle 48 are thermally decomposed, and are contained in one element contained in the first processing gas and the second processing gas. It reacts with one element to form a non-crystal, and mainly forms a thin film on the wafers 200 to 50.
  • Nozunore 42 and Nozunore 47 force the 51st to 75th sheets, Nos, Nole 41 and Nosu, Nore 46, etc. Let it form.
  • the temperature of the main surface of the wafer 200 is pyrolyzed together with the first processing gas and the second processing gas. It is preferable to raise the temperature. That is, it is preferable that the inside of the processing chamber 201 is heated and maintained at a temperature selected from the range of 600 ° C. to 800 ° C. so as to be substantially uniform over the entire region where the wafer 200 is disposed. . For example, a large amount of DCS gas is consumed when the temperature of the main surface of the wafer 200 is approximately 760 ° C.
  • the reaction temperature between the first processing gas and the second processing gas changes, the composition ratio of the silicon (Si) element and the nitrogen (N) element in the silicon nitride film to be formed changes. In other words, there is a characteristic.
  • the composition ratio of silicon element and nitrogen element changes, the dielectric constant of the silicon nitride film changes. Therefore, in order to keep the film quality of the silicon nitride film uniform between the wafers 200, the main surface temperature of each wafer 200 is realized over the entire area where the plurality of wafers 200 are arranged (product wafer Z monitor wafer arrangement area R).
  • the composition ratio of silicon element and nitrogen element in the silicon nitride film, and the oxide film In order to keep the composition ratio of silicon element and oxygen element uniform among the plurality of wafers 200, the ratio between the supply flow rate of the first process gas and the supply flow rate of the second process gas is set to a plurality of wafers 200. Over the entire area where product is placed (product wafer / monitor wafer placement area R)
  • the ratio of the flow rate of the gas supply flow in the supply of the first process gas to the midpoint of the gas flow of the first process gas with respect to the gas supply flow rate in the upstream supply of the gas flow of the first process gas, and the second The flow rate ratio of the gas supply flow rate in the supply to the midpoint of the gas flow of the second process gas with respect to the gas supply flow rate in the upstream supply of the process gas flow should be substantially the same. Is preferred.
  • the silicon nitride films are collectively formed on the plurality of wafers 200 as described above, a uniform silicon nitride film is formed between the wafers 200 and within the plane of the wafer 200 when the film stress is small.
  • the NH gas supply flow rate is 3% of the DCS gas supply flow rate.
  • the inert gas is supplied to the nozzles 46-50. in this case
  • the inert gas is supplied to the nozzles 46 to 50, and at the same time, the piping parts 69, 70 to 74, 89
  • the inert gas is supplied to Nosole 41 to 45 through -93 and 105-109.
  • the MFC 177 controls the inert gas supplied to the nozzles 41 to 45 based on an instruction from the flow force controller 240 per unit time.
  • the vacuum evacuation process is executed by the vacuum evacuation device 246.
  • the residual gas force remaining in the gas supply system 232, the processing chamber 201, and the exhaust system 231 is removed out of the exhaust system 231.
  • the temperature of the region facing the heater 206 on the outer wall of the inner wall 41-44, 46-49 of the process tube 203 is raised to the deposition temperature of Si N.
  • a Si N film as a reaction product is deposited on a region facing the heater 206 in the outer walls of the inner walls 41 to 44 and 46 to 49 of the inner wall of the process tube 203.
  • reaction product is peeled off and becomes particles when the amount of deposition increases. Therefore, the reaction product is peeled off and becomes particles when the amount of deposition increases. Therefore, the reaction product is peeled off and becomes particles when the amount of deposition increases. Therefore, the reaction product is peeled off and becomes particles when the amount of deposition increases. Therefore, the reaction product is peeled off and becomes particles when the amount of deposition increases. Therefore, the reaction product is peeled off and becomes particles when the amount of deposition increases. Therefore
  • the temperature of the region facing the heater 206 on the inner walls of the nozzles 41 to 44 and 46 to 49 also rises to the film formation temperature.
  • the inner wall of the nozzles 41 to 44 that supply DCS gas causes a thermal decomposition reaction mainly at a temperature of 500 ° C or higher, and deposits Poly-Si as a reaction product.
  • NH gas and N gas formed by thermal decomposition of NH gas although less than the amount of Polv-Si deposited due to the thermal decomposition reaction of DCS gas, are present.
  • the reaction product is peeled off and becomes particles when the amount of deposition increases. Therefore, the inner walls of the nozzles 41 to 44 need to be tarnished in the same manner as the inner wall of the process tube 203 and the like.
  • ammonium chloride is used as a reaction product.
  • the film forming nozzle 45 is provided below a region facing the heater 206. Therefore, the reaction product is hardly deposited on the inner wall of the nozzle 45, so that the temperature inside the nozzle 45 does not rise to the film forming temperature.
  • the ammonium chloride also flows into the nozzle 45. When ammonium chloride reaches a low temperature of less than about 150 ° C., it adheres to the inner wall of Noznore 45 and solidifies. Solidified ammonium chloride generates particles by clogging Noznore 45 and so forth, or once adhering and then scattering. Therefore, it is better to clean the inner wall of Noznore 45.
  • the air valves 137 to 146 are closed by the controller 240. This prohibits the supply of the first processing gas to the nozzles 46-50. Also, in this case, the eavernore 126, 127-131 is opened. As a result, the inert gas is supplied to the nozzles 46 to 50 through the self-tube sections 94 to 98. In this case, the flow rate per unit time of the inert gas supplied to the nozzles 46 to 50 is controlled by the MFC 176 based on an instruction from the controller 240.
  • the air valves 149 and 150 are opened.
  • the cleaning gas is supplied to the nozzle 51 via the piping parts 81 and 88.
  • the flow rate per unit time of the tarizing gas supplied to the nozzle 51 is controlled by the MFC 184 based on an instruction from the controller 240.
  • the Aero Knole 121-: 125 force S is closed, and the Aero Knole 132-: 136, 148, 156-160 force S is opened.
  • the supply of the second processing gas to the nozzles 41 to 45 is prohibited, and the inert gas can be supplied.
  • which nozzle 41 to 45 is supplied with the inert gas is determined depending on which nozzle 41 to 45 is cleaned.
  • the air valve 147, 151 to 155 force S opening force can be obtained.
  • the cleaning gas can be supplied to the nozzles 41 to 45.
  • which Nozzle 41 to 45 is supplied with the cleaning gas is determined by which Nozzle 41 to 45 is cleaned.
  • the air valve 151 is opened and the air valves 152 to 155 are closed.
  • air valve 157-1 60 is opened and the air valve 156 is closed.
  • the cleaning gas is supplied to the gas input port (base end portion) of the nozzle 41 and the inert gas is supplied to the gas input ports of the nozzles 42 to 45.
  • the inner wall of the nozzle 41 is cleaned, and overetching of the inner walls of the nozzles 42 to 45 is prevented.
  • the inner wall of the nozzle 44 is cleaned, and over-etching of the inner walls of the nozzles 41 to 43, 45 is prevented. Further, the inner wall of the nozzle 45 is cleaned, and over-etching of the inner walls of the nozzles 41 to 44 is prevented.
  • the flow rate per unit time of the tiling gas supplied to the nozzles 41 to 45 is controlled by the MFC 183 based on the instruction from the controller 240.
  • the flow rate per unit time of the inert gas supplied to Nozzle 4 :! to 45 is controlled by the MFC 177 based on instructions from the controller 240.
  • the flow rate per unit time of the cleaning gas supplied to the nozzles 41 to 45 is determined based on the length of the portion where the reaction product is deposited, for example. This is in order to make the cleaning times for Nozzles 41-45 the same. As a result, the flow rate per unit time of the cleaning gas supplied to the nozzles 41 to 45 is the largest at the nozzle 41. Nozure 42 is the second largest, Nozure 43 is the third largest, Nos' Nore 44 is the fourth largest, and Nozure 45 is the smallest.
  • reaction product deposited on the inner wall of the process tube 203 and the outer wall of the nozzles 41 to 44 and 46 to 49, the reaction product deposited on the inner wall of Nozzle 4 :! to 44, and the heater 206 The types and thicknesses of reaction products deposited outside the facing region and on the inner wall of the nozzle 45 are different. Therefore, when cleaning these reaction products, it is preferable to optimize the cleaning conditions in accordance with the types and film thicknesses of the respective reaction products and efficiently clean them simultaneously.
  • Inert gas is supplied to the nozzles 41 to 45 through 109.
  • the MFC 177 controls the inert gas supplied to the nozzles 41 to 45 based on an instruction from the flow force controller 240 per unit time.
  • the evacuation processing is executed by the evacuation device 246.
  • the residual gas force remaining in the gas supply system 232, the processing chamber 201, and the exhaust system 231 is removed out of the exhaust system 231.
  • the film thickness uniformity within the surface of the wafer 200 may deteriorate.
  • the thickness of the thin film formed differs between the wafer 200 placed on the upstream side of the gas flow having a fast reaction rate and the wafer 200 placed on the downstream side of the gas flow having a slow reaction rate.
  • FIG. 12B shows the film thickness uniformity between the wafers 200 may deteriorate.
  • FIG. 12 (b) shows the film thickness distribution when a temperature gradient is not provided to a plurality of wafers in the method in which the processing gas is not supplied to the intermediate portion.
  • the wafer 200 becomes larger in diameter or the pattern on the wafer surface becomes more dense, the problem becomes remarkable.
  • the composition ratio of the formed thin film changes, and the film quality (for example, dielectric constant, stress value, etching rate) changes.
  • the first processing gas (DCS gas) and the second processing gas (NH gas) are used by using the nozzles 41 to 44 and the nozzles 46 to 49. From the middle of the gas flow
  • the supply amount of the processing gas on the upstream side of the gas flow can be reduced, and the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the gas flow can be corrected (reduced).
  • the uniformity of the film thickness and composition ratio between the wafers 200 is improved, and the uniformity of the film thickness and composition ratio within the wafer 200 surface is also improved.
  • the processing gas supplied to the upstream side of the gas flow in the processing chamber 201 such as Nosnole 45, 50, mainly flows as it flows in the processing chamber 201 from the upstream side to the downstream side. It reacts on the main surface of the plurality of wafers 200 and is consumed. For this reason, if the processing gas is supplied only from the nozzles 45 and 50, the processing gas gradually becomes insufficient on the downstream side of the gas flow. As a result, the reaction rate becomes slower at the downstream side of the gas flow, and the film thickness of the formed thin film gradually becomes thin. For example, as shown in FIG. There is a case. In particular, when the diameter of the wafer 200 is further increased, or the pattern on the wafer surface is further densified, the amount of gas consumed increases and the problem becomes significant.
  • the first processing gas (DCS gas) and the second processing gas are used.
  • the processing gas supplied from Nos, No. 41 to 50, and the like is supplied to a predetermined region by the MFC 171 to 175 and 178 to 182 while the gas flow rate is controlled independently. Therefore, the difference in supply amount of the wafers 200 in the stacking direction can be further reduced, the film thickness between the wafers 200 becomes more uniform, and the uniformity within the wafer 200 surface is further improved.
  • the loading effect means that when processing a wafer 200 having a high pattern density (that is, having many concaves and convexes and a large surface area), the processing gas is consumed by the reaction with the upstream wafer 200. Since it is easy, the film thickness tends to be different between the wafer on the upstream side and the wafer on the downstream side (the downstream side becomes thinner), and the uniformity between the wafers 200 is deteriorated.
  • the reaction temperature between the first process gas and the second process gas changes.
  • the composition ratio of silicon (Si) and nitrogen (N) elements in the formed silicon nitride film and the composition ratio of silicon (Si) and oxygen (O) elements in the oxide film change.
  • the dielectric constant of the silicon nitride film or the oxide film changes.
  • the temperature in the processing chamber 201 gradually increases from the upstream side of the gas flow (below the processing chamber) to the downstream side of the gas flow (above the processing chamber).
  • FIG. 12 (a) shows the film thickness distribution when a temperature gradient is provided to a plurality of wafers in the method in which the processing gas is not supplied to the intermediate portion.
