(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１供給部より、膜を構成する主元素を含む原料を、基板に対して供給し排気部より排気する工程と、
（ｂ）前記第１供給部と前記排気部とを通る直線を挟むように前記第１供給部に隣接して配置された一対の第２供給部より、前記主元素非含有の反応体を、前記基板に対して供給し前記排気部より排気する工程と、
を前記原料が単独で存在した場合に前記原料が熱分解しない条件下で、少なくとも一定期間同時に行うことで、前記基板上に前記膜を形成する工程を有し、
（ｂ）では、一対の前記第２供給部のそれぞれより、同一の前記反応体を、同一流量で供給する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記膜を形成する工程では、前記（ａ）（ｂ）を前記原料および前記反応体のそれぞれが単独で存在した場合にそれぞれが熱分解しない条件下で、少なくとも一定期間同時に行う請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記原料は前記反応体の熱分解温度よりも高い熱分解温度を有する請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記原料はオクテット則を満たし、前記反応体はオクテット則を満たさない請求項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】
前記原料はＳｉ−Ｈ結合を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記原料は水素化ケイ素を含む請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記反応体は塩素非含有である請求項１〜６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】
前記反応体は、アルキルボランを含む請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記反応体はアミノボランを含む請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記反応体はアルコキシボランを含む請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記（ｂ）では、前記第２供給部より、前記反応体と一緒に不活性ガスを供給する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２供給部より供給する不活性ガスの供給流量および前記反応体の供給流量のうち少なくともいずれかを調整することにより、形成される前記膜の膜厚分布を制御する請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第２供給部より供給する不活性ガスの供給流量を調整することにより、形成される前記膜の膜厚分布を制御する請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記（ａ）では、前記第１供給部より、前記原料と一緒に不活性ガスを供給する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第１供給部より供給する不活性ガスの供給流量および前記原料の供給流量のうち少なくともいずれかを調整することにより、形成される前記膜の膜厚分布を制御する請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第１供給部より供給する不活性ガスの供給流量を調整することにより、形成される前記膜の膜厚分布を制御する請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記一対の第２供給部は、前記第１供給部を挟むように前記第１供給部に隣接して配置される請求項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】
前記排気部は、平面視において、前記基板を挟んで前記第１供給部と対向する位置に配置される請求項１〜１７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
基板に対して処理が行われる処理室と、
前記処理室内の雰囲気を排気部より排気する排気系と、
第１供給部より、膜を構成する主元素を含む原料を、前記処理室内の基板に対して供給する原料供給系と、
前記第１供給部と前記排気部とを通る直線を挟むように前記第１供給部に隣接して配置された一対の第２供給部より、前記主元素非含有の反応体を、前記基板に対して供給する反応体供給系と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
前記処理室内において、（ａ）前記第１供給部より前記原料を基板に対して供給し前記排気部より排気する処理と、（ｂ）前記第２供給部より前記反応体を前記基板に対して供給し前記排気部より排気する処理と、を前記原料が単独で存在した場合に前記原料が熱分解しない条件下で、少なくとも一定期間同時に行うことで、前記基板上に前記膜を形成する処理を行わせ、（ｂ）では、一対の前記第２供給部のそれぞれより、同一の前記反応体を、同一流量で供給するように、前記原料供給系、前記反応体供給系、前記排気系、および前記ヒータ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おいて、
（ａ）第１供給部より、膜を構成する主元素を含む原料を、基板に対して供給し排気部より排気する手順と、
（ｂ）前記第１供給部と前記排気部とを通る直線を挟むように前記第１供給部に隣接して配置された一対の第２供給部より、前記主元素非含有の反応体を、前記基板に対して供給し前記排気部より排気する手順と、
