(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】基板を準備する工程と、基板に対して第１供給部より不活性ガスを供給し、基板に対して第２供給部より不活性ガスを供給し、基板に対して第２供給部と基板の中心とを通る直線を挟んで第１供給部と反対側に設けられた第３供給部より処理ガスを供給し、基板上に膜を形成する工程と、を有し、膜を形成する工程では、第１供給部より供給する不活性ガスの流量と、第２供給部より供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、基板上に形成される膜の基板面内膜厚分布を調整する。【選択図】図４
2020074455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を準備する工程と、
前記基板に対して第１供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して第２供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部と前記基板の中心とを通る直線を挟んで前記第１供給部と反対側に設けられた第３供給部より、形成しようとする膜を構成する主元素を含む処理ガスを供給し、前記基板上に前記主元素を含む膜を形成する工程と、
を有し、
前記膜を形成する工程は、前記基板の表面への前記処理ガスに含まれる前記主元素の吸着にセルフリミットがかからない条件下で行われ、
前記膜を形成する工程では、前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量と、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成される前記膜の基板面内膜厚分布を調整する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量と異ならせる請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量よりも大きくする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量よりも小さくする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記基板を準備する工程の後、前記膜を形成する工程の前に、
前記基板に対して前記第１供給部より第２処理ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第３供給部より不活性ガスを供給し、前記基板上にシード層を形成する工程を更に有し、
前記シード層を形成する工程では、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量と、前記第３供給部より供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成される前記シード層の基板面内厚さ分布を調整する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第３供給部より供給する不活性ガスの流量と異ならせる請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第３供給部より供給する不活性ガスの流量よりも小さくする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第３供給部より供給する不活性ガスの流量よりも大きくする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記シード層を形成する工程では、
前記基板に対して前記第１供給部、前記第２供給部、および前記第３供給部のいずれかより第３処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記第１供給部より前記第２処理ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第３供給部より不活性ガスを供給する工程と、
を交互に行うサイクルを所定回数行う請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第３処理ガスを供給する工程では、前記基板に対して前記第１供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部より前記第３処理ガスを供給し、前記基板に対して前記第３供給部より不活性ガスを供給する請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記基板を準備する工程の後、前記膜を形成する工程の前に、
前記基板に対して前記第１供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第３供給部より第２処理ガスを供給し、前記基板上にシード層を形成する工程を更に有し、
前記シード層を形成する工程では、前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量と、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成される前記シード層の基板面内厚さ分布を調整する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量と異ならせる請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量よりも大きくする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量よりも小さくする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記シード層を形成する工程では、
前記基板に対して前記第１供給部、前記第２供給部、および前記第３供給部のいずれかより第３処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記第１供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第３供給部より前記第２処理ガスを供給する工程と、
を交互に行うサイクルを所定回数行う請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第３処理ガスを供給する工程では、前記基板に対して前記第１供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部より前記第３処理ガスを供給し、前記基板に対して前記第３供給部より不活性ガスを供給する請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
平面視において、前記第２供給部は前記基板を挟んで前記各ガスを排気する排気口と対向するように配置されており、前記第１供給部と前記第３供給部は、前記第２供給部と前記排気口とを通る直線を挟むように配置される請求項１〜１６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第１供給部と前記第３供給部は、前記第２供給部と前記排気口とを通る直線を対称軸として線対称に配置される請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
基板が処理される処理室と、
前記処理室内の基板に対して第１供給部より不活性ガスを供給する第１供給系と、
前記処理室内の基板に対して第２供給部より不活性ガスを供給する第２供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第２供給部と前記基板の中心とを通る直線を挟んで前記第１供給部と反対側に設けられた第３供給部より、形成しようとする膜を構成する主元素を含む処理ガスを供給する第３供給系と、
前記処理室内に基板が準備された状態で、前記基板に対して前記第１供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第３供給部より前記処理ガスを供給し、前記基板上に前記主元素を含む膜を形成する処理を行わせ、前記膜を形成する処理を、前記基板の表面への前記処理ガスに含まれる前記主元素の吸着にセルフリミットがかからない条件下で行い、前記基板上に膜を形成する処理において、前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量と、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成される前記膜の基板面内膜厚分布を調整するように、前記第１供給系、前記第２供給系、および前記第３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２０】
基板処理装置の処理室内に基板を準備する手順と、
前記処理室内において、前記基板に対して第１供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して第２供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部と前記基板の中心とを通る直線を挟んで前記第１供給部と反対側に設けられた第３供給部より、形成しようとする膜を構成する主元素を含む処理ガスを供給し、前記基板上に前記主元素を含む膜を形成する手順と、
前記膜を形成する手順を、前記基板上への前記処理ガスに含まれる前記主元素の吸着にセルフリミットがかからない条件下で行う手順と、  前記膜を形成する手順において、前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量と、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成される前記膜の基板面内膜厚分布を調整する手順と、
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、基板上に形成され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、
