JP5977364B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置及び記録媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置及び記録媒体に関する。
半導体装置の製造工程の一工程として、処理室内の基板に対して原料ガスや反応ガスを供給して基板上に膜を形成する工程が行われることがある。
しかしながら、基板上に膜を形成する際に、処理室内における原料ガスの濃度にばらつきが生じ、基板に対する処理が不均一となってしまうことがある。このため、例えば処理室内に複数の基板を収容して同時に処理する際などには、形成される膜の膜厚が基板間で不均一になってしまう場合がある。
本発明の目的は、基板上に形成する膜の膜厚均一性を向上させることにある。
本発明の一態様によれば、
処理室内の基板に対して原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内に残留する前記原料ガスを排気する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して反応ガスを供給する工程と、
前記処理室内に残留する前記反応ガスを排気する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程では、前記処理室内の排気を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ前記原料ガスを供給し、その後、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ不活性ガスを供給する半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理室内へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内の基板に対して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内に残留する前記原料ガスを排気する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記反応ガスを供給する処理と、前記処理室内に残留する前記反応ガスを排気する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する処理を行い、前記原料ガスを供給する処理では、前記処理室内の排気を実質的に停止した状態で、前記処理室内に前記原料ガスを供給し、その後、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で、前記処理室内に前記不活性ガスを供給するように、前記原料ガス供給系、前記反応ガス供給系、前記不活性ガス供給系および前記排気系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内の基板に対して原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内に残留する前記原料ガスを排気する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して反応ガスを供給する手順と、
前記処理室内に残留する前記反応ガスを排気する手順と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する手順をコンピュータに実行させ、
前記原料ガスを供給する手順では、前記処理室内の排気を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ前記原料ガスを供給し、その後、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ不活性ガスを供給する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。
本発明によれば、基板上に形成する膜の膜厚均一性を向上させることができる。
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。 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。 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。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおける成膜フローを示す図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給、設定圧力変更、ＡＰＣバルブ開閉、および高周波電力供給のタイミングを示す図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態の変形例の成膜シーケンスにおけるガス供給、設定圧力変更、ＡＰＣバルブ開閉、および高周波電力供給のタイミングを示す図であり、（ｂ）は、本発明の一実施形態の他の変形例の成膜シーケンスにおけるガス供給、設定圧力変更、ＡＰＣバルブ開閉、および高周波電力供給のタイミングを示す図である。 本発明の実施例および比較例におけるＳｉＯ膜の膜厚とその面間均一性を示すグラフである。 本発明の実施例および比較例におけるＳｉＯ膜の膜厚の面内均一性を示すグラフである。 本発明の実施例および比較例におけるＢＴＢＡＳガスの使用量を示すグラフである。 （ａ）は、本発明の実施例におけるＢＴＢＡＳガスの供給流量とＳｉＯ膜の膜厚との関係、及びＢＴＢＡＳガスの供給流量とＳｉＯ膜の膜厚の面内均一性との関係をそれぞれ示すグラフであり、（ｂ）は、本発明の実施例におけるＢＴＢＡＳガスの供給流量とＳｉＯ膜の膜厚の面内分布図である。 比較例の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図である。
＜一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について図１〜図３を参照しながら説明する。
（１）基板処理装置の全体構成
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、保持板としてのヒータベース（図示せず）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、後述するようにガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド（インレットフランジ）２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属からなり、上端及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。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、反応管２０３は垂直に据え付けられた状態となる。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）が構成されている。処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、複数枚の基板としてのウエハ２００を、後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に配列した状態で収容可能に構成されている。
処理室２０１内には、ノズル２４９ａ，２４９ｂ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，２４９ｂには、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂが、それぞれ接続されている。このように、反応管２０３には２本のノズル２４９ａ，２４９ｂと、２本のガス供給管２３２ａ，２３２ｂとが設けられており、処理室２０１内へ複数種類、ここでは２種類のガスを供給することができるように構成されている。
ガス供給管２３２ａ，２３２ｂには、上流方向から順に、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，２４１ｂ、及び開閉弁であるバルブ２４３ａ，２４３ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂのバルブ２４３ａ，２４３ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｃ，２３２ｄがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｃ，２４３ｄがそれぞれ設けられている。
ガス供給管２３２ａの先端部には、ノズル２４９ａが接続されている。ノズル２４９ａ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の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ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設けられている。ノズル２４９ａはＬ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられており、その垂直部は少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル２４９ａの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａが設けられている。ガス供給孔２５０ａは、反応管２０３の中心を向く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は、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、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。
ガス供給管２３２ｂの先端部には、ノズル２４９ｂが接続されている。ノズル２４９ｂは、ガス分散空間であるバッファ室２３７内に設けられている。バッファ室２３７は、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円環状の空間に、また、反応管２０３内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ２００の積載方向に沿って設けられている。すなわち、バッファ室２３７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設けられている。バッファ室２３７のウエハ２００と隣接する壁の端部には、ガスを供給するガス供給孔２５０ｃが設けられている。ガス供給孔２５０ｃは、反応管２０３の中心を向く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２５０ｃは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、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。
ノズル２４９ｂは、バッファ室２３７のガス供給孔２５０ｃが設けられた端部と反対側の端部に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、ノズル２４９ｂ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設けられている。ノズル２４９ｂはＬ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられており、その垂直部は少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ｂが設けられている。ガス供給孔２５０ｂは、バッファ室２３７の中心を向くように開口している。ガス供給孔２５０ｂは、ガス供給孔２５０ｃと同様に、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。バッファ室２３７内と処理室２０１内との差圧が小さい場合、複数のガス供給孔２５０ｃの開口面積及び開口ピッチを、上流側（下部）から下流側（上部）にわたりそれぞれ同一にするとよい。また、バッファ室２３７内と処理室２０１内との差圧が大きい場合、ガス供給孔２５０ｃの開口面積を上流側から下流側に向かって徐々に大きくしたり、ガス供給孔２５０ｃの開口ピッチを上流側から下流側に向かって徐々に小さくしたりするとよい。
ガス供給孔２５０ｂのそれぞれの開口面積や開口ピッチを、上流側から下流側にかけて上述のように調節することで、ガス供給孔２５０ｂのそれぞれから、流速の差はあるものの、流量がほぼ同量であるガスを噴出させることが可能となる。そして、これら複数のガス供給孔２５０ｂのそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室２３７内に導入することで、バッファ室２３７内においてガスの流速差の均一化を行うことが可能となる。複数のガス供給孔２５０ｂのそれぞれよりバッファ室２３７内に噴出したガスは、バッファ室２３７内で各ガスの粒子速度が緩和された後、複数のガス供給孔２５０ｃより処理室２０１内に噴出する。複数のガス供給孔２５０ｂのそれぞれよりバッファ室２３７内に噴出したガスは、ガス供給孔２５０ｃのそれぞれより処理室２０１内に噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとなる。
このように、本実施形態では、反応管２０３の内壁と、積載された複数のウエハ２００の端部と、で定義される円環状の縦長の空間内、つまり、円筒状の空間内に配置したノズル２４９ａ，２４９ｂおよびバッファ室２３７を経由してガスを搬送している。そして、ノズル２４９ａ，２４９ｂおよびバッファ室２３７にそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃから、ウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内にガスを噴出させている。そして、反応管２０３内におけるガスの主たる流れを、ウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち、水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給でき、各ウエハ２００に形成される膜の膜厚の均一性を向上させることが可能となる。ウエハ２００の表面上を流れたガス、すなわち、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管２３１の方向に向かって流れる。但し、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。
ガス供給管２３２ａからは、所定元素を含む原料として、例えば、少なくともシリコン（Ｓｉ）を含む原料ガス（シリコン含有ガス）であるシリコン系原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