を前記原料が単独で存在した場合に前記原料が熱分解しない条件下で、少なくとも一定期間同時に行うことで、前記基板上に前記膜を形成する手順と、
（ｂ）において、一対の前記第２供給部のそれぞれより、同一の前記反応体を、同一流量で供給する手順と、
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記録媒体に関する。
【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２０１４−９９４２７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）第１供給部より、膜を構成する主元素を含む原料を、基板に対して供給し排気部より排気する工程と、
（ｂ）前記第１供給部と前記排気部とを通る直線を挟むように前記第１供給部に隣接して配置された一対の第２供給部より、前記主元素非含有の反応体を、前記基板に対して供給し前記排気部より排気する工程と、
を前記原料が単独で存在した場合に前記原料が熱分解しない条件下で、少なくとも一定期間同時に行うことで、前記基板上に前記膜を形成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）は、第１供給部より原料の供給を行う際に、一対の第２供給部のうちいずれか一方のみから反応体の供給を行う様子を示す模式図であり、（ｂ）は、第１供給部より原料の供給を行う際に、一対の第２供給部の両方を用いて反応体の供給を行う様子を示す模式図である。
【図６】（ａ）は、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り、（ｂ）は、膜を形成する際の処理条件の一部を抜粋して示す図である。
【図７】（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。
【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。
【００１１】
処理室２０１内には、第１供給部としてのノズル２４９ａ、および、一対の第２供給部としてのノズル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。
【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〜２３２ｃのバルブ２４３ａ〜２４３ｃよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｆおよびバルブ２４３ｄ〜２４３ｆ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、後述する排気部２３１ａと一直線（直線２０１ｂ）上に対向するように配置されている。正確には、ノズル２４９ａと排気部２３１ａは、それぞれの中心が、ウエハ２００の中心を挟んで対向するように、また、それぞれの中心が、ウエハ２００の中心を通る直線２０１ｂ上に位置するように配置されている。ノズル２４９ｂ，２４９ｃは、ノズル２４９ａと排気部２３１ａとを通る直線２０１ｂを挟むように、ノズル２４９ａに隣接して配置されている。言い換えれば、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、平面視において、排気部２３１ａと対向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。なお、ガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃは、それぞれが、ウエハ２００の中心を向くように開口していてもよい。いずれにしても、ガス供給孔２５０ａの中心は、平面視において、ウエハ２００の中心および排気部２３１ａの中心を通る直線２０１ｂ上に位置することとなる。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、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）を含む水素化ケイ素ガスが、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。水素化ケイ素とは、Ｓｉと水素（Ｈ）との化学結合（Ｓｉ−Ｈ結合）を含み、炭素（Ｃ）および窒素（Ｎ）非含有のシラン原料である。水素化ケイ素は、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等のハロゲン元素非含有のシラン原料でもある。水素化ケイ素ガスとしては、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、反応体（反応ガス）として、Ｓｉ非含有のアルキルボラン系ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ，２４１ｃ、バルブ２４３ｂ，２４３ｃ、ノズル２４９ｂ，２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。アルキルボランとは、ボロン（Ｂ）を含み、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等のアルキル基を含み、ハロゲン元素非含有のガスである。アルキルボラン系ガスとしては、例えば、トリエチルボラン（（ＣＨ３ＣＨ２）３Ｂ、略称：ＴＥＢ）ガスを用いることができる。
【００１６】
なお、ＤＳガスはオクテット則を満たすガスであり、ＴＥＢガスはオクテット則を満たさないガスである。オクテット則とは、原子の最外殻電子の数が８個あると化合物やイオンが安定に存在するという経験則、すなわち、閉殻構造を有することにより化合物やイオンの反応性が安定するという経験則のことである。
【００１７】
