(57)【要約】【課題】基板上に形成される膜の面内膜厚分布を制御する。【解決手段】（ａ）基板に対して第１ノズルより原料を供給することで第１層を形成する工程と、（ｂ）基板に対して第１ノズルとは異なる第２ノズルより反応体を供給することで第２層を形成する工程と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、基板上に膜を形成する工程を有し、（ａ）では、（ａ−１）第１ノズルより原料を供給した状態で、第２ノズルより原料の流量よりも小さい第１流量で不活性ガスを供給する工程と、（ａ−２）第１ノズルより原料を供給した状態で、第２ノズルより原料の流量よりも大きい第２流量で不活性ガスを供給する工程と、をこの順に行う。【選択図】図４
2020080422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板に対して第１ノズルより原料を供給することで第１層を形成する工程と、
（ｂ）前記基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより反応体を供給することで第２層を形成する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有し、
前記（ａ）では、
（ａ−１）前記第１ノズルより前記原料を供給した状態で、前記第２ノズルより前記原料の流量よりも小さい第１流量で不活性ガスを供給する工程と、
（ａ−２）前記第１ノズルより前記原料を供給した状態で、前記第２ノズルより前記原料の流量よりも大きい第２流量で不活性ガスを供給する工程と、
をこの順に行い、
前記（ａ−１）を、前記（ａ−２）を実施することなく継続した場合に、前記第１層の形成レートが、第１レートから前記第１レートよりも小さい第２レートへ変化する条件下で前記（ａ）を行い、前記（ａ−２）を、前記第１層の形成レートが前記第２レートへ変化する前、変化するとき、または、変化した後に開始する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記（ａ−２）を、前記第１層の形成レートが前記第２レートへ変化する直前に開始する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記（ａ−２）では、前記第１ノズルより前記原料と一緒に不活性ガスを供給し、前記第２流量を、前記第１ノズルより供給する前記原料と不活性ガスとの合計流量よりも大きくする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２ノズルは複数のノズルを有し、それらは、前記第１ノズルを挟んでその両側に配置される請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記（ａ−１）では、前記第２ノズルが有する前記複数のノズルのそれぞれより供給するそれぞれの不活性ガスの流量を前記原料の流量よりも小さくする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記（ａ−２）では、前記第２ノズルが有する前記複数のノズルのそれぞれより供給するそれぞれの不活性ガスの流量を前記原料の流量よりも大きくする請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記（ａ−２）では、前記第１ノズルより前記原料と一緒に不活性ガスを供給し、
前記第２ノズルが有する前記複数のノズルのそれぞれより供給するそれぞれの不活性ガスの流量を前記第１ノズルより供給する前記原料と不活性ガスとの合計流量よりも大きくする請求項４〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記（ａ）において、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルより供給された前記原料および前記不活性ガスは、平面視において前記基板を挟んで前記第１ノズルと対向する位置に設けられた排気口より排気される請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記（ａ）において、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルより供給された前記原料および前記不活性ガスは、平面視において前記基板を挟んで前記第１ノズルおよび前記第２ノズルと対向する位置に設けられた排気口より排気される請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記原料はハロシランを含む請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
基板に対して処理が行われる処理室と、
前記処理室内の基板に対して第１ノズルより原料を供給する原料供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより反応体を供給する反応体供給系と、
前記処理室内へ前記第１ノズルおよび前記第２ノズルのうち少なくともいずれかより不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記処理室内において、（ａ）基板に対して前記第１ノズルより原料を供給することで第１層を形成する処理と、（ｂ）前記基板に対して前記第２ノズルより反応体を供給することで第２層を形成する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する処理を行わせ、前記（ａ）では、（ａ−１）前記第１ノズルより前記原料を供給した状態で、前記第２ノズルより前記原料の流量よりも小さい第１流量で不活性ガスを供給する処理と、（ａ−２）前記第１ノズルより前記原料を供給した状態で、前記第２ノズルより前記原料の流量よりも大きい第２流量で不活性ガスを供給する処理と、をこの順に行わせ、前記（ａ−１）を、前記（ａ−２）を実施することなく継続した場合に、前記第１層の形成レートが、第１レートから前記第１レートよりも小さい第２レートへ変化する条件下で前記（ａ）を行わせ、前記（ａ−２）を、前記第１層の形成レートが前記第２レートへ変化する前、変化するとき、または、変化した後に開始するように、前記原料供給系、前記反応体供給系、および前記不活性ガス供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項１２】
（ａ）基板処理装置の処理室内の基板に対して第１ノズルより原料を供給することで第１層を形成する手順と、
（ｂ）前記処理室内の前記基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより反応体を供給することで第２層を形成する手順と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する手順と、
前記（ａ）において、
（ａ−１）前記第１ノズルより前記原料を供給した状態で、前記第２ノズルより前記原料の流量よりも小さい第１流量で不活性ガスを供給する手順と、
（ａ−２）前記第１ノズルより前記原料を供給した状態で、前記第２ノズルより前記原料の流量よりも大きい第２流量で不活性ガスを供給する手順と、
をこの順に行わせる手順と、
前記（ａ−１）において、前記（ａ−２）を実施することなく継続した場合に、前記第１層の形成レートが、第１レートから前記第１レートよりも小さい第２レートへ変化する条件下で前記（ａ）を行わせ、前記（ａ−２）を、前記第１層の形成レートが前記第２レートへ変化する前、変化するとき、または、変化した後に開始する手順と、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成する処理が行われることがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１８４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、基板上に形成する膜の基板面内膜厚分布を制御することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
（ａ）基板に対して第１ノズルより原料を供給することで第１層を形成する工程と、
（ｂ）前記基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより反応体を供給することで第２層を形成する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有し、
前記（ａ）では、
（ａ−１）前記第１ノズルより前記原料を供給した状態で、前記第２ノズルより前記原料の流量よりも小さい第１流量で不活性ガスを供給する工程と、
（ａ−２）前記第１ノズルより前記原料を供給した状態で、前記第２ノズルより前記原料の流量よりも大きい第２流量で不活性ガスを供給する工程と、
をこの順に行う技術が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、基板上に形成される膜の基板面内膜厚分布を制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。
【図２】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の一部の概略構成図であり、処理炉の一部を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。
【図３】本発明の実施形態で好適に用いられ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。
【図４】本発明の一実施形態の成膜シーケンスを示す図である。
【図５】基板上へのＳｉ含有層の形成レートの変化を例示する図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、縦型処理炉の変形例を示す横断面図であり、反応管、バッファ室およびノズル等を部分的に抜き出して示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、基板上に形成した膜の基板面内膜厚分布の評価結果を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、基板上に形成した膜の基板面内膜厚分布の評価結果を示す図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、基板上に形成した膜の基板面内膜厚分布の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について図１〜図３を参照しながら説明する。