シリコン系原料ガスとは、気体状態のシリコン系原料、例えば、常温常圧下で液体状態であるシリコン系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シリコン系原料等のことである。本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態である液体原料」を意味する場合、「気体状態である原料ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。従って、本明細書において「シリコン系原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態であるシリコン系原料」を意味する場合、「気体状態であるシリコン系原料ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。シリコン系原料ガスとして、例えば、少なくともＳｉとアミノ基（アミン基）とを含む原料ガスであるアミノシラン系原料ガスを用いることができる。アミノシラン系原料とは、アミノ基を有するシラン系原料のことであり、また、メチル基やエチル基やブチル基等のアルキル基を有するシラン系原料でもあり、少なくともＳｉ、窒素（Ｎ）および炭素（Ｃ）を含む原料のことである。すなわち、ここでいうアミノシラン系原料は、有機系の原料ともいえ、有機アミノシラン系原料ともいえる。アミノシラン系原料ガスとしては、例えば、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガスを用いることができる。ＢＴＢＡＳのように常温常圧下で液体状態である液体原料を用いる場合は、液体原料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、原料ガス（ＢＴＢＡＳガス）として供給することとなる。
ガス供給管２３２ｂからは、反応ガスとして、例えば、酸化ガス、すなわち、酸素を含むガス（酸素含有ガス）が、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂ、バッファ室２３７を介して処理室２０１内へ供給される。酸素含有ガスとしては、例えば酸素（Ｏ２）ガスを用いることができる。
ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂ、バッファ室２３７を介して処理室２０１内へ供給される。
各ガス供給管から上述のようなガスをそれぞれ流す場合、主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、所定元素を含む原料を供給する原料供給系、すなわち、原料ガス供給系（シリコン系原料ガス供給系）としてのアミノシラン系原料ガス供給系が構成される。ノズル２４９ａを、アミノシラン系原料ガス供給系に含めて考えてもよい。アミノシラン系原料ガス供給系を、アミノシラン系原料供給系と称することもできる。
また、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、反応ガスを供給する反応ガス供給系、すなわち、反応ガスとしての酸化ガスを供給する酸化ガス供給系（酸素含有ガス供給系）が構成される。ノズル２４９ｂ、バッファ室２３７を、酸化ガス供給系に含めて考えてもよい。酸化ガス供給系を、酸化剤供給系と称することもできる。
また、主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄにより、不活性ガス供給系が構成される。不活性ガス供給系を、パージガス供給系と称することもできる。
バッファ室２３７内には、図２に示すように、導電体からなり、細長い構造を有する２本の棒状電極２６９，２７０が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積層方向に沿って配設されている。棒状電極２６９，２７０のそれぞれは、ノズル２４９ｂと平行に設けられている。棒状電極２６９，２７０のそれぞれは、上部より下部にわたって電極保護管２７５により覆われることで保護されている。棒状電極２６９，２７０のいずれか一方は、整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、他方は、基準電位であるアースに接続されている。整合器２７２を介して高周波電源２７３から棒状電極２６９，２７０間に高周波（ＲＦ）電力を印加することで、棒状電極２６９，２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。主に、棒状電極２６９，２７０、電極保護管２７５によりプラズマ発生器（プラズマ発生部）としてのプラズマ源が構成される。整合器２７２、高周波電源２７３をプラズマ源に含めて考えてもよい。プラズマ源は、後述するようにガスをプラズマ状態に活性化（励起）させる活性化機構（励起部）として機能する。
電極保護管２７５は、棒状電極２６９，２７０のそれぞれをバッファ室２３７内の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７内に挿入できる構造となっている。電極保護管２７５の内部の酸素濃度が外気（大気）の酸素濃度と同程度であると、電極保護管２７５内にそれぞれ挿入された棒状電極２６９，２７０は、ヒータ２０７による熱で酸化されてしまう。電極保護管２７５の内部にＮ２ガスなどの不活性ガスを充填しておくか、不活性ガスパージ機構を用いて電極保護管２７５の内部をＮ２ガスなどの不活性ガスでパージすることで、電極保護管２７５の内部の酸素濃度を低減させ、棒状電極２６９，２７０の酸化を防止することができる。
反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。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および排気バルブ（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バルブである。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。排気管２３１は、反応管２０３に設ける場合に限らず、ノズル２４９ａ，２９４ｂと同様にマニホールド２０９に設けてもよい。
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はマニホールド２０９の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は例えばＳＵＳ等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面にはマニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、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を処理室２０１内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。ボートエレベータ１１５は、ボート２１７およびボート２１７に支持されるウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
基板支持具としてのボート２１７は、複数、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、つまり、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる断熱部材２１８が設けられており、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなるよう構成されている。但し、本実施形態はこのような形態に限定されない。例えば、断熱部材２１８を、石英や炭化シリコン等の耐熱性材料からなる複数枚の断熱板と、これら断熱板を水平姿勢で多段に支持する断熱板ホルダと、により構成してもよい。
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ように構成されている。温度センサ２６３は、ノズル２４９ａ，２４９ｂと同様にＬ字型に構成されており、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
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。
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、後述する膜形成等の基板処理の手順や条件など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、後述する膜形成工程等の基板処理工程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、この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。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、プロセス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。
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄ、バルブ２４３ａ〜２４３ｄ、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、整合器２７２、高周波電源２７３等に接続されている。
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からプロセスレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｄの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作及び圧力センサ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、整合器２７２によるインピーダンス調整動作、高周波電源２７３の電力供給等を制御するように構成されている。
コントローラ１２１は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３を用意し、この外部記憶装置１２３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態のコントローラ１２１を構成することができる。但し、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置１２３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。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、その両方を含む場合がある。
（２）膜形成工程
次に、上述の基板処理装置の処理炉２０２を用いて、半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成（成膜）するシーケンス例について説明する。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。
本実施形態では、
処理室２０１内の基板としてのウエハ２００に対して原料ガスを供給する工程と、
処理室２０１内に残留する原料ガスを排気する工程と、
処理室２０１内のウエハ２００に対して反応ガスを供給する工程と、
処理室２０１内に残留する反応ガスを排気する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上に膜を形成する工程を有し、
ウエハ２００に対して原料ガスを供給する工程では、処理室２０１内の排気を実質的に停止した状態で、処理室２０１内へ原料ガスを供給し、その後、処理室２０１内の排気および原料ガスの供給を実質的に停止した状態で、処理室２０１内へ不活性ガスを供給する。
以下、本実施形態の成膜シーケンスを、図４、図５を用いて具体的に説明する。
ここでは、
処理室２０１内のウエハ２００に対して原料ガスとしてシリコン含有ガスであるＢＴＢＡＳガスを供給する工程と、
処理室２０１内に残留するＢＴＢＡＳガスを排気する工程と、
処理室２０１内のウエハ２００に対して反応ガスとして酸素含有ガスであるＯ２ガスを供給する工程と、
処理室内に残留するＯ２ガスを排気する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上にシリコン酸化膜（以下、ＳｉＯ膜ともいう）を形成する例について説明する。
ここで、
ウエハ２００に対してＢＴＢＡＳガスを供給する工程では、処理室２０１内の排気を実質的に停止した状態で、処理室２０１内へＢＴＢＡＳガスを供給し、その後、処理室２０１内の排気およびＢＴＢＡＳガスの供給を実質的に停止した状態で、処理室２０１内へ不活性ガスとしてＮ２ガスを供給する。
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等との積層体（集合体）」を意味する場合、すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合がある。また、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（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。
従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（又は膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（又は膜）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や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（又は膜）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様であり、その場合、上記説明において、「ウエハ」を「基板」に置き換えて考えればよい。
（ウエハチャージ及びボートロード）
複数のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示すように、複数のウエハ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内に搬入（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。
（圧力調整及び温度調整）
処理室２０１内の圧力、すなわち、ウエハ２００が存在する空間の圧力が所望の圧力（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（圧力調整）。このとき、例えば、バルブ２４３ｃ，２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄから処理室２０１内にＮ２ガスを供給しつつ、ＡＰＣバルブ２４４を全開（フルオープン）とするようにしてもよい。つまり、ＡＰＣバルブ２４４をフィードバック制御することなく単に全開とし、所定量のＮ２ガスを供給することで処理室２０１内の圧力調整を行ってもよい。真空ポンプ２４６は、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常時作動させた状態を維持する。
