(57)【要約】      （修正有）【課題】基板上に形成される酸窒化膜の窒素濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを制御する。【解決手段】基板２００に対して原料供給部２４９ａより原料を供給する工程と、基板に対して酸化剤供給部２４９ｂより酸化剤を供給する工程と、基板に対して窒化剤供給部２４９ｃ〜２４９ｅより窒化剤を供給する工程と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、基板上に酸窒化膜を形成する工程を有する。酸化剤供給部とは異なる不活性ガス供給部より基板に対して不活性ガスを供給し、その不活性ガスの流量を制御することで、基板上に形成される酸窒化膜の窒素濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを調整する。【選択図】図２
2020017571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板に対して原料供給部より原料を供給する工程と、
（ｂ）前記基板に対して酸化剤供給部より酸化剤を供給する工程と、
（ｃ）前記基板に対して窒化剤供給部より窒化剤を供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に酸窒化膜を形成する工程を有し、
（ｂ）では、前記酸化剤供給部とは異なる不活性ガス供給部より前記基板に対して不活性ガスを供給し、その不活性ガスの流量を制御することで、前記基板上に形成される前記酸窒化膜の窒素濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを調整する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記酸窒化膜を形成する工程は、複数枚の前記基板を配列させた状態で行われ、
（ｂ）では、前記不活性ガス供給部より、前記基板が配列される基板配列領域における複数のゾーンのそれぞれに向けて、個別に流量制御された不活性ガスを供給する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記不活性ガス供給部は、複数の供給部を有し、前記複数の供給部のそれぞれは、前記複数のゾーンのそれぞれに対応するよう設けられ、
（ｂ）では、前記複数の供給部のそれぞれより、前記複数のゾーンのそれぞれに向けて、個別に流量制御された不活性ガスを供給する請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
基板に対する処理が行われる処理室と、
前記処理室内の基板に対して原料供給部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酸化剤供給部より酸化剤を供給する酸化剤供給系と、
前記処理室内の基板に対して窒化剤供給部より窒化剤を供給する窒化剤供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記酸化剤供給部とは異なる不活性ガス供給部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）基板に対して前記原料供給部より前記原料を供給する処理と、（ｂ）前記基板に対して前記酸化剤供給部より前記酸化剤を供給する処理と、（ｃ）前記基板に対して前記窒化剤供給部より前記窒化剤を供給する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に酸窒化膜を形成する処理を行わせ、（ｂ）では、前記不活性ガス供給部より前記基板に対して不活性ガスを供給し、その不活性ガスの流量を制御することで、前記基板上に形成される前記酸窒化膜の窒素濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを調整するように、前記原料供給系、前記酸化剤供給系、前記窒化剤供給系、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５】
基板処理装置の処理室内において、
（ａ）基板に対して原料供給部より原料を供給する手順と、
（ｂ）前記基板に対して酸化剤供給部より酸化剤を供給する手順と、
（ｃ）前記基板に対して窒化剤供給部より窒化剤を供給する手順と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に酸窒化膜を形成する手順と、
（ｂ）において、前記酸化剤供給部とは異なる不活性ガス供給部より前記基板に対して不活性ガスを供給し、その不活性ガスの流量を制御することで、前記基板上に形成される前記酸窒化膜の窒素濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを調整する手順と、
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、基板を処理する基板処理装置、半導体装置の製造方法、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、基板に対して原料、酸化剤、および、窒化剤を供給し、基板の上に酸窒化膜を形成する処理が行われる場合がある（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】国際公開第２０１６／１１０９５６号パンフレット
【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酸窒化膜の窒素濃度および屈折率のうち少なくともいずれか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）基板に対して原料供給部より原料を供給する工程と、
（ｂ）前記基板に対して酸化剤供給部より酸化剤を供給する工程と、
（ｃ）前記基板に対して窒化剤供給部より窒化剤を供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に酸窒化膜を形成する工程を有し、
（ｂ）では、前記酸化剤供給部とは異なる不活性ガス供給部より前記基板に対して不活性ガスを供給し、その不活性ガスの流量を制御することで、前記基板上に形成される前記酸窒化膜の窒素濃度および屈折率のうち少なくともいずれか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酸窒化膜の窒素濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一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】本発明の一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、処理炉部分を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。
【図３】本発明の一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の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態の成膜シーケンスの他の例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態で好適に用いられるノズルの概略構成図である。
【図７】（ａ）は基板上に形成された酸窒化膜の膜厚の測定結果を示す図であり、（ｂ）は基板上に形成された酸窒化膜の屈折率の測定結果を示す図である。
【図８】（ａ）は基板上に形成された酸窒化膜の膜厚の測定結果を示す図であり、（ｂ）は基板上に形成された酸窒化膜の屈折率の測定結果を示す図であり、（ｃ）は基板上に形成された酸窒化膜の窒素濃度の測定結果を示す図である。
【図９】（ａ）は基板上に形成された酸窒化膜の膜厚の測定結果を示す図であり、（ｂ）は基板上に形成された酸窒化膜の屈折率の測定結果を示す図であり、（ｃ）は基板上に形成された酸窒化膜の窒素濃度の測定結果を示す図である。
【図１０】（ａ）は基板上に形成された酸窒化膜の膜厚の測定結果を示す図であり、（ｂ）は基板上に形成された酸窒化膜の屈折率の測定結果を示す図であり、（ｃ）は基板上に形成された酸窒化膜の窒素濃度の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＞
以下に、本発明の一実施形態について、図１〜図６等を用いて説明する。
【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２１０が配設されている。反応管２１０は、内部反応管としてのインナチューブ２０４と、インナチューブ２０４を同心円状に取り囲む外部反応管としてのアウタチューブ２０３と、を備えた２重管構成を有している。インナチューブ２０４およびアウタチューブ２０３は、それぞれ、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。
【００１１】
インナチューブ２０４の筒中空部には、基板としてのウエハ２００に対する処理が行われる処理室２０１が形成される。処理室２０１は、ウエハ２００を処理室２０１内の一端側（下方側）から他端側（上方側）へ向けて配列させた状態で収容可能に構成されている。処理室２０１内において複数枚のウエハ２００が配列される領域を、基板配列領域（ウエハ配列領域）とも称する。また、処理室２０１内においてウエハ２００が配列される方向を、基板配列方向（ウエハ配列方向）とも称する。
【００１２】
インナチューブ２０４およびアウタチューブ２０３は、それぞれ、マニホールド２０９によって下方から支持されている。マニホールド２０９は、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内壁の上端部には、ＳＵＳ等の金属材料により構成され、マニホールド２０９の径方向内側に向けて延出した環状のフランジ部２０９ａが設けられている。インナチューブ２０４の下端は、フランジ部２０９ａの上面に当接している。アウタチューブ２０３の下端は、マニホールド２０９の上端に当接している。アウタチューブ２０３とマニホールド２０９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。マニホールド２０９の下端開口は、処理炉２０２の炉口として構成されており、後述するボートエレベータ１１５によりボート２１７が上昇した際に、蓋体としての円盤状のシールキャップ２１９によって気密に封止される。マニホールド２０９とシールキャップ２１９との間には、シール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。
【００１３】