【０００９】
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板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は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
【００１０】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、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。反応管２０３の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド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）等の金属からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管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。反応管２０３はヒータ２０７と同様に垂直に据え付けられている。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成される。処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成される。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。
【００１１】
処理室２０１内には、第１ノズルとしてのノズル２４９ａ、および、第２ノズルとしてのノズル２４９ｂ，２４９ｃが、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ〜２４９ｃには、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃが、それぞれ接続されている。なお、第２ノズルは第１ノズルとは異なるノズルであり、また、ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｃはそれぞれ異なるノズルである。
【００１２】
ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃには、ガス流の上流側から順に、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）２４１ａ〜２４１ｃおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ〜２４３ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂのバルブ２４３ａ，２４３ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｅ，２３２ｄがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｅ，２３２ｄには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｄおよびバルブ２４３ｅ，２４３ｄがそれぞれ設けられている。
【００１３】
ノズル２４９ａ〜２４９ｃは、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ〜２４９ｃは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａは、平面視において、処理室２０１内に搬入されるウエハ２００の中心を挟んで、後述する排気口２３１ａと一直線上に対向するように配置されている。ノズル２４９ｂ，２４９ｃは、ノズル２４９ａを挟んでその両側に、すなわち、反応管２０３の内壁（ウエハ２００の外周）に沿ってノズル２４９ａを両側から挟み込むように配置されている。ノズル２４９ａ〜２４９ｃの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃは、それぞれが、排気口２３１ａと対向するようにそれぞれ開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。
【００１４】
ガス供給管２３２ａからは、原料（原料ガス）として、例えば、所定元素（主元素）としてのＳｉおよびハロゲン元素を含むハロシラン系ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。ハロシランとは、ハロゲン基を有するシランのことである。ハロゲン基には、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基等が含まれる。すなわち、ハロゲン基には、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等のハロゲン元素が含まれる。ハロシラン系ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含む原料ガス、すなわち、クロロシラン系ガスを用いることができる。クロロシラン系ガスは、Ｓｉソースとして作用する。クロロシラン系ガスとしては、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガスを用いることができる。
【００１５】
ガス供給管２３２ｂからは、原料とは化学構造（分子構造）が異なる反応体（リアクタント）として、例えば、窒素（Ｎ）含有ガスとしての窒化ガスである窒化水素系ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。窒化水素系ガスは、Ｎソースとして作用する。窒化水素系ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。
【００１６】
ガス供給管２３２ｃ〜２３２ｅからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ〜２４１ｅ、バルブ２４３ｃ〜２４３ｅ、ガス供給管２３２ｃ〜２３２ａ、ノズル２４９ｃ〜２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。Ｎ２ガスは、パージガス、キャリアガスとして作用し、さらに、ウエハ２００上に形成される膜の面内膜厚分布を制御する膜厚分布制御ガスとして作用する。
【００１７】
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、原料供給系が構成される。また、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、反応体供給系が構成される。また、主に、ガス供給管２３２ｃ〜２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｃ〜２４１ｅ、バルブ２４３ｃ〜２４３ｅにより、不活性ガス供給系が構成される。
【００１８】
上述の各種供給系のうち、いずれか、或いは、全ての供給系は、バルブ２４３ａ〜２４３ｅやＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅ等が集積されてなる集積型供給システム２４８として構成されていてもよい。集積型供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ〜２４３ｅの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅによる流量調整動作等が、後述するコントローラ１２１によって制御されるように構成されている。集積型供給システム２４８は、一体型、或いは、分割型の集積ユニットとして構成されており、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅ等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、集積型供給システム２４８のメンテナンス、交換、増設等を、集積ユニット単位で行うことが可能なように構成されている。
【００１９】
反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２３１ａが設けられている。図２に示すように、排気口２３１ａは、平面視において、ウエハ２００を挟んでノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｃ（ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂ，２５０ｃ）と対向（対面）する位置に設けられている。排気口２３１ａには排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、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および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、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２４４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内の真空排気およ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、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて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ように構成されている。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
【００２０】
