WO2024034172A1 - 基板処理装置、基板支持具、基板処理方法、半導体装置の製造方法及びプログラム - Google Patents

基板処理装置、基板支持具、基板処理方法、半導体装置の製造方法及びプログラム Download PDF

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WO2024034172A1
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processing
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gas
substrates
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PCT/JP2023/011299
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有人 小川
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株式会社Kokusai Electric
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping

Definitions

  • the present disclosure relates to a substrate processing apparatus, a substrate support, a substrate processing method, a semiconductor device manufacturing method, and a program.
  • a low-resistance metal film is sometimes used as a word line in a NAND flash memory or DRAM that has a three-dimensional structure.
  • a barrier film may be formed between the metal film and the insulating film (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • the amount of reaction by-products produced varies depending on the position of the substrate, and the thickness of the film formed on the substrate may vary.
  • the present disclosure provides a technique that can improve the uniformity of substrate processing from substrate to substrate.
  • a mounting device having a processing area on which a substrate is placed, and on which the substrate is placed such that a distance between the substrates in an upper region and a lower region of the processing region is narrower than a distance between the substrates in a central region of the processing region.
  • a substrate support in which a plurality of parts are arranged; a processing container that accommodates the substrate support; a gas supply unit that supplies a processing gas into the processing container; an exhaust section that exhausts the atmosphere inside the processing container;
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing a vertical processing furnace of a substrate processing apparatus in an embodiment of the present disclosure.
  • 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the arrangement positions of a nozzle hole and a substrate support with respect to a processing area of a substrate in an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between a substrate support and a film thickness formed on a substrate in a comparative example of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a substrate support according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between a substrate support and a film thickness formed on a substrate in an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the substrate spacing pattern of the substrate support and the film thickness formed on the substrate in an embodiment of the present disclosure.
  • 1 is a schematic configuration diagram of a controller of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present disclosure, and is a block diagram showing a control system of the controller.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a substrate processing sequence in an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a modified example of a substrate processing sequence in an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a modification of the third nozzle of the substrate processing apparatus according to an embodiment of the present disclosure, and the arrangement position of the hole of the third nozzle with respect to the processing area of the substrate.
  • FIGS. 1 to 9 the drawings used in the following explanation are all schematic, and the dimensional relationship of each element, the ratio of each element, etc. shown in the drawings do not necessarily match the reality. Further, even in a plurality of drawings, the dimensional relationship of each element, the ratio of each element, etc. do not necessarily match.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a processing furnace 202 included in a substrate processing apparatus (hereinafter simply referred to as substrate processing apparatus 10) capable of carrying out a method for manufacturing semiconductor devices
  • FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the furnace 202 taken along the line AA. Note that in this embodiment, an example will be described in which a metal-containing film is formed on a wafer 200 as a substrate in the processing furnace 202.
  • the processing furnace 202 includes a heater 207 as a heating system (heating mechanism, heating system, heating section).
  • the heater 207 has a cylindrical shape and is vertically installed by being supported by a heater base (not shown) serving as a holding plate.
  • an outer tube 203 constituting a reaction container (processing container) is arranged concentrically with the heater 207.
  • the outer tube 203 is also referred to as an outer reaction tube.
  • the outer tube 203 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and has a cylindrical shape with a closed upper end and an open lower end.
  • a manifold (inlet flange) 209 is disposed below the outer tube 203 and concentrically with the outer tube 203 .
  • the manifold 209 is made of metal such as stainless steel (SUS), and has a cylindrical shape with open upper and lower ends.
  • An O-ring 220a serving as a sealing member is provided between the upper end of the manifold 209 and the outer tube 203.
  • an inner tube 204 constituting a reaction container is disposed inside the outer tube 203.
  • the inner tube 204 is also referred to as an internal reaction tube (inner tube).
  • the inner tube 204 is made of a heat-resistant material such as SiO 2 or SiC, and has a cylindrical shape with a closed upper end and an open lower end.
  • the processing container is mainly composed of an outer tube 203, an inner tube 204, and a manifold 209.
  • a processing chamber 201 is formed in the cylindrical hollow part of the processing container (inside the inner tube 204). Note that although the inner tube 204 is included in the configuration of the processing container and the processing chamber 201 here, the configuration may be such that the inner tube 204 is not included.
  • the processing chamber 201 is configured such that the wafers 200 can be accommodated in a horizontal position and arranged in multiple stages in the vertical direction by a boat 217 as a substrate support device to be described later.
  • a nozzle 410 as a first nozzle, a nozzle 420 as a second nozzle, and a nozzle 430 as a third nozzle are provided so as to penetrate the side wall of the manifold 209 and the inner tube 204.
  • Gas supply pipes 310, 320, 330 as gas supply lines are connected to the nozzles 410, 420, 430, respectively.
  • the substrate processing apparatus 10 is provided with three nozzles 410, 420, 430 and three gas supply pipes 310, 320, 330, which supply multiple types of gas into the processing chamber 201. It is configured so that it can be However, the processing furnace 202 of this embodiment is not limited to the above-mentioned form.
  • the gas supply pipes 310, 320, 330 are provided with mass flow controllers (MFC) 312, 322, 332, which are flow rate controllers (flow rate control units), in order from the upstream side, respectively. Further, the gas supply pipes 310, 320, 330 are provided with valves 314, 324, 334, which are on-off valves, respectively. Gas supply pipes 510, 520, 530 for supplying inert gas are connected to the downstream sides of the valves 314, 324, 334 of the gas supply pipes 310, 320, 330, respectively. The gas supply pipes 510, 520, 530 are provided with MFCs 512, 522, 532 and valves 514, 524, 534, respectively, in this order from the upstream side.
  • MFC mass flow controllers
  • Nozzles 410, 420, 430 are connected to the tips of the gas supply pipes 310, 320, 330, respectively.
  • the nozzles 410, 420, and 430 are configured as L-shaped nozzles, and the horizontal portion thereof is provided so as to penetrate the side wall of the manifold 209 and the inner tube 204.
  • the vertical portions of the nozzles 410, 420, and 430 are provided inside a channel-shaped preliminary chamber 205 that is formed to protrude outward in the radial direction of the inner tube 204 and extend in the vertical direction. It is provided in the preliminary chamber 205 upward along the inner wall of the inner tube 204 (in the direction in which the wafers 200 are arranged).
  • the nozzles 410, 420, and 430 are provided to extend from the lower region of the processing chamber 201 to the upper region of the processing chamber 201, and have a plurality of gas supply holes 410a, 420a, and 430a, respectively, at positions facing the wafer 200. is provided.
  • processing gas is supplied to the wafer 200 from the gas supply holes 410a, 420a, and 430a of the nozzles 410, 420, and 430, respectively.
  • a plurality of these gas supply holes 410a, 420a, and 430a are provided from the bottom to the top of the inner tube 204, each having the same opening area, and further provided at the same opening pitch.
  • the gas supply holes 410a, 420a, 430a are not limited to the above-mentioned form.
  • the opening area may be gradually increased from the bottom to the top of the inner tube 204. This makes it possible to make the flow rate of gas supplied from the gas supply holes 410a, 420a, and 430a more uniform.
  • a plurality of gas supply holes 410a, 420a, 430a of the nozzles 410, 420, 430 are provided at a height from the bottom to the top of the boat 217, which will be described later. Therefore, the processing gas supplied into the processing chamber 201 from the gas supply holes 410a, 420a, 430a of the nozzles 410, 420, 430 is accommodated in the wafers 200 accommodated from the bottom to the top of the boat 217, that is, the boat 217. is supplied to the entire area of the wafer 200.
  • the nozzles 410, 420, and 430 may be provided so as to extend from the lower region to the upper region of the processing chamber 201, but are preferably provided so as to extend to near the ceiling of the boat 217.
  • a first processing gas as a processing gas is supplied from the gas supply pipe 310 into the processing chamber 201 via the MFC 312, the valve 314, and the nozzle 410.
  • a second processing gas as a processing gas is supplied from the gas supply pipe 320 into the processing chamber 201 via the MFC 322, the valve 324, and the nozzle 420.
  • a third processing gas as a processing gas is supplied from the gas supply pipe 330 into the processing chamber 201 via the MFC 332, the valve 334, and the nozzle 430.
  • Inert gas is supplied into the processing chamber 201 from the gas supply pipes 510, 520, 530 via MFCs 512, 522, 532, valves 514, 524, 534, and nozzles 410, 420, 430, respectively.
  • a processing gas supply system as a gas supply section is mainly composed of gas supply pipes 310, 320, 330, MFCs 312, 322, 332, valves 314, 324, 334, and nozzles 410, 420, 430. Only 420 and 430 may be considered as a processing gas supply system.
  • the processing gas supply system may also be simply referred to as a gas supply system.
  • the first processing gas supply system When flowing the first processing gas from the gas supply pipe 310, the first processing gas supply system is mainly composed of the gas supply pipe 310, the MFC 312, and the valve 314, but the nozzle 410 is included in the first processing gas supply system. You can think about it.
  • the second processing gas supply system is mainly composed of the gas supply pipe 320, the MFC 322, and the valve 324, but the nozzle 420 is connected to the second processing gas supply system. You may consider including it.
  • the second processing gas supply system can also be referred to as a nitrogen-containing gas supply system.
  • the third processing gas is mainly constituted by the gas supply pipe 330, the MFC 332, and the valve 334, but the nozzle 430 is connected to the third processing gas supply system. You may consider including it.
  • the third processing gas supply system can also be referred to as an adsorption-inhibiting gas supply system.
  • an inert gas supply system is mainly composed of gas supply pipes 510, 520, 530, MFCs 512, 522, 532, and valves 514, 524, 534.
  • the gas supply method in this embodiment is carried out within the annular vertical space defined by the inner wall of the inner tube 204 and the ends of the plurality of wafers 200, that is, within the preliminary chamber 205 within the cylindrical space.
  • the gas is conveyed via nozzles 410, 420, and 430 arranged at.
  • gas is ejected into the inner tube 204 from a plurality of gas supply holes 410a, 420a, 430a provided in positions facing the wafer 200 of the nozzles 410, 420, 430.
  • the gas supply hole 410a of the nozzle 410, the gas supply hole 420a of the nozzle 420, and the gas supply hole 430a of the nozzle 430 eject processing gas and the like in a direction parallel to the surface of the wafer 200, that is, in a horizontal direction. ing.
  • the exhaust hole (exhaust port) 204a is a through hole formed in the side wall of the inner tube 204 at a position facing the nozzles 410, 420, and 430, that is, at a position 180 degrees opposite to the preliminary chamber 205, for example. , is a slit-like through hole that is elongated in the vertical direction. Therefore, the gas that is supplied into the processing chamber 201 from the gas supply holes 410a, 420a, 430a of the nozzles 410, 420, 430 and flows over the surface of the wafer 200, that is, the remaining gas (residual gas) is transferred to the exhaust hole 204a.
  • the air flows through the exhaust passage 206 formed by the gap formed between the inner tube 204 and the outer tube 203.
  • the gas that has flowed into the exhaust path 206 then flows into the exhaust pipe 231 and is discharged to the outside of the processing furnace 202 .
  • the exhaust hole 204a is provided at a position facing the plurality of wafers 200 (preferably at a position facing from the top to the bottom of the boat 217), and exhausts the wafers 200 in the processing chamber 201 from the gas supply holes 410a, 420a, and 430a.
