JP6419982B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体に関する。
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板に対して原料や還元剤を供給することで、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）。このような処理において、膜厚等の基板面内均一性の制御が必要な場合がある。
特開２０１５−１０９４１９号公報
本発明の目的は、基板上に形成する膜の面内均一性を制御することが可能な技術を提供することにある。
本発明の一態様によれば、
基板に対して、金属含有ガスを供給する工程と、
前記基板に対して、それ単体で固体となる元素を含む還元ガスを供給する工程と、
を時分割して行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程と、を有し、
前記還元ガスは、前記基板に対する前記還元ガスの暴露量に応じて、前記膜の成膜速度を増加から減少に変化させる特性を有し、
前記還元ガスを供給する工程では、前記還元ガスの前記特性に応じて前記基板に対する前記還元ガスの暴露量を調整する技術が提供される。
本発明によれば、基板上に形成する膜の面内均一性を制御することが可能となる。
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。 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。 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。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスを示す図である。 （ａ）は一般的な成膜シーケンスにおける曝露量と成膜レートとの関係を説明する図であり、（ｂ）は本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおける成膜レートと曝露量との関係を説明する図である。 ウエハ中心および外周における供給量と曝露量との関係を説明する図である。 Ｂ２Ｈ６ガスの供給量が少ない場合における曝露量と成膜レートとの関係を説明する図である。 Ｂ２Ｈ６ガスの供給量が適量の場合における曝露量と成膜レートとの関係を説明する図である。 Ｂ２Ｈ６ガスの供給量が多い場合における曝露量と成膜レートとの関係を説明する図である。 （ａ）はパターンが形成されたウエハおよびパターンが形成されていないウエハにおける供給量と曝露量との関係を説明する図であり、（ｂ）は本パターンが形成されたウエハおよびパターンが形成されていないウエハにおける曝露量と成膜レートとの関係を説明する図である。 本発明の一実施形態の成膜シーケンスの変形例を示す図である。 本発明の他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。 本発明の他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１２のＡ−Ａ線断面図で示す図である。 本発明の他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縦断面図である。 本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉の概略構成図であって処理炉部分を縦断面図で示す図である。 本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉の概略構成図であって処理炉部分を縦断面図で示す図である。
＜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。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、処理容器（マニホールド２０９）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内へ複数種類のガスを供給することが可能となっている。
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およ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およ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，２３２ｂの先端部には、ノズル２４９ａ，２４９ｂがそれぞれ接続されている。ノズル２４９ａ，２４９ｂ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の積載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，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それぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、処理室２０１内へ搬入された各ウエハ２００の端部（周縁部）の側方にウエハ２００の表面（平坦面）と垂直にそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂはＬ字型のロングノズルとしてそれぞれ構成されており、それらの各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、それらの各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，２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ，２５０ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、反応管２０３の中心を向くようにそれぞれ開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂ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。
このように、本実施形態では、反応管２０３の側壁の内壁と、反応管２０３内に配列された複数枚のウエハ２００の端部（周縁部）と、で定義される平面視において円環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間内に配置したノズル２４９ａ，２４９ｂを経由してガスを搬送している。そして、ノズル２４９ａ，２４９ｂにそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ，２５０ｂ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、金属含有原料（以下、単に原料ともいう）として、金属含有ハロゲン系原料（以下、単に、ハロゲン系原料ともいう）、例えば、主元素としてのタングステン（Ｗ）およびハロゲン元素を含むハロゲン系タングステン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
ハロゲン系原料とは、金属元素及びハロゲン基を有する原料のことである。ハロゲン基には、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基等が含まれる。すなわち、ハロゲン基には、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等のハロゲン元素が含まれる。ハロゲン系原料は、ハロゲン化物の一種ともいえる。本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「気体状態である原料（原料ガス）」を意味する場合、「液体状態である原料」を意味する場合、「固体状態である原料」を意味する場合、または、それらの全てを意味する場合がある。また、本明細書において、「液体原料」という言葉を用いた場合は、常温常圧下で液体状態である原料を意味する場合、常温常圧下で固体状態である原料を粉末状にする等して溶媒に溶解させて液体化させた原料を意味する場合、または、それらの両方を意味する場合がある。
ハロゲン系タングステン原料ガスとしては、例えば、ＷおよびＦを含む原料ガス、すなわち、フルオロタングステン原料ガスを用いることができる。フルオロタングステン原料ガスは、後述する成膜処理において、Ｗソースとして作用する。フルオロタングステン原料ガスとしては、例えば、六フッ化タングステン、すなわち、タングステンヘキサフルオライド（ＷＦ６）ガスを用いることができる。
ガス供給管２３２ｂからは、還元剤（還元ガス）として、例えば、ホウ素（Ｂ）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。Ｂ含有ガスとしては、例えば、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスを用いることができる。Ｂ２Ｈ６ガスは、ＢおよびＨの２元素のみで構成される物質ともいえ、後述する成膜処理において、Ｂソースとして作用する。還元剤としては、それ単体で固体となる元素を含むガスであれば良い。それ単体で固体となる元素は、例えば、ホウ素（Ｂ）やシラン（Ｓｉ）等である。それ単体で固体となる元素を含むガスとして、例えば、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスの他、シラン（ＳｉＨ４）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス等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を介して処理室２０１内へ供給される。