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、例えばＳＵＳ等の金属からなり、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の下方には、後述するボート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、反応管２０３の外部に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂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、ウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。また、マニホールド２０９の下方には、シールキャップ２１９を降下させボート２１７を処理室２０１内から搬出した状態で、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ャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属からなり、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓ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２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。
【００２１】
基板支持具としてのボート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垂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。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる断熱板２１８が多段に支持されている。
【００２２】
反応管２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。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への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【００２３】
図３に示すように、制御部（制御手段）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１２１ｅ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。
【００２４】
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、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理における各手順をコントローラ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、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。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、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、それらの両方を含む場合がある。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。
【００２５】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅ、バルブ２４３ａ〜２４３ｅ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ等に接続されている。
【００２６】
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、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｅの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転およ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、シャッタ開閉機構１１５ｓによるシャッタ２１９ｓの開閉動作等を制御するように構成されている。
【００２７】
コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）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、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という言葉を用いた場合は、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手段を用いて行ってもよい。
【００２８】
（２）成膜処理
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ２００上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を形成するシーケンス例について、図４を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。
【００２９】
図４に示す成膜シーケンスは、
ウエハ２００対してノズル２４９ａよりＤＣＳガスを供給することで第１層としてのＳｉ含有層を形成するステップＡと、
ウエハ２００に対してノズル２４９ｂよりＮＨ３ガスを供給することで第２層としてのシリコン窒化層（ＳｉＮ層）を形成するステップＢと、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＮを含む膜、すなわち、ＳｉＮ膜を形成する。
【００３０】
また、図４に示す成膜シーケンスでは、ステップＡにおいて、
ノズル２４９ａよりＤＣＳガスを供給した状態で、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより、ＤＣＳガスの流量よりも小さい第１流量でＮ２ガスを供給するステップＡ１と、
ノズル２４９ａよりＤＣＳガスを供給した状態で、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより、ＤＣＳガスの流量よりも大きい第２流量でＮ２ガスを供給するステップＡ２と、
をこの順に行うことで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＮ膜のウエハ面内膜厚分布（以下、単に面内膜厚分布ともいう）を制御する。
【００３１】
ここでは一例として、ウエハ２００として、表面に凹凸構造が作り込まれていない表面積の小さなベアウエハを用い、ステップＡ１，Ａ２におけるノズル２４９ｂ，２４９ｃを介したＮ２ガスの流量制御を行うことにより、ＳｉＮ膜の面内膜厚分布を、ウエハ２００の中央部で最も厚く、周縁部に近づくにつれて徐々に薄くなる分布（以下、中央凸分布とも称する）とする例について説明する。ベアウエハ上に中央凸分布を有する膜を形成することができれば、表面に微細な凹凸構造が作り込まれた表面積の大きなパターンウエハ（プロダクトウエハ）上に、中央から周縁にわたって膜厚変化の少ない平坦な膜厚分布（以下、フラット分布とも称する）を有する膜を形成することが可能となる。
【００３２】
本明細書では、図４に示す成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の変形例等の説明においても、同様の表記を用いる。
【００３３】
（ＤＣＳ→ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＮ
【００３４】
本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面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「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、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。
【００３５】
（ウエハチャージおよびボートロード）
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、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、図１に示すように、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内へ搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【００３６】
（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によって処理室２０１内が真空排気（減圧排気）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２４４がフィードバック制御される。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の成膜温度となるように、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への通電具合がフィードバック制御される。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。処理室２０１内の排気、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
【００３７】
（成膜ステップ）
その後、次のステップＡ，Ｂを順次実行する。
【００３８】
［ステップＡ］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給する。
【００３９】
