本发明涉及衬底处理装置、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，有对多张衬底供给原料及反应物，在上述衬底之上形成膜的处理的情况(例如，参见专利文献1、2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-236129号公报
专利文献2：日本特开2014-063959号公报
技术实现要素：
本发明的目的在于，提供一种当在多张衬底上形成膜时，能够提高在衬底上形成的膜的衬底间膜厚均匀性的技术。
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，对所述处理室内的衬底供给反应物，其中，所述第一喷嘴具有第一顶板孔和多个第一侧孔，所述第一顶板孔设置于顶板(ceiling)部且朝向垂直方向开口，第一侧孔设置于侧部且朝向水平方向开口，所述第一顶板孔的开口面积大于所述第一侧孔的开口面积。
发明效果
根据本发明，当在多张衬底上形成膜时，能够提高在衬底上形成的膜的衬底间膜厚均匀性。
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：为表示本发明的一个实施方式的成膜顺序的图。
图5：(a)为表示本发明的一实施方式中适合使用的第一、第二喷嘴的构成例的图，(b)为表示其变形例的图。
图6：(a)为表示比较例的处理室内中的hcds气体的浓度分布的图，(b)为表示实施例的处理室内中的hcds气体的浓度分布的图。
图7：分别地，(a)为表示实施例及比较例的sio膜的晶片间膜厚均匀性的评价结果的图，(b)为表示实施例及比较例的sio膜的晶片面内膜厚均匀性的评价结果的图。
图8：为表示实施例及比较例的处理室内的h2气体的浓度分布的图。
附图标记说明
200晶片(衬底)
249a喷嘴(第一喷嘴)
250a气体供给孔(第一侧孔)
251a气体供给孔(第一顶板孔)
249b喷嘴(第二喷嘴)
250b气体供给孔(第二侧孔)
具体实施方式
＜本发明的一实施方式＞
以下，使用图1～图5中的(a)，说明本发明的一实施方式。
(1)衬底处理装置的构成
如图1所示，处理炉202具有作为加热手段(加热机构)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)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置有反应管203。反应管203例如由石英(sio2)或碳化硅(sic)等耐热性材料形成，并形成上端封闭、下端开口的圆筒形状。在反应管203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。
在处理室201内，以贯穿反应管203的下部侧壁的方式，设置有作为第一喷嘴的喷嘴249a、及作为第二喷嘴的喷嘴249b。在喷嘴249a、249b上，分别连接有气体供给管232a、232b。
在气体供给管232a、232b上，从气流的上游侧开始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、241b及作为开闭阀的阀243a、243b。在与气体供给管232a、232b的阀243a、243b相比更靠下游侧分别连接有供给非活性气体的气体供给管232c、232d。在气体供给管232c、232d上，从气流的上游侧开始依次分别设置有mfc241c、241d及阀243c、243d。
如图2所示，喷嘴249a、249b以沿着反应管203的内壁的下部至上部(处理室201的顶板部)、朝向晶片200的装载方向上方竖立的方式，被分别设置于反应管203的内壁和晶片200之间的俯视下呈圆环状的空间。也就是说，喷嘴249a、249b以沿着晶片排列区域的方式被分别设置于排列有晶片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。
如图5中的(a)所示，在喷嘴249a的顶板部设置有供给气体的作为第一顶板孔的气体供给孔251a。气体供给孔251a朝向垂直方向上方开口，能够朝向处理室201的顶板部供给气体。在喷嘴249b的顶板部，不设置朝向垂直方向上方开口的顶板孔。
在喷嘴249a、249b的侧面，分别设置有供给气体的作为第一侧孔的气体供给孔250a，及作为第二侧孔的气体供给孔250b。气体供给孔250a、250b分别以朝向反应管203的中心的方式开口，能够朝向晶片200供给气体。气体供给孔250a、250b从反应管203的下部至上部的范围内设置多个。当后述的晶舟217保持例如120张晶片200的情况下，在喷嘴249a、249b的侧面，气体供给孔250a、250b以与晶片200一张一张对应的方式设置120个(与晶片200的收容张数相同的个数)。
在本实施方式中，设置的多个气体供给孔250a、250b各自的开口面积成为彼此相同的大小。另外，气体供给孔251a的开口面积比各个气体供给孔250a的开口面积大。具体而言，气体供给孔251a、250a分别构成为圆形，所设置的多个气体供给孔250a、250b各自的直径成为彼此相同的大小，气体供给孔251a的直径成为各个气体供给孔250a、250b的直径的2倍以上且8倍以下的范围内的大小。