インナチューブ２０４の天井部はフラット形状に形成されており、アウタチューブ２０３の天井部はドーム形状に形成されている。インナチューブ２０４の天井部をドーム形状とすると、処理室２０１内へ供給したガスが、複数枚のウエハ２００間に流れずに、インナチューブ２０４の天井部におけるドーム部分の内部空間に流れ込みやすくなる。インナチューブ２０４の天井部をフラット形状とすることで、処理室２０１内へ供給したガスを、複数枚のウエハ２００間へ効率よく流すことが可能となる。インナチューブ２０４の天井部と後述するボート２１７の天板とのクリアランス（空間）を小さくすることで、例えば、ウエハ２００の配列間隔（ピッチ）と同程度の大きさとすることで、ウエハ２００間へ効率よくガスを流すことが可能となる。
【００１４】
図２に示すように、インナチューブ２０４の側壁には、ノズル２４９ａ，ノズル２４９ｂ，２４９ｄを収容するノズル収容室２０４ａと、ノズル２４９ｃ，２４９ｅを収容するノズル収容室２０４ｂと、が形成されている。ノズル収容室２０４ａ，２０４ｂは、それぞれ、インナチューブ２０４の側壁からインナチューブ２０４の径方向外向きに突出し、垂直方向に沿って延在するチャンネル形状に形成されている。ノズル収容室２０４ａ，２０４ｂの内壁は、それぞれ、処理室２０１の内壁の一部を構成している。ノズル収容室２０４ａとノズル収容室２０４ｂとは、インナチューブ２０４の内壁に沿って、すなわち、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の外周に沿って、互いに所定距離離れた位置にそれぞれ配置されている。具体的には、ノズル収容室２０４ａ，２０４ｂは、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心とノズル収容室２０４ａの中心とを結ぶ直線Ｌ１と、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心とノズル収容室２０４ｂの中心とを結ぶ直線Ｌ２と、が作る中心角θ（ノズル収容室２０４ａ，２０４ｂの各中心を両端とする弧に対する中心角）が例えば３０〜１５０°の範囲内の角度となるような位置にそれぞれ配置されている。ノズル収容室２０４ａ内に収容されたノズル２４９ｂ，２４９ｄは、ノズル２４９ａを挟んでその両側に、すなわち、ノズル収容室２０４ａの内壁（ウエハ２００の外周部）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。本明細書では、ノズル２４９ａ，２４９ｂを順にＲ１，Ｒ２とも称し、ノズル２４９ｃ，２４９ｄ，２４９ｅを順にＲｔ，Ｒｃ，Ｒｂとも称する。ノズル２４９ｃ〜２４９ｅをＲｔ〜Ｒｂとも称する。
【００１５】
ノズル２４９ａ〜２４９ｅは、ノズル収容室２０４ａ，２０４ｂの下部より上部に沿って、すなわち、ウエハ配列方向に沿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〜２４９ｅは、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。図６に示すように、ノズル２４９ａ〜２４９ｅの側面には、第１〜第５ガス供給口としてのガス噴出口２５０ａ〜２５０ｅがそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ〜２４９ｅは、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成されている。
【００１６】
図６に示すように、上述のウエハ配列領域は、複数のゾーンに分けて考えることができる。本実施形態では、ウエハ配列領域のウエハ配列方向における一端部側（ここでは上部側）のゾーンを第１ゾーン（Ｔｏｐゾーン）とも称する。また、ウエハ配列領域のウエハ配列方向における中央部側のゾーンを第２ゾーン（Ｃｅｎｔｅｒゾーン）とも称する。また、ウエハ配列領域のウエハ配列方向における他端部側（ここでは下部側）のゾーンを第３ゾーン（Ｂｏｔｔｏｍゾーン）とも称する。
【００１７】
ノズル２４９ａ，２４９ｂにおけるガス噴出口２５０ａ，２５０ｂは、それぞれ、ウエハ配列領域のウエハ配列方向における全域に対応するように、ノズル２４９ａ，２４９ｂの上部から下部にわたって複数設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂ、すなわち、Ｒ１，Ｒ２は、それぞれ、第１〜第３ゾーンの全てに向けてガスを供給するように構成されている。
【００１８】
ノズル２４９ｃにおけるガス噴出口２５０ｃは、ウエハ配列領域のうちウエハ配列方向における上部側の領域、すなわち、第１ゾーンに対応するように、ノズル２４９ｃの上部側にのみ複数設けられている。ノズル２４９ｃ、すなわち、Ｒｔは、第１ゾーンに向けてガスを供給することができ、また、それ以外のゾーン、すなわち、第２、第３ゾーンに向けてのガスの供給を不実施とするように構成されている。
【００１９】
ノズル２４９ｄにおけるガス噴出口２５０ｄは、ウエハ配列領域のうちウエハ配列方向における中央部側の領域、すなわち、第２ゾーンに対応するように、ノズル２４９ｄの中央部側にのみ複数設けられている。ノズル２４９ｄ、すなわち、Ｒｃは、第２ゾーンに向けてガスを供給することができ、また、それ以外のゾーン、すなわち、第１、第３ゾーンに向けてのガスの供給を不実施とするように構成されている。
【００２０】
ノズル２４９ｅにおけるガス噴出口２５０ｅは、ウエハ配列領域のうちウエハ配列方向における下部側の領域、すなわち、第３ゾーンに対応するように、ノズル２４９ｅの下部側にのみ複数設けられている。ノズル２４９ｅ、すなわち、Ｒｂは、第３ゾーンに向けてガスを供給することができ、また、それ以外のゾーン、すなわち、第１、第２ゾーンに向けてのガスの供給を不実施とするように構成されている。
【００２１】
なお、ガス噴出口２５０ａ〜２５０ｅは、それぞれが処理室２０１の中心を向くように開口しており、ウエハ２００の中心に向けてガスを供給することが可能なように構成されている。また、ガス噴出口２５０ａ〜２５０ｅは、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００２２】
図２に示すように、ノズル２４９ａ〜２４９ｅには、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅ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〜２４１ｅおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ〜２４３ｅがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａよりも下流側には、ガス供給管２３２ｇが接続されている。ガス供給管２３２ｇには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｇおよびバルブ２４３ｇがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、ガス供給管２３２ｆ，２３２ｈが接続されている。ガス供給管２３２ｆ，２３２ｈには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｆ，２４１ｈおよびバルブ２４３ｆ，２４３ｈがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ〜２３２ｈは、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成される。
【００２３】
ガス供給管２３２ａからは、原料（原料ガス）として、形成しようとする膜を構成する主元素としてのシリコン（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。
【００２４】
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。ハロシラン系ガスとは、ハロゲン基を有するシラン系ガスのことである。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、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用いることができる。
【００２５】
ガス供給管２３２ｂからは、反応体（反応ガス）として、酸化剤（酸化ガス）として作用する酸素（Ｏ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。Ｏ含有ガスは、Ｏソースとして作用する。Ｏ含有ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）ガスを用いることができる。
【００２６】
ガス供給管２３２ｆからは、反応体（反応ガス）として、窒化剤（窒化ガス）として作用する窒素（Ｎ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｆ、バルブ２４３ｆ、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。Ｎ含有ガスは、Ｎソースとして作用する。Ｎ含有ガスとしては、例えば、窒化水素系ガスであるアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。
【００２７】
ガス供給管２３２ｃ〜２３２ｅからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ〜２４１ｅ、バルブ２４３ｃ〜２４３ｅ、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅを介して処理室２０１内へ供給される。また、ガス供給管２３２ｇ，２３２ｈからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｇ，２４１ｈ、バルブ２４３ｇ，２４３ｈ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。ノズル２４９ｃ〜２４９ｅより処理室２０１内へ供給されるＮ２ガスは、主に、ウエハ２００上に形成される酸窒化膜の窒素濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを調整する制御ガスとして作用する。また、ノズル２４９ａ，２４９ｂより処理室２０１内へ供給されるＮ２ガスは、主に、パージガス、キャリアガス、希釈ガスとして作用する。不活性ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ２）ガスを用いることができる。
【００２８】
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。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、酸化剤供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｆ、バルブ２４３ｆにより、窒化剤供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｃ〜２３２ｅ，２３２ｇ，２３２ｈ、ＭＦＣ２４１ｃ〜２４１ｅ，２４１ｇ，２４１ｈ、バルブ２４３ｃ〜２４３ｅ，２４３ｇ，２４３ｈにより、不活性ガス供給系が構成される。
【００２９】