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（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、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。但し、室温でウエハ２００に対する処理を行う場合は、ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は行わなくてもよい。
続いて、回転機構２６７によるボート２１７及びウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７によるボート２１７及びウエハ２００の回転は、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。
（ＳｉＯ膜形成工程）
その後、次の２つのステップ、すなわち、ステップ１，２を順次実行する。
［ステップ１］
ステップ１では、処理室２０１内の排気を実質的に停止した状態で、処理室２０１内へＢＴＢＡＳガスを供給する（ＢＴＢＡＳガス供給）。その後、処理室２０１内へ不活性ガスとしてのＮ２ガスを供給する（拡散用Ｎ２ガス供給）ことで、ウエハ２００に対してＢＴＢＡＳガスを供給する工程を行う。また、処理室２０１内に残留するＢＴＢＡＳガスを排気する工程（残留ガス除去）を行う。
（ＢＴＢＡＳガス供給）
バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内にＢＴＢＡＳガスを流す。ＢＴＢＡＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ガス供給孔２５０ａから処理室２０１内へ供給される。このとき、ウエハ２００に対してＢＴＢＡＳガスが供給されることとなる（ＢＴＢＡＳガス供給）。
このとき、バッファ室２３７内やノズル２４９ｂ内へのＢＴＢＡＳガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂ、バッファ室２３７を介して処理室２０１内へ供給される。
このとき、排気バルブとしてのＡＰＣバルブ２４４を実質的に閉じた状態とし、処理室２０１内の排気を実質的に停止した状態とする。「実質的に」とは、以下の状態を含む。すなわち、ＡＰＣバルブ２４４を全閉（フルクローズ）とし、処理室２０１内の排気を停止した状態を含む。また、ＡＰＣバルブ２４４を僅かに開き、処理室２０１内を僅かに排気している状態を含む。ここで、ＡＰＣバルブ２４４を僅かに開いて処理室２０１内を僅かに排気するときには、ＢＴＢＡＳガスの単位時間当たりの供給量（供給レート）ＦＢ（ｓｃｃｍ）に対し、処理室２０１内の単位時間当たりの排気量（排気レート）Ｖ（ｓｃｃｍ）を遥かに小さくした状態、つまり、ＦＢ＞＞Ｖとなるようにすることが好ましい。また、後述する理由により、処理室２０１内を僅かに排気した状態とするよりも、ＡＰＣバルブ２４４を全閉とし、処理室２０１内の排気を停止した状態とする方がより好ましい。
以下、本実施形態においては、ＡＰＣバルブ２４４を全閉とし、処理室２０１内の排気を停止した状態でＢＴＢＡＳガスの供給を行うものとする。すなわち、ＡＰＣバルブ２４４をフィードバック制御することなく単に全閉とし、所定量のＢＴＢＡＳガスを供給することで処理室２０１内の圧力調整を行う。このように、処理室２０１内の排気を停止した状態とすることで、ＢＴＢＡＳガスが処理室２０１内に封入されることとなる。また、ＢＴＢＡＳガスの供給を継続する間、処理室２０１内の圧力（実圧）は所定の設定圧力に向かって上昇していく。これにより、ＢＴＢＡＳガスが処理室２０１内に充満した状態をつくり出し、ＢＴＢＡＳガスのウエハ２００上への吸着を一層促すことができる。
このようにウエハ２００に対してＢＴＢＡＳガスを供給することにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、第１の層として、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのＳｉ含有層の形成が開始される。Ｓｉ含有層はＳｉ層であってもよいし、ＢＴＢＡＳガスの吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。
Ｓｉ層とは、Ｓｉにより構成される連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるＳｉ薄膜をも含む総称である。Ｓｉにより構成される連続的な層を、Ｓｉ薄膜という場合もある。Ｓｉ層を構成するＳｉは、アミノ基（アミノ基にアルキル基が結合したままのものも含む）との結合が完全に切れていないものや、水素（Ｈ）との結合が完全に切れていないものも含む。
ＢＴＢＡＳガスの吸着層は、ＢＴＢＡＳガスのガス分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。すなわち、ＢＴＢＡＳガスの吸着層は、ＢＴＢＡＳ分子で構成される１分子層もしくは１分子層未満の厚さの吸着層を含む。ＢＴＢＡＳガスの吸着層を構成するＢＴＢＡＳ分子は、Ｓｉとアミノ基との結合が一部切れたものや、ＳｉとＨとの結合が一部切れたものも含む。すなわち、ＢＴＢＡＳガスの吸着層は、ＢＴＢＡＳガスの物理吸着層であってもよいし、ＢＴＢＡＳガスの化学吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。
ここで、１原子層未満の厚さの層とは不連続に形成される原子層のことを意味しており、１原子層の厚さの層とは連続的に形成される原子層のことを意味している。１分子層未満の厚さの層とは不連続に形成される分子層のことを意味しており、１分子層の厚さの層とは連続的に形成される分子層のことを意味している。Ｓｉ含有層は、Ｓｉ層とＢＴＢＡＳガスの吸着層との両方を含み得るが、上述の通り、Ｓｉ含有層については「１原子層」、「数原子層」等の表現を用いることとする。
ＢＴＢＡＳガスが自己分解（熱分解）する条件下、すなわち、ＢＴＢＡＳの熱分解反応が生じる条件下では、ウエハ２００上にＳｉが堆積することでＳｉ層が形成される。ＢＴＢＡＳガスが自己分解（熱分解）しない条件下、すなわち、ＢＴＢＡＳの熱分解反応が生じない条件下では、ウエハ２００上にＢＴＢＡＳガスが吸着することでＢＴＢＡＳガスの吸着層が形成される。ウエハ２００上にＢＴＢＡＳガスの吸着層を形成するよりも、ウエハ２００上にＳｉ層を形成する方が、成膜速度、すなわち、成膜レートを高くすることができ、好ましい。
ウエハ２００上に形成されるＳｉ含有層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ２での改質の作用がＳｉ含有層の全体に届かなくなる。また、ウエハ２００上に形成可能なＳｉ含有層の厚さの最小値は１原子層未満である。よって、Ｓｉ含有層の厚さは１原子層未満から数原子層程度とするのが好ましい。Ｓｉ含有層の厚さを１原子層以下、すなわち、１原子層または１原子層未満とすることで、後述するステップ２での改質反応の作用を相対的に高めることができ、ステップ２の改質反応に要する時間を短縮することができる。ステップ１のＳｉ含有層の形成に要する時間を短縮することもできる。結果として、１サイクルあたりの処理時間を短縮することができ、トータルでの処理時間を短縮することも可能となる。すなわち、成膜レートを高くすることも可能となる。また、Ｓｉ含有層の厚さを１原子層以下とすることで、膜厚均一性の制御性を高めることも可能となる。
ところで、ＢＴＢＡＳガスを上述のように処理室２０１内へ供給すると、処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの濃度がばらついてしまうことがある。処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの濃度のばらつきの要因としては、例えば、処理室２０１内における各ウエハ２００への供給時間の違い、つまり、ノズル２４９ａ内に供給されてからウエハ２００に到達するまでの時間（経路）の違いが一因として挙げられる。このような供給時間の相違は、処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの供給開始位置の相違から生じる。つまり、ノズル２４９ａの最下端のガス供給孔２５０ａを起点として、ノズル２４９ａの最上端のガス供給孔２５０ａにまでＢＴＢＡＳガスが到達し、そこからＢＴＢＡＳガスが噴出し始めるには所定の時間を要することから生じる。
また、ＢＴＢＡＳガスの供給時間や供給経路の相違により、以下のような現象も生じると考えられる。すなわち、ＢＴＢＡＳガスは、ウエハ２００等に吸着し易く反応性の高いガスである。処理室２０１内へのＢＴＢＡＳガスの供給時、ノズル２４９ａ内を上流側から下流側へ、つまり、ノズル２４９ａ内を下方から上方へと通過していくうちにも、例えばノズル２４９ａの内壁等にＢＴＢＡＳガスが吸着する等して、ＢＴＢＡＳガスの一部が途中で消費されてしまうことがある。この場合、ノズル２４９ａの上方のガス供給孔２５０ａから噴出するＢＴＢＡＳガスの量が、ノズル２４９ａの下方のガス供給孔２５０ｂから噴出するＢＴＢＡＳガスの量より少なくなってしまう。よって、ボート２１７により垂直方向に多段に配列されたウエハ２００のうち、上方に位置するウエハ２００には、下方に位置するウエハ２００よりも、少量のＢＴＢＡＳガスしか供給されないこととなってしまう。このように、処理室２０１内に配列された各ウエハ２００にＢＴＢＡＳガスが到達するまでの経路の長短により、すなわち、ＢＴＢＡＳガスの各ウエハ２００への到達までの所要時間の長短により、各ウエハ２００に対するＢＴＢＡＳガスの供給量が局所的に異なってしまう場合がある。このように、処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの濃度ばらつきの生じる原因は、種々考えられる。
ＢＴＢＡＳガスの供給量に局所的な差が生じると、各ウエハ２００上へのＳｉ含有層の形成速度、すなわち、成膜レートに差が生じてしまう。よって、各ウエハ２００上に形成されるＳｉ含有層の厚さが異なってしまう。また、後述するＳｉ含有層の改質（酸化）の際に、Ｓｉ含有層の厚さによって改質状態、すなわち、酸化具合に差が生じてしまう可能性がある。よって、最終的に形成されるＳｉＯ膜の膜厚や膜質が、ウエハ２００間で不均一になってしまう。
そこで、本実施形態においては、以下のように拡散用Ｎ２ガスの供給を行って、処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの濃度の均一化を図る。
（拡散用Ｎ２ガス供給）
所定時間、あるいは、所定量、ＢＴＢＡＳガスを供給した後、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ガス供給管２３２ａ内を流れ、ガス供給孔２５０ａから処理室２０１内へ供給される（拡散用Ｎ２ガス供給）。このとき、処理室２０１内の排気およびＢＴＢＡＳガスの供給を実質的に停止した状態とする。但し、ガス供給管２３２ｄからのＮ２ガスの供給は継続する。
具体的には、このとき、排気バルブとしてのＡＰＣバルブ２４４を実質的に閉じた状態とし、処理室２０１内の排気を実質的に停止した状態とする。「実質的に」とは、以下の状態を含む。すなわち、ＡＰＣバルブ２４４を全閉とし、処理室２０１内の排気を停止した状態を含む。また、ＡＰＣバルブ２４４を僅かに開き、処理室２０１内を僅かに排気している状態を含む。ここで、ＡＰＣバルブ２４４を僅かに開いて処理室２０１内を僅かに排気するときには、Ｎ２ガスの単位時間当たりの供給量（供給レート）ＦＮ（ｓｃｃｍ）に対し、処理室２０１内の単位時間当たりの排気量（排気レート）Ｖ（ｓｃｃｍ）を遥かに小さくした状態、つまり、ＦＮ＞＞Ｖとなるようにすることが好ましい。
また、「ＢＴＢＡＳガスの供給を実質的に停止した状態」とは、以下の状態を含む。すなわち、バルブ２４３ａを閉じてＢＴＢＡＳガスの処理室２０１内への供給を停止した状態を含む。また、ＭＦＣ２４１ａによりＢＴＢＡＳガスの供給量がごく微量になるよう流量調整し、ＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内へ僅かに供給している状態を含む。ここで、ＢＴＢＡＳガスを僅かに供給するときには、上述のＢＴＢＡＳガスの供給時におけるＢＴＢＡＳガスの単位時間当たりの供給量（供給レート）ＦＢ（ｓｃｃｍ）に対し、Ｎ２ガスの供給時におけるＢＴＢＡＳガスの単位時間当たりの供給量（供給レート）Ｆ０（ｓｃｃｍ）を遥かに小さくした状態、つまり、ＦＢ＞＞Ｆ０となるようにすることが好ましい。
また、後述する理由により、処理室２０１内を僅かに排気した状態とするよりも、ＡＰＣバルブ２４４を全閉とし、処理室２０１内の排気を停止した状態とする方がより好ましい。また、ＢＴＢＡＳガスを僅かに供給した状態とするよりも、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止した状態とする方がより好ましい。
以下、本実施形態においては、ＡＰＣバルブ２４４を全閉とし、処理室２０１内の排気を停止した状態で拡散用Ｎ２ガスの供給を行うものとする。すなわち、ＡＰＣバルブ２４４をフィードバック制御することなく単に全閉とし、所定量のＮ２ガスを供給することで処理室２０１内の圧力調整を行う。またこのとき、ＢＴＢＡＳガスの処理室２０１内への供給を停止するものとする。ＢＴＢＡＳガスの供給を停止しても、処理室２０１内の排気を停止した状態を維持することで、それまでに供給されたＢＴＢＡＳガスが処理室２０１内に封入されている状態を保つことができる。また、Ｎ２ガスの供給を継続する間、処理室２０１内の圧力（実圧）は所定の設定圧力に向かって更に上昇していく。
上述のＢＴＢＡＳガスの供給時およびＮ２ガスの供給時には、処理室２０１内の設定圧力を、例えば１〜１３３００Ｐａ、好ましくは２０〜１３３０Ｐａの範囲内の圧力であって、例えば５３３Ｐａ（４Ｔｏｒｒ）以下の圧力とする。上述のように、処理室２０１内の実際の圧力は、処理室２０１内の排気を停止した状態でＢＴＢＡＳガス又はＮ２ガスを供給することにより、設定圧力に向かって上昇していく。ＭＦＣ２４１ａで制御するＢＴＢＡＳガスの供給流量（供給レート）は、例えば１〜２０００ｓｃｃｍの範囲内の流量であって、例えば１５０ｓｃｃｍなどとする。ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄで制御するＮ２ガスの総供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍ、好ましくは２５０〜３５０ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＢＴＢＡＳガス及びＮ２ガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、それぞれ例えば１〜１００秒、好ましくは２〜３０秒、より好ましくは２〜１０秒の範囲内の時間とする。このとき、ＢＴＢＡＳガスが所定時間、或いは、所定量供給されたところで、ＢＴＢＡＳガスからＮ２ガスへと切り替えればよく、ＢＴＢＡＳガスの供給時間を例えば２秒、Ｎ２ガスの供給時間を例えば５秒などとすることができる。
このときヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば室温以上２００℃以下、好ましくは室温以上１５０℃以下、より好ましくは室温以上１００℃以下の範囲内の温度となるような温度に設定する。ＢＴＢＡＳガスは、ウエハ２００等へ吸着し易く反応性の高いガスである。このため、例えば４０℃以下の室温程度の低温下であっても、ウエハ２００上にＢＴＢＡＳガスを化学吸着させることができ、実用的な成膜レートを得ることができる。本実施形態のように、ウエハ２００の温度を２００℃以下、さらには１５０℃以下、さらには１００℃以下とすることで、ウエハ２００に加わる熱量を低減することができ、ウエハ２００の受ける熱履歴の制御を良好に行うことができる。また、室温以上の温度であれば、ウエハ２００上にＢＴＢＡＳを十分に吸着させることができ、十分な成膜レートが得られることとなる。よって、ウエハ２００の温度は室温以上２００℃以下、好ましくは室温以上１５０℃以下、より好ましくは室温以上１００℃以下の範囲内の温度とするのがよい。