  • a thin film can be formed without providing a temperature gradient in the processing furnace 202. Therefore, it is possible to form a thin film having a uniform film thickness and a uniform film quality such as dielectric constant.
  • a metal member such as a manifold.
  • Ammonium chloride such as DCS gas
  • the C1-based gas is supplied midway even in the middle of the gas flow in the wafer placement area, the amount of gas supply in the wafer placement area can be reduced, and the amount of salt ammonia can be reduced. The amount of formation on the upstream side can be suppressed, and it is possible to suppress metal contamination.
  • the inner wall of the process tube 203 is connected to 41 to 44, 4 Of the outer walls of 6 to 49, the Si N film deposited in the area facing the heater 206 is the nozzle 51
  • the inert gas is supplied to the nozzles to which no cleaning gas is supplied. As a result, overetching of the nozzles 41 to 45 can be prevented.
  • the flow rate per unit time of the cleaning gas supplied to the nozzles 41 to 45 is, for example, the length of the portion where the reaction product is deposited. Determined based on As a result, the same cleaning time for the inner walls of Nozu Nore 41 to 45 can be achieved. As a result, it is possible to select and clean multiple Nozzles 4 :! to 45 at the same time by simply selecting Nozzles 41-45 one at a time and cleaning them. Can be shortened.
  • the first processing gas a gas capable of depositing a film alone is used. Therefore, DCS gas causes a thermal decomposition reaction and deposits a Poly-Si film on the inner walls of Nos 4: 4 to 44 supplying the first processing gas (DCS gas).
  • the second processing gas NH gas
  • NH gas like DCS gas, is part of the gas.
  • the cleaning gas (NF) is supplied to the piping parts 94 to 98 for supplying NH gas.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the gas supply system of the processing furnace in the second embodiment of the present invention.
  • the basic components are the same as those corresponding to the first embodiment described with reference to FIG.
  • the configuration of the second embodiment is different from that of the first embodiment in that a self-administration tube: 115, / rev 161-166, 167-: 171 and MFC185 are added.
  • downstream end of the piping part 81 is connected to the upstream end of the piping part 110.
  • the downstream end of the piping part 110 is connected to the upstream end of the piping parts 111 to 115.
  • the downstream ends of the piping portions 111 to 115 are connected to the upstream ends of the piping portions 94 to 98, respectively.
  • the air valve 161 and the MFC 185 are inserted into the piping section 110.
  • the MFC 185 is inserted downstream of the air valve 161.
  • the air valves 162 to 166 are inserted into the piping sections 111 to 115, respectively.
  • the air valves 167 to 171 are respectively inserted into the downstream piping portions 94 to 98 from the connecting portion between the downstream end of the piping portion 99 to 103 and the upstream end of the piping portion 94 to 98, respectively. ing.
  • the air banolebu 162 to 166 and the air banolebu 167 to 171 are the cleaning gas flowing in the self-pipe section 111-115 or the gas flowing in the pipe sections 77-80, 79-103 (processing gas or inert gas). ) Is selectively supplied into the nozzles 46-50.
  • the air valve 137 to 146 is closed by the controller 240, and the air valve 127 to 131, 167 to 171 force S opening force is generated.
  • the supply of the second processing gas (NH gas) to the nozzles 46 to 50 is prohibited, and the inert gas can be supplied.
  • the air vanolev 161 to 166 force S is opened.
  • the cleaning gas can be supplied to the nozzles 46 to 50.
  • which nozzle 46-50 is supplied with the tarizing gas is determined by which nozzle 46-50 is to be cleaned.
  • the inner wall of the nozzle 46 is to be cleaned.
  • the air valve 162 is opened and the air valves 163 to 166 are closed.
  • the air valves 128 to 131 and 168 to 171 are opened, and the air valves 127 and 167 are closed.
  • the cleaning gas is supplied to the gas input port (base end portion) of the nozzle 46, and the inert gas is supplied to the gas input ports of the nozzles 47 to 50.
  • the inner wall of the nozzle 46 is cleaned, and overetching of the inner walls of the nozzles 47 to 50 is prevented.
  • the air valve 163 force S is opened and the air valves 162 and 164 to 166 force S are closed. Further, in this case, the air valve 127, 129 to 131, 167, 169 to 171 force S is opened, and the air / noreb 128, 168 force S is closed. Thereby, in this case, the cleaning gas is supplied to the gas input port of the nozzle 47, and the inert gas is supplied to the gas input ports of the nozzles 46 and 48 to 50.
  • the inner walls of the nozzles 49 are cleaned in the same manner, and overetching of the inner walls of the nozzles 46 to 48, 50 is prevented. Further, the inner wall of the nozzles 50 is cleaned, and overetching of the inner walls of the nozzles 46 to 49 is prevented.
  • the flow rate per unit time of the tiling gas supplied to the nozzles 46 to 50 is controlled by the MFC 185 based on the instruction of the controller 240.
  • the flow rate per unit time of the inert gas supplied to the nozzles 46 to 50 is controlled by the MFC 185 based on an instruction from the controller 240.
  • the flow rate per unit time of the cleaning gas supplied to the nozzles 46 to 50 is determined based on, for example, the length of the portion where the reaction product is deposited. This is in order to make the cleaning time of Nozure 46-50 the same.
  • the flow rate per unit time of the cleaning gas supplied to the nozzles 46 to 50 is the second largest at Nozzle 47, the largest at Nozzle 46, the third largest at Nozzle 48, and the Nos' 49 At 4th t, it is the smallest, and at 50, the smallest.
  • the inert gas is supplied to the five nozzles 4:! To 45 from the pipe parts 105 to 109, respectively.
  • ERA Aeronore 126, 150, 148, 132-136, 156-160 Open, other Aeronore 121-125, 127-131, 137-147, 149, 151- It is closed to 155f.
  • the inert gas is supplied to the nozzle 51 through the piping parts 67, 68, 88.
  • the flow rate force per unit time of the inert gas supplied to the nozzle 51 is controlled by the MFC 176 based on the instruction of the controller 240.
  • the MFC 176 controls the inert gas supplied to the nozzles 46 to 50 based on instructions from the flow force controller 240 per unit time.
  • the evacuation processing is executed by the evacuation device 246.
  • the residual gas force remaining in the gas supply system 232, the processing chamber 201, and the exhaust system 231 is removed out of the exhaust system 231.
  • the second embodiment described in detail has one or more of the following effects.
  • the Si N film deposited in the region facing the heater 206 on the outer wall of the inner wall 41 to 44, 46 to 49 of the inner wall of the process tube 203 is separated from the inner surface of the inner tube 51.
  • a cleaning process is performed by supplying one Jung gas.
  • the cleaning process of 3 4 is performed by supplying cleaning gas to the entire inner wall of Nozure 46-50.
  • the entire inner wall of 46-50 can be cleaned.
  • the inert gas is supplied to the nozzles to which the cleaning gas is not supplied. As a result, overetching of Nos. 46-50 can be prevented.
  • the flow rate per unit time of the cleaning gas supplied to the nozzles 46 to 50 is, for example, the length of the portion where the reaction product is deposited. Determined based on As a result, the same cleaning time for the inner walls of Nozu Nore 46-50 can be achieved. As a result, it is possible to select and clean a plurality of nozzles 46 to 50 at the same time by simply selecting and cleaning the nozzles 46 to 50 one by one, and the cleaning time can be shortened.
  • the second processing gas is not supplied to the intermediate location. That is, in the present embodiment, there is no supply of the second process gas to the middle part of the gas flow, the second process gas force is supplied only to the upstream side outside the wafer arrangement region R, and a plurality of sheets are supplied.
  • the middle of the gas flow in the area where the wafer 200 is placed product wafer / monitor wafer placement area R
  • the first processing gas supplied from the nozzle 45 and the second processing gas supplied from the nozzle 50 are thermally decomposed to produce the first One element contained in the processing gas and one element contained in the second processing gas chemically react to form an amorphous material, mainly from the upstream side of the gas flow (below the inside of the processing chamber 201), A thin film is formed on the first to 25th wafers 200.
  • the first processing gas supplied from the nozzle 43 and the remaining second processing gas supplied from the nozzle 50 are thermally decomposed, so that one element contained in the first processing gas and the second processing gas are contained.
  • One element contained in the gas chemically reacts to form an amorphous body, and a thin film is formed mainly on the 26th to 50th wafers 200. Similarly, a thin film is formed on the first to 75th wafers 200 by the supply of the first processing gas from the nozzle 42 and the remaining second processing gas supplied from the nozzle 50, and the Of the first process gas from 41 A thin film is formed on the 76th to 100th wafers by the supply and the remaining second processing gas supplied from the nozzle 50.
  • FIG. 13 is a graph showing the film thickness distribution between thin film wafers formed by the method of supplying process gas to an intermediate location, and (a) shows the supply of DCS gas and NH gas to an intermediate location.
  • the ⁇ and ⁇ marks indicate the film thickness distribution when only DCS gas is supplied to the middle part. According to FIG. 13 (a), even when only the DCS gas is supplied to the midpoint, the film thickness between the wafers 200 becomes uniform as in the case of supplying the DCS gas and NH gas to the midpoint.
  • Fig. 14 shows the distribution of the refractive index of the thin film between wafers when the thin film is formed by a method in which the processing gas is not supplied to the intermediate position (when conventional technology is used), and the processing gas is supplied at the intermediate position.
  • the distribution of the refractive index of the thin film between the wafers when the thin film is formed by the supply method is shown.
  • the mouth mark indicates the case where the conventional technology is used
  • the thumb mark indicates the case where only the first processing gas (DCS gas) is supplied on the way using a multi-system nozzle
  • the ⁇ mark indicates the first case.
  • the difference in the refractive index between the wafers 200 becomes even smaller when the glass is supplied in the middle ( ⁇ mark). If the refractive index is not uniform, it can be said that the composition ratio is not uniform.
  • the second process gas is supplied to the upstream side of the gas flow.
  • the supply flow rate of the second process gas in the first process gas to the upstream of the gas flow of the first process gas and the flow rate of the first process gas to the middle of the gas flow of the first process gas It is preferable that the flow rate be larger than the total flow rate with the supply flow rate of the first processing gas.
  • the first processing gas DCS gas
  • the first processing gas can deposit a poly-Si film by itself. For this reason, unless a state in which a sufficient amount of the second processing gas exists in the region where the first processing gas is supplied (a so-called NH gas-rich state) is not generated, the main surface of the woofer 200 is not formed.
  • the supply flow rate is increased at a midway location downstream from the upstream side. This makes it possible to correct (reduce) the pressure difference between the upstream and downstream sides of the gas flow.
  • the processing furnace 202 which is effective in the present embodiment, as shown in FIG. 6, only the nozzle that supplies the first processing gas (DCS gas) is a multi-system nozzle, and the supply location of the first processing gas is changed. Further increase. That is, in the present embodiment, the second processing gas (NH gas) is used as a route.
  • DCS gas first processing gas
  • NH gas second processing gas
  • Nozzles 46 to 49 are not used as nozzles to be supplied to the middle part, and only nozzle 50 is used, and Nosole 41 to 45 and 46a to 49a are used as the nozzles for supplying the first processing gas into the processing chamber 201. However, this is different from the first embodiment.
  • Other configurations are the same as those of the processing furnace 202 according to the first embodiment.
  • the tip portions of the nozzles 41 to 44 and 46a to 49a are positioned in the middle of the gas flow in the region where the plurality of wafers 200 carried into the processing chamber 201 are arranged.
  • the tip of each of Nozzles 4 :! to 44 is a plurality of different positions (heights) provided along the gas flow in the region where the plurality of wafers 200 are arranged.
  • Each is positioned in the middle.
  • the tip portions of the nozzles 46a to 49a and 41 to 44 are, for example, 100 wafers existing in the product wafer / monitor wafer arrangement region R.
  • the first process gas has a larger number of ways.
  • the second process gas is not supplied to the middle point. That is, in the present embodiment, the first processing gas is supplied to eight intermediate locations in the supply of the first processing gas to the intermediate locations of the gas flow. In addition, the second processing gas is not supplied to an intermediate portion of the gas flow, and the second processing gas is supplied only to the upstream side outside the wafer arrangement region R, so that a plurality of wafers 200 are formed.