从气体供给管232a，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、阀243a、喷嘴249a而供给至处理室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232b，经由mfc241b、阀243b、喷嘴249b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232c、232d分别经由mfc241c、241d，阀243c、243d，气体供给管232a、232b，喷嘴249a、249b而向处理室201内供给例如氮(n2)气作为非活性气体。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、mfc241a、阀243a构成第一供给系统(原料供给系统)。主要由气体供给管232a、232b、mfc241a、241b、阀243a、243b构成第二供给系统(反应物供给系统)。主要由气体供给管232c、232d、mfc241c、241d、阀243c、243d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～243d、mfc241a～241d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～232d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～232d内的供给动作，即，阀243a～243d的开闭动作、利用mfc241a～241d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～232d等以集成单元单位进行拆装，能够以集成单元单位进行集成型供给系统248的维护、交换、增设等。
在反应管203的侧壁下方连接有对处理室201内的气氛进行排气的排气管231。在排气管231上，经由作为检测处理室201内压力的压力检测器(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内进行真空排气及真空排气停止，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。可考虑在排气系统中包括真空泵246。
在反应管203的下方设置有作为炉口盖体(能够将反应管203的下端开口气密地封闭)的密封盖219。密封盖219例如由sus等金属材料构成，形成为圆盘状。在密封盖219的上表面设置有作为密封部件(与反应管203的下端抵接)的o型圈220。在密封盖219的下方设置有使后述的晶舟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并与晶舟217连接。旋转机构267以使晶舟217旋转从而使晶片200旋转的方式构成。密封盖219以下述方式构成：通过作为升降机构(设置于反应管203的外部)的晶舟升降机115而在垂直方向上进行升降。晶舟升降机115构成为通过使密封盖219升降，从而将晶片200向处理室201内外搬入及搬出(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。
在反应管203内，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沿反应管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、从而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～241d、阀243a～243d、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～241d进行的各种气体的流量调节动作、阀243a～243d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，通过将包含利用喷嘴249a对晶片200供给hcds气体的步骤1、和利用喷嘴249b对晶片200供给o2气体的步骤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。
需要说明的是，上述步骤2包含对晶片200同时供给o2气体和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220而将反应管203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，对处理室201内的晶片200供给hcds气体。