上述のように、処理室２０１内の排気を停止した状態で処理室２０１内へのＢＴＢＡＳガスの供給を継続しても、ＢＴＢＡＳガスが処理室２０１内に均一に行き渡らないことがある。つまり、処理室２０１内へのＢＴＢＡＳガスの供給を継続したままでは、処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの濃度ばらつき、つまり、処理室２０１内の上方と下方とにおけるＢＴＢＡＳガスの局所的な供給量の差は解消されないことがある。
そこで、本実施形態においては、上記のように、ＢＴＢＡＳガスが新たに供給されない状態で、つまり、濃度ばらつきが新たに生じ難い状態で、処理室２０１内へ拡散用Ｎ２ガスを供給する。これにより、処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの拡散を促進させることができる。つまり、処理室２０１内の排気を停止した状態で、処理室２０１内へ拡散用Ｎ２ガスを供給することにより、処理室２０１内は、ガスがいっそう充満された高圧状態となる。このとき、拡散用Ｎ２ガスは、ＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内に拡散させるキャリアガスとして作用する。また、所定方向の動きでみれば、拡散用Ｎ２ガスは、ＢＴＢＡＳガスを例えば処理室２０１の下方から上方へと押し上げるピストンのようにも作用する。これらの作用により、処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの濃度ばらつきが顕著となる前に、ＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内に均一に行き渡らせることができる。つまり、ＢＴＢＡＳガスの供給によりステップ１の当初に生じた濃度ばらつきを緩和して、処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの濃度をより均一化させることができる。
また、本実施形態においては、処理室２０１内の排気およびＢＴＢＡＳガスの供給を停止している。これにより、供給側から直ちに排気側へと至るようなＢＴＢＡＳガスの流れを停止することができる。処理室２０１内でのこのような流れは、処理室２０１内の上方へのＢＴＢＡＳガスの拡散を阻害してしまうことがある。このようなＢＴＢＡＳガスの流れを作らないことで、言わば、ＢＴＢＡＳガスの拡散が飽和した状態（以下、単に飽和状態ともいう）を処理室２０１内に作り出すことができる。そして、ＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内の上方にまで十分に拡散させ、処理室２０１内の状態をＢＴＢＡＳガスがより均一に拡散した状態へと短時間で到達させることができる。つまり、ＢＴＢＡＳガス供給後の処理室２０１内の状態を、処理室２０１の下方から上方にかけてＢＴＢＡＳガスがより均一に拡散した状態へと、短時間で到達させることができる。処理室２０１内の排気を停止しているので、上記のような飽和状態とするために必要な分だけ、ステップ１の当初にＢＴＢＡＳガスを供給しておけば、ステップ１の途中、ＢＴＢＡＳガスが処理室２０１内から排気されてしまうことはない。よって、上記のような飽和状態を維持するためにＢＴＢＡＳガスの供給を継続する必要もない。その後は、上記のような飽和状態を所定時間維持することで、ウエハ２００上へのＢＴＢＡＳガスの吸着やウエハ２００上でのＢＴＢＡＳガスの分解に必要な反応時間、つまり、ウエハ２００上へのＳｉ含有層の形成に必要な反応時間を確保することができる。
処理室２０１内の排気を停止した状態で、処理室２０１内へＢＴＢＡＳガスを所定時間、例えば７秒間供給し続ける場合に比べ、処理室２０１内の排気を停止した状態で、処理室２０１内へＢＴＢＡＳガスを２秒間供給し、その後、処理室２０１内の排気および処理室２０１内へのＢＴＢＡＳガスの供給をそれぞれ停止した状態で、処理室２０１内へＮ２ガスを５秒間供給する場合には、処理室２０１におけるＢＴＢＡＳガスの濃度のばらつきを抑え、処理室２０１へＢＴＢＡＳガスをより均一に拡散させることができる。つまり、ＢＴＢＡＳガスの封じ込めを１段階で行う場合に比べ、ＢＴＢＡＳガスの封じ込めを２段階で行うことで、ＢＴＢＡＳガスを封じ込める時間が同一であっても、処理室２０１におけるＢＴＢＡＳガスの濃度のばらつきを抑え、処理室２０１へＢＴＢＡＳガスをより均一に拡散させることができる。結果として、ＳｉＯ膜の膜厚や膜質のウエハ２００間の均一性（面間均一性）を向上させることができる。
このとき、Ｎ２ガスによりＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内に行き渡らせるには、処理室２０１内の圧力をできるだけ高く維持することが好ましい。但し、本実施形態では、上述の通り、処理室２０１内の設定圧力を例えば５３３Ｐａ以下としている。このように、処理室２０１内の圧力を所定値以下に抑えることで、次に行われる残留ガスの除去を速やかに行うことができ、成膜レートの低下を防ぎ、成膜処理のスループットを維持することができる。
また、ＢＴＢＡＳガスの封じ込めを２段階で行うことで、ＢＴＢＡＳガスの供給停止後すぐに残留ガス除去を行う場合に比べ、Ｓｉ含有層の形成に寄与しないまま排気されるＢＴＢＡＳガスの量を減らすことができる。よって、ＢＴＢＡＳガスの使用量の低減を図ることが可能である。
処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの濃度は、処理室２０１内における上下方向のみならず、水平方向についても均一化させることができる。つまり、拡散用Ｎ２ガスを供給することにより、例えば反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円環状の空間から、多段に配列されるウエハ２００同士で挟まれた空間へと、ＢＴＢＡＳガスを押し込むことができる。すなわち、拡散用Ｎ２ガスを供給することにより、ウエハ２００の外周付近から、ウエハ２００の中心付近へと、ＢＴＢＡＳガスを移動させることができる。これにより、ウエハ２００間のみならず、ウエハ２００の面内におけるＳｉＯ膜の膜厚や膜質の均一性（面内均一性）についても、向上させることができる。
上述した「処理室２０１内に均一にＢＴＢＡＳガスが行き渡った状態」とは、必ずしもＢＴＢＡＳガスが処理室２０１内に完全に均一に分散している状態だけを、つまり、処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの濃度ばらつきがゼロとなった状態だけを指すものではない。例えば、拡散用Ｎ２ガス供給時の処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの濃度分布が、少なくとも、ＢＴＢＡＳガス供給時の処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの濃度分布よりも均一となっていれば、上述の作用効果が得られる。また、拡散用Ｎ２ガス供給時の処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの濃度分布が、少なくとも、拡散用Ｎ２ガスの供給を行わずにＢＴＢＡＳガスの供給を継続した時の処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの濃度分布よりも均一となっていれば、上述の作用効果が得られる。
（残留ガス除去）
所定時間、あるいは、所定量、拡散用Ｎ２ガスを供給した後、ＡＰＣバルブ２４４を例えば全開として、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＳｉ含有層の形成に寄与した後のＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内から排除する（残留ガス除去）。但し、十分な排気量が得られるのであれば、ＡＰＣバルブ２４４は全開としなくともよい。このとき、バルブ２４３ｃ，２４３ｄは開いたままとして、不活性ガスとしてのＮ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＳｉ含有層の形成に寄与した後のＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。
このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ２において悪影響が生じることはない。このとき処理室２０１内へ供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、ステップ２において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
アミノシラン系原料ガスとしては、ＢＴＢＡＳガスのほか、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：２ＤＥＡＳ）ガス等の有機シラン系原料ガスを用いてもよい。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てもよい。
［ステップ２］
（Ｏ２ガス供給）
ステップ１が終了し処理室２０１内の残留ガスを除去した後、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内にＯ２ガスを流す。Ｏ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ガス供給孔２５０ｂからバッファ室２３７内へ供給される。このとき、棒状電極２６９，２７０間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加することで、バッファ室２３７内へ供給されたＯ２ガスはプラズマ励起され、活性種としてガス供給孔２５０ｃから処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このときウエハ２００に対して、プラズマで活性化（励起）されたＯ２ガスが供給されることとなる。
このとき、ノズル２４９ａ内へのＯ２ガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
このとき、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１００Ｐａの範囲内の圧力であって、例えば１Ｐａなどとする。ここでは、例えばＡＰＣバルブ２４４を全開とする。すなわち、ＡＰＣバルブ２４４をフィードバック制御することなく単に全開とし、所定ガスを所定量、供給することで処理室２０１内の圧力を例えば１Ｐａに制御する。ＭＦＣ２４１ｂで制御するＯ２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍ、好ましくは３０００〜４０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｃで制御するＮ２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量であって、例えば１００ｓｃｃｍなどとする。Ｏ２ガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、ステップ１のＢＴＢＡＳガスの供給時と同様な温度帯、すなわち、例えば室温以上２００℃以下、好ましくは室温以上１５０℃以下、より好ましくは室温以上１００℃以下の範囲内の温度となるように設定する。プラズマを用いることで、処理室２０１内の温度をこのような比較的低い温度帯としても、Ｏ２ガスを活性化させることが可能となる。高周波電源２７３から棒状電極２６９，２７０間に印加する高周波電力は、例えば５０〜１０００Ｗの範囲内の電力となるように設定する。
処理室２０１内へ流しているガスはプラズマで励起されたＯ２ガスであり、例えば酸素ラジカル（Ｏ２ ＊）等の活性種を含んでいる。また、処理室２０１内へはＢＴＢＡＳガスは流していない。したがって、Ｏ２ガスは気相反応を起こすことはなく、活性化された状態でウエハ２００に対して供給され、主にこの活性種により、ステップ１でウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層に対して酸化処理が行われる。この活性種の持つエネルギーは、Ｓｉ含有層中に含まれるＳｉ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｈ結合の結合エネルギーよりも高いため、この活性種のエネルギーをＳｉ含有層に与えることで、Ｓｉ含有層中に含まれるＳｉ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｈ結合は切り離される。Ｓｉとの結合を切り離されたＮ、Ｈ、及びＮに結合するＣは、Ｓｉ含有層中から除去され、Ｎ２、Ｈ２、ＣＯ２等として排出される。また、Ｎ、Ｈとの結合が切られることで余ったＳｉの結合手は、活性種に含まれるＯと結びつきＳｉ−Ｏ結合が形成される。このようにして、Ｓｉ含有層はシリコン酸化層（ＳｉＯ層）へと変化させられる（改質される）。
（残留ガス除去）
その後、棒状電極２６９，２７０間への高周波電力の供給を停止する。また、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。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４を例えば全開として、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは反応に寄与した後のＯ２ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する（残留ガス除去）。但し、十分な排気量が得られるのであれば、ＡＰＣバルブ２４４は全開としなくともよい。このとき、バルブ２４３ｃは開いたままとして更にバルブ２４３ｄを開き、不活性ガスとしてのＮ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＳｉＯ層の形成に寄与した後のＯ２ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。
このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ１において悪影響が生じることはない。このとき処理室２０１内へ供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、ステップ１において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
図５には、各ステップにおけるＮ２ガスの目安の流量が、描線の高さにより示されている（図でのＮ２ガスの流量は、残留ガス除去時＞拡散用Ｎ２ガス供給時＞ＢＴＢＡＳガス供給時＞Ｏ２ガス供給時）。このように、少なくともＢＴＢＡＳガス供給時のＮ２ガスの流量よりも拡散用Ｎ２ガス供給時のＮ２ガスの流量を増大させることで、ＢＴＢＡＳガスの供給停止による全体のガス流量の低下を補うことができ、また、Ｎ２ガスによるＢＴＢＡＳガスの処理室２０１内での拡散速度を一層高めることができる。よって、より短時間でＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内に均一に行き渡らせることができる。つまり、より短時間で、処理室２０１内の下方から上方にかけて、ＢＴＢＡＳガスがより均一に拡散した状態とすることができる。また、全体のガス流量の急激な変化による処理室２０１内の圧力変動等を抑制し、安定的に圧力上昇を図ることができる。但し、Ｎ２ガスの各流量やその大小関係はあくまでも一例であって、これに限定されない。