基板を準備する工程と、
前記基板に対して第１供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して第２供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部と前記基板の中心とを通る直線を挟んで前記第１供給部と反対側に設けられた第３供給部より第１処理ガスを供給し、前記基板上に膜を形成する工程と、
を有し、前記膜を形成する工程では、前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量と、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成される前記膜の基板面内膜厚分布を調整する技術が提供される。
【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】（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６】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、基板上に形成された膜の基板の外周部における膜厚測定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４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は加熱機構（温度調整部）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）等の耐熱性材料により構成され、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。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）等の金属材料により構成され、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。この処理室２０１内でウエハ２００に対する処理が行われる。
【００１１】
処理室２０１内には、第１〜第３供給部としてのノズル２４９ａ〜２４９ｃが、マニホールド２０９の側壁を貫通するようにそれぞれ設けられている。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。ノズル２４９ａ〜２４９ｃはそれぞれ異なるノズルであり、ノズル２４９ａ，２４９ｃのそれぞれは、ノズル２４９ｂに隣接して設けられている。
【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、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃよりも下流側には、ガス供給管２３２ｆ，２３２ｇがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｇには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｇおよびバルブ２４３ｄ〜２４３ｇがそれぞれ設けられている。
【００１３】
図２に示すように、ノズル２４９ａ〜２４９ｃは、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。平面視において、ノズル２４９ｂは、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２４９ａ，２４９ｃは、ノズル２４９ｂと排気口２３１ａの中心とを通る直線Ｌを、反応管２０３の内壁（ウエハ２００の外周部）に沿って両側から挟み込むように配置されている。直線Ｌは、ノズル２４９ｂとウエハ２００の中心とを通る直線でもある。すなわち、ノズル２４９ｃは、直線Ｌを挟んでノズル２４９ａと反対側に設けられているということもできる。ノズル２４９ａ，２４９ｃは、直線Ｌを対称軸として線対称に配置されている。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、平面視において排気口２３１ａと対向（対面）するように開口しており、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、処理ガス（第２処理ガス）として、例えば、後述するシード層を構成する主元素としてのシリコン（Ｓｉ）を含むシラン系ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。シラン系ガスとしては、ハロゲン元素非含有の水素化ケイ素ガスを用いることができ、例えば、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガスを用いることができる。
【００１５】
ガス供給管２３２ｂからは、処理ガス（第３処理ガス）として、例えば、Ｓｉとハロゲン元素とを含むガス、すなわち、ハロシラン系ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。ハロゲン元素には、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等が含まれる。ハロシラン系ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含むクロロシラン系ガスを用いることができ、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。
【００１６】
ガス供給管２３２ｃからは、処理ガス（第１処理ガス）として、例えば、ウエハ２００上に形成される膜を構成する主元素としてのＳｉを含むシラン系ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。シラン系ガスとしては、ハロゲン元素非含有の水素化ケイ素ガスを用いることができ、例えば、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガスを用いることができる。
【００１７】
ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｆ、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆ、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃ、ノズル２４９ａ〜２４９ｃ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、希釈ガス等として作用し、さらに、ウエハ２００上に形成される膜のウエハ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。
【００１８】
ガス供給管２３２ｇからは、ドーパントガスとして、例えば、不純物（ドーパント）を含むガスが、ＭＦＣ２４１ｇ、バルブ２４３ｇ、ガス供給管２３２ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。ドーパントガスとしては、ＩＩＩ族元素（第１３族元素）およびＶ族元素（第１５族元素）のうちいずれかの元素であって、それ単独で固体となる元素を含むガスを用いることができ、例えば、Ｖ族元素を含むガスであるホスフィン（ＰＨ３、略称：ＰＨ）ガスを用いることができる。
【００１９】
主に、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｃ、バルブ２４３ａ〜２４３ｃにより、処理ガス供給系が構成される。ガス供給管２３２ｇ、ＭＦＣ２４１ｇ、バルブ２４３ｇを処理ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｆ、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆにより、不活性ガス供給系が構成される。なお、本明細書では、ガス供給管２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄを含むガス供給系を、第１供給系とも称する。ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａを第１供給系に含めて考えてもよい。また、ガス供給管２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅを含むガス供給系を、第２供給系とも称する。ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂを第２供給系に含めて考えてもよい。また、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃを含むガス供給系を、第３供給系とも称する。ガス供給管２３２ｇ，２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｇ，２４１ｆ、バルブ２４３ｇ，２４３ｆを第３供給系に含めて考えてもよい。
【００２０】
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〜２４３ｇやＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｇ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〜２３２ｇのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｇ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ〜２４３ｇの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｇ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〜２３２ｇ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。
【００２１】