原料を供給するノズル２４９ａを原料供給部とも称する。ノズル２４９ｂより酸化剤を供給する際、ノズル２４９ｂを酸化剤供給部とも称する。ノズル２４９ｂより窒化剤を供給する際、ノズル２４９ｂを窒化剤供給部とも称する。不活性ガスを供給するノズル２４９ｃ〜２４９ｅを総称して不活性ガス供給部とも称する。ノズル２４９ｃ〜２４９ｅを順に第１〜第３供給部とも称する。不活性ガス供給部は、原料供給部や酸化剤供給部や窒化剤供給部とは異なる供給部であり、また、第１〜第３供給部という複数の供給部を有している。ノズル２４９ａ，２４９ｂより不活性ガスを供給する際、ノズル２４９ａ，２４９ｂを不活性ガス供給部に含めて考えてもよい。
【００３０】
原料供給系は、ノズル２４９ａから、複数のゾーン、すなわち、第１〜第３ゾーンの全てに向けて、流量制御された原料を供給することが可能なように構成されている。酸化剤供給系は、ノズル２４９ｂから、複数のゾーン、すなわち、第１〜第３ゾーンの全てに向けて、流量制御された酸化剤を供給することが可能なように構成されている。窒化剤供給系は、ノズル２４９ｂから、複数のゾーン、すなわち、第１〜第３ゾーンの全てに向けて、流量制御された窒化剤を供給することが可能なように構成されている。不活性ガス供給系は、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅのそれぞれから、複数のゾーン、すなわち、第１〜第３ゾーンのそれぞれに向けて、個別に流量制御された不活性ガスを供給することが可能なように構成されている。
【００３１】
なお、不活性ガス供給部は、ノズル２４９ｃより、第１ゾーンに向けて個別に流量制御された不活性ガスを供給し、それ以外のゾーン（第２、第３ゾーン）に向けての流量制御された不活性ガスの供給を不実施とし、ノズル２４９ｄより、第２ゾーンに向けて個別に流量制御された不活性ガスを供給し、それ以外のゾーン（第１、第３ゾーン）に向けての流量制御された不活性ガスの供給を不実施とし、ノズル２４９ｅより、第３ゾーンに向けて個別に流量制御された不活性ガスを供給し、それ以外のゾーン（第１、第２ゾーン）に向けての流量制御された不活性ガスの供給を不実施とするように構成されている。
【００３２】
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〜２４３ｈやＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｈ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〜２３２ｈのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｈ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ〜２４３ｈの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｈ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〜２３２ｈ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。
【００３３】
インナチューブ２０４の側面には、例えばスリット状の貫通口として構成された排気口（排気スリット）２０４ｃが、垂直方向に細長く開設されている。排気口２０４ｃは、正面視において例えば矩形であり、インナチューブ２０４の側壁の下部から上部にわたって設けられている。処理室２０１内と、インナチューブ２０４とアウタチューブ２０３との間の円環状の空間である排気空間２０５とは、排気口２０４ｃを介して連通している。排気口２０４ｃは、平面視において、上述の直線Ｌ１の延長線上に配置されている。すなわち、ノズル収容室２０４ａと排気口２０４ｃとは、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心を挟んで対向している。また、ノズル２４９ａのガス噴出口２５０ａと排気口２０４ｃとは、処理室２０１内に収容されたウエハ２００の中心を挟んで対向している。
【００３４】
図１に示すように、アウタチューブ２０３の下部には、排気空間２０５を介して処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、排気空間２０５内、すなわち、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。排気口２０４ｃ、排気空間２０５、真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
【００３５】
マニホールド２０９の下端開口は、Ｏリング２２０ｂを介してシールキャップ２１９により気密に封止される。シールキャップ２１９は、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の下方には、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２１０の外部に垂直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、ボート２１７により支持されたウエハ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。
【００３６】
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。
【００３７】
アウタチューブ２０３とインナチューブ２０４との間には、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、アウタチューブ２０３の内壁に沿って設けられている。
【００３８】
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。
【００３９】
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出来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。
【００４０】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｈ、バルブ２４３ａ〜２４３ｈ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。
【００４１】
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〜２４１ｈによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｈ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の昇降動作等を制御するように構成されている。
【００４２】
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。
【００４３】
（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、基板としてのウエハ２００上に酸窒化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、図５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。
【００４４】
図４、図５に示す成膜シーケンスでは、
ウエハ２００に対して原料供給部としてのノズル２４９ａより原料としてＨＣＤＳガスを供給するステップＡと、
ウエハ２００に対して酸化剤供給部としてのノズル２４９ｂより酸化剤としてＯ２ガスを供給するステップＢと、
ウエハ２００に対して窒化剤供給部としてのノズル２４９ｂより窒化剤としてＮＨ３ガスを供給するステップＣと、
を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）行うことで、ウエハ２００上に、酸窒化膜として、Ｓｉ、ＯおよびＮを含む膜、すなわち、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）を形成する。
【００４５】
なお、図４、図５に示す成膜シーケンスのステップＢでは、
酸化剤供給部とは異なる不活性ガス供給部、すなわち、ノズル２４９ｂとは異なるノズル２４９ｃ〜２４９ｅよりウエハ２００に対して不活性ガスとしてＮ２ガスを供給し、そのＮ２ガスの流量を制御することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のＮ濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを調整する。
【００４６】
本明細書では、図４、図５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。図４、図５では、ステップＡ〜Ｃの実施期間を、便宜上、それぞれＡ〜Ｃと表している。これらの点は、後述する変形例や他の実施形態においても同様である。
【００４７】
（Ｒ１：ＨＣＤＳ→Ｒ２：Ｏ２，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２→Ｒ２：ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＮ
【００４８】
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。
【００４９】
（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。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。
【００５０】
（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。
【００５１】
（成膜ステップ）
その後、ウエハ配列領域に複数枚のウエハ２００を配列させた状態で、次のステップＡ〜Ｃを順次実行する。
【００５２】
［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ＨＣＤＳガスを供給する（ＨＣＤＳガス供給ステップ）。
【００５３】
具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＨＣＤＳガスを流す。ＨＣＤＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａの側面に設けられた複数のガス噴出口２５０ａのそれぞれより処理室２０１内へ供給され、排気口２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスが供給される。
【００５４】