  • the gas supplied nearby flows horizontally, that is, parallel to the surface of the wafer 200, and then flows into the exhaust path 206 through the exhaust hole 204a. That is, the gas remaining in the processing chamber 201 is exhausted in parallel to the main surface of the wafer 200 via the exhaust hole 204a.
  • the exhaust hole 204a is not limited to being configured as a slit-like through hole, and may be configured as a plurality of holes.
  • the manifold 209 is provided with an exhaust pipe 231 that exhausts the atmosphere inside the processing chamber 201.
  • the exhaust pipe 231 includes, in order from the upstream side, a pressure sensor 245 as a pressure detector (pressure detection unit) that detects the pressure inside the processing chamber 201, an APC (Auto Pressure Controller) valve 243, and a vacuum pump as an evacuation device. 246 is connected.
  • the APC valve 243 can perform evacuation and stop evacuation of the processing chamber 201 by opening and closing the valve while the vacuum pump 246 is operating. By adjusting the opening degree, the pressure inside the processing chamber 201 can be adjusted.
  • the exhaust hole 204a, the exhaust path 206, the exhaust pipe 231, the APC valve 243, and the pressure sensor 245 mainly constitute an exhaust system as an exhaust section, that is, an exhaust line.
  • the vacuum pump 246 may be included in the exhaust system.
  • a seal cap 219 is provided below the manifold 209 as a furnace mouth cover that can airtightly close the lower end opening of the manifold 209.
  • the seal cap 219 is configured to abut the lower end of the manifold 209 from below in the vertical direction.
  • the seal cap 219 is made of metal such as SUS, and has a disk shape.
  • An O-ring 220b serving as a sealing member that comes into contact with the lower end of the manifold 209 is provided on the upper surface of the seal cap 219.
  • a rotation mechanism 267 that rotates the boat 217 that accommodates the wafers 200 is installed on the opposite side of the seal cap 219 from the processing chamber 201 .
  • the rotation shaft 255 of the rotation mechanism 267 passes through the seal cap 219 and is connected to the boat 217.
  • the rotation mechanism 267 is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 217.
  • the seal cap 219 is configured to be raised and lowered in the vertical direction by a boat elevator 115 as a lifting mechanism installed vertically outside the outer tube 203.
  • the boat elevator 115 is configured to be able to carry the boat 217 into and out of the processing chamber 201 by raising and lowering the seal cap 219.
  • the boat elevator 115 is configured as a transport device (transport mechanism) that transports the boat 217 and the wafers 200 housed in the boat 217 into and out of the processing chamber 201 .
  • a temperature sensor 263 as a temperature detector is installed inside the inner tube 204, and by adjusting the amount of electricity to the heater 207 based on the temperature information detected by the temperature sensor 263,
  • the temperature inside the processing chamber 201 is configured to have a desired temperature distribution.
  • the temperature sensor 263 is configured in an L-shape like the nozzles 410, 420, and 430, and is provided along the inner wall of the inner tube 204.
  • the boat 217 supports a plurality of wafers 200, for example, 25 to 200 wafers 200, in a horizontal position and aligned in the vertical direction with their centers aligned with each other in multiple stages. That is, they are configured to be arranged at intervals.
  • the wafer 200 is mounted on a mounting section provided on a column of a boat 217.
  • the boat 217 is made of a heat-resistant material such as SiO 2 or SiC.
  • heat insulating plates 218 made of a heat-resistant material such as SiO 2 or SiC are supported in multiple stages in a horizontal position. This configuration makes it difficult for the heat from the heater 207 to be transmitted to the seal cap 219 side.
  • this embodiment is not limited to the above-mentioned form.
  • a heat insulating tube configured as a cylindrical member made of a heat-resistant material such as SiO 2 or SiC may be provided.
  • the area of the boat 217 where the wafers 200 are placed and the position facing the gas supply hole 410a of the nozzle 410 is called a processing area.
  • the upper region (also referred to as the upper end side) in the processing region
  • the lower region also referred to as the lower end side
  • the amount of reaction by-products produced is smaller than in the central region (also referred to as the center side) of the processing region. This is a phenomenon that occurs because the number of product substrates is smaller (lower density) on the upper and lower end sides of the processing area compared to the center side of the processing area.
  • the product substrate is a substrate on which a fine pattern of one structure of a semiconductor device is formed.
  • the reaction by-products have the function of inhibiting film formation on the product substrate. For this reason, the thickness of the film formed on the product substrate at the upper and lower ends of the processing area, where the amount of reaction byproducts produced is small, is the same as the thickness of the film formed on the product substrate at the center of the processing area. It may become relatively thick and the uniformity from wafer to wafer may deteriorate.
  • dummy substrates also called dummy wafers
  • the dummy wafers have a smaller surface area than the product substrates, so reactions occur at the upper and lower ends of the processing area.
  • the amount of by-products is reduced, and the thickness of the film formed on the product substrate at the upper and lower ends of the processing area is smaller than that of the film formed on the product substrate at the center of the processing area. This may result in increased thickness and poor uniformity from substrate to substrate. Incidentally, such a phenomenon appears conspicuously when the surface area of the product substrate is large.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the film thickness formed on the wafer 200 placed on the boat 217 and the positional relationship between the upper end side, the center side, and the lower end side of the boat 217 in a comparative example.
  • the spacing between the mounting parts of the boat 217 in the comparative example is constant in the processing areas on the upper end side, the center side, and the lower end side.
  • the film thickness at the upper and lower ends of the boat 217 is greater than that of the film formed on the wafer 200 located at the center of the boat 217.
  • the film thickness tends to be larger on the lower end side. This is because the exhaust pipe 231 is connected below the outer pipe 203 as shown in FIG.
  • the length b of the lower region on the lower end side of the boat 217 (the length in the arrangement direction of the wafers 200) is longer than the length a of the upper region on the upper end side of the boat 217.
  • the lower region is close to the exhaust pipe 231, while the upper region is away from the exhaust pipe 231. Therefore, the gas on the wafer 200 placed in the upper region is more easily exhausted than the boat 217. Since it is smaller than that on the wafer 200 disposed in the central region on the center side, the influence of differences in ease of evacuation (exhaust conductance) is reduced.
  • the film thickness in the lower region changes due to the effect of differences in the amount of reaction byproducts produced and the effect of the ease with which they are exhausted (exhaust conductance), the film thickness in the lower region It is thought that the change in thickness has an effect due to the difference in the amount of reaction by-products produced.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the boat 217 in the present disclosure
  • FIG. 6 is a diagram showing the film thickness formed on the wafer 200 placed on the boat 217 in the present disclosure and the upper end side, center side, and lower end of the boat 217. It is a schematic diagram showing the positional relationship of the sides. According to the present disclosure, the spacing between the wafers 200 of the boat 217 is adjusted in areas where the amount of reaction byproducts is small compared to other areas of the processing area, and which correspond to the upper end side and the lower end side of the processing area. do.
  • the distance between the wafers 200 in the boat 217 corresponding to the upper end and the lower end of the processing region is made narrower than the distance between the wafers 200 in the boat 217 corresponding to the center of the processing region. That is, the interval between the mounting parts 217a of the boat 217 corresponding to the upper region and the lower region is made narrower than the interval between the mounting parts 217a of the boat 217 corresponding to the central region.
  • narrowing the distance between the wafers 200 at least one of the following can be achieved. For example, the concentration of the amount of reaction byproducts produced at the upper end and lower end of the processing region is brought closer to the concentration at the center of the processing region.
  • the number (density) of wafers 200 can be increased. Thereby, the amount of reaction by-products generated near the substrate surface can be increased. Furthermore, as the spacing between the substrates becomes narrower, it becomes difficult for gas to flow between the wafers 200, and the amount of processing gas supplied to the wafers 200 arranged at the upper and lower ends of the processing area is reduced to the center. The amount of processing gas supplied to the wafer 200 is smaller than the amount of processing gas supplied to the wafer 200. Thereby, the thickness of the film formed on the wafer 200 on the upper end side and the lower end side can be reduced.
  • the thickness of the film formed on the wafer 200 at the upper end and the lower end of the processing area can be prevented from becoming larger than the thickness of the film formed on the wafer 200 at the center, and the wafer 200
  • the uniformity of the film thickness formed on each substrate can be improved, and the film characteristics can be made uniform.
  • the substrate spacing is a second spacing
  • the substrate spacing in the lower region on the lower end side of the boat 217 is a third spacing.
  • the second interval and the third interval are smaller than the first interval.
  • the thickness of the film can be made close to that of the actual film. That is, the difference between the film thickness formed on the wafers 200 placed on the upper end side and the lower end side of the boat 217 and the film thickness formed on the wafer 200 placed on the center side of the boat 217 is reduced. be able to.
  • the spacing is as shown in pattern B shown in FIG. Pattern B has a relationship of first interval>second interval>third interval.
  • the interval on the side closer to the exhaust pipe 231 is made narrower than the interval on the side farthest from the exhaust pipe 231 in the processing area.
  • the exhaust pipe 231 is provided on the lower end side of the boat 217, so the third interval is configured to be small.
  • the respective intervals are, when the first interval is 1, the second interval is 0.5 to 0.9 times the first interval, and the third interval is 0.2 to 0.9 times the first interval. do.
  • the notation of a numerical range such as "0.5 to 0.9" in the present disclosure means that the lower limit value and the upper limit value are included in the range. Therefore, for example, "0.5 to 0.9” means “0.5 or more and 0.9 or less”. The same applies to other numerical ranges.
  • the length b in the arrangement direction of the wafers 200 in the lower region is longer than the length a in the arrangement direction of the wafers 200 in the upper region.
  • the upper region is, for example, a region from 1/7 to 1/20 of the total length of the boat 217 from the upper end of the boat 217.
  • the lower region is, for example, a region from 1/7 to 1/20 of the total length of the boat 217 from the lower end of the boat 217.
  • the substrate spacing on the upper end side and the lower end side of the boat 217 may be configured to be different in steps.
  • patterns C, D, and E shown in FIG. 7 are used.
  • patterns C and D two or more regions with different substrate spacings are provided on each of the upper end side and the lower end side.
  • Pattern C is an example in which the upper end side and the lower end side are configured to have the same spacing.
  • Pattern D is an example in which the substrate spacing on the lower end side is narrower than the substrate spacing on the upper end side.
  • the spacing between the substrates on the upper end side and the lower end side of the boat 217 may be configured to be continuously different.
  • the expression “continuously varying the substrate spacing” means that the substrate spacing varies from substrate to substrate. That is, the distance between the substrates on the upper end side and the lower end side of the boat 217 may be configured to become wider toward the center. At this time, the spacing between the substrates on the top end side of the boat 217 may be configured to be wider than the spacing between the substrates on the bottom end side.
  • a product substrate or a dummy wafer may be placed on at least one of the lower region and the upper region. Further, a product substrate and a dummy wafer may be placed on at least one of the lower region and the upper region. At this time, the spacing between the substrates in the area where the dummy wafer is placed is made narrower than the spacing between the substrates in the area where the product substrates are placed. Thereby, it is possible to improve the uniformity of the film thickness formed on the product substrate for each substrate, and it is possible to make the film characteristics uniform. Furthermore, the dummy wafer may be placed in a region of the lower region and the upper region where the distance between the substrates is wide.
