本发明涉及处理衬底的衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质。
背景技术：
作为半导体器件的制造工序的一个工序，有时进行对衬底供给原料及反应物、在从而衬底之上形成膜的处理(例如，参见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-236129号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
本发明的目的在于，提供能够控制在衬底上形成的膜的衬底面内膜厚分布的技术。
用于解决课题的手段
根据本发明的一个方案，提供一种技术，具有：处理室，对衬底进行形成包含主元素的膜的处理；第一喷嘴，对所述处理室内的衬底供给包含所述主元素的原料；第二喷嘴，设置于与所述第一喷嘴分开的位置，对所述处理室内的衬底供给所述原料；第三喷嘴，对所述处理室内的衬底供给反应物；和将所述处理室内的气氛排气的多个排气口，其中，所述多个排气口分别设置于在俯视下与所述第一喷嘴的第一气体喷出孔及所述第二喷嘴的第二气体喷出孔不相对的位置。
发明效果
根据本发明，能够控制在衬底上形成的膜的衬底面内膜厚分布。
附图说明
图1：为本发明的一实施方式中适合使用的衬底处理装置的立式处理炉的概略构成图，是以纵剖面图表示处理炉部分的图。
图2：为本发明的一实施方式中适合使用的衬底处理装置的立式处理炉的概略构成图，是以图1的a-a线剖面图表示处理炉部分的图。
图3：为本发明的一实施方式中适合使用的衬底处理装置的控制器的概略构成图，是以框图表示控制器的控制系统的图。
图4：为示出本发明的一实施方式的成膜顺序的图。
图5：为示出本发明的一实施方式中适合使用的衬底处理装置的立式处理炉的变形例剖面构成图。
图6：(a)、(b)分别为示出本发明的一实施方式中适合使用的衬底处理装置的立式处理炉的变形例的概略构成图。
图7：(a)为示出本发明的一实施方式中适合使用的第一～第三喷嘴的构成例的图，(b)～(e)分别为示出第一、第二喷嘴的变形例的图。
图8：(a)为示意性地示出在使气体喷出孔与排气口相对的情况下的处理室内的气体的流动的图，(b)为示意性地示出在使气体喷出孔与排气口不相对的情况下的处理室内的气体的流动的图。
图9：(a)为示出向处理室内供给的hcds气体的温度的图，(b)为示出hcds气体的热分解特性的图。
附图标记说明
200晶片(衬底)
201处理室
249a喷嘴(第一喷嘴)
249b喷嘴(第二喷嘴)
249c喷嘴(第三喷嘴)
204c、204d排气口
250a、250b气体喷出孔
具体实施方式
＜本发明的一实施方式＞
以下，使用图1～图4等，对本发明的一实施方式进行说明。
(1)衬底处理装置的构成
如图1所示，处理炉202具有作为加热机构(温度调节部)的加热器207。加热器207为圆筒形状，通过被保持板支承从而垂直地安装。加热器207也作为通过热将气体活化(激发)的活化机构(激发部)而发挥功能。
在加热器207的内侧，以与加热器207呈同心圆状的方式配设有反应管210。反应管210具有双重管构成，该双重管构成具有内部反应管(内管)204、和呈同心圆状包围内管204的外部反应管(外管)203。内管204及外管203例如分别由石英(sio2)或碳化硅(sic)等耐热性材料构成，并形成上端闭塞、下端开口的圆筒形状。在内管204的筒中空部形成有处理室201。处理室201构成为能够收容作为衬底的晶片200。
内管204及外管203分别被集流管209从下方支承。集流管209由不锈钢(sus)等金属材料构成，形成为上端及下端开口的圆筒形状。在集流管209内壁的上端部，设置有由sus等金属材料构成、且朝向集流管209的径向内侧延伸出的环状的凸缘部209a。内管204的下端抵接于凸缘部209a的上表面。外管203的下端抵接于集流管209的上端。在外管203与集流管209之间，设置有作为密封部件的o型圈220a。集流管209的下端开口构成为作为处理炉202的炉口，当利用后述的晶舟升降机115而使晶舟217上升时，通过作为盖体的圆盘状的密封盖219而被气密地密封。在集流管209与密封盖219之间，设置有作为密封部件的o型圈220b。
内管204的顶板部形成为平坦形状、外管203的顶板部形成为圆顶形状(domeshape)。若内管204的顶板部采用圆顶形状，则向处理室201内供给的气体不向多张晶片200间流动，而易于流入内管204的顶板部处的圆顶部分的内部空间。通过使内管204的顶板部成为平坦形状，能够使向处理室201内供给的气体高效地向多张晶片200间流动。通过减小内管204的顶板部与后述的晶舟217的顶板之间的间隙(空间)，例如通过使晶片200的排列间隔(间距)成为同程度的大小，能够使气体高效地流向晶片200间。