このとき、バルブ２４３ｃ〜２４３ｅを開き、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅより処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。なおこのとき、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅより供給されるＮ２ガスの流量を個別に調整することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚等を調整するようにしてもよい。例えば、第１〜第３ゾーンのうち１つのゾーンに向けて供給するＮ２ガスの流量を、他のゾーンに向けて供給するＮ２ガスの流量と異ならせるようにしてもよい。この流量調整の具体的内容、および、その作用効果については後述する。
【００５５】
なお、ＨＣＤＳガス供給ステップでは、バルブ２４３ｇ，２４３ｈを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂより処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。なお、ノズル２４９ｂ〜２４９ｅよりＮ２ガスを供給することで、ノズル２４９ｂ〜２４９ｅ内へのＨＣＤＳガスの侵入を抑制することができる。
【００５６】
本ステップにおける処理条件としては、
ＨＣＤＳガス供給流量：０．０１〜２ｓｌｍ、好ましくは０．１〜１ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒｔ，Ｒｃ，Ｒｂ毎）：０．１〜１０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒ１，Ｒ２毎）：０〜１０ｓｌｍ
各ガス供給時間：１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒
処理温度：２５０〜８００℃、好ましくは４００〜７００℃
処理圧力：１〜２６６６Ｐａ、好ましくは６７〜１３３３Ｐａ
が例示される。
【００５７】
本明細書における「２５０〜８００℃」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「２５０〜８００℃」とは「２５０℃以上８００℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
【００５８】
上述の条件下でウエハ２００に対してＨＣＤＳ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、Ｃｌを含むＳｉ含有層が形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、ウエハ２００の最表面に、ＨＣＤＳが物理吸着したり、ＨＣＤＳの一部が分解した物質（以下、ＳｉｘＣｌｙ）が化学吸着したり、ＨＣＤＳが熱分解することでＳｉが堆積したりすること等により形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、ＨＣＤＳやＳｉｘＣｌｙの吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ｃｌを含むＳｉ層（Ｓｉの堆積層）であってもよい。本明細書では、Ｃｌを含むＳｉ含有層を、単に、Ｓｉ含有層とも称する。
【００５９】
第１層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＨＣＤＳ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（パージステップ）。このとき、バルブ２４３ｃ〜２４３ｅ，２４３ｇ，２４３ｈを開き、ノズル２４９ａ〜２４９ｅより処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。
【００６０】
原料（原料ガス）としては、ＨＣＤＳガスの他、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）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、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。
【００６１】
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、後述する各ステップにおいても同様である。
【００６２】
［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Ｏ２ガスを供給する（Ｏ２ガス供給ステップ）。
【００６３】
具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へＯ２ガスを流す。Ｏ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂの側面に設けられた複数のガス噴出口２５０ｂのそれぞれより処理室２０１内へ供給され、排気口２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対してＯ２ガスが供給される。
【００６４】
このとき、ステップＡと同様に、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅより処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。そして、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅより供給されるＮ２ガスの流量を個別に調整し、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のＮ濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを調整する。例えば、第１〜第３ゾーンのうち１つのゾーンに向けて供給するＮ２ガスの流量を、他のゾーンに向けて供給するＮ２ガスの流量と異ならせる。この流量調整の具体的内容、および、その作用効果については後述する。
【００６５】
なお、Ｏ２ガス供給ステップでは、ステップＡと同様に、ノズル２４９ａ，２４９ｂより処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。なお、ノズル２４９ａ，２４９ｃ〜２４９ｅよりＮ２ガスを供給することで、ノズル２４９ａ，２４９ｃ〜２４９ｅ内へのＯ２ガスの侵入を抑制することができる。
【００６６】
本ステップにおける処理条件としては、
Ｏ２ガス供給流量：０．１〜１０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒｔ，Ｒｃ，Ｒｂ毎）：０．１〜１０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒ１，Ｒ２毎）：０〜１０ｓｌｍ
各ガス供給時間：１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒
処理圧力：１〜４０００Ｐａ、好ましくは１〜３０００Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、ステップＡにおける処理条件と同様とする。
【００６７】
上述の条件下でウエハ２００に対してＯ２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酸化（改質）される。第１層が改質されることで、ウエハ２００上に、第２層として、ＳｉおよびＯを含む層、すなわち、ＳｉＯ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、Ｏ２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。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。
【００６８】
第２層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内へのＯ２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（パージステップ）。
【００６９】
酸化剤（酸化ガス）としては、Ｏ２ガスの他、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス等のＯ含有ガスを用いることができる。
【００７０】
［ステップＣ］
ステップＢ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２層に対してＮＨ３ガスを供給する（ＮＨ３ガス供給ステップ）。
【００７１】
具体的には、バルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｆ内へＮＨ３ガスを流す。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｆにより流量調整され、ガス供給管２３２ｂを介してノズル２４９ｂ内へ流れ、ノズル２４９ｂの側面に設けられた複数のガス噴出口２５０ｂのそれぞれより処理室２０１内へ供給され、排気口２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対してＮＨ３ガスが供給される。
【００７２】
このとき、ステップＡと同様に、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅより処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。なおこのとき、ノズル２４９ｃ〜２４９ｅより供給されるＮ２ガスの流量を個別に調整することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚等を調整するようにしてもよい。例えば、第１〜第３ゾーンのうち１つのゾーンに向けて供給するＮ２ガスの流量を、他のゾーンに向けて供給するＮ２ガスの流量と異ならせるようにしてもよい。この流量調整の具体的内容、および、その作用効果については後述する。
【００７３】
なお、ＮＨ３ガス供給ステップでは、ステップＡと同様に、ノズル２４９ａ，２４９ｂより処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。なお、ノズル２４９ａ，２４９ｃ〜２４９ｅよりＮ２ガスを供給することで、ノズル２４９ａ，２４９ｃ〜２４９ｅ内へのＮＨ３ガスの侵入を抑制することができる。
【００７４】
本ステップにおける処理条件としては、
ＮＨ３ガス供給流量：０．１〜１０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒｔ，Ｒｃ，Ｒｂ毎）：０．１〜１０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（Ｒ１，Ｒ２毎）：０〜１０ｓｌｍ
各ガス供給時間：１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒
処理圧力：１〜４０００Ｐａ、好ましくは１〜３０００Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、ステップＡにおける処理条件と同様とする。
