JP6778318B2 - Semiconductor device manufacturing methods, substrate processing devices and programs - 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。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, a substrate processing device, and a recording medium.

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）。 As one step in the manufacturing process of a semiconductor device, a process of forming a film on a substrate may be performed (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１４−９９４２７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-99427

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。 An object of the present invention is to provide a technique capable of controlling the in-plane film thickness distribution of a film formed on a substrate.

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。According to one aspect of the invention
(A) A step of supplying the raw material containing the main element constituting the film from the first supply unit to the substrate and exhausting it from the exhaust unit.
(B) From a pair of second supply units arranged adjacent to the first supply unit so as to sandwich a straight line passing through the first supply unit and the exhaust unit, the reaction product containing no main element is subjected to. The process of supplying to the substrate and exhausting from the exhaust section,
A technique for forming the film on the substrate is provided by simultaneously performing the above for at least a certain period of time under the condition that the raw material does not thermally decompose when the raw material is present alone.

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。 According to the present invention, it is possible to control the in-plane film thickness distribution of the film formed on the substrate.

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。It is a schematic block diagram of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus preferably used in embodiment of this invention, and is the figure which shows the processing furnace part in the vertical sectional view. 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。It is a schematic block diagram of a part of the vertical processing furnace of the substrate processing apparatus preferably used in embodiment of this invention, and is the figure which shows the part of the processing furnace by the cross-sectional view taken along line AA of FIG. 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。It is a schematic block diagram of the controller of the substrate processing apparatus preferably used in embodiment of this invention, and is the figure which shows the control system of the controller by the block diagram. 本発明の一実施形態の成膜シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the film formation sequence of one Embodiment of this invention. （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。(A) is a schematic diagram showing a state in which a reactant is supplied from only one of a pair of second supply units when the raw material is supplied from the first supply unit, and (b) is a schematic diagram. It is a schematic diagram which shows the state of supplying the reactant by using both of a pair of 2nd supply part when the raw material is supplied from the 1st supply part. （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。(A) is a diagram showing the evaluation result of the in-plane film thickness distribution of the film formed on the substrate, and (b) is a diagram showing a part of the processing conditions for forming the film. is there. （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。(A) and (b) are cross-sectional views showing a modified example of a vertical processing furnace, respectively, and are views showing a reaction tube, a buffer chamber, a nozzle and the like partially extracted.

＜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。<One Embodiment of the present invention>
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

（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。(1) Configuration of Substrate Processing Device As shown in FIG. 1, the processing furnace 202 has a heater 207 as a heating means (heating mechanism). The heater 207 has a cylindrical shape and is vertically installed by being supported by a holding plate. The heater 207 also functions as an activation mechanism (excitation portion) for activating (exciting) the gas with heat.

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。Inside the heater 207, a reaction tube 203 is arranged concentrically with the heater 207. The reaction tube 203 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end open. Below the reaction tube 203, a manifold 209 is arranged concentrically with the reaction tube 203. The manifold 209 is made of a metal material such as stainless steel (SUS), and is formed in a cylindrical shape with open upper and lower ends. The upper end of the manifold 209 is engaged with the lower end of the reaction tube 203 and is configured to support the reaction tube 203. An O-ring 220a as a sealing member is provided between the manifold 209 and the reaction tube 203. The reaction tube 203 is installed vertically like the heater 207. A processing container (reaction container) is mainly composed of the reaction tube 203 and the manifold 209. A processing chamber 201 is formed in the hollow portion of the processing container. The processing chamber 201 is configured to accommodate the wafer 200 as a substrate.

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。 In the processing chamber 201, a nozzle 249a as a first supply unit and a pair of nozzles 249b and 249c as a second supply unit are provided so as to penetrate the side wall of the manifold 209. Gas supply pipes 232a to 232c are connected to the nozzles 249a to 249c, respectively.

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。 The gas supply pipes 232a to 232c are provided with mass flow controllers (MFCs) 241a to 241c which are flow rate controllers (flow control units) and valves 243a to 243c which are on-off valves, respectively, in order from the upstream side of the gas flow. .. Gas supply pipes 232d to 232f for supplying the inert gas are connected to the downstream side of the valves 243a to 243c of the gas supply pipes 232a to 232c, respectively. The gas supply pipes 232d to 232f are provided with MFCs 241d to 241f and valves 243d to 243f in this order from the upstream side of the gas flow.

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。 As shown in FIG. 2, the nozzles 249a to 249c form an annular space in a plan view between the inner wall of the reaction tube 203 and the wafer 200, along the upper part of the inner wall of the reaction tube 203 from the lower part of the wafer 200. Each is provided so as to stand upward in the arrangement direction. That is, the nozzles 249a to 249c are provided along the wafer arrangement area in the area horizontally surrounding the wafer arrangement area on the side of the wafer arrangement area in which the wafer 200 is arranged. The nozzle 249a is arranged so as to face the exhaust portion 231a, which will be described later, on a straight line (straight line 201b) with the center of the wafer 200 carried into the processing chamber 201 in plan view. To be precise, the nozzle 249a and the exhaust unit 231a are positioned so that their centers face each other with the center of the wafer 200 in between, and their centers are located on a straight line 201b passing through the center of the wafer 200. Have been placed. The nozzles 249b and 249c are arranged adjacent to the nozzle 249a so as to sandwich a straight line 201b passing through the nozzle 249a and the exhaust portion 231a. In other words, the nozzles 249b and 249c are arranged so as to sandwich the nozzles 249a on both sides of the nozzles 249a, that is, along the inner wall of the reaction tube 203 (outer circumference of the wafer 200). Gas supply holes 250a to 250c for supplying gas are provided on the side surfaces of the nozzles 249a to 249c, respectively. Each of the gas supply holes 250a to 250c is opened so as to face the exhaust portion 231a in a plan view, and gas can be supplied toward the wafer 200. The gas supply holes 250a to 250c may be opened so as to face the center of the wafer 200. In any case, the center of the gas supply hole 250a is located on the straight line 201b passing through the center of the wafer 200 and the center of the exhaust portion 231a in a plan view. A plurality of gas supply holes 250a to 250c are provided from the lower part to the upper part of the reaction tube 203.

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。From the gas supply pipe 232a, silicon hydride gas containing silicon (Si) as a main element constituting the film to be formed as a raw material (raw material gas) is processed in the processing chamber via the MFC 241a, the valve 243