オクテット則を満たすＤＳガスは、安定であることから、処理室２０１内へ供給された際に、ウエハ２００の表面への吸着力が弱くなる傾向、すなわち、ウエハ２００の表面へ吸着しにくい傾向がある。また、ＤＳガスの熱分解温度は、ＴＥＢガスの熱分解温度よりも高いことから、ＤＳガスはＴＥＢガスよりも熱分解しにくい傾向がある。また、オクテット則を満たさないＴＥＢガスは、オクテット則を満たすように反応する力が強く、不安定であることから、処理室２０１内へ供給された際に、ウエハ２００の表面への吸着力が強くなる傾向、すなわち、ウエハ２００の表面へ吸着しやすい傾向がある。また、ＴＥＢガスの熱分解温度は、ＤＳガスの熱分解温度よりも低いことから、ＴＥＢガスはＤＳガスよりも熱分解しやすい傾向がある。
【００１８】
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。
【００１９】
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，２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｂ，２４１ｃ、バルブ２４３ｂ，２４３ｃにより、反応体供給系が構成される。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。
【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〜２４３ｆやＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｆ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〜２３２ｆのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｆ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ〜２４３ｆの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｆ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〜２３２ｆ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には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気部（排気口）２３１ａが設けられている。図２に示すように、排気部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。排気部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、排気部２３１ａ、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。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〜２４１ｆ、バルブ２４３ａ〜２４３ｆ、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〜２４１ｆによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｆ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（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。
【００３０】
（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。
【００３１】
図４に示す成膜シーケンスは、
ノズル２４９ａより、ＤＳガスを、ウエハ２００に対して供給し排気部２３１ａより排気するステップＡと、
ノズル２４９ｂ，２４９ｃより、ＴＥＢガスを、ウエハ２００に対して供給し排気部２３１ａより排気するステップＢと、
をＤＳガスが単独で存在した場合にＤＳガスが熱分解しない条件下で、少なくとも一定期間同時に行うことで、ウエハ２００上に、Ｓｉを含む膜（Ｓｉ膜）を形成する。なお、このとき形成されるＳｉ膜中には、ＢやＣが添加される場合がある。Ｂ，Ｃが添加されたＳｉ膜、すなわち、Ｓｉ，Ｂ，およびＣを含む膜を、ＳｉＢＣ膜と称することもできる。ＳｉＢＣ膜もＳｉを主元素として含む膜である。ただし、本明細書では、ＢやＣが添加されたＳｉ膜のことを、便宜上、単にＳｉ膜と称する場合がある。
【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。
【００３３】
ＤＳ＋ＴＥＢ  ⇒  Ｓｉ
【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、上述のステップＡ，Ｂを同時に行う。すなわち、処理室２０１内のウエハに対し、ＤＳガスとＴＥＢガスとを同時に供給し、排気部２３１ａより排気する。
【００３８】
具体的には、バルブ２４３ａ〜２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ａ内へＤＳガスを、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｃ内へＴＥＢガスをそれぞれ流す。ＤＳガスおよびＴＥＢガスは、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｃによりそれぞれ流量調整され、ノズル２４９ａ〜２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給されて処理室２０１内で混合され、排気部２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００に対してＤＳガスとＴＥＢガスとが一緒に、すなわち、同時に供給される。このときバルブ２４３ｄ〜２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＤＳガス、ＴＥＢガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気部２３１ａより排気される。