ここで、本明細書において、原料ガス、還元ガスとは、気体状態の原料や還元剤、例えば、常温常圧下で液体状態もしくは固体状態である原料や還元剤を気化もしくは昇華または溶媒（ソルベント）に溶解させた溶液を気化させ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や還元剤等のことである。本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「気体状態である原料（原料ガス）」を意味する場合、「液体状態である原料」を意味する場合、「固体状態である原料」を意味する場合、または、それらの全てを意味する場合がある。また、本明細書において、「液体原料」という言葉を用いた場合は、常温常圧下で液体状態である原料を意味する場合、常温常圧下で固体状態である原料を粉末状にする等して溶媒に溶解させて液体化させた原料を意味する場合、または、それらの両方を意味する場合がある。本明細書において「還元剤」という言葉を用いた場合は、「液体状態である液体還元剤」、「固体状態である固体還元剤」、「気体状態である還元ガス」、または、それらの複合を意味する場合がある。常温常圧下で液体状態である液体原料等や常温常圧下で固体状態である固体原料等を用いる場合は、液体原料等や固体原料等を気化器、バブラもしくは昇華器等のシステムにより気化もしくは昇華して、原料ガスや還元ガスとして供給することとなる。
ガス供給管２３２ａから上述の原料を供給する場合、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。ノズル２４９ａを原料供給系に含めて考えてもよい。原料供給系を原料ガス供給系と称することもできる。原料として上述の金属含有原料を供給する場合、原料供給系を、金属含有原料供給系、或いは、金属含有原料ガス供給系と称することもできる。さらに、金属含有原料として、ハロゲン系原料を供給する場合、原料供給系を、ハロゲン系原料供給系、或いは、ハロゲン系原料ガス供給系と称することもできる。
ガス供給管２３２ｂから上述の還元剤を供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより還元剤供給系が構成される。ノズル２４９ｂを還元剤供給系に含めて考えてもよい。還元剤供給系を還元ガス供給系と称することもできる。還元剤として上述のＢ含有ガスを用いる場合、還元剤供給系を、Ｂ含有ガス供給系と称することもできる。還元剤としてボラン系ガスを供給する場合、還元剤供給系を、ボラン系ガス供給系、或いは、ボラン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。
主に、原料供給系と還元剤供給系とにより供給系が構成される。不活性ガス供給系を供給系に含めて考えてもよい。
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。
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すなわちウエハ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。また、マニホールド２０９の下方には、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を降下させている間、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。
基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる断熱板２１８が多段に支持されている。この構成により、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っている。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、ボート２１７の下部に断熱板２１８を設けずに、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。
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。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、後述する成膜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、後述する成膜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。
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、シャッタ開閉機構１１５ｓ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〜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。
コントローラ１２１は、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。
（２）成膜処理
上述の基板処理装置を用い、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板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。
図４に示す成膜シーケンスでは、
基板としてのウエハ２００に対し、還元剤としてＢ２Ｈ６ガスを供給するステップ１と、
金属含有原料としてＷＦ６ガスを供給するステップ２と、
を含むサイクルを所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００上に、Ｗを含む膜としてタングステン膜（Ｗ膜）を形成する。
本明細書では、図４に示す成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の変形例や他の実施形態の説明においても、同様の表記を用いることとする。
［Ｂ２Ｈ６→ＷＦ６］×ｎ ⇒ Ｗ
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（または膜）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（または膜）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（または膜）を形成する」ことを意味する場合がある。
また、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。
（基板準備ステップ）
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。
（圧力・温度調整ステップ）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。真空ポンプ２４６は、少なくとも後述する成膜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が所望の成膜温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくとも後述する成膜処理が終了するまでの間は継続して行われる。また、回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転は、少なくとも後述する成膜処理が終了するまでの間は継続して行われる。
（成膜ステップ）
その後、次の２つのステップ、すなわち、ステップ１，２を順次実施する。
［ステップ１］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対し、Ｂ２Ｈ６ガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ａ，２４３ｄを閉じた状態でバルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へＢ２Ｈ６ガスを流す。Ｂ２Ｈ６ガスは室温下において重合反応が進み、高次ボランを生成してしまうことがある。原料供給系内で高次ボランが生成されると、ＭＦＣおよびバルブの故障や、パーティクル発生の原因となる。そのため、ガス供給管２３２ｂ内へＢ２Ｈ６ガスを供給する前の段階で、Ｎ２ガスやＨ２ガス等のＢ２Ｈ６に対して不活性なガスでＢ２Ｈ６ガスを希釈する。例えば、Ｂ２Ｈ６ガス：Ｎ２ガス＝５：９５の割合で希釈されたＢ２Ｈ６ガス（５％Ｂ２Ｈ６ガス）を用いる。Ｂ２Ｈ６ガスを希釈することにより、原料供給系内で高次ボランが生成されることを抑制することができる。以下、希釈されたＢ２Ｈ６ガスを、単にＢ２Ｈ６ガスともいう。Ｂ２Ｈ６ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂ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、ウエハ２００に対してＢ２Ｈ６ガスが供給されることとなる。
また、ノズル２４９ａ内へのＢ２Ｈ６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内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ｃ、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３０〜５０００Ｐａ、好ましくは、７０〜１３００Ｐａの範囲内の圧力とする。処理室２０１内の圧力が３０Ｐａより低い場合、Ｂ２Ｈ６ガスのウエハ２００に対する供給量が不足して、成膜レートが後述する収束領域に至らない可能性がある。処理室２０１内の圧力が５０００Ｐａより高い場合、Ｂ２Ｈ６ガスのウエハ２００に対する供給量が過剰となり、成膜レートが減少してしまうことがある。なお、本明細書では、数値の範囲として、例えば、３０〜５０００Ｐａと記載した場合には、３０Ｐａ以上５０００Ｐａ以下を意味する。すなわち、数値の範囲内には３０Ｐａおよび５０００Ｐａが含まれる。圧力のみならず、流量、時間、温度等、本明細書に記載される全ての数値について同様である。
ＭＦＣ２４１ｂで制御する希釈されたＢ２Ｈ６ガスの供給流量は、例えば、希釈前のＢ２Ｈ６ガスの供給流量が５０〜５００ｓｃｃｍ、好ましくは、１５０〜４５０ｓｃｃｍとなるような範囲内の流量とする。Ｂ２Ｈ６ガスの供給流量が５０ｓｃｃｍより小さい場合、Ｂ２Ｈ６ガスのウエハ２００に対する供給量が不足して、成膜レートが後述する収束領域に至らない可能性がある。Ｂ２Ｈ６ガスの供給流量が４５０ｓｃｃｍより大きい場合、Ｂ２Ｈ６ガスのウエハ２００に対する供給量が過剰となり、成膜レートが減少してしまうことがある。ＭＦＣ２４１ｃで制御するＮ２ガスの供給流量は、例えば、０．２〜１２ｓｌｍ、好ましくは、１〜５ｓｌｍの範囲内の流量とする。