  • the gas flow in the area to be placed (product wafer Z monitor wafer placement area R) is not supplied. Other operations are substantially the same as those of the film forming process according to the third embodiment.
  • the film thickness between the wafers 200 can be made more uniform by further increasing the supply points of the first processing gas.
  • Figure 13 is a graph showing the film thickness distribution between thin film wafers formed by the method of supplying process gas to an intermediate location, and (b) shows the film thickness when the number of DCS gas supply locations is further increased. The distribution is shown.
  • the nozzles 46 to 49 that supply gas) to the middle are raised slightly lower (shorter) than the nozzles 41 to 44 that supply the first processing gas (DCS gas) to the middle. Power Different from the first embodiment.
  • the nozzles 41 to 44 that supply the first processing gas (DCS gas) to the midpoints interrupt the second processing gas (NH gas).
  • the second processing gas supplied to the midpoint of the gas flow of the first processing gas is the second processing gas.
  • the film processing is different from the first processing gas supplied in the middle of the gas flow in that the gas is supplied from the upstream side of the gas flow. .
  • Other operations are the same as those in the first embodiment.
  • the second processing gas (NH gas), the first processing gas (DCS gas)
  • the second processing gas (NH gas) is supplied to a midpoint.
  • Nozure 46-49 force Each of them is slightly lower than Nozure 41-44, which supplies the first processing gas (DCS gas) to the middle part (upstream side of the gas flow).
  • DCS gas first processing gas
  • the reaction between the first processing gas and the second processing gas is suppressed, and the generation of particles in the processing chamber 201 can be suppressed.
  • a first gas supply nozzle for supplying the first processing gas into the processing chamber 201 and a second processing gas in the processing chamber 201 are provided.
  • the second gas supply nozzles to be supplied to the nozzles are arranged so that the nozzles having substantially the same length are adjacent to each other. More preferably, they are alternately arranged so as to be adjacent to each other.
  • nozzles of Nozunore 41-44 and Nozunore 46-49 are the same height (Nozunore 41 and 46, Nozunore 42 and 47, Nozunore 43 and 48, Nozunore 44 and 49). I'm in JI.
  • FIG. 8 is a configuration diagram showing the configuration of the gas supply nozzle of the processing furnace constituting a part of the substrate processing apparatus of the sixth embodiment, (a) is a plan sectional view of the processing furnace, (B) is a schematic diagram showing the arrangement of gas supply nozzles in the processing furnace.
  • the gas supply port of the first gas supply nozzle and the gas supply port of the second gas supply nozzle are adjacent to each other, the mixing of the gas flows can be promoted. And the reaction between the first process gas and the second process gas can be promoted.
  • the first gas supply nozzle and the second gas supply nozzle are adjacent to each other with nozzles having substantially the same length. It is arranged like this. More preferably, they are alternately arranged so as to be adjacent to each other.
  • the gas supply port of the first gas supply nozzle is configured to supply the first processing gas (DCS gas) in the horizontal direction toward the center of the wafer 200, and the second gas supply nozzle The gas supply port is configured to supply a second processing gas (NH gas) toward the center of the wafer 200 and toward the gas flow of the first processing gas.
  • Figure 9 shows the seventh embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a gas supply nozzle of a processing furnace that constitutes a part of the substrate processing apparatus of the state, (a) is a plan sectional view of the processing furnace, and (b) is a gas supply nozzle in the processing furnace It is the schematic which shows the arrangement
  • the gas supply port of the first gas supply nozzle and the gas supply port of the second gas supply nozzle are adjacent to each other, and in addition, the gas of the first process gas Since the second process gas is supplied toward the stream, the mixing of the gas stream can be further promoted, and the reaction between the first process gas and the second process gas can be further promoted.
  • the first gas supply nozzle and the second gas supply nozzle are arranged so that nozzles having substantially the same length are adjacent to each other. 1J. More preferably, they are alternately arranged 1J so as to be adjacent to each other. Further, the second gas supply nozzle is configured to be shorter than the first gas supply nozzle. In addition, NH gas is supplied vertically from the gas supply port of the second gas supply nozzle.
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing the configuration of the gas supply nozzle of the processing furnace constituting a part of the substrate processing apparatus of the eighth embodiment, and (a) is a plan sectional view of the processing furnace, (B) is a schematic diagram showing an arrangement IJ of gas supply nozzles in the processing furnace.
  • the gas supply port of the first gas supply nozzle and the gas supply port of the second gas supply nozzle are adjacent to each other, and in addition, the second process gas (NH Gas)
  • the first processing gas (DCS gas)
  • the mixing of the gas flow can be further promoted, and the reaction between the first processing gas and the second processing gas can be further promoted. it can.
  • the first gas supply nozzle is not configured as a multi-system nozzle, and a plurality of nozzles are provided at different positions in the vertical direction (substrate arrangement direction). This is different from the first embodiment in that it is configured as a single perforated nozzle 41 ′ provided with a gas supply port.
  • the porous nozzle 41 ' is set up (extended) in the vertical direction (substrate arrangement direction) inside the processing chamber 201.
  • the base end portion of the porous nozzle 41 ′ is positioned outside the sidewall of the manifold 209 through a nozzle hole formed in the sidewall of the manifold 209.
  • a plurality of gas supply ports are provided in the wafer arrangement region R, respectively, at a plurality of halfway positions provided along the gas flow and having different positions.
  • the gas supply amounts from a plurality of gas supply ports provided in the porous nozzle 41 are preferably set to be uniform among the gas supply ports. For example, by providing the gas supply port so that the diameter of the gas supply port becomes larger toward the downstream side of the gas flow (upward in the processing chamber 201), the gas supply amount is made uniform between the gas supply ports. Is possible.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • the first gas supply nozzle is not configured as a multi-system nozzle (multiple nozzles)
  • a mass flow controller or a unit is provided for each of a plurality of nozzles constituting the multi-system nozzle. Since it is not necessary to prepare a plurality of supply pipes, the manufacturing cost of the substrate processing apparatus can be reduced.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • the first gas supply nozzle may be configured as a multi-system nozzle
  • the second gas supply nozzle may be configured as a porous nozzle.
  • both the first gas supply nozzle and the second gas supply nozzle may be configured as perforated nozzles.
  • a plurality of porous nozzles may be provided for each type of processing gas.
  • only a part of the gas supply nozzles may be integrated as a porous nozzle nozzle.
  • the positions of a plurality of gas supply ports provided for each porous nozzle provided for each gas type of the processing gas are the same as the gas output ports of the first, second, and fifth to seventh embodiments described above.
  • a gas supply port having substantially the same hole diameter may be arranged at substantially the same height of each of the plurality of multi-hole nozzles, The same effect can be obtained by arranging the gas supply port slightly upstream. It is also preferable to close the tip of the multi-hole nozzle and provide multiple gas supply ports on the side wall. As a result, the amount of gas supplied from each gas supply port tends to be uniform.
  • the DCS gas is used as the first processing gas.
  • the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment. That is, as the first processing gas, for example, a C1 gas such as TCS (Tetrachlorosilane) gas, HCD (Hexachlorodisilane) gas, BTBAS (Bistally butylaminosilane; Bis (Tertiary- Si-based gas such as butylamino) Silane) gas can be used.
  • TCS Tetrachlorosilane
  • HCD Hexachlorodisilane
  • BTBAS Bath butylaminosilane
  • Bis Tetiary- Si-based gas such as butylamino) Silane
  • the formula is SiH [NH (C H)].
  • reaction conditions when TCS gas, HCD gas, and BTBAS gas are used as the first processing gas are, for example, a gas supply amount of 20 to 400 cc and a main surface temperature of the wafer 200 of 500 to 700.
  • the boat 217 holds 100 wafers 200 in multiple stages, and each of the second gas supply nozzle and the fourth gas supply nozzle is configured as four multi-system nozzles. It was.
  • the present invention is not limited to the above-described form. That is, the number of wafers 200 held in the boat 217 may be increased or decreased, or the number of multi-system nozzles constituting the second gas supply nozzle or the fourth gas supply nozzle may be increased or decreased. Furthermore, the number of multi-system nozzles constituting the second gas supply nozzle or the fourth gas supply nozzle can be different from each other.
  • 125 wafers 200 are held in a multi-stage in a boat 217 at a predetermined pitch (eg, 6.3 mm), and the number of multi-system nodules constituting the second gas supply nozzle or the fourth gas supply nozzle is determined. In the case of nine each, it is possible to reduce the variation in the thickness of the thin film formed between the wafers 200 to 1% or less of the film thickness at the maximum.
  • the gas supply order in the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • the steps may be performed in order according to a predetermined order rather than performing the steps simultaneously.
  • the process gas is supplied simultaneously from a plurality of multi-system nozzles.
  • the process gas may be supplied in a predetermined order (for example, from the upstream side of the gas flow).
  • the start order or stop order of each process is set so that the processing gas supply time for the wafer 200 where the thin film to be formed becomes thin is longer than the processing gas supply time for the other wafers 200.
  • the gas supply to the downstream side of the gas flow is started before the gas supply to the upstream side or stopped afterwards It is preferable to do.
  • the supply of the first process gas to the middle part of the gas flow and the supply of the second process gas to the middle part of the gas flow are performed in the same way as the supply of the first process gas to the upstream side of the gas flow and It is preferable to start before or after stopping the supply of the second process gas stream upstream.
  • the process gas supply time is set to be longer than the process gas supply time for the wafer 200 placed on the upstream side. The gas supply was started first or stopped later so that it would be longer It is preferable. Thereby, the uniformity of the film thickness between the wafers 200 can be improved.
  • the thickness of the thin film formed on the wafer 200 placed on the downstream side of the gas flow is thinner than the thickness of the thin film formed on the wafer 200 placed on the upstream side.
  • a gas that cannot be formed by itself, such as NH gas, is rich.
  • the gas supply may be started in the order of supply of the gas flow of the processing gas to the upstream side, or the gas supply may be stopped in the reverse order to the above order.
  • the NH gas is in a state of being in each region. The order of gas supply start so that
  • An order or stop order may be determined. That is, supply to a plurality of midpoints having different positions provided along the gas flow of the first process gas, or a plurality of midpoints having different positions provided along the gas flow of the second process gas Also in the supply to the location, for example, Nozure 49 ⁇ Nozure 44 ⁇ Nozzle 48 ⁇ Nozzle 43 ⁇ Nozzle 47 ⁇ Nozzle 42 ⁇ Nozure 4 6 ⁇ Nozure 41 Alternatively, it is preferable to stop the supply of gas into the processing chamber 201 in the reverse order of the above order. As a result, the reaction between D CS gas and NH gas can be promoted, and Si N having a different composition ratio is formed on the main surface of wafer 200.
  • the second gas for supplying the second processing gas is provided between the first gas supply nozzles for supplying the first processing gas.
  • the second gas supply nozzle for supplying the second processing gas is disposed at a substantially central position where the first gas supply nozzle for supplying the first processing gas is disposed.
  • the process tube 203 as a reaction tube is configured as a double tube having an inner tube 204 as an internal reaction tube and an outer tube 205 as an external reaction tube provided on the outside thereof. It had been.
  • the present invention is not limited to the above-described form. That is, the process tube 203 is configured as a single tube without the inner tube 204, or may be configured as a single tube.
  • the first aspect includes a step of carrying a plurality of substrates into a processing chamber, and at least one of a plurality of elements constituting a thin film formed on the main surface of the substrate, which is used alone. Supplying the first processing gas capable of depositing a film to the upstream side of the gas flow outside the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are disposed, and the plurality of elements A second process gas containing at least one other element, which cannot deposit a film by itself, out of a region where the plurality of substrates carried into the process chamber are disposed.
  • the supply of the first processing gas to the middle portion of the gas flow is performed by the plurality of sheets of the first processing gas carried into the processing chamber.
  • a third aspect is the first or second aspect, wherein the second processing gas is in the middle of a gas flow in a region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are disposed. This is a method for manufacturing a semiconductor device further having a supply to a location.
  • the second processing gas is carried into the processing chamber.
