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JP7446189B2 - 処理装置及び処理方法 - Google Patents
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JP7446189B2 - 処理装置及び処理方法 - Google Patents

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Description

本開示は、処理装置及び処理方法に関する。
円筒体状の処理容器の側壁内側に沿って鉛直方向に延設し、ウエハボートのウエハ支持範囲に対応する上下方向の長さに亘って複数のガス吐出孔が形成されたガス分散ノズルを有する成膜装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、原料ガスを吐出するガス分散ノズルが設けられた位置とは異なる位置に濃度調整用ガス分散ノズルを有する成膜装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１１－１３５０４４号公報 特開２０１８－１９５７２７号公報
本開示は、基板上の反応活性種の濃度分布を制御できる技術を提供する。
本開示の一態様による処理装置は、略円筒形状の処理容器と、前記処理容器の側壁の内側に沿って該処理容器の長さ方向に延設する処理ガスノズルと、前記処理ガスノズルに対向させて前記処理容器の反対側の側壁に形成された排気構造体と、前記処理容器の中心に向けて濃度調整用ガスを吐出する濃度調整用ガスノズルと、を備え、前記長さ方向からの平面視において、前記濃度調整用ガスノズルは前記処理容器の中心を基準とする中心角で前記排気構造体が形成された角度範囲内に設けられている。
本開示によれば、基板上の反応活性種の濃度分布を制御できる。
実施形態の処理装置の一例を示す概略図 ガスノズルの配置の一例を示す概略図 Ｎ２ガスノズルの位置を変更したときの原料ガス濃度分布の解析結果を示す図 Ｎ２ガスノズルの位置を変更したときの原料ガス濃度の解析結果を示す図 排気構造体の形状を変更したときの原料ガス濃度分布の解析結果を示す図 排気構造体の形状を変更したときの原料ガス濃度の解析結果を示す図 Ｎ２ガスノズルの位置を説明するための図 Ｎ２ガスノズルの位置を変更したときの原料ガス濃度分布の解析結果を示す図 Ｎ２ガスノズルの位置を変更したときの原料ガス濃度の解析結果を示す図
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔膜厚の面内分布について〕
デバイスデザインが微細化・複雑化する中で、バッチ式の縦型熱処理装置による成膜処理において、ウエハ上の形成された表面積が大きいパターンに対して良好な面内均一性で膜を成膜することが求められている。縦型熱処理装置では、ウエハの周囲からウエハ中心に向けてガスを供給する。これにより、ウエハ端部で多くのガスが消費されるため、ウエハ端部に比べてウエハ中心にガスが行き渡りにくい。そのため、ウエハ中心の膜厚が、ウエハ端部の膜厚よりも薄くなりやすい。
以下の実施形態では、ウエハ中心の原料ガス濃度の低下を抑制しながら、ウエハ端部の膜厚を局所的に薄くできる処理装置及び処理方法について説明する。
〔処理装置〕
図１及び図２を参照し、実施形態の処理装置の一例について説明する。図１は、実施形態の処理装置の一例を示す概略図である。図２は、ガスノズルの配置の一例を示す概略図である。
処理装置１は、処理容器１０、処理ガス供給部３０、不活性ガス供給部４０、排気部５０、排気構造体６０、加熱部７０及び制御部９０を備える。