【００７５】
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２層の少なくとも一部が窒化（改質）される。第２層が改質されることで、ウエハ２００上に、第３層として、Ｓｉ、Ｏ、およびＮを含む層、すなわち、ＳｉＯＮ層が形成される。第３層を形成する際、第２層に含まれていたＣｌ等の不純物は、ＮＨ３ガスによる第２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。これにより、第３層は、第２層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。
【００７６】
第３層が形成された後、バルブ２４３ｆを閉じ、処理室２０１内への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（パージステップ）。
【００７７】
窒化剤（窒化ガス）としては、ＮＨ３ガスの他、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等のＮ含有ガスを用いることができる。
【００７８】
［所定回数実施］
ステップＡ〜Ｃ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、所望膜厚、所望組成のＳｉＯＮ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、１サイクルあたりに形成される第３層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、第３層を積層することで形成されるＳｉＯＮ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。
【００７９】
（アフターパージ〜大気圧復帰）
成膜ステップが終了した後、ノズル２４９ａ〜２４９ｅよりＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２０４ｃ、排気空間２０５を介して排気管２３１より排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。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）。
【００８０】
（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２１０の外部に搬出（ボートアンロード）される。処理済のウエハ２００は、反応管２１０の外部に搬出された後、ボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。
【００８１】
（３）Ｎ２ガスの流量制御と作用効果
以下、ステップＡ〜Ｃで行うＮ２ガスの流量制御の具体的内容、および、その作用効果について説明する。
【００８２】
（ａ）ステップＢにおいて、Ｏ２ガスを供給するノズル２４９ｂ（Ｒ２）とは異なるノズル２４９ｃ〜２４９ｅ（Ｒｔ〜Ｒｂ）よりウエハ２００に対してＮ２ガスを供給し、そのＮ２ガスの流量を制御することで、すなわち、ウエハ配列領域における第１〜第３ゾーンのそれぞれに向けて、個別に流量制御されたＮ２ガスを供給することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のＮ濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを調整することが可能となる。
【００８３】
具体的には、第１〜第３ゾーンのうち１つのゾーンに向けて供給するＮ２ガスの流量を、他のゾーンに向けて供給するＮ２ガスの流量と異ならせる。これにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のＮ濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを、第１〜第３ゾーン毎に調整することが可能となる。
【００８４】
例えば、図４に示すように、ステップＢにおいて、Ｒｔ〜Ｒｂのそれぞれより第１〜第３ゾーンのそれぞれに向けて流量制御されたＮ２ガスを供給しつつ、Ｒｔより第１ゾーンに向けて供給するＮ２ガスの流量を、Ｒｃ，Ｒｂのそれぞれより第２、第３ゾーンのそれぞれに向けて供給するＮ２ガスの流量よりも大きくする。これにより、第１ゾーンにおけるウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のＮ濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを、例えば、他のゾーン（第２、第３ゾーン）におけるウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のそれまたはそれらよりも高くする方向に局所的に制御することが可能となる。
【００８５】
また例えば、図５に示すように、ステップＢにおいて、Ｒｔ〜Ｒｂのそれぞれより第１〜第３ゾーンのそれぞれに向けて流量制御されたＮ２ガスを供給しつつ、Ｒｔより第１ゾーンに向けて供給するＮ２ガスの流量を、Ｒｃ，Ｒｂのそれぞれより第２、第３ゾーンのそれぞれに向けて供給するＮ２ガスの流量よりも小さくする。これにより、第１ゾーンにおけるウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のＮ濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを、例えば、他のゾーン（第２、第３ゾーン）におけるウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のそれまたはそれらよりも低くする方向に局所的に制御することが可能となる。
【００８６】
（ｂ）本実施形態によれば、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚を大きく変化させることなく上述の調整を行うこと、すなわち、Ｎ濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを調整することが可能となる。
【００８７】
これに対し、第１ゾーンにおけるウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のＮ濃度を増加させることを目的とし、ステップＣにおいて第１ゾーンに向けて供給するＮＨ３ガスの流量を大きくした場合、第１ゾーンにおけるウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚が、図４に示す成膜シーケンスを行うことで第１ゾーンにおけるウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚に比べ、大きく増加することがある。
【００８８】
また、第１ゾーンにおけるウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のＮ濃度を低下させることを目的とし、ステップＣにおいて第１ゾーンに向けて供給するＮＨ３ガスの流量を小さくした場合、第１ゾーンにおけるウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚が、図５に示す成膜シーケンスを行うことで第１ゾーンにおけるウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚に比べ、大きく減少することがある。
【００８９】
（ｃ）ステップＡおよびステップＣのうち少なくともいずれかでは、ＨＣＤＳガスを供給するノズル２４９ａ（Ｒ１）やＮＨ３ガスを供給するノズル２４９ｂ（Ｒ２）とは異なるノズル２４９ｃ〜２４９ｅ（Ｒｔ〜Ｒｂ）よりウエハ２００に対してＮ２ガスを供給し、そのＮ２ガスの流量を制御することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚を調整することができる。
【００９０】
具体的には、第１〜第３ゾーンのうち１つのゾーンに向けて供給するＮ２ガスの流量を、他のゾーンに向けて供給するＮ２ガスの流量と異ならせる。これにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚を、第１〜第３ゾーン毎に、すなわち、複数のゾーン毎に調整することができる。すなわち、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のウエハ間膜厚分布を調整することが可能となる。
【００９１】
例えば、ステップＡおよびステップＣのうち少なくともいずれかにおいて、Ｒｔ〜Ｒｂのそれぞれより第１〜第３ゾーンのそれぞれに向けて流量制御されたＮ２ガスを供給しつつ、Ｒｔより第１ゾーンに向けて供給するＮ２ガスの流量を、Ｒｃ，Ｒｂのそれぞれより第２、第３ゾーンのそれぞれに向けて供給するＮ２ガスの流量よりも大きくする。これにより、第１ゾーンにおけるウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚を、例えば、他のゾーン（第２、第３ゾーン）におけるウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚よりも薄くする方向に局所的に制御することが可能となる。
【００９２】
また例えば、ステップＡおよびステップＣのうち少なくともいずれかにおいて、Ｒｔ〜Ｒｂのそれぞれより第１〜第３ゾーンのそれぞれに向けて流量制御されたＮ２ガスを供給しつつ、Ｒｔより第１ゾーンに向けて供給するＮ２ガスの流量を、Ｒｃ，Ｒｂのそれぞれより第２、第３ゾーンのそれぞれに向けて供給するＮ２ガスの流量よりも小さくする。これにより、第１ゾーンにおけるウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚を、例えば、他のゾーン（第２、第３ゾーン）におけるウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚よりも厚くする方向に局所的に制御することが可能となる。
【００９３】
なお、ステップＡにおいて、Ｒｔ〜ＲｂからのＮ２ガスの供給制御（流量制御）を実施することにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のウエハ間膜厚分布を調整できるだけでなく、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の屈折率やＮ濃度を局所的に微調整することが可能となる。
【００９４】
また、ステップＣにおいて、Ｒｔ〜ＲｂからのＮ２ガスの供給制御（流量制御）を実施することにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の屈折率やＮ濃度を局所的に変化させることなく、この膜のウエハ間膜厚分布を調整することが可能となる。
【００９５】
（ｄ）ステップＡおよびステップＣのうち少なくともいずれかでは、ノズル２４９ａ，２４９ｂ（Ｒ１，Ｒ２）のうち少なくともいずれかよりウエハ２００に対してＮ２ガスを供給し、そのＮ２ガスの流量を制御することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のウエハ間平均膜厚（バッチ平均膜厚）を調整することが可能となる。