また、図５には、各ステップにおける処理室２０１内の設定圧力が、描線の高さにより示されている（図での設定圧力は、ＢＴＢＡＳガス供給時≒拡散用Ｎ２ガス供給時＞Ｏ２ガス供給時≒残留ガス除去時）。これにより、少なくともウエハ２００へのＢＴＢＡＳガスの供給時、つまり、ＢＴＢＡＳガス供給時および拡散用Ｎ２ガス供給時の処理室２０１内の圧力が、Ｏ２ガス供給時や残留ガス除去時の処理室２０１内の圧力よりも高圧状態に維持されることとなる。つまり、ＢＴＢＡＳガスが処理室２０１内に高圧状態で封入された状態を、より確実に維持することができる。但し、処理室２０１内の各設定圧力やその大小関係はあくまでも一例であって、これに限定されない。
酸素含有ガス、すなわち酸化ガスとしては、Ｏ２ガスの他、オゾン（Ｏ３）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）等を用いてもよい。また、一酸化窒素（ＮＯ）ガスや亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス等を用いてもよい。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てもよい。
（所定回数実施）
上述したステップ１，２を１サイクルとして、このサイクルを１回以上（所定回数）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成及び所定膜厚のＳｉＯ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するＳｉＯ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。
このとき、各ステップにおける処理室２０１内の圧力やガス供給時間等の処理条件を制御することで、ＳｉＯ層における各元素成分、すなわち、Ｓｉ成分、Ｏ成分の割合、つまり、Ｓｉ濃度、Ｏ濃度を調整することができ、ＳｉＯ膜の組成比を制御することができる。
サイクルを複数回行う場合、少なくとも２サイクル目以降の各ステップにおいて、「ウエハ２００に対して所定のガスを供給する」と記載した部分は、「ウエハ２００上に形成されている層に対して、すなわち、積層体としてのウエハ２００の最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味し、「ウエハ２００上に所定の層を形成する」と記載した部分は、「ウエハ２００上に形成されている層の上、すなわち、積層体としてのウエハ２００の最表面の上に所定の層を形成する」ことを意味している。この点は、上述の通りである。この点は、後述する変形例等においても同様である。
（パージ及び大気圧復帰）
所定組成及び所定膜厚のＳｉＯ膜を形成する成膜処理がなされたら、バルブ２４３ｃ，２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄのそれぞれから不活性ガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、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（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）。
（ボートアンロード及びウエハディスチャージ）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、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。その後、処理済のウエハ２００はボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。
（３）本実施形態により得られる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
（ａ）処理室２０１内の排気を実質的に停止した状態で、処理室２０１内のウエハ２００に対してＢＴＢＡＳガスを供給している。これにより、ＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内に封入することができ、ウエハ２００上へのＢＴＢＡＳガスの吸着を促進させることができる。結果として、ＳｉＯ膜の成膜レートを向上させることができる。また、ＳｉＯ膜の段差被覆性（ステップカバレッジ）を向上させることもできる。また、ウエハ２００の面間および面内におけるＳｉＯ膜の膜厚や膜質の均一性を向上させることもできる。
（ｂ）処理室２０１内の排気およびＢＴＢＡＳガスの供給を実質的に停止した状態で、処理室２０１内へ拡散用Ｎ２ガスを供給している。拡散用Ｎ２ガスは、キャリアガスとして作用し、また、ピストンとしても作用する。これらの作用により、例えばウエハ２００の外周付近から中心付近へ、つまり、水平方向へＢＴＢＡＳガスを移動させることもできる。また、処理室２０１内の下方から上方へ、つまり、垂直方向へＢＴＢＡＳガスを移動させることもできる。すなわち、ＢＴＢＡＳガスを処理室２０１に均一に行き渡らせることができる。結果として、ウエハ２００の面間（垂直方向）および面内（水平方向）におけるＳｉＯ膜の膜厚や膜質の均一性を向上させることができる。
原料ガスとして、吸着し易く反応性が高いＢＴＢＡＳガスを用いてＳｉＯ膜を形成しようとすると、供給経路でのＢＴＢＡＳガスの吸着等が起こり易くなってしまう。このため、処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの濃度がばらついて、ウエハ２００上に形成するＳｉＯ膜の膜厚や膜質の面間、面内の均一性が損なわれる恐れがある。
このような課題に対し、例えば処理室２０１内の温度に上下方向の勾配をつけることで、ＳｉＯ膜の成膜レートが均一になるよう調整し、これにより、ウエハ２００間でのＳｉＯ膜の膜厚や膜質の不均一性を改善する方法も考えられる。しかしながら、本実施形態のように、比較的低温にて成膜が行われる条件下では、上記のような温度勾配が付け難く、面間、面内の均一性の向上を図ることは困難である。
そこで、本実施形態では拡散用Ｎ２ガスの供給を行う。これにより、このような濃度のばらつきを低減し、ウエハ２００上に形成するＳｉＯ膜の膜厚や膜質の面間均一性および面内均一性を向上させることができる。
（ｃ）処理室２０１内のウエハ２００に対してＢＴＢＡＳガスを供給する工程では、ＢＴＢＡＳガスの供給と拡散用Ｎ２ガスの供給との２段階でＢＴＢＡＳガスの封じ込めを行っている。これにより、ＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内に十分に拡散させ、処理室２０１内の状態をＢＴＢＡＳガスがより均一に拡散した状態へと短時間で到達させることができる。これにより、ウエハ２００上へのＳｉ含有層の形成に必要な反応時間を確保することができる。また、Ｓｉ含有層の形成に寄与せず排気されるＢＴＢＡＳガスの量を減らすことができる。結果として、ＢＴＢＡＳガスの使用量を低減することができ、成膜コストを下げることができる。
（ｄ）処理室２０１内のウエハ２００に対してＢＴＢＡＳガスを供給する工程では、処理室２０１内を所定圧力以下としている。これにより、次に行う残留ガス除去で処理室２０１内を短時間で排気することができる。結果として、成膜レートの低下を防ぎ、成膜処理のスループットを維持することができる。
（ｅ）ウエハ２００に対してＢＴＢＡＳガスを供給するとき、すなわち、処理室２０１内へＢＴＢＡＳガスを供給するとき及び処理室２０１内へ拡散用Ｎ２ガスを供給するときは、処理室２０１内の排気を停止した状態としている。これにより、より確実にＢＴＢＡＳガスを封じ込めることができ、ＢＴＢＡＳガスのウエハ２００上への吸着を一層促すことができる。また、ステップ１の１回分の反応に必要な分量のＢＴＢＡＳガスを、ステップ１の当初に供給しておけば、ステップ１の途中、ＢＴＢＡＳガスが処理室２０１内から排気されることがなく、ＢＴＢＡＳガスの供給を継続する必要もない。結果として、ＢＴＢＡＳガスの使用量を低減することができ、成膜コストを下げることができる。
また、処理室２０１内へ拡散用Ｎ２ガスを供給するときは、処理室２０１内の排気およびＢＴＢＡＳガスの供給を停止した状態とする。これにより、処理室２０１内における供給側から直ちに排気側へと至るＢＴＢＡＳガスの流れを停止することができ、処理室２０１内にＢＴＢＡＳガスの拡散が飽和した状態を作り出すことが可能となる。つまり、ＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内の上方へ十分に拡散させ、より均一な状態へと短時間で到達させることができる。
また、処理室２０１内へＢＴＢＡＳガスを供給するとき及び処理室２０１内へ拡散用Ｎ２ガスを供給するとき、単に、処理室２０１内の排気を停止した状態とする。つまり、ＡＰＣバルブ２４４を単に全閉とすればよく、フィードバック制御によりＡＰＣバルブ２４４の開度を細かく調整する必要がない。すなわち、ＡＰＣバルブ２４４や圧力の制御が容易となる。
（ｆ）処理室２０１内へ拡散用Ｎ２ガスを供給するときは、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止した状態としている。これにより、処理室２０１内にＢＴＢＡＳガスの新たな濃度ばらつきが生じ難く、より短時間で処理室２０１内におけるＢＴＢＡＳガスの濃度の均一化を図ることができる
（ｇ）処理室２０１内へ拡散用Ｎ２ガスを供給するときは、処理室２０１内へＢＴＢＡＳガスを供給するときよりも、Ｎ２ガスの流量を増大させている。これにより、Ｎ２ガスによるＢＴＢＡＳガスの処理室２０１内での拡散速度を一層高めることができ、より短時間でＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内に均一に行き渡らせることができる。また、ＢＴＢＡＳガスの供給停止による全体のガス流量の低下を抑え、安定的に処理室２０１内を昇圧することができる。
（４）本実施形態の変形例
次に、本実施形態の変形例について、図６を用いて説明する。
図６（ａ）に示す変形例の成膜シーケンスにおいては、
処理室２０１内のウエハ２００に対してＢＴＢＡＳガスを供給する工程では、処理室２０１内を僅かに排気した状態で、処理室２０１内へＢＴＢＡＳガスを供給し、その後、処室２０１内を僅かに排気し、ＢＴＢＡＳガスを僅かに供給した状態で、処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。この場合においても、処理条件は、例えば図５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。
処理室２０１内を僅かに排気した状態とすることで、処理室２０１内が急激に昇圧してしまうことを抑制したり、処理室２０１内を所定圧力以下に維持したりすることが容易となる。この場合においても、ＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内に均一に短時間で行き渡らせることができ、図５に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。
また、ＢＴＢＡＳガスが僅かに供給された状態とすることで、Ｓｉ含有層の形成等で消費されたＢＴＢＡＳガスの消費分を補充することができる。この場合においても、ＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内に均一に短時間で行き渡らせることができ、図５に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。
但し、図５に示す成膜シーケンスのように、処理室２０１内の排気およびＢＴＢＡＳガスの供給を停止することで、供給側から直ちに排気側へと至るようなＢＴＢＡＳガスの流れを停止することができ、一層高い効果が得られる。ステップ１の途中、処理室２０１内から無駄にＢＴＢＡＳガスが排気されてしまうことも抑制することができる。よって、図５に示す成膜シーケンスの方が、図６（ａ）に示す成膜シーケンスよりも、より短時間でより均一にＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内に拡散させることができ、また、ＢＴＢＡＳガスの使用量をいっそう低減することができる点で、好ましい。
また、図６（ｂ）に示す他の変形例の成膜シーケンスにおいては、
図５に示す成膜シーケンスのステップ１にあたる工程のうち、ＢＴＢＡＳガスの供給と拡散用Ｎ２ガスの供給とを複数回繰返した後、残留ガスの除去を行う工程と、上述の実施形態のステップ２にあたる工程と、を含むサイクルを所定回数行う。
すなわち、
処理室２０１内のウエハ２００に対してＢＴＢＡＳガスを供給する工程を所定回数繰り返す工程と、
処理室２０１内に残留するＢＴＢＡＳガスを排気する工程と、
処理室２０１内のウエハ２００に対してＯ２ガスを供給する工程と、
処理室２０１内に残留するＯ２ガスを排気する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する。この場合においても、処理条件は、例えば図５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。
ここで、
ウエハ２００に対してＢＴＢＡＳガスを供給する工程では、処理室２０１内の排気を実質的に停止した状態で、処理室２０１内へＢＴＢＡＳガスを供給し、その後、処理室２０１内の排気およびＢＴＢＡＳガスの供給を実質的に停止した状態で、処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。
このように、Ｏ２ガスを供給する工程に対し、ＢＴＢＡＳガスを供給する工程の回数を増減させることで、ウエハ２００の面間、面内のＳｉＯ膜の膜厚や膜質の均一性を一層精度よく制御することができる。
ウエハ２００の面間、面内のＳｉＯ膜の膜厚や膜質の均一性の制御性は、ＢＴＢＡＳガスの供給量を適宜増減させることや、拡散用Ｎ２ガスの供給時間を適宜増減させることによっても、向上させることができる。
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明した。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。
例えば、上述の実施形態においては、ＢＴＢＡＳガスを供給するノズル２４９ａから拡散用Ｎ２ガスを供給する例について説明した。但し、本発明はこのような形態に限定されない。つまり、拡散用Ｎ２ガスを、ＢＴＢＡＳガスを供給するラインとは異なるラインから供給してもよい。また、拡散用Ｎ２ガスの供給を、ノズル２４９ａのようなロングノズルではなく、例えばボート２１７の下端近傍にガス供給孔を有するショートノズルから行ってもよい。これにより、処理室２０１内の下方のＢＴＢＡＳガスを上方へと押し上げる効果を高めることができる。