処理容器１０は、内管１１及び外管１２を含む。内管１１は、インナーチューブとも称され、下端が開放された有天井の略円筒形状に形成されている。内管１１は、天井部１１ａが例えば平坦に形成されている。外管１２は、アウターチューブとも称され、下端が開放されて内管１１の外側を覆う有天井の略円筒形状に形成されている。内管１１及び外管１２は、同軸状に配置されて二重管構造となっている。内管１１及び外管１２は、例えば石英等の耐熱材料により形成されている。
内管１１の一側には、その長手方向（鉛直方向）に沿ってガスノズルを収容する収容部１３が形成されている。収容部１３は、内管１１の側壁の一部を外側へ向けて突出させて凸部１４を形成し、凸部１４内を収容部１３として形成している。
収容部１３に対向させて内管１１の反対側の側壁には、排気構造体６０が形成されている。排気構造体６０は、内管１１の長手方向（鉛直方向）に沿ってガスノズルを収容する。排気構造体６０は、内管１１の側壁の一部を外側へ向けて突出させて突出部６１を形成し、突出部６１内を収容部６２として形成している。突出部６１の先端の一部には、排気スリット６３が形成されている。排気スリット６３は、内管１１内のガスを排気する。排気スリット６３は、内管１１の長手方向（鉛直方向）を長辺とする矩形状を有する。排気スリット６３の長さは、後述するボート１６の長さと同じであるか、又は、ボート１６の長さよりも長く上下方向へそれぞれ延びるようにして形成されている。
処理容器１０は、ボート１６を収容する。ボート１６は、複数の基板を鉛直方向に間隔を有して略水平に保持する。基板は、例えば半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）であってよい。
処理容器１０の下端は、例えばステンレス鋼により形成される略円筒形状のマニホールド１７によって支持されている。マニホールド１７の上端にはフランジ１８が形成されており、フランジ１８上に外管１２の下端を設置して支持するようになっている。フランジ１８と外管１２の下端との間にはＯリング等のシール部材１９を介在させて外管１２内を気密状態にしている。
マニホールド１７の上部の内壁には、円環形状の支持部２０が設けられている。支持部２０は、内管１１の下端を支持する。マニホールド１７の下端の開口には、蓋体２１がＯリング等のシール部材２２を介して気密に取り付けられている。蓋体２１は、処理容器１０の下端の開口、即ち、マニホールド１７の開口を気密に塞ぐ。蓋体２１は、例えばステンレス鋼により形成されている。
蓋体２１の中央には、磁性流体シール２３を介してボート１６を回転可能に支持する回転軸２４が貫通させて設けられている。回転軸２４の下部は、ボートエレベータよりなる昇降機構２５のアーム２５ａに回転自在に支持されている。
回転軸２４の上端には回転プレート２６が設けられている。回転プレート２６上には、石英製の保温台２７を介してウエハＷを保持するボート１６が載置される。従って、昇降機構２５を昇降させることによって蓋体２１とボート１６とは一体として上下動し、ボート１６を処理容器１０内に対して挿脱できるようになっている。
処理ガス供給部３０は、内管１１内に処理ガスを供給する。処理ガス供給部３０は、複数（例えば７本）のガスノズル３１～３７を有する。
複数のガスノズル３１～３７は、内管１１の収容部１３内に周方向に沿って一列になるように配置されている。各ガスノズル３１～３７は、内管１１内にその長手方向に沿って設けられると共に、その基端がＬ字状に屈曲されてマニホールド１７を貫通するようにして支持されている。各ガスノズル３１～３７には、その長手方向に沿って所定の間隔を空けて複数のガス孔３１ａ～３７ａが設けられている。複数のガス孔３１ａ～３７ａは、例えば内管１１の中心Ｃ側（ウエハＷ側）に配向する。