  • the spacing between the substrates in the area where the dummy wafer is placed may be wider than the spacing between the substrates in the area where the product substrates are placed.
  • the lower region is closer to the exhaust pipe 231 than the upper region, so the residence time of the processing gas supplied to the processing chamber 201 is shorter (the passage time of the gas in the processing chamber 201 is shorter). (also called).
  • the gas passage time in the processing chamber 201 can be reduced. can be made even shorter. This makes it possible to reduce the amount of processing gas adsorbed onto the dummy wafers and product wafers placed in the lower region, thereby making it possible to reduce the increase in film thickness.
  • the spacing between the substrates in both the upper region and the lower region is configured such that the spacing between the substrates in the central region is narrowed, but the pattern is not limited to this.
  • the spacing between the substrates may be narrowed in a region close to the exhaust pipe 231, where the influence is noticeable. That is, the spacing between the substrates in the lower region is narrower than in other regions.
  • the controller 121 which is a control unit, is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 121a, a RAM (Random Access Memory) 121b, a storage device 121c, and an I/O port 121d.
  • the RAM 121b, storage device 121c, and I/O port 121d are configured to be able to exchange data with the CPU 121a via an internal bus.
  • An input/output device 122 configured as, for example, a touch panel is connected to the controller 121 .
  • the storage device 121c is composed of, for example, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), or the like.
  • a control program for controlling the operation of the substrate processing apparatus 10 a process recipe in which procedures and conditions of a semiconductor device manufacturing method, which will be described later, are described, and the like are stored in a readable manner.
  • the process recipe is a combination of processes (steps) in a method for manufacturing a semiconductor device, which will be described later, to be executed by the controller 121 to obtain a predetermined result, and functions as a program.
  • the process recipe, control program, etc. will be collectively referred to as simply a program.
  • the word program When the word program is used in this specification, it may include only a single process recipe, only a single control program, or a combination of a process recipe and a control program.
  • the RAM 121b is configured as a memory area (work area) in which programs, data, etc. read by the CPU 121a are temporarily held.
  • the I/O port 121d includes the MFCs 312, 322, 332, 512, 522, 532, valves 314, 324, 334, 514, 524, 534, the pressure sensor 245, the APC valve 243, and the vacuum pump 246 included in the processing furnace 202 described above. , heater 207, temperature sensor 263, rotation mechanism 267, boat elevator 115, and the like.
  • the CPU 121a is configured to read and execute a control program from the storage device 121c, and read recipes and the like from the storage device 121c in response to input of operation commands from the input/output device 122.
  • the CPU 121a adjusts the flow rate of various gases by the MFCs 312, 322, 332, 512, 522, 532, opens and closes the valves 314, 324, 334, 514, 524, 534, and controls the APC valve in accordance with the contents of the read recipe.
  • the controller 121 is stored in an external storage device 123 (for example, a magnetic tape, a magnetic disk such as a flexible disk or a hard disk, an optical disk such as a CD or DVD, a magneto-optical disk such as an MO, or a semiconductor memory such as a USB memory or a memory card).
  • the above-mentioned program can be configured by installing it on a computer.
  • the storage device 121c and the external storage device 123 are configured as computer-readable recording media that record programs. Hereinafter, these will be collectively referred to as simply recording media.
  • the recording medium may include only the storage device 121c, only the external storage device 123, or both.
  • the program may be provided to the computer using a communication system such as the Internet or a dedicated line, without using the external storage device 123.
  • wafer used in this specification may mean the wafer itself, or a laminate of the wafer and a predetermined layer or film formed on the surface of the wafer.
  • wafer surface used in this specification may mean the surface of the wafer itself or the surface of a predetermined layer formed on the wafer.
  • forming a predetermined layer on a wafer refers to forming a predetermined layer directly on the surface of the wafer itself, or a layer formed on the wafer, etc. Sometimes it means forming a predetermined layer on top of.
  • substrate when the word “substrate” is used, it has the same meaning as when the word "wafer” is used.
  • the inside of the processing chamber 201 that is, the space in which the wafer 200 is present, is evacuated by the vacuum pump 246 to a desired pressure (degree of vacuum). At this time, the pressure inside the processing chamber 201 is measured by the pressure sensor 245, and the APC valve 243 is feedback-controlled (pressure adjustment) based on the measured pressure information.
  • the vacuum pump 246 is kept in constant operation at least until the processing on the wafer 200 is completed. Further, the inside of the processing chamber 201 is heated by a heater 207 so as to reach a desired temperature.
  • the amount of electricity supplied to the heater 207 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 263 so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution (temperature adjustment).
  • the heater 207 continues to heat the inside of the processing chamber 201 at least until the processing of the wafer 200 is completed.
  • the valve 334 is opened to allow the third processing gas to flow into the gas supply pipe 330.
  • the third processing gas has a flow rate adjusted by the MFC 332, is supplied into the processing chamber 201 from the gas supply hole 430a of the nozzle 430, and is exhausted from the exhaust pipe 231.
  • the valve 534 may be opened at the same time to allow inert gas to flow into the gas supply pipe 530.
  • the valves 514 and 524 may be opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipes 510 and 520.
  • the supply flow rate of the third processing gas controlled by the MFC 332 is, for example, within the range of 0.1 to 5.0 slm.
  • the third processing gas will be supplied to the wafer 200.
  • an adsorption inhibiting gas can be used as the third processing gas.
  • nitrogen (N 2 ) gas can be used as the inert gas.
  • N 2 gas nitrogen (N 2 ) gas
  • a rare gas such as argon (Ar) gas, helium (He) gas, neon (Ne) gas, or xenon (Xe) gas may be used.
  • argon (Ar) gas argon (Ar) gas
  • He helium
  • Ne neon
  • Xe xenon
  • the valve 334 is closed to stop the supply of the third processing gas.
  • the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 remains open, and the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246 to remove residual gas from above the wafer 200 and remove any unreacted gas remaining in the processing chamber 201.
  • the third processing gas and reaction by-products are removed from the processing chamber 201.
  • the valves 514, 524, and 534 are opened to supply inert gas as a purge gas into the processing chamber 201.
  • the inert gas acts as a purge gas, removes residual gas from above the wafer 200, and enhances the effect of eliminating unreacted third processing gas and reaction byproducts remaining in the processing chamber 201 from within the processing chamber 201. be able to.
  • the inert gas supply flow rate controlled by the MFCs 512, 522, and 532 is, for example, 0.1 to 30 slm, respectively.
  • the valve 314 is opened to allow the first processing gas to flow into the gas supply pipe 310.
  • the first processing gas has a flow rate adjusted by the MFC 312, is supplied into the processing chamber 201 from the gas supply hole 410a of the nozzle 410, and is exhausted from the exhaust pipe 231.
  • the valve 514 may be opened at the same time to allow inert gas to flow into the gas supply pipe 510.
  • the valves 524 and 534 may be opened to allow an inert gas to flow into the gas supply pipes 520 and 530.
  • the APC valve 243 is adjusted so that the pressure inside the processing chamber 201 is within a range of, for example, 1 to 3990 Pa.
  • the supply flow rate of the first processing gas controlled by the MFC 312 is, for example, within the range of 0.01 to 7.0 slm.
  • the temperature of the heater 207 is set at such a temperature that the temperature of the wafer 200 is within the range of, for example, 300 to 650°C.
  • the first processing gas is supplied to the wafer 200 throughout the processing region.
  • the first processing gas is a gas containing a halogen, and for example, a gas containing a main element constituting the film and Cl, which is a halogen, can be used.
  • molecules of the first processing gas are adsorbed onto the wafer 200 (base film on the surface), and a main element-containing layer is formed.
  • the valve 314 is closed to stop the supply of the first processing gas.
  • the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 remains open, and the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246 to remove residual gas from above the wafer 200 and remove any unreacted gas remaining in the processing chamber 201.
  • the first processing gas and reaction by-products are removed from the processing chamber 201.
  • the valves 514, 524, and 534 are opened to supply inert gas as a purge gas into the processing chamber 201.
  • the inert gas acts as a purge gas, removes residual gas from above the wafer 200, and enhances the effect of eliminating unreacted first processing gas and reaction byproducts remaining in the processing chamber 201 from within the processing chamber 201. be able to.
  • the inert gas supply flow rate controlled by the MFCs 512, 522, and 532 is, for example, 0.1 to 30 slm, respectively.
  • the valve 324 is opened to allow the second processing gas to flow into the gas supply pipe 320.
  • the second processing gas has a flow rate adjusted by the MFC 322, is supplied into the processing chamber 201 from the gas supply hole 420a of the nozzle 420, and is exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, the second processing gas is supplied to the wafer 200.
  • the APC valve 243 is adjusted so that the pressure inside the processing chamber 201 is within a range of, for example, 1 to 3990 Pa.
  • the supply flow rate of the second processing gas controlled by the MFC 322 is, for example, within the range of 0.1 to 150 slm.
  • the second processing gas is supplied to the wafer 200 throughout the processing region.
  • the second processing gas is a reactive gas.
  • the reactive gas undergoes a substitution reaction with at least a portion of the main element-containing layer formed on the wafer 200.
  • the substitution reaction the main element contained in the main element-containing layer and the element contained in the reaction gas combine to form a layer containing the main element and the element contained in the reaction gas on the wafer 200.
  • reaction by-products are produced.
  • the valve 324 is closed to stop the supply of the second processing gas.
  • the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 remains open, and the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246 to remove residual gas from above the wafer 200 and remove any unreacted gas remaining in the processing chamber 201.
  • the second processing gas and reaction by-products that have contributed to the formation of the film are removed from the processing chamber 201.
  • the valves 514, 524, and 534 are opened to supply inert gas as a purge gas into the processing chamber 201.
  • the inert gas acts as a purge gas, and has the effect of removing residual gas from above the wafer 200 and eliminating unreacted second processing gas remaining in the processing chamber 201 and the above-mentioned reaction byproducts from the processing chamber 201. can be increased.
  • the inert gas supply flow rate controlled by the MFCs 512, 522, and 532 is, for example, 0.1 to 30 slm, respectively.
  • the inert gas acts as a purge gas.
  • a film having a predetermined thickness is formed on the wafer 200 by repeating a cycle of sequentially performing the first to sixth steps described above a predetermined number of times (n times, where n is an integer of 1 or 2 or more).
  • Inert gas is supplied into the processing chamber 201 from each of the gas supply pipes 510, 520, and 530, and is exhausted from the exhaust pipe 231.
  • the inert gas acts as a purge gas, whereby the inside of the processing chamber 201 is purged with the inert gas, and gases and reaction by-products remaining in the processing chamber 201 are removed from the inside of the processing chamber 201 (after purge).
  • the atmosphere inside the processing chamber 201 is replaced with an inert gas (inert gas replacement), and the pressure inside the processing chamber 201 is returned to normal pressure (atmospheric pressure return).
  • the seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115, and the lower end of the outer tube 203 is opened. Then, the processed wafer 200 is carried out from the lower end of the outer tube 203 to the outside of the outer tube 203 while being supported by the boat 217 (boat unloading). Thereafter, the processed wafer 200 is taken out from the boat 217 (wafer discharge).
  • the processing uniformity for each wafer 200 of the plurality of wafers 200 processed in the batch processing can be improved. can be improved.