  • the gas flow of the second process gas is further supplied to the middle part of the gas flow in the region where the plurality of substrates are arranged, and the second process gas is supplied to the middle part of the gas flow.
  • a semiconductor device having a supply to a plurality of intermediate positions different from each other provided along a gas flow in a region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are disposed. It is a manufacturing method.
  • the supply of the second processing gas to the middle portion of the gas flow is performed by supplying the first processing gas of the second processing gas.
  • the sixth aspect is the third aspect, wherein the second processing gas is supplied to the middle portion of the gas flow by the first processing gas of the second processing gas.
  • This is a method for manufacturing a semiconductor device that is close to a midway location and has a supply to a midstream location of the gas flow provided upstream of the midstream location.
  • the main surface temperature of the plurality of substrates carried into the processing chamber is set to at least the first processing gas and And the temperature of the second processing gas is increased to a temperature at which both of the plurality of substrates are thermally decomposed, and the principal surface temperature between the plurality of substrates is substantially uniform over the entire region where the plurality of substrates are disposed.
  • the main surface temperatures of the plurality of substrates carried into the processing chamber are set to at least the first processing gas and And the temperature of the second processing gas is increased to a temperature at which both of the plurality of substrates are thermally decomposed, and the principal surface temperature between the plurality of substrates is substantially uniform over the entire region where the plurality of substrates are disposed.
  • a ninth aspect is the method according to the first aspect, wherein the supply of the gas flow of the first processing gas to the upstream side is performed while the gas flow rate is controlled from the first gas supply unit.
  • the first processing gas is supplied indoors, and the supply of the first processing gas to the middle portion of the gas flow is performed by controlling the gas flow rate in the first gas supply unit from the second gas supply unit.
  • the semiconductor device that supplies the first processing gas into the processing chamber while independently controlling the gas flow rate. It is a manufacturing method.
  • the supply of the gas flow of the second processing gas to the upstream side is performed by controlling the gas flow rate from the third gas supply unit while controlling the gas flow rate.
  • the second process gas is supplied to the gas flow of the second process gas from the fourth gas supply unit to the gas flow rate control in the third gas supply unit.
  • the plurality of substrates carried into the processing chamber are multi-staged in a horizontal posture and spaced apart from each other.
  • a method for manufacturing an arrayed semiconductor device in the step of forming the thin film, the plurality of substrates carried into the processing chamber are multi-staged in a horizontal posture and spaced apart from each other.
  • the first processing gas is a gas containing silicon element
  • the second processing gas is a gas containing nitrogen element or oxygen element.
  • the first processing gas is a gas containing a chlorine element
  • the second processing gas is a gas containing a nitrogen element or an oxygen element. This is a method of manufacturing a semiconductor device.
  • the first processing gas is any one of TCS, HCD, and BT BAS
  • the second processing gas is NH gas.
  • the supply of the first processing gas to a midpoint of the gas flow is performed by supplying the first processing gas through a nozzle. From the upstream side of the gas flow outside the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are arranged to a midpoint in the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are arranged. This is a method for manufacturing a semiconductor device in which gas is distributed.
  • the supply of the first processing gas to the middle portion of the gas flow is performed by passing the first processing gas through a plurality of nozzles having different lengths.
  • Supply The plurality of nozzles having different lengths are formed by the plurality of substrates carried into the processing chamber from the upstream side of the gas flow outside the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are arranged.
  • the supply of the second processing gas to a midpoint of the gas flow is performed by supplying the second processing gas via a nozzle, From the upstream side of the gas flow outside the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are arranged to a midpoint in the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are arranged.
  • the second processing gas is supplied to the middle portion of the gas flow through a plurality of nozzles having different lengths.
  • the plurality of nozzles having different lengths are supplied from the upstream side of the gas flow outside the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are arranged.
  • the supply of the second processing gas to the midpoint of the gas flow is performed by using the second processing gas and the gas flow of the first processing gas.
  • This is a method for manufacturing a semiconductor device to be supplied so as to be merged with the gas flow of the first processing gas in the supply to an intermediate point.
  • the supply of the first processing gas to the midpoint of the gas flow is performed by supplying the plurality of sheets in which the first processing gas is carried into the processing chamber. This is a method for manufacturing a semiconductor device to be supplied toward the center of the main surface of the substrate.
  • the supply of the first processing gas to the middle portion of the gas flow is performed by using the first plurality of first nozzles having different lengths from each other.
  • the second processing gas is supplied to the middle portion of the gas flow of the second processing gas by using the second processing gas having the same length among the first plurality of nozzles.
  • This is a method for manufacturing a semiconductor device that is supplied through a plurality of second plurality of nozzles that are arranged adjacent to each other and have different lengths.
  • the step of forming the thin film is supplied by supplying a gas flow upstream of a region outside the region where the plurality of substrates are arranged.
  • the process gas and the second process gas are reacted to form an amorphous body, and a thin film is formed on the main surface of the plurality of substrates, and the plurality of sheets carried into the process chamber
  • the first processing gas supplied by supply to the intermediate position in the region where the substrates are arranged reacts with the second processing gas to form an amorphous body, and the first processing gas Forming a thin film on a main surface of the plurality of substrates on the downstream side of supply to an intermediate position, and a method for manufacturing a semiconductor device.
  • the step of forming the thin film is performed in the upstream of the gas flow outside the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are arranged.
  • the first processing gas supplied by the supply and the second processing gas supplied by the upstream supply of the gas flow outside the region are reacted to form an amorphous body, and the plurality of sheets
  • a step of carrying in a plurality of substrates into a processing chamber, and a region in which the plurality of substrates carried in a gas containing silane-based gas into the processing chamber are arranged An ammonia-based gas or a nitrogen oxide gas was carried into the processing chamber while being supplied to the upstream side of the outside gas flow and to an intermediate position in the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are arranged.
  • the plurality of substrates are supplied to the upstream side of the gas flow outside the region where the plurality of substrates are arranged, and the gas containing the silane-based gas and the ammonia-based gas or the nitrogen oxide gas are reacted.
  • a film forming process for forming a thin film on the main surface of the semiconductor device.
  • the gas supply flow rate in the supply of the gas flow of the second processing gas to the upstream side of the gas flow of the first processing gas is the upstream of the gas flow of the first processing gas.
  • a twenty-sixth aspect is the method according to the third aspect, wherein the first process gas is supplied to the middle of the gas flow relative to the gas supply flow rate in the upstream supply of the gas flow of the first process gas.
  • the gas in the supply to the middle of the gas flow of the second processing gas with respect to the flow rate ratio of the gas supply flow in the supply and the gas supply flow rate in the upstream supply of the gas flow of the second processing gas This is a method for manufacturing a semiconductor device in which the flow rate ratio of the supply flow rate is substantially the same.
  • a processing chamber for forming a thin film on a main surface of a plurality of substrates, a heater provided outside the processing chamber for heating the processing chamber, and a main surface of the substrate are formed.
  • a first processing gas containing at least one element of a plurality of elements constituting the thin film and capable of depositing a film alone is a region not facing the heater in the processing chamber, and is in the processing chamber
  • a first gas supply unit that supplies an upstream side of the gas flow outside the region where the plurality of substrates carried in the substrate are disposed; and the first gas supply unit is provided independently of the first gas supply unit
  • a second gas that supplies one processing gas to an intermediate position of the gas flow in a region facing the heater in the processing chamber and in which the plurality of substrates carried into the processing chamber are arranged
  • a supply unit and other few of the plurality of elements The second process gas that contains one element and cannot be deposited by itself alone is a region that does not face the heater in the processing chamber, and is loaded into the processing chamber.
  • a third gas supply unit for supplying the gas flow upstream of the region where the substrate is disposed, and the plurality of substrates carried in the processing chamber in a region not facing the heater in the processing chamber. Is provided on the downstream side of the gas flow outside the region where the gas is disposed, and the exhaust unit that exhausts the processing chamber, the first processing gas, and the second processing gas are reacted in the processing chamber. And a controller that controls to form an amorphous material and form thin films of the plurality of substrates.
  • the second gas supply unit has a plurality of first gas supply nozzles having different lengths, and the first gas supply nozzle is A region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are arranged from the upstream side of the gas flow outside the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are arranged.
  • Gas flow And a substrate processing apparatus that extends to a plurality of intermediate positions that are provided along different positions.
  • the twenty-ninth aspect is provided independently of the third gas supply unit, and the second processing gas is opposed to the heater in the processing chamber.
  • the substrate processing apparatus further includes a fourth gas supply unit that supplies an intermediate portion of the gas flow in the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are disposed.
  • the thirty-second aspect is provided independently of the third gas supply unit, and the second processing gas is supplied in a region facing the heater in the processing chamber. Therefore, the apparatus further includes a fourth gas supply unit that supplies the gas flow in a region in the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are disposed, and the fourth gas supply unit includes:
  • the second gas supply nozzle has a plurality of second gas supply nozzles having different lengths from each other, and the second gas supply nozzle is located upstream of the gas flow outside the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are disposed. And extending from a side to a plurality of intermediate positions at different positions provided along a gas flow within a region where the plurality of substrates carried into the processing chamber are arranged.
  • the first processing gas and the second processing gas both heat the main surface temperatures of the plurality of substrates carried into the processing chamber.
  • the heater is controlled to raise the temperature to a temperature at which the substrate is decomposed and to maintain the principal surface temperature between the plurality of substrates so as to be substantially uniform over the entire region where the plurality of substrates are disposed.
  • the substrate processing apparatus further includes a temperature control unit.
  • the first gas supply nozzle and the second gas supply nozzle are arranged such that the nozzles having substantially the same length are adjacent to each other. This is a substrate processing apparatus that is arranged.
  • the thirty-third aspect includes a step of carrying a plurality of substrates into the processing chamber, and a region outside the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber from the first gas supply unit are arranged.
  • the processing gas since each processing gas is supplied in the middle of the gas flow in addition to the upstream side of the gas flow, the processing gas can be uniformly supplied to the plurality of substrates, and the plurality of substrates can be supplied on the plurality of substrates.
  • the film can be formed uniformly. Accordingly, high productivity can be realized while maintaining good film-forming characteristics on the substrate, that is, film thickness uniformity between the substrates and in the substrate surface.
  • a step of carrying a plurality of substrates into the processing chamber, and a gas flow outside the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber from the first gas supply unit are present.
  • the step of supplying the first processing gas while controlling the gas flow rate to the flow side, and the second gas supply unit provided independently of the first gas supply unit, are carried into the processing chamber Supplying a first processing gas to a midpoint corresponding to a region where a plurality of substrates are disposed, while controlling the gas flow rate independently of the gas flow rate control of the first gas supply unit;
  • the second processing of a gas type different from the first processing gas while controlling the gas flow rate from the gas supply unit to the upstream side of the gas flow outside the region where the plurality of substrates carried into the processing chamber is present.
  • a step of supplying a gas and a fourth gas provided independently of the third gas supply unit Gas flow control from a supply unit to a midway location substantially the same as the midway location for supplying the first process gas from the second gas supply unit, independent of the gas flow rate control of the third gas supply unit
  • a step of supplying the second processing gas, a step of processing the plurality of substrates by reacting with the first processing gas and the second processing gas in the processing chamber, and a substrate after processing And a step of unloading the semiconductor device from the processing chamber.
  • each processing gas is supplied while controlling the gas flow rate independently of the gas flow in addition to the upstream side of the gas flow, the processing gas is supplied to a plurality of substrates.
  • the film can be supplied uniformly and can be formed more uniformly on a plurality of substrates. Therefore, higher productivity can be realized while maintaining good film formation characteristics on the substrate.
  • a processing chamber for processing a plurality of substrates for processing a plurality of substrates, a holder for holding the plurality of substrates in the processing chamber, and a gas flow outside the region where the plurality of substrates exist are provided.
  • the first gas supply unit that supplies the first processing gas to the substrate from the upstream side and the first gas supply unit are provided independently of each other and correspond to the region where the plurality of substrates are arranged.
  • a second gas supply unit that supplies the first processing gas to the substrate from a midpoint, and the first gas to the substrate from the upstream side of the gas flow outside the region where the plurality of substrates exist.