【００３９】
本ステップの処理条件としては、
ＤＳガス供給流量：１〜２０００ｓｃｃｍ
ＴＥＢガス供給流量：１〜１０００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス供給流量（各ガス供給管）：１００〜１００００ｓｃｃｍ
ガス供給時間：１０〜６０分
処理温度：２００〜４００℃、好ましくは３００〜４００℃
処理圧力：１〜１０００Ｐａ、好ましくは２０〜１００Ｐａ
が例示される。
【００４０】
処理温度が２００℃未満となったり、処理圧力が１Ｐａ未満となったりすると、ウエハ２００上への成膜反応が進行しにくくなり、実用的な成膜レートが得られなくなる場合がある。処理温度を２００℃以上の温度としたり、処理圧力を１Ｐａ以上の圧力としたりすることで、ウエハ２００上への成膜反応を進行させ、実用的な成膜レートが得られるようになる。処理温度を３００℃以上の温度としたり、処理圧力を２０Ｐａ以上の圧力としたりすることで、ウエハ２００上への成膜反応を促進させ、成膜レートをより高めることが可能となる。
【００４１】
処理温度が４００℃を超えたり、処理圧力が１０００Ｐａを超えたりすると、ＴＥＢガスをＤＳガスと一緒に（同時に）供給しなくてもＤＳガスが熱分解するようになり、ＴＥＢガスを供給する技術的意義が失われる場合がある。また、このような処理条件下においてＤＳガスとＴＥＢガスとを一緒に供給する場合には、過剰な気相反応が生じることで膜厚均一性が悪化しやすくなり、その制御が困難となる場合がある。処理温度を４００℃以下の温度としたり、処理圧力を１０００Ｐａ以下の圧力としたりすることで、ＤＳガスを分解させる際にＴＥＢガスの触媒的作用を有効に利用することが可能となり、ＤＳガスと一緒にＴＥＢガスを供給することの技術的意義が得られるようになる。また、ＤＳガスとＴＥＢガスとを一緒に供給する際に、適正な気相反応を生じさせることができ、膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。処理圧力を１００Ｐａ以下とすることで、この効果をより高めることが可能となる。
【００４２】
上述の条件下でウエハ２００に対してＤＳガスとＴＥＢガスとを一緒に（同時に）供給することにより、これらのガスを処理室２０１内で適正に混合させて反応させることが可能となる。そして、ＤＳガスを分解させ、ＤＳガスにおけるＳｉ−Ｈ結合の少なくとも一部を切断することが可能となる。Ｈが引き抜かれることにより未結合手（ダングリングボンド）を有することとなったＤＳガスのＳｉは、ウエハ２００上に速やかに吸着、堆積する。その結果、ウエハ２００上へのＳｉ膜の形成が、実用的なレートで進行する。なお、処理条件によっては、Ｓｉ膜中に、ＴＥＢガスに含まれていたＢ成分やＣ成分を添加することも可能である。
【００４３】
なお、ＤＳガスの熱分解温度は、処理室２０１内の圧力条件等によって変動するが、上述した圧力条件下では４００℃を超え、例えば４４０〜４６０℃の範囲内の温度となる。すなわち、上述の処理温度は、ＤＳガスの熱分解温度よりも低い温度であり、ＤＳガスが処理室２０１内に単独で存在した場合にＤＳガスが熱分解しない温度である。また、上述の処理温度のうち２００〜３２５℃（２００℃以上３２５℃以下）の範囲内の温度は、ＴＥＢガスの熱分解温度よりも低い温度であり、ＴＥＢガスが処理室２０１内に単独で存在した場合にＴＥＢガスが熱分解しない温度である。
【００４４】
このような低温条件下であっても実用的なレートで成膜処理を進行させることが可能となるのは、ＴＥＢガスが有する触媒的作用のためと考えられる。ＴＥＢガスは、処理室２０１内へ供給されたＤＳガスの分解を促し、成膜処理を促進させるように作用する。ＴＥＢガスが触媒として作用するのは、ＴＥＢ分子が有する極性によるものと考えられる。ここで極性とは、分子（或いは化学結合）内に存在する電気的な偏りを意味する。極性が存在する状態とは、例えば、分子内における一方の側における電荷の分布が正となり、他方の側の電荷の分布が負となる等、分子内における正負電荷の分布が不均等となっている状態、すなわち、分子内における正電荷の重心と負電荷の重心とが不一致となっている状態を意味する。反応体として、ＤＳガスと同等もしくはそれよりも高い極性を有するＴＥＢガスを用いることで、このガスを触媒として作用させ、実用的なレートで成膜処理を進行させることが可能となる。なお、本実施形態におけるＴＥＢガスは、ＤＳガスと反応することで分解し、それ自身が反応の前後で変化する。従って、本実施形態の反応系におけるＴＥＢガスは、触媒的な作用をするが、厳密には触媒とは異なる擬似触媒として考えることができる。
【００４５】
原料としては、ＤＳガスの他、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス、テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）ガス等の一般式ＳｉｎＨ２ｎ＋２（ｎは１以上の整数）で表されるガス、すなわち、水素化ケイ素ガスを用いることができる。
【００４６】
また、原料としては、モノメチルシラン（ＳｉＨ３ＣＨ３、略称：ＭＭＳ）ガス、ジメチルシラン（ＳｉＨ２（ＣＨ３）２、略称：ＤＭＳ）ガス、モノエチルシラン（ＳｉＨ３Ｃ２Ｈ５、略称：ＭＥＳ）ガス、ビニルシラン（ＳｉＨ３Ｃ２Ｈ３、略称：ＶＳ）ガス、モノメチルジシラン（ＳｉＨ３ＳｉＨ２ＣＨ３、略称：ＭＭＤＳ）ガス、ヘキサメチルジシラン（（ＣＨ３）３−Ｓｉ−Ｓｉ−（ＣＨ３）３、略称：ＨＭＤＳ）ガス、１，４−ジシラブタン（ＳｉＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＨ３、略称：１，４−ＤＳＢ）ガス、１，３−ジシラブタン（ＳｉＨ３ＣＨ２ＳｉＨ２ＣＨ３、略称：１，３−ＤＳＢ）ガス、１，３，５−トリシラペンタン（ＳｉＨ３ＣＨ２ＳｉＨ２ＣＨ２ＳｉＨ３、略称：１，３，５−ＴＳＰ）ガス等のアルキルシラン系ガスを用いることもできる。この場合、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜中にＣを添加することが可能となる。