如图2所示，在内管204的侧壁，形成有收容作为第一喷嘴的喷嘴249a及作为第三喷嘴的喷嘴249c的喷嘴收容室204a、和收容作为第二喷嘴的喷嘴249b的喷嘴收容室204b。喷嘴收容室204a、204b分别从内管204的侧壁向内管204的径向外向突出，并且形成为在垂直方向上延伸的通道(channel)形状。喷嘴收容室204a、204b的内壁构成处理室201的内壁的一部分。喷嘴收容室204a与喷嘴收容室204b沿着内管204的内壁，即沿着收容在处理室201内的晶片200的外周，分别配置在彼此分开规定距离的位置。具体而言，喷嘴收容室204a、204b分别配置在下述这样的位置：连结晶片200的中心和喷嘴收容室204a的中心的直线、与连结晶片200的中心和喷嘴收容室204b的中心的直线所成的中心角(相对于以喷嘴收容室204a、204b的各中心为两端的弧而言的中心角)成为例如30～150°的范围内的角度。收容在喷嘴收容室204a内的喷嘴249a、和收容在喷嘴收容室204b内的喷嘴249b分别配置在分开规定距离的位置。收容在喷嘴收容室204a内的喷嘴249a、249c分别配置在邻近的位置。
从喷嘴收容室204a、204b的下部沿上部、朝向晶片200的装载方向上方而竖立的方式分别设置喷嘴249a～249c。即，喷嘴249a～249c以在排列晶片200的晶片排列区域的侧方的、水平包围晶片排列区域的区域中，沿着晶片排列区域的方式分别设置。如图7的(a)所示，在喷嘴249a～249c的侧面，分别设置有作为第一～第三气体喷出孔的气体喷出孔250a～250c。气体喷出孔250a～250c以与收容在处理室201内的多张晶片200的一张张对应的方式，在从喷嘴249a～249c的下部至上部的范围内的整个区域设置至少与多张晶片200的数量相同的数量。当晶舟217保持例如120张晶片200的情况下，在喷嘴249a～249c的各垂直部的侧面，分别地至少各设置120个气体喷出孔250a～250c。如图1所示，不仅可以将气体喷出孔249a～249c分别设置在晶片排列区域，还可设置在比晶片排列区域靠下侧。气体喷出孔250a～250c例如分别以朝向处理室201的中心的方式开口，从而构成为能够朝向晶片200的中心供给气体。另外，气体喷出孔250a～250c例如分别具有相同的开口面积，进一步以相同的开口间距设置。由上述这些构成，能够促进气体向各晶片200的中心附近供给，能够提高后述成膜处理的晶片面内均匀性。另外，能够容易地使对各晶片200供给的气体的流量、流速在晶片200间变得均匀，能够提高后述成膜处理的晶片间均匀性。
如图2所示，在喷嘴249a～249c上，分别连接有气体供给管232a～232c。在气体供给管232a～232c上，从气流的上游侧起依次分别设置有作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(mfc)241a～241c及作为开闭阀的阀243a～243c。在气体供给管232a～232c的比阀243a～243c靠下游侧，分别连接有供给非活性气体的气体供给管232d～232f。在气体供给管232d～232f上，从气流的上游侧起依次分别设置有mfc241d～241f及阀243d～243f。
从气体供给管232a、232b，作为原料(原料气体)，例如，包含硅(si)(其作为构成待形成的膜的主元素)及卤元素的卤代硅烷原料气体经由mfc241a、241b、阀243a、243b、喷嘴249a、249b而分别供给至处理室201内。
所谓原料气体，是指气态的原料，例如，为将常温常压下为液态的原料气化而得到的气体、常温常压下为气态的原料等。所谓卤代硅烷原料，是指具有卤基的硅烷原料。卤基中包含氯(cl)、氟(f)、溴(br)、碘(i)等卤元素。作为卤代硅烷原料气体，例如，能够使用包含si及cl的原料气体、即能够使用氯硅烷原料气体。氯硅烷原料气体作为si源而发挥作用。作为氯硅烷原料气体，例如，能够使用六氯乙硅烷(si2cl6，简称：hcds)气体。
从气体供给管232c，经由mfc241c、阀243c、喷嘴249c而向处理室201内供给例如含氧(o)气体，作为第一反应物(第一反应气体)。含o气体作为氧化源(氧化剂、氧化气体)即o源而发挥作用。作为含o气体，可使用例如氧(o2)气体。
从气体供给管232a，经由mfc241a、阀243a、喷嘴249a而向处理室201内供给例如含氢(h)气体，作为第二反应物(第二反应气体)。含h气体其单独无法得到氧化作用，但在后述的成膜处理中，通过在特定的条件下与含o气体反应，从而生成原子状氧(atomicoxygen，o)等氧化种，从而发挥作用以提高氧化处理的效率。作为含h气体，例如，可使用氢(h2)气体。
从气体供给管232d～232f，分别经由mfc241d～241f、阀243d～243f、气体供给管232a～232c、喷嘴249a～249c而向处理室201内供给例如氮(n2)气体作为非活性气体。n2气体作为吹扫气体、载气而发挥作用。
主要由气体供给管232a、232b、mfc241a、241b、阀243a、243b构成第一供给系统(原料供给系统)。主要由气体供给管232a、232c、mfc241a、241c、阀243a、243c构成第二供给系统(反应物供给系统)。主要由气体供给管232d～232f、mfc241d～241f、阀243d～243f构成非活性气体供给系统。