反応管２０３の側壁下方には、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〜２４９ｃ（ガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃ）と対向（対面）する位置に設けられている。排気口２３１ａは、反応管２０３の側壁の下部より上部に沿って、すなわち、ウエハ配列領域に沿って設けられていてもよい。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。
【００２２】
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等の金属材料により構成され、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。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等の金属材料により構成され、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。
【００２３】
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等の耐熱性材料により構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱板２１８が多段に支持されている。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｇ、バルブ２４３ａ〜２４３ｇ、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。
【００２８】
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〜２４１ｇによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｇ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。
【００２９】
コントローラ１２１は、外部記憶装置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。外部記憶装置１２３は、例えば、ＨＤＤ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等を含む。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。
【００３０】
（２）基板処理工程
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、基板上に膜を形成する基板処理シーケンス例、すなわち、成膜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。
【００３１】
図４に示す成膜シーケンスでは、
基板としてのウエハ２００を準備した後、
ウエハ２００に対して第１供給部としてのノズル２４９ａより不活性ガスとしてのＮ２ガスを供給し、ウエハ２００に対して第２供給部としてのノズル２４９ｂより不活性ガスとしてのＮ２ガスを供給し、ウエハ２００に対して平面視においてノズル２４９ｂとウエハ２００の中心とを通る直線Ｌを挟んでノズル２４９ａと反対側に設けられた第３供給部としてのノズル２４９ｃより第１処理ガスとしてのＭＳガスおよびドーパントガスとしてのＰＨガスを供給して、ウエハ２００上に、Ｐが添加（ドープ）されたＳｉを含む膜、すなわち、ＰドープＳｉ膜を形成するステップ（Ｓｉ膜形成ステップ）を行う。本明細書では、ＰドープＳｉ膜を、単にＳｉ膜とも称する。
【００３２】
また、図４に示す成膜シーケンスでは、
ウエハ２００を準備した後、上述のＳｉ膜形成ステップを行う前に、
ウエハ２００に対してノズル２４９ａより第２処理ガスとしてのＤＳガスを供給し、ウエハ２００に対してノズル２４９ｂよりＮ２ガスを供給し、ウエハ２００に対してノズル２４９ｃよりＮ２ガスを供給し、ウエハ２００上に、シード層として、Ｓｉを含む層、すなわち、Ｓｉ層を形成するステップ（シード層形成ステップ）を行う。以下、このＳｉ層をＳｉシード層とも称する。
【００３３】
具体的には、シード層形成ステップでは、
ウエハ２００に対してノズル２４９ａ〜２４９ｃのいずれか（ここではノズル２４９ｂ）より第３処理ガスとしてのＤＣＳガスを供給するステップ１と、
ウエハ２００に対してノズル２４９ａよりＤＳガスを供給し、ウエハ２００に対してノズル２４９ｂよりＮ２ガスを供給し、ウエハ２００に対してノズル２４９ｃよりＮ２ガスを供給するステップ２と、
を交互に行うサイクルを所定回数行う。
【００３４】
なお、上述のＳｉ膜形成ステップでは、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量と、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量と、のバランスを制御することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜のウエハ面内膜厚分布（以下、単に面内膜厚分布とも称する）を調整する。
【００３５】
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いベアウエハを用い、上述の成膜シーケンスおよび流量制御により、Ｓｉ膜の面内膜厚分布を調整する例について説明する。本明細書では、ウエハ２００の中央部で最も厚く、外周部（周縁部）に近づくにつれて徐々に薄くなる膜の面内膜厚分布を、中央凸分布とも称する。また、ウエハ２００の中央部で最も薄く、外周部に近づくにつれて徐々に厚くなる膜の面内膜厚分布を、中央凹分布とも称する。また、ウエハ２００の中央部から外周部にわたって膜厚変化の少ない平坦な膜の膜厚分布を、フラット分布とも称する。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いパターンウエハ（プロダクトウエハ）上に、フラット分布を有する膜を形成することが可能となる。
【００３６】
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。
【００３７】
（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ＋ＰＨ  ⇒  ＰドープＳｉ
【００３８】
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。
【００３９】
（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。
【００４０】
（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（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。
【００４１】
（シード層形成ステップ）
その後、次のステップ１，２を順次実行する。
【００４２】
［ステップ１］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対して、ノズル２４９ｂよりＤＣＳガスを供給し、ノズル２４９ａ，２４９ｃのそれぞれよりＮ２ガスを供給する。
【００４３】
具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へＤＣＳガスを流す。ＤＣＳ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。また、このとき、バルブ２４３ｄ，２４３ｆを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｃのそれぞれを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。
【００４４】
後述する処理条件下でウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することにより、ＤＣＳガスの持つトリートメント作用（エッチング作用）により、ウエハ２００の表面から自然酸化膜や不純物等を除去することができ、この面を清浄化させることが可能となる。これにより、ウエハ２００の表面を、後述するステップ２において、Ｓｉの吸着、すなわち、シード層の形成が進行しやすい面とすることができる。
【００４５】
ウエハ２００の表面が清浄化された後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内へのＤＣＳガスの供給を停止する。そして、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆを開き、ノズル２４９ａ〜２４９ｃを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。ノズル２４９ａ〜２４９ｃより供給される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）。
【００４６】
［ステップ２］
ステップ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、清浄化されたウエハ２００の表面に対して、ノズル２４９ａよりＤＳガスを供給し、ノズル２４９ｂ，２４９ｃのそれぞれよりＮ２ガスを供給する。
【００４７】
具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＤＳガスを流す。ＤＳ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ＤＳガスが供給される。また、このとき、バルブ２４３ｅ，２４３ｆを開き、ノズル２４９ｂ，２４９ｃのそれぞれを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。
【００４８】
後述する処理条件下でウエハ２００に対してＤＳガスを供給することにより、ステップ１で清浄化されたウエハ２００の表面に、ＤＳに含まれるＳｉを吸着させ、シード（核）を形成することが可能となる。後述する処理条件下では、ウエハ２００の表面に形成される核の結晶構造は、アモルファス（非晶質）となる。
【００４９】