具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＤＣＳガスを流す。ＤＣＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００に対してＤＣＳガスが供給される。このとき同時にバルブ２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｅ内へＮ２ガスを流すようにしてもよい。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｅにより流量調整され、ＤＣＳガスと一緒にノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。なお、ステップＡでは、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へＤＣＳガスを供給した状態で、ノズル２４９ｂ，２４９ｃを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給するステップＡ１，Ａ２を行うが、その詳細については後述する。
【００４０】
ステップＡにおいて、ノズル２４９ａより供給するＤＣＳガスの供給流量は、例えば１〜２０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とする。ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの供給流量は、例えば０〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とする。ＤＣＳガスの供給時間は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の所定の時間とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１〜２６６６Ｐａ、好ましくは６７〜１３３３Ｐａの範囲内の所定の圧力とする。ウエハ２００の温度（成膜温度）は、例えば２５０〜８００℃、好ましくは４００〜７５０℃、より好ましくは５５０〜７００℃の範囲内の所定の温度とする。
【００４１】
成膜温度が２５０℃未満となると、ウエハ２００上にＤＣＳが化学吸着しにくくなり、実用的な成膜速度が得られなくなることがある。成膜温度を２５０℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。成膜温度を４００℃以上、さらには５５０℃以上とすることで、ウエハ２００上にＤＣＳをより充分に吸着させることが可能となり、より充分な成膜速度が得られるようになる。
【００４２】
成膜温度が８００℃を超えると、過剰な気相反応が生じ、膜厚均一性が悪化しやすくなり、その制御が困難となってしまう。成膜温度を８００℃以下とすることで、適正な気相反応を生じさせ、膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。特に成膜温度を７５０℃以下、さらには７００℃以下とすることで、気相反応を抑制し表面反応を優勢にすることが可能となり、膜厚均一性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。
【００４３】
上述の条件下でウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１層として、例えば１原子層未満から数原子層（１分子層未満から数分子層）程度の厚さのＣｌを含むＳｉ含有層が形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、Ｃｌを含むＳｉ層であってもよいし、ＤＣＳの吸着層であってもよいし、それらの両方を含んでいてもよい。
【００４４】
Ｃｌを含むＳｉ層は、Ｓｉにより構成されＣｌを含む連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるＣｌを含むＳｉ薄膜をも含む。Ｃｌを含むＳｉ層を構成するＳｉは、Ｃｌとの結合が完全に切れていないものの他、Ｃｌとの結合が完全に切れているものも含む。
【００４５】
ＤＣＳの吸着層は、ＤＣＳ分子で構成される連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。ＤＣＳの吸着層を構成するＤＣＳ分子は、ＳｉとＣｌとの結合が一部切れたものも含む。すなわち、ＤＣＳの吸着層は、ＤＣＳの物理吸着層であってもよいし、ＤＣＳの化学吸着層であってもよいし、それらの両方を含んでいてもよい。
【００４６】
ここで、１原子層（分子層）未満の厚さの層とは不連続に形成される原子層（分子層）のことを意味しており、１原子層（分子層）の厚さの層とは連続的に形成される原子層（分子層）のことを意味している。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、Ｃｌを含むＳｉ層とＤＣＳの吸着層との両方を含み得る。但し、両者は、いずれも主元素（Ｓｉ）にＣｌが結合した同様の構造を有することから、便宜上、Ｃｌを含むＳｉ含有層については「１原子層」、「数原子層」等の表現を用いて表すこととし、「原子層」を「分子層」と同義で用いる場合もある。
【００４７】
ＤＣＳガスが自己分解（熱分解）する条件下では、ウエハ２００上にＳｉが堆積することでＣｌを含むＳｉ層が形成される。ＤＣＳガスが自己分解（熱分解）しない条件下では、ウエハ２００上にＤＣＳが吸着することでＤＣＳの吸着層が形成される。ＤＣＳの吸着層を形成するよりも、Ｃｌを含むＳｉ層を形成する方が、成膜レートを高くすることができる点では、好ましい。以下、Ｃｌを含むＳｉ含有層を、便宜上、単に、Ｓｉ含有層とも称する。
【００４８】
第１層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップＢでの改質の作用が第１層の全体に届かなくなる。また、第１層の厚さの最小値は１原子層未満である。よって、第１層の厚さは１原子層未満から数原子層程度とするのが好ましい。第１層の厚さを１原子層以下とすることで、後述するステップＢでの改質の作用を相対的に高めることができ、ステップＢでの改質に要する時間を短縮することができる。ステップＡでの第１層の形成に要する時間を短縮することもできる。結果として、１サイクルあたりの処理時間を短縮することができ、トータルでの処理時間を短縮することも可能となる。すなわち、成膜レートを高くすることも可能となる。また、第１層の厚さを１原子層以下とすることで、膜厚均一性の制御性を高めることも可能となる。
【００４９】
ここで、ＤＣＳガスを供給する前のウエハ２００上にはＳｉの吸着サイトが豊富に存在することから、ＤＣＳガスの供給初期には比較的大きな形成レートで第１層が形成され、その後、図５に示すように大きな形成レートが所定期間（期間Ｔ１）にわたって維持される。その後、第１層の形成が進行し、ウエハ２００上に存在する吸着サイトの量が減少すると、第１層の形成レートが大きく低下するタイミング（変曲点）を迎える。変曲点を迎えた後、ウエハ２００上へのＤＣＳの吸着が飽和するまでの期間（期間Ｔ２）は、形成レートが大きく低下した状態が維持される。
【００５０】
上述の期間Ｔ１の初期において、ノズル２４９ａから供給されたＤＣＳガスは、ウエハ２００の周縁部で活発に消費され、ウエハ２００の中央部へは届きにくい傾向がある。そのため、例えば変曲点を迎える前の時点でウエハ２００に対するＤＣＳガスの供給を停止した場合、ウエハ２００の面内における第１層の厚さの分布（第１層の面内厚さ分布とも称する）は、ウエハ２００の中央部で最も薄く、周縁部に近づくにつれて徐々に厚くなる分布（以下、中央凹分布とも称する）となる。変曲点を迎える前の時点で、さらには、変曲点を迎えた後においても、ウエハ２００に対するＤＣＳガスの供給を停止することなく継続することにより、第１層の面内厚さ分布を中央凹分布からフラット分布へと近づけることは理論的には可能である。ＤＣＳガスの供給を継続することで、ウエハ２００の周縁部でのＤＣＳガスの消費はいずれ収束することになり、その結果、ウエハ２００の中心部へ届くＤＣＳガスの量が徐々に増加することになるからである。しかしながら、この手法では、ＤＣＳガスの供給を長時間継続する必要があり、ガスコストの増加を招いたり、１サイクルあたりの処理時間が増加して成膜処理の生産性を大きく損ねたりする場合がある。また、上述の手法では、第１層の面内厚さ分布をフラット分布に近づけることは理論的には可能であっても、これを、中央凸分布とすることは困難である。
【００５１】
なお、ウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給する際、ノズル２４９ｂ，２４９ｃからＮ２ガスを大流量で供給することにより、第１層の面内厚さ分布を、中央凹分布からフラット分布へ近づけたり、さらには、中央凸分布へ近づけたりすることは可能である。Ｎ２ガスをこのように制御することで、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間の平面視において円環状の空間（以下、単に「円環状の空間」とも称する）の圧力は、ウエハ配列領域内の圧力、すなわち、ウエハ２００間の空間における圧力よりも大きくなる。結果として、円環状の空間へのＤＣＳガスの流出が抑制されるとともに、ウエハ２００の中心部へのＤＣＳガスの供給量が増加する。また、円環状の空間におけるＤＣＳガスの分圧（濃度）が低下し、ウエハ２００の周縁部へのＤＣＳガスの供給量が減少する。これらにより、第１層の面内厚さ分布が上述のように制御される。しかしながら、ノズル２４９ｂ，２４９ｃからのＮ２ガスの供給タイミングや、その流量によっては、ＤＣＳガスの希釈化による第１層の形成レートの低下を招き、成膜処理の生産性を大きく損ねてしまう場合がある。これらのことは、発明者等による鋭意研究の結果、初めて明らかになった新規課題である。
【００５２】
本実施形態では、上述の各種課題を回避するため、ステップＡにおいて、上述のステップＡ１，Ａ２をこの順に行うようにしている。以下、これらのステップの詳細について説明する。
【００５３】
ステップＡ１では、ノズル２４９ａよりＤＣＳガスを供給した状態で、バルブ２４３ｄ，２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｂ，２３２ｃ内へＮ２ガスを流し、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。なお、本ステップでは、ノズル２４９ｂ，２４９ｃからのＮ２ガスの供給を不実施としてもよい。但し、ノズル２４９ｂ，２４９ｃからのＮ２ガスの供給を実施する方が、これらの内部へのＤＣＳガスの侵入を抑制することが可能となる点で好ましい。また、ノズル２４９ｂ，２４９ｃ内へのＤＣＳガスの侵入を抑制するには、ノズル２４９ｂ，２４９ｃからのＮ２ガスの供給を、ステップＡと同時、或いは、その前に開始するのが好ましい。