  • the third processing gas may be supplied as shown in FIG. FIG. 10 shows an example in which the third processing gas is used as a diluent gas, and the third processing gas is supplied when the first processing gas is supplied and when the second processing gas is supplied. Also in this modification, effects similar to those of the above-described embodiment can be obtained. Furthermore, in this modification, the processing time can be further shortened.
  • the case where the nozzle 430 is used has a plurality of gas supply holes 430a provided in the entire processing area from the upper end side to the lower end side.
  • the present invention is not limited to this.
  • a nozzle 430 may be used in which a plurality of gas supply holes 430a are provided only at positions facing the upper and lower ends of the processing area. That is, the nozzle 430 in this modification is configured to supply the third processing gas to the lower region and the upper region.
  • the third processing gas include inert gas, reaction inhibiting gas, and adsorption inhibiting gas.
  • the first processing gas and the second processing gas supplied to the wafer 200 can be diluted.
  • the amounts of the first processing gas and the second processing gas can be adjusted. For example, by increasing the amount of inert gas supplied and increasing the amount of dilution of the first processing gas and second processing gas, it is possible to reduce the amount of reaction at the upper and lower ends of the processing region, and The thickness of the film formed on the wafer 200 located at the upper end and the lower end of the processing region can be made closer to the thickness of the film formed on the wafer 200 located at the center of the processing region.
  • the adsorption-inhibiting gas can be supplied to the wafer 200 located at the upper and lower ends of the processing region.
  • adsorption of at least one of the first processing gas and the second processing gas can be suppressed. That is, the amount of reaction between molecules of the first processing gas and molecules of the second processing gas on the wafer 200 can be limited.
  • the gas supply holes 430a are provided only on the upper end side and the lower end side.
  • the holes 430a may be provided, and the gas supply holes 430a on the upper end side and the lower end side may have a larger size than the hole formed on the center side of the processing area.
  • the film formed on the wafer 200 tends to be thicker on the lower end side than on the upper end side.
  • the length of the gas supply hole 430a may be such that the lower end side is greater than the upper end side. With this configuration, the film thickness of the wafer 200 on the lower end side can be brought close to the film thickness of the wafer 200 arranged in other areas.
  • molecules of the adsorption-inhibiting gas and part of the material of the adsorption-inhibiting gas are adsorbed onto the wafer 200 (underlying film on the surface) at the upper and lower ends of the processing area. Become.
  • titanium (Ti), aluminum (Al), hafnium (Hf), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), tungsten (W), ruthenium (Ru), silicon It can be suitably applied when forming a film or the like containing at least one of Si) and the like. Further, as the film, there is a film containing at least one of a metal film, an oxide film, a nitride film, a carbide film, etc. of these elements alone.
  • a gas containing a metal element and a halogen for example, TiCl 4 gas
  • the present disclosure is not limited thereto, but includes aluminum chloride (AlCl 3 ) gas, hafnium chloride (HfCl 4 ) gas, zirconium chloride (ZrCl 4 ) gas, molybdenum pentachloride (MoCl 5 ) gas, molybdenum dichloride dioxide ( Suitable also when using MoO 2 Cl 2 ) gas, molybdenum tetrachloride oxide (MoOCl 4 ) gas, tungsten hexafluoride (WF 6 ) gas, tungsten hexachloride (WCl 6 ) gas, gas containing Ru and halogen, etc.
  • AlCl 3 aluminum chloride
  • HfCl 4 hafnium chloride
  • ZrCl 4 zirconium chloride
  • MoCl 5 molybdenum pentachloride
  • MoCl 5 molyb
  • a gas containing a Group 14 element for example, silicon (Si), germanium (Ge)
  • a halogen such as hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 , abbreviated as HCDS) gas, dichlorosilane (SiH 2
  • DCS Cl 2
  • Ge 2 Cl 6 germanium chloride
  • the reaction by-products described above will be produced, and the same phenomenon may occur.
  • NH 3 gas may be used as the second processing gas as a gas containing N and H, which are reducing gases and reactive gases.
  • the present disclosure is not limited thereto, and includes at least N 2 and H 2 , diazene (N 2 H 2 ), triazene (N 3 H 3 ), hydrazine (N 2 H 4 ), and other gases containing amine groups. It can also be suitably applied when using a gas containing one or more of the above. Note that when HCl gas is used as the adsorption-inhibiting gas, NH 4 Cl is generated by the reaction between HCl and NH 3 gas, so it is preferable to use NH 3 gas as the second processing gas.
  • the second processing gas is a reducing gas that does not contain nitrogen.
  • the second processing gas is a reducing gas that does not contain nitrogen.
  • a gas containing at least one of (Ge 3 H 6 ) gas, monoborane (BH 3 ) gas, diborane (B 2 H 6 ) gas, phosphine (PH 3 ) gas, and the like By using such a reducing gas that does not contain nitrogen, a film that is not a nitride can be formed.
  • HCl gas containing halogen can be used as the adsorption inhibiting gas.
  • the present disclosure is not limited thereto, and any gas containing the same type of halogen as the first processing gas may be used, such as NH 4 Cl gas, Cl 2 gas, BCl 3 gas, HF gas, fluorine (F 2 ). It can also be suitably applied when using gas or the like.
  • the adsorption-inhibiting gas it is preferable to use a gas having the same components as a reaction by-product produced by the reaction of the first processing gas and the second processing gas.
  • a gas containing the same type of halogen as the halogen contained in the first processing gas can be used.
  • gases containing the same type of halogen as the halogen contained in the first processing gas include a first processing gas such as titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas and a second processing gas such as ammonia (NH 3 ) gas.
  • Hydrogen chloride (HCl) gas, ammonium chloride (NH 4 Cl) gas, etc. which are reaction byproducts generated by the reaction, can be used.
  • a gas containing chlorine (Cl) or the like can be used as the containing Cl.
  • the gas containing Cl in addition to HCl gas, chlorine (Cl 2 ) gas, boron trichloride (BCl 3 ) gas, etc. can be used.
  • One or more of these can be used as the third processing gas.
  • a gas containing a halogen of the same type as the halogen contained in the first processing gas is used, preferably a reaction by-product generated by the reaction of the first processing gas and the second processing gas.
  • the adsorption-inhibiting gas is unlikely to remain in the film, but depending on the conditions and the type of gas, it may remain in the film and affect the electrical properties and other properties of the film. If the gas has the same composition as the reaction by-product produced by the reaction between the first processing gas and the second processing gas, the possibility of affecting other films constituting the device is reduced. be able to.
  • HF hydrogen fluoride
  • TiN titanium nitride
  • F fluorine
  • the base of the TiN film is an aluminum oxide (AlO) film
  • F diffuses into the AlO film, which may reduce the insulation properties of the AlO film.
  • the adsorption-inhibiting gas is a gas having the same components as the reaction by-product produced by the reaction of the first processing gas and the second processing gas, such a problem will be less likely to occur.
  • a process of forming a film containing metal and N on the wafer 200 has been described, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the method can be suitably applied to forming a metal film, a film containing a Group 14 element as a main component, an oxide film, an oxynitride film, a carbide film, etc.
  • a film is formed using a batch-type substrate processing apparatus that processes multiple wafers at once.
  • the present disclosure is not limited to the above embodiments, and can be suitably applied, for example, to the case where a film is formed using a single-wafer type substrate processing apparatus that processes one or several wafers at a time.
  • the processing area of a single-wafer device is between the wafer and a gas supply unit such as a shower head, and by supplying an adsorption-inhibiting gas to a part of the processing area, the in-plane uniformity of the wafer can be improved. can be improved.
  • Process recipes programs that describe processing procedures, processing conditions, etc. used to form these various thin films are based on the details of substrate processing (film type, composition ratio, film quality, film thickness, processing procedure, processing conditions, etc. of the thin film to be formed). It is preferable to prepare them individually (prepare a plurality of them) depending on the conditions (conditions, etc.). Then, when starting substrate processing, it is preferable to appropriately select an appropriate process recipe from among a plurality of process recipes depending on the content of the substrate processing. Specifically, the substrate processing apparatus is provided with a plurality of process recipes individually prepared according to the content of the substrate processing via a telecommunication line or a recording medium (external storage device 123) that records the process recipes.
  • the CPU 121a included in the substrate processing apparatus When starting substrate processing, the CPU 121a included in the substrate processing apparatus appropriately selects an appropriate process recipe from among the plurality of process recipes stored in the storage device 121c according to the content of the substrate processing. is preferred.
  • the operational burden on the operator (such as the burden of inputting processing procedures, processing conditions, etc.) can be reduced, and substrate processing can be started quickly while avoiding operational errors.
  • the present disclosure can also be realized, for example, by changing the process recipe of an existing substrate processing apparatus.
  • the process recipe according to the present disclosure may be installed on an existing substrate processing apparatus via a telecommunications line or a recording medium that records the process recipe, or the input/output of the existing substrate processing apparatus may be changed. It is also possible to operate the device and change the process recipe itself to the process recipe according to the present disclosure.
  • the present disclosure can be used, for example, in a word line portion of a NAND flash memory, DRAM, etc. that has a three-dimensional structure.
  • the above embodiments and modifications can be used in appropriate combinations.
  • the processing procedure and processing conditions at this time can be, for example, the same as the processing procedure and processing conditions of the above-mentioned aspect and modification.