ウエハ２００の表面に核が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＤＳガスの供給を停止する。そして、ステップ１のパージステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。
【００５０】
［所定回数実施］
上述したステップ１，２を交互に、すなわち、同期させることなく非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことにより、ウエハ２００上に、上述の核が高密度に形成されてなるシード層、すなわち、Ｓｉシード層を形成することができる。
【００５１】
ステップ１における処理条件としては、
ＤＣＳガス供給流量：１０〜１０００ｓｃｃｍ
ＤＣＳガス供給時間：０．５〜１０分
Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：１０〜１００００ｓｃｃｍ
処理温度（第１温度）：３５０〜４５０℃
処理圧力：４００〜１０００Ｐａ
が例示される。
【００５２】
ステップ２における処理条件としては、
ＤＳガス供給流量：１０〜１０００ｓｃｃｍ
ＤＳガス供給時間：０．５〜１０分
が例示される。他の処理条件は、ステップ１における処理条件と同様な処理条件とする。
【００５３】
ステップ１では、第３処理ガスとして、ＤＣＳガスの他、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）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系ガスを用いることができる。また、第３処理ガスとして、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ４）ガス、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ４）ガス、テトラヨードシラン（ＳｉＩ４）ガス等を用いることができる。すなわち、第３処理ガスとして、クロロシラン系ガスの他、フルオロシラン系ガス、ブロモシラン系ガス、ヨードシラン系ガス等のハロシラン系ガスを用いることができる。また、第３処理ガスとして、塩化水素（ＨＣｌ）ガス、塩素（Ｃｌ２）ガス、トリクロロボラン（ＢＣｌ３）ガス、フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガス等のＳｉ非含有のハロゲン系ガスを用いることができる。
【００５４】
ステップ２では、第２処理ガスとして、ＤＳガスの他、ＭＳガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス、テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）ガス、ペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１２）ガス、ヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１４）ガス等の水素化ケイ素ガスを用いることができる。
【００５５】
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。この点は、後述する昇温ステップやＳｉ膜形成ステップ等においても同様である。
【００５６】
（昇温ステップ）
シード層形成ステップが終了した後、処理室２０１内の温度を、上述の第１温度よりも高い第２温度へ変更させるように、ヒータ２０７の出力を調整する。本ステップを行う際、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆを開き、ノズル２４９ａ〜２４９ｃを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給し、処理室２０１内をパージする。処理室２０１内の温度が第２温度に到達して安定した後、後述するＳｉ膜形成ステップを開始する。
【００５７】
（Ｓｉ膜形成ステップ）
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたシード層の表面に対して、ノズル２４９ｃよりＭＳガスおよびＰＨガスを供給し、ノズル２４９ａ，２４９ｂのそれぞれよりＮ２ガスを供給する。
【００５８】
具体的には、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へＭＳガスを流す。ＭＳガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ノズル２４９ｃ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。また、このとき、バルブ２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ｇ内へＰＨガスを流す。ＰＨガスは、ＭＦＣ２４１ｇにより流量調整され、ガス供給管２３２ｃ、ノズル２４９ｃ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ＭＳガスとＰＨガスとが一緒かつ同時に供給される。また、このとき、バルブ２４３ｄ，２４３ｅを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂのそれぞれを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。
【００５９】
後述する処理条件下でノズル２４９ｃよりウエハ２００に対してＭＳガス、ＰＨガスを供給することにより、ウエハ２００の表面上、すなわち、ウエハ２００上に形成されたシード層上にＳｉを吸着（堆積）させ、ＰドープＳｉ膜を形成することができる。後述する処理条件下では、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の結晶構造は、アモルファス、ポリ（多結晶）、または、アモルファスとポリとの混晶となる。
【００６０】
ウエハ２００に対してＭＳガス、ＰＨガス（以下、これらのガスをＭＳガス等とも称する）を供給する際、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量と、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量と、のバランスを制御する。具体的には、例えば、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量と、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量と、を異ならせる。これにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を調整することができる。
【００６１】
図４に示す成膜シーケンスでは、一例として、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量を、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量よりも大きくする場合を示している。この場合、例えばノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量を５００〜２０００ｓｃｃｍとし、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量を１０〜４００ｓｃｃｍとする。流量バランスをこのように制御することで、ウエハ２００に対して供給されるＭＳガス等のウエハ面内濃度分布（分圧分布）、すなわち、ウエハ面内における供給量分布を制御することが可能となる。具体的には、ウエハ２００の中央部に供給されるＭＳガス等の濃度（供給量）を高く（多く）する方向に、また、ウエハ２００の外周部に供給されるＭＳガス等の濃度（供給量）を低く（少なく）する方向に、それぞれ制御することが可能となる。また、その制御の度合いによっては、ウエハ２００の中央部に供給されるＭＳガス等の濃度（供給量）を、ウエハ２００の外周部に供給されるＭＳガス等の濃度（供給量）と同程度としたり、ウエハ２００の外周部に供給されるＭＳガス等の濃度（供給量）よりも高く（多く）したりすることが可能となる。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を、例えば、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。
【００６２】
ウエハ２００上に所望の面内膜厚分布を有するＳｉ膜が形成された後、バルブ２４３ｃ，２４３ｇを閉じ、処理室２０１内へのＭＳガス、ＰＨガスの供給をそれぞれ停止する。そして、上述のステップ１のパージステップと同様の処理手順により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。
【００６３】
Ｓｉ膜形成ステップにおける処理条件としては、
ＭＳガス供給流量：１０〜２０００ｓｃｃｍ
ＰＨガス供給流量：０．１〜５００ｓｃｃｍ
ＭＳガスおよびＰＨガス供給時間：１〜３００分
Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：１０〜２００００ｓｃｃｍ
処理温度（第２温度）：５００〜６５０℃
処理圧力：３０〜２００Ｐａ
が例示される。ここに示した処理条件は、処理室２０１内において、ＭＳガスが単独で存在した場合にＭＳガスが熱分解する条件、すなわち、ＣＶＤ反応が生じる条件である。すなわち、ここに示した処理条件は、ウエハ２００上へのＳｉの吸着（堆積）にセルフリミットがかからない条件、つまり、ウエハ２００上へのＳｉの吸着がノンセルフリミットとなる条件である。
【００６４】
第１処理ガスとしては、ＭＳガスの他、上述の各種水素化ケイ素ガスや、上述の各種ハロシラン系ガスを用いることかできる。Ｓｉ膜中へのハロゲン元素の残留を抑制させるには、第１処理ガスとして水素化ケイ素ガスを用いることが好ましく、Ｓｉ膜の成膜レートを向上させるには、第１処理ガスとして反応性の高いハロシラン系ガスを用いることが好ましい。
【００６５】