  • a third gas supply unit that supplies a second process gas of a gas type different from the process gas and the third gas supply unit are provided independently of each other, and the second gas supply unit is provided in the first gas supply unit.
  • the second processing gas is supplied to the substrate from substantially the same midpoint as the midpoint where the processing gas is supplied.
  • a substrate processing apparatus having a fourth gas supply unit and an exhaust unit configured to exhaust the processing chamber from the downstream side of the plurality of substrates.
  • the second and fourth gas sources that supply each processing gas also in the middle place. Since the gas supply unit is provided, the processing gas can be uniformly supplied to the plurality of substrates, and the film can be uniformly formed on the plurality of substrates. Therefore, high productivity can be realized while maintaining good film-forming characteristics on the substrate, that is, film thickness uniformity between the substrates and within the substrate surface.
  • a processing chamber for processing a plurality of substrates, a holder for holding the plurality of substrates in the processing chamber, and a gas flow outside the region where the plurality of substrates exist.
  • the first gas supply unit that supplies the first processing gas to the substrate from the upstream side while controlling the gas flow rate is provided independently from the first gas supply unit, and the plurality of substrates are arranged.
  • a second gas supply unit that supplies the first process gas to the substrate while controlling the gas flow rate independently of the gas flow rate control of the first gas supply unit from a midpoint corresponding to the region And supplying a second processing gas of a gas type different from the first processing gas from the upstream side outside the region where the substrate exists to the substrate from the upstream side of the plurality of substrates while controlling the gas flow rate.
  • 3 gas supply unit and the third gas supply unit are provided independently of each other, and the second gas supply unit Group substantially the same way portion and the middle portion for supplying the scan supply unit the first process gas
  • a fourth gas supply unit that supplies the second processing gas to the plate while controlling the gas flow rate independently of the gas flow rate control of the third gas supply unit, and the plurality of substrates
  • a downstream substrate processing apparatus having an exhaust section for exhausting the processing chamber.
  • the gas flow rate is controlled independently from the first and third gas supply units that supply each processing gas while controlling the gas flow rate from the upstream side of the gas flow.
  • the second and fourth gas supply units for supplying each processing gas are provided, the processing gas can be supplied more uniformly to the plurality of substrates, and the films can be formed more uniformly on the plurality of substrates. Therefore, higher productivity can be realized while maintaining good film-forming properties on the substrate.
  • each of the second gas supply units is provided independently and corresponds to a region where the plurality of substrates are arranged.
  • a plurality of first gas supply nozzles for supplying the first processing gas to the substrate from different midpoints; and the fourth gas supply units are provided independently of each other,
  • a plurality of second gas supply nozzles that supply the second processing gas to the substrate from substantially the same intermediate location as each of the different intermediate locations at which each of the one gas supply nozzle supplies the first processing gas. Is a substrate processing apparatus.
  • the second gas supply unit includes a plurality of first gas supply nozzles that supply the first processing gas from different midpoints
  • the fourth gas supply unit includes different midpoints Power Since the plurality of second gas supply nozzles for supplying the second processing gas are included, the processing gas can be supplied more uniformly to the plurality of substrates, and the films can be formed more uniformly on the plurality of substrates. Therefore, higher productivity can be realized while maintaining good film-forming properties on the substrate.
  • a cleaning gas supply unit that supplies a cleaning gas into the second gas supply unit is connected to the second gas supply unit.
  • a substrate processing apparatus In a thirty-eighth aspect, in the thirty-fifth to thirty-seventh aspects, a cleaning gas supply unit that supplies a cleaning gas into the second gas supply unit is connected to the second gas supply unit.
  • the cleaning gas supply unit since the cleaning gas supply unit is connected to the second gas supply unit, the inside of the second gas supply unit is cleaned by supplying the cleaning gas into the second gas supply unit. be able to. Thereby, the lifetime of the second gas supply unit can be extended. As a result, the replacement cycle of the second gas supply unit can be extended. This This can reduce the number of laborious replacement operations of the second gas supply unit. As a result, the operating rate of the apparatus can be improved.
  • a thirty-ninth aspect is a method for manufacturing a semiconductor device according to the thirty-third or thirty-fourth aspect, wherein the first processing gas is ammonia gas.
  • the fortyth aspect is a method for manufacturing a semiconductor device according to the thirty-third or thirty-fourth aspect, wherein the second processing gas is dichlorosilane (DCS) gas.
  • DCS dichlorosilane
  • the forty-first aspect is a method for manufacturing a semiconductor device according to the thirty-third or thirty-fourth aspect, wherein a silicon nitride film is formed on the processed substrate.
  • a forty-second aspect is a substrate processing apparatus according to the thirty-seventh aspect, wherein the first gas supply nozzle and the second gas supply nozzle are each two or more.
  • the cleaning process for Nozure 41 to 45 and Nozure 46 to 50 (Care to f, Nozure 41 to 45, Nozure 46 to 50 (The flow rate of cleaning gas supplied per unit time is Forces explained to be controlled by the MFC183 and MFC184 based on the instructions, respectively.
  • the flow rate per unit time of the cleaning gas supplied to the nozzles 41 to 45 and nozzles 46 to 50 is independent.
  • MFC183 and MFC184 MFC is provided in each of the piping parts 83 to 87 and the piping parts 110 to 115 so that the control is performed based on the instructions of the controller 240. Good! This is advantageous in terms of productivity because the cleaning process can be performed simultaneously.
  • An Si N film is deposited on the inner wall of the process tube 203, and mainly on the inner walls of the nozzles 41 to 44.
  • Poly—Si film is deposited. For this reason, it is effective in terms of control to suppress the generation of particles by changing the frequency of the cleaning process to the inner wall of the process tube 203 and the cleaning process to the inner wall of Nozzle 41-44. It is.
  • Noznore 50 deposits on the inner wall with a small amount of NH C1. Therefore, professional
  • the cleaning process is effective in controlling the generation of particles.
  • the cleaning process for the inner wall of process tube 203, the cleaning process for the inner walls of Nozure 41-44, the cleaning process for the inner walls of Nozure 46-49, and the cleaning process for the inner walls of Nozure 45, 50 are less frequent. Good.
  • the nose no. 44 and the nose no. 49 are positioned in the first wafer existing in the product wafer / monitor arrangement area R.
  • Nozzle 45 stops on the upstream side of the gas flow outside the area R, and the substrate of the film from 1 wafer to 25 wafers counted by the lower force of the product wafer / monitor wafer by gas supply from the nozzle 50 If the in-plane uniformity, substrate surface uniformity, and film quality are good, the nozzle 44 and nozzle 49 can be omitted.
  • the nozzle 45 and the nozzle 50 are stopped on the upstream side of the gas flow outside the wafer placement region R, they can be inserted and started up from the bottom in the processing furnace 202.
  • the present invention can be applied to a horizontal type CVD apparatus in addition to a vertical type CVD apparatus. Further, the present invention can also be applied to a single wafer type CDV apparatus that can be used only with a notch type CVD apparatus. Furthermore, the present invention can also be applied to a normal pressure type CVD apparatus as well as a low pressure type CVD apparatus. The present invention can also be applied to wafer processing apparatuses other than CVD apparatuses. That is, the present invention can be applied to a general wafer processing apparatus that performs a predetermined process on a wafer using a chemical reaction in a reaction space. The present invention can also be applied to substrate processing apparatuses other than wafer processing apparatuses. For example, the present invention can also be applied to a glass substrate processing apparatus that performs a predetermined process on a glass substrate of a liquid crystal display device.
  • the present invention can be applied to a general substrate processing apparatus in which a reaction product is deposited on the inner wall of a processing gas output means such as a nozzle by performing a predetermined process on a substrate of a solid device. it can.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a gas supply system of a processing furnace constituting a part of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a gas supply system of a processing furnace constituting a part of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a processing furnace constituting a part of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a processing furnace constituting a part of a conventional substrate processing apparatus.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of a gas supply nozzle of a processing furnace constituting a part of a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 A configuration diagram showing a configuration of a gas supply nozzle of a processing furnace constituting a part of a substrate processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing a configuration of a gas supply nozzle of a processing furnace constituting a part of a substrate processing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8] is a configuration diagram showing a configuration of a gas supply nozzle of a processing furnace constituting a part of a substrate processing apparatus according to a sixth embodiment of the present invention, and (a) is a plan sectional view of the processing furnace. (B) is a schematic diagram showing the arrangement of gas supply nozzles in the processing furnace.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing a configuration of a gas supply nozzle of a processing furnace constituting a part of a substrate processing apparatus according to a seventh embodiment of the present invention, and (a) is a plan sectional view of the processing furnace. (B) is a schematic diagram showing the arrangement of gas supply nozzles in the processing furnace.
  • FIG. 10 It is a block diagram showing the configuration of the gas supply nozzle of the processing furnace constituting a part of the substrate processing apparatus of the eighth embodiment of the present invention, (a) is a plan sectional view of the processing furnace, (B) is a schematic diagram showing the arrangement of gas supply nozzles in the processing furnace.
  • FIG. 11 A configuration diagram showing a configuration of a gas supply nozzle of a processing furnace constituting a part of a substrate processing apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.
  • Fig. 12 is a graph showing the film thickness distribution between thin film wafers formed by a method that does not supply process gas to an intermediate location, and (a) shows the film thickness distribution when a plurality of wafers are provided with temperature gradients. (B) shows the film thickness distribution when no temperature gradient is provided.
  • Figure 2 shows the film thickness distribution when only DCS gas is supplied to an intermediate location, and (b) shows the film thickness distribution when DCS gas supply locations are further increased.
  • Distribution of the refractive index of thin film between wafers when a thin film is formed by a method that does not supply process gas to an intermediate location, and refractive index of a thin film when a thin film is formed by a method that supplies process gas to an intermediate location It is a graph which shows distribution between the wafers.