各ガスノズル３１～３７は、各種の処理ガス、例えば原料ガス、反応ガス、エッチングガス、パージガスを、複数のガス孔３１ａ～３７ａからウエハＷに向かって略水平に吐出する。原料ガスは、例えばシリコン（Ｓｉ）や金属を含有するガスであってよい。反応ガスは、原料ガスと反応して反応生成物を生成するためのガスであり、例えば酸素又は窒素を含有するガスであってよい。エッチングガスは、各種の膜をエッチングするためのガスであり、例えばフッ素、塩素、臭素等のハロゲンを含有するガスであってよい。パージガスは、処理容器１０内に残留する原料ガスや反応ガスをパージするためのガスであり、例えば不活性ガスであってよい。
不活性ガス供給部４０は、内管１１内に不活性ガスを供給する。不活性ガス供給部４０は、２本のガスノズル４１、４２を有する。
ガスノズル４１、４２は、排気構造体６０の収容部６２内に、内管１１の中心Ｃと排気構造体６０（排気スリット６３）の中心とを結ぶ直線Ｌに対して対称に配置されている。各ガスノズル４１、４２は、内管１１内にその長手方向に沿って設けられると共に、その基端がＬ字状に屈曲されてマニホールド１７を貫通するようにして支持されている。各ガスノズル４１、４２には、その長手方向に沿って所定の間隔を空けて複数のガス孔４１ａ、４２ａが設けられている。複数のガス孔４１ａ、４２ａは、例えば複数のガス孔３４ａと同じ数だけ設けられると共に、複数のガス孔３４ａと高さ位置に設けられている。複数のガス孔４１ａ、４２ａは、例えば内管１１の中心Ｃ側（ウエハＷ側）に配向する。
各ガスノズル４１、４２は、不活性ガスを複数のガス孔４１ａ、４２ａからウエハＷに向かって略水平に吐出する。不活性ガスは、例えば窒素（Ｎ２）ガス、アルゴン（Ａｒ）であってよい。
ガスノズル４１、４２は、内管１１の長手方向からの平面視において、内管１１の中心Ｃを基準とする中心角で排気構造体６０が形成された角度範囲θＲ内に設けられている。例えば、ガスノズル４１、４２は、内管１１の長手方向からの平面視において、ガスノズル３４の位置を、内管１１の中心を基準とする中心角０°の始点とするとき、該中心角が１５０°以上であり１８０℃以下の範囲内に設けられている。すなわち、ガスノズル４１は、内管１１の中心Ｃとガスノズル３４の中心とを結ぶ線分と、内管１１の中心Ｃとガスノズル４１の中心とを結ぶ線分とのなす角度θ１が１５０°以上であり１８０°以下となる位置に設けられている。ガスノズル４２は、内管１１の中心Ｃとガスノズル３４の中心とを結ぶ線分と、内管１１の中心Ｃとガスノズル４２の中心とを結ぶ線分とのなす角度θ２が１５０°以上であり１８０°以下となる位置に設けられている。これにより、ガスノズル４１、４２から供給される不活性ガスによるウエハ中心における処理ガス濃度の低下を抑制しながら、ウエハ端部における処理ガス濃度を低下させることができる。また、ガスノズル４１、４２から供給される不活性ガスによるウエハ中心における処理ガス濃度の低下を特に抑制できるという観点から、角度θ１及び角度θ２は１７０°以上であり１８０°以下であることがより好ましい。
排気部５０は、内管１１内から排気スリット６３を介して排出され、内管１１と外管１２との間の空間Ｐ１を介してガス出口２８から排出されるガスを排気する。ガス出口２８は、マニホールド１７の上部の側壁であって、支持部２０の上方に形成されている。ガス出口２８には、排気通路５１が接続されている。排気通路５１には、圧力調整弁５２及び真空ポンプ５３が順次介設されて、処理容器１０内を排気できるようになっている。
加熱部７０は、外管１２の周囲に設けられている。加熱部７０は、例えばベースプレート（図示せず）上に設けられている。加熱部７０は、外管１２を覆うように略円筒形状を有する。加熱部７０は、例えば発熱体を含み、処理容器１０内のウエハＷを加熱する。
制御部９０は、処理装置１の各部の動作を制御する。制御部９０は、例えばコンピュータであってよい。処理装置１の各部の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。