上述各种气体供给系统中的任一者或所有供给系统可以构成为集成有阀243a～243f、mfc241a～241f等而成的集成型气体供给系统248。集成型气体供给系统248以下述方式构成：分别与气体供给管232a～232f连接，并通过后述的控制器121来控制各种气体向气体供给管232a～232f内的供给动作，即，阀243a～243f的开闭动作、利用mfc241a～241f进行的流量调节动作等。集成型气体供给系统248构成为一体型或分离型集成单元，并以下述方式构成：能够相对于气体供给管232a～232f等以集成单元单位的形式进行拆装，能够以集成单元单位的形式进行集成型供给系统248的维护、交换、增设等。
在内管204的侧面，分别在垂直方向上细长地开设有例如构成为狭缝状贯穿孔的排气口(排气狭缝)204c、204d。排气口204c、204d在主视下为例如矩形，在从内管204的侧壁的下部至上部的范围内分别设置。处理室201内与作为内管204与外管203之间的圆环状空间的排气空间205经由排气口204c、204d而连通。排气口204c、204d分别配置在俯视下分别与气体喷出孔250a、250b隔着收容在处理室201内的晶片200的中心且不与气体喷出孔250a、250b相对的位置。具体而言，当将气体喷出孔250a、250b连结的线段作为线段a时，排气口204c、204d在俯视下分别配置在线段a的垂直二等分线即直线b上。需要说明的是，直线b通过晶片200的中心。连结气体喷出孔250a、250b的线段a、与通过排气口204c、204d的直线b彼此垂直，另外，气体喷出孔250a、250b分别配置在以直线b为基准呈线对称的位置。
如图1所示，在外管203的下部连接有经由排气空间205将处理室201内的气氛排气的排气管231。在排气管231上，经由检测排气空间205内、即检测处理室201内压力的作为压力检测器(压力检测部)的压力传感器245及作为压力调节器(压力调节部)的apc(autopressurecontroller)阀244，连接有作为真空排气装置的真空泵246。apc阀244以下述方式构成，即，通过在使真空泵246工作的状态下将阀开闭，能够对处理室201内进行真空排气及停止真空排气，进而，通过在使真空泵246工作的状态下基于由压力传感器245检测到的压力信息来调节阀开度，能够调节处理室201内的压力。主要由排气管231、apc阀244、压力传感器245构成排气系统。也可考虑在排气系统中包括排气口204c、204d、排气空间205，真空泵246。
集流管209的下端开口经由o型圈220b而被密封盖219气密地密封。密封盖219由sus等金属材料构成，形成为圆盘状。在密封盖219的下方设置有用于使晶舟217旋转的旋转机构267。旋转机构267的旋转轴255贯穿密封盖219并连接于晶舟217。旋转机构267以通过使晶舟217旋转来使晶片200旋转的方式构成。密封盖219以通过垂直地设置在反应管210外部的作为升降机构的晶舟升降机115而在垂直方向上升降的方式构成。晶舟升降机115构成为通过使密封盖219升降来将被晶舟217支承的晶片200向处理室201内搬入和向处理室201外搬出(搬送)的搬送装置(搬送机构)。
作为衬底支承件的晶舟217以下述方式构成：使多张(例如25～200张)晶片200以水平姿势且以彼此中心对齐的状态在垂直方向上排列，将其呈多层地进行支承，即将晶片200隔开间隔地排列。晶舟217例如由石英、sic等耐热性材料构成。在晶舟217的下部，呈多层地支承有由例如石英、sic等耐热性材料构成的隔热板218。
在外管203与内管204之间，设置有作为温度检测器的温度传感器263。通过基于由温度传感器263检测到的温度信息来调节向加热器207的通电情况，从而使处理室201内的温度成为所期望的温度分布。温度传感器263沿外管203的内壁设置。
如图3所示，作为控制部(控制手段)的控制器121以具有cpu(centralprocessingunit)121a、ram(randomaccessmemory)121b、存储装置121c、i/o端口121d的计算机的形式构成。ram121b、存储装置121c、i/o端口121d以能够经由内部总线121e与cpu121a进行数据交换的方式构成。控制器121连接有例如以触摸面板等形式构成的输入输出装置122。
存储装置121c例如由闪存、hdd(harddiskdrive)等构成。在存储装置121c内，以可读取的方式存储有：控制衬底处理装置的动作的控制程序、记载有后述成膜处理的步骤、条件等的工艺制程等。工艺制程是以使控制器121执行后述成膜处理工序的各步骤、并能获得规定结果的方式组合得到的，其作为程序发挥功能。以下，将工艺制程、控制程序等统称地简称为程序。另外，将工艺制程也简单称为制程。在本说明书中使用用语“程序”时，有时仅单独包含制程，有时仅单独包含控制程序，或者有时包含上述两者。ram121b以存储区域(工作区)的形式构成，该存储区域暂时保持通过cpu121a读取的程序、数据等。