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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

明 細 書
半導体装置の製造方法および基板処理装置
技術分野
[0001] 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。
背景技術
[0002] 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）。
[0003] 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が揷入される。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。
[0004] 上記ガス供給系 1には、各処理ガス毎にノズノレを 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。
特許文献 1 :特開 2004— 95940号公報
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0005] 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。
[0006] 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。し力しながら、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ょうとすると、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。
[0007] 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。し力しながら、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力 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。
[0008] 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、高レ、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。
課題を解決するための手段
[0009] 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。
発明の効果
[0010] 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。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[0012] 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ぐ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 統ノズノレ型の CVD装置としている。この多系統ノズノレ型の CVD装置は、成膜処理用 のノズノレを、 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。
[0013] [1]第 1の実施の形態 本実施の形態の多系統ノズノレ型の CVD装置では、一方のガス種を供給するノズル のみを多系統ノズノレとするのではなぐ他のガス種を供給するノズルも多系統ノズノレと している。
[0014] [1一 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レ、る。
[0015] (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、タリー 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。
[0016] (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。
[0017] 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 2 03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 )または炭化珪素（SiC)等の耐熱性
2
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歹 1J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、内径力 Sインナーチューブ 204の外径よりも大きぐ上端が閉塞し、 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。
[0018] 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、マ二ホー ルド 209が配設されている。マユホーノレド 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。マ二ホールド 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、マ二ホールド 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〇リング 220aが設けられている。マ二ホール ド 209力 S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とマ二ホールド 209により反応 容器が形成される。
[0019] マ二ホールド 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 23 2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口 一コントローラ（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。
[0020] また、マ二ホールド 209の側壁には、処理室 201内の雰囲気を排気する排気系 23 1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のマ二ホールド 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 2 42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が揷入されている。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 2 36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。
[0021] マ二ホールド 209の下方には、マ二ホールド 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、マ二 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つている。シールキヤッ 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 ヤップ 219の上面には、マ二ホールド 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。
[0022] ボート 217は、例えば石英（SiO )や炭化珪素（SiC)等の耐熱性材料からなり、複
2
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からの熱をマ二ホールド 209側に伝えに《するように構成されている。
[0023] 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、プロ
2 ダクトウェハ/モニタウェハ配置領域 R、サイドダミーウェハ配置領域 Rである。
1 0
[0024] 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 20 1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〜土 10°C程度の温度勾配がある場合も含まれるものとする
[0025] 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。
[0026] (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のガス供給ノズノレとしてのノズル 41 〜44と、ノス、ノレ 45と、第 2のガス供給ノス、ノレとしてのノス、ノレ 46〜49と、ノス、ノレ 50〜51 と、酉己管咅 61〜109と、エアノ ノレブ 121〜160と、 MFC171〜： 184と、コン卜ローラ 2 40とを有する。 [0027] ここで、ノズル 41〜44及びノズノレ 45は、成膜処理とァフタパージ処理とタリーニン グ処理と大気戻し処理とに兼用されるノズノレである。また、ノズル 46〜49及びノズノレ 50は、成膜処理とァ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、ノズノレ 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 。これらのノズノレ 41〜51は、例えば、石英により構成されている。ここで、ァフタパー 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 及びノズノレ 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、ァ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。
[0028] 配管部 61〜： 109は、ノズノレ 41〜51に各種ガスを供給するための配管である。エア バノレブ 121〜160は、配管部 61〜： 109をそれぞれ開閉するバルブである。 MFC 17 1〜： 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、 MFC 171〜 184の動作を それぞれ制御するように構成されてレ、る。
[0029] 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。
[0030] また、エアノ ノレブ 142〜146とエアノ ノレブ 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。
[0031] (4)ノズノレ 41〜51の配置構成
第 1のガス供給ノズノレ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）。ノズノレ 41〜44の基端部は、マ二ホールド 209の側壁に形成さ れたノズル通し穴を介して、マ二ホールド 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、ノズノレ 4：!〜 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に存在する例えば 100枚のウェハの略下（ガス流の上流側）力も
1
数えて 76枚目、略 5：!枚目、略 26枚目、略 1枚目にそれぞれ位置決めされている。
[0032] また、第 2のガス供給ノズノレとしての上記ノズノレ 46〜49も、ノズノレ 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、マ二 ホールド 209の側壁に形成されたノズル通し穴を介して、マ二ホールド 209の側壁の 外部に位置決めされている。また、ノズノレ 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、ノズノレ 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、ノズノレ 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。
[0033] また、上記ノズノレ 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）。 ノズノレ 45、 50の基端部は、マ二ホールド 209の側壁に形成されたノズノレ通し穴を介 して、マ二ホールド 209の側壁の外部に位置決めされている。また、ノズノレ 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、 ノズノレ 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、ノズノレ 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ょレ、（延在されていてもよい）。
[0034] また、上記ノズノレ 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 つて鉛直方向に立ち上げられている。ノズル 51の基端部は、マ二ホールド 209の側 壁に形成されたノズル通し穴を介して、マ二ホールド 209の側壁の外部に位置決め されている。また、ノズノレ 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、ノズノレ 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。
[0035] 以上のように構成されることにより、ノズノレ 41〜44内及び 46〜49内のガス流路は、 通常、ノス、ノレ 45、 50、 51内のガス流路と 匕ベて長くなつてレヽる。
[0036] なお、後述する配管部の接続構成において示すように、ノズノレ 41〜45力らは、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、ノズノレ 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、ノズノレ 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タリー 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。
[0037] (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。
[0038] 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。
[0039] 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。
[0040] 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レ、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レ、る。
[0041] 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 N膜）を形成する場合は、第 1の処理ガスとして、例えば、 DCS (
3 4
ジクロルシラン； SiH C1 )ガスが用いられ、第 2の処理ガスとして、例えば、 NH (アン
2 2 3 モユア）ガスや、有機アンモニアガスとして CH -NH-NH (モノメチノレヒドラジン）
3 2
ガスや（CH ) -N-NH (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
3 2 2
理ガスとしては、例えば NH系ガスが用いられる。また、不活性ガスとして、例えば N
3 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 (三フッ化窒素）ガスが用
3
レ、られる。また、高温酸化膜 (Si〇膜）を形成する場合には、第 1の処理ガスとして、
2
例えば DCS (ジクロルシラン； SiH C1 )ガスや SiH (シラン）ガスが用いられ、第 2の
2 2 4
処理ガスとして、例えば N 0 (二酸化窒素）ガスや N〇（一酸化窒素）ガス等の酸化窒
2
素ガスが用いられる。なお、本明細書全体に亘つて、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ガスを用い、ウェハ 200上に Si N膜を形成する場合を 代表例として説明する。
[0042] (6)エアノくノレブ 121〜： 160と MFC171〜： 184の挿入構成
上記エアノ レブ 121〜125と MFC171〜： 175は、それぞれ酉己管部 62〜66に挿人 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に揷入 されている。上記エアバルブ 151〜155は、それぞれ配管 83〜87に揷入されている 。上記エアノ ノレブ 156〜160は、それぞれ配管 89〜93に揷入されている。
[0043] 上記エアノ ノレブ 137〜141と、 MFC178〜： 182と、エアノ ノレブ 142〜146とは、そ れぞれ配管部 76〜80に揷入されている。この場合、 MFC178〜： 182は、それぞれ エアノ ノレブ 137、 142、 エアノ ノレブ 138、 143、 エアノ ノレブ 139、 144、 エア/ ノレブ 1 40、 145、 エア/ ノレブ 141、 146の f^ こ挿人されてレ、る。上記エアノ ノレブ 127〜131 は配管部 99〜： 103に揷入されている。
[0044] 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、 MFC 177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 MFC1 76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。
[0045] 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、 MFC 183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 M FC184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の間に挿入されてレ、る。
[0046] (7)本発明と第 1の実施の形態との関係
[0047] 上記構成においては、ノズノレ 45、配管部 109、バルブ 160、配管部 93、バルブ 12 5、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、ノズノレ 41〜44、酉己管部 105〜108、 ノ ノレブ 156〜159、酉己管部 89〜92、酉己管 部 62〜65、エアバノレブ 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、ノズノレ 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、ノス、ノレ 46〜49、酉己管部 94〜97、酉己管部 76〜79、 ノくノレブ 142〜145、 MFC 17 8〜： 181、 ノ ノレブ 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 二タウェハ配置領域 Rが、本発明の「複数枚の基板が配置される領域」に対応する。
[0048] [1一 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。
[0049] (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
[0050] まず、プロセスチューブ 203内力ら搬出されているボート 217に、複数枚のウェハ 2 00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 つて持ち上げられて、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 イング）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 は〇リング 220bを介してマ二ホールド 209の下端をシールした状態となる。
[0051] 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ゥェ 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。
[0052] 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。
[0053] この成膜処理が終了すると、ァ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。
[0054] このァ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。
[0055] 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、マ二ホールド 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、マ二ホールド 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 ローデイング）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（ウェハデイスチャージ）、 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。 [0056] (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。
[0057] 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の内壁ゃノズノレ 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。
[0058] (3)ノズノレ 41〜45の内壁をクリーニングする場合の動作
次に、ノズノレ 4：!〜 45の内壁をクリーニングする場合の動作を説明する。
[0059] 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の内壁のタリー ユ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。
[0060] なお、このクリーニング処理は、例えば、 5本のノズノレ 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 なレ、 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本のノズノレ 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。
[0061] すなわち、クリーニング処理が終了したノズノレの内部には、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。し力 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 ズノレ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タリーニン 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。 [0062] また、本実施の形態では、ノズノレ 41〜45の内壁のクリーニング処理は、プロセスチ ユーブ 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、ノズノレ 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ノレの内 部に侵入してしまう。その結果、ノズノレ 4：!〜 45およびノズノレ 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。し力 ながら、本実施の形態では、タリー二 ング処理が終了したノズノレやクリーニング処理が行われてレ、なレゾズルに、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。
[0063] (4)ガス供給系 232のガス供給動作
次に、ガス供給系 232のガス供給動作にっレ、て説明する。
[0064] (4一 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。
[0065] まず、コントローラ 240により、ェァノ ノレブ 121〜125、 137〜： 146、 156〜160力 S 開力れ、その他のェァノ ノレブ 126〜136、 147〜： 155ίま閉じられる。
[0066] これにより、酉己管部 61〜66、 89〜93、 105〜： 109を介して、ノス、ノレ 41〜45に第 1 の処理ガス（DCSガス）が供給される。
[0067] そして、ノズル 45力らは、第 1の処理ガス力 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 Zモニタウェハ配置領域 R )外の上流
1 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)。
[0068] また、ノズノレ 41〜44力、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 Zモニタウェハ配置領域 R )内のガス流の途中箇所へ供給さ
1
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 10 0枚の積層したウエノヽ 200の略 1枚目に、ノス、ノレ 43力、ら fま略 26枚目に、ノス、ノレ 42力ら は略 5：!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。
[0069] また、この場合、コントローラ 240により、ノズノレ 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、 MFC17：!〜 175に よって、ノズノレ 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。
[0070] また、ノズノレ 4：!〜 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 7 5〜80、 94〜98を介して、ノズノレ 46〜50に第 2の処理ガス（NHガス）が供給される
3
[0071] そして、ノズル 50からは、第 2の処理ガス力 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 Zモニタウェハ配置領域 R )外の上流
1 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)。
[0072] また、ノズノレ 46〜49力らは、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 )内のガス流の途中箇所へ供給さ
1
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 10 0枚の積層したウエノヽ 200の略 1枚目に、ノズノレ 48力ら ίま略 26枚目に、ノズノレ 47力ら は略 51枚目に、ノズノレ 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
[0073] また、この場合、コントローラ 240により、ノズノレ 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、ノズノレ 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。
[0074] 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（N Hガス）と力 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
3
(DCSガス）に含まれる 1つの元素（Si)と第2の処理ガス（NH )に含まれる 1つの元
3
素 (N)とが化学反応し、非結晶体 (Si N )を形成し、複数のウェハ 200上に Si N ( 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 CI + 10NH→Si N + 6NH C1 + 6H (A)
2 2 3 3 4 4 2
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 5 0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:!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。同様にノズノレ 42とノズノレ 47力 の供給により、 51枚 目〜 75枚目、ノス、ノレ 41とノス、ノレ 46力らの供給により、 76枚目〜 100枚目のウエノヽ 20 0に薄膜を形成させる。
[0075] 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 することが好ましレ、。すなわち、処理室 201内を、 600°C〜800°C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°Cである場合に消費される量が多くなる。
[0076] 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 レ、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間で均一に保っため、各ウェハ 200の主面温度を、複数枚のウェハ 20 0が配置される領域（プロダクトウェハ Zモニタウェハ配置領域 R )全体にわたって実
1
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。
[0077] 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 )全体にわ
1 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。
[0078] 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、膜応力が小さぐ且つウェハ 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ガスの供給流量を、 DCSガスの供給流量の 3