Ｂ２Ｈ６ガスをウエハ２００に対して供給する時間（ガス供給時間）は、例えば１０〜５０秒、好ましくは、２０〜４０秒の範囲内の時間とする。ガス供給時間が１０秒より短い場合、Ｂ２Ｈ６ガスのウエハ２００に対する供給量が不足して、成膜レートが後述する収束領域に至らない可能性がある。ガス供給時間が５０秒より長い場合、Ｂ２Ｈ６ガスのウエハ２００に対する供給量が過剰となり、成膜レートが減少してしまうことがある。
ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば６０〜２３０℃、好ましくは、１３０〜２００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。ウエハ２００の温度が６０℃より低い場合、十分な成膜レートが得られなくなってしまう。ウエハ２００の温度を６０℃以上とすることで、適正な成膜レートを得ることができる。また、ウエハ２００の温度を１３０℃以上とすることで、より適正な成膜レートを得ることができる。ウエハ２００の温度が２３０℃より高い場合、Ｂ２Ｈ６ガスの熱分解が進み、膜が形成されないことがある。ウエハ２００の温度を２３０℃以下とすることで、これを解消することが可能となる。また、ウエハの温度を２００℃以下とすることで、より膜を形成しやすくすることができる。よって、ウエハ２００の温度は６０〜２３０℃の範囲内の温度とするのが良く、好ましくは、１３０℃〜２００℃の範囲内とするのが良い。
Ｂ２Ｈ６ガスの供給により、ウエハ２００上に、例えば、１原子層未満から数原子層程度の厚さのＢ含有層が形成される。Ｂ含有層は、Ｂ層であってもよいし、Ｂ２Ｈ６の吸着層（以下、還元剤分子の吸着層ともいう）であってもよい。Ｂ層はＢにより構成される連続的な層の他、不連続な層も含む。すなわち、Ｂ層はＢにより構成される１原子層未満から数原子層程度の厚さのＢ堆積層を含む。Ｂ層はＨを含んでいても良い。還元剤分子の吸着層は、Ｂ２Ｈ６分子で構成される連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。すなわち、還元剤分子の吸着層は、Ｂ２Ｈ６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。還元剤分子の吸着層を構成するＢ２Ｈ６分子は、ＢとＨとの結合が一部切れたものも含む。すなわち、還元剤分子の吸着層は、Ｂ２Ｈ６の物理吸着層であってもよいし、Ｂ２Ｈ６の化学吸着層であってもよいし、それらの両方を含んでいてもよい。
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原子層の厚さの装置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。Ｂ含有層は、Ｈを含むＢ層と還元剤分子の吸着層との両方を含み得る。
ウエハ２００上に吸着したＢ２Ｈ６は、下記の反応式に示されるように、ステップ２で供給されるＷＦ６ガスと還元反応し、ウエハ２００上にＷ層が形成される。すなわち、Ｂ２Ｈ６のＨが、ＷＦ６ガスのＦと反応しフッ化水素（ＨＦ）となって還元させるとともに、Ｂ２Ｈ６のＢがＷＦ６ガスのＦと反応し、フッ化ボロン（三フッ化ホウ素：ＢＦ３）となって脱離されることにより、Ｂ２Ｈ６とＷが置換され、Ｗ層が形成される。
反応式 Ｂ２Ｈ６＋２ＷＦ６→２Ｗ＋６ＨＦ＋２ＢＦ３
その後、バルブ２４３ｂを閉じ、Ｂ２Ｈ６ガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＢ含有層の形成に寄与した後のＢ２Ｈ６ガスを処理室２０１内から排除する。また、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ｄ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。また、バルブ２４３ｃは開いたままとして、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。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のＮ２ガスを供給することで、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。Ｎ２ガスの消費を必要最小限に抑えることも可能となる。
［ステップ２］
ステップ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００に対してＷＦ６ガスを供給する。
このステップでは、バルブ２４３ｂを閉じた状態でバルブ２４３ａ，２４３ｃ，２４３ｄを開く。ＷＦ６ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＷＦ６ガスが供給されることとなる。
ＭＦＣ２４１ａで制御するＷＦ６ガスの供給流量は、例えば０．１〜３．０ｓｌｍ、好ましくは０．３〜１．２ｓｌｍの範囲内の流量とする。処理室２０１内の圧力は、例えば３０〜１５００Ｐａ、好ましくは５０〜９００Ｐａの範囲内の圧力とする。ＷＦ６ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば３〜５０秒、好ましくは１０〜４０秒の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、例えば、ステップ１と同様な処理条件とする。
上述の条件下でウエハ２００に対してＷＦ６ガスを供給することにより、ウエハ２００上に、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのＷ層が形成される。すなわち、ＷＦ６ガスのＦがウエハ上に吸着されたＢ２Ｈ６のＨと反応し、フッ化水素（ＨＦ）となって還元されるとともに、Ｂ２Ｈ６のＢがＷＦ６ガスのＦと反応しＢＦ３となって脱離されることにより、Ｂ２Ｈ６とＷが置換され、Ｗ層が形成される。
Ｗ層はＷにより構成される連続的な層の他、不連続な層も含む。すなわち、Ｗ層はＷにより構成される１原子層未満から数原子層程度の厚さのＷ堆積層を含む。
Ｗ層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、ＷＦ６ガスの供給を停止する。そして、ステップ１と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＷ層の形成に寄与した後のＷＦ６ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。このとき、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排除しなくてもよい点は、ステップ１と同様である。
原料としては、ＷＦ６ガスの他、タングステンヘキサクロライド（ＷＣｌ６）ガス、タングステンヘキサブロマイド（ＷＢｒ６）ガス等のハロゲン系チタン原料ガスを用いることができる。また、ヘキサカルボニルタングステン（Ｗ（ＣＯ）６）ガス等の有機タングステン原料ガスを用いることもできる。
また、原料としては、Ｗの代わりに、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔ）、イットリウム（Ｙ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属元素を主元素として含むハロゲン系金属原料ガスを用いることもできる。
例えば、原料として、ジルコニウムテトラクロライド（ＺｒＣｌ４）ガス、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ４）ガス、タンタルペンタクロライド（ＴａＣｌ５）ガス、ニオブペンタクロライド（ＮｂＣｌ５）ガス、モリブデンペンタクロライド（ＭｏＣｌ５）ガス、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ４）ガス、イットリウムトリクロライド（ＹＣｌ３）ガス、ストロンチウムジクロライド（ＳｒＣｌ２）ガス、アルミニウムトリクロライド（ＡｌＣｌ３）ガス等のクロロ系金属原料ガスを用いることもできる。
また例えば、原料として、ジルコニウムテトラフルオライド（ＺｒＦ４）ガス、ハフニウムテトラフルオライド（ＨｆＦ４）ガス、タンタルペンタフルオライド（ＴａＦ５）ガス、ニオブペンタフルオライド（ＮｂＦ５）ガス、モリブデンヘキサフルオライド（ＭｏＦ６）ガス、チタニウムテトラフルオライド（ＴｉＦ４）ガス、イットリウムトリフルオライド（ＹＦ３）ガス、ストロンチウムジフルオライド（ＳｒＦ２）ガス、アルミニウムトリフルオライド（ＡｌＦ３）ガス等のフルオロ系金属原料ガスを用いることもできる。
また例えば、原料として、ジルコニウムテトラブロマイド（ＺｒＢｒ４）ガス、ハフニウムテトラブロマイド（ＨｆＢｒ４）ガス、タンタルペンタブロマイド（ＴａＢｒ５）ガス、ニオブペンタブロマイド（ＮｂＢｒ５）ガス、チタンテトラブロマイド（ＴｉＢｒ４）、イットリウムトリブロマイド（ＹＢｒ３）ガス、ストロンチウムジブロマイド（ＳｒＢｒ２）ガス、アルミニウムトリブロマイド（ＡｌＢｒ３）ガス等のブロモ系金属原料ガスを用いることもできる。
また例えば、原料として、ジルコニウムテトラヨーダイド（ＺｒＩ４）ガス、ハフニウムテトラヨーダイド（ＨｆＩ４）ガス、タンタルペンタヨーダイド（ＴａＩ５）ガス、ニオブペンタヨーダイド（ＮｂＩ５）ガス、イットリウムトリヨーダイド（ＹＩ３）ガス、ストロンチウムジヨーダイド（ＳｒＩ２）ガス、アルミニウムトリヨーダイド（ＡｌＩ３）ガス等のヨード系金属原料ガスを用いることもできる。
また、原料としては、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ボロン（Ｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）等の半金属元素を主元素として含むハロゲン系半金属原料ガスを用いることもできる。例えば、原料として、シリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ４）ガス、シリコンテトラフルオライド（ＳｉＦ４）ガス、シリコンテトラブロマイド（ＳｉＢｒ４）ガス、シリコンテトラヨーダイド（ＳｉＩ４）ガス等のハロゲン系シリコン原料ガスを用いることもできる。また例えば、原料として、ボロントリクロライド（ＢＣｌ３）ガス、ボロントリフルオライド（ＢＦ３）ガス、ボロントリブロマイド（ＢＢｒ３）ガス、ボロントリヨーダイド（ＢＩ３）ガス等のハロゲン系ボロン原料ガスを用いることもできる。
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。