また、上述の実施形態においては、ＢＴＢＡＳガスを供給するノズル２４９ａが、同一の開口面積および開口ピッチを有するガス供給孔２５０ａを複数備える例について説明した。但し、本発明はこのような形態に限定されない。つまり、各ガス供給孔の開口面積や開口ピッチは同一でなくともよい。例えば、ＢＴＢＡＳガスを供給するノズル２４９ａは、ノズルの上流側から下流側に向かって、ガス供給孔の開口面積が大きくなるよう形成されていてもよく、開口ピッチが小さくなるよう形成されていてもよい。これにより、ノズル２４９ａの下流側からのＢＴＢＡＳガスの供給量を増大させ、処理室２０１内の濃度ばらつきが一層緩和され易くなる。
また、上述の実施形態においては、ＢＴＢＡＳガスをノズル２４９ａのようなロングノズルを用いて処理室２０１内へ供給する例について説明した。但し、本発明はこのような形態に限定されない。つまり、ＢＴＢＡＳガスの供給にショートノズルを用いることも可能である。処理室２０１内の上方へとＢＴＢＡＳガスを誘導する誘導路となり得るロングノズルとは異なり、ショートノズルを用いることによってＢＴＢＡＳガスが処理室２０１内の上方に一層行き渡り難くなったとしても、図５、図６に示した各成膜シーケンスによれば、ＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内に均一に行き渡らせることができる。
また、上述の実施形態においては、拡散用Ｎ２ガスの供給により、ＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内に拡散させる例について説明した。但し、本発明はこのような形態に限定されない。すなわち、処理室２０１内への拡散用Ｎ２ガスの供給を行わなくともよい。つまり、処理室２０１内へのＢＴＢＡＳガスの供給を停止した後、処理室２０１内への拡散用Ｎ２ガスの供給を行わずに処理室２０１内の排気を所定時間停止して、ＢＴＢＡＳガスを処理室２０１内へ拡散させてもよい。但し、拡散用Ｎ２ガスの供給を行うことで、上述のようにＢＴＢＡＳガスの処理室２０１内への拡散を促進できるほか、処理室２０１内の下方から上方にかけてＢＴＢＡＳガスがより均一に拡散した状態に、より短時間で到達させることができる。また、拡散用Ｎ２ガスの供給を行うことで、例えばノズル２４９ａ内に残留、あるいは吸着したＢＴＢＡＳガスを押し出す効果も得られる。これにより、ＢＴＢＡＳガスの使用量を一層低減することができる。
また、上述の実施形態の成膜シーケンスにおいては、ＡＰＣバルブ２４４をフィードバック制御することなく単に全開または全閉とする例についても説明した。この場合、圧力調整部としてのＡＰＣバルブ２４４に替えて、全開／全閉の２状態のみを有する排気バルブとしての開閉バルブ等を用いてもよい。これにより、排気系の構成を簡素化することができ、基板処理装置をより安価で単純な構造とすることができる。
また、上述の実施形態の成膜シーケンスにおいては、ＳｉＯ膜の形成を室温にて行う例についても説明した。この場合、ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱を行う必要はなく、基板処理装置にヒータ２０７を設けなくともよい。これにより、基板処理装置の構成を簡素化することができ、基板処理装置の製造コスト、つまり、基板処理コストを低減させることができる。
また、上述の実施形態では、ＳｉＯ膜の成膜に用いる原料ガスとして、アミノシラン系原料ガスを用いる例について説明した。但し、本発明はこのような形態に限定されない。つまり、原料ガスとして、例えばクロロシラン系原料ガスを用いてもよい。クロロシラン系原料ガスとしては、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスの他、テトラクロロシランすなわちシリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガス、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス等の無機原料ガスを用いてもよい。また、原料ガスとして、クロロシラン系以外のハロゲン系のシラン系原料ガス、例えば、フルオロシラン系原料ガス等を用いてもよい。フルオロシラン系原料ガスとしては、例えば、テトラフルオロシラン、すなわち、シリコンテトラフルオライド（ＳｉＦ４）ガスや、ヘキサフルオロジシラン（Ｓｉ２Ｆ６）ガス等のフッ化ケイ素ガスを用いることができる。アミノシラン系原料ガス、クロロシラン系原料ガス、フルオロシラン系原料ガスのように、吸着し易く反応性の高いガスを原料ガスとして用いた場合、本発明の効果をより一層奏し易くなる。この場合、酸素含有ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。
また、上述の実施形態では、プラズマで励起させたＯ２ガスを用いてＳｉ含有層を改質（酸化）する例について説明した。但し、本発明はこのような形態に限定されない。つまり、Ｏ２ガスは熱的に活性化（励起）させてもよい。また、酸素含有ガスとして例えばＨ２Ｏガス等にピリジン（Ｃ５Ｈ５Ｎ）ガス等の触媒を添加して用いてもよい。触媒の働きにより、プラズマや熱を用いずとも、酸素含有ガスによる酸化反応を促進させることができる。また、このようなＣ５Ｈ５Ｎガス等の触媒は、反応ガス（酸素含有ガス）に添加して用いるだけでなく、ＨＣＤＳガス等の所定の原料ガスに添加して用いることもできる。すなわち、原料ガスおよび反応ガスのうち少なくともいずれかにＣ５Ｈ５Ｎガス等の触媒を添加して用いることによっても、上述の実施形態と同様の成膜を行うことができる。
また、上述の実施形態では、反応ガスとしてＯ２ガス等の酸素含有ガスを用いて酸化膜を形成する例について説明した。但し、本発明はこのような形態に限定されない。例えば、反応ガスとして窒素含有ガスを用いてＳｉ含有層を窒化させてＳｉＮ膜を形成してもよい。また、例えば、反応ガスとして炭素含有ガスを用いてＳｉ含有層中にＣを添加し、ＳｉＣ膜を形成してもよい。あるいは、反応ガスとして酸素含有ガス、窒素含有ガス、炭素含有ガスを適宜組み合わせて、ＳｉＯＮ膜やＳｉＯＣ膜やＳｉＣＮ膜やＳｉＯＣＮ膜等のＳｉ系絶縁膜を形成してもよい。窒素含有ガスとしては、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスの他、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス、これらの化合物を含むガス等を用いることができる。炭素含有ガスとしては、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガスの他、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガス、エチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス等の炭化水素系のガスを用いることができる。
また、上述の実施形態では、半導体元素であるＳｉを含むＳｉ系絶縁膜（ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＯＣＮ膜等）を形成する例について説明した。但し、本発明はこのような形態に限定されない。つまり、本発明は、例えばチタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属元素を含む金属系薄膜を形成する場合にも適用することができる。
この場合、上述の実施形態におけるシリコン系原料ガスの代わりに、金属系原料ガスを用い、上述の実施形態と同様なシーケンスにより成膜を行うことができる。すなわち、
処理室２０１内のウエハ２００に対して金属系原料ガスを供給する工程と、
処理室２０１内に残留する金属系原料ガスを排気する工程と、
処理室２０１内のウエハ２００に対して反応ガスを供給する工程と、
処理室２０１内に残留する反応ガスを排気する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上に膜を形成する。
ウエハ２００に対して金属系原料ガスを供給する工程では、処理室２０１内の排気を実質的に停止した状態で、処理室２０１内へ金属系原料ガスを供給し、その後、処理室２０１内の排気および金属系原料ガスの供給を実質的に停止した状態で、処理室２０１内へ不活性ガスを供給する。
例えば、Ｔｉを含む金属系薄膜（ＴｉＯ膜、ＴｉＮ膜、ＴｉＣ膜、ＴｉＯＮ膜、ＴｉＯＣ膜、ＴｉＣＮ膜、ＴｉＯＣＮ膜等）を形成する場合は、原料ガスとして、テトラキスエチルメチルアミノチタニウム（Ｔｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］４、略称：ＴＥＭＡＴ）、テトラキスジメチルアミノチタニウム（Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：ＴＤＭＡＴ）、テトラキスジエチルアミノチタニウム（Ｔｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］４、略称：ＴＤＥＡＴ）等のＴｉおよびアミノ基を含むガスや、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ４）等のＴｉおよびクロロ基を含むガスや、チタニウムテトラフルオライド（ＴｉＦ４）等のＴｉおよびフルオロ基を含むガスを用いることができる。反応ガス（酸素含有ガス、窒素含有ガス、炭素含有ガス）としては、上述のガスと同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。
また例えば、Ｚｒを含む金属系薄膜（ＺｒＯ膜、ＺｒＮ膜、ＺｒＣ膜、ＺｒＯＮ膜、ＺｒＯＣ膜、ＺｒＣＮ膜、ＺｒＯＣＮ膜等）を形成する場合は、原料ガスとして、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］４、略称：ＴＥＭＡＺ）、テトラキスジメチルアミノジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：ＴＤＭＡＺ）、テトラキスジエチルアミノジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］４、略称：ＴＤＥＡＺ）等のＺｒおよびアミノ基を含むガスや、ジルコニウムテトラクロライド（ＺｒＣｌ４）等のＺｒおよびクロロ基を含むガスや、ジルコニウムテトラフルオライド（ＺｒＦ４）等のＺｒおよびフルオロ基を含むガスを用いることができる。反応ガス（酸素含有ガス、窒素含有ガス、炭素含有ガス）としては、上述のガスと同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。
また例えば、Ｈｆを含む金属系薄膜（ＨｆＯ膜、ＨｆＮ膜、ＨｆＣ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＯＣ膜、ＨｆＣＮ膜、ＨｆＯＣＮ膜等）を形成する場合は、原料ガスとして、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］４、略称：ＴＥＭＡＨ）、テトラキスジメチルアミノハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：ＴＤＭＡＨ）、テトラキスジエチルアミノハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］４、略称：ＴＤＥＡＨ）等のＨｆおよびアミノ基を含むガスや、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ４）等のＨｆおよびクロロ基を含むガスや、ハフニウムテトラフルオライド（ＨｆＦ４）等のＨｆおよびフルオロ基を含むガスを用いることができる。反応ガス（酸素含有ガス、窒素含有ガス、炭素含有ガス）としては、上述のガスと同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。
また例えば、Ｔａを含む金属系薄膜（ＴａＯ膜、ＴａＮ膜、ＴａＣ膜、ＴａＯＮ膜、ＴａＯＣ膜、ＴａＣＮ膜、ＴａＯＣＮ膜等）を形成する場合は、原料ガスとして、タンタルペンタクロライド（ＴａＣｌ５）等のＴａおよびクロロ基を含むガスや、タンタルペンタフルオライド（ＴａＦ５）等のＴａおよびフルオロ基を含むガスを用いることができる。反応ガス（酸素含有ガス、窒素含有ガス、炭素含有ガス）としては、上述のガスと同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。
また例えば、Ａｌを含む金属系薄膜（ＡｌＯ膜、ＡｌＮ膜、ＡｌＣ膜、ＡｌＯＮ膜、ＡｌＯＣ膜、ＡｌＣＮ膜、ＡｌＯＣＮ膜等）を形成する場合は、原料ガスとして、アルミニウムトリクロライド（ＡｌＣｌ３）等のＡｌおよびクロロ基を含むガスや、アルミニウムトリフルオライド（ＡｌＦ３）等のＡｌおよびフルオロ基を含むガスを用いることができる。反応ガス（酸素含有ガス、窒素含有ガス、炭素含有ガス）としては、上述のガスと同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。
また例えば、Ｍｏを含む金属系薄膜（ＭｏＯ膜、ＭｏＮ膜、ＭｏＣ膜、ＭｏＯＮ膜、ＭｏＯＣ膜、ＭｏＣＮ膜、ＭｏＯＣＮ膜等）を形成する場合は、原料ガスとして、モリブデンペンタクロライド（ＭｏＣｌ５）等のＭｏおよびクロロ基を含むガスや、モリブデンペンタフルオライド（ＭｏＦ５）等のＭｏおよびフルオロ基を含むガスを用いることができる。反応ガス（酸素含有ガス、窒素含有ガス、炭素含有ガス）としては、上述のガスと同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。
すなわち、本発明は、半導体元素や金属元素等の所定元素を含む薄膜を形成する場合に好適に適用することができる。
これらの各種薄膜の成膜に用いられるプロセスレシピ（処理手順や処理条件が記載されたプログラム）は、基板処理の内容（形成する薄膜の膜種、組成比、膜質、膜厚等）に応じて、それぞれ個別に用意する（複数用意する）ことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理の内容に応じて、複数のプロセスレシピの中から、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。具体的には、基板処理の内容に応じて個別に用意された複数のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体（外部記憶装置１２３）を介して、基板処理装置が備える記憶装置１２１ｃ内に予め格納（インストール）しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理装置が備えるＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のプロセスレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。このように構成することで、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成できるようになる。また、オペレータの操作負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。
上述のプロセスレシピは、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プロセスレシピを変更することで用意してもよい。プロセスレシピを変更する場合は、変更後のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセス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プロセスレシピを直接変更するようにしてもよい。