【００４７】
また、原料としては、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、トリスジメチルアミノシラン（ＳｉＨ［Ｎ（ＣＨ３）２］３、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、トリシリルアミン（（ＳｉＨ３）３Ｎ、略称：ＴＳＡ）ガス等のアミノシラン系ガスを用いることができる。この場合、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜中にＮを添加することが可能となる。
【００４８】
反応体としては、ＴＥＢガスの他、トリメチルボラン（Ｂ（ＣＨ３）３、略称：ＴＭＢ）ガス、トリプロピルボラン（Ｂ（Ｃ３Ｈ７）３、略称：ＴＰＢ）ガス、トリブチルボラン（Ｂ（Ｃ４Ｈ９）３、略称：ＴＢＢ）ガス等の一般式ＢＲ３（Ｒはアルキル基）で表されるアルキルボラン系ガスを用いることができる。この場合、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜中にＢやＣを添加することが可能となる。
【００４９】
また、反応体としては、トリスジメチルアミノボラン（Ｂ（Ｎ（ＣＨ３）２）３、略称：ＴＤＭＡＢ）ガス、トリスジエチルアミノボラン（Ｂ（Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２）３、略称：ＴＤＥＡＢ）ガス、トリスジプロピルアミノボラン（Ｂ（Ｎ（Ｃ３Ｈ７）２）３、略称：ＴＤＰＡＢ）ガス、トリスジブチルアミノボラン（Ｂ（Ｎ（Ｃ４Ｈ９）２）３、略称：ＴＤＢＡＢ）ガス等の一般式Ｂ（ＮＲ２）３で表されるガス、すなわち、アミノボラン系ガスを用いることもできる。この場合、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜中にＢやＮやＣを添加することが可能となる。Ｂ，Ｎ，Ｃが添加されたＳｉ膜を、ＳｉＢＣＮ膜と称することもできる。ＳｉＢＣＮ膜もＳｉを主元素として含む膜である。
【００５０】
また、反応体としては、ホウ酸トリメチル（Ｂ（ＯＣＨ３）３、略称：ＴＭＯＢ）ガス、ホウ酸トリエチル（Ｂ（ＯＣ２Ｈ５）３、略称：ＥＯＢ）ガス、ホウ酸トリプロピル（Ｂ（ＯＣ３Ｈ７）３、略称：ＴＰＯＢ）ガス、ホウ酸トリブチル（Ｂ（ＯＣ４Ｈ９）３、略称：ＴＢＯＢ）ガス等の一般式Ｂ（ＯＲ）３で表されるガス、すなわち、アルコキシボラン系ガスを用いることもできる。この場合、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜中にＢやＯやＣを添加することが可能となる。Ｂ，Ｏ，Ｃが添加されたＳｉ膜をＳｉＢＯＣ膜と称することもできる。ＳｉＢＯＣ膜もＳｉを主元素として含む膜である。
【００５１】
なお、これらの反応体は、いずれもＢを含み、オクテット則を満たさないガスであり、上述した原料に対して触媒的に作用する。
【００５２】
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えば、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。
【００５３】
（アフターパージ〜大気圧復帰）
ウエハ２００上に所望膜厚のＳｉ膜が形成された後、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、排気部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）。
【００５４】
（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）。
【００５５】
（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。
【００５６】
（ａ）成膜ステップでは、ノズル２４９ａよりＤＳガスの供給を行い、直線２０１ｂを挟むようにノズル２４９ａに隣接して設けられたノズル２４９ｂ，２４９ｃよりＴＥＢガスの供給を行うことで、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）を制御することが可能となる。
【００５７】
図５（ａ）は、ＤＳガスの供給をノズル２４９ａより行い、ＴＥＢガスの供給をノズル２４９ｂより行い、ノズル２４９ｃからのＴＥＢガスの供給を不実施とした場合の、ウエハ２００の表面におけるガスの濃度分布を模式的に示す図である。各ガスの供給をこのように行った場合、ウエハ２００の表面におけるガスの濃度分布が不均一となる（偏る）場合がある。例えば、図５（ａ）に示すように、ウエハ２００の表面のうち一部の領域Ａ（ノズル２４９ａよりもノズル２４９ｃに近い側の領域）ではＤＳガスの濃度が局所的に高く（ＴＥＢガスの濃度が局所的に低く）なり、ウエハ２００の表面のうち領域Ａとは異なる領域Ｂ（ノズル２４９ａよりもノズル２４９ｂに近い側の領域）ではＴＥＢガスの濃度が局所的に高く（ＤＳガスの濃度が局所的に低く）なる場合がある。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布が、例えば、ウエハ２００の周縁部で最も厚く、中央部に近づくにつれて徐々に薄くなる分布（以下、中央凹分布とも称する）となる場合がある。なお、発明者等は、ノズル２４９ａ，２４９ｂからのＤＳガス、ＴＥＢガスの供給を行う際、ノズル２４９ｃからのＮ２ガスの供給を同時に行うことにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布の制御を試みた。しかしながら、ノズル２４９ｃからのＮ２ガスの供給を実施しても、また、その供給流量を変化させても、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を制御することは困難であることが分かった。すなわち、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の膜厚分布を、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）としたり、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）としたりすることは困難であることが分かった。