ドーパントガスとしては、ＰＨガスの他、アルシン（ＡｓＨ３）ガス等のＶ族元素であってそれ単独で固体となる元素（Ｐ，砒素（Ａｓ）等）を含むガスを用いることができる。また、ドーパントガスとしては、Ｖ族元素を含むガスの他、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス、トリクロロボラン（ＢＣｌ３）ガス等のＩＩＩ族元素であってそれ単独で固体となる元素（硼素（Ｂ）等）を含むガス等を用いることもできる。
【００６６】
（アフターパージおよび大気圧復帰）
Ｓｉ膜形成ステップが終了した後、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より排気する。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）。
【００６７】
（ボートアンロードおよ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）。
【００６８】
（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。
【００６９】
（ａ）Ｓｉ膜形成ステップにおいてノズル２４９ｃよりＭＳガスを供給する際、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量と、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量と、のバランスを制御することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を調整することが可能となる。例えば、ベアウエハとして構成されたウエハ２００上に形成されるＳｉ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Ｓｉ膜を形成することが可能となる。
【００７０】
ウエハ２００上に形成される膜の面内膜厚分布はウエハ２００の表面積に依存するが、これは、いわゆるローディング効果によるものと考えられる。本実施形態における基板処理装置のようにウエハ２００の外周部側から中央部側へ向かってＭＳガス等の原料が流れる場合に、成膜対象のウエハ２００の表面積が大きくなるほど、ＭＳガス等の原料がウエハ２００の外周部で多量に消費され、その中央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、中央凹分布となる傾向がある。本実施形態によれば、ウエハ２００として表面積の大きい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。
【００７１】
（ｂ）Ｓｉ膜形成ステップにおいて、Ｎ２ガスの供給を２本のノズル２４９ａ，２４９ｂを用いて行うことにより、Ｎ２ガスの供給を１本のノズルを用いて行う場合よりも、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を、精密かつ広範囲に調整することが可能となる。これは、本実施形態の手法によれば、ウエハ２００の中央部に供給されるＭＳガス等の濃度（供給量）と、ウエハ２００の外周部に供給されるＭＳガス等の濃度（供給量）と、を個別に、すなわち、独立して制御することが可能となるためである。
【００７２】
（ｃ）少なくともノズル２４９ｂを、好ましくはノズル２４９ａ〜２４９ｃを、少なくとも平面視において排気口２３１ａと対向するようにそれぞれ配置することにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布の制御性を高めることが可能となる。また、ノズル２４９ａ，２４９ｃを、直線Ｌを対称軸として線対称に配置することにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布の制御性をさらに高めることが可能となる。
【００７３】
（ｄ）ウエハ２００を準備した後、Ｓｉ膜形成ステップを行う前に、シード層形成ステップを行うことにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜のインキュベーションタイム（成長遅れ）を短縮させることができ、成膜処理の生産性を向上させることが可能となる。
【００７４】
（ｅ）シード層形成ステップでは、ＤＣＳガスの供給とＤＳガスの供給とを交互に行うことにより、シード層の形成効率を高め、また、シード層を緻密化させることが可能となる。これにより、成膜処理の生産性を高め、また、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜を緻密化させることが可能となる。また、ガスの供給を交互に行うことにより、処理室２０１内における過剰な気相反応を抑制し、成膜処理の品質を向上させることが可能となる。
【００７５】
（ｆ）上述の効果は、ＭＳガス以外の第１処理ガスを用いる場合や、ＤＳガス以外の第２処理ガスを用いる場合や、ＤＣＳガス以外の第３処理ガスを用いる場合や、ＰＨガス以外のドーパントガスを用いる場合や、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。
【００７６】
（４）変形例
本実施形態における成膜ステップは、図４に示す態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。これらの変形例は任意に組み合わせることができる。特に説明がない限り、各変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の基板処理シーケンスの各ステップにおける処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【００７７】
（変形例１）
図４に示す成膜シーケンスではシード層形成ステップを実施する例について説明したが、シード層形成ステップを不実施としてもよい。本変形例においても、Ｓｉ膜形成ステップにおいてノズル２４９ｃよりＭＳガスを供給する際、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量と、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量と、のバランスを制御することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を調整することが可能となる。
【００７８】
（変形例２）
Ｓｉ膜形成ステップでは、ノズル２４９ｃよりＭＳガス等を供給する際、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量を、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量よりも小さくするようにしてもよい。この場合、例えばノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量を１０〜４００ｓｃｃｍとし、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量を５００〜２０００ｓｃｃｍとする。流量バランスをこのように制御することで、ウエハ２００の中央部に供給されるＭＳガス等の濃度（供給量）を低く（少なく）する方向に、また、ウエハ２００の外周部に供給されるＭＳガス等の濃度（供給量）を高く（多く）する方向に、それぞれ制御することが可能となる。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を、例えば、中央凸分布からフラット分布へ近づけたり、さらには、中央凹分布へ近づけたりすることが可能となる。
【００７９】
なお、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布が所望の分布となる場合には、ノズル２４９ｃよりＭＳガス等を供給する際、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量と、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量と、を異ならせずに、等しくするようにしてもよい。
【００８０】
（変形例３）
Ｓｉ膜形成ステップだけでなく、シード層形成ステップのステップ２においても、ノズル２４９ａよりＤＳガスを供給する際、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量と、ノズル２４９ｃより供給するＮ２ガスの流量と、のバランスを制御するようにしてもよい。例えば、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量と、ノズル２４９ｃより供給するＮ２ガスの流量と、を異ならせることで、ウエハ２００上に形成されるシード層の面内厚さ分布を調整することが可能となり、結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を調整することが可能となる。
【００８１】
例えば、ノズル２４９ａよりＤＳガスを供給する際、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量を、ノズル２４９ｃより供給するＮ２ガスの流量よりも小さくするようにしてもよい。この場合、例えばノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量を１０〜４００ｓｃｃｍとし、ノズル２４９ｃより供給するＮ２ガスの流量を５００〜２０００ｓｃｃｍとする。流量バランスをこのように制御することで、ウエハ２００上に形成されるシード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。
【００８２】
また例えば、ノズル２４９ａよりＤＳガスを供給する際、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量を、ノズル２４９ｃより供給するＮ２ガスの流量よりも大きくするようにしてもよい。この場合、例えばノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量を５００〜２０００ｓｃｃｍとし、ノズル２４９ｃより供給するＮ２ガスの流量を１０〜４００ｓｃｃｍとする。流量バランスをこのように制御することで、ウエハ２００上に形成されるシード層の面内厚さ分布を、例えば、中央凸分布からフラット分布へ近づけたり、さらには、中央凹分布へ近づけたりすることが可能となる。