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、主に面間均一性の向上を図りつつ膜を形成する例について説明した。本発明はこれに限定されず、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、主に面内均一性の向上を図りつつ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（Ｈｏｔ Ｗａｌｌ）型の処理炉を有す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。本発明はこれに限定されず、コールドウォール（Ｃｏｌｄ Ｗａｌｌ）型の処理炉を有する基板処理装置にも好適に適用できる。これらの場合においても、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。
上述の各実施形態等は、適宜組み合わせて用いることができる。また、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。
本発明の実施例として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、上述の実施形態の成膜シーケンスによりウエハ上にＳｉＯ膜を形成する処理を行った。このとき、ウエハに対してＢＴＢＡＳガスを供給する工程では、ＡＰＣバルブは全閉とし、処理室内の排気を停止した状態で、処理室内へのＢＴＢＡガスの供給、拡散用Ｎ２ガスの供給を行った。拡散用Ｎ２ガスの供給は、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止した状態で行った。
また、比較例として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、図１１に示す成膜シーケンスによりウエハ上にＳｉＯ膜を形成する処理を行った。図１１に示すように、比較例において、ウエハに対してＢＴＢＡＳガスを供給する工程では、拡散用Ｎ２ガスの供給を行わず、処理室内の排気を停止した状態で、処理室内に継続的にＢＴＢＡＳガスを供給した。ＢＴＢＡＳガスの供給停止後は、直ちに残留ガスの排気を行った。
図７は、実施例および比較例におけるＳｉＯ膜の膜厚とその面間均一性を示すグラフである。グラフの縦軸はＳｉＯ膜の膜厚（Å）を示しており、横軸はボート内におけるウエハの収容位置（上段：Ｔｏｐ、中段：Ｃｅｎｔｅｒ、下段：Ｂｏｔｔｏｍ）を示している。グラフ上の△印は、各収容位置での実施例のウエハにおけるＳｉＯ膜の面内平均膜厚を示しており、◆印は、各収容位置での比較例のウエハにおけるＳｉＯ膜の面内平均膜厚を示している。実施例、比較例の各プロットの傍に記載された数値はＳｉＯ膜の膜厚の面間均一性（±％）を示している。面間均一性は、全ウエハにおけるＳｉＯ膜の面内平均膜厚のうちの最大値および最小値、すなわち、面間最大膜厚および面間最小膜厚と、全ウエハにおけるＳｉＯ膜の膜厚の平均値、すなわち、面間平均膜厚とを用いて以下の式（１）により求めた。面間均一性は、ウエハ面間でのＳｉＯ膜の膜厚のばらつきを示し、値が小さいほどばらつきが小さい（より均一である）ことを意味する。
面間均一性＝［（面間最大膜厚−面間最小膜厚）／（面間平均膜厚×２）］×１００（±％）・・・（１）
図７によれば、比較例に比べて実施例のほうが、面間均一性が向上している。特に、ボート上段（Ｔｏｐ）のウエハにおけるＳｉＯ膜の膜厚が大きく落ち込んでいる比較例に比べ、実施例ではボート上段（Ｔｏｐ）のウエハにおけるＳｉＯ膜の膜厚値がボート中段（Ｃｅｎｔｅｒ）、下段（Ｂｏｔｔｏｍ）のウエハにおけるＳｉＯ膜の膜厚値と略同等となっている。実施例では、ＢＴＢＡＳガスが処理室内の上下方向に均一に行き渡ったためと考えられる。このように、上述の実施形態の成膜シーケンスによりＳｉＯ膜の形成を行うことで、ＳｉＯ膜の膜厚の面間均一性が向上することがわかる。
図８は、実施例および比較例におけるＳｉＯ膜の膜厚の面内均一性を示すグラフである。グラフの縦軸はＳｉＯ膜の膜厚の面内均一性（±％）を示しており、横軸はボート内におけるウエハの収容位置（上段：Ｔｏｐ、中段：Ｃｅｎｔｅｒ、下段：Ｂｏｔｔｏｍ）を示している。グラフ上の△印は、各収容位置での実施例のウエハにおけるＳｉＯ膜の膜厚の面内均一性を示しており、◆印は、各収容位置での比較例のウエハにおけるＳｉＯ膜の膜厚の面内均一性を示している。面内均一性は、所定の収容位置におけるウエハ面内でのＳｉＯ膜の膜厚の最大値および最小値、すなわち、面内最大膜厚および面内最小膜厚と、このウエハにおけるＳｉＯ膜の面内平均膜厚とを用いて以下の式（２）により求めた。面内均一性は、ウエハ面内でのＳｉＯ膜の膜厚のばらつきを示し、値が小さいほどばらつきが小さい（より均一である）ことを意味する。
面内均一性＝［（面内最大膜厚−面内最小膜厚）／（面内平均膜厚×２）］×１００（±％）・・・（２）
図８によれば、ボート内での収容位置に関わらず、実施例では比較例と同等以上の良好な面内均一性が得られている。実施例では、ＢＴＢＡＳガスが、処理室内の上下方向のみならず、水平方向にも均一に行き渡ったためと考えられる。上述の実施形態の成膜シーケンスによりＳｉＯ膜の形成を行うことで、ＳｉＯ膜の膜厚の面内均一性が向上することがわかる。
図９は、実施例および比較例におけるＢＴＢＡＳガスの使用量を示すグラフである。グラフの縦軸は、各成膜シーケンスにおけるＢＴＢＡＳガスの使用量（ａ．ｕ．：任意単位）を示している。横軸上の白抜きの棒グラフは実施例の測定結果を示しており、斜線の入った棒グラフは比較例の測定結果を示している。各棒グラフの上方には、ＢＴＢＡＳガスの使用量が数値で示されている。ＢＴＢＡＳガスの使用量は、ＢＴＢＡＳガスの単位時間あたりの供給量（供給流量）とＢＴＢＡＳガスの供給時間とを掛け合わせて算出される値であり、図９では任意単位で示されている。
図９によれば、実施例では、ＢＴＢＡＳガスの使用量が比較例よりも約５０％削減されている。上述の実施形態の成膜シーケンスを用いることで、シリコン含有層の形成に寄与せず処理室内から無駄に排気されてしまうＢＴＢＡＳガスを減らすことができ、ＳｉＯ膜の成膜に必要なＢＴＢＡＳガスの使用量を総じて減らすことができることが分かる。
続いて、上述の実施形態の成膜シーケンスを用いた本発明の実施例において、ＢＴＢＡＳガスの１サイクル当たりの供給流量を変化させ、形成されるＳｉＯ膜の膜厚とその面内均一性を測定した。
図１０は、実施例においてＢＴＢＡＳガスの供給流量を変化させたときの測定データを示す図であり、（ａ）はＳｉＯ膜の膜厚とその面内均一性を示すグラフであり、（ｂ）はＳｉＯ膜の膜厚の面内分布図である。図１０（ａ）のグラフの左側の縦軸はＳｉＯ膜の膜厚（Å）を示しており、右側の縦軸はＳｉＯ膜の膜厚の面内均一性（±％）を示している。グラフの横軸はＢＴＢＡＳガスの供給流量（ｓｃｃｍ）を示している。グラフ上の◆印は、各供給流量におけるＳｉＯ膜の面内平均膜厚を示しており、□印は、各供給流量におけるＳｉＯ膜の膜厚の面内均一性を示している。図１０（ｂ）の左側は、ＢＴＢＡＳガスの供給流量が１００ｓｃｃｍのときのＳｉＯ膜の膜厚の面内分布図であり、右側は、ＢＴＢＡＳガスの供給流量が２００ｓｃｃｍのときのＳｉＯ膜の膜厚の面内分布図である。
図１０（ａ）によれば、ＢＴＢＡＳガスの供給流量を１００ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍへと増加させる間、ＳｉＯ膜の膜厚の面内均一性は略一定で良好に保たれている。これは、上述の実施形態の成膜シーケンスを用いたためと考えられる。また、図１０（ａ）に示すように、ＢＴＢＡＳガスの供給流量を１００ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍへと増加させた場合、ＳｉＯ膜の面内平均膜厚が増加していく。また、図１０（ｂ）に示すように、ＢＴＢＡＳガスの供給流量を１００ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍへと増加させた場合、ウエハ面内のＳｉＯ膜の膜厚分布が反転する。つまり、ＢＴＢＡＳガスの供給流量が１００ｓｃｃｍのとき、ＳｉＯ膜はウエハ中心部が薄く（図中、色が濃い領域）、これを挟んで両側の外周部が厚い（図中、色が淡い領域）凹形の膜厚分布となっている。一方で、ＢＴＢＡＳガスの供給流量が２００ｓｃｃｍのとき、ＳｉＯ膜はウエハ中心部が厚く（図中、色が淡い領域）、これを挟んで両側の外周部が薄い（図中、色が濃い領域）凸形の膜厚分布となっている。このように、上述の実施形態の成膜シーケンスにおいては、ＢＴＢＡＳガスの供給流量を変化させることで、ＳｉＯ膜の膜厚の面内分布を凹形から凸形の間で反転させることができることがわかる。すなわち、ＢＴＢＡＳガスの供給流量の調整により、ＳｉＯ膜の膜厚の面内分布がより平坦になるよう変化させる等、ＳｉＯ膜の膜厚の面内均一性をより緻密に制御することができることがわかる。
＜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。
（付記１）
本発明の一態様によれば、
処理室内の基板に対して原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内に残留する前記原料ガスを排気する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して反応ガスを供給する工程と、
前記処理室内に残留する前記反応ガスを排気する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程では、前記処理室内の排気を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ前記原料ガスを供給し、その後、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ不活性ガスを供給する半導体装置の製造方法が提供される。
ここで、「各工程を含むサイクルを所定回数行う」とは、このサイクルを１回行う場合と、このサイクルを複数回繰り返す場合との両方を含む。すなわち、このサイクルを１回以上（所定回数）行うことを意味する。また、ここで、「原料ガスを供給する工程と、原料ガスを排気する工程と、反応ガスを供給する工程と、反応ガスを排気する工程と、を含むサイクル」には、各工程が任意の回数、任意の順番で含まれていてよい。
（付記２）
付記１に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記処理室内の圧力を、前記反応ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力よりも高くする。
（付記３）
付記１または２に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記処理室内の圧力を、前記原料ガスを排気する工程、前記反応ガスを供給する工程および前記反応ガスを排気する工程における前記処理室内の圧力よりも高くする。
（付記４）
付記１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記処理室内の排気を停止するか、前記処理室内へ供給されたガスの前記処理室内からの排気レートが前記処理室内へ供給されるガスの供給レートよりも小さくなるよう前記処理室内を僅かに排気する。
（付記５）
付記１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記処理室内の排気を停止した状態を維持する。
（付記６）
付記１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを排気する工程では、前記処理室内に残留する前記原料ガスを排気管より排気し、
前記原料ガスを供給する工程では、前記排気管に設けられた排気バルブを実質的に閉じた状態を維持する。
（付記７）
付記６に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記排気バルブを閉じる（フルクローズする）か、前記処理室内へ供給されたガスの前記処理室内からの排気レートが前記処理室内へ供給されるガスの供給レートよりも小さくなるよう前記排気バルブを僅かに開く。
（付記８）
付記６に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記排気バルブを閉じた（フルクローズした）状態を維持する。
（付記９）
付記１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記処理室内へ前記原料ガスを供給する際も前記処理室内へ不活性ガスを供給し、
前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で前記処理室内へ供給する前記不活性ガスの流量を、前記処理室内へ前記原料ガスを供給する際に前記処理室内へ供給する前記不活性ガスの流量よりも大きくする。
（付記１０）
付記１乃至９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスはアミノ基を含む。
（付記１１）
付記１乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスはアミノシラン系原料ガスを含む。
（付記１２）
付記１乃至１１のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスはビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２）ガス、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）ガス、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ）ガスおよびビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２）ガスのうち少なくともいずれかを含む。
（付記１３）
付記１乃至１１のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記原料ガスはビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２）ガスを含む。
（付記１４）
付記１乃至１３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記反応ガスは酸素含有ガスを含み、前記膜は酸化膜を含む。
（付記１５）
付記１乃至１３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記反応ガスはプラズマで励起した酸素含有ガスを含み、前記膜は酸化膜を含む。
（付記１６）
付記１乃至１５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記基板上に膜を形成する工程では、前記基板の温度を室温以上２００℃以下の温度とする。
（付記１７）
付記１乃至１５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記基板上に膜を形成する工程では、前記基板の温度を室温以上１５０℃以下の温度とする。
（付記１８）
付記１乃至１５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記基板上に膜を形成する工程では、前記基板の温度を室温以上１００℃以下の温度とする。
（付記１９）