（所定回数実施）
上述したステップ１，２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所定回数（ｎ回）実施することにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定厚さのＷ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Ｂ含有層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、Ｂ含有層のＢ２Ｈ６とＷＦ６ガスとを反応させて形成したＷ層を積層することで形成されるＷ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。
（アフターパージステップ・大気圧復帰ステップ）
成膜ステップが終了したら、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄのそれぞれから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）。
（搬出ステップ）
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、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。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より取り出されることとなる（ウエハディスチャージ）。
発明者らの鋭意研究によれば、上述のような成膜シーケンスにおいて、ウエハ２００に対するＢ２Ｈ６ガスの曝露量ｄに依存してＷ膜の成膜レートｒが変化するような成膜特性を有することが判明した。ここで、ウエハ２００に対するガスの曝露量ｄは下記の式（１）により導出される。
ｄ＝Ｐ×Ｔ ・・・式（１）
Ｐ［Ｐａ］はガスの分圧を示し、Ｔ［ｍｉｎ］はガスの供給時間を示す。
また、ガスの分圧は下記の式（２）により導出される。
Ｐ＝Ｐｃ×Ｌ÷Ｌｃ ・・・式（２）
Ｐｃ［Ｐａ］は炉内の全圧を示し、Ｌ［ｌ］はガスの流量を示し、Ｌｃ［ｌ］は炉内の全流量を示す。
一般に、原料ガスと還元ガスとを交互にウエハ２００に供給する場合、図５（ａ）に示すように、還元ガスの曝露量ｄに対する成膜レートｒは、０＜ｄ＜ｄ１の範囲で増加し、ｄ１≦ｄの範囲でほとんど一定となる。言い換えれば、成膜レートｒはｒ１に収束する。これに対し、本実施形態の成膜シーケンスの場合、図５（ｂ）に示すように、還元ガスの曝露量ｄに対する成膜レートｒは、０＜ｄ＜ｄ１の範囲で増加し、ｄ１≦ｄ＜ｄ２の範囲で収束し、ｄ２≦ｄ＜ｄ３の範囲で減少することが判明した。さらに、ｄ３≦ｄの範囲では、Ｗ膜がほとんど形成されないことが判明した。すなわち、Ｂ２Ｈ６ガスは、ウエハ２００に対するＢ２Ｈ６ガスの曝露量ｄを増やしていくと、Ｗ膜の成膜レートｒが増加から収束に変化し、さらに曝露量ｄを増やすと、収束から減少に変化するような成膜特性を有することが判明した。以下、暴露量ｄの範囲が、０＜ｄ＜ｄ１の範囲を増加領域、ｄ１≦ｄ＜ｄ２の範囲を収束領域、ｄ２≦ｄ＜ｄ３の範囲を減少領域、ｄ３≦ｄの範囲を抑制領域という。
ｄ２≦ｄの範囲で成膜レートｒが減少する要因としては、Ｂ２Ｈ６ガスをウエハ２００に対して過剰に曝露することにより、Ｂ２Ｈ６のＷＦ６ガスに対する吸着サイト（反応サイト、結合手）が減少してしまうことが考えられる。つまり、Ｂ２Ｈ６ガスをウエハ２００に対して過剰に曝露すると、ウエハ２００上に吸着したＢ２Ｈ６が脱離されたり、ウエハ２００上に多層に吸着したＢ２Ｈ６同士が反応したりしてしまうことが考えられる。その結果、ウエハ２００上に吸着したＢ２Ｈ６とＷＦ６ガスとの反応が生じず、Ｗ膜が形成されないと考えられる。ウエハ２００上に吸着したＢ２Ｈ６同士の反応は、上下左右に隣り合うＢ２Ｈ６同士で生じ得る。すなわち、ウエハ２００上にＢ２Ｈ６が１分子層の厚さで吸着した状態（飽和吸着の状態）から、さらにウエハ２００に対してＢ２Ｈ６ガスを曝露した場合、ウエハ２００上に吸着したＢ２Ｈ６の一部の領域からＷＦ６に対する吸着サイト（結合手）が減少し始める。さらにウエハ２００に対してＢ２Ｈ６ガスの曝露を続けた場合、ウエハ２００上のほぼすべての領域からＷＦ６ガスに対する吸着サイトが無くなると考えられる。
以上より、ｄ１は、ウエハ２００上にＢ２Ｈ６が１分子層の厚さで吸着した状態の時の曝露量であると言える。すなわち、ｄ１は、ウエハ２００上の全面でＷＦ６ガスとの反応が生じる状態の時の曝露量とも言える。また、ｄ２は、ウエハ２００上の一部の領域にＢ２Ｈ６が多層吸着した状態の時の曝露量であると言える。すなわち、ｄ２は、ウエハ２００上の一部の領域でＷＦ６ガスとの反応が生じない状態の時の曝露量とも言える。また、ｄ３は、ウエハ２００上のほとんど全ての領域にＢ２Ｈ６が多層吸着した状態の時の曝露量であると言える。すなわち、ｄ３は、ウエハ２００上のほとんど全ての領域でＷＦ６ガスとの反応が生じない状態の時の曝露量とも言える。
発明者らは上述の考察より、Ｂ２Ｈ６ガスの供給量を調整して、ウエハ２００に対するＢ２Ｈ６ガスの曝露量ｄを調整することにより、Ｗ膜の成膜レートｒを制御することができ、ウエハ２００上の膜厚分布を制御できることを見出した。ウエハ２００上の各場所で曝露量ｄが異なる場合、成膜レートｒが各場所で異なるため、膜厚の均一性が悪化してしまうことがある。このような場合、最適な供給量でウエハ２００に対してＢ２Ｈ６ガスを供給することにより、各場所におけるＢ２Ｈ６ガスの曝露量ｄを制御することができるため、ウエハ２００上の膜厚分布を制御することが可能となる。
例えば、上述の半導体製造装置１０１の場合、図６の点Ｘに示されるウエハ２００の外周位置では、Ｂ２Ｈ６ガスが供給されやすく、Ｂ２Ｈ６ガス分圧が高いため、点ＸにおけるＢ２Ｈ６ガスの曝露量ｄＸは多くなる。一方、点Ｙに示されるウエハ２００の中心位置では、Ｂ２Ｈ６ガスが供給されにくく、Ｂ２Ｈ６ガス分圧が低いため、点ＹにおけるＢ２Ｈ６ガスの曝露量ｄＹは少なくなる。従って、Ｂ２Ｈ６ガスを供給量ｓでウエハ２００に供給した場合、Ｂ２Ｈ６ガスの曝露量はｄＹ＜ｄＸとなる。すなわち、ウエハ２００の外周から中心へ向かうにつれて、ウエハ２００に対するＢ２Ｈ６ガスの曝露量が少なくなる。このように、ウエハ２００面内の各場所でＢ２Ｈ６ガスの曝露量が異なるため、ウエハ２００面内全体で最適なＢ２Ｈ６ガスの曝露量が得られるように、Ｂ２Ｈ６ガスの供給量を調整する必要がある。以下、３つの供給例について説明する。
（供給例１）
図７に示すように、Ｂ２Ｈ６ガスの供給量が少ない場合、すなわち、Ｂ２Ｈ６ガスの曝露量ｄＹが，増加領域の範囲内にある場合、Ｂ２Ｈ６ガスの曝露量ｄＸ，ｄＹは、ｄＹ＜ｄＸ，０＜ｄＸ≦ｄ２，０≦ｄＹ＜ｄ１となる。従って、点Ｘでの成膜レートｒＸと、点Ｙでの成膜レートｒＹは、ｒＸ＞ｒＹとなる。Ｂ２Ｈ６ガスがこのような曝露量ｄＸ，ｄＹとなり、かつ、ＷＦ６ガスの曝露量がｄ＞ｄ１となるような条件（飽和吸着する条件）とすることにより、Ｗ膜の膜厚分布を凹状（すり鉢状）にさせることができる。ここで、Ｂ２Ｈ６ガスの曝露量ｄＸが収束領域の範囲内であったとしても、Ｂ２Ｈ６ガスの曝露量ｄＹが増加領域の範囲内であれば、Ｗ膜の膜厚分布を凸状とさせることができる。
（供給例２）
図８に示すように、Ｂ２Ｈ６ガスの供給量が多い場合、すなわち、Ｂ２Ｈ６ガスの曝露量ｄＸが減少領域の範囲内にある場合、Ｂ２Ｈ６ガスの曝露量ｄＸ，ｄＹは、ｄＹ＜ｄＸ，ｄＸ＞ｄ２，ｄＹ≧ｄ１となる。従って、成膜レートｒＸ，ｒＹは、ｒＸ＜ｒＹとなる。Ｂ２Ｈ６ガスがこのような曝露量ｄＸ，ｄＹとなり、かつ、ＷＦ６ガスの曝露量がｄ＞ｄ１となるような条件（飽和吸着する条件）とすることにより、Ｗ膜の膜厚分布を凸状（お椀状）にさせることができる。ここで、Ｂ２Ｈ６ガスの曝露量ｄＹが収束領域の範囲内であったとしても、Ｂ２Ｈ６ガスの曝露量ｄＸが減少領域の範囲内であれば、Ｗ膜の膜厚分布を凸状とさせることができる。
（供給例３）
図９に示すように、Ｂ２Ｈ６ガスの供給量が適量である場合、すなわち、Ｂ２Ｈ６ガスの曝露量ｄＸ，ｄＹが収束領域の範囲内にある場合、Ｂ２Ｈ６ガスの曝露量ｄＸ，ｄＹは、ｄ１＜ｄＹ＜ｄＸ＜ｄ２となる。従って、成膜レートｒＸ，ｒＹは、ｒＸ≒ｒＹ≒ｒ２というような関係となる。すなわち、成膜レートｒＸ，ｒＹはほとんど同じ値となる。Ｂ２Ｈ６ガスがこのような曝露量ｄＸ，ｄＹとなり、かつ、ＷＦ６の曝露量がｄ＞ｄ１となるような条件（飽和吸着する条件）とすることにより、Ｗ膜の膜厚分布を水平状（平坦）とさせることができる。
以上の通り、Ｂ２Ｈ６ガスの供給量を調整することで、Ｂ２Ｈ６ガスの曝露量を調整でき、面内膜厚分布を任意に制御可能なＷ膜を形成することができる。Ｂ２Ｈ６ガスの供給量は供給流量および供給時間によって決まるため、本実施形態における供給量は供給流量および供給時間と解釈しても良い。また、供給量と曝露量との関係に関しては、Ｂ２Ｈ６ガス供給時の処理室２０１内の圧力（Ｂ２Ｈ６ガスの分圧）も関係している。式（１）からも明らかな通り、例えば、Ｂ２Ｈ６ガス供給時の処理室２０１の圧力（Ｂ２Ｈ６ガスの分圧）が高くなるほど、ウエハ２００に対するＢ２Ｈ６ガスの曝露量も増加する。従って、Ｂ２Ｈ６ガス供給時の処理室２０１内の圧力（Ｂ２Ｈ６ガスの分圧）を調整することによっても、ウエハ２００に対するＢ２Ｈ６ガスの曝露量を制御することができる。また、ウエハ２００面内へのＢ２Ｈ６ガスの吸着には温度依存性がある。処理温度によっては、例え同じ曝露量でも、ウエハ２００に対して供給過多もしくは供給不足となる場合がある。そのため、処理温度によって適宜、Ｂ２Ｈ６ガスの曝露量を調整することが好ましい。