【００８３】
（変形例４）
シード層形成ステップのステップ２では、ウエハ２００に対してノズル２４９ａよりＮ２ガスを供給し、ウエハ２００に対してノズル２４９ｂよりＮ２ガスを供給し、ウエハ２００に対してノズル２４９ｃよりＤＳガスを供給するようにしてもよい。すなわち、Ｓｉ膜形成ステップと、シード層形成ステップのステップ２と、において、処理ガス（ＤＳガス、ＭＳガス）の供給を、共通のノズル２４９ｃより行うようにしてもよい。
【００８４】
この場合、ステップ２において、ノズル２４９ｃよりＤＳガスを供給する際、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量と、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量と、のバランスを制御することで、ウエハ２００上に形成されるシード層の面内厚さ分布を調整するようにしてもよい。この場合、ノズル２４９ａ，２４９ｂのそれぞれより供給するＮ２ガスの供給条件は、Ｓｉ膜形成ステップにおけるそれらと同様とすることができる。
【００８５】
例えば、ノズル２４９ｃよりＤＳガスを供給する際、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量を、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量よりも大きくすることで、ウエハ２００上に形成されるシード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。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を調整することが可能となる。
【００８６】
また例えば、ノズル２４９ｃよりＤＳガスを供給する際、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量を、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量よりも小さくすることで、ウエハ２００上に形成されるシード層の面内厚さ分布を、中央凸分布からフラット分布へ近づけたり、さらには、中央凹分布へ近づけたりすることが可能となる。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を調整することが可能となる。
【００８７】
（変形例５）
シード層形成ステップのステップ１では、ウエハ２００に対するＤＣＳガスの供給を、ノズル２４９ａ，２４９ｃのいずれかより行うようにしてもよい。
【００８８】
なお、ステップ１において、ＤＣＳガスの供給をノズル２４９ｃより行う際、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量と、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量と、のバランスを制御するようにしてもよい。例えば、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量と、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量と、を異ならせることで、ウエハ２００の表面に対して行う清浄化の度合いを、ウエハ２００の面内において異ならせることが可能となる。これにより、ウエハ２００上に形成されるシード層の面内厚さ分布を調整することができ、結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を調整することが可能となる。
【００８９】
例えば、ＤＣＳガスの供給をノズル２４９ｃより行う際、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量を、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量よりも大きくすることで、ウエハ２００の中央部における清浄化の作用を大きくする方向に、また、ウエハ２００の外周部における清浄化の作用を小さくする方向に、それぞれ制御することが可能となる。これにより、ウエハ２００上に形成されるシード層の面内厚さ分布、すなわち、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を、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。
【００９０】
また例えば、ＤＣＳガスの供給をノズル２４９ｃより行う際、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量を、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量よりも小さくすることで、ウエハ２００の中央部における清浄化の作用を小さくする方向に、また、ウエハ２００の外周部における清浄化の作用を大きくする方向に、それぞれ制御することが可能となる。これにより、ウエハ２００上に形成されるシード層の面内厚さ分布、すなわち、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を、中央凸分布からフラット分布へ近づけたり、さらには、中央凹分布へ近づけたりすることが可能となる。
【００９１】
ステップ１においてＤＣＳガスの供給をノズル２４９ａより行う際、ノズル２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量と、ノズル２４９ｃより供給するＮ２ガスの流量と、のバランスを制御することで、同様の効果が得られる。
【００９２】
（変形例６）
変形例３〜５においては、Ｓｉ膜形成ステップにおけるＮ２ガスの流量バランス制御を不実施としてもよい。この場合においても、ウエハ２００上に形成されるシード層の面内厚さ分布を調整することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布をある程度調整することが可能となる。
【００９３】
（変形例７）
以下に示す成膜シーケンスのように、シード層形成ステップでは、ステップ１を不実施とし、ステップ２を所定回数（１回以上）行うようにしてもよい。また、ステップ２では、第２処理ガスとして、水素化ケイ素ガスの他、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、ジイソプロピルアミノシラン（ＳｉＨ３Ｎ［ＣＨ（ＣＨ３）２］２、略称：ＤＩＰＡＳ）ガス等のアミノシラン系ガスを用いるようにしてもよい。
【００９４】
ＤＩＰＡＳ→ＭＳ＋ＰＨ  ⇒  ＰドープＳｉ
【００９５】
（変形例８）
以下に示す成膜シーケンスのように、シード層形成ステップでは、ステップ１，２をそれぞれ１回ずつ実施するようにしてもよい。また、ステップ１では、第３処理ガスとして、ハロシラン系ガスの他、ＨＣｌガス等のＳｉ非含有のハロゲン系ガスを用いるようにしてもよい。
【００９６】
ＨＣｌ→ＤＳ→ＭＳ＋ＰＨ  ⇒  ＰドープＳｉ
【００９７】
（変形例９）
第１処理ガスとして、水素化ケイ素ガスの他、例えば、ＤＣＳガスやＨＣＤＳガス等のクロロシラン系ガスや、３ＤＭＡＳガスやＢＤＥＡＳガス等のアミノシラン系ガスを用いてもよい。
【００９８】
また、上述の処理ガスの他、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ガス）、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）ガスのような酸素（Ｏ）含有ガス（酸化剤）や、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガスのような炭素（Ｃ）含有ガスや、ＢＣｌ３ガスのようなＢ含有ガスをさらに用いてもよい。
【００９９】
そして、例えば以下に示す成膜シーケンスにより、ウエハ２００上に、シリコン窒化膜（Ｓｉ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ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。以下の成膜シーケンスにおいて、ノズル２４９ｃより第１処理ガス（ＤＣＳガス、ＨＣＤＳガス、３ＤＭＡＳガス、ＢＤＥＡＳガス）を供給する際、ノズル２４９ａ，２４９ｂより供給するＮ２ガスの流量バランスを、図４に示す成膜シーケンスや上述の変形例と同様に制御する。これにより、図４に示す成膜シーケンスや上述の変形例と同様の効果が得られる。
【０１００】
ＤＣＳ＋ＮＨ３  ⇒  ＳｉＮ
（ＤＣＳ→ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＮ
（ＨＣＤＳ→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＮ
（ＨＣＤＳ→ＴＥＡ→Ｏ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣ（Ｎ）
（ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＣＮ
（ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣＮ
（ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→ＢＣｌ３→ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＢＣＮ
（ＨＣＤＳ→ＢＣｌ３→ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＢＮ
（ＨＣＤＳ→Ｏ２＋Ｈ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯ
（３ＤＭＡＳ→Ｏ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＯ
（ＢＤＥＡＳ→Ｏ２＊）×ｎ  ⇒  ＳｉＯ