【００５８】
図５（ｂ）は、ＤＳガスの供給をノズル２４９ａより行い、ＴＥＢガスの供給をノズル２４９ｂ，２４９ｃの両方より行った場合の、ウエハ２００の表面におけるガスの濃度分布を模式的に示す図である。各ガスの供給をこのように行った場合、処理室２０１内におけるＤＳガスとＴＥＢガスとの混合を促すことができ、ウエハ２００の表面におけるガスの濃度分布を均一化させることが可能となる。例えば、図５（ｂ）に示すように、ウエハ２００の表面の略全域にわたって、ＤＳガスの濃度が局所的に高くなる領域Ａの発生や、ＴＥＢガスの濃度が局所的に高くなる領域Ｂの発生をそれぞれ防止することができ、結果として、ウエハ２００の表面の略全域を、ＤＳガスとＴＥＢガスとが略均一に混合した領域Ｃによって覆うことが可能となる。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制御することが可能となる。例えば、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布の中央凹分布の度合を弱めることが可能となる。また例えば、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と変化させたり、さらには中央凸分布へと変化させたりすることが可能となる。
【００５９】
（ｂ）ステップＢでは、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより、ＴＥＢガスと一緒にＮ２ガスを供給することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を制御することが可能となる。
【００６０】
例えば、ステップＢでは、ノズル２４９ｂ，２４９ｃよりＴＥＢガスとＮ２ガスとを一緒に供給し、この際、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスの流量をノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＴＥＢガスの流量よりもそれぞれ大きくすることで、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布の中央凹分布の度合を弱めることが可能となる。このような、Ｎ２ガスとＴＥＢガスの流量バランスの制御は、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスの流量を調整することで実現するようにしてもよいし、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＴＥＢガスの流量を調整することで実現するようにしてもよいし、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスおよびＴＥＢガスの両方の流量を調整することで実現するようにしてもよい。
【００６１】
このように、ステップＢでは、ノズル２４９ｂ，２４９ｃより供給するＮ２ガスの供給流量およびＴＥＢガスの供給流量のうち少なくともいずれかを調整することにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を制御することが可能となる。
【００６２】
（ｃ）ステップＡでは、ノズル２４９ａより、ＤＳガスと一緒にＮ２ガスを供給することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を制御することが可能となる。
【００６３】
例えば、ステップＡでは、ノズル２４９ａよりＤＳガスとＮ２ガスとを一緒に供給し、この際、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量をノズル２４９ａより供給するＤＳ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Ｓｉ膜の外周における膜厚を低減させることが可能となる。また例えば、ステップＡでは、ノズル２４９ａよりＤＳガスとＮ２ガスとを一緒に供給し、この際、ノズル２４９ａより供給するＤＳガスの流量をノズル２４９ａ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Ｓｉ膜の外周における膜厚を増加させることが可能となる。このような、Ｎ２ガスとＤＳガスの流量バランスの制御は、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの流量を調整することで実現するようにしてもよいし、ノズル２４９ａより供給するＤＳガスの流量を調整することで実現するようにしてもよいし、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスおよびＤＳガスの両方の流量を調整することで実現するようにしてもよい。
【００６４】
このように、ステップＡでは、ノズル２４９ａより供給するＮ２ガスの供給流量およびＤＳガスの供給流量のうち少なくともいずれかを調整することにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の面内膜厚分布を制御することが可能となる。ノズル２４９ａからのＮ２ガスの供給や、ノズル２４９ａから供給するＤＳガスおよびＮ２ガスの流量制御は、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜の外周における膜厚の微調整に特に有効である。