【００５４】
ステップＡ１において、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスの各流量（第１流量）は、それぞれ、ノズル２４９ａより供給するＤＣＳガスの流量よりも小さな流量とする。好ましくは、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスの各流量は、それらの合計流量が、ノズル２４９ａより供給するＤＣＳガスの流量よりも小さな流量となるような流量とする。
【００５５】
ノズル２４９ｂ，２４９ｃから供給するＮ２ガスの流量をこのように小さく設定することにより、ノズル２４９ａより供給されたＤＣＳガスの処理室２０１内における希釈化を抑制することができ、ウエハ２００上における第１層の形成処理を比較的大きな形成レート（第１レート）で進行させることが可能となる。ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスの流量は、それぞれ、例えば０〜５００ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とすることができる。ステップＡ１の実施時間は、ステップＡの実施時間の例えば１／４〜１／２とすることができる。
【００５６】
なお、ステップＡにおいて、ステップＡ１を継続して実施した場合、第１層の形成レートは、上述の第１レートから第１レートよりも小さい第２レートへと変化する。そこで、ステップＡ１を継続し、第１層の形成レートが、上述の第１レートから第２レートへと変化するとき、或いは、変化した後、ノズル２４９ａからのＤＣＳガスの供給を継続（維持）した状態で、ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｃを制御し、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスの流量を増加させるステップＡ２を開始する。なお、ステップＡ１を継続すると、第１層の形成レートが大きく低下して変曲点を迎えるのは、上述したように、ウエハ２００上に存在する吸着サイトの量が減少するためである。
【００５７】
ステップＡ２において、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスの各流量（第２流量）は、それらの合計流量が、ノズル２４９ａより供給するＤＣＳガスの流量よりも大きな流量となるような流量とする。好ましくは、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスの各流量（第２流量）は、それらの合計流量が、ノズル２４９ａより供給するＤＣＳガスおよびＮ２ガスの合計流量よりも大きな流量となるような流量とする。また、好ましくは、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスの各流量は、それぞれ、ノズル２４９ａより供給するＤＣＳガスの流量よりも大きな流量とする。さらに好ましくは、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスの各流量は、それぞれ、ノズル２４９ａより供給するＤＣＳガスおよびＮ２ガスの合計流量よりも大きな流量とする。
【００５８】
ノズル２４９ｂ，２４９ｃから供給するＮ２ガスの流量をこのように大きく設定することにより、上述の円環状の空間の圧力をウエハ２００間の空間における圧力よりも大きくすることができ、ウエハ２００の中心部へのＤＣＳガスの供給量を増加させることができる。また、円環状の空間におけるＤＣＳガスの分圧を低下させ、ウエハ２００の周縁部へのＤＣＳガスの供給量を減少させることもできる。結果として、第１層の面内厚さ分布を、中央凹分布からフラット分布へ近づけたり、さらには、中央凸分布へ近づけたりすることが可能となる。ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスの流量は、それぞれ、例えば３０００〜６０００ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とする。ステップＡ２の実施時間は、ステップＡの実施時間の例えば１／２〜３／４とすることができる。なお、ステップＡ２の実施時間をステップＡ１の実施時間よりも長くすることで、第１層の面内厚さ分布の中央凸分布の度合いを高めることが可能となる。
【００５９】
所望の厚さおよび面内厚さ分布を有する第１層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、ＤＣＳガスの供給を停止する。また、ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｃを制御して、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスの流量を第２流量から第１流量へと、或いは、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量と同程度の流量へと減少させる。このとき、ＡＰＣバルブ２４４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、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１層の形成に寄与した後のＤＣＳガスを処理室２０１内から排除する。ノズル２４９ａ〜２４９ｃから供給されるＮ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内がパージされる（パージステップ）。
【００６０】
［ステップＢ］
ステップＡが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１層に対してＮＨ３ガスを供給する。
【００６１】
このステップでは、バルブ２４３ｂ，２４３ｃ〜２４３ｅの開閉制御を、ステップＡ１におけるバルブ２４３ａ，２４３ｃ〜２４３ｅの開閉制御と同様の手順で行う。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａから排気される。このとき、ウエハ２００に対してＮＨ３ガスが供給される。
【００６２】
ＮＨ３ガスの供給流量は、例えば１０００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とする。ＮＨ３ガスの供給時間は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の所定の時間とする。各ガス供給管から供給するＮ２ガスの供給流量は、例えば０〜２０００ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とする。処理室２０１内の圧力は、例えば１〜４０００Ｐａ、好ましくは１〜３０００Ｐａの範囲内の所定の圧力とする。処理室２０１内の圧力をこのような比較的高い圧力帯とすることで、ＮＨ３ガスをノンプラズマで熱的に活性化させることが可能となる。ＮＨ３ガスは熱で活性化させて供給した方が、比較的ソフトな反応を生じさせることができ、後述する第２層の形成が容易となる。他の処理条件は、ステップＡと同様な処理条件とする。
【００６３】
上述の条件下でウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成された第１層の少なくとも一部が窒化（改質）される。第１層が改質されることで、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＮを含む第２層、すなわち、ＳｉＮ層が形成される。第２層を形成する際、第１層に含まれていたＣｌ等の不純物は、ＮＨ３ガスによる第１層の改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。すなわち、第１層中のＣｌ等の不純物は、第１の層中から引き抜かれたり、脱離したりすることで、第１層から分離する。これにより、第２層は、第１層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。
【００６４】
第２層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、ＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、ステップＡのパージステップと同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第２層の形成に寄与した後のＮＨ３ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。
【００６５】
［所定回数実施］
ステップＡ，Ｂを非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを１回以上（ｎ回）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＮ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、上述のサイクルを１回行う際に形成される第２層の厚さを所望の膜厚よりも薄くし、第２層を積層することで形成されるＳｉＮ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
【００６６】
原料としては、ＤＣＳガスの他、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等のクロロシラン原料ガスを用いることができる。
【００６７】
反応体としては、ＮＨ３ガスの他、例えば、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の窒化水素系ガスを用いることができる。
【００６８】
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。
【００６９】
（アフターパージ〜大気圧復帰）