i/o端口121d连接于上述mfc241a～241f、阀243a～243f、压力传感器245、apc阀244、真空泵246、加热器207、温度传感器263、旋转机构267、晶舟升降机115等。
cpu121a构成为：从存储装置121c读取并执行控制程序，并且根据来自输入输出装置122的操作命令的输入等从存储装置121c读取制程。cpu121a构成为：按照读取的制程的内容，对利用mfc241a～241f进行的各种气体的流量调节动作、阀243a～243f的开闭动作、基于apc阀244的开闭动作及压力传感器245并利用apc阀244进行的压力调节动作、真空泵246的起动及停止、基于温度传感器263进行的加热器207的温度调节动作、利用旋转机构267进行的晶舟217的旋转及旋转速度调节动作、利用晶舟升降机115进行的晶舟217的升降动作等进行控制。
可以通过将存储于外部存储装置(例如hdd等磁盘；cd等光盘；mo等光磁盘；usb存储器等半导体存储器)123的上述程序安装在计算机中来构成控制器121。存储装置121c、外部存储装置123以计算机可读取的记录介质的形式构成。以下，也将它们统一简称为记录介质。本说明书中使用记录介质的用语时，有时仅单独包含存储装置121c、有时仅单独包含外部存储装置123、或有时包含上述两者。需要说明的是，程序向计算机的提供可以不使用外部存储装置123，而使用网络、专用线路等通信手段。
(2)衬底处理工序
使用图4，对下述顺序例进行说明：使用上述衬底处理装置，作为半导体器件的制造工序的一个工序，在作为衬底的晶片200上形成硅氧化膜(sio膜)的顺序例。在以下说明中，构成衬底处理装置的各部的动作由控制器121控制。
在图4所示的成膜顺序中，通过将非同时地进行下述步骤1和下述步骤2的循环进行规定次数(1次以上)，从而在晶片200上形成sio膜作为包含si及o的膜，所述步骤1为经由作为第一喷嘴的喷嘴249a、和配置在与喷嘴249a分开的位置的作为第二喷嘴的喷嘴249b，对处理室201内的晶片200供给作为原料的hcds气体，并从配置于在俯视下与喷嘴249a的气体喷出孔250a及喷嘴249b的气体喷出孔250b不相对的位置处的多个排气口204c、204d排气；所述步骤2为经由作为第三喷嘴的喷嘴249c而对处理室201内的晶片200供给作为反应物的o2气体，从多个排气口204c、204d排气。
需要说明的是，上述的步骤2包含对晶片200同时供给作为反应物的o2气体、作为反应物的h2气体的期间。h2气体的供给利用喷嘴249a进行。
在本说明书中，方便起见，有时也将图4所示的成膜顺序按照以下方式表示。对于后述变形例、其他实施方式中的成膜顺序而言，也使用同样的表述。
在本说明书中使用用语“晶片”时，有时指晶片本身，有时指由晶片和形成于其表面的规定层、膜等得到的层叠体。在本说明书中使用用语“晶片的表面”时，有时指晶片本身的表面，有时指形成于晶片上的规定层等的表面。在本说明书中，当记载有“在晶片上形成规定的层”时，有时指在晶片本身的表面上直接形成规定层，有时指在形成于晶片上的层等上形成规定的层。在本说明书中，使用用语“衬底”时，也与使用用语“晶片”时的情况含义相同。
(晶片填充及晶舟加载)
将多张晶片200填充于晶舟217(晶片填充)。然后，如图1所示，通过晶舟升降机115而将支承有多张晶片200的晶舟217抬起并搬入处理室201内(晶舟加载)。在该状态下，密封盖219处于经由o型圈220b而将集流管209的下端密封的状态。
(压力调节及温度调节)
通过真空泵246进行将处理室201内真空排气(减压排气)，以使得处理室201内、即晶片200存在的空间成为所期望的压力(真空度)。此时，处理室201内的压力通过压力传感器245进行测定，基于所测得的压力信息来反馈控制apc阀244。此外，通过加热器207加热处理室201内的晶片200以使其成为所期望的温度。此时，基于温度传感器263检测到的温度信息来反馈控制向加热器207的通电情况，以使得处理室201内成为所期望的温度分布。此外，利用旋转机构267开始晶片200的旋转。处理室201内的排气、晶片200的加热及旋转均至少在直到对晶片200的处理结束的期间持续进行。
(成膜步骤)
然后，依次进行步骤1、2。
[步骤1]
在本步骤中，从配置在分开的位置的喷嘴249a、249b，对处理室201内的晶片200同时供给hcds气体。