上記では、ウエハ２００上にホールやラインスペースといった凹部や凸部（パターン）が形成されていないウエハ２００表面に膜を形成する場合について説明した。ここで、パターンが形成されたウエハ２００上に膜を形成する場合について説明する。一般に、パターンが形成されたウエハ２００の表面積は、パターンが形成されていないウエハ２００の表面積よりも大きくなる。従って、図１０（ａ）に示すように、パターンが形成されたウエハ２００の点ＸにおけるＢ２Ｈ６ガスの曝露量ｄｐｘ（図１０（ａ）中Ｌ３の線）は、パターンが形成されていないウエハ２００の点ＸにおけるＢ２Ｈ６ガスの曝露量ｄｂｘ（図１０（ａ）中Ｌ１の線）に比べて、供給量ｓ１に対するＢ２Ｈ６ガスの曝露量は減少する（ｄｐｘ＜ｄｂｘ）。同様に、パターンが形成されたウエハ２００の点Ｙにおける曝露量ｄｐｙ（図１０（ａ）中Ｌ４の線）は、パターンが形成されていないウエハ２００の点Ｙにおける曝露量ｄｂｙ（図１０（ａ）中Ｌ２の線）に比べて、供給量ｓ１に対するＢ２Ｈ６ガスの曝露量は減少する（ｄｐｙ＜ｄｂｙ）。従って、Ｗ膜を形成する場合、図１０（ｂ）に示すように、パターンが形成されていないウエハ２００上では水平（平坦）な膜厚分布が得られるようなＢ２Ｈ６ガスの曝露量ｄｂｘ，ｄｂｙでも、パターンが形成されたウエハ２００上ではＢ２Ｈ６ガスの曝露量ｄｐｘ，ｄｐｙが不足してしまい、平坦な膜厚分布が得られない。すなわち、Ｂ２Ｈ６ガスの曝露量ｄｂｘ，ｄｂｙが収束領域の範囲内にあるＢ２Ｈ６ガスの供給量でも、Ｂ２Ｈ６ガスの曝露量ｄｐｘ，ｄｐｙは増加領域の範囲内になってしまう。言い換えれば、パターンが形成されたウエハ２００上の成膜レートｒｐｘ，ｒｐｙが収束領域に達するようなＢ２Ｈ６ガスの曝露量ｄｐｘ，ｄｐｙが得られないということが起こりうる。例えば、成膜レートｒｐｘ，ｒｐｙが、ｒｐｘ＞ｒｐｙとなることにより、パターンが形成されていないウエハ２００上に成膜された膜の膜厚分布は凹状（すり鉢状）となる場合がある。
更に、凹部内の上部と、凹部内の上部よりも下方に位置する下部では、単位面積あたりのＢ２Ｈ６ガスの曝露量が異なる。そのため、凹部内の上部のＢ２Ｈ６ガスの分圧よりも凹部内の下部のＢ２Ｈ６ガスの分圧の方が低くなり、凹部内の上部よりも凹部内の下部の方がＷ膜の膜厚が薄くなる。その結果、凹部内の上部および下部に形成されるＷ膜の膜厚均一性が悪化してしまう。従って、凹部内に膜を形成する場合、ウエハ２００の表面積に合わせてＢ２Ｈ６ガスの供給量を最適化するのが好ましい。例えば、ウエハ２００面内の各場所におけるＢ２Ｈ６ガスの曝露量が、収束領域の範囲内のＢ２Ｈ６ガスの曝露量となるような供給量でウエハ２００に対してＢ２Ｈ６ガスを供給するのが好ましい。例えば、パターンが形成されていないウエハ２００において、膜厚分布が凸状となるようなＢ２Ｈ６ガスの供給量で、パターンが形成されたウエハ２００に対してＢ２Ｈ６ガスを供給することにより、パターンが形成されたウエハ２００上の膜厚分布を水平（平坦）な膜厚分布とさせることができる。
（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つまたは複数の効果が得られる。
（ａ）Ｂ２Ｈ６ガスの供給量を調整することにより、Ｗ膜の面内均一性を任意に制御することが可能となる。
Ｗ膜の成膜レートは、Ｂ２Ｈ６ガスの供給量に依存する傾向がある。Ｂ２Ｈ６ガスの供給量を調整することで、ウエハ上の成膜レートを制御することができ、膜厚の面内均一性を制御することができる。Ｂ２Ｈ６ガスは、多層に吸着することができるガスであるのに対し、ＷＦ６ガスは多層に吸着しない（飽和吸着する）ガスである。そのため、ＷＦ６ガスの供給量を、ＷＦ６ガスがウエハ上に飽和吸着する時の供給量以上とし、Ｂ２Ｈ６ガスの供給量のみを所望の面内均一性に応じて変えることにより、Ｗ膜の面内均一性を任意に制御することができる。
（ｂ）ウエハの外周部および内周部に対するＢ２Ｈ６ガスの供給量を調整することにより、Ｗ膜の面内膜厚分布を制御することが可能となる。
Ｂ２Ｈ６ガスの成膜特性に応じてウエハの外周部および内周部に対するＢ２Ｈ６ガスの供給量を変えることにより、凸状、凹状、水平状といった任意の膜厚分布を得ることができる。
（４）変形例
本実施形態における成膜処理は、上述に示す態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。
（変形例１）
図１１に示す成膜シーケンスにおいて、ステップ１のボート２１７の回転速度とステップ２のボート２１７の回転速度とを異ならせてもよい。例えば、ステップ１においては、ボート２１７の回転周期Ａ１とＢ２Ｈ６ガスの供給開始のタイミング（Ｂ２Ｈ６ガス供給周期）を同期させ、ステップ２においては、ボート２１７の回転周期Ａ２とＷＦ６ガスの供給開始のタイミング（ＷＦ６ガス供給周期）を同期させないようにする。
ここで、ボート２１７の回転周期Ａ［ｍｉｎ］は下記の式（３）にて導出される。
Ａ＝１／ｍ ・・・式（３）
ｍはボート２１７の回転数を示す。
また、ボート２１７の回転数ｍは下記の式（４）にて導出される。
ｍ＝Ｒ×Ｔ ・・・式（４）
Ｒ［ｒｐｍ］はボート２１７（ウエハ２００）の回転速度を示し、Ｔ［ｍｉｎ］はガスの供給時間を示す。
ステップ１において、Ｂ２Ｈ６ガスのウエハ２００への供給を、ウエハ２００面内においてより均一とするために、ボート２１７の回転数ｍ１が整数倍となるように、ボート２１７の回転速度Ｒ１およびＢ２Ｈ６ガスの供給時間Ｔ１を設定する（ｍ１＝Ｒ１×Ｔ１， ０＜ｍ１， ｍ１：整数）。すなわち、各サイクルにおいて、ウエハ２００に対して同一方向からＢ２Ｈ６ガスの供給開始と供給停止を行う。言い換えれば、各サイクルのＢ２Ｈ６ガス供給開始時および供給停止時に、ノズル２４９ｂがウエハ２００に対して毎回同じ位置に面するようにする。例えば、ボート２１７の回転速度Ｒ１を０．４〜４［ｒｐｍ］に設定する。
このように、ボート２１７の回転数ｍ１が整数倍となるようにすることにより、少なくともウエハ２００を１回転さている間、連続してＢ２Ｈ６ガスを供給することができる。すなわち、ウエハ２００の全周方向からＢ２Ｈ６ガスを供給することができ、ウエハ２００面内の膜厚分布を同心円状（均一）とすることができ、所望の膜厚分布を得ることができる。
ボート２１７の回転数ｍ１が整数倍でない場合、ウエハ２００面内のある部分で過度にＢ２Ｈ６ガスに曝露されたり、他の部分でＢ２Ｈ６ガスの曝露が不足したりしてしまう。すなわち、ウエハ２００面内におけるＢ２Ｈ６ガスの曝露量が不均一となることから、結果として、ウエハ２００面内の膜厚分布が同心円状とならず、所望の膜厚分布を得ることができない。
ステップ２においては、ボート２１７の回転周期とＷＦ６ガスの供給開始および供給停止のタイミングを同期させないように、ボート２１７の回転速度Ｒ２およびＷＦ６ガスの供給時間Ｔ２を設定する（ｍ２≠Ｒ２×Ｔ２， ０＜ｍ２， ｍ２：整数）。
ステップ１のボート２１７の回転速度とステップ２のボート２１７の回転速度を異ならせない場合は、回転速度Ｒに対して、ステップ１における回転数ｍ１は整数倍となるようにＢ２Ｈ６ガスの供給時間Ｔ１を設定する（ｍ１＝Ｒ×Ｔ１， ０＜ｍ１， ｍ１：整数）。ステップ２における回転数ｍ２は整数倍とならないようにＷＦ６ガスの供給時間Ｔ２を設定し（ｍ２≠Ｒ×Ｔ２， ０＜ｍ２， ｍ２：整数）、さらに１サイクルにおける回転数ｍ３は整数倍とならないように１サイクルあたりの周期Ｔ´［ｍｉｎ］を設定する（ｍ３≠Ｒ×Ｔ´， ０＜ｍ３， ｍ３：整数）。
このような変形例によれば、図４（ａ）に示す成膜シーケンスにおける効果に加え、以下に示す効果が得られる。
ボート２１７の回転周期とＢ２Ｈ６ガスの供給開始のタイミング（Ｂ２Ｈ６ガス供給周期）を同期させ、ボート２１７の回転周期とＷＦ６ガスの供給開始のタイミング（ＷＦ６ガス供給周期）を同期させないようにする（ずらす）ことにより、Ｗ膜の面内均一性を向上させることが可能となる。
というのも、Ｂ２Ｈ６ガスはそれ単体でウエハ２００上に多層吸着することがある。そのため、ウエハ２００上にＢ２Ｈ６が飽和吸着した状態であっても、さらにウエハ２００に対してＢ２Ｈ６ガスが供給されると、Ｂ２Ｈ６ガスに曝露された領域からＢ２Ｈ６が多層に吸着される。従って、一部の領域が他の領域に比べてＢ２Ｈ６の吸着量が多くなってしまい、面内均一性が悪化してしまう恐れがある。
Ｂ２Ｈ６ガスのような、それ単体で固体となる元素を含むガスは、飽和吸着しにくい（多層吸着しやすい）。そのため、ウエハ２００の全周方向から同じ量（同じ時間）だけＢ２Ｈ６ガスを供給することにより、ウエハ２００の同心円状に均一に膜を形成することが可能となる。すなわち、Ｂ２Ｈ６ガスの供給開始位置と供給停止位置とが同じ位置となるように、ボート２１７の回転速度Ｒ１を制御する。なお、各サイクルにおけるＢ２Ｈ６ガスの供給開始位置は同じでなくとも良い。例えば、各サイクルにおけるＢ２Ｈ６ガスの供給開始位置がずれていても、各サイクル内でＢ２Ｈ６ガスの供給開始位置と供給停止位置とが同じ位置であれば良い。
一方、ＷＦ６ガスはウエハ２００上に多層吸着しにくい（飽和吸着しやすい）。そのため、各サイクルにおいて毎回同じ方向からＷＦ６ガスを供給すると、ＷＦ６ガス供給位置と反対側の位置においてＷＦ６ガスの供給量が不足し、面内均一性が悪化してしまう恐れがある。従って、飽和吸着しやすいガスにおいては、ボート２１７の回転周期とガスの供給開始のタイミングを非同期とすることにより、ウエハ２００の同心円状に均一に膜を形成することが可能となる。
＜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。
例えば、上述の実施形態では、金属含有原料および還元剤をそれぞれ１本のノズルから処理室２０１内に供給する例について説明した。しかしながら、本発明はこのような態様に限定されず、還元剤を複数のノズルから処理室２０１内に供給してもよい。この場合においても、処理手順、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理手順、処理条件とすることができる。
上述の実施形態との相違点は、処理室２０１内に、ノズル２４９ｃが設けられている点である。以下、上述の実施形態と同じ構成については説明を省略する。
図１２に示すように、処理室２０１内には、ノズル２４９ｃが、ノズル２４９ａ，２４９ｂと同様に設けられている。ノズル２４９ｃには、ガス供給管２３２ｅが接続されている。ガス供給管２３２ｅには、上流から順に、ＭＦＣ２４１ｅおよびバルブ２４３ｅがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ｅのバルブ２４３ｅよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｆが接続されている。ガス供給管２３２ｆには、上流方向から順に、ＭＦＣ２４１ｆおよびバルブ２４３ｆが設けられている。
ガス供給管２３２ｅの先端部には、ノズル２４９ｃが接続されている。ノズル２４９ｃは、図１３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設けられている。すなわち、ノズル２４９ｃは、処理室２０１内へ搬入された各ウエハ２００の端部（周縁部）の側方にウエハ２００の表面（平坦面）と垂直に設けられている。ノズル２４９ｃ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いる。また、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２４９ｃの側面には、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。図１４に示すように、ノズル２４９ｃは、その垂直部がノズル２４９ａ，２４９ｂの垂直部よりも短く形成されている。