ウエハ２００上に所望組成、所望膜厚の膜が形成されたら、ノズル２４９ａ〜２４９ｃのそれぞれからパージガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａから排気する。これにより、処理室２０１内がパージされ、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）。
【００７０】
（ボートアンロード及びウエハディスチャージ）
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、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
【００７１】
（３）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
【００７２】
（ａ）ウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給する際に、ステップＡ２を行うことで、ベアウエハとして構成されたウエハ２００上に形成されるＳｉＮ膜の面内膜厚分布を、中央凸分布とすることが可能となる。これにより、ウエハ２００としてパターンウエハを用いる場合に、このウエハ２００上に、フラット分布を有するＳｉＮ膜を形成することが可能となる。なお、ステップＡ２において、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスの各流量を、それぞれ、ノズル２４９ａより供給するＤＣＳガスの流量よりも大きな流量とすることで、上述の中央凸分布をより確実に実現できるようになる。
【００７３】
ウエハ２００上に形成される膜の面内膜厚分布がウエハ２００の表面積に依存するのは、いわゆるローディング効果によるものと考えられる。成膜対象のウエハ２００の表面積が大きくなるほど、ＤＣＳガス等の原料がウエハ２００の周縁部で多量に消費され、その中心部へ届きにくくなる。その結果、ウエハ２００上に形成される膜の面内膜厚分布が、中央凹分布となる。本実施形態によれば、ウエハ２００として表面積の大きなパターンウエハを用いる場合であっても、ウエハ２００上に形成される膜の面内膜厚分布を中央凹分布からフラット分布へと矯正したり、さらには、中央凸分布へと矯正したりする等、自在に制御することが可能となる。
【００７４】
（ｂ）ステップＡ２を行う前にステップＡ１を行うことで、ウエハ２００上に吸着サイトが豊富に存在する第１層の形成初期の段階において、ＤＣＳガスの希釈化を抑制することができ、これにより、第１層の形成を大きな形成レートで進行させることが可能となる。結果として、ＳｉＮ膜の成膜レートを高め、成膜処理の生産性を向上させることが可能となる。なお、ステップＡ１において、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスの各流量を、それらの合計流量が、ノズル２４９ａより供給するＤＣＳガスの流量よりも小さな流量となるような流量とすることで、ＤＣＳガスの希釈化をさらに抑制し、上述の効果をより確実に実現できるようになる。
【００７５】
（ｃ）ノズル２４９ｂ，２４９ｃを、ノズル２４９ａを挟んでその両側に配置することで、第１層の面内厚さ分布の制御性、すなわち，ウエハ２００上に形成されるＳｉＮ膜の面内膜厚分布の制御性を高めることが可能となる。
【００７６】
（ｄ）ノズル２４９ａ〜２４９ｃを、排気口２３１ａと対向するようにそれぞれ配置することで、第１層の面内厚さ分布の制御性、すなわち，ウエハ２００上に形成されるＳｉＮ膜の面内膜厚分布の制御性を高めることが可能となる。
【００７７】
（ｅ）上述の効果は、ＤＣＳガス以外の原料を用いる場合や、ＮＨ３ガス以外の反応体を用いる場合や、Ｎ２ガス以外の不活性ガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。
【００７８】
（４）変形例
本実施形態における成膜ステップは、以下に示す変形例のように変更することができる。
【００７９】
（変形例１）
上述したように、ステップＡにおいて、ステップＡ１をステップＡ２の実施を行うことなく継続した場合、第１層の形成レートは、第１レートから第１レートよりも小さい第２レートへと変化する。本変形例では、第１層の形成レートが、第１レートから第１レートよりも小さい第２レートへと変化する前に、好ましくは、変曲点に達する手前（直前）で、ステップＡ２を開始する。
【００８０】
本変形例によれば、第１層の面内厚さ分布を中央凸分布に近づけるように作用するステップＡ２の開始タイミングを早め、第１層の面内厚さ分布が中央凹分布となる傾向があるステップＡ１の実施期間を短くすることで、ウエハ２００上に形成されたＳｉＮ膜の面内膜厚分布を、より確実に中央凸分布化させることができる。
【００８１】
（変形例２）
原料として、例えば、１，１，２，２−テトラクロロ−１，２−ジメチルジシラン（（ＣＨ３）２Ｓｉ２Ｃｌ４、略称：ＴＣＤＭＤＳ）ガスのようなアルキルハロシラン原料ガスや、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガスやビスジエチルアミノシラン（ＳｉＨ２［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガスのようなアミノシラン原料ガスを用いてもよい。また、モノシラン（ＳｉＨ４）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガスのようなシラン（水素化ケイ素）原料ガスを用いてもよい。
【００８２】
また、反応体として、例えば、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガスのようなアミン系ガスや、酸素（Ｏ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、オゾン（Ｏ３）ガス、プラズマ励起されたＯ２ガス（Ｏ２＊）、Ｏ２ガス＋水素（Ｈ２）ガスのようなＯ含有ガス（酸化剤）や、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガスのようなＣ含有ガスや、トリクロロボラン（ＢＣｌ３）ガスのようなＢ含有ガスを用いてもよい。
【００８３】
そして、例えば以下の成膜シーケンスにより、ウエハ２００上に、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）、シリコン硼炭窒化膜（ＳｉＢＣＮ膜）、シリコン硼窒化膜（ＳｉＢＮ膜）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）を形成するようにしてもよい。
【００８４】
（ＤＣＳ→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＮ
（ＤＣＳ→ＴＥＡ→Ｏ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣ（Ｎ）
（ＤＣＳ→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＣＮ
（ＤＣＳ→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣＮ
（ＤＣＳ→Ｃ３Ｈ６→ＢＣｌ３→ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＢＣＮ
（ＤＣＳ→ＢＣｌ３→ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＢＮ
（ＤＣＳ→Ｏ２＋Ｈ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯ
（３ＤＭＡＳ→Ｏ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＯ
（ＢＤＥＡＳ→Ｏ２＊）×ｎ  ⇒  ＳｉＯ
【００８５】
これらの成膜シーケンスにおいても、原料供給時に、ステップＡ１，Ａ２を、図４に示す成膜シーケンスや変形例１と同様に行うことで、これらと同様の効果が得られる。なお、原料や反応体を供給する際の処理手順、処理条件は、図４に示す成膜シーケンスや変形例１と同様とすることができる。
【００８６】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。但し、本発明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。
【００８７】
上述の実施形態では、第２ノズルはノズル２４９ｂ，２４９ｃを有し、それらは、第１ノズルとしてのノズル２４９ａを挟んでその両側に配置される例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、第２ノズルがノズル２４９ｂのみを有し、ノズル２４９ｂをノズル２４９ａに近接して、或いは、離間して配置するようにしてもよい。この場合であっても、原料供給時に、ステップＡ１，Ａ２を、図４に示す成膜シーケンスや変形例１，２と同様に行うことで、これらと同様の効果が得られる。但し、上述の実施形態におけるノズル配置の方が、ウエハ２００上に形成される膜の面内膜厚分布の制御性を高めることが可能となる点で、好ましい。
【００８８】
上述の実施形態では、原料供給時に、ステップＡ１，Ａ２を行う例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、ＤＣＳガス供給時ではなく、反応体供給時に、ステップＡ１，Ａ２を行うようにしてもよい。この場合、ウエハ２００上に形成される膜の、ウエハ２００面内におけるＮ、Ｃ、Ｏ、Ｂ等の濃度分布を制御することが可能となる。反応体供給時に行うステップＡ１，Ａ２は、図４に示す成膜シーケンスや変形例１，２で示したステップＡ１，Ａ２と同様の処理条件、処理手順により行うことができる。
【００８９】
上述の実施形態では、ＮＨ３ガス等の反応体を、ノズル２４９ｂから供給する例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、反応体を、ノズル２４９ｂ，２４９ｃの両方から供給してもよい。また、処理室２０１内にノズル２４９ａ〜２４９ｃとは異なるノズルを新たに設け、この新たに設けたノズルを用いて反応体を供給するようにしてもよい。これらの場合であっても、原料供給時に、ステップＡ１，Ａ２を、図４に示す成膜シーケンスや変形例１，２と同様に行うことで、これらと同様の効果が得られる。
【００９０】