〔処理方法〕
実施形態の処理方法の一例として、図１及び図２に示される処理装置１を用いて原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法により、ウエハＷにシリコン酸化膜を成膜する方法について説明する。
まず、制御部９０は、昇降機構２５を制御して、複数のウエハＷを保持したボート１６を処理容器１０内に搬入し、蓋体２１により処理容器１０の下端の開口を気密に塞ぎ、密閉する。
続いて、制御部９０は、原料ガスを供給する工程Ｓ１、パージする工程Ｓ２、反応ガスを供給する工程Ｓ３及びパージする工程Ｓ４を含むサイクルを、予め定めた回数繰り返すことにより、複数のウエハＷに所望の膜厚を有するシリコン酸化膜を成膜する。
工程Ｓ１では、ガスノズル３４から処理容器１０内に原料ガスであるシリコン含有ガスを吐出することにより、複数のウエハＷにシリコン含有ガスを吸着させる。このとき、ガスノズル４１、４２から処理容器１０内に不活性ガスであるＮ２ガスを吐出する。
工程Ｓ２では、ガス置換及び真空引きを繰り返すサイクルパージにより、処理容器１０内に残留するシリコン含有ガス等を排出する。ガス置換は、７本のガスノズル３１～３７の少なくとも１本から処理容器１０内にパージガスを供給する動作である。真空引きは、真空ポンプ５３により処理容器１０内を排気する動作である。
工程Ｓ３では、ガスノズル３１～３７の少なくとも１本から処理容器１０内に反応ガスである酸化ガスを吐出することにより、酸化ガスにより複数のウエハＷに吸着したシリコン原料ガスを酸化させる。このとき、ガスノズル４１、４２から処理容器１０内に不活性ガスを吐出してもよく、吐出しなくてもよい。
工程Ｓ４では、ガス置換及び真空引きを繰り返すサイクルパージにより、処理容器１０内に残留する酸化ガス等を排出する。工程Ｓ４は、工程Ｓ２と同じであってよい。
工程Ｓ１～Ｓ４を含むＡＬＤサイクルが予め定めた回数繰り返された後、制御部９０は、昇降機構２５を制御して、ボート１６を処理容器１０内から搬出する。
実施形態の処理方法の別の一例として、図１及び図２に示される処理装置１を用いて化学気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法により、ウエハＷにシリコン膜を成膜する方法について説明する。
まず、制御部９０は、昇降機構２５を制御して、複数のウエハＷを保持したボート１６を処理容器１０内に搬入し、蓋体２１により処理容器１０の下端の開口を気密に塞ぎ、密閉する。
続いて、制御部９０は、ガスノズル３４から処理容器１０内に原料ガスであるシリコン含有ガスを吐出することにより、ウエハＷ上に所望の膜厚を有するシリコン膜を成膜する。このとき、ガスノズル４１、４２から処理容器１０内にＮ２ガスを吐出する。
続いて、制御部９０は、昇降機構２５を制御して、ボート１６を処理容器１０内から搬出する。
以上に説明した実施形態によれば、内管１１の長手方向からの平面視において、内管１１の中心Ｃを基準とする中心角で排気構造体６０が形成された角度範囲θＲ内にガスノズル４１、４２が設けられている。これにより、ガスノズル３４から処理容器１０内に原料ガスを吐出する際に、排気構造体６０が形成された角度範囲θＲ内に設けられたガスノズル４１、４２から不活性ガスを供給できる。その結果、ガスノズル４１、４２から供給される不活性ガスによるウエハ中心の原料ガス濃度の低下を抑制しながら、ウエハ端部の原料ガス濃度を低下させることができる。
また、ガスノズル４１、４２から吐出される不活性ガスの流量を変えることで、ウエハ端部の原料ガス濃度を調整できるので、所望の膜厚分布を有する膜を容易に形成できる。
〔シミュレーション結果〕