ガス供給管２３２ｅからは、還元剤（還元ガス）として、例えば、ホウ素（Ｂ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、ノズル２４９ｅを介して処理室２０１内へ供給される。ガス供給管２３２ｂ，２３２ｅからは同一種類の還元剤が供給される。
ガス供給管２３２ｆからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、ＭＦＣ２４１ｆ、バルブ２４３ｆ、ガス供給管２３２ｅ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。
ガス供給管２３２ｂ，２３２ｅから上述の還元剤を供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｂ，２４１ｅ、バルブ２４３ｂ，２４３ｅより還元剤供給系が構成される。ノズル２４９ｂ，２４９ｅを還元剤供給系に含めて考えてもよい。
また、主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ，２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ，２４１ｆ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｆにより、不活性ガス供給系が構成される。
ここで、ウエハ２００の積載方向（高さ方向）での各ウエハ２００に対するＢ２Ｈ６ガスの曝露量について説明する。Ｂ２Ｈ６ガスの分解には温度依存性があり、温度が高いほどＢ２Ｈ６ガスが分解しやすい傾向がある。Ｂ２Ｈ６ガスが分解すると、ウエハ２００上へのＢ２Ｈ６の吸着が生じにくくなる。ノズル２４９ｂ内をＢ２Ｈ６ガスが流れる際、ヒータ２０７によって温められる時間が、ノズル２４９ｂ内のトップ側（上方）のＢ２Ｈ６ガスの方が、ボトム側（下方）のＢ２Ｈ６ガスよりも長くなる。従って、ノズル２４９ｂ内のトップ側とボトム側においてＢ２Ｈ６ガスの熱履歴が異なる。そのため、ノズル２４９ｂ内のトップ側のＢ２Ｈ６ガスの方が、ボトム側のＢ２Ｈ６ガスよりも分解しやすくなってしまう。これにより、処理室２０１内の高さ方向で、分解していないＢ２Ｈ６ガスの供給量が異なる。すなわち、処理室２０１内の高さ方向で、ウエハ２００に対するＢ２Ｈ６ガスの曝露量が異なってしまう。特に、処理室２０１内の上方のウエハ２００は、ノズル２４９ｂ内のトップ側のＢ２Ｈ６ガスが供給されるため、処理室２０１内の下方のウエハ２００に比べて膜厚の低下が発生し、面間の膜厚均一性が悪化することがある。
また、Ｂ２Ｈ６ガスは、希釈ガス（不活性ガス）によってＢ２Ｈ６ガスの分解速度が異なる。Ｂ２Ｈ６ガスの希釈ガスは、例えば、Ｎ２ガス，Ｈ２ガス，Ａｒガス，Ｈｅガス等が挙げられる。Ｂ２Ｈ６ガスの希釈ガスとしてＮ２ガスを用いた場合（Ｎ２希釈Ｂ２Ｈ６ガスを用いた場合）、Ｂ２Ｈ６ガスの分解速度が速い傾向がある。これに対し、Ｂ２Ｈ６ガスの希釈ガスとしてＨ２ガスを用いた場合（Ｈ２希釈Ｂ２Ｈ６ガスを用いた場合）、Ｂ２Ｈ６ガスの分解速度がＮ２ガスを用いた場合に比べて遅い傾向がある。
発明者らは鋭意研究の結果、分解しやすいＢ２Ｈ６ガスと、分解しにくいＢ２Ｈ６ガスとを処理室２０１内に供給することで、面間の均一性を向上させることが可能であることを見出した。例えば、処理室２０１内の上方には、分解しにくいＢ２Ｈ６ガスとして、Ｈ２希釈Ｂ２Ｈ６ガスを供給し、処理室２０１内の上方よりも下に位置する下方には、分解しやすいＢ２Ｈ６ガスとして、Ｎ２希釈Ｂ２Ｈ６ガスを供給する。このように、処理室２０１内の上方と下方で、分解速度の異なるＢ２Ｈ６ガス（希釈ガスの異なるＢ２Ｈ６ガス）を供給することにより、処理室２０１内の高さ方向におけるＢ２Ｈ６ガスの供給量をほぼ一定とすることができる。これにより、ウエハ２００の面間の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
分解しやすいＢ２Ｈ６ガスと、分解しにくいＢ２Ｈ６ガスとを同時に処理室２０１内に供給する際は、それぞれ別々のノズルから供給することが望ましい。例えば、ガス供給管２３２ｅを介してショートノズル２４９ｃから分解しやすいＢ２Ｈ６ガス（Ｎ２希釈Ｂ２Ｈ６ガス）を処理室２０１内の下方に向けて供給し、ガス供給管２３２ｂを介してロングノズル２４９ｂから分解しにくいＢ２Ｈ６ガス（Ｈ２希釈Ｂ２Ｈ６ガス）を処理室２０１内の上方に向けて供給するのがよい。
なお、上述においては、希釈されたＢ２Ｈ６ガスをガス供給管２３２ｂ，２３２ｅに供給する例について説明したが、ガス供給管２３２ａ内にてＢ２Ｈ６ガスを希釈するようにしても良い。例えば、希釈されていないＢ２Ｈ６ガスをガス供給管２３２ｂ，２３２ｅに供給し、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｆにそれぞれＮ２ガス，Ｈ２ガスを供給することで、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｅ内でＢ２Ｈ６ガスをそれぞれの希釈ガスで希釈するようにしても良い。また、上述においてはＢ２Ｈ６ガスの供給ノズルが２本の例を説明したが、３本以上設置しても良い。
また例えば、上述の実施形態では、ステップ１において、還元ガスを供給した後に原料ガスを供給する例について説明した。しかしながら、本発明はこのような態様に限定されず、還元ガス、原料ガスの供給順序は逆でもよい。すなわち、原料ガスを供給した後に還元ガスを供給するようにしてもよい。供給順序を変えることにより、形成される膜の膜質や組成比を変化させることが可能となる。
また例えば、上述の実施形態では、Ｗ膜を形成する場合について説明した。しかしながら、本発明は、ＷＮ膜等の金属窒化膜を形成する場合においても、好適に適用可能である。例えば、本発明は、ウエハ２００上に、タングステンナイトライド膜（ＷＮ膜）等を形成する場合にも、好適に適用可能である。
例えば、以下に示す成膜シーケンスにより、ＷＮ膜等を形成することが可能である。
［Ｂ２Ｈ６→ＷＣｌ６→ＮＨ３］×ｎ ⇒ ＷＮ
すなわち、上述のステップ２の後に、ウエハ２００に対して窒化剤を供給するステップ３を追加する。この場合、窒化剤を供給するノズルを１本設け、ノズル３本とすると良い。例えば、ステップ３は下記のような処理条件とする。
［ステップ３］
処理室２０１内の圧力：３０Ｐａ〜１５００Ｐａ、好ましくは、４０Ｐａ〜９００Ｐａ
ＮＨ３ガスの供給流量：１．０ｓｌｍ〜１５ｓｌｍ、好ましくは、５ｓｌｍ〜１３．５ｓｌｍ
Ｎ２ガスの供給流量：０．２ｓｌｍ〜１２ｓｌｍ、好ましくは、１ｓｌｍ〜５ｓｌｍ
ＮＨ３ガスの供給時間：１０秒〜５０秒、好ましくは、２０秒〜４０秒
ステップ１〜３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所定回数（ｎ回）実施することにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定厚さのＷＮ膜を形成することができる。このときのステップ１、２の処理手順、処理条件は、上述の実施形態や変形例の処理手順、処理条件と同様とすることができる。これらの場合においても、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。すなわち、本発明は、金属元素を含む窒化膜を形成する場合に、好適に適用することができる。
窒化ガスとしては、ＮＨ３ガスの他、例えば、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の窒化水素系ガスを用いることができる。また、反応体としては、これらの他、アミンを含むガス、すなわち、アミン系ガスを用いることができる。アミン系ガスとしては、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２、略称：ＭＭＡ）ガス、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ、略称：ＤＭＡ）ガス、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ、略称：ＴＭＡ）ガス、モノエチルアミン（Ｃ２Ｈ５ＮＨ２、略称：ＭＥＡ）ガス、ジエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）２ＮＨ、略称：ＤＥＡ）ガス、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガス等を用いることができる。また、反応体としては、有機ヒドラジン化合物を含むガス、すなわち、有機ヒドラジン系ガスを用いることができる。有機ヒドラジン系ガスとしては、モノメチルヒドラジン（（ＣＨ３）ＨＮ２Ｈ２、略称：ＭＭＨ）ガス、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２Ｈ２、略称：ＤＭＨ）ガス、トリメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２（ＣＨ３）Ｈ、略称：ＴＭＨ）ガス等を用いることができる。
基板処理に用いられるレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、処理内容（形成する膜の膜種、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）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、基板処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理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（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。
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。これらの場合においても、処理手順、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理手順、処理条件とすることができる。