  • Substrate processing equipment 200 Wafer (substrate) 203 Outer tube 217 Boat (board support) 217a Placement part 231 Exhaust pipe 310, 320, 330 Gas supply pipe 410, 420, 430 Nozzle

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Abstract

基板処理の基板毎の均一性を向上させることが可能な技術を提供する。　基板が載置される処理領域を有し、前記処理領域の上部領域と下部領域の基板間隔が、前記処理領域の中央領域の基板間隔よりも狭くなるように前記基板が載置される載置部が複数配置された基板支持具と、前記基板支持具を収容する処理容器と、前記処理容器内に、処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理容器内の雰囲気を排気する排気部と、を有する。

Description

基板処理装置、基板支持具、基板処理方法、半導体装置の製造方法及びプログラム
　本開示は、基板処理装置、基板支持具、基板処理方法、半導体装置の製造方法及びプログラムに関する。
　３次元構造を持つＮＡＮＤ型フラッシュメモリやＤＲＡＭのワードラインとして例えば低抵抗な金属膜が用いられることがある。また、この金属膜と絶縁膜との間にバリア膜を形成することがある（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。
特開２０１１－２５２２２１号公報 特開２０１７－０６９４０７号公報
　しかし、基板上に膜を形成する場合に、基板の配置位置によって、生成される反応副生成物の量が異なってしまい、基板上に形成される膜の膜厚が異なってしまうことがある。
　本開示は、基板処理の基板毎の均一性を向上させることが可能な技術を提供する。
　本開示の一態様によれば、
　基板が載置される処理領域を有し、前記処理領域の上部領域と下部領域の基板間隔が、前記処理領域の中央領域の基板間隔よりも狭くなるように前記基板が載置される載置部が複数配置された基板支持具と、
　前記基板支持具を収容する処理容器と、
　前記処理容器内に、処理ガスを供給するガス供給部と、
　前記処理容器内の雰囲気を排気する排気部と、
　を有する技術が提供される。
　本開示によれば、基板処理の基板毎の均一性を向上させることが可能となる。
本開示の一実施形態における基板処理装置の縦型処理炉の概略を示す縦断面図である。 図１におけるＡ－Ａ線概略横断面図である。 本開示の一実施形態における基板の処理領域に対するノズルの孔の配置位置と基板支持具の配置位置を説明する図である。 本開示の比較例における基板支持具と、基板に形成される膜厚の関係を示した図である。 本開示の一実施形態における基板支持具の一例を示した図である。 本開示の一実施形態における基板支持具と、基板に形成される膜厚の関係を示した図である。 本開示の一実施形態における基板支持具の基板間隔のパターンと、基板に形成される膜厚の関係を示した図である。 本開示の一実施形態における基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。 本開示の一実施形態における基板処理シーケンスを示す図である。 本開示の一実施形態における基板処理シーケンスの変形例を示す図である。 本開示の一実施形態における基板処理装置の第３ノズルの変形例であって、基板の処理領域に対する第３ノズルの孔の配置位置を説明する図である。
　以下、本開示の一態様について、主に図１～図９を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
（１）基板処理装置の構成
　図１は半導体デバイスの製造方法を実施可能な基板処理装置（以下単に、基板処理装置１０という）が備える処理炉２０２の縦断面図であって、図２は処理炉２０２のＡ－Ａ線断面図である。なお、本実施形態では、処理炉２０２において基板としてのウエハ２００上に金属含有膜を形成する例について説明する。
　処理炉２０２は、加熱系（加熱機構、加熱系、加熱部）としてのヒータ２０７を備える。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。
　ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する外管２０３が配設されている。外管２０３を外部反応管（アウタチューブ）とも称する。外管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）などの耐熱性材料で構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。外管２０３の下方には、外管２０３と同心円状に、マニホールド（インレットフランジ）２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）などの金属で構成され、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部と、外管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、外管２０３は垂直に据え付けられた状態となる。
　外管２０３の内側には、反応容器を構成する内管２０４が配設されている。内管２０４を内部反応管（インナチューブ）とも称する。内管２０４は、例えばＳｉＯ２、ＳｉＣなどの耐熱性材料で構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。主に、外管２０３と、内管２０４と、マニホールド２０９とにより処理容器が構成されている。処理容器の筒中空部（内管２０４の内側）には処理室２０１が形成されている。なお、ここでは、処理容器、処理室２０１の構成に内管２０４を含めたが、内管２０４が無い構成であっても良い。
　処理室２０１は、ウエハ２００を後述する基板支持具としてのボート２１７によって水平姿勢で鉛直方向に多段に配列した状態で収容可能に構成されている。
　処理室２０１内には、第１ノズルとしてのノズル４１０、第２ノズルとしてのノズル４２０、第３ノズルとしてのノズル４３０がマニホールド２０９の側壁及び内管２０４を貫通するように設けられている。ノズル４１０，４２０，４３０には、ガス供給ラインとしてのガス供給管３１０，３２０，３３０が、それぞれ接続されている。このように、基板処理装置１０には３本のノズル４１０，４２０，４３０と、３本のガス供給管３１０，３２０，３３０とが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することができるように構成されている。ただし、本実施形態の処理炉２０２は上述の形態に限定されない。
　ガス供給管３１０，３２０，３３０には上流側から順に流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３１２，３２２，３３２がそれぞれ設けられている。また、ガス供給管３１０，３２０，３３０には、開閉弁であるバルブ３１４，３２４，３３４がそれぞれ設けられている。ガス供給管３１０，３２０，３３０のバルブ３１４，３２４，３３４の下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管５１０，５２０，５３０がそれぞれ接続されている。ガス供給管５１０，５２０，５３０には、上流側から順に、ＭＦＣ５１２，５２２，５３２及びバルブ５１４，５２４，５３４がそれぞれ設けられている。
　ガス供給管３１０，３２０，３３０の先端部にはノズル４１０，４２０，４３０がそれぞれ連結接続されている。ノズル４１０，４２０，４３０は、Ｌ字型のノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁及び内管２０４を貫通するように設けられている。ノズル４１０，４２０，４３０の垂直部は、内管２０４の径方向外向きに突出し、かつ鉛直方向に延在するように形成されているチャンネル形状（溝形状）の予備室２０５の内部に設けられており、予備室２０５内にて内管２０４の内壁に沿って上方（ウエハ２００の配列方向上方）に向かって設けられている。
　ノズル４１０，４２０，４３０は、処理室２０１の下部領域から処理室２０１の上部領域まで延在するように設けられており、ウエハ２００と対向する位置にそれぞれ複数のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａが設けられている。これにより、ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａからそれぞれウエハ２００に処理ガスを供給する。このガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａは、内管２０４の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれ同一の開口面積を有し、さらに同一の開口ピッチで設けられている。ただし、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａは上述の形態に限定されない。例えば、内管２０４の下部から上部に向かって開口面積を徐々に大きくしてもよい。これにより、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａから供給されるガスの流量をより均一化することが可能となる。
　ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａは、後述するボート２１７の下部から上部までの高さの位置に複数設けられている。そのため、ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａから処理室２０１内に供給された処理ガスは、ボート２１７の下部から上部までに収容されたウエハ２００、すなわちボート２１７に収容されたウエハ２００の全域に供給される。ノズル４１０，４２０，４３０は、処理室２０１の下部領域から上部領域まで延在するように設けられていればよいが、ボート２１７の天井付近まで延在するように設けられていることが好ましい。
　ガス供給管３１０からは、処理ガスとしての第１処理ガスが、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４、ノズル４１０を介して処理室２０１内に供給される。
　ガス供給管３２０からは、処理ガスとしての第２処理ガスが、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４、ノズル４２０を介して処理室２０１内に供給される。
　ガス供給管３３０からは、処理ガスとしての第３処理ガスが、ＭＦＣ３３２、バルブ３３４、ノズル４３０を介して処理室２０１内に供給される。
　ガス供給管５１０，５２０，５３０からは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ５１２，５２２，５３２、バルブ５１４，５２４，５３４、ノズル４１０，４２０，４３０を介して処理室２０１内に供給される。
　主に、ガス供給管３１０，３２０，３３０、ＭＦＣ３１２，３２２，３３２、バルブ３１４，３２４，３３４、ノズル４１０，４２０，４３０によりガス供給部としての処理ガス供給系が構成されるが、ノズル４１０，４２０，４３０のみを処理ガス供給系と考えてもよい。処理ガス供給系は単にガス供給系と称してもよい。ガス供給管３１０から第１処理ガスを流す場合、主に、ガス供給管３１０、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４により第１処理ガス供給系が構成されるが、ノズル４１０を第１処理ガス供給系に含めて考えてもよい。また、ガス供給管３２０から第２処理ガスを流す場合、主に、ガス供給管３２０、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４により第２処理ガス供給系が構成されるが、ノズル４２０を第２処理ガス供給系に含めて考えてもよい。ガス供給管３２０から第２処理ガスとして窒素含有ガスを供給する場合、第２処理ガス供給系を窒素含有ガス供給系と称することもできる。また、ガス供給管３３０から第３処理ガスを流す場合、主に、ガス供給管３３０、ＭＦＣ３３２、バルブ３３４により第３処理ガス供給系が構成されるが、ノズル４３０を第３処理ガス供給系に含めて考えてもよい。ガス供給管３３０から第３処理ガスとして吸着阻害ガスを供給する場合、第３処理ガス供給系を吸着阻害ガス供給系と称することもできる。また、主に、ガス供給管５１０，５２０，５３０、ＭＦＣ５１２，５２２，５３２、バルブ５１４，５２４，５３４により不活性ガス供給系が構成される。
　本実施形態におけるガス供給の方法は、内管２０４の内壁と、複数枚のウエハ２００の端部とで定義される円環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間内の予備室２０５内に配置したノズル４１０，４２０，４３０を経由してガスを搬送している。そして、ノズル４１０，４２０，４３０のウエハ２００と対向する位置に設けられた複数のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａから内管２０４内にガスを噴出させている。より詳細には、ノズル４１０のガス供給孔４１０ａ、ノズル４２０のガス供給孔４２０ａ及びノズル４３０のガス供給孔４３０ａにより、ウエハ２００の表面と平行方向、すなわち水平方向に向かって処理ガス等を噴出させている。
　排気孔（排気口）２０４ａは、内管２０４の側壁であってノズル４１０，４２０，４３０に対向した位置、すなわち予備室２０５とは１８０度反対側の位置に形成された貫通孔であり、例えば、鉛直方向に細長く開設されたスリット状の貫通孔である。そのため、ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａから処理室２０１内に供給され、ウエハ２００の表面上を流れたガス、すなわち、残留するガス（残ガス）は、排気孔２０４ａを介して内管２０４と外管２０３との間に形成された隙間で構成される排気路２０６内に流れる。そして、排気路２０６内へと流れたガスは、排気管２３１内に流れ、処理炉２０２外へと排出される。
　排気孔２０４ａは、複数のウエハ２００と対向する位置（好ましくはボート２１７の上部から下部と対向する位置）に設けられており、ガス供給孔４１０ａ、４２０ａ、４３０ａから処理室２０１内のウエハ２００の近傍に供給されたガスは、水平方向、すなわちウエハ２００の表面と平行方向に向かって流れた後、排気孔２０４ａを介して排気路２０６内へと流れる。すなわち、処理室２０１に残留するガスは、排気孔２０４ａを介してウエハ２００の主面に対して平行に排気される。なお、排気孔２０４ａはスリット状の貫通孔として構成される場合に限らず、複数個の孔により構成されていてもよい。
　マニホールド２０９には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、上流側から順に、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４３は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気及び真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができる。主に、排気孔２０４ａ、排気路２０６、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３及び圧力センサ２４５により、排気部としての排気系すなわち排気ラインが構成される。なお、真空ポンプ２４６を排気系に含めてもよい。
　マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、マニホールド２０９の下端に鉛直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属で構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９における処理室２０１の反対側には、ウエハ２００を収容するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、外管２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって鉛直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入及び搬出することが可能なように構成されている。ボートエレベータ１１５は、ボート２１７及びボート２１７に収容されたウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
　図２に示すように、内管２０４内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電量を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、ノズル４１０，４２０及び４３０と同様にＬ字型に構成されており、内管２０４の内壁に沿って設けられている。
　図３に示す様に、ボート２１７は、複数枚、例えば２５～２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で鉛直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ウエハ２００は、ボート２１７の柱に設けられた載置部に載置される。ボート２１７は、例えばＳｉＯ２やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成される。ボート２１７の下部には、例えばＳｉＯ２やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成される断熱板２１８が水平姿勢で多段に支持されている。この構成により、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなっている。ただし、本実施形態は上述の形態に限定されない。例えば、ボート２１７の下部に断熱板２１８を設けずに、ＳｉＯ２やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成される筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。
　また、ボート２１７のウエハ２００が載置される領域であって、ノズル４１０のガス供給孔４１０ａと対向する位置を処理領域と呼ぶ。
　ここで、上述の様な基板処理装置１０を用いて、製品基板（製品ウエハ、単にウエハとも呼ぶ）上に処理ガスを用いて成膜する場合、処理領域における上部領域（上端側とも呼ぶ）と下部領域（下端側とも呼ぶ）では、処理領域の中央領域（中央側とも呼ぶ）と比較して、生成される反応副生成物の生成量が少なくなる。これは、処理領域の上端側と下端側では、処理領域の中央側と比較して製品基板の数が少ない（密度が小さい）ために生じる現象である。ここで、製品基板とは、半導体デバイスの一構造の微細パターンが形成された基板である。反応副生成物は、製品基板上での膜形成を阻害する働きがある。このため、反応副生成物の生成量が少ない、処理領域の上端側と下端側の製品基板上に形成される膜の膜厚が、処理領域の中央の製品基板上に形成される膜厚と比較して厚くなり、ウエハ毎の均一性が悪化することがある。また、ボート２１７の上端側と下端側にダミー基板（ダミーウエハとも呼ぶ）を設けた場合には、ダミーウエハは、製品基板と比較して表面積が小さいために、処理領域の上端側と下端側において反応副生成物の量が少なくなり、処理領域の上端側と下端側の製品基板上に形成される膜の膜厚が、処理領域の中央の製品基板上に形成される膜の膜厚と比較して厚くなり、基板毎の均一性が悪化することがある。なお、この様な現象は、製品基板の表面積が、大表面積の場合に、顕著に表れる。
　図４は、比較例におけるボート２１７に載置されるウエハ２００に形成される膜厚とボート２１７の上端側、中央側、下端側の位置関係を示す模式図である。比較例におけるボート２１７の載置部の間隔は上端側、中央側、下端側の処理領域において一定である。図４に示す様に、ボート２１７の上端側と下端側とでは、ボート２１７の中央側に配置されるウエハ２００に形成される膜よりも膜厚が大きくなる。また、上端側と下端側とで比較した場合、下端側の膜厚が大きくなる傾向がある。これは、図１に示す、排気管２３１が、外管２０３の下方に接続されていることから、処理領域の下端側の反応副生成物が排気されやすく、処理領域の下端側の反応副生成物の空間中の濃度が小さくなっていることに起因して生じていると考えられる。この構造により、ボート２１７の下端側の下部領域の長さｂ（ウエハ２００の配列方向の長さ）は、ボート２１７の上端側の上部領域の長さａよりも長くなる。下部領域は、排気管２３１に近接する構成に対して、上部領域は、排気管２３１から離れているため、上部領域に配置されたウエハ２００上のガスの排気のされやすさは、ボート２１７の中央側の中央領域に配置されたウエハ２００上よりも小さいため、排気のされやすさ（排気コンダクタンス）の違いによる影響が小さくなる。故に、下部領域の膜厚が、反応副生成物の生成量の差異に起因する影響と、排気されやすさ（排気コンダクタンス）に起因する影響により変化していることに対して、下部領域の膜厚の変化が、反応副生成物の生成量の差異に起因する影響になっていることが考えられる。
　図５は、本開示におけるボート２１７の構成を示す図であり、図６は、本開示におけるボート２１７に載置されるウエハ２００に形成される膜厚とボート２１７の上端側、中央側、下端側の位置関係を示す模式図である。本開示によれば、反応副生成物の量が、処理領域の他の領域と比較して少ない領域であって、処理領域の上端側と下端側に対応するボート２１７のウエハ２００の間隔を調整する。例えば、処理領域の上端側と下端側に対応するボート２１７のウエハ２００の間隔を、処理領域の中央側に対応するボート２１７のウエハ２００の間隔よりも狭める。すなわち、上部領域と下部領域に対応するボート２１７の載置部２１７ａの間隔を、中央領域に対応するボート２１７の載置部２１７ａの間隔よりも狭める。ウエハ２００の間隔を狭めることにより、以下の少なくともいずれかの様にすることができる。例えば、処理領域の上端側と下端側における反応副生成物の生成量の濃度を処理領域の中央側の濃度に近付ける。基板間隔を狭めることにより、ウエハ２００の枚数（密度）を増加させることができる。これにより、基板表面の近傍で生成される反応副生成物の量を増加させることができる。また、基板間隔が狭くなることで、ウエハ２００の間にガスが流れ難くなり、処理領域の上端側と下端側に配置されたウエハ２００に供給される処理ガスの量が、中央側に配置されたウエハ２００に供給される処理ガスの量よりも少なくなる。これにより、上端側と下端側のウエハ２００に形成される膜厚を減少させることができる。よって、処理領域の上端側と下端側のウエハ２００上に形成される膜の厚さが、中央側のウエハ２００に形成される膜の厚さよりも大きくなることを抑制することができ、ウエハ２００に形成される膜厚の基板毎の均一性を向上させることができ、膜特性を均一化させることができる。
　すなわち、ウエハ２００毎の膜厚の不均一性を改善するために、図５に示す様に、ボート２１７の中央側の中央領域における基板間隔を第１間隔、ボート２１７の上端側の上部領域における基板間隔を第２間隔、ボート２１７の下端側の下部領域における基板間隔を第３の間隔とする。第２間隔と第３間隔は、第１間隔よりも小さい間隔である。ウエハ２００の間の間隔を狭めることにより、ウエハ２００の間に流れる処理ガスの流入量を減少させることができ、ウエハ２００に形成される膜厚を小さくすることができる。この結果として、基板間隔の狭い領域（第２間隔と第３間隔の領域）に配置されるウエハ２００に形成される膜の厚さを、第１間隔の領域に配置されるウエハ２００に形成される膜の厚さに近付けることができる。即ち、ボート２１７の上端側と下端側とに配置されたウエハ２００上に形成される膜厚と、ボート２１７の中央側に配置されたウエハ２００上に形成される膜厚との差を低減することができる。
　基板間隔は、例えば、図７に示すパターンＡの様な間隔とする。パターンＡは、第１間隔＞（第２間隔＝第３間隔）の関係にある。また、上述の図４に示す様に、膜厚は、下端側の方が厚くなる傾向がある。故に、好ましくは、第３間隔を第２間隔よりも小さく構成する。これにより、上端側と下端側の膜厚の差を低減することができる。例えば、図７に示すパターンＢの様な間隔とする。パターンＢは、第１間隔＞第２間隔＞第３間隔の関係にある。言い換えると、排気管２３１に近い方の膜厚が厚くなる傾向があるため、排気管２３１に近接する側の間隔を、処理領域の排気管２３１から最も離れた側の間隔よりも狭くする。図１に示す基板処理装置１０では、排気管２３１は、ボート２１７の下端側に設けられているため、第３間隔を小さく構成する。
　それぞれの間隔は、第１間隔を１とした場合に、第２間隔を第１間隔の０．５～０．９倍とし、第３間隔を第１間隔の０．２～０．９倍とする。なお、本開示における「０．５～０．９」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「０．５～０．９」とは「０．５以上０．９以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。また、上述した通り、下部領域のウエハ２００の配列方向の長さｂは、上部領域のウエハ２００の配列方向の長さａよりも長く構成される。上部領域は、ボート２１７の上端からボート２１７の全長の例えば１／７～１／２０の領域である。また、下部領域は、ボート２１７の下端からボート２１７の全長の例えば１／７～１／２０の領域である。
　また、図４に示す様に、上端側では、上端に向かって膜厚が増加する傾向がある。また、下端側では、下端に向かって膜厚が増加する傾向がある。この様に位置による膜厚段階的（連続的）な増加に対応する様に、ボート２１７の上端側と下端側それぞれの基板間隔を段階的に異なる様に構成しても良い。例えば、図７に示す、パターンＣ，Ｄ，Ｅである。パターンＣ，Ｄでは、上端側と下端側のそれぞれに、基板間隔が異なる領域を２つ以上設ける。パターンＣは、上端側と下端側とで、同じ間隔に構成した例である。パターンＤは、下端側の基板間隔を、上端側の基板間隔よりも狭めた例である。更に好ましくは、パターンＥの様に、ボート２１７の上端側と下端側それぞれの基板間隔を連続的に異なる様に構成しても良い。ここで基板間隔を連続的に異ならせるとは、基板毎に基板間隔が異なることを意味する。すなわち、ボート２１７の上端側と下端側それぞれの基板間隔を、中央側に向かうにつれて広くなるように構成しても良い。このとき、ボート２１７の最上端側の基板間隔を、最下端側の基板間隔よりも広く構成するようにしても良い。また、下部領域と上部領域の少なくとも一方に、製品基板を載置しても良いし、ダミーウエハを載置しても良い。また、下部領域と上部領域の少なくとも一方に、製品基板とダミーウエハを載置しても良い。このとき、ダミーウエハが載置される領域の基板間隔は、製品基板が載置される領域の基板間隔と比較して狭くなるようにする。これにより、製品基板に形成される膜厚の基板毎の均一性を向上させることができ、膜特性を均一化することができる。また、下部領域と上部領域のうちの、基板間隔が広い領域に、ダミーウエハを載置するようにしても良い。すなわち、ダミーウエハが載置される領域の基板間隔を、製品基板が載置される領域の基板間隔と比較して広くなるように構成してもよい。例えば、下部領域は、上部領域と比較して、排気管２３１との距離が近いため、処理室２０１内に供給される処理ガスの滞留時間が短い（処理室２０１内のガスの通過時間が短いとも言う）。このような構造で、ダミーウエハが載置される領域の基板間隔を、製品基板が載置される領域の基板間隔と比較して広くないように構成することにより、処理室２０１内のガス通過時間を更に短くすることができる。これにより下部領域に配置されるダミーウエハや製品ウエハへの処理ガスの吸着量を減らすことができ、膜厚の増加を低減することが可能となる。
　なお、図７に示すパターンでは、上部領域と下部領域の両方の基板間隔を、中央領域の基板間隔を狭める様に構成したが、これに限るものでは無い。例えば、影響が顕著に表れる、排気管２３１に近接する側の領域の基板間隔を狭める様に構成しても良い。即ち、下部領域の基板間隔を他の領域よりも狭くする。具体的には、第３間隔＞（第１間隔＝第２間隔）の関係となるように構成すれば良い。
（制御部の構成）
　図８に示すように、制御部であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バスを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。
　記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置１０の動作を制御する制御プログラム、後述する半導体装置の製造方法の手順や条件などが記載されたプロセスレシピなどが、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する半導体装置の製造方法における各工程（各ステップ）をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピ、制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、プロセスレシピ及び制御プログラムの組み合わせを含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
　Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述の処理炉２０２が備えるＭＦＣ３１２，３２２，３３２，５１２，５２２，５３２、バルブ３１４，３２４，３３４，５１４，５２４，５３４、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。
　ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピ等を読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ３１２，３２２，３３２，５１２，５２２，５３２による各種ガスの流量調整動作、バルブ３１４，３２４，３３４，５１４，５２４，５３４の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉動作及びＡＰＣバルブ２４３による圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動及び停止、回転機構２６７によるボート２１７の回転及び回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、ボート２１７へのウエハ２００の収容動作等を制御するように構成されている。
　コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信系を用いて行ってもよい。
（２）基板処理工程
　半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、ウエハ２００に対して膜を形成する工程の一例について、図９を用いて説明する。本工程は、上述した基板処理装置１０の処理炉２０２を用いて実行される。以下の説明において、基板処理装置１０を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御可能に構成される。
　本実施形態による基板処理工程（半導体装置の製造工程）で、第３処理ガスとして、吸着阻害ガスを用いる場合、
（ａ）ウエハ２００に対して、第３処理ガスを供給する工程と、
（ｂ）ウエハ２００に対して、第１処理ガスを供給する工程と、
（ｃ）ウエハ２００に対して、第２処理を供給する工程と、
（ｄ）（ａ）行った後、（ｂ）と（ｃ）行い、ウエハ２００に膜を形成する。
　本明細書において用いる「ウエハ」という用語は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面上に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において用いる「ウエハの表面」という言葉は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
（ウエハ搬入）
　複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）され、処理容器内に収容される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介して外管２０３の下端開口を閉塞した状態となる。
（圧力調整および温度調整）
　処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づき、ＡＰＣバルブ２４３がフィードバック制御される（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
（第３処理ガス供給、第１ステップ）
　バルブ３３４を開き、ガス供給管３３０内に第３処理ガスを流す。第３処理ガスは、ＭＦＣ３３２により流量調整され、ノズル４３０のガス供給孔４３０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、同時にバルブ５３４を開き、ガス供給管５３０内に不活性ガスを流してもよい。また、ノズル４１０，４２０内への第３処理ガスの侵入を防止するために、バルブ５１４，５２４を開き、ガス供給管５１０，５２０内に不活性ガスを流してもよい。
　このときＭＦＣ３３２で制御する第３処理ガスの供給流量は、例えば０．１～５．０ｓｌｍの範囲内の流量とする。
　このとき、ウエハ２００に対して第３処理ガスが供給されることとなる。ここで、第３処理ガスとしては、吸着阻害ガスを用いることができる。
　不活性ガスとして、例えば窒素（Ｎ２）ガスを用いることができる。また、不活性ガスとしては、Ｎ２ガス以外に、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスを用いてもよい。不活性ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
（パージ、第２ステップ）
　第３処理ガスを供給してから所定時間経過後にバルブ３３４を閉じ、第３処理ガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、ウエハ２００上から残留ガスを除去して、処理室２０１内に残留する未反応の第３処理ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ５１４，５２４，５３４を開き、パージガスとしての不活性ガスを処理室２０１内へ供給する。不活性ガスはパージガスとして作用し、ウエハ２００上から残留ガスを除去して、処理室２０１内に残留する未反応の第３処理ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。ＭＦＣ５１２，５２２，５３２で制御する不活性ガスの供給流量は、それぞれ例えば０．１～３０ｓｌｍとする。
（第１処理ガス供給、第３ステップ）
　バルブ３１４を開き、ガス供給管３１０内に第１処理ガスを流す。第１処理ガスは、ＭＦＣ３１２により流量調整され、ノズル４１０のガス供給孔４１０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき同時にバルブ５１４を開き、ガス供給管５１０内に不活性ガスを流してもよい。また、ノズル４２０，４３０内への第１処理ガスの侵入を防止するために、バルブ５２４，５３４を開き、ガス供給管５２０，５３０内に不活性ガスを流してもよい。
　このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１～３９９０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３１２で制御する第１処理ガスの供給流量は、例えば０．０１～７．０ｓｌｍの範囲内の流量とする。以下において、ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば３００～６５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定して行う。
　このとき、処理領域の全域のウエハ２００に対して第１処理ガスが供給されることとなる。第１処理ガスとしては、ハロゲンを含むガスであり、例えば膜を構成する主元素とハロゲンであるＣｌを含むガスを用いることができる。第１処理ガスの供給により、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、第１処理ガスの分子が吸着し、主元素含有層が形成される。
（パージ、第４ステップ）
　第１処理ガスを供給してから所定時間経過後にバルブ３１４を閉じ、第１処理ガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、ウエハ２００上から残留ガスを除去して、処理室２０１内に残留する未反応の第１処理ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ５１４，５２４，５３４を開き、パージガスとしての不活性ガスを処理室２０１内へ供給する。不活性ガスはパージガスとして作用し、ウエハ２００上から残留ガスを除去して、処理室２０１内に残留する未反応の第１処理ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。ＭＦＣ５１２，５２２，５３２で制御する不活性ガスの供給流量は、それぞれ例えば０．１～３０ｓｌｍとする。
（第２処理ガス供給、第５ステップ）
　バルブ３２４を開き、ガス供給管３２０内に、第２処理ガスを流す。第２処理ガスは、ＭＦＣ３２２により流量調整され、ノズル４２０のガス供給孔４２０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このときウエハ２００に対して、第２処理ガスが供給される。
　このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１～３９９０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３２２で制御する第２処理ガスの供給流量は、例えば０．１～１５０ｓｌｍの範囲内の流量とする。
　このとき、処理領域の全域のウエハ２００に対して第２処理ガスが供給されることとなる。ここで、第２処理ガスは、反応ガスである。反応ガスは、ウエハ２００上に形成された主元素含有層の少なくとも一部と置換反応する。置換反応の際には、主元素含有層に含まれる主元素と反応ガスに含まれる元素とが結合して、ウエハ２００上に主元素と反応ガスに含まれる元素とを含む層が形成される。また、置換反応の際には、反応副生成物が生じる。
（パージ、第６ステップ）
　第２処理ガスの供給を開始してから所定時間経過後にバルブ３２４を閉じて、第２処理ガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、ウエハ２００上から残留ガスを除去して、処理室２０１内に残留する未反応もしくは膜の形成に寄与した後の第２処理ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ５１４，５２４，５３４を開き、パージガスとしての不活性ガスを処理室２０１内へ供給する。不活性ガスはパージガスとして作用し、ウエハ２００上から残留ガスを除去して、処理室２０１内に残留する未反応の第２処理ガスや上述の反応副生成物を処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。ＭＦＣ５１２，５２２，５３２で制御する不活性ガスの供給流量は、それぞれ例えば０．１～３０ｓｌｍとする。
　すなわち、処理室２０１内に残留する未反応もしくは膜の形成に寄与した後の第２処理ガスや上述の反応副生成物を処理室２０１内から排除する。不活性ガスはパージガスとして作用する。
（所定回数実施）
　上述した第１ステップ～第６ステップを順に行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１または２以上の整数）行うことにより、ウエハ２００上に、所定の厚さの膜を形成する。
（アフターパージおよび大気圧復帰）
　ガス供給管５１０，５２０，５３０のそれぞれから不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。不活性ガスはパージガスとして作用し、これにより処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
（ウエハ搬出）
　その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、外管２０３の下端が開口される。そして、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態で外管２０３の下端から外管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
　すなわち、上述したような基板処理装置１０を用いて、複数枚のウエハ２００を一括処理するバッチ処理を行うことにより、バッチ処理で処理される複数枚のウエハ２００のウエハ２００毎の処理均一性を向上させることができる。
（３）本開示の一態様による効果
　本開示の一態様によれば、以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。
　（ａ）基板処理の基板毎の処理均一性を向上させることができる。
　（ｂ）基板処理の基板面内の処理均一性を向上させることができる。
　（ｃ）基板上に形成される膜の特性（電気的特性）を均一化させることができる。
　以上、本開示の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
　例えば、上述の基板処理工程で、図１０の様に第３処理ガスを供給しても良い。図１０は、第３処理ガスを希釈ガスとして用いる例であり、第１処理ガスの供給と第２処理ガスの供給のそれぞれで、第３処理ガスを供給する。本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、本変形例においては、さらに処理時間を短縮することができる。
　また、上記実施形態では、第１処理ガス供給と第２処理ガス供給と第３処理ガス供給との間で、パージを行う形態を示したが、これに限るものではなく、第１処理ガス供給と第２処理ガス供給と第３処理ガス供給との間でパージを行わなくても良い。本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、本変形例においては、さらに処理時間を短縮することができる。
　また、上記実施形態では、上端側から下端側までの処理領域の全域に複数のガス供給孔４３０ａが設けられたノズル４３０を用いる場合を例にして説明したが、これに限るものではなく、図１１に示す様に、複数のガス供給孔４３０ａが、処理領域の上端側と下端側に対向する位置にのみ設けられたノズル４３０を用いても良い。すなわち、本変形例におけるノズル４３０は、下部領域と上部領域に第３処理ガスを供給するように構成されている。第３処理ガスとしては、例えば、不活性ガス、反応阻害ガス、吸着阻害ガスが挙げられる。例えば、不活性ガスを供給することにより、処理領域の上端側と下端側に供給される第１処理ガスと第２処理ガスを希釈することができ、希釈することにより、ウエハ２００に供給される第１処理ガスと第２処理ガスの量を調整することができる。例えば不活性ガスの供給量を多くして、第１処理ガスと第２処理ガスの希釈量を多くすることにより、処理領域の上端側と下端側での反応量を低減することができ、処理領域の上端側と下端側に位置するウエハ２００に形成される膜の厚さを、処理領域の中央側に位置するウエハ２００に形成される膜の厚さに近付けることが可能となる。
　第３処理ガスとして、吸着阻害ガス（反応阻害ガス）を用いた場合、処理領域の上端側と下端側に位置するウエハ２００に対して、吸着阻害ガスを供給することができる。吸着阻害ガスの分子が吸着したウエハ２００では、第１処理ガスと第２処理ガスの少なくともいずれかの吸着を抑制することができる。即ち、ウエハ２００上における第１処理ガスの分子と第２処理ガスの分子との反応量を制限することができる。
　なお、図１１に示すノズル４３０では、ガス供給孔４３０ａを上端側と下端側にのみ設ける例を示したが、これに限るものでは無く、ノズル４３０の処理領域に対向する位置の全体にガス供給孔４３０ａを設け、上端側と下端側のガス供給孔４３０ａの孔の大きさを、処理領域の中央側に形成される孔の大きさよりも大きく構成しても良い。また、下端側は上端側に比べて、ウエハ２００に形成される膜厚が厚くなる傾向がある。図１１に示す様にガス供給孔４３０ａが設けられる長さが、下端側＞上端側となる様に構成しても良い。このように構成することで、下端側のウエハ２００の膜厚を、他の領域に配置されたウエハ２００の膜厚に近付けることができる。なお、図１１の装置の場合は、処理領域の上端側と下端側のウエハ２００（表面の下地膜）上に、吸着阻害ガスの分子や、吸着阻害ガスの材料の一部が吸着することになる。
　また、上記実施形態では、ウエハ２００に対して、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）、シリコン（Ｓｉ）等の少なくとも１つ以上を含む膜等を形成する場合に、好適に適用できる。また、膜としては、これら元素単体の金属膜、酸化膜、窒化膜、炭化膜、等の、少なくとも１つを含む膜がある。
　また、上記実施形態では、第１処理ガスとして金属元素とハロゲンを含むガスである例えばＴｉＣｌ４ガスを用いる場合を用いることができる。本開示はこれに限定されるものではなく、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）ガス、塩化ハフニウム（ＨｆＣｌ４）ガス、塩化ジルコニウム（ＺｒＣｌ４）ガス、五塩化モリブデン（ＭｏＣｌ５）ガス、二塩化二酸化モリブデン（ＭｏＯ２Ｃｌ２）ガス、四塩化酸化モリブデン（ＭｏＯＣｌ４）ガス、六フッ化タングステン（ＷＦ６）ガス、六塩化タングステン（ＷＣｌ６）ガス、Ｒｕとハロゲンを含むガス等を用いる場合にも、好適に適用できる。また、第１ガスとして、第１４族元素（例えば、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ））とハロゲンを含むガスである例えばヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称ＨＣＤＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称ＤＣＳ）ガス、塩化ゲルマニウム（Ｇｅ２Ｃｌ６）ガス等を用いる場合にも、好適に適用できる。このようなハロゲン元素を含むガス（特に、Ｃｌを含むガス）であれば、上述に記載の反応副生成物が生じ、同様の現象を生じ得る。