具体而言，打开阀243a、243b，向气体供给管232a、232b内流入hcds气体。hcds气体利用mfc241a、241b进行流量调节，经由喷嘴249a、249b而被供给至处理室201内。从喷嘴249a、249b的气体喷出孔250a、250b向处理室201内供给的hcds气体分别如图2中以单点划线的箭头所示的那样，朝向晶片200的中心流动，在晶片200的中心近旁撞击并减速后，在晶片200的面内扩散(分散)，分别朝向排气口204c、204d流动。此时，在晶片200的面内整个区域的范围内供给hcds气体。然后，hcds气体经由排气口204c、204d而向排气空间205内流动，并从排气管231排气。此时，打开阀243d～243f，也可以向气体供给管232d～232f内流入n2气体。这种情况下，n2气体利用mfc241d～241f进行流量调节，经由喷嘴249a～249c而被供给至处理室201内，经由排气口204c、204d、排气空间205而从排气管231排气。
通过对晶片200供给hcds气体，从而在晶片200的表面上形成包含cl的含si层(第一层)。包含cl的含si层通过hcds在晶片200的表面上物理吸附、hcds的一部分分解而得到的物质在晶片200的表面上化学吸附、hcds热分解等而形成。即，包含cl的含si层既可以是hcds、hcds的一部分分解而得到的物质的吸附层(物理吸附层、化学吸附层)，也可以是包含cl的si层。以下，也将包含cl的含si层简称为含si层。
在晶片200上形成含si层后，关闭阀243a、243b，停止向处理室201内的hcds气体的供给。并且，将处理室201内真空排气，将残留在处理室201内的气体等从处理室201内排除。此时，打开阀243d～243f，向处理室201内供给n2气体。n2气体作为吹扫气体发挥作用。
[步骤2]
在步骤1结束后，从配置在接近位置的喷嘴249c、249a对处理室201内的晶片200同时供给o2气体及h2气体。
具体而言，打开阀243c、243a，分别向气体供给管232c、232a内流入o2气体、h2气体。o2气体、h2气体分别利用mfc241c、241a进行流量调节，经由喷嘴249c、249a而被供给至处理室201内。从喷嘴249c、249a的气体喷出孔250c、250a分别向处理室201内供给的o2气体、h2气体分别朝向晶片200的中心流动，在此过程中，在处理室201内混合并发生反应，在晶片200的面内扩散，然后，经由排气口204c、204d、排气空间205而从排气管231排气。此时，对晶片200同时且一同供给o2气体及h2气体。阀243d～243f的开闭控制设为与步骤1中的阀243d～243f的开闭控制相同。
通过向处理室201内同时且一同供给o2气体及h2气体，上述气体在经加热的减压气氛下通过非等离子体而以热的方式被活化(激发)并反应，由此，生成包含原子状氧(o)等氧而不含水分(h2o)的氧化种。并且，主要利用上述氧化种对在步骤1中在晶片200上形成的含si层进行氧化处理。上述氧化种具有的能量比在含si层中包含的si-cl键等的键能高，因此，通过将该氧化种的能量施加至含si层，含si层中包含的si-cl键等被切断。与si之间的键被切断的cl等被从层中除去，作为cl2、hcl等排出。另外，通过与cl等之间的键被切断而剩余的si的结合键与氧化种中所含的o结合，从而形成si-o键。由此，含si层转化(改质)为包含si及o、且cl等杂质的含有量少的层、即高纯度的sio层(第二层)。通过上述氧化处理，与单独供给o2气体的情况、单独供给h2o气体(水蒸气)的情况相比，能够大幅提高氧化能力。即，通过在减压气氛下向o2气体添加h2气体，从而与o2气体单独供给的情况、h2o气体单独供给的情况相比，可得到大幅提高氧化能力的效果。
当含si层转化为sio层后，关闭阀243c、243a，分别停止向处理室201内供给o2气体及h2气体。另外，利用与步骤1相同的处理步骤，将残留在处理室201内的气体等从处理室201内排除。
[实施规定次数]
通过将非同时、即非同步地进行步骤1、2的循环进行1次以上(n次)，从而能够在晶片200上形成所期望的膜厚的sio膜。上述的循环优选重复多次。即，优选的是，使每一循环形成的sio层的厚度小于所期望的膜厚，并且将上述循环重复多次，直至通过层叠sio层而形成的sio膜的膜厚达到所期望的膜厚。
作为步骤1中的处理条件，可例示：
hcds气体供给流量(每个气体供给管)：5～2000sccm、优选为50～1000sccm
hcds气体供给时间：1～120秒，优选为1～60秒
n2气体供给流量(每个气体供给管)：0～10000sccm
处理温度：250～800℃，优选为400～700℃
处理压力：1～2666pa，优选为67～1333pa。
作为步骤2中的处理条件，可例示：
o2气体供给流量：100～10000sccm
h2气体供给流量：100～10000sccm
o2气体及h2气体供给时间：1～120秒，优选为1～60秒
处理压力：13.3～1333pa，优选为13.3～399pa。其他处理条件设为与步骤1中的处理条件相同。
作为原料气体，除了hcds气体以外，还可使用单氯硅烷(sih3cl，简称：mcs)气体、二氯硅烷(sih2cl2，简称：dcs)气体、三氯硅烷(sihcl3，简称：tcs)气体、四氯硅烷(sicl4，简称：stc)气体、八氯三硅烷(si3cl8，简称：octs)气体等氯硅烷原料气体。