【００９６】
例えば、ステップＡにおいて、Ｒ１，Ｒ２のうち少なくともいずれかより第１〜第３ゾーン全域に向けて供給するＮ２ガスの流量を増やすことで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のバッチ平均膜厚を薄くする方向に制御することが可能となる。また例えば、ステップＡにおいて、Ｒ１，Ｒ２のうち少なくともいずれかより第１〜第３ゾーン全域に向けて供給するＮ２ガスの流量を減らすことで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のバッチ平均膜厚を厚くする方向に制御することが可能となる。
【００９７】
また例えば、ステップＣにおいて、Ｒ１，Ｒ２のうち少なくともいずれかより第１〜第３ゾーン全域に向けて供給するＮ２ガスの流量を増やすことで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のバッチ平均膜厚を薄くする方向に制御することが可能となる。また例えば、ステップＣにおいて、Ｒ１，Ｒ２のうち少なくともいずれかより第１〜第３ゾーン全域に向けて供給するＮ２ガスの流量を減らすことで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のバッチ平均膜厚を厚くする方向に制御することが可能となる。
【００９８】
（ｅ）ステップＢでは、ノズル２４９ａ，２４９ｂ（Ｒ１，Ｒ２）のうち少なくともいずれかよりウエハ２００に対してＮ２ガスを供給し、そのＮ２ガスの流量を制御することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のウエハ間平均Ｎ濃度（バッチ平均Ｎ濃度）およびウエハ間平均屈折率（バッチ平均屈折率）のうち少なくともいずれかを調整することが可能となる。
【００９９】
例えば、ステップＢにおいて、Ｒ１，Ｒ２のうち少なくともいずれかより第１〜第３ゾーン全域に向けて供給するＮ２ガスの流量を増やすことで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のバッチ平均Ｎ濃度およびバッチ平均屈折率のうち少なくともいずれかを大きくする方向に制御することが可能となる。また例えば、ステップＢにおいて、Ｒ１，Ｒ２のうち少なくともいずれかより第１〜第３ゾーン全域に向けて供給するＮ２ガスの流量を減らすことで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のバッチ平均Ｎ濃度およびバッチ平均屈折率のうち少なくともいずれかを小さくする方向に制御することが可能となる。
【０１００】
（ｇ）上述の（ｄ）（ｅ）の制御を行うことで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のバッチ平均膜厚、バッチ平均Ｎ濃度、バッチ平均屈折率等をそれぞれ所望の値とするよう調整することができ、そのようにする処理条件を見い出すことができる。また、上述の（ｃ）の制御を行うことで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のウエハ間膜厚分布を所望の分布とするよう調整することができ、そのようにする条件を見い出すことができる。まずはこれらの処理条件を見い出した上で、これらの処理条件をベースとして、上述の（ａ）の制御を行うことにより、（ｂ）で述べたように、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚を大きく変化させることなく、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のＮ濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを局所的に調整することが可能となる。
【０１０１】
（ｆ）上述の効果は、ＨＣＤＳガス以外の上述の原料を用いる場合や、Ｏ２ガス以外の上述の酸化剤を用いる場合や、ＮＨ３ガス以外の上述の窒化剤を用いる場合や、Ｎ２ガス以外の上述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。
【０１０２】
＜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。
【０１０３】
例えば、反応体として、ＮＨ３ガス等のＮ含有ガス、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガス等の炭素（Ｃ）含有ガス、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガス等のＮおよびＣを含むガス等を用い、以下に示す成膜シーケンスにより、基板上に、ＳｉＯＮ膜、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）等を形成するようにしてもよい。これらの場合においても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。これらの反応体を供給する際の処理手順、処理条件は、例えば、上述の実施形態において反応体を供給する際のそれらと同様とすることができる。
【０１０４】
（Ｒ１：ＨＣＤＳ→Ｒ２：ＮＨ３→Ｒ２：Ｏ２，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＮ
（Ｒ１：ＨＣＤＳ→Ｒ２：Ｏ２，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２→Ｒ２：ＴＥＡ）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣ（Ｎ）
（Ｒ１：ＨＣＤＳ→Ｒ２：ＴＥＡ→Ｒ２：Ｏ２，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣ（Ｎ）
（Ｒ１：ＨＣＤＳ→Ｒ２：Ｃ３Ｈ６→Ｒ２：ＮＨ３→Ｒ２：Ｏ２，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣＮ
（Ｒ１：ＨＣＤＳ→Ｒ２：Ｃ３Ｈ６→Ｒ２：Ｏ２，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２→Ｒ２：ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣＮ
【０１０５】
また例えば、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）ガス等を用い、以下に示す成膜シーケンスにより、基板上に、チタン酸窒化膜（ＴｉＯＮ膜）、アルミニウム酸窒化膜（ＡｌＯＮ膜）等を形成するようにしてもよい。これらの場合においても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。これらの原料や反応体を供給する際の処理手順、処理条件は、上述の実施形態において原料や反応体を供給する際のそれらと同様とすることができる。
【０１０６】
（Ｒ１：ＴｉＣｌ４→Ｒ２：Ｏ２，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２→Ｒ２：ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＴｉＯＮ
（Ｒ１：ＴｉＣｌ４→Ｒ２：ＮＨ３→Ｒ２：Ｏ２，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２）×ｎ  ⇒  ＴｉＯＮ
（Ｒ１：ＴＭＡ→Ｒ２：Ｈ２Ｏ，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２→Ｒ２：ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＡｌＯＮ
（Ｒ１：ＴＭＡ→Ｒ２：ＮＨ３→Ｒ２：Ｈ２Ｏ，Ｒｔ〜Ｒｂ：Ｎ２）×ｎ  ⇒  ＡｌＯＮ
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。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、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。
【０１１０】
また、上述の各種実施形態は、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。
【実施例】
【０１１１】
以下、参考例や実施例について説明する。
【０１１２】
（参考例１，２）
図１に示す基板処理装置を用い、ウエハに対してＨＣＤＳガス、Ｏ２ガス、ＮＨ３ガスをこの順に非同時に供給するサイクルを所定回数行うことにより、ウエハ上にＳｉＯＮ膜を形成した。Ｏ２ガスを供給するステップでは、上述の実施形態で説明したＲｔ〜ＲｂからのＮ２ガスの供給制御（流量制御）を不実施とした。参考例１では、ウエハに対するＮＨ３ガスの供給流量を２ｓｌｍとし、参考例２では、ＮＨ３ガスの供給流量を５ｓｌｍとした。そして、ウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の膜厚および屈折率をそれぞれ測定した。
【０１１３】
図７（ａ）、図７（ｂ）は、順に、参考例１，２におけるＳｉＯＮ膜の膜厚、および、屈折率の測定結果をそれぞれ示す図である。図７（ａ）の横軸はウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の膜厚（Å）を、図７（ｂ）の横軸はウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の屈折率をそれぞれ示している。いずれの図においても、縦軸はウエハ配列領域におけるウエハの位置を示している。また、縦軸の「１２０」は上部側（Ｔｏｐ）を、「０」は下部側（Ｂｏｔ）をそれぞれ示している。また、◆，■印は、順に参考例１，２を示している。なお、ここで説明した縦軸の「１２０」および「０」の意味は、それぞれ、図８（ａ）〜図８（ｃ）、図９（ａ）〜図９（ｃ）、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）においても同様である。
【０１１４】
図７（ａ）によれば、ＮＨ３ガスの供給流量を増やすと（参考例１→２）、ウエハ上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚が、ウエハ配列領域の上部から下部にわたってそれぞれ均等に増加することが分かる。また、図７（ｂ）によれば、ＮＨ３ガスの供給流量を増やすと、ウエハ配列領域の上部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の屈折率が変化せず、ウエハ配列領域の下部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の屈折率が低下することが分かる。これらの結果から、Ｏ２ガスを供給するステップにおいてＲｔ〜ＲｂからのＮ２ガスの供給制御を不実施とした場合、ウエハ上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚を大きく変化させることなく、その膜の屈折率を局所的に調整することは困難であることが分かる。