　また、上記実施形態では、第２処理ガスとして、還元ガスであり反応ガスであるＮとＨを含むガスとして例えばＮＨ３ガスを用いる場合を用いることができる。本開示はこれに限定されるものではなく、Ｎ２とＨ２、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）、トリアゼン（Ｎ３Ｈ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、その他アミン基を含むガスの少なくとも１つ以上を含むガス等を用いる場合にも、好適に適用できる。なお、吸着阻害ガスとしてＨＣｌガスを用いた場合に、ＨＣｌとＮＨ３ガスが反応することにより、ＮＨ４Ｃｌが生成されるため、第２処理ガスとしてＮＨ３ガスを用いるのが好ましい。
　また、上記実施形態では、第２処理ガスとして、ＮとＨを含むガスを用いる場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものでは無く、窒素を含まない還元ガスであっても良い。例えば、Ｈ２ガス、重水素（Ｄ）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス、モノゲルマン（ＧｅＨ４）ガス、ジゲルマン（Ｇｅ２Ｈ６）ガス、トリゲルマン（Ｇｅ３Ｈ６）ガス、モノボラン（ＢＨ３）ガス、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス、ホスフィン（ＰＨ３）ガス等の少なくとも１つ以上を含むガスを用いる場合にも、好適に適用できる。この様な窒素を含まない還元ガスを用いることで、窒化物でない膜を形成することができる。
　また、上記実施形態では、吸着阻害ガスとして、ハロゲンを含む例えばＨＣｌガスを用いることができる。本開示はこれに限定されるものではなく、第１処理ガスと同種のハロゲンを含むガスであればよく、例えばＮＨ４Ｃｌガス、Ｃｌ２ガス、ＢＣｌ３ガス、ＨＦガス、フッ素（Ｆ２）ガス等を用いる場合にも、好適に適用できる。なお、吸着阻害ガスとして、第１処理ガスと第２処理ガスとが反応することにより生じる反応副生成物と同じ成分のガスを用いるのが好ましい。具体的には、第１処理ガスに含まれるハロゲンと同種のハロゲンを含むガス等を用いることができる。第１処理ガスに含まれるハロゲンと同種のハロゲンを含むガスとしては、第１処理ガスである例えば四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガスと、第２処理ガスである例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスとが反応することにより生じる反応副生成物である塩化水素（ＨＣｌ）ガスや塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）ガス等を用いることができる。なお、吸着阻害ガスとしては、塩素（Ｃｌ）を含有するガス等を用いることができる。Ｃｌを含有するガスとしては、ＨＣｌガスの他、塩素（Ｃｌ２）ガス、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）ガス等を用いることができる。第３処理ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
　ここで、吸着阻害ガスとして、第１処理ガスに含まれるハロゲンと同種のハロゲンを含むガスを用い、好ましくは第１処理ガスと第２処理ガスとが反応することにより生成される反応副生成物と同じ成分のガスを用いることにより、吸着阻害ガスが膜中に残留することを抑制することができる。
　つまり、吸着阻害ガスは、膜中には残留し難いが、条件やガスの種類によっては、膜中に残留し、膜の電気特性等の特性に影響を与える場合がある。第１処理ガスと第２処理ガスとが反応することにより生成される反応副生成物と同じ成分のガスであれば、デバイスを構成する他の膜に対しても影響を与える可能性を低減することができる。例えば窒化チタン（ＴｉＮ）膜を形成する際に、吸着阻害ガスとしてフッ化水素（ＨＦ）ガスを供給した場合に、フッ素（Ｆ）が残留し、ＴｉＮ膜のＦバリアとしての機能が低下する可能性がある。また、ＴｉＮ膜の下地が酸化アルミニウム（ＡｌＯ）膜であった場合に、ＡｌＯ膜にＦが拡散して、ＡｌＯ膜の絶縁性が低下する可能性がある。上述したように、吸着阻害ガスとして、第１処理ガスと第２処理ガスとが反応することにより生成される反応副生成物と同じ成分のガスであれば、このような課題は生じにくくなる。
　また、上記実施形態では、金属とＮを含む膜をウエハ２００上に形成する工程を説明したが、本開示はこれに限定されるものでは無い。各ガスを適宜選択することにより、金属膜、第１４族元素を主成分とする膜、酸化膜、酸窒化膜、炭化膜等を形成する場合にも、好適に適用できる。
　また、上記実施形態では、一度に複数枚のウエハを処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本開示は上述の態様に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚のウエハを処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用することができる。枚葉装置の処理領域は、枚葉装置の、ウエハとシャワーヘッド等のガス供給部との間であり、処理領域の一部に吸着阻害ガスを供給することにより、ウエハの面内均一性を向上させることができる。
　また、上記実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本開示は上述の態様に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用することができる。
　これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の態様や変形例と同様な処理手順、処理条件にて各処理を行うことができ、上述の態様や変形例と同様の効果が得られる。
　これらの各種薄膜の形成に用いられるプロセスレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、基板処理の内容（形成する薄膜の膜種、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）に応じて、それぞれ個別に用意する（複数用意する）ことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理の内容に応じて、複数のプロセスレシピの中から、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。具体的には、基板処理の内容に応じて個別に用意された複数のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体（外部記憶装置１２３）を介して、基板処理装置が備える記憶装置１２１ｃ内に予め格納（インストール）しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理装置が備えるＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のプロセスレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。このように構成することで、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成できるようになる。また、オペレータの操作負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。
　また、本開示は、例えば、既存の基板処理装置のプロセスレシピを変更することでも実現できる。プロセスレシピを変更する場合は、本開示に係るプロセスレシピを電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体を介して既存の基板処理装置にインストールしたり、また、既存の基板処理装置の入出力装置を操作し、そのプロセスレシピ自体を本開示に係るプロセスレシピに変更したりすることも可能である。
　また、本開示は、例えば、３次元構造を持つＮＡＮＤ型フラッシュメモリやＤＲＡＭ等のワードライン部分に用いることができる。
　上述の態様や変形例は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の態様や変形例の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
　１０　　　基板処理装置
　２００　　ウエハ（基板）
　２０３　　外管
　２１７　　ボート（基板支持具）
　２１７ａ　載置部
　２３１　　排気管
　３１０，３２０，３３０　ガス供給管
　４１０，４２０，４３０　ノズル

Claims (18)

  1. 　基板が載置される処理領域を有し、前記処理領域の上部領域と下部領域の基板間隔が、前記処理領域の中央領域の基板間隔よりも狭くなるように前記基板が載置される載置部が複数配置された基板支持具と、
    　前記基板支持具を収容する処理容器と、
    　前記処理容器内に、処理ガスを供給するガス供給部と、
    　前記処理容器内の雰囲気を排気する排気部と、
    　を有する基板処理装置。
  2. 　前記下部領域の基板間隔は、前記上部領域の基板間隔よりも狭くなるように構成される請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 　前記下部領域は、前記排気部に近接する側である請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  4. 　前記下部領域と前記上部領域の少なくとも一方は、前記基板間隔が異なる２つ以上の領域を有する請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  5. 　前記下部領域と前記上部領域の少なくとも一方は、前記基板間隔が、前記中央領域に向かって連続的に変化する領域を有する請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  6. 　前記下部領域と前記上部領域の少なくとも一方は、前記基板間隔が、前記中央領域に向かうにつれて広くなるように構成される請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  7. 　前記下部領域の基板の配列方向の長さは、前記上部領域の前記基板の配列方向の長さよりも長く構成される請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  8. 　前記上部領域は、前記基板支持具の上端から前記基板支持具の全長の１／７～１／２０の領域である請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  9. 　前記下部領域は、前記基板支持具の下端から前記基板支持具の全長の１／７～１／２０の領域である請求項１又は２に記載の基板処理装置。
  10. 　前記下部領域と前記上部領域の少なくとも一方の一部には、ダミー基板が載置される請求項１に記載の基板処理装置。
  11. 　前記下部領域と前記上部領域の少なくとも一方の一部には、製品基板が載置される請求項１０に記載の基板処理装置。
  12. 　前記下部領域と前記上部領域の少なくとも一方におけるダミー基板が載置される領域の基板間隔は、製品基板が載置される領域の基板間隔と比較して狭くなるように構成される請求項１に記載の基板処理装置。
  13. 　前記下部領域と前記上部領域の少なくとも一方におけるダミー基板が載置される領域の基板間隔は、製品基板が載置される領域の基板間隔と比較して広くなるように構成される請求項１に記載の基板処理装置。
  14. 　前記ガス供給部は、第１処理ガスを供給する第１ノズルと、第２処理ガスを供給する第 ２ノズルと、第３処理ガスを供給する第３ノズルとを有し、
    　前記第１ノズルは、前記第１処理ガスを前記処理領域の全域に供給する様に構成され、
    　前記第２ノズルは、前記第２処理ガスを前記処理領域の全域に供給する様に構成され、
    　前記第３ノズルは、前記第３処理ガスを前記下部領域と前記上部領域に供給する様に構
    成される
    請求項１に記載の基板処理装置。
  15. 　基板処理装置の処理容器に搬入される基板支持具であって、
    　前記処理容器内において基板が載置される処理領域の上部領域と下部領域の基板間隔が、前記処理領域の中央領域の基板間隔よりも狭くなるように前記基板が載置される載置部が複数配置された基板支持具。
  16. 　基板が載置される処理領域を有し、前記処理領域の上部領域と下部領域の基板間隔が、前記処理領域の中央領域の基板間隔よりも狭くなるように前記基板が載置される載置部が複数配置された基板支持具と、前記基板支持具を収容する処理容器と、前記処理容器内に、処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理容器内の雰囲気を排気する排気部と、を有する基板処理装置において、
    　前記処理容器に前記基板を載置した基板支持具を搬入する工程と、
    　前記基板に前記処理ガスを供給する工程と、
    　前記処理容器内の雰囲気を排気する工程と、
    　を有する基板処理方法。
  17. 　基板が載置される処理領域を有し、前記処理領域の上部領域と下部領域の基板間隔が、前記処理領域の中央領域の基板間隔よりも狭くなるように前記基板が載置される載置部が複数配置された基板支持具と、前記基板支持具を収容する処理容器と、前記処理容器内に、処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理容器内の雰囲気を排気する排気部と、を有する基板処理装置において、
    　前記処理容器に前記基板を載置した基板支持具を搬入する工程と、
    　前記基板に前記処理ガスを供給する工程と、
    　前記処理容器内の雰囲気を排気する工程と、
    　を有する半導体装置の製造方法。
  18. 基板が載置される処理領域を有し、前記処理領域の上部領域と下部領域の基板間隔が、前記処理領域の中央領域の基板間隔よりも狭くなるように前記基板が載置される載置部が複数配置された基板支持具と、前記基板支持具を収容する処理容器と、前記処理容器内に、処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理容器内の雰囲気を排気する排気部と、を有する基板処理装置において、
    　前記処理容器に前記基板を載置した基板支持具を搬入させる手順と、
    　前記基板に前記処理ガスを供給させる手順と、
    　前記処理容器内の雰囲気を排気させる手順と、
    　をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
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