3
倍ないし 10倍とすることが好ましい。
[0079] (4 2)処理ガスのァフタパージ処理を行う場合の動作
次に、処理ガスのァフタパージ処理を行う場合の動作を説明する。
[0080] この場合は、エアノくノレブ 126〜： 136、 148、 156〜： 160力 S開力れ、その他のェアバ ノレブ 121〜： 125、 137〜147、 149〜： 155ίま閉じられる。これ【こより、酉己管咅 β67、 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
、ノズノレ 46〜50に供給される不活性ガスの単位時間当たりの流量力 コントローラ 2
40の指示に基づレヽて、 MFC176により制御される。
[0081] また、ノズノレ 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、ノズノレ 41〜45に不活性ガスが供給される。この場合、ノ ズノレ 41〜45に供給される不活性ガスの単位時間当たりの流量力 コントローラ 240 の指示に基づいて、 MFC177により制御される。
[0082] 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力 排気 系 231外へ除去される。
[0083] (4一 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。
[0084] 多系統ノズノレ型の CVD装置では、プロセスチューブ 203の内壁ゃノズノレ 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 Nの成膜温度まで上
3 4
昇する。そのため、プロセスチューブ 203の内壁ゃノズノレ 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 N膜が堆積される。そし
3 4
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の内壁ゃノズノレ 41〜44、 46〜49の外壁を、クリーニングす る必要がある。
[0085] また、ノズノレ 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°C以上で熱分解反応を起こし、反応生成物としての Po ly— 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 Polv— Siの堆積量より少ないものの、 NHガスや NHガスが熱分解した N成
3 3 2 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 N等の膜が成膜さ
3 4
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、タリ 一二ングする必要がある。
[0086] また、 Si N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
3 4
ニゥム（NH C1)が生成される（上記反応式 (A)参照）。そして、この塩化アンモニゥム
4
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、塩ィ匕ァ ンモニゥムは、約 150°C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、塩化アンモニゥムは、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、塩化アンモニゥムは、約 150°C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ゥムも、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 20 6と対向する領域外も、クリーニングしたほうが良い。 [0087] 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ぐノズル 45 の内壁に反応生成物が堆積することはほとんどなレ、。しかし、前記塩化アンモニゥム はノズル 45内にも流れる。そして、塩化アンモニゥムは、約 150°C未満の低温状態と なると、ノズノレ 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ゥムは、 ノズノレ 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、ノズノレ 45の内壁もクリーニングしたほうが良い。
[0088] 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 ズノレ 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、ェアバ ノレブ 126、 127〜131は開力、れる。これにより、酉己管部 94〜98を介してノズノレ 46〜5 0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。
[0089] 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 してノズノレ 51にクリーニングガスが供給される。この場合、ノズル 51に供給されるタリ 一二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、 MF C184により制御される。
[0090] さらに、この場合、エアノくノレブ 121〜： 125力 S閉じられ、エアノくノレブ 132〜： 136、 148 、 156〜160力 S開力れる。これにより、ノズノレ 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、どのノズノレ 41〜45の内壁をクリーニングするかによって決定 される。
[0091] さらにまた、この場合、エアバルブ 147、 151〜155力 S開力、れる。これにより、ノズノレ 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、どのノズノレ 41〜4 5にクリーニングガスを供給するかは、どのノズノレ 41〜45の内壁をクリーニングするか によって決定される。
[0092] 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 157〜1 60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、ノズノレ 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 ズノレ 42〜45の内壁のオーバエッチングが防止される。
[0093] 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力 S開力れ、エアノ ノレブ 151、 153〜155力 S閉じられる。また、この場合 fま、エアバ ノレブ 156、 158〜160カ開力、れ、エアノ ノレブ 157力 S閉じられる。これにより、この場合 は、ノズノレ 42のガス入力口にクリーニングガスが供給され、ノズノレ 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、ノズノレ 42の内壁がタリー ユングされ、ノズノレ 41、 43〜45の内壁のオーバエッチングが防止される。
[0094] 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力 S開力れ、エアノ ノレブ 151、 152、 154、 155力 S閉じられる。また、この場合、ェ ァノくノレブ 156、 157、 159、 160力 S開力れ、エア/ ノレブ 158力 S閉じられる。これにより 、この場合は、ノズノレ 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 4 3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。
[0095] 以下、同様にして、ノズノレ 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、ノズノレ 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。
[0096] なお、以上のクリーニング動作においては、ノズノレ 41〜45に供給されるタリーニン 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、ノズノレ 4：!〜 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。
[0097] 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 ズノレ 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、ノズノレ 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で最も大きぐノ ズノレ 42で 2番目 ίこ大きく、ノズノレ 43で 3番目 ίこ大きく、ノス 'ノレ 44で 4番目 tこ大きく、ノ ズノレ 45で最も小さくなる。
[0098] 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、ノズノレ 4：!〜 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。
[0099] (4-4)クリーニングガスのァ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ァフタパージ処理を行う場合の動作を説明する。
[0100] この場合 ίま、エアノ ノレブ 126、 150、 148、 132〜136、 156〜160力開カれ、その 他のエアノ^ノレブ 121〜125、 127〜131、 137〜147、 149、 151〜155fま閉じられ る。これにより、配管部 67、 68、 88を介してノズノレ 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力 S、コントローラ
240の指示に基づレヽて、 MFC176により制御される。
[0101] また、ノズノレ 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 ズノレ 41〜45に供給される不活性ガスの単位時間当たりの流量力 コントローラ 240 の指示に基づいて、 MFC177により制御される。
[0102] 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力 排気 系 231外へ除去される。
[0103] [1一 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。
[0104] (1)上述したように、ノズノレ 45、 50のみから処理ガスを供給しょうとすると、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。し力、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つてしまい、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つてしまレ、、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ゥ工 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レ、、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。
[0105] これに対して本実施の形態によれば、ノズノレ 41〜44、ノズル 46〜49を用レ、て、第 1の処理ガス（DCSガス）および第 2の処理ガス（NHガス）をガス流の途中箇所から
3
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、ゥェ 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。
[0106] (2)また、ノズノレ 45、 50力ら、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、ノズノレ 45、 50のみから処理ガスを 供給しょうとすると、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つ 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。
[0107] 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 2
3
00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。
[0108] (3)また、ノス、ノレ 41〜50力、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、ゥ 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。
[0109] (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本のノズノレ 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。
[0110] (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 レ、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イングエフェクトを 両立できる。ここで、ローデイングエフェクトとは、パターン密度が高レ、（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 2 00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。
[0111] (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、ローデイングエフェクトは抑制できる。し力、しながら、シリコン と窒素の組成比率が変わり、ウェハ 200間によつて誘電率等の膜質が不均一になつ 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、複数枚のゥ ヱハに温度勾配を設けた場合の膜厚分布を示している。
[0112] 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。
[0113] (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ィ匕アン モニゥ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、塩化アンモニゥムの上流側での形成量を抑制 することが出来る。
[0114] また、ウェハ載置領域より上流側には、マ二ホールド等の金属部材からなる部品が ある。塩化アンモニゥムゃ DCSガス等の C1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 C1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、塩ィ匕アンモニゥムの上流側での形成量を抑制でき、金属汚染を抑 制すること力 Sできる。
[0115] (8)また、本実施の形態によれば、プロセスチューブ 203の内壁ゃノズノレ 41〜44、 4 6〜49の外壁のうち、ヒータ 206と対向する領域に堆積される Si N膜は、ノズル 51
3 4
力 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、ノズノレ 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 内壁ゃノズノレ 41〜44、 46〜49の外壁等や、ノズノレ 41〜45の内壁全体をタリーニン グすること力 Sできる。
[0116] (9)さらに、本実施の形態によれば、ノズノレ 41〜45のうち、クリーニングガスが供給さ れていないノズノレに不活性ガスが供給される。これにより、ノズノレ 41〜45のオーバー エッチングを防止することができる。
[0117] (10)ノズノレ 41〜45の内壁全体をクリーニングすることにより、また、ノズノレ 41〜45の オーバーエッチングを防止することにより、ノズノレ 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ノレ 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、手間の力かるノズル 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。
[0118] (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、ノズノレ 41〜45の内壁のクリーニング時間を同じにす ること力 Sできる。これにより、ノズノレ 41〜45を 1本ずつ順番に選択してクリーニングす るだけでなぐノズノレ 4：!〜 45のうち同時に複数のノズノレ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。
[0119] [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）を供給するノズノレ 4：!〜 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ガスは、 DCSガスと同様にガスの一部は熱分
3
解反応を起こすが、 Nと Hとに分解されるので、ノズル 46〜49の内壁には薄膜は
2 2
堆積されなレ、。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 S诚分が逆流 (侵入)しなレ、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ガスを供給する配管部 94〜98へはクリーニングガス（NF
3 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。
[0120] し力 ながら、 DCSガスを供給するノズノレ 41〜45の内壁と比べると堆積量は少な いが、 NHガスを供給するノズノレ 46〜50内壁にも、塩化アンモニゥム（NH C1)から
3 4 なる固形物等の反応生成物が付着する。したがって、ノズノレ 41〜45だけでなぐノズ ル 46〜50の内壁もクリーニングすることが好ましレ、。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 *5り、ノズノレ 41〜45と同様に、ノズノレ 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レ、る。
[0121] [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 形態と異なる点ヽは、酉己管咅 〜： 115、 / レブ 161〜166、 167〜： 171、 MFC185 を追加した点である。
[0122] 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。
[0123] 上記エアバルブ 161と MFC185は配管部 110に揷入されている。この場合、 MFC 185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に揷入されている。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にそれぞれ揷入されている。 [0124] なお、エアバノレブ 162〜166とエアバノレブ 167〜171は、酉己管部 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。
[0125] [2— 2]クリーニング処理を行う場合の動作
次に、ノズノレ 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。
[0126] 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力 S開力、れる。これにより、ノズノレ 46〜50に対する第 2の処理 ガス (NH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
3
ノズノレ 46〜50に不活性ガスを供給するかは、どのノズノレ 46〜50の内壁をタリーニン グするかによって決定される。
[0127] さらにまた、この場合、エアバノレブ 161〜166力 S開力れる。これにより、ノズノレ 46〜5 0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にタリ 一二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つ て決定される。
[0128] 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 128〜1 31、 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、ノズノレ 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、ノズノレ 47〜50の内壁のオーバエッチングが防止される。
[0129] 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力 S開力れ、エアノ ノレブ 162、 164〜166力 S閉じられる。また、この場合は、ェアバ ノレブ 127、 129〜131、 167、 169〜171力 S開力、れ、エア/ ノレブ 128、 168力 S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 、ノズノレ 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、ノズノレ 46、 48〜50の内 壁のオーバエッチングが防止される。
[0130] 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力 S開力れ、エアノくノレブ 162〜163、 165〜： 166力 S閉じられる。また、この場合、ェ ァノくノレブ 127、 128、 130、 131、 167、 168、 170、 171力 S開力れ、エアノ ノレブ 129 、 169が閉じられる。これにより、この場合は、ノズノレ 48のガス入力口にクリーニング ガスが供給され、ノズノレ 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、ノス、ノレ 48の内壁カクリーニングされ、ノス、ノレ 46、 47、 49、 50 の内壁のオーバエッチングが防止される。
[0131] 以下、同様にして、ノズノレ 49の内壁がクリーニングされ、ノズノレ 46〜48、 50の内壁 のオーバエッチングが防止される。また、ノズノレ 50の内壁がクリーニングされ、ノズノレ 46〜49の内壁のオーバエッチングが防止される。
[0132] なお、以上のクリーニング動作においては、ノズノレ 46〜50に供給されるタリーニン 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、ノズノレ 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。
[0133] 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 ズノレ 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で最も大きぐノ ズノレ 47で 2番目 ίこ大きく、ノズノレ 48で 3番目 ίこ大きく、ノス 'ノレ 49で 4番目 tこ大きく、ノ ズノレ 50で最も小さくなる。なお、ノズノレ 46〜50のクリーニング時には、 5本のノズル 4 ：!〜 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。
[0134] [2— 3]クリーニングガスのァ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ァフタパージ処理を行う場合の動作を説明する。
[0135] この場合 ίま、エアノ ノレブ 126、 150、 148、 132〜136、 156〜160力開カれ、その 他のエアノ^ノレブ 121〜125、 127〜131、 137〜147、 149、 151〜155fま閉じられ る。これにより、配管部 67、 68、 88を介してノズノレ 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力 コントローラ 240の指示に基づレヽて、 MFC176により制卸される。
[0136] また、ノズノレ 51に不活性ガスが供給されると同時に、配管部 67〜68、 99〜： 103、 9 4〜98を介してノズノレ 46〜50に不活性ガスが供給される。この場合、ノズノレ 46〜50 に供給される不活性ガスの単位時間当たりの流量力 コントローラ 240の指示に基づ レヽて、 MFC176により制御される。
[0137] 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力 排気 系 231外へ除去される。
[0138] [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の内壁ゃノズノレ 41〜44、 46〜4 9の外壁のうちヒータ 206と対向する領域に堆積される Si N膜は、ノズノレ 51からタリ
3 4
一ユ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、ノズノレ 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 N膜
3 4 のクリーニング処理を行う場合は、ノズノレ 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、ノズノレ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。
[0139] (2)さらに、本実施の形態によれば、ノズノレ 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、ノズノレ 46〜50のオーバー エッチングを防止することができる。
[0140] (3)ノズノレ 46〜50の内壁全体をクリーニングすることにより、また、ノズノレ 46〜50の オーバーエッチングを防止することにより、ノズノレ 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ノレ 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、手間の力、かるノズノレ 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。 [0141] (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、ノズノレ 46〜50の内壁のクリーニング時間を同じにす ること力 Sできる。これにより、ノズノレ 46〜50を 1本ずつ順番に選択してクリーニングす るだけでなぐノズノレ 46〜50のうち同時に複数のノズノレ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。
[0142] [3]第 3の実施の形態
本実施の形態に力、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ガス）を処理室 201内へ供給するノズノレとしてノズノレ 50のみ
3
が設けられており、ノズル 46〜49が設けられていない点力 第 1の実施の形態と異な る。その他の構成は、第 1の実施の形態に力かる処理炉 202と同様である。
[0143] 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 力 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 )内のガス流の途中箇所へは供
1
給されない点が、第 1の実施の形態と異なる。
[0144] 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 20 0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、 5 1枚目〜75枚目のウェハ 200に薄膜を形成させ、ノズノレ 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枚目のゥ ヱハに薄膜を形成させる。
[0145] その他の動作は、第 1の実施の形態に力かる成膜処理の動作と同様である。
[0146] 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ガスを途中箇所へ供給し
3
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、き印は、 DCSガス及び NHガスを途中箇所へ供給した場合の膜厚分布を示し
3
、△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
3
レ、ることが分かる。これは、第 2の処理ガス（NHガス）は、それ単独では膜生成でき
3
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。
[0147] 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、口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ガス）の両方のガスを多系統ノズルを用
3
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（口印）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ガスおよび DCSガスの両方のガ
3
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。
[0148] 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（レ、わゆる NHガスリッチ状態）を生成しないと、ゥヱハ 200の主面に