【０１０１】
なお、本変形例で第１処理ガスを供給するステップにおける処理条件としては、
第１処理ガス供給流量：１０〜２０００ｓｃｃｍ
第１処理ガス供給時間：１〜１２０秒
処理温度：２５０〜８００℃
処理圧力：１〜２６６６Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、図４に示す成膜シーケンスのＳｉ膜形成ステップにおける処理条件と同様な処理条件とする。
【０１０２】
また、反応体を供給するステップにおける処理条件としては、
反応体供給流量：１００〜１００００ｓｃｃｍ
反応体供給時間：１〜１２０秒
処理圧力：１〜４０００Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、本変形例の第１処理ガスを供給するステップにおける処理条件と同様な処理条件とする。
【０１０３】
なお、本変形例においても、ウエハ２００を準備した後、上述の成膜シーケンスを実施する前に、ウエハ２００上にシード層形成ステップを実施するようにしてもよい。
【０１０４】
＜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。
【０１０５】
上述の実施形態では、ノズル２４９ａ〜２４９ｃが隣接（近接）して設けられてい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、ノズル２４９ａ，２４９ｃは、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のうち、ノズル２４９ｂから離れた位置に設けられていてもよい。
【０１０６】
上述の実施形態では、第１〜第３供給部がノズル２４９ａ〜２４９ｃにより構成され、処理室２０１内に３本のノズルが設けら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１〜第３供給部のうち少なくともいずれかの供給部が２本以上のノズルにより構成されていてもよい。また、処理室２０１内に第１〜第３供給部以外のノズルを新たに設け、このノズルを用いてＮ２ガスや各種処理ガスをさらに供給するようにしてもよい。処理室２０１内にノズル２４９ａ〜２４９ｃ以外のノズルを設ける場合、この新たに設けるノズルは、平面視において排気口２３１ａと対向する位置に設けてもよく、対向しない位置に設けてもよい。すなわち、新たに設けるノズルは、ノズル２４９ａ〜２４９ｃから離れた位置であって、例えば、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のうち、ウエハ２００の外周に沿ってノズル２４９ａ〜２４９ｃと排気口２３１ａとの間の中間位置、或いは、その中間位置の近傍の位置に設けてもよい。
【０１０７】
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）、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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
上述の実施形態では、第１〜第３供給部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５（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３供給部を、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５（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。なお、供給用のバッファ室と排気用のバッファ室のそれぞれは、反応管の側壁の下部より上部に沿って、すなわち、ウエハ配列領域に沿って設けられている。また、図５（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３供給部の配置と同様となる。また例えば、図５（ｂ）に縦型処理炉の断面構造を示すように、図５（ａ）と同様の配置でバッファ室を設け、バッファ室内に第２供給部を設け、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１、第３供給部を設けるようにしてもよい。なお、図５（ａ）、図５（ｂ）で説明したバッファ室や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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
本明細書で述べた各種効果は、基板上への膜形成を、基板に対して供給した処理ガスが熱分解するような条件下（セルフリミットがかからない条件下）だけでなく、基板に対して供給した処理ガスが熱分解しないような条件下（セルフリミットがかかる条件下）でも同様の傾向で得られることとなる。ただし、上述の各種効果のうち、特に、面内膜厚分布の調整に関する効果は、基板上への膜形成を、基板に対して供給した処理ガスが熱分解し、ＣＶＤ反応が生じる条件下で行う場合に、特に効果的に得られる。
【実施例】
【０１１５】
サンプルＡ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、ウエハ上にＳｉ膜を形成した。Ｓｉ膜形成ステップを実施する際、第１供給部より供給するＮ２ガスの流量を１５０〜２５０ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とし、第２供給部より供給するＮ２ガスの流量を４０〜８０ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とした。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。
【０１１６】
サンプルＢ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、ウエハ上にＳｉ膜を形成した。Ｓｉ膜形成ステップを実施する際、第１供給部より供給するＮ２ガスの流量を４５０〜５５０ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とし、第２供給部より供給するＮ２ガスの流量を４０〜８０ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とした。他の処理条件は、サンプルＡを作製する際の処理条件と同様とした。
【０１１７】
サンプルＣ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、ウエハ上にＳｉ膜を形成した。ただし、Ｓｉ膜形成ステップを実施する際、第１、第２供給部より供給するＮ２ガスの流量バランスを、サンプルＡを作製する際のそれと逆にした。具体的には、Ｓｉ膜形成ステップを実施する際、第１供給部より供給するＮ２ガスの流量を２５０〜３５０ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とし、第２供給部より供給するＮ２ガスの流量を７００〜９００ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とした。他の処理条件は、サンプルＡを作製する際の処理条件と同様とした。
【０１１８】
そして、サンプルＡ〜ＣのＳｉ膜のウエハ外周部における膜厚をそれぞれ測定して比較した。図６（ａ）はサンプルＡ，Ｂの測定結果を比較する図であり、図６（ｂ）はサンプルＡ，Ｃの測定結果を比較する図である。図６（ａ）におけるサンプルＡ，Ｂの測定位置（ウエハの中心からの距離）は互いに対応する位置であり、図６（ｂ）におけるサンプルＡ，Ｃの測定位置（ウエハの中心からの距離）についても互いに対応する位置である。ただし、図６（ａ）におけるサンプルＡ，Ｂの測定位置と、図６（ｂ）におけるサンプルＡ，Ｃの測定位置は、ウエハ外周部における異なる位置である。図６（ａ）、図６（ｂ）の縦軸はそれぞれ膜厚（Å）を示している。図６（ａ）の横軸はサンプルＡ，Ｂを、図６（ｂ）の横軸はサンプルＡ，Ｃをそれぞれ示している。
【０１１９】
図６（ａ）によれば、サンプルＡのＳｉ膜のウエハ外周部における膜厚よりも、サンプルＢのＳｉ膜のウエハ外周部における膜厚の方が薄いことが分かる。すなわち、Ｓｉ膜形成ステップを実施する際、第１供給部より供給するＮ２ガスの流量を大きくすることにより、すなわち、第１供給部より供給するＮ２ガスの流量の第２供給部より供給するＮ２ガスの流量に対する比率を大きくすることにより、ウエハ外周部に形成されるＳｉ膜の膜厚を薄くする方向に調整することが可能となることが分かる。
【０１２０】
また、図６（ｂ）によれば、サンプルＡのＳｉ膜のウエハ外周部における膜厚よりも、サンプルＢのＳｉ膜のウエハ外周部における膜厚の方が厚いことが分かる。すなわち、Ｓｉ膜形成ステップを実施する際、第１供給部より供給するＮ２ガスの流量よりも、第２供給部より供給するＮ２ガスの流量を大きくするように流量バランスを逆転させることにより、ウエハ外周部に形成されるＳｉ膜の膜厚を厚くする方向に調整することが可能となることが分かる。
【０１２１】
これらの結果から、Ｓｉ膜形成ステップを実施する際、第１供給部より供給するＮ２ガスの流量と、第２供給部より供給するＮ２ガスの流量と、のバランスを制御することで、ウエハ上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を、広範囲かつ緻密に調整することが可能となることが分かる。
【０１２２】
＜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。
【０１２３】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
基板を準備する工程と、
前記基板に対して第１供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して第２供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して（平面視において）前記第２供給部と前記基板の中心とを通る直線を挟んで前記第１供給部と反対側に設けられた第３供給部より第１処理ガスを供給し、前記基板上に膜を形成する工程と、