まず、図１及び図２に示されるようなバッチ式の縦型熱処理装置において、Ｎ２ガスノズルの位置及びＮ２ガスの流量（以下「Ｎ２流量」という。）を変更した場合における処理容器内の原料ガス濃度分布について、熱流体解析によるシミュレーションを実施した。シミュレーション条件は以下である。
＜シミュレーション条件＞
Ｎ２ガスノズルの位置：３０°、６０°、１２０°、１７５°
ノズル１本あたりのＮ２流量：１０００ｓｃｃｍ、２０００ｓｃｃｍ、３０００ｓｃｃｍ
なお、Ｎ２ガスノズルの位置は、処理容器の長手方向からの平面視において、原料ガスノズルの位置を、処理容器の中心を基準とする中心角０°の始点とするときの角度で示す。
図３は、Ｎ２ガスノズルの位置を変更したときの原料ガス濃度分布の解析結果を示す図である。図３では、Ｎ２ガスノズルの位置及びＮ２流量を変更したときのウエハ上の原料ガス濃度分布の解析結果を示す。図３では、上段から順に、Ｎ２ガスノズルの位置が３０°、６０°、１２０°、１７５°である場合の解析結果を示す。また、図３では、左列から順に、Ｎ２ガスノズルの位置、Ｎ２ガスノズルの位置の説明図、Ｎ２流量が１０００ｓｃｃｍ、２０００ｓｃｃｍ、３０００ｓｃｃｍのときの原料ガス濃度分布の解析結果を示す。Ｎ２ガスノズルの位置の説明図では、原料ガスノズルが吐出する原料ガスの吐出方向を破線の矢印で示し、Ｎ２ガスノズルが吐出するＮ２ガスの吐出方向を実線の矢印で示す。原料ガス濃度分布の解析結果では、条件ごとに原料ガスの最小濃度から最大濃度までの範囲を複数レベルに分けてグレースケールで示しており、色が濃いほど（黒色に近いほど）濃度が高いことを示す。
図３に示されるように、Ｎ２ガスノズルの位置及びＮ２流量を変更することにより、ウエハ上の原料ガス濃度分布に変化が見られる。具体的には、Ｎ２ガスノズルの位置が３０°のときには３０°の位置を起点として原料ガス濃度が低下している。Ｎ２ガスノズルの位置が６０°のときには６０°の位置を起点として原料ガス濃度が低下している。Ｎ２ガスノズルの位置が１２０°のときには１２０°の位置を起点として原料ガス濃度が低下している。Ｎ２ガスノズルの位置が１７５°のときには１７５°の位置を起点として原料ガス濃度が低下している。このように、図３に示される解析結果から、Ｎ２ガスを吐出することにより、Ｎ２ガスノズルの位置を起点として原料ガス濃度が低下することが示された。また、図３に示されるように、Ｎ２流量を増やすほど原料ガス濃度が低下している。このように、図３に示される解析結果から、Ｎ２流量を増やすことにより、ウエハ端部の原料ガス濃度を低くできることが示された。
図４は、Ｎ２ガスノズルの位置を変更したときの原料ガス濃度の解析結果を示す図である。図４において、横軸はノズル１本あたりのＮ２流量［ｓｃｃｍ］を示し、縦軸はウエハ上の原料ガス濃度を示す。ウエハ上の原料ガス濃度は、Ｎ２ガスを吐出しないときの原料ガス濃度で規格化した値である。
図４に示されるように、Ｎ２ガスノズルの位置が３０°、６０°、１２０°の場合のウエハ中心の原料ガス濃度は、Ｎ２ガスを吐出しない場合のウエハ中心の原料ガス濃度に比べて大きく低下している。これは、ウエハ上において原料ガスとＮ２ガスとが混ざり合うことで原料ガスが希釈され、原料ガス濃度が低下していることに起因すると考えられる。これに対し、Ｎ２ガスノズルの位置が１７５°の場合のウエハ中心の原料ガス濃度は、Ｎ２ガスを吐出しない場合のウエハ中心の原料ガス濃度に比べて低下しているが、その低下量は少ない。このように、図４に示される解析結果から、Ｎ２ガスノズルの位置を１７５°にすることにより、Ｎ２ガスによるウエハ中心の原料ガス濃度の低下を抑制しながら、ウエハ端部の原料ガス濃度を低下させることができることが示された。
以上に説明したように、Ｎ２ガスノズルの位置を１７５°に設定することで、ウエハ中心の原料ガス濃度を高く維持した状態で、ウエハ端部の原料ガス濃度を低く調整できるため、表面積が大きいパターンに対して良好な面内均一性で膜を形成できると考えられる。