具体而言，打开阀243a，向气体供给管232a内流入hcds气体。hcds气体利用mfc241a进行流量调节，经由喷嘴249a而被供给至处理室201内。hcds气体分别经由设置于喷嘴249a的气体供给孔251a及气体供给孔250a而被供给至处理室201内，然后，从排气管231排气。此时，对晶片200供给hcds气体。此时，也可以打开阀243c、243d，从而向气体供给管232c、232d内流入n2气体。这种情况下，n2气体利用mfc241c、241d进行流量调节，经由喷嘴249a、249b而被供给至处理室201内。
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，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243c、243d，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，从不同的喷嘴对处理室201内的晶片200同时供给o2气体及h2气体。
具体而言，打开阀243b、243a，分别向气体供给管232b、232a内流入o2气体、h2气体。o2气体、h2气体分别利用mfc241b、241a进行流量调节，经由喷嘴249b、249a而被供给至处理室201内。o2气体经由设置于喷嘴249b的各个气体供给孔250b而被供给至处理室201内，h2气体经由设置于喷嘴249a的气体供给孔251a及各个气体供给孔250a而被供给至处理室201内。o2气体和h2气体在处理室201内混合并反应，然后，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243c、243d的开闭控制设为与步骤1中的阀243c、243d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243b、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：10～2000sccm、优选为100～1000sccm
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)：10～10000sccm
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、h2气体+o3气体、水蒸气(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。
(后吹扫及大气压恢复)
成膜步骤结束后，分别从气体供给管232c、232d向处理室201内供给n2气体，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，将反应管203的下端打开。然后，处理完成的晶片200在被晶舟217支承的状态下从反应管203的下端被搬出到反应管203的外部(晶舟卸载)。将处理完成的晶片200搬出至反应管203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)通过在供给hcds气体的喷嘴249a的顶板部设置气体供给孔251a，并使其开口面积大于在喷嘴249a的侧部设置的气体供给孔250a的各个开口面积，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(以下，也称为wtw)。
当不在喷嘴249a的顶板部设置气体供给孔251a的情况下，当实施步骤1时，存在下述情况：处理室201内的晶片收容区域(晶片排列区域)的上部区域中的hcds气体的浓度降低，相对于收容在该上部区域的晶片200而言的hcds气体的供给量不足。结果，存在下述情况：在收容在该上部区域的晶片200上形成的sio膜的膜厚比在收容在晶片收容区域的下部区域、中央部区域的晶片200上形成的sio膜的膜厚薄。即，存在形成在晶片200上的sio膜的wtw降低的情况。另外，即便在喷嘴249a的顶板部设置了气体供给孔251a，在其开口面积为设置在喷嘴249a的侧部的气体供给孔250a的各个开口面积以下的大小的情况下，当实施步骤1时，晶片收容区域的上部区域中的hcds气体的浓度依然较低，另外，相对于收容在该上部区域的晶片200而言的hcds气体的供给量依然不足，从而具有显示出形成在晶片200上的sio膜的wtw与不设置气体供给孔251a的情况下的上述wtw相同的趋势。
与此相对，如本实施方式那样，通过在喷嘴249a的顶板部设置气体供给孔251a、以上述方式使其开口面积增大，由此，当实施步骤1时，能够朝着增加晶片收容区域的上部区域中的hcds气体的浓度的方向进行控制，即，朝着使相对于收容在上述上部区域的晶片200而言的hcds气体的供给量增加的方向控制。由此，能够使在收容在晶片收容区域的上部区域的晶片200上形成的sio膜的膜厚增加，结果，能够提高形成在晶片200上的sio膜的wtw。