【００６５】
（ｄ）ＴＥＢガスの触媒的作用により、Ｓｉ膜の形成を、例えば２００〜４００℃、好ましくは３００〜４００℃の範囲内の低温条件下で行うことが可能となる。これにより、ウエハ２００の熱履歴を良好に制御することが可能となる。本手法は、半導体装置の製造工程の中でも、処理温度の低温化が要求される工程（例えばミドルエンド）において、特に有効となる。
【００６６】
（ｅ）成膜ステップを、処理室２０１内にＤＳガスが単独で存在した場合にＤＳガスが熱分解しない上述の温度条件下で行うことにより、ノズル２４９ａ内におけるＤＳガスの分解を抑制することが可能となる。これにより、ノズル２４９ａ内におけるＳｉの堆積を抑制することができ、基板処理装置のメンテナンス頻度を低減させることが可能となる。
【００６７】
（ｆ）成膜ステップを、上述の温度条件下のうち、処理室２０１内にＴＥＢガスが単独で存在した場合にＴＥＢガスが熱分解しない温度条件下で行うことにより、ノズル２４９ｂ，２４９ｃ内におけるＴＥＢガスの分解を抑制することが可能となる。これにより、ノズル２４９ｂ，２４９ｃ内におけるＢ等の堆積を抑制することができ、基板処理装置のメンテナンス頻度を低減させることが可能となる。
【００６８】
（ｇ）ＤＳガスとＴＥＢガスとを異なるノズルを用いて別々に処理室２０１内へ供給し、これらのガスを処理室２０１内で初めて混合（Ｐｏｓｔ−Ｍｉｘ）させることから、ノズル２４９ａ〜２４９ｃ内におけるこれらのガス同士の反応を回避することが可能となる。これにより、ノズル２４９ａ〜２４９ｃ内へのＳｉ膜の堆積を抑制することができ、基板処理装置のメンテナンス頻度を低減させることが可能となる。
【００６９】
なお、ＤＳガスとＴＥＢガスとを処理室２０１外で予め混合（Ｐｒｅ−Ｍｉｘ）させてから処理室２０１内へ供給する場合には、処理室２０１内の上流部と下流部とでガスの状態（例えば、混合や分解の度合、濃度など）が変化してしまい、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜のウエハ間膜質均一性やウエハ間膜厚均一性が低下する場合がある。Ｐｏｓｔ−Ｍｉｘ方式を採用する本実施形態によれば、このような課題を解消することが可能となる。
【００７０】
（ｈ）成膜ステップにおける処理条件を適正に選択、調整（制御）することにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜中にＢやＣを添加することが可能となる。これにより、この膜を、エッチング耐性等の加工耐性に優れた膜とすることが可能となる。
【００７１】
（ｉ）上述の効果は、ＤＳガス以外の上述の原料を用いる場合や、ＴＥＢガス以外の上述の反応体を用いる場合や、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。
【００７２】
（４）変形例
本実施形態は、以下の変形例のように変更することができる。また、これらの変形例は任意に組み合わせることができる。
【００７３】
成膜ステップでは、ＤＳガスおよびＴＥＢガスのうち一方のガスの供給を連続的に行い、他方のガスの供給を間欠的に複数回行うようにしてもよい。例えば、ＤＳガスを連続的に供給する期間中にＴＥＢガスを間欠的に複数回供給するようにしてもよく、また、ＴＥＢガスを連続的に供給する期間中にＤＳガスを間欠的に複数回供給するようにしてもよい。
【００７４】
また、成膜ステップでは、ＤＳガスおよびＴＥＢガスの両方のガスの供給を間欠的に複数回行うようにしてもよい。このとき、ＤＳガスの供給期間とＴＥＢガスの供給期間とを同じとしてもよく、異ならせてもよい。ＤＳガスの供給期間とＴＥＢガスの供給期間とを異ならせる場合、例えば、ＤＳガスの供給期間中にＴＥＢガスを供給するようにしてもよく、また、ＴＥＢガスの供給期間中にＤＳガスを供給するようにしてもよい。
【００７５】
また、成膜ステップにおいてＤＳガスおよびＴＥＢガスの両方のガスの供給を間欠的に複数回行う場合には、ＤＳガスの供給期間とＴＥＢガスの供給期間とを互いに一部のみ重複させるようにしてもよい。例えば、成膜ステップでは、ＴＥＢガスのみを供給するステップと、ＤＳガスおよびＴＥＢガスを同時に供給するステップと、ＤＳガスのみを供給するステップと、を含むサイクルを複数回行うようにしてもよい。
【００７６】
これらの変形例においても、処理条件は、図４に示す成膜シーケンスと同様な処理条件とすることができる。また、これらの変形例においても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。さらに、これらの変形例によれば、間欠供給の繰り返し回数を変更することで膜厚を制御することができ、膜厚の制御性を高めることが可能となる。また、これらの変形例によれば、成膜ステップの途中で生じた反応副生成物を処理室２０１内から効率よく除去することができ、成膜処理の品質を向上させることが可能となる。
【００７７】
＜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。
【００７８】
例えば、上述の実施形態では、原料として１種類のシラン原料を用いる場合について説明したが、原料として２種類以上のシラン原料を同時に用いるようにしてもよい。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