を有し、前記膜を形成する工程では、前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量と、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成される前記膜の基板面内膜厚分布を調整する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。
【０１２４】
（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量と異ならせる。
【０１２５】
（付記３）
付記１または２に記載の方法であって、
前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量よりも大きくする。
【０１２６】
（付記４）
付記１または２に記載の方法であって、
前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量よりも小さくする。
【０１２７】
（付記５）
付記１〜４のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板を準備する工程の後、前記膜を形成する工程の前に、
前記基板に対して前記第１供給部より第２処理ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第３供給部より不活性ガスを供給し、前記基板上にシード層を形成する工程を更に有し、
前記シード層を形成する工程では、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量と、前記第３供給部より供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成される前記シード層の基板面内厚さ分布を調整する。なお、この場合、前記膜は、前記基板上に形成された前記シード層上に形成される。
【０１２８】
（付記６）
付記５に記載の方法であって、好ましくは、
前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第３供給部より供給する不活性ガスの流量と異ならせる。
【０１２９】
（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、
前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第３供給部より供給する不活性ガスの流量よりも小さくする。
【０１３０】
（付記８）
付記５または６に記載の方法であって、好ましくは、
前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第３供給部より供給する不活性ガスの流量よりも大きくする。
【０１３１】
（付記９）
付記５〜８のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記シード層を形成する工程では、
前記基板に対して前記第１供給部、前記第２供給部、および前記第３供給部のいずれかより第３処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記第１供給部より前記第２処理ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第３供給部より不活性ガスを供給する工程と、
を交互に行うサイクルを所定回数行う。
【０１３２】
なお、前記第３処理ガスを供給する工程では、前記基板に対して前記第１供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部より前記第３処理ガスを供給し、前記基板に対して前記第３供給部より不活性ガスを供給するのが好ましい。
【０１３３】
（付記１０）
付記１〜４のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板を準備する工程の後、前記膜を形成する工程の前に、
前記基板に対して前記第１供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第３供給部より第２処理ガスを供給し、前記基板上にシード層を形成する工程を更に有し、
前記シード層を形成する工程では、前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量と、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成される前記シード層の基板面内厚さ分布を調整する。なお、この場合、前記膜は、前記基板上に形成された前記シード層上に形成される。
【０１３４】
（付記１１）
付記１０に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量と異ならせる。
【０１３５】
（付記１２）
付記１０または１１に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量よりも大きくする。
【０１３６】
（付記１３）
付記１０または１１に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量を、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量よりも小さくする。
【０１３７】
（付記１４）
付記１０〜１３のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記シード層を形成する工程では、
前記基板に対して前記第１供給部、前記第２供給部、および前記第３供給部のいずれかより第３処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記第１供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第３供給部より前記第２処理ガスを供給する工程と、
を交互に行うサイクルを所定回数行う。
【０１３８】
なお、前記第３処理ガスを供給する工程では、前記基板に対して前記第１供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部より前記第３処理ガスを供給し、前記基板に対して前記第３供給部より不活性ガスを供給するのが好ましい。
【０１３９】
（付記１５）
付記１〜１４のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（平面視において、）前記第２供給部は（前記基板の中心を挟んで）前記各ガスを排気する排気口と対向するように配置されており、前記第１供給部と前記第３供給部は、前記第２供給部と前記排気口（の中心）とを通る直線を挟むように配置される。好ましくは、前記第１供給部と前記第３供給部は、前記第２供給部と前記排気口（の中心）とを通る直線を対称軸として線対称に配置される。
【０１４０】
（付記１６）
付記１〜１５のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
前記膜を形成する工程は、前記第１処理ガスが熱分解する条件下で行われる。すなわち、前記膜を形成する工程は、ＣＶＤ反応が生じる条件下、すなわち、セルフリミットがかからない条件下、つまり、ノンセルフリミットとなる条件下で行われる。
【０１４１】
（付記１７）
本発明の他の態様によれば、
基板が処理される処理室と、
前記処理室内の基板に対して第１供給部より不活性ガスを供給する第１供給系と、
前記処理室内の基板に対して第２供給部より不活性ガスを供給する第２供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第２供給部と前記基板の中心とを通る直線を挟んで前記第１供給部と反対側に設けられた第３供給部より処理ガスを供給する第３供給系と、
前記処理室内に基板が準備された状態で、前記基板に対して前記第１供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第３供給部より前記処理ガスを供給し、前記基板上に膜を形成する処理を行わせ、前記基板上に膜を形成する処理において、前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量と、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成される前記膜の基板面内膜厚分布を調整するように、前記第１供給系、前記第２供給系、および前記第３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。
【０１４２】
（付記１８）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内に基板を準備する手順と、
前記処理室内において、前記基板に対して第１供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して第２供給部より不活性ガスを供給し、前記基板に対して前記第２供給部と前記基板の中心とを通る直線を挟んで前記第１供給部と反対側に設けられた第３供給部より処理ガスを供給し、前記基板上に膜を形成する手順と、
前記膜を形成する手順において、前記第１供給部より供給する不活性ガスの流量と、前記第２供給部より供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成される前記膜の基板面内膜厚分布を調整する手順と、
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、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】
【０１４３】
２００    ウエハ（基板）
２４９ａ  ノズル（第１供給部）
２４９ｂ  ノズル（第２供給部）
２４９ｃ  ノズル（第３供給部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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