作为第一反应气体，除了o2气体以外，还能够使用一氧化二氮(n2o)气体、一氧化氮(no)气体、二氧化氮(no2)气体、臭氧(o3)气体、h2o气体、一氧化碳(co)气体、二氧化碳(co2)气体等含o气体。
作为第二反应气体，除了h2气体以外，能够使用重氢(d2)气体等含h气体。
作为非活性气体，除了n2气体以外，例如，还能够使用ar气体、he气体、ne气体、xe气体等稀有气体。
(后吹扫～大气压恢复)
成膜步骤结束后，分别从气体供给管232d～232f向处理室201内供给n2气体，经由排气口204c、204d、排气空间205从排气管231排气。n2气体作为吹扫气体发挥作用。由此，处理室201内被吹扫，残留在处理室201内的气体、反应副生成物被从处理室201内除去(后吹扫)。然后，处理室201内的气氛被置换为非活性气体(非活性气体置换)，处理室201内的压力恢复至常压(大气压恢复)。
(晶舟卸载及晶片取出)
利用晶舟升降机115将密封盖219下降，将集流管209的下端打开。然后，处理完成的晶片200在被晶舟217支承的状态下从集流管209的下端被搬出到反应管210的外部(晶舟卸载)。将处理完成的晶片200搬出至反应管210的外部后，将其从晶舟217取出(晶片取出)。
(3)本实施方式的效果
根据本实施方式，可得到以下所示的一种或多种效果。
(a)通过将多个排气口204c、204d分别配置在俯视下分别与气体喷出孔250a、250b隔着收容在处理室201内的晶片200的中心且不与气体喷出孔250a、250b相对的位置，从而能够提高在晶片200上形成的sio膜的晶片面内膜厚分布(以下，也简称为面内膜厚分布)的控制性。
这是由于，如图8的(a)所示，当在内管上设置一个排气口、将该排气口配置于在俯视下隔着收容在处理室内的晶片的中心而与第一气体喷出孔相对的位置的情况下，从第一、第二气体喷出孔向处理室内供给的hcds气体在图中以单点划线的箭头所示那样的方式流动。即，从第一气体喷出孔供给的hcds气体经由晶片的中心朝向排气口而在几乎不减速的情况下以直线方式流动，经由排气口而向处理室外排出。另外，从第二气体喷出孔供给的hcds气体在没有到达晶片的中心的情况下朝向排气口改变方向，经由排气口而向处理室外排出。即，在如图8的(a)那样配置排气口的情况下，从第一、第二气体喷出孔同时供给的hcds气体难以在晶片的中心近旁撞击、减速、从而难以在晶片的面内分散。这种情况下，形成在晶片上的sio膜的面内膜厚分布成为在晶片的表面的周缘部(外周部)最厚、随着接近中央部而逐渐变薄的分布(以下，也称为中央凹分布)，此外，存在其程度变强的情况。即便是在内管上设置多个排气口的情况下，当多个排气口中的至少任意排气口配置于与第一、第二气体喷出孔中的任意喷出孔相对的位置时，这种趋势也会相同。
与此相对，如图8的(b)所示，当在内管上设置两个排气口、将这两个排气口分别配置在俯视下与第一、第二气体喷气孔隔着收容在处理室内的晶片的中心且不与第一、第二气体喷气孔相对的位置的情况下，从第一、第二气体喷出孔向处理室内供给的hcds气体在图中以单点划线的箭头所示那样的方式流动。即，从第一、第二气体喷出孔供给的hcds气体朝向晶片的中心流动、在晶片的中心近旁撞击并减速，从而在晶片的面内分散后分别朝向两个排气口流动。当将排气口按图8的(b)那样的方式配置时，能够缓和形成在晶片上的sio膜的中央凹分布的程度。另外，能够实现使sio膜的面内膜厚分布在自晶片200表面的中央部至周缘部的范围内成为膜厚变化少的平坦的膜厚分布(以下，也成为平坦分布)、或形成在晶片表面的周缘部最薄、随着接近中央部而逐渐变厚的分布(以下，也称为中央凸分布)。即，能够在广范围内控制在晶片上形成的sio膜的面内膜厚分布，能够提高面内膜厚均匀性。
(b)如本实施方式这样，当将多个排气口204c、204d分别配置于在俯视下位于连结气体喷出孔250a和气体喷出孔250b的线段a的垂直二等分线即直线b上的情况下，能够进一步提高在晶片200上形成的sio膜的面内膜厚分布的控制性。这是由于，当将排气口204c、204d以这种方式配置的情况下，不仅能够使从气体喷出孔250a、250b同时供给的hcds气体在晶片的中心近旁撞击、并使其减速，而且，还能够使在晶片200的中心撞击后的hcds气体以直线b为轴呈大致线对称地扩散(分散)。由此，能够进一步提高在晶片200上形成的sio膜的面内膜厚均匀性。
(c)在使用hcds气体以外的上述的原料气体的情况下、使用o2气体以外的上述含o气体的情况下、使用h2气体以外的上述含h气体的情况下、使用n2气体以外的上述非活性气体的情况下，也同样能够获得上述效果。
(4)变形例
本实施方式可按照以下变形例的方式进行变更。另外，这些变形例可任意组合。
(变形例1)