需要说明的是，当使气体供给孔251a的直径成为气体供给孔250a直径的2倍以上的大小的情况下，能进一步增加晶片收容区域的上部区域中的hcds气体的浓度，结果，能够进一步提高形成在晶片200上的sio膜的wtw。但是，若气体供给孔251a的直径超出气体供给孔250a的直径的8倍，则存在下述情况：喷嘴249a内的压力降低，从气体供给孔250a在水平方向上供给的气体的流速不足。另外，还存在下述情况：喷嘴249a内的hcds气体的滞留时间变短，从喷嘴249a被供给至处理室201后的hcds气体的分解难以进行。在上述这些情况下，存在下述情况：在收容在晶片收容区域的下部区域、中央部区域的晶片200上形成的sio膜的膜厚变得比在收容在晶片收容区域的上部区域的晶片200上形成的sio膜的膜厚薄等、wtw降低。另外，还存在形成在晶片200上的sio膜的晶片面内膜厚均匀性(以下，也称为wiw)降低的情况。通过将气体供给孔251a的直径设为气体供给孔250a的直径的8倍以下的大小，能够消除上述课题。由以上可知，气体供给孔251a的直径优选设为气体供给孔250a的直径的2倍以上且8倍以下的大小。需要说明的是，在使喷嘴249b的气体供给孔250b的直径与喷嘴249a的气体供给孔250a的直径相同的情况下，气体供给孔251a的直径优选设为气体供给孔250b的直径的2倍以上且8倍以下的大小。
(b)通过在供给hcds气体的喷嘴249a的顶板部设置气体供给孔251a、使其开口面积大于设置在喷嘴249a的侧部的气体供给孔250a的各个开口面积，由此，能够提高形成在晶片200上的sio膜的wiw。
在喷嘴249a的顶板部不设置气体供给孔251a的情况下，如以上所述，当实施步骤1时，存在下述情况：晶片收容区域的上部区域中的hcds气体的浓度降低，相对于收容在该上部区域中的晶片200而言的hcds气体的供给量不足。这种情况下，在收容在该上部区域的晶片200上形成的sio膜的晶片面内膜厚分布(以下，也称为面内膜厚分布)存在成为下述分布的情况：在晶片200的表面的周缘部(外周部)处最厚，随着接近中央部而逐渐变薄(以下，也称为中央凹分布)。另外，即便在喷嘴249a的顶板部设置了气体供给孔251a，在其开口面积为设置在喷嘴249a的侧部的气体供给孔250a的各个开口面积以下的大小的情况下，当实施步骤1时，晶片收容区域的上部区域中的hcds气体的浓度有时依然较低，另外，相对于收容在该上部区域的晶片200而言的hcds气体的供给量有时依然不足，在收容在该上部区域的晶片200上形成的sio膜的面内膜厚分布显示出与不设置气体供给孔251a的情况下的上述面内膜厚分布相同的趋势。
与此相对，如本实施方式那样，通过在喷嘴249a的顶板部设置气体供给孔251a、如上述这样使其开口面积增大，由此，当实施步骤1时，能够朝着增加晶片收容区域的上部区域中的hcds气体的浓度的方向进行控制，即，朝着使相对于收容在上述上部区域的晶片200而言的hcds气体的供给量增加的方向控制。由此，能够使在收容在晶片收容区域的上部区域的晶片200上形成的sio膜的面内膜厚分布从中央凹分布向下述膜厚分布接近：从晶片200的表面的中央部至周缘部的范围内为膜厚变化小的平坦的膜厚分布(以下，也称为平坦分布)。即，能够减轻形成在晶片200上的sio膜所具有的中央凹分布的程度、提高wiw。
(c)在使用hcds气体以外的上述原料气体的情况下、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，也均同样能够得到上述效果。
＜本发明的其他实施方式＞
以上，具体说明了本发明的实施方式。但是，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，如图5中的(b)所示，也可以在喷嘴249b的顶板部设置朝向垂直方向开口的作为第二顶板孔的气体供给孔251b。这种情况下，使气体供给孔251a的开口面积大于气体供给孔251b的开口面积，而且大于气体供给孔250b的开口面积。优选的是，当使气体供给孔251a、251b、250b分别设为圆形时，气体供给孔251a的直径设为气体供给孔250b的直径的2倍以上且8倍以下的大小。还优选的是，气体供给孔251a的直径设为气体供给孔251b的直径的2倍以上且8倍以下的大小。在使用图5中的(b)所示的构成的喷嘴249a、249b的情况下，也可得到与上述实施方式相同的效果。需要说明的是，气体供给孔251b发挥作用以使得防止气体在喷嘴249b内吹喷并聚集。
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、处理条件也可设为例如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。
利用上述实施方式的方法形成的si膜可在利用接触孔的埋入而进行的接触插塞的形成等用途中合适地使用。
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。
实施例
以下，对实施例进行说明。