上述の実施形態では、基板上に主元素としてＳｉを含む膜を形成する例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。すなわち、本発明は、Ｓｉの他、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ボロン（Ｂ）等の半金属元素を主元素として含む膜を基板上に形成する場合にも、好適に適用することができる。また、本発明は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属元素を主元素として含む膜を基板上に形成する場合にも、好適に適用することができる。
【００９１】
例えば、原料として、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ４）ガスやトリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、略称：ＴＭＡ）ガスを用い、以下に示す成膜シーケンスにより、基板上に、チタン窒化膜（ＴｉＮ膜）、チタン酸窒化膜（ＴｉＯＮ膜）、チタンアルミニウム炭窒化膜（ＴｉＡｌＣＮ膜）、チタンアルミニウム炭化膜（ＴｉＡｌＣ膜）、チタン炭窒化膜（ＴｉＣＮ膜）、チタン酸化膜（ＴｉＯ膜）等を形成する場合にも、本発明を好適に適用することができる。
【００９２】
（ＴｉＣｌ４→ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＴｉＮ
（ＴｉＣｌ４→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ  ⇒  ＴｉＯＮ
（ＴｉＣｌ４→ＴＭＡ→ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＴｉＡｌＣＮ
（ＴｉＣｌ４→ＴＭＡ）×ｎ  ⇒  ＴｉＡｌＣ
（ＴｉＣｌ４→ＴＥＡ）×ｎ  ⇒  ＴｉＣＮ
（ＴｉＣｌ４→Ｈ２Ｏ）×ｎ  ⇒  ＴｉＯ
【００９３】
基板処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、処理を迅速に開始できるようになる。
【００９４】
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。
【００９５】
上述の実施形態では、第１、第２ノズルが反応管の内壁に沿うように処理室内に設けられている例について説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば図６（ａ）に縦型処理炉の断面構造を示すように、反応管の側壁にバッファ室を設け、このバッファ室内に、上述の実施形態と同様の構成の第１、第２ノズルを、上述の実施形態と同様の配置で設けるようにしてもよい。図６（ａ）では、反応管の側壁に供給用のバッファ室と排気用のバッファ室とを設け、それぞれを、ウエハを挟んで対向する位置に配置した例を示している。また、図６（ａ）では、供給用のバッファ室を複数（３つ）の空間に仕切り、それぞれの空間に各ノズルを配置した例を示している。バッファ室の３つの空間の配置は、第１、第２ノズルの配置と同様となる。また例えば、図６（ｂ）に縦型処理炉の断面構造を示すように、図６（ａ）と同様の配置でバッファ室を設け、バッファ室内に第１ノズルを設け、このバッファ室の処理室との連通部を両側から挟むとともに反応管の内壁に沿うように第２ノズルを設けるようにしてもよい。なお、図６（ａ）、図６（ｂ）で説明した反応管以外の構成は、図１に示す処理炉の各部の構成と同様である。これらの処理炉を用いた場合であっても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
【００９６】
上述の実施形態では、一度に複数枚の基板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。本発明は上述の実施形態に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚の基板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、好適に適用できる。また、上述の実施形態では、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。本発明は上述の実施形態に限定されず、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、好適に適用できる。
【００９７】
これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態や変形例と同様なシーケンス、処理条件にて成膜を行うことができ、これらと同様の効果が得られる。
【００９８】
また、上述の実施形態や変形例等は、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、上述の実施形態の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【００９９】
上述の実施形態や変形例等の手法により形成されるＳｉＮ膜等は、絶縁膜、スペーサ膜、マスク膜、電荷蓄積膜、ストレス制御膜等として広く用いることが可能である。近年、半導体デバイスの微細化に伴い、ウエハ上に形成される膜に対して面内膜厚均一性の要求が厳しくなっている。高密度パターンが表面に形成されたパターンウエハ上へフラット分布を有する膜を形成することが可能な本発明は、この要求に答える技術として非常に有益
であると考えられる。
【実施例】
【０１００】
以下、上述の実施形態で得られる効果を裏付ける実験結果について説明する。
【０１０１】
実施例として、図１に示す基板処理装置を用い、図４に示す成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にＳｉＮ膜をそれぞれ形成した。ウエハとしては、表面に凹凸構造が形成されていないベアウエハと、表面に凹凸構造が形成されたパターンウエハと、をそれぞれ用いた。パターンウエハとしては、その主面（成膜処理の下地）が有する表面積が、ベアウエハの主面が有する表面積の２０〜２５倍であるものを用いた。他の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の所定の条件とした。
【０１０２】
比較例１として、図１に示す基板処理装置を用い、ウエハに対してＤＣＳガスを供給するステップＡと、ウエハに対してＮＨ３ガスを供給するステップＢと、を交互に繰り返す成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にＳｉＮ膜をそれぞれ形成した。但し、比較例１では、ステップＡを行う間、ステップＡ１のみを行い、ステップＡ２は不実施とした。ステップＡ１は、ステップＡの開始から終了まで実施した。他の処理条件は、実施例と同様とした。
【０１０３】
比較例２として、図１に示す基板処理装置を用い、ウエハに対してＤＣＳガスを供給するステップＡと、ウエハに対してＮＨ３ガスを供給するステップＢと、を交互に繰り返す成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にＳｉＮ膜をそれぞれ形成した。但し、比較例２では、ステップＡを行う間、ステップＡ２のみを行い、ステップＡ１は不実施とした。ステップＡ２は、ステップＡの開始から終了まで実施した。他の処理条件は、実施例と同様とした。
【０１０４】
そして、実施例、比較例１，２で形成したＳｉＮ膜の面内膜厚分布をそれぞれ測定した。図７（ａ）〜図７（ｃ）は実施例の測定結果を、図８（ａ）〜図８（ｃ）は比較例１の測定結果を、図９（ａ）〜図９（ｃ）は比較例２の測定結果を、それぞれ示している。各図において、Ｔｏｐ、Ｃｅｎｔｅｒ、Ｂｏｔｔｏｍは、ウエハ配列領域内におけるウエハの位置を示している。各図の縦軸は膜厚［Å］を、横軸は測定位置のウエハの中心からの距離［ｍｍ］をそれぞれ示している。図中の■印はベアウエハ上に形成されたＳｉＮ膜の測定結果を、◇印はパターンウエハ上に形成されたＳｉＮ膜の測定結果をそれぞれ示している。
【０１０５】
図７（ａ）〜図７（ｃ）によれば、ベアウエハ上に形成されたＳｉＮ膜の面内膜厚分布は、いずれも、中央凸分布となっていることが分かる。また、パターンウエハ上に形成されたＳｉＮ膜の面内膜厚分布は、いずれも、比較的緩やかな中央凸分布となっていることが分かる。すなわち、実施例のように、ステップＡにおいてＡ１，Ａ２をこの順に実施することで、パターンウエハ上に形成するＳｉＮ膜の面内膜厚分布を、フラット分布に近づけること、例えば、比較的緩やかな中央凸分布とすることができることが分かる。
【０１０６】
図８（ａ）〜図８（ｃ）によれば、ベアウエハ上に形成されたＳｉＮ膜の面内膜厚分布は、いずれも、中央凸分布が弱いか、或いは、フラット分布に近い分布となっていることが分かる。また、パターンウエハ上に形成されたＳｉＮ膜の面内膜厚分布は、いずれも、中央凹分布となっていることが分かる。すなわち、比較例１のように、ステップＡにおいてステップＡ２を不実施とした場合には、パターンウエハ上に形成されるＳｉＮ膜の面内膜厚分布を、フラット分布、或いは、中央凸分布とすることは困難であることが分かる。
【０１０７】
図９（ａ）〜図９（ｃ）によれば、ベアウエハ上に形成されたＳｉＮ膜の面内膜厚分布は、いずれも、中央凸分布となっていることが分かる。また、パターンウエハ上に形成されたＳｉＮ膜の面内膜厚分布は、Ｔｏｐにおいて一部外周厚となっているものの、いずれも、比較的緩やかな中央凸分布となっていることが分かる。すなわち、比較例２のように、ステップＡにおいてステップＡ２を実施することで、パターンウエハ上に形成するＳｉＮ膜の面内膜厚分布を、フラット分布に近づけること、例えば、比較的緩やかな中央凸分布とすることができることが分かる。しかしながら、比較例２で形成されたＳｉＮ膜は、実施例で形成されたＳｉＮ膜と比べて、いずれも膜厚が薄いことが分かる。これは、ステップＡ２の前にステップＡ１を不実施としたことで、ステップＡを開始した直後からＤＣＳガスが希釈化され、成膜レートが低下したためと考えられる。すなわち、比較例２のようにステップＡ２を行う前にステップＡ１を不実施とした場合には、実施例のように成膜処理の生産性を向上させることは困難であることが分かる。
【０１０８】