如图6的(a)所示，也可以在内管204的侧壁上设置四个排气口204c’～204f’。这种情况下，在俯视下以连结气体喷出孔250a、250b的线段a的垂直二等分线即直线b为基准，线对称地配置四个排气口204c’～204f’。即，连结排气口204c’、204d’的线段c’与直线b相互垂直，另外，将排气口204c’、204d’分别配置在以直线b为基准呈线对称的位置。另外，使连结排气口204e’、204f’的线段d’与直线b相互垂直，另外将排气口204e’、204f’分别配置在以直线b为基准呈线对称的位置。
另外，如图6(b)所示，也可以在内管204的侧壁设置三个排气口204c”～204e”。这种情况下，将三个排气口204c”～204e”中的至少一个(这里为排气口204e”)配置于在俯视下位于连结气体喷出孔250a、250b的线段a的垂直二等分线即直线b上，将三个排气口204c”～204e”中的所述至少一个以外(这里排气口204c”、204d”)配置为以直线b为基准呈线对称。即，将排气口204e”配置于直线b上，另外，使连结排气口204c”、204d”的线段c”与直线b相互垂直，进而将排气口204c”、204d”分别配置在以直线b为基准呈线对称的位置。
在上述这些情况下，当实施图4所示的上述成膜顺序时，也可得到与使用图1、图2所示的衬底处理装置的情况相同的效果。另外，通过增加设置在内管204的排气口的数量，能够使在晶片200的中心撞击的hcds气体更均匀地在晶片200的面内扩散(分散)，能够进一步提高在晶片200上形成的sio膜的面内膜厚均匀性。
(变形例2)
如图5所示，在内管204的顶板面上，也可以设置开口204t作为不同于排气口204c、204d的排气口。
在上述情况下，当实施图4所示的上述成膜顺序时，也可得到与使用图1、图2所示的衬底处理装置的情况相同的效果。另外，通过在内管204的上部设置开口204t，当进行步骤1、2时，能够提高处理室201上部的气体置换的效率、抑制处理室201上部的压力上升。由此，能够使处理室201内的各种气体的浓度分布(晶片装载方向上的分布)变得适当，由此，能够提高晶片间膜厚均匀性。
需要说明的是，通过适当地调节内管204的上部和晶舟217的上端处与顶板之间的间隙(间隙)，或适当地调节开口204t的口径，从而能够对晶片间膜厚分布进行微调。
(变形例3)
在使用图1～图4、图7的(a)说明的实施方式中，示出了使喷嘴249a、249b的气体喷出孔250a、250b的构成(配置、间距、孔数)彼此相同的例子，但本实施方式不限于上述方式。即，喷嘴249a、249b的气体喷出孔250a、250b的构成(配置、间距、孔数)也可以彼此不同。
例如，如图7的(b)所示，也可以在喷嘴249a中，在下部至上部的整个区域内设置气体喷出孔250a，在喷嘴249b中，仅在上部设置气体喷出孔250b、而在除此以外的部分不设置气体喷出孔250b。另外例如，如图7的(c)所示，也可以在喷嘴249a中在下部至上部的整个区域内设置气体喷出孔250a，在喷嘴249b中仅在下部设置气体喷出孔250b、而在除此以外的部分不设置气体喷出孔250b(使全长缩短，在其侧面的整个区域内设置气体喷出孔250b)。另外例如，如图7(d)所示，也可以在喷嘴249a中在上部不设置气体喷出孔250(全长也会缩短)、而在除此以外的部分的整个区域内设置气体喷出孔250a，在喷嘴249b中仅在上部设置气体喷出孔250b、而在除此以外的部分中不设置气体喷出孔250b。另外例如，如图7的(e)所示，也可以在喷嘴249a、249b中在下部至上部的整个区域内分别设置气体喷出孔250a、250b，并且在喷嘴249a、249b的各自的顶板部上分别设置朝向垂直方向开口的气体喷出孔(顶板孔)251a、251b。这种情况下，优选的是，使气体喷出孔251a的开口面积(直径)大于气体喷出孔250a的开口面积(直径)，使气体喷出孔251b的开口面积(直径)大于气体喷出孔250b的开口面积(直径)。例如，优选将气体喷出孔251a的直径设为气体喷出孔250a的直径的2倍以上且8倍以下的大小，优选将气体喷出孔251b的直径设为气体喷出孔250b的直径的2倍以上且8倍以下的大小。需要说明的是，也可以在喷嘴249a、249b之中的一方的喷嘴的顶板部不设置顶板孔。
在上述这些情况下，当实施图4所示的上述成膜顺序时，也可得到与使用图1、图2所示的衬底处理装置的情况相同的效果。另外，当进行步骤1时，能够对处理室201内的hcds气体的浓度分布(晶片装载方向上的分布)进行微调从而使之变得适当，由此，能够提高晶片间膜厚均匀性。