次に、図１及び図２に示されるようなバッチ式の縦型熱処理装置において、排気構造体の形状を変更した場合における処理容器内の原料ガス濃度分布について、熱流体解析によるシミュレーションを実施した。
本シミュレーションでは、Ｎ２ガスノズルの位置を１７５°に固定し、以下の３つの水準Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３について、ノズル１本あたりのＮ２流量を１０００ｓｃｃｍ、２０００ｓｃｃｍ、３０００ｓｃｃｍに変更したときの原料ガス濃度分布を解析した。なお、Ｎ２ガスノズルの位置は、処理容器の長手方向からの平面視において、原料ガスノズルの位置を、処理容器の中心を基準とする中心角０°の始点とするときの角度で示す。
水準Ｘ１は、排気構造体が処理容器の側壁の一部を外側へ向けて突出させて形成された突出部を有し、突出部の先端の一部に排気スリットが形成されており、突出部の内部（排気スリットよりも処理容器の中心に近い位置）にＮ２ガスノズルを配置したものである。
水準Ｘ２は、排気構造体が処理容器の側壁の一部を外側へ向けて突出されて形成された突出部を有し、突出部の先端の全部に排気スリットが形成されており、突出部の内部（排気スリットよりも処理容器の中心に近い位置）にＮ２ガスノズルを配置したものである。
水準Ｘ３は、排気構造体が処理容器の側壁の一部を開口した排気スリットにより形成されており、排気スリットよりも処理容器の中心から離れた位置にＮ２ガスノズルを配置したものである。
なお、全ての水準Ｘ１～Ｘ３において、Ｎ２ガスノズルは、処理容器の中心を基準とする中心角で排気構造体が形成された角度範囲内に設けられている。
図５は、排気構造体の形状を変更したときの原料ガス濃度分布の解析結果を示す図である。図５では、水準Ｘ１～Ｘ３の夫々について、Ｎ２流量を変更したときのウエハ上の原料ガス濃度分布の解析結果を示す。図５では、上段から順に、水準Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３における解析結果を示す。図５では、左列から順に、水準、Ｎ２ガスノズルの位置の説明図、Ｎ２流量が１０００ｓｃｃｍ、２０００ｓｃｃｍ、３０００ｓｃｃｍのときの原料ガス濃度分布の解析結果を示す。Ｎ２ガスノズルの位置の説明図では、原料ガスノズルが吐出する原料ガスの吐出方向を破線の矢印で示し、Ｎ２ガスノズルが吐出するＮ２ガスの吐出方向を実線の矢印で示す。原料ガス濃度分布の解析結果では、全ての条件において原料ガス濃度を同じレンジのグレースケールで示しており、色が濃いほど（黒色に近いほど）濃度が高いことを示す。
図６は、排気構造体の形状を変更したときの原料ガス濃度の解析結果を示す図である。図６において、横軸はノズル１本あたりのＮ２流量［ｓｃｃｍ］を示し、縦軸はウエハ上の原料ガス濃度を示す。ウエハ上の原料ガス濃度は、Ｎ２ガスを吐出しないときの原料ガス濃度で規格化した値である。
図５及び図６に示されるように、全ての水準Ｘ１～Ｘ３において、Ｎ２流量を１０００ｓｃｃｍ、２０００ｓｃｃｍ、３０００ｓｃｃｍに変更したときの原料ガス濃度分布の変化は略同じ傾向を示している。このように、図５に示される解析結果から、Ｎ２ガスノズルの位置が排気構造体の近傍であることが重要であることが示された。より具体的には、Ｎ２ガスノズルとウエハとの間に遮蔽物がなければ、Ｎ２ガスノズルは排気スリットよりも処理容器の中心に近い位置でも離れた位置でも略同様の効果が得られることが示された。
次に、図１及び図２に示されるようなバッチ式の縦型熱処理装置において、Ｎ２ガスノズルの位置及びＮ２流量を変更した場合における処理容器内の原料ガス濃度分布について、熱流体解析によるシミュレーションを実施した。本シミュレーションにおける条件は以下である。