作为实施例，使用图1所示的衬底处理装置，利用图4所示的成膜顺序，在多张晶片上形成sio膜。用于hcds气体及h2气体的供给的喷嘴a、用于o2气体的供给的喷嘴b的构成分别设为与图5中的(a)所示的第一、第二喷嘴(喷嘴249a、249b)的构成相同。设置于喷嘴a的顶板孔的直径设为设置于喷嘴a的各个侧孔的直径的2倍以上且8倍以下的范围内的大小。除了不设置顶板孔这一方面以外，喷嘴b的构成与喷嘴a的构成相同。处理条件设为上述实施方式中记载的处理条件范围内的规定条件。
作为比较例，利用与实施例相同的成膜顺序，在多张晶片上形成sio膜。除了不设置顶板孔这一方面以外，用于hcds气体及h2气体的供给的喷嘴c的构成与在实施例中使用的喷嘴a的构成相同。用于o2气体的供给的喷嘴d的构成与在实施例中使用的喷嘴b的构成相同。衬底处理装置所具有的其他部件的构成与在实施例中使用的衬底处理装置的各部件的构成相同。处理条件设为与实施例中的处理条件相同。
另外，关于各个实施例及比较例，测定实施步骤1时的处理室内的hcds气体的浓度分布。分别地，图6的(a)示出比较例中的hcds气体的浓度分布，图6的(b)示出实施例中的hcds气体的浓度分布。图6的(a)、图6的(b)的纵坐标表示晶片收容区域内的晶片的收容位置(120为上部，0为下部，下同)。图6的(a)、图6的(b)的横坐标表示处理室内的hcds气体相对于n2气体的分压比率(hcds/n2)，这与hcds气体的浓度含义相同。
如图6的(a)所示，在比较例中，晶片收容区域的上部区域中的hcds气体的浓度较之晶片收容区域的中央部区域、下部区域中的hcds气体的浓度而言大幅降低。与此相对，如图6的(b)所示，在实施例中，晶片收容区域的上部区域中的hcds气体的浓度大幅增加。由上可知，通过使用喷嘴a(其设置有具有规定开口面积的顶板孔)进行hcds气体的供给，与使用不设置顶板孔的喷嘴c进行hcds气体的供给的情况相比，能够增加晶片收容区域的上部区域中的hcds气体浓度等、以宽范围控制hcds气体的浓度分布。
接下来，对各个实施例及比较例，测定在晶片上形成的sio膜的膜厚，评价wtw、wiw。图7的(a)为示出wtw的评价结果的图，图7的(b)为示出wiw的评价结果的图。图7的(a)、图7的(b)的纵坐标示出晶片收容区域内的晶片的收容位置。图7的(a)的横坐标表示形成在各晶片上的sio膜的平均膜厚
如图7的(a)所示，在比较例中，在收容在晶片收容区域的上部区域的晶片上形成的sio膜的平均膜厚较之在收容在晶片收容区域的中央部区域、下部区域的晶片上形成的sio膜的平均膜厚而言变薄。与此相对，在实施例中，在收容在晶片收容区域的上部区域的晶片上形成的sio膜的平均膜厚较之在收容在晶片收容区域的中央部区域、下部区域的晶片上形成的sio膜的平均膜厚而言变厚。若对在sio膜的平均膜厚的晶片间的分布进行比较，则实施例的情况较之比较例而言wtw更加良好。另外，比较例及实施例中的sio膜的平均膜厚的晶片间分布分别具有与图6的(a)、图6的(b)所示的hcds气体的浓度分布大致相同的趋势。由上可知，通过使用喷嘴a(其设置有具有规定开口面积的顶板孔)进行hcds气体的供给，与使用不设置顶板孔的喷嘴c进行hcds气体的供给的情况相比，能够优化晶片收容区域中的hcds气体的浓度分布，提高wtw。
如图7的(b)所示，在比较例中，在收容在晶片收容区域的上部区域、下部区域的晶片上形成的sio膜较之在收容在晶片收容区域的中央部区域的晶片上形成的sio膜而言，显示出强的中央凹分布，wiw降低。与此相对，在实施例中，在收容在晶片收容区域的上部区域、下部区域的晶片上形成的sio膜的wiw与在收容在晶片收容区域的中央部区域的晶片上形成的sio膜的wiw相同，均良好。由以上可知，通过使用设置有比侧孔的开口面积大的顶板孔的喷嘴进行hcds气体的供给，能够优化晶片收容区域中的hcds气体的浓度分布，能够在晶片收容区域的整个区域内提高wiw。
接下来，针对各个实施例及比较例，测定实施步骤2时的处理室内的h2气体的浓度分布。图8示出实施例及比较例中的h2气体的浓度分布。图8的纵坐标表示晶片收容区域内的晶片的收容位置。图8的横坐标表示处理室内的h2气体相对于o2气体及n2气体的分压比率(h2/o2+n2)，这与h2气体的浓度含义相同。在图8中，分别地，实线表示实施例，虚线表示比较例。
如图8所示，实施例中的h2气体的浓度分布与比较例中的h2气体的浓度分布大致相同。即，使用喷嘴a(其设置有具有规定开口面积的顶板孔)的情况下的处理室内的h2气体的浓度分布与使用不设置顶板孔的喷嘴c的情况下的处理室内的h2气体的浓度分布相比几乎没有变化。由上可知，即便将用于h2气体的供给的喷嘴、与用于hcds气体的供给的喷嘴共用，对于形成在晶片上的sio膜的wtw、wiw也几乎不产生影响。
此外，接下来，使用在实施例中使用的衬底处理装置，利用将依次对晶片非同时地供给hcds气体、o2+h2气体、nh3气体的循环进行规定次数的成膜顺序，在晶片上形成sion膜。hcds气体、h2气体的供给使用喷嘴a进行，o2气体、nh3气体的供给使用喷嘴b进行。结果确认到，形成在晶片上的sion膜中的wtw、wiw显示出与在实施例中形成的sio膜的wtw、wiw相同的趋势。