这是由于，向处理室内供给的hcds气体通过被加热而热分解为a×si+b×sicl2+c×sicl4(这里a、b、c分别为任意数，且表示相对于分解生成物的总量而言的比例)。在上述分解生成物之中，有助于sio膜形成的成分主要是sicl2。根据发明人等的深入研究，探明了在晶片排列区域的中央部，由热分解引起的sicl2的生成量变得比较多，sio膜的形成速率具有变高的趋势。另一方面，还探明了在晶片排列区域的上部、下部，由热分解引起的sicl2的生成量变得比较少，sio膜的形成速率具有变低的趋势。图9的(a)为表示向处理室内供给的hcds气体的温度的图。图9的(a)的横坐标表示hcds气体的温度[℃]，纵坐标表示晶片的收容位置(120为上部，0为下部)。如图9的(a)所示，可知向处理室内供给的hcds气体的温度在晶片排列区域的下部为300℃左右，与此相对，在上部为700℃左右。图9的(b)为表示hcds气体的热分解特性的图。图9的(b)的横坐标表示hcds气体的温度[℃]，纵坐标表示由hcds的热分解引起的sicl2的生成量[a.u.]。根据图9的(b)可知，对于sicl2的生成量而言，当hcds气体的温度在小于350℃的范围时少，在400～500℃的范围内变得最大，超过此范围、例如若达到600℃左右，则再次减少。需要说明的是，若hcds气体的温度达到800℃，则会发生2si2cl6→si+3sicl3这样的热分解反应，sicl2几乎不会生成。由上述这些结果可知，在晶片排列区域的中央部，有助于sio膜形成的sicl2的生成量变多，在晶片排列区域的上部、下部，有助于sio膜形成的sicl2的生成量变少。这种情况下，有时称为下述分布：在晶片上形成的sio膜的晶片间膜厚分布在晶片排列区域的中央部最厚，在晶片排列区域的下部、上部变薄的分布(弓形状分布)。
针对如上所述的课题，使用如图7的(b)～图7的(e)中的任一项所示的喷嘴249a、249b是非常有效的。通过使用图7的(b)～图7的(e)中任一项所示的喷嘴249a、249b，能够向晶片排列区域的上部、下部供给(补充)hcds气体，能够促进有助于sio膜形成的sicl2的生成。由此，能够提高在晶片200上形成的sio膜的晶片间膜厚均匀性、能够减轻上述弓形状分布的程度。
＜其他实施方式＞
以上，具体说明了本发明的实施方式。但本发明不限于上述实施方式、在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，针对使喷嘴收容室204a、204b为不同大小、形状、容积的例子进行了说明，但也可使它们成为相同的大小、形状、容积。通过使喷嘴收容室204a、204b的大小、形状、容积相同，能够使从喷嘴249a、249b供给的hcds气体的供给环境、供给条件一致，能够进一步提高sio膜的面内膜厚均匀性。
另外例如，作为反应物，也可以使用氨(nh3)气体等含氮(n)气体、丙烯(c3h6)气体等含碳(c)气体、三乙胺((c2h5)3n，简称：tea)气体等含n及c的气体、三氯化硼(bcl3)气体等含硼(b)气体等，利用以下所示的成膜顺序，在衬底上形成硅氧氮化膜(sion膜)、硅氮化膜(sin膜)、硅碳氮化膜(sicn膜)、硅氧碳氮化膜(siocn膜)、硅硼碳氮化膜(sibcn膜)、硅硼氮化膜(sibn膜)等。在上述这些情况下，可得到与上述实施方式相同的效果。供给上述反应物时的处理步骤、处理条件例如可设为与在上述实施方式中供给反应物时的处理步骤、处理条件相同。
另外例如，也可以作为原料使用四氯化钛(ticl4)气体、三甲基铝(al(ch3)3，简称：tma)气体等，利用以下所示的成膜顺序，在衬底上形成钛氮化膜(tin膜)、钛氧氮化膜(tion膜)、钛铝碳氮化膜(tialcn膜)、钛铝碳化膜(tialc膜)、钛碳氮化膜(ticn膜)、钛氧化膜(tio膜)等。在上述这些情况下，也可得到与上述实施方式相同的效果。供给上述原料、反应物时的处理步骤、处理条件也可设为与在上述实施方式中供给原料、反应物时的处理步骤、处理条件相同。
优选的是，衬底处理所使用的制程根据处理内容而分别准备，并借助电通信线路、外部存储装置123预先存储在存储装置121c内。而且，优选的是，在开始衬底处理之际，cpu121a根据衬底处理的内容从存储在存储装置121c内的多个制程之中适当地选择出恰当的制程。由此，利用1台衬底处理装置能够再现性良好地形成各种各样的膜种类、组成比、膜品质、膜厚的膜。此外，能够减少操作者的负担，在避免操作失误的同时，能够迅速开始衬底处理。
上述制程不限于新作成的情况，例如，可以通过改变已经安装在衬底处理装置中的已有制程来准备。在改变工艺制程时，可以经由电气通信线路、记录有该制程的记录介质将改变后的制程安装在衬底处理装置中。此外，还可以操作已有的衬底处理装置所具备的输入输出装置122，直接改变已经安装在衬底处理装置中的已有制程。
在上述实施方式中，对使用批量式衬底处理装置(一次处理多张衬底)来形成膜的例子进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，例如，也优选适用于使用单片式衬底处理装置(一次处理1张或数张衬底)形成膜的情形。此外，在上述实施方式中，对使用具有热壁型的处理炉的衬底处理装置来形成膜的例子进行了说明。本发明并不限定于上述实施方式，也优选适用于使用具有冷壁型的处理炉的衬底处理装置来形成膜的情形。在使用上述衬底处理装置的情况下，也能够通过与上述实施方式、变形例相同的顺序、处理条件来进行成膜，可得到与上述实施方式、变形例相同的效果。
另外，上述各种实施方式可组合使用。此时的处理步骤、处理条件可设为与例如上述实施方式的处理步骤、处理条件相同。