例えば、図１５に示す処理炉３０２を備えた基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用できる。処理炉３０２は、処理室３０１を形成する処理容器３０３と、処理室３０１内へガスをシャワー状に供給するガス供給部としてのシャワーヘッド３０３ｓと、１枚または数枚のウエハ２００を水平姿勢で支持する支持台３１７と、支持台３１７を下方から支持する回転軸３５５と、支持台３１７に設けられたヒータ３０７と、を備えている。シャワーヘッド３０３ｓのインレット（ガス導入口）には、ガス供給ポート３３２ａ，３３２ｂが接続されている。ガス供給ポート３３２ａには、上述の実施形態の原料供給系と同様の供給系が接続されている。原料供給系から供給されたガスはシャワーヘッド３０３ｓを介して処理室３０１内へ供給されることとなる。ガス供給ポート３３２ｂには、上述の実施形態の還元剤供給系と同様の供給系が接続されている。シャワーヘッド３０３ｓのアウトレット（ガス排出口）には、処理室３０１内へガスをシャワー状に供給するガス分散板が設けられている。シャワーヘッド３０３ｓは、処理室３０１内へ搬入されたウエハ２００の表面と対向（対面）する位置に設けられている。処理容器３０３には、処理室３０１内を排気する排気ポート３３１が設けられている。排気ポート３３１には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。
また例えば、図１６に示す処理炉４０２を備えた基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用できる。処理炉４０２は、処理室４０１を形成する処理容器４０３と、１枚または数枚のウエハ２００を水平姿勢で支持する支持台４１７と、支持台４１７を下方から支持する回転軸４５５と、処理容器４０３内のウエハ２００に向けて光照射を行うランプヒータ４０７と、ランプヒータ４０７の光を透過させる石英窓４０３ｗと、を備えている。処理容器４０３には、ガス供給ポート４３２ｍが接続されている。ガス供給ポート４３２ｍには、上述の実施形態の原料供給系と同様の供給系が接続されている。原料供給系から供給されたガスは処理室４０１内へ供給されることとなる。また、処理容器４０３には、ガス供給ポート４３２ｂが接続されている。ガス供給ポート４３２ｂには、上述の実施形態の還元剤供給系と同様の供給系が接続されている。ガス供給ポート４３２ｍ，４３２ｂは、処理室４０１内へ搬入されたウエハ２００の端部の側方、すなわち、処理室４０１内へ搬入されたウエハ２００の表面と対向しない位置にそれぞれ設けられている。処理容器４０３には、処理室４０１内を排気する排気ポート４３１が設けられている。排気ポート４３１には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。
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処理手順、処理条件にて成膜処理を行うことができ、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。
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。
＜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、
基板に対して、金属含有ガスを供給する工程と、
前記基板に対して、それ単体で固体となる元素を含む還元ガスを供給する工程と、
を時分割して行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程と、を有し、
前記還元ガスは、前記基板に対する前記還元ガスの暴露量に応じて、前記膜の成膜速度を増加から減少に変化させる特性を有し、
前記還元ガスを供給する工程では、前記還元ガスの前記特性に応じて前記基板に対する前記還元ガスの暴露量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。
（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記還元ガスの前記特性は、
前記基板に対する前記還元ガスの暴露量dが、第１暴露量d1より少ない範囲（d＜d1）では、前記基板に対する前記還元ガスの暴露量が増えるとともに前記膜の成膜速度を増加させ、
前記基板に対する前記還元ガスの暴露量dが、前記第１暴露量d1以上であって第２暴露量d2より少ない範囲（d1≦d＜d2）では、前記基板に対する前記還元ガスの暴露量に依らず、前記膜の成膜速度をほぼ一定に維持させ、
前記基板に対する前記還元ガスの暴露量dが、前記第２暴露量d2以上であって第３暴露量d3より少ない範囲（d２≦d＜d３）では、前記基板に対する前記還元ガスの暴露量が増えるとともに前記膜の成膜速度を減少させ、
前記基板に対する前記還元ガスの暴露量dが、前記第３暴露量d3以上の範囲（d３≦d）では、前記基板に対する前記還元ガスの暴露量に依らず、前記膜をほとんど成膜させないような特性である。
（付記３）
付記２に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１の曝露量ｄ１は、前記基板上の全面で前記金属含有ガスが反応する時の前記基板に対する前記還元ガスの曝露量であり、
前記第２の曝露量ｄ２は、前記基板上の少なくとも一部の領域で前記金属含有ガスが反応しない時の前記基板に対する前記還元ガスの曝露量であり、
前記第３の曝露量ｄ３は、前記基板上の全面で前記金属含有ガスが反応しない時の前記基板に対する前記還元ガスの曝露量である。
（付記４）
付記３に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１の曝露量ｄ１は、前記基板上の全面に前記還元ガスが吸着する（飽和吸着する）時の前記基板に対する前記還元ガスの曝露量であり、
前記第２の曝露量ｄ２は、前記基板上の少なくとも一部の領域で前記還元ガスが多層吸着する時の前記基板に対する前記還元ガスの曝露量であり、
前記第３の曝露量ｄ３は、前記基板上の全面に前記還元ガスが多層吸着する時の前記基板に対する前記還元ガスの曝露量である。
（付記５）
付記２に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板の中央部に対する前記還元ガスの曝露量をｄｙすると、ｄｙ＜ｄ１の関係を満たすように前記基板の中央部に対して前記還元ガスを供給し、前記基板の外周部に対する前記還元ガスの曝露量をｄｘとすると、ｄ１≦ｄｘの関係を満たすように前記基板の外周部に対して前記還元ガスを供給して、前記基板上に凹状の前記膜を形成する。このような暴露量ｄｘ，ｄｙとすることより、特に、基板に対して横から還元ガスを供給するような場合において、基板上に凹状の前記膜を形成することができる。
（付記６）
付記２に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板の中央部に対する前記還元ガスの曝露量をｄｙすると、＜ｄｙ＜ｄ２の関係を満たすように前記基板の中央部に対して前記還元ガスを供給し、前記基板の外周部に対する前記還元ガスの曝露量をｄｘすると、ｄ２≦ｄｘの関係を満たすように前記基板の外周部に対して前記還元ガスを供給して、前記基板上に凸状の前記膜を形成する。このような暴露量ｄｘ，ｄｙとすることより、特に、基板に対して横から還元ガスを供給するような場合において、基板上に凸状の前記膜を形成することができる。
（付記７）
付記２に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板の中央部に対する前記還元ガスの暴露量をdｙすると、dｙ≧d1の関係を満たすように前記基板の中央部に対して前記還元ガスを供給し、前記基板の外周部に対する前記還元ガスの暴露量をdｘとすると、d1＞dｘの関係を満たすように前記基板の外周部に対して前記還元ガスを供給して、前記基板上に凸状の前記膜を形成する。このような暴露量ｄｘ，ｄｙとすることより、特に、基板に対して上から還元ガスを供給するような場合において、基板上に凸状の前記膜を形成することができる。
（付記８）
付記２に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板の中央部に対する前記還元ガスの暴露量をdｙすると、dｙ≧d2の関係を満たすように前記基板の中央部に対して前記還元ガスを供給し、前記基板の外周部に対する前記還元ガスの暴露量をdｘすると、d2＞dｘの関係を満たすように前記基板の外周部に対して前記還元ガスを供給して、前記基板上に凹状の前記膜を形成する。このような暴露量ｄｘ，ｄｙとすることより、特に、基板に対して上から還元ガスを供給するような場合において、基板上に凹状の前記膜を形成することができる。
（付記９）
付記２に記載の方法であって、好ましくは、
前記基板の全面に対して、前記第１の曝露量ｄ１以上で、かつ、前記第２の曝露量ｄ２より少ない曝露量で前記還元ガスを供給して、前記基板上にほぼ平坦な前記膜を形成する。
（付記１０）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記曝露量は、前記還元ガスの供給量、供給時間および圧力の少なくともいずれかを制御して調整する。
（付記１１）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記膜を形成する工程は、前記基板の温度を６０℃以上２３０℃以下に維持して行う。
（付記１２）
本発明の他の態様によれば、
基板を回転させつつ、前記基板に対して金属含有ガスを供給する工程と、
前記基板を回転させつつ、前記基板に対してそれ単体で固体となる元素を含む還元ガスを供給する工程と、
を時分割して行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有し、
前記還元ガスを供給する工程では、前記基板に対して前記還元ガスを供給する時間Ｔ（ｍｉｎ）と前記基板の回転速度Ｒ（ｒｐｍ）との積を整数倍と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。
（付記１３）
付記１２に記載の方法であって、好ましくは、
前記金属含有ガスを供給する工程では、前記基板に対して前記還元ガスを供給する時間Ｔ（ｍｉｎ）と前記基板の回転速度Ｒ（ｒｐｍ）との積を整数倍としない。
（付記１４）
付記１２に記載の方法であって、好ましくは、