＜シミュレーション条件＞
Ｎ２ガスノズルの位置：６０°、９０°、１２０°、１３０°、１４０°、１５０°、１６０°、１７０°、１７５°、１８０°
ノズル１本あたりのＮ２流量：１０００ｓｃｃｍ、２０００ｓｃｃｍ、３０００ｓｃｃｍ
図７は、Ｎ２ガスノズルの位置を説明するための図である。図７に示されるように、Ｎ２ガスノズルの位置Ｙ１は、処理容器の長手方向からの平面視において、原料ガスノズルの位置Ｙ２を、処理容器の中心を基準とする中心角０°の始点とするときの角度θで示す。
図８は、Ｎ２ガスノズルの位置を変更したときの原料ガス濃度分布の解析結果を示す図である。図８では、Ｎ２ガスノズルの位置及びＮ２流量を変更したときのウエハ上の原料ガス濃度分布の解析結果を示す。図８では、左列から順に、Ｎ２ガスノズルの位置が６０°、９０°、１２０°、１３０°、１４０°、１５０°、１６０°、１７０°、１７５°、１８０°である場合の解析結果を示す。また、図８では、上段から順に、Ｎ２流量が１０００ｓｃｃｍ、２０００ｓｃｃｍ、３０００ｓｃｃｍである場合の解析結果を示す。原料ガス濃度分布の解析結果では、全ての条件において原料ガス濃度を同じレンジのグレースケールで示しており、色が濃いほど（黒色に近いほど）濃度が高いことを示す。
図８に示されるように、原料ガスノズルの位置が０°、排気スリットの位置が１８０°の場合、１８０°に近い位置にＮ２ガスノズルを配置することで、ウエハ中心の原料ガス濃度の低下を抑制しながら、ウエハ端部の原料ガス濃度を調整できることが分かる。
図９は、Ｎ２ガスノズルの位置を変更したときの原料ガス濃度の解析結果を示す図である。図９では、ノズル１本あたりのＮ２流量を１０００ｓｃｃｍに設定したときの解析結果を示す。図９において、横軸はＮ２ガスノズルの位置「ｄｅｇ．」を示し、縦軸はウエハ上の原料ガス濃度を示す。ウエハ上の原料ガス濃度は、Ｎ２ガスを吐出しないときの原料ガス濃度で規格化した値である。
図９に示されるように、Ｎ２ガスノズルの位置が１５０°～１８０°である場合、ウエハ中心のガス濃度は０．７以上である。この結果から、Ｎ２ガスノズルの位置を１５０°～１８０°とすることにより、ウエハ中心の原料ガスの希釈度を７０％に抑えて、ウエハの面内における膜厚分布を調整できると言える。
また、図９に示されるように、Ｎ２ガスノズルの位置が１７０°～１８０°である場合、ウエハ中心のガス濃度は０．８以上である。この結果から、Ｎ２ガスノズルの位置を１７０°～１８０°とすることにより、ウエハ中心の原料ガスの希釈度を８０％に抑えて、ウエハの面内における膜厚分布を調整できると言える。
このように、図９に示される結果から、ウエハ中心の原料ガス濃度の低下を抑制しながらウエハの面内における膜厚分布を調整するという観点から、Ｎ２ガスノズルの位置は１５０°以上であり１８０°以下であることが好ましいと言える。その中でも、Ｎ２ガスノズルの位置は１７０°以上であり１８０°以下であることがより好ましいと言える。
なお、上記の実施形態において、原料ガスは処理ガスの一例であり、不活性ガスは濃度調整用ガスの一例である。また、上記の実施形態において、ガスノズル３１～３７は処理ガスノズルの一例であり、ガスノズル４１、４２は濃度調整用ガスノズルの一例である。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
上記の実施形態では、処理ガスが原料ガスである場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、処理ガスは反応ガスであってもよい。