【０１１５】
（実施例１〜３）
図１に示す基板処理装置を用い、上述の実施形態における成膜シーケンスにより、ウエハ上にＳｉＯＮ膜を形成した。Ｒｔ〜ＲｂからのＮ２ガスの供給制御を、ステップＢにおいて実施し、ステップＡ，Ｃでは不実施とした。ステップＢにおけるＲｔ，Ｒｃ，ＲｂからのＮ２ガスの供給流量は、それぞれ以下の通りとした。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であって、実施例１〜３で共通の条件とした。
【０１１６】
（実施例１）Ｒｔ：０．２ｓｌｍ，Ｒｃ：０．２ｓｌｍ，Ｒｂ：０．２ｓｌｍ
（実施例２）Ｒｔ：２．０ｓｌｍ，Ｒｃ：０．２ｓｌｍ，Ｒｂ：０．２ｓｌｍ
（実施例３）Ｒｔ：０．２ｓｌｍ，Ｒｃ：０．２ｓｌｍ，Ｒｂ：２．０ｓｌｍ
【０１１７】
そして、ウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の膜厚、屈折率およびＮ濃度をそれぞれ測定した。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、順に、実施例１〜３におけるＳｉＯＮ膜の膜厚、屈折率およびＮ濃度の測定結果をそれぞれ示す図である。図８（ａ）の横軸はウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の膜厚（Å）を、図８（ｂ）の横軸はウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の屈折率を、図８（ｃ）の横軸はウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜のＮ濃度（ａｔ％）をそれぞれ示している。いずれの図においても、縦軸はウエハ配列領域におけるウエハの位置を示している。また、◆，■，▲印は、順に、実施例１〜３を示している。
【０１１８】
図８（ａ）によれば、Ｒｔから供給するＮ２ガスの流量を増やしても（実施例１，３→２）、また、Ｒｂから供給するＮ２ガスの流量を増やしても（実施例１，２→３）、ウエハ上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚は、ウエハ配列領域の上部から下部にわたってほとんど変化しないことが分かる。
【０１１９】
図８（ｂ）によれば、Ｒｔから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例１，３→２）、ウエハ配列領域の上部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の屈折率が増加することが分かる。また、Ｒｂから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例１，２→３）、ウエハ配列領域の下部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の屈折率が増加することが分かる。
【０１２０】
図８（ｃ）によれば、Ｒｔから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例１，３→２）、ウエハ配列領域の上部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜のＮ濃度が増加することが分かる。また、Ｒｂから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例１，２→３）、ウエハ配列領域の下部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜のＮ濃度が増加することが分かる。
【０１２１】
以上のことから、ステップＢにおいて、Ｒｔ〜ＲｂからのＮ２ガスの供給制御を実施することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の膜厚を大きく変化させることなく、この膜のＮ濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを調整できることが分かる。
【０１２２】
（実施例４〜６）
図１に示す基板処理装置を用い、上述の実施形態における成膜シーケンスにより、ウエハ上にＳｉＯＮ膜を形成した。Ｒｔ〜ＲｂからのＮ２ガスの供給制御を、ステップＡにおいて実施し、ステップＢ，Ｃでは不実施とした。ステップＡにおけるＲｔ，Ｒｃ，ＲｂからのＮ２ガスの供給流量は、それぞれ以下の通りとした。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であって、実施例４〜６で共通の条件とした。
【０１２３】
（実施例４）Ｒｔ：０．２ｓｌｍ，Ｒｃ：０．２ｓｌｍ，Ｒｂ：０．２ｓｌｍ
（実施例５）Ｒｔ：２．０ｓｌｍ，Ｒｃ：０．２ｓｌｍ，Ｒｂ：０．２ｓｌｍ
（実施例６）Ｒｔ：０．２ｓｌｍ，Ｒｃ：０．２ｓｌｍ，Ｒｂ：２．０ｓｌｍ
【０１２４】
そして、ウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の膜厚、屈折率およびＮ濃度をそれぞれ測定した。図９（ａ）〜図９（ｃ）は、順に、実施例４〜６におけるＳｉＯＮ膜の膜厚、屈折率およびＮ濃度の測定結果をそれぞれ示す図である。図９（ａ）の横軸はウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の膜厚（Å）を、図９（ｂ）の横軸はウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の屈折率を、図９（ｃ）の横軸はウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜のＮ濃度（ａｔ％）をそれぞれ示している。いずれの図においても、縦軸はウエハ配列領域におけるウエハの位置を示している。また、◆，■，▲印は、順に、実施例４〜６を示している。
【０１２５】
図９（ａ）によれば、Ｒｔから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例４，６→５）、ウエハ配列領域の上部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の膜厚が減少することが分かる。また、Ｒｂから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例４，５→６）、ウエハ配列領域の下部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の膜厚が減少することが分かる。
【０１２６】
図９（ｂ）によれば、Ｒｔから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例４，６→５）、ウエハ配列領域の上部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の屈折率が減少することが分かる。また、Ｒｂから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例４，５→６）、ウエハ配列領域の下部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の屈折率が減少することが分かる。なお、Ｒｔから供給するＮ２ガスの流量を増やした場合の方が、Ｒｂから供給するＮ２ガスの流量を増やした場合に比べ、屈折率の減少の度合いが大きいことが分かる。
【０１２７】
図９（ｃ）によれば、Ｒｔから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例４，６→５）、ウエハ配列領域の上部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜のＮ濃度が減少することが分かる。また、Ｒｂから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例４，５→６）、ウエハ配列領域の下部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜のＮ濃度が減少することが分かる。なお、Ｒｔから供給するＮ２ガスの流量を増やした場合の方が、Ｒｂから供給するＮ２ガスの流量を増やした場合に比べ、Ｎ濃度の減少の度合いが大きいことが分かる。
【０１２８】
以上のことから、ステップＡにおいて、Ｒｔ〜ＲｂからのＮ２ガスの供給制御を実施することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のウエハ間膜厚分布を調整できることが分かる。また、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の屈折率やＮ濃度を局所的に微調整できることが分かる。
【０１２９】
（実施例７〜９）
図１に示す基板処理装置を用い、上述の実施形態における成膜シーケンスにより、ウエハ上にＳｉＯＮ膜を形成した。Ｒｔ〜ＲｂからのＮ２ガスの供給制御を、ステップＣにおいて実施し、ステップＡ，Ｂでは不実施とした。ステップＣにおけるＲｔ，Ｒｃ，ＲｂからのＮ２ガスの供給流量は、それぞれ以下の通りとした。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であって、実施例７〜９で共通の条件とした。
【０１３０】
（実施例７）Ｒｔ：０．２ｓｌｍ，Ｒｃ：０．２ｓｌｍ，Ｒｂ：０．２ｓｌｍ
（実施例８）Ｒｔ：２．０ｓｌｍ，Ｒｃ：０．２ｓｌｍ，Ｒｂ：０．２ｓｌｍ
（実施例９）Ｒｔ：０．２ｓｌｍ，Ｒｃ：０．２ｓｌｍ，Ｒｂ：２．０ｓｌｍ
【０１３１】
そして、ウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の膜厚、屈折率およびＮ濃度をそれぞれ測定した。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、順に、実施例７〜９におけるＳｉＯＮ膜の膜厚、屈折率およびＮ濃度の測定結果をそれぞれ示す図である。図１０（ａ）の横軸はウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の膜厚（Å）を、図１０（ｂ）の横軸はウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の屈折率を、図１０（ｃ）の横軸はウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜のＮ濃度（ａｔ％）をそれぞれ示している。いずれの図においても、縦軸はウエハ配列領域におけるウエハの位置を示している。また、◆，■，▲印は、順に、実施例７〜９を示している。
【０１３２】