なお、比較例２のベアウエハ上に形成されたＳｉＮ膜は、比較例１のベアウエハ上に形成されたＳｉＮ膜と比較して、ウエハ間における膜厚均一性（以下、ＷｔＷとも称する）が悪いことが分かる。これに対し、比較例２のパターンウエハ上に形成されたＳｉＮ膜は、比較例１のパターンウエハ上に形成されたＳｉＮ膜と比較して、ＷｔＷが良好であることが分かる。すなわち、比較例２においては、ベアウエハ上に形成されるＳｉＮ膜のＷｔＷを向上させたとしても、パターンウエハ上に形成されるＳｉＮ膜のＷｔＷを、これに追従させるように向上させることは困難であることが分かる。このように、比較例２では、ベアウエハとパターンウエハとで、それらの上に形成されるＳｉＮ膜のＷｔＷの傾向が不整合となる場合があり、このことは、製品管理を行う上で不都合となる。
【０１０９】
また、比較例２のパターンウエハ上に形成されたＳｉＮ膜では、Ｔｏｐ、Ｃｅｎｔｅｒ、Ｂｏｔｔｏｍの間で、中央凸分布の度合いが大きく異なっており、Ｔｏｐではその度合いが比較的小さく、Ｂｏｔｔｏｍではその度合いが比較的大きくなっていることが分かる。しかしながら、中央凸分布の度合いは、本来であれば、Ｔｏｐ、Ｃｅｎｔｅｒ、Ｂｏｔｔｏｍの間で均等であるのが好ましい。比較例２では、ベアウエハ上に形成されるＳｉＮ膜の中央凸分布の傾向をＴｏｐ、Ｃｅｎｔｅｒ、Ｂｏｔｔｏｍの間で揃えたとしても、パターンウエハ上に形成されるＳｉＮ膜の中央凸分布を同様の傾向とすることは困難であり、このことは、製品管理を行う上で不都合となる。
【０１１０】
これに対し、実施例においては、比較例２が有するこれらの課題を解消することが可能である。
【０１１１】
例えば、実施例においては、ベアウエハ上に形成されるＳｉＮ膜のＷｔＷを向上させることで、パターンウエハ上に形成されるＳｉＮ膜のＷｔＷを、これに追従させるように向上させることが可能である。すなわち、実施例では、ベアウエハ上に形成されるＳｉＮ膜とパターンウエハ上に形成されるＳｉＮ膜とで、それらの面内膜厚分布の傾向を整合させることが可能となる。このことは、製品管理を行う上で好都合である。
【０１１２】
また、実施例においては、ベアウエハ上に形成されるＳｉＮ膜の面内膜厚分布を変化させることで、パターンウエハ上に形成されるＳｉＮ膜の面内膜厚分布をＴｏｐ、Ｃｅｎｔｅｒ、Ｂｏｔｔｏｍの間で均等に変化させることが可能となる。つまり、実施例においては、ベアウエハ上に形成されるＳｉＮ膜の中央凸分布の度合いを改善させることで、パターンウエハ上に形成されるＳｉＮ膜の中央凸分布の度合いをＴｏｐ、Ｃｅｎｔｅｒ、Ｂｏｔｔｏｍの間で均等に改善させることが可能となる。このことも、製品管理を行う上で好都合である。
【０１１３】
なお、図７（ａ）〜図７（ｃ）では、パターンウエハ上に形成されたＳｉＮ膜の膜厚分布を緩やかな中央凸分布とした場合について例示したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、実施例において、ステップＡ２で供給するＮ２ガスの流量（第２流量）をもう少し低流量側に設定することでパターンウエハ上に形成されるＳｉＮ膜の膜厚分布をフラット分布とすることも可能である。すなわち、ステップＡ２で供給するＮ２ガスの流量（第２流量）をウエハの表面積に応じて適正に増減させる（調整する）ことにより、ＳｉＮ膜の膜厚分布をフラット分布化させることが可能である。例えば、パターンウエハの表面積が比較的小さい場合には、第２流量を小さめに設定することにより、また、パターンウエハの表面積が比較的大きい場合には、第２流量を大きめに設定することにより、つまり、ウエハの表面積に応じて第２流量の大きさを調整することにより、ウエハ上に形成されるＳｉＮ膜の膜厚分布をフラット分布化させることが可能である。
【０１１４】
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【０１１５】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
（ａ）基板に対して第１ノズルより原料を供給することで第１層を形成する工程と、
（ｂ）前記基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより反応体を供給することで第２層を形成する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有し、
前記（ａ）では、
（ａ−１）前記第１ノズルより前記原料を供給した状態で、前記第２ノズルより前記原料の流量よりも小さい第１流量で不活性ガスを供給する工程と、
（ａ−２）前記第１ノズルより前記原料を供給した状態で、前記第２ノズルより前記原料の流量よりも大きい第２流量で不活性ガスを供給する工程と、
をこの順に行う半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
【０１１６】
（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記（ａ−１）では、前記第１層の形成レートが第１レートから前記第１レートよりも小さい第２レートへ変化し、前記第１層の形成レートが前記第２レートに変化するときもしくは変化した後に、前記（ａ−２）を開始する。すなわち、前記第１層の形成レートが前記第１レートであるときは、前記（ａ−２）を不実施とする。
【０１１７】
（付記３）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記（ａ−１）を前記（ａ−２）を実施することなく継続した場合、前記第１層の形成レートは、第１レートから前記第１レートよりも小さい第２レートへ変化し、前記（ａ−２）を前記第１層の形成レートが前記第２レートへ変化する前に開始する。
【０１１８】
（付記４）
付記１〜３のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記（ａ−２）では、前記第１ノズルより前記原料と一緒に不活性ガスを供給し、
前記第２流量を、前記第１ノズルより供給する前記原料と不活性ガスとの合計流量よりも大きくする。
【０１１９】
（付記５）
付記１〜４のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第２ノズルは複数のノズルを有し、それらは、前記第１ノズルを挟んでその両側に配置される。
【０１２０】
（付記６）
付記５に記載の方法であって、好ましくは、
前記（ａ−１）では、前記複数のノズルのそれぞれより供給するそれぞれの不活性ガスの流量を前記原料の流量よりも小さくする。
【０１２１】
（付記７）
付記５または６に記載の方法であって、好ましくは、
前記（ａ−２）では、前記複数のノズルのそれぞれより供給するそれぞれの不活性ガスの流量を前記原料の流量よりも大きくする。
【０１２２】
（付記８）
付記５〜７のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記（ａ−２）では、前記第１ノズルより前記原料と一緒に不活性ガスを供給し、
前記複数のノズルのそれぞれより供給するそれぞれの不活性ガスの流量を前記第１ノズルより供給する前記原料と不活性ガスとの合計流量よりも大きくする。
【０１２３】
（付記９）
本発明の他の態様によれば、
基板に対して処理が行われる処理室と、
前記処理室内の基板に対して第１ノズルより原料を供給する原料供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより反応体を供給する反応体供給系と、
前記処理室内へ前記第１ノズルおよび前記第２ノズルのうち少なくともいずれかより不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記処理室内において、（ａ）基板に対して前記第１ノズルより原料を供給することで第１層を形成する処理と、（ｂ）前記基板に対して前記第２ノズルより反応体を供給することで第２層を形成する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する処理を行わせ、前記（ａ）では、（ａ−１）前記第１ノズルより前記原料を供給した状態で、前記第２ノズルより前記原料の流量よりも小さい第１流量で不活性ガスを供給する処理と、（ａ−２）前記第１ノズルより前記原料を供給した状態で、前記第２ノズルより前記原料の流量よりも大きい第２流量で不活性ガスを供給する処理と、をこの順に行わせるように、前記原料供給系、前記反応体供給系、および前記不活性ガス供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【０１２４】
（付記１０）
本発明のさらに他の態様によれば、
（ａ）基板処理装置の処理室内の基板に対して第１ノズルより原料を供給することで第１層を形成する手順と、
（ｂ）前記処理室内の前記基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより反応体を供給することで第２層を形成する手順と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する手順と、
前記（ａ）において、
（ａ−１）前記第１ノズルより前記原料を供給した状態で、前記第２ノズルより前記原料の流量よりも小さい第１流量で不活性ガスを供給する手順と、
（ａ−２）前記第１ノズルより前記原料を供給した状態で、前記第２ノズルより前記原料の流量よりも大きい第２流量で不活性ガスを供給する手順と、
をこの順に行わせる手順と、
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、または、該プログ
ラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【符号の説明】
【０１２５】
２００      ウエハ（基板）
２４９ａ    ノズル（第１ノズル）
２４９ｂ    ノズル（第２ノズル）
２４９ｃ    ノズル（第２ノズル）
【図１】
2020080422.tif 000003
【図２】
2020080422.tif 000004
【図３】
2020080422.tif 000005
【図４】
2020080422.tif 000006
【図５】
2020080422.tif 000007
【図６】
2020080422.tif 000008
【図７】
2020080422.tif 000009
【図８】
2020080422.tif 000010
【図９】
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