上記の実施形態では、ガスノズルがＬ字管である場合を例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、ガスノズルは、内管の側壁の内側において、内管の長手方向に沿って延設し、下端がノズル支持部（図示せず）に挿入されて支持されるストレート管であってもよい。
上記の実施形態では、処理装置が非プラズマ装置である場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、処理装置は、容量結合型プラズマ装置、誘導結合型プラズマ装置等のプラズマ装置であってもよい。
１ 処理装置
１０ 処理容器
３１～３７ ガスノズル
４１、４２ ガスノズル
４１ａ、４２ａ ガス孔
６０ 排気構造体
６１ 突出部
６３ 排気スリット
Ｗ ウエハ

Claims (10)

  1. 略円筒形状の処理容器と、
    前記処理容器の側壁の内側に沿って該処理容器の長さ方向に延設する処理ガスノズルと、
    前記処理ガスノズルに対向させて前記処理容器の反対側の側壁に形成された排気構造体と、
    前記処理容器の中心に向けて濃度調整用ガスを吐出する濃度調整用ガスノズルと、
    を備え、
    前記長さ方向からの平面視において、前記濃度調整用ガスノズルは前記処理容器の中心を基準とする中心角で前記排気構造体が形成された角度範囲内に設けられている、
    処理装置。
  2. 前記排気構造体は、
    前記処理容器の側壁の一部を外側へ向けて突出させて形成された突出部と、
    前記突出部の先端に形成された排気スリットと、
    を含む、
    請求項１に記載の処理装置。
  3. 前記濃度調整用ガスノズルは、前記排気スリットよりも前記処理容器の中心に近い位置に設けられている、
    請求項２に記載の処理装置。
  4. 前記排気構造体は、前記処理容器の側壁の一部を開口した排気スリットにより形成されており、
    前記濃度調整用ガスノズルは、前記排気スリットよりも前記処理容器の中心から離れた位置に設けられている、
    請求項１に記載の処理装置。
  5. 前記濃度調整用ガスノズルは、前記処理容器の内壁に沿って鉛直方向に延設する、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の処理装置。
  6. 前記濃度調整用ガスノズルは、前記処理容器の中心側に配向する複数のガス孔を有する、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の処理装置。
  7. 前記濃度調整用ガスノズルは、前記処理容器の中心と前記処理ガスノズルとを結ぶ直線に対して対称に配置された２本のガスノズルを含む、
    請求項１乃至６のいずれか一項に記載の処理装置。
  8. 前記処理容器は、複数の基板を鉛直方向に間隔を有して略水平に収容する、
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載の処理装置。
  9. 前記濃度調整用ガスは、不活性ガスである、
    請求項１乃至８のいずれか一項に記載の処理装置。
  10. 略円筒形状の処理容器内に基板を搬入する工程と、
    前記処理容器の側壁の内側に沿って該処理容器の長さ方向に延設する処理ガスノズルから前記処理容器内に処理ガスを供給し、濃度調整用ガスノズルから前記処理容器の中心に向けて濃度調整用ガスを供給すると共に、前記処理ガスノズルに対向させて前記処理容器の反対側の側壁に形成された排気構造体から前記処理ガス及び前記濃度調整用ガスを排気する工程と、
    を有し、
    前記長さ方向からの平面視において、前記濃度調整用ガスノズルは前記処理容器の中心を基準とする中心角で前記排気構造体が形成された角度範囲内に設けられている、
    処理方法。
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