上述の実施形態では、第１、第２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７（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７（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７（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供給部の配置と同様となる。また例えば、図７（ｂ）に縦型処理炉の断面構造を示すように、図７（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２供給部を設けるようにしてもよい。なお、図７（ａ）、図７（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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【実施例】
【００８５】
以下、実施例について説明する。【００８６】
サンプル１として、図１に示す基板処理装置を用い、第１供給部（以下、ノズルＡ）よりＤＳガスおよびＮ２ガスを供給するステップと、一対の第２供給部のうち一方の供給部（以下、ノズルＢ）よりＴＥＢガスを単独で供給するステップと、を同時に行うことで、ウエハ(ベアウエハ）上にＳｉ膜を形成した。一対の第２供給部のうち前記一方の供給部とは異なる他方の供給部（以下、ノズルＣ）からは、ガスの供給を不実施とした。ノズルＡ，Ｂからのガスの供給流量は、それぞれ、図６（ｂ）のサンプル１の列に示す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値とした。【００８７】
サンプル２〜４として、図１に示す基板処理装置を用い、ノズルＡよりＤＳガスを単独で供給するステップと、ノズルＢ，ＣよりＴＥＢガスおよびＮ２ガスをそれぞれ供給するステップと、を同時に行うことで、ウエハ(ベアウエハ）上にＳｉ膜を形成した。ノズルＡ〜Ｃからのガスの供給流量は、それぞれ、図６（ｂ）のサンプル２〜４の列に示す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値とした。【００８８】
サンプル５として、図１に示す基板処理装置を用い、ノズルＡよりＤＳガスおよびＮ２ガスを供給するステップと、ノズルＢ，ＣよりＴＥＢガスおよびＮ２ガスをそれぞれ供給するステップと、を同時に行うことで、ウエハ（ベアウエハ）上にＳｉ膜を形成した。ノズルＡ〜Ｃからのガスの供給流量は、それぞれ、図６（ｂ）のサンプル５の列に示す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値とした。【００８９】
そして、サンプル１〜５のＳｉ膜の面内膜厚分布をそれぞれ測定した。図６（ａ）に測定結果を示す。図６（ａ）の縦軸は、平均膜厚からの差分／平均膜厚［ａ．ｕ．］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６（ａ）において、■，□，◇，▲，〇はそれぞれサンプル１〜５を示している。【００９０】
図６（ａ）によれば、サンプル１のＳｉ膜の面内膜厚分布は中央凹分布となっており、また、その度合が強いことが分かる。すなわち、ノズルＡよりＤＳガスを供給する際、ノズルＢよりＴＥＢガスを供給し、ノズルＣからのＴＥＢガスの供給を不実施とする場合には、Ｓｉ膜の面内膜厚分布が強い中央凹分布を示す場合があることが分かる。【００９１】
また図６（ａ）によれば、サンプル２のＳｉ膜の面内膜厚分布は、サンプル１のＳｉ膜のそれに比べて中央凹分布の度合が弱いことが分かる。すなわち、ノズルＡよりＤＳガスを供給する際、ノズルＢ，Ｃの両方よりＴＥＢガスを供給する場合には、Ｓｉ膜の面内膜厚分布が有する中央凹分布の度合を和らげる等、Ｓｉ膜の面内膜厚分布を制御することができることが分かる。【００９２】
また図６（ａ）によれば、サンプル３のＳｉ膜の面内膜厚分布は、サンプル２のＳｉ膜のそれに比べて中央凹分布の度合が弱く、フラット分布に近いことが分かる。すなわち、ノズルＡよりＤＳガスを供給する際、ノズルＢ，Ｃの両方よりＴＥＢガスを供給するだけでなく、ノズルＢ，Ｃから供給するＮ２ガスの流量を増加させることにより、Ｓｉ膜の面内膜厚分布をフラット分布へ近づける等、Ｓｉ膜の面内膜厚分布を広範囲に制御することができることが分かる。【００９３】
また図６（ａ）によれば、サンプル４のＳｉ膜の面内膜厚分布は、サンプル３のＳｉ膜のそれに比べて中央凸分布の度合が強いことが分かる。すなわち、ノズルＡよりＤＳガスを供給する際、ノズルＢ，Ｃの両方よりＴＥＢガスを供給するだけでなく、ノズルＢ，Ｃから供給するＴＥＢガスの流量を増加させることにより、Ｓｉ膜の面内膜厚分布を中央凸分化する等、Ｓｉ膜の面内膜厚分布を広範囲に制御することができることが分かる。【００９４】
また図６（ａ）によれば、サンプル５のＳｉ膜の面内膜厚分布は、サンプル４のＳｉ膜のそれに比べ、明らかな中央凸分布を示しており、その度合が強くなっていることが分かる。すなわち、ノズルＡよりＤＳガスを供給する際、ノズルＢ，Ｃの両方よりＴＥＢガスを供給するだけでなく、ノズルＡから供給するＮ２ガスの流量を増加させることにより、Ｓｉ膜の外周における膜厚を他の領域にける膜厚よりも薄くし、Ｓｉ膜の面内膜厚分布を強い中央凸分布とする等、Ｓｉ膜の面内膜厚分布を広範囲に制御することができることが分かる。そして、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上に中央凸分布のＳｉ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上に、フラット分布のＳｉ膜を形成することが可能となる。
【符号の説明】
【００９５】
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２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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【図７】
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