図１０（ａ）によれば、Ｒｔから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例７，９→８）、ウエハ配列領域の上部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の膜厚が減少することが分かる。また、Ｒｂから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例７，８→９）、ウエハ配列領域の下部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の膜厚が減少することが分かる。
【０１３３】
図１０（ｂ）によれば、Ｒｔから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例７，９→８）、ウエハ配列領域の上部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の屈折率が僅かに増加することが分かる。また、Ｒｂから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例７，８→９）、ウエハ配列領域の下部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜の屈折率がごく僅かに増加することが分かる。
【０１３４】
図１０（ｃ）によれば、Ｒｔから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例７，９→８）、ウエハ配列領域の上部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜のＮ濃度が僅かに減少することが分かる。また、Ｒｂから供給するＮ２ガスの流量を増やすことで（実施例７，８→９）、ウエハ配列領域の下部側においてはウエハ上に形成されたＳｉＯＮ膜のＮ濃度が僅かに減少することが分かる。
【０１３５】
以上のことから、ステップＣにおいて、Ｒｔ〜ＲｂからのＮ２ガスの供給制御を実施することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜のウエハ間膜厚分布を調整できることが分かる。また、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＮ膜の屈折率やＮ濃度を局所的に微調整できることが分かる。
【０１３６】
＜好ましい態様＞
以下、好ましい態様について付記する。
【０１３７】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
（ａ）基板に対して原料供給部より原料を供給する工程と、
（ｂ）前記基板に対して酸化剤供給部より酸化剤を供給する工程と、
（ｃ）前記基板に対して窒化剤供給部より窒化剤を供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に酸窒化膜を形成する工程を有し、
（ｂ）では、前記酸化剤供給部とは異なる不活性ガス供給部より前記基板に対して不活性ガスを供給し、その不活性ガスの流量を制御することで、前記基板上に形成される前記酸窒化膜の窒素濃度および屈折率のうち少なくともいずれか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。
【０１３８】
（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記酸窒化膜を形成する工程は、複数枚の前記基板を配列させた状態で行われ、
（ｂ）では、前記不活性ガス供給部より、前記基板が配列される基板配列領域における複数のゾーンのそれぞれに向けて、個別に流量制御された不活性ガスを供給する。
【０１３９】
（付記３）
付記２に記載の方法であって、好ましくは、
前記不活性ガス供給部は、複数の供給部を有し、前記複数の供給部のそれぞれは、前記複数のゾーンのそれぞれに対応するよう設けられ、
（ｂ）では、前記複数の供給部のそれぞれより、前記複数のゾーンのそれぞれに向けて、個別に流量制御された不活性ガスを供給する。
【０１４０】
（付記４）
付記３に記載の方法であって、好ましくは、
（ｂ）では、前記複数の供給部のそれぞれからの、対応しないゾーンに向けての流量制御された不活性ガスの供給を不実施とする。
【０１４１】
（付記５）
付記２に記載の方法であって、好ましくは、
前記複数のゾーンは、少なくとも前記基板配列領域の一端部側の第１ゾーン、前記基板配列領域の中央部側の第２ゾーン、前記基板配列領域の他端部側の第３ゾーンを含み、
（ｂ）では、前記不活性ガス供給部より、少なくとも前記第１ゾーン、前記第２ゾーン、前記第３ゾーンのそれぞれに向けて、個別に流量制御された不活性ガスを供給する。
【０１４２】
（付記６）
付記５に記載の方法であって、好ましくは、
前記不活性ガス供給部は、第１供給部、第２供給部、第３供給部を有し、前記第１供給部、前記第２供給部、前記第３供給部のそれぞれは、前記第１ゾーン、前記第２ゾーン、前記第３ゾーンのそれぞれに対応するよう設けられ、
（ｂ）では、前記第１供給部、前記第２供給部、前記第３供給部のそれぞれより、前記第１ゾーン、前記第２ゾーン、前記第３ゾーンのそれぞれに向けて、個別に流量制御された不活性ガスを供給する。
【０１４３】
（付記７）
付記６に記載の方法であって、好ましくは、
（ｂ）では、前記第１供給部より、前記第１ゾーンに向けて個別に流量制御された不活性ガスを供給し、それ以外のゾーンに向けての流量制御された不活性ガスの供給を不実施とし、
前記第２供給部より、前記第２ゾーンに向けて個別に流量制御された不活性ガスを供給し、それ以外のゾーンに向けての流量制御された不活性ガスの供給を不実施とし、
前記第３供給部より、前記第３ゾーンに向けて個別に流量制御された不活性ガスを供給し、それ以外のゾーンに向けての流量制御された不活性ガスの供給を不実施とする。
【０１４４】
（付記８）
付記２〜７のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ｂ）では、前記複数のゾーンのそれぞれに向けて供給する不活性ガスの流量をそれぞれ制御することで、前記基板上に形成される前記酸窒化膜の窒素濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを、前記複数のゾーン毎に調整する。
【０１４５】
（付記９）
付記８に記載の方法であって、好ましくは、
（ｂ）では、前記複数のゾーンのうち１つのゾーンに向けて供給する不活性ガスの流量を、他のゾーンに向けて供給する不活性ガスの流量と異ならせる。
【０１４６】
（付記１０）
付記８または９に記載の方法であって、好ましくは、
（ｂ）では、前記複数のゾーンのうち１つのゾーンに向けて供給する不活性ガスの流量を、他のゾーンに向けて供給する不活性ガスの流量よりも大きくすることで、前記１つのゾーンにおける前記基板上に形成される前記酸窒化膜の窒素濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを、高くする方向に制御する。
【０１４７】
（付記１１）
付記８または９に記載の方法であって、好ましくは、
（ｂ）では、前記複数のゾーンのうち１つのゾーンに向けて供給する不活性ガスの流量を、他のゾーンに向けて供給する不活性ガスの流量よりも小さくすることで、前記１つのゾーンにおける前記基板上に形成される前記酸窒化膜の窒素濃度および屈折率のうち少なくともいずれかを、低くする方向に制御する。
【０１４８】
（付記１２）
付記１〜１１のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ａ）および（ｃ）のうち少なくともいずれかでは、前記不活性ガス供給部より前記基板に対して不活性ガスを供給し、その不活性ガスの流量を制御することで、前記基板上に形成される前記酸窒化膜の膜厚を調整する。
【０１４９】
（付記１３）
付記１２に記載の方法であって、好ましくは、
前記酸窒化膜を形成する工程は、複数枚の前記基板を配列させた状態で行われ、
（ａ）および（ｃ）のうち少なくともいずれかでは、前記不活性ガス供給部より、前記基板が配列される基板配列領域における複数のゾーンのそれぞれに向けて、個別に流量制御された不活性ガスを供給する。
【０１５０】
（付記１４）
付記１３に記載の方法であって、好ましくは、
前記不活性ガス供給部は、複数の供給部を有し、前記複数の供給部のそれぞれは、前記複数のゾーンのそれぞれに対応するよう設けられ、
（ａ）および（ｃ）のうち少なくともいずれかでは、前記複数の供給部のそれぞれより、前記複数のゾーンのそれぞれに向けて、個別に流量制御された不活性ガスを供給する。
【０１５１】
（付記１５）
付記１４に記載の方法であって、好ましくは、
（ａ）および（ｃ）のうち少なくともいずれかでは、前記複数の供給部のそれぞれからの、対応しないゾーンに向けての流量制御された不活性ガスの供給を不実施とする。
【０１５２】
（付記１６）
付記１３〜１５のいずれか１項に記載の方法であって、好ましくは、
（ａ）および（ｃ）のうち少なくともいずれかでは、前記複数のゾーンのそれぞれに向けて供給する不活性ガスの流量をそれぞれ制御することで、前記基板上に形成される前記酸窒化膜の膜厚を、前記複数のゾーン毎に調整する。
【０１５３】
（付記１７）
本発明の他の態様によれば、
基板に対する処理が行われる処理室と、
前記処理室内の基板に対して原料供給部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酸化剤供給部より酸化剤を供給する酸化剤供給系と、
前記処理室内の基板に対して窒化剤供給部より窒化剤を供給する窒化剤供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記酸化剤供給部とは異なる不活性ガス供給部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、付記１の各処理（工程）を行わせるように、前記原料供給系、前記酸化剤供給系、前記窒化剤供給系、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。
【０１５４】
（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おいて、
付記１における各手順（工程）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】
【０１５５】
２００  ウエハ（基板）
２４９ａ  ノズル（原料供給部）
２４９ｂ  ノズル（酸化剤供給部、窒化剤供給部）
２４９ｃ〜２４９ｅ  ノズル（不活性ガス供給部）
【図１】
2020017571.tif 000003
【図２】
2020017571.tif 000004
【図３】
2020017571.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020017571.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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