付記１乃至１５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記基板上に膜を形成する工程では、前記基板の温度を室温とする。
（付記２０）
付記１乃至１９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記基板上に膜を形成する工程は、前記処理室内に複数枚の基板を垂直方向に多段に配列した状態で行われる。
（付記２１）
本発明の他の態様によれば、
処理室内の基板に対して原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内に残留する前記原料ガスを排気する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して反応ガスを供給する工程と、
前記処理室内に残留する前記反応ガスを排気する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程では、前記処理室内の排気を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ前記原料ガスを供給し、その後、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ不活性ガスを供給する基板処理方法が提供される。
（付記２２）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理室内へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内の基板に対して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内に残留する前記原料ガスを排気する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記反応ガスを供給する処理と、前記処理室内に残留する前記反応ガスを排気する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する処理を行い、前記原料ガスを供給する処理では、前記処理室内の排気を実質的に停止した状態で、前記処理室内に前記原料ガスを供給し、その後、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で、前記処理室内に前記不活性ガスを供給するように、前記原料ガス供給系、前記反応ガス供給系、前記不活性ガス供給系および前記排気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。
（付記２３）
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内の基板に対して原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内に残留する前記原料ガスを排気する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して反応ガスを供給する手順と、
前記処理室内に残留する前記反応ガスを排気する手順と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する手順をコンピュータに実行させ、
前記原料ガスを供給する手順では、前記処理室内の排気を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ前記原料ガスを供給し、その後、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ不活性ガスを供給するプログラム、および、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。
１２１ コントローラ（制御部）
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７ ヒータ
２０９ マニホールド
２３１ 排気管
２３２ａ ガス供給管
２３２ｂ ガス供給管
２４４ ＡＰＣバルブ（排気バルブ）

Claims (19)

  1. 処理室内の基板に対して第１ノズルを介して原料ガスを供給する工程と、
    前記処理室内に残留する前記原料ガスを排気する工程と、
    前記処理室内の前記基板に対して第２ノズルを介して反応ガスを供給する工程と、
    前記処理室内に残留する前記反応ガスを排気する工程と、
    を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有し、
    前記原料ガスを供給する工程では、前記処理室内の排気を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ前記第１ノズルを介して前記原料ガスを供給し、その後、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ前記原料ガスを供給するときよりも大流量で前記第１ノズルを介して不活性ガスを供給し、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で不活性ガスを供給する時間を、前記原料ガスを供給する時間よりも長くする半導体装置の製造方法。
  2. 前記原料ガスを供給する工程では、前記処理室内の圧力を、前記反応ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力よりも高くする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記原料ガスを供給する工程では、前記処理室内の圧力を、前記原料ガスを排気する工程、前記反応ガスを供給する工程および前記反応ガスを排気する工程における前記処理室内の圧力よりも高くする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスを供給する際、および、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で不活性ガスを供給する際に、前記処理室内の排気を停止する請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスを供給する際、および、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で不活性ガスを供給する際に、前記処理室内の排気を停止した状態を維持する請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスを供給する際、および、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で不活性ガスを供給する際に、前記処理室内へ供給されたガスの前記処理室内からの排気レートが前記処理室内へ供給されるガスの供給レートよりも小さくなるよう前記処理室内を僅かに排気する請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記原料ガスを排気する工程では、前記処理室内に残留する前記原料ガスを排気管より排気し、
    前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスを供給する際、および、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で不活性ガスを供給する際に、前記排気管に設けられた排気バルブを実質的に閉じた状態を維持する請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスを供給する際、および、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で不活性ガスを供給する際に、前記排気バルブを閉じる請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスを供給する際、および、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で不活性ガスを供給する際に、前記排気バルブを閉じた状態を維持する請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスを供給する際、および、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で不活性ガスを供給する際に、前記処理室内へ供給されたガスの前記処理室内からの排気レートが前記処理室内へ供給されるガスの供給レートよりも小さくなるよう前記排気バルブを僅かに開く請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記処理室内へ前記原料ガスを供給する際も前記処理室内へ不活性ガスを供給し、
    前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で前記処理室内へ供給する前記不活性ガスの流量を、前記処理室内へ前記原料ガスを供給する際に前記処理室内へ供給する前記不活性ガスの流量よりも大きくする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 前記原料ガスはアミノ基を含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  13. 前記第１ノズルは、前記処理室の下部より前記基板が配置される領域まで立ち上がったロングノズルを含む請求項１〜１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  14. 前記基板上に膜を形成する工程では、前記基板の温度を室温以上２００℃以下の温度とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  15. 前記基板上に膜を形成する工程では、前記基板の温度を室温とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  16. 処理室内の基板に対して第１ノズルを介して原料ガスを供給する工程と、
    前記処理室内に残留する前記原料ガスを排気する工程と、
    前記処理室内の前記基板に対して第２ノズルを介して反応ガスを供給する工程と、
    前記処理室内に残留する前記反応ガスを排気する工程と、
    を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有し、
    前記原料ガスを供給する工程では、前記処理室内の排気を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ前記第１ノズルを介して前記原料ガスを供給する工程と、その後、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ前記原料ガスを供給するときよりも大流量で前記第１ノズルを介して不活性ガスを供給する工程と、を複数回繰り返す半導体装置の製造方法。
  17. 処理室内の基板に対して第１ノズルを介して原料ガスを供給する工程と、
    前記処理室内に残留する前記原料ガスを排気する工程と、
    前記処理室内の前記基板に対して第２ノズルを介して反応ガスを供給する工程と、
    前記処理室内に残留する前記反応ガスを排気する工程と、
    を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有し、
    前記原料ガスを供給する工程では、前記処理室内の排気を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ前記第１ノズルを介して前記原料ガスを第１流量で供給し、その後、前記処理室内の排気を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ前記第１ノズルを介して前記原料ガスを第１流量よりも小さい第２流量で供給しつつ前記処理室内へ前記第１ノズルを介して前記原料ガスを供給するときよりも大流量で不活性ガスを供給する半導体装置の製造方法。
  18. 基板を収容する処理室と、
    前記処理室内へ原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
    前記処理室内へ反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
    前記処理室内へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
    前記処理室内を排気する排気系と、
    前記処理室内の基板に対して第１ノズルを介して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内に残留する前記原料ガスを排気する処理と、前記処理室内の前記基板に対して第２ノズルを介して前記反応ガスを供給する処理と、前記処理室内に残留する前記反応ガスを排気する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する処理を行い、前記原料ガスを供給する処理では、前記処理室内の排気を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ前記第１ノズルを介して前記原料ガスを供給し、その後、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ前記原料ガスを供給するときよりも大流量で前記第１ノズルを介して前記不活性ガスを供給し、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で不活性ガスを供給する時間を、前記原料ガスを供給する時間よりも長くするように、前記原料ガス供給系、前記反応ガス供給系、前記不活性ガス供給系および前記排気系を制御する制御部と、
    を有する基板処理装置。
  19. 基板処理装置の処理室内の基板に対して第１ノズルを介して原料ガスを供給する手順と、
    前記処理室内に残留する前記原料ガスを排気する手順と、
    前記処理室内の前記基板に対して第２ノズルを介して反応ガスを供給する手順と、
    前記処理室内に残留する前記反応ガスを排気する手順と、
    を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する手順をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させ、
    前記原料ガスを供給する手順では、前記処理室内の排気を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ前記第１ノズルを介して前記原料ガスを供給し、その後、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で、前記処理室内へ前記原料ガスを供給するときよりも大流量で前記第１ノズルを介して不活性ガスを供給し、前記処理室内の排気および前記原料ガスの供給を実質的に停止した状態で不活性ガスを供給する時間を、前記原料ガスを供給する時間よりも長くするこ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を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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