3
Poly— Si膜や N元素の少ない組成比率の異なる Si N膜が堆積されてしまレ、、所望 の Si N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
3 4
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。
[0149] [4]第 4の実施の形態
本実施の形態に力かる処理炉 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、カロえて、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ガス）を途
3
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のみを用レ、、第 1 の処理ガスを処理室 201内へ供給するノズノレとしてノズノレ 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。
[0150] 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、それぞれのノズノレ 4：!〜 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に存在する例えば 100枚のウェハ
1
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 5：!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。
[0151] 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 Zモニタウェハ配置領域 R )内のガス流の途中箇所へは供給されなレ、。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。
[0152] 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 1 3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。
[0153] [5]第 5の実施の形態
本実施の形態に力かる処理炉 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 力 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（D CSガス）を途中箇所へ供給するノズノレ 41〜44は、第 2の処理ガス（NHガス）を途
3 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)。
[0154] 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の実施の形態に力、かる成膜処理とは異なる。その他の動作 は、第 1の実施の形態に力、かる動作と同様である。
[0155] 本実施の形態によれば、第 2の処理ガス（NHガス） 、第 1の処理ガス（DCSガス
3
)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ガスが予め存在する状態（NHガスリッチ状態）を生成さ せやすい。その結果、 DCSガスと NHガスとの反応が促進され、ウェハ 200の主面
3
に組成比率の異なる Si N膜や Poly— Si膜が堆積されてしまう現象を抑制し、所望 の Si N膜を形成することが容易になる。
3 4
[0156] 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ぐ NHガス
3 カ^ッチな状態を生成することが容易になるため、好ましい。
[0157] さらに、本実施の形態によれば、第 2の処理ガス (NHガス）を途中箇所へ供給する
3
ノズノレ 46〜49力 第 1の処理ガス（DCSガス）を途中箇所へ供給するノズノレ 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。
[0158] [6]第 6の実施の形態
本実施の形態に力、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ノレ同士が隣接す 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、ノズノレ 41〜44及びノズノレ 46〜49のうち、それぞれ略同じ高さのノズル同士 (ノズノレ 41と 46、ノズノレ 42と 47、ノズノレ 43と 48、ノズノレ 44と 49)力 S隣接するように酉己 歹 IJ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 ス供給ノズノレ（ノズノレ 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。
[0159] 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。
[0160] [7]第 7の実施の形態
本実施の形態に力、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の中心に向力、う第 1の処理ガスのガス流に向けて第 2の 処理ガス (NH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
3
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。
[0161] 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。
[0162] [8]第 8の実施の形態
本実施の形態に力かる処理炉 202では、図 10に示すとおり、第 1のガス供給ノズル と第 2のガス供給ノズノレとは、それぞれ長さが実質的に同一なノズル同士が隣接する ように配歹 1J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歹 1J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のガス供給ノズノレのガス供給口からは NHガスが鉛直方向に供給されるよう
3
に構成されており、第 1のガス供給ノズノレのガス供給口からは NHガスのガス流に向
3
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 歹 IJを示す概略図である。
[0163] 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ガス）のガス流に向
3
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。
[0164] [9]第 9の実施の形態 本実施の形態に力かる処理炉 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 'として構成されてレ、る点 が、第 1の実施形態と異なる。
[0165] 多孔ノズノレ 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、多孔ノズノレ 41 'の基端部は、マ二ホールド 2 09の側壁に形成されたノズノレ通し穴を介して、マ二ホールド 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 れぞれ設けられてレ、る。多孔ノズノレ 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。
[0166] 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ノレ毎にマスフロー 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。
[0167] 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 統ノズノレとして構成し、第 2のガス供給ノズノレを多孔ノズルとして構成してもよい。また 、第 1のガス供給ノズノレ及び第 2のガス供給ノズルの両方を、多孔ノズルとして構成し てもよレ、。さらに、処理ガスのガス種毎に、多孔ノズノレ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 ノズノレのみを多孔ノズノレとして集約して構成してもよレ、。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ノレ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 と良レ、。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。
[0168] [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 (へキサクロロジシラン ； Hexachlorodisilane)ガス等の C1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、 HCDの化学式は Si CI、 BTBASの化学
4 2 6
式は SiH [NH (C H ) ] である。
2 4 9 2
[0169] 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。C、処理室 201内の圧力 20〜： !OOPaである。
[0170] [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のガス供給ノズノレ及び第 4のガス供給ノズノレをそれぞれ 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 2 17に保持するウェハ 200の枚数を増減してもよいし、第 2のガス供給ノズノレあるいは 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レヽし、さらには、 第 2のガス供給ノズルあるいは第 4のガス供給ノズノレ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レ、。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のガス供給ノズノレあるいは第 4のガス供給ノズルを構成する多系統ノズノレの本数をそれぞれ 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 せること力 Sできる。
[0171] [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ガス）を、ノズノレ 41〜5
3
0から処理室 201内に同時に供給していた。
[0172] し力、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 レ、。すなわち、各工程を同時に実施するのではなぐ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レ、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レ、。
[0173] 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レ、。ローデイ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力 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力 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 好ましレ、。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。
[0174] 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 つて、それ単独では膜生成することができないガス、例えば NHガスがリッチな状態
3
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 レ、。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ガスカ^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
3
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、ノズノレ 49→ノズノレ 44→ノズル 48→ノズル 43→ノズル 47→ノズル 42→ノズノレ 4 6→ノズノレ 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、 D CSガスと NH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 N
3
膜や Poly— Si膜が堆積されてしまう現象を抑制し、所望の Si N膜を形成すること
3 4
が容易になる。
[0175] [13]第 13の実施の形態
本実施の形態に力、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のガス供給ノズノレを 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。
[0176] [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。し力 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 を有さなレ、一重管として構成されてレ、てもよレ、。
[0177] [15]他の実施の形態
以上、本発明の種々の形態を説明した。し力、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。
[0178] 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。
[0179] 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。
[0180] 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。
[0181] 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。
[0182] 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。
[0183] 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。
[0184] 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。
[0185] 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。
[0186] 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。
[0187] 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。
[0188] 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。
[0189] 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。
[0190] 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。
[0191] 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、 BT BAS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ガスである半導
3
体装置の製造方法である。
[0192] 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。
[0193] 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ノレを介して供給し 、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。
[0194] 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。
[0195] 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ノレを介して供給し 、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。
[0196] 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。
[0197] 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。
[0198] 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の複数のノズノレを介して供 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の複数のノズノレのうち長さが実質的に同一なノズノレが隣接するように配列さ れた互いに長さの異なる第 2の複数のノズノレを介して供給する半導体装置の製造方 法である。 [0199] 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。
[0200] 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
[0201] 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。
[0202] 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。
[0203] 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。
[0204] 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。
[0205] 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のガス供給ノズノレを有し、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。
[0206] 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。
[0207] 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つ 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のガス供給ノズノレを有し、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。
[0208] 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。
[0209] 第 32の態様は、第 30の態様において、前記第 1のガス供給ノズノレと前記第 2のガ ス供給ノズノレとは、それぞれ長さが実質的に同一なノズノレ同士が隣接するように配列 してレ、る基板処理装置である。
[0210] 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力、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力 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。
[0212] 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、途中箇所力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。
[0213] 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 力 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のガス供給部にカ卩えて、途中箇所力 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。
[0214] 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 供給ノズノレを含み、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 力 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
[0215] 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。
[0216] 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 ユアガスである半導体装置の製造方法である。
[0217] 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。
[0218] 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レ、る半導体装置の製造方法である。
[0219] 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。
[0220] [16]さらに他の実施の形態
(1)例えば、先の実施の形態では、ノズノレ 41〜45、またはノズノレ 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。し力 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。
[0221] (2)また、先の実施の形態では、ノズノレ 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 たノズノレに供給する場合を説明した。し力 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ノレに供給するようにしてもよい。また、本 発明は、すべてのノズノレに同時に供給するようにしてもよレ、。例えば、ノズノレ 41〜45 、ノズノレ 46〜50のクリーニング処理 (こおレヽて fま、ノズノレ 41〜45、ノズノレ 46〜50(こ供 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力 これに限らず 、例えば、ノズノレ 41〜45、ノズノレ 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 MF C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レ、。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
[0222] (3)さらに、先の実施の形態では、ノズノレ 41〜45、またはノズル 46〜50の内壁のク リーユ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内壁等とノズノレ 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。し力、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ノレ 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 力、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 こと力 Sできる。
[0223] 特に、先の実施の形態で説明した Si N膜をウェハ 200上に成膜させた際には、プ
3 4
ロセスチューブ 203の内壁等には Si N膜が堆積し、ノズル 41〜44の内壁には主に
3 4
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、ノズノレ 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タリー 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。
[0224] また、ノズノレ 46〜49の内壁には堆積量は少ないが主に Si N膜が堆積し、ノズノレ 4
3 4
5、ノズノレ 50の内壁には、堆積量は少ないが主に NH C1が堆積する。その為、プロ
4
セスチューブ 203の内壁等へのクリーニング処理、ノズノレ 41〜44の内壁へのタリー ニング処理、ノズノレ 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、ノズノレ 41〜44の内壁へのクリーニング処理よりノズ ノレ 46〜49の内壁へのクリーニング処理、ノズノレ 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。
[0225] (4)先の実施の形態では、ノズノレ 44とノズノレ 49は、プロダクトウェハ/モニタ配置領 域 R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ノレ 45、ノズル 50からのガス供給により、プロダ タトウェハ/モニタウェハの下力ら数えてウェハ 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は設けなくても良レ、。また、ノズノレ 45とノズノレ 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内の下部から揷入し立ち上げても良 レ、。
[0226] (5)さらにまた、本発明は、縦型の CVD装置だけでなぐ横型の CVD装置にも適用 すること力 Sできる。さらに、本発明は、ノ ツチ式の CVD装置だけでなぐ枚葉式の CV D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 なぐ常圧型の 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。
[0227] 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。
[0228] (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。
図面の簡単な説明
[0229] [図 1]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。
[図 2]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。
[図 3]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。
[図 4]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。 [図 5]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。
園 6]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。
[図 7]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。
園 8]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 給ノズノレ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ノレの配列を示す概略図である。
園 9]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 給ノズノレ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ノレの配列を示す概略図である。
園 10]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 供給ノズノレ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ノレの配列を示す概略図である。
園 11]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。
園 12]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。
園 13]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ガスを途中箇所へ供給した場合
3
、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。
園 14]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。
園 15]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。
園 16]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 プロダクトウェハ Zモニタウェハ配置領域 (基板が配置される領域）

Claims

請求の範囲
[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ガスである
3
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の複数のノズノレを介して供給し、
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の複数のノズノレのうち長さが実質的に同一なノズノレ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力 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。
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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