前記還元を供給する工程では、第１ノズルから第１の希釈ガスで希釈された前記還元ガスを前記基板に対して供給し、第２ノズルから第２の希釈ガスで希釈された前記還元ガスを前記基板に対して供給する。
（付記１５）
付記１４に記載の方法であって、好ましくは、
複数枚の前記基板が垂直方向に多段に整列された状態で処理室内に保持されており、
前記還元ガスを供給する工程では、前記処理室内の上方の前記基板に対して前記第１ノズルより前記還元ガスを供給し、前記処理室内の下方の前記基板に対して前記第２ノズルより前記還元ガスを供給する。
（付記１６）
付記１４に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１の希釈ガスはＮ２ガスであり、前記第２の希釈ガスはＨ２ガスである。
（付記１５）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板が処理される処理室と、
前記処理室内の前記基板に対して金属含有ガスを供給する金属含有ガス供給系と、
前記処理室内の前記基板に対してそれ単体で固体となる元素を含み、前記基板に対する還元ガスの曝露量に応じて、膜の成膜速度を増加から減少に変化させる特性を有する前記還元ガスを供給する還元ガス供給系と、
前記処理室内において、前記基板に対して前記金属含有ガスを供給する処理と、前記基板に対して前記還元ガスを供給する処理と、を時分割して行うサイクルを所定回数行わせ、前記還元ガスを供給する処理では、前記還元ガスの前記特性に応じて前記基板に対する前記還元ガスの曝露量を調整することにより、前記基板上に前記膜を形成するように、前記金属含有ガス供給系および前記還元ガス供給系を制御するよう構成された制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
（付記１６）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板が処理される処理室と、
前記処理室内の前記基板に対して金属含有ガスを供給する金属含有ガス供給系と、
前記処理室内の前記基板に対してそれ単体で固体となる元素を含む還元ガスを供給する還元ガス供給系と、
前記処理室内で前記基板を保持する保持具と、
前記保持具を回転させる駆動機構と、
前記処理室内において、前記基板に対して前記還元ガスを供給する処理する時は、前記基板に対して前記還元ガスを供給する時間Ｔ（ｍｉｎ）と前記基板の回転速度Ｒ（ｒｐｍ）との積を整数倍となるように、前記還元ガス供給系および前記駆動機構とを制御するよう構成された制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
（付記１７）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板に対して、金属含有ガスを供給する手順と、
前記基板に対して、それ単体で固体となる元素を含み、前記基板に対する還元ガスの曝露量に応じて、膜の成膜速度を増加から減少に変化させる特性を有する前記還元ガスを供給する手順と、
を時分割して行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する手順と、を有し、
前記還元ガスを供給する手順では、前記還元ガスの前記特性に応じて前記基板に対する前記還元ガスの暴露量を調整するようコンピュータ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。
（付記１８）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板に対して、金属含有ガスを供給する原料供給部と、
前記基板に対して、それ単体で固体となる元素を含み、前記基板に対する還元ガスの曝露量に応じて、膜の成膜速度を増加から減少に変化させる特性を有する前記還元ガスを供給する還元ガス供給部と、を有し、
前記原料供給部により、前記基板に対して金属含有ガスを供給する処理と、前記還元ガス供給部により、前記還元ガスの前記特性に応じて、前記基板に対する前記還元ガスの暴露量を調整して前記基板に前記還元ガスを供給する処理と、を時分割して行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に前記膜を形成する処理を行わせるように制御されるガス供給システムが提供される。
本発明によれば、基板上に形成する膜の面内均一性を制御することができる半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体を提供できる。
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
２３１ 排気管
２３２ａ〜２３２ｄ ガス供給管

Claims (10)

  1. 基板に対して、金属含有ガスを供給する工程と、
    前記基板に対して、それ単体で固体となる元素を含む還元ガスを供給する工程と、
    を時分割して行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程と、を有し、
    前記還元ガスは、前記基板に対する前記還元ガスの曝露量に応じて、前記膜の成膜速度を増加から減少に変化させる特性を有し、
    前記還元ガスを供給する工程では、前記還元ガスの前記特性に応じて前記基板に対する前記還元ガスの曝露量を調整する半導体装置の製造方法。
  2. 前記還元ガスの前記特性は、
    前記基板に対する前記還元ガスの曝露量dが、第１の曝露量d1より少ない範囲（d＜d1）では、前記基板に対する前記還元ガスの曝露量が増えるとともに前記膜の成膜速度を増加させ、
    前記基板に対する前記還元ガスの曝露量dが、前記第１の曝露量d1以上であって第２の曝露量d2より少ない範囲（d1≦d＜d2）では、前記基板に対する前記還元ガスの曝露量に依らず、前記膜の成膜速度をほぼ一定に維持させ、
    前記基板に対する前記還元ガスの曝露量dが、前記第２の曝露量d2以上であって第３の曝露量d3より少ない範囲（d２≦d＜d３）では、前記基板に対する前記還元ガスの曝露量が増えるとともに前記膜の成膜速度を減少させ、
    前記基板に対する前記還元ガスの曝露量dが、前記第３の曝露量d3以上の範囲（d３≦d）では、前記基板に対する前記還元ガスの曝露量に依らず、前記膜をほとんど成膜させないような特性である請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記第１の曝露量ｄ１は、前記基板上の全面に前記還元ガスの分子が吸着する時の前記基板に対する前記還元ガスの曝露量であり、
    前記第２の曝露量ｄ２は、前記基板上の少なくとも一部の領域で前記還元ガスの分子が多層吸着する時の前記基板に対する前記還元ガスの曝露量であり、
    前記第３の曝露量ｄ３は、前記基板上の全面に前記還元ガスの分子が多層吸着する時の前記基板に対する前記還元ガスの曝露量である請求項２記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記基板の中央部に対する前記還元ガスの曝露量をdｙすると、dｙ≧d1の関係を満たすように前記基板の中央部に対して前記還元ガスを供給し、前記基板の外周部に対する前記還元ガスの曝露量をdｘとすると、d1＞dｘの関係を満たすように前記基板の外周部に対して前記還元ガスを供給して、前記基板上に凸状の前記膜を形成する請求項２記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記基板の中央部に対する前記還元ガスの曝露量をdｙすると、dｙ≧d2の関係を満たすように前記基板の中央部に対して前記還元ガスを供給し、前記基板の外周部に対する前記還元ガスの曝露量をdｘすると、d2＞dｘの関係を満たすように前記基板の外周部に対して前記還元ガスを供給して、前記基板上に凹形状の前記膜を形成する請求項２記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記基板の全面に対して、前記第１の曝露量ｄ１以上で、かつ、前記第２の曝露量ｄ２より少ない曝露量で前記還元ガスを供給して、前記基板上にほぼ平坦な前記膜を形成する請求項２記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記曝露量は、前記還元ガスの供給量、供給時間および圧力の少なくともいずれかを制御して調整する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  8. 前記膜を形成する工程は、前記基板の温度を６０℃以上２３０℃以下に維持して行う請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  9. 基板が処理される処理室と、
    前記処理室内の前記基板に対して、金属含有ガスを供給する金属含有ガス供給系と、
    前記処理室内の前記基板に対して、それ単体で固体となる元素を含み、前記基板に対する還元ガスの曝露量に応じて、膜の成膜速度を増加から減少に変化させる特性を有する前記還元ガスを供給する還元ガス供給系と、
    前記処理室内において、前記基板に対して前記金属含有ガスを供給する処理と、前記基板に対して前記還元ガスを供給する処理と、を時分割して行うサイクルを所定回数行わせ、前記還元ガスを供給する処理では、前記還元ガスの前記特性に応じて前記基板に対する前記還元ガスの曝露量を調整することにより、前記基板上に前記膜を形成するように、前記金属含有ガス供給系および前記還元ガス供給系を制御するよう構成された制御部と、
    を有する基板処理装置。
  10. 基板に対して、金属含有ガスを供給する手順と、
    前記基板に対して、それ単体で固体となる元素を含み、前記基板に対する還元ガスの曝露量に応じて、膜の成膜速度を増加から減少に変化させる特性を有する前記還元ガスを供給する手順と、
    を時分割して行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する手順と、を有する手順であって、
    前記還元ガスを供給する手順では、前記還元ガスの前記特性に応じて前記基板に対する前記還元ガスの曝露量を調整する手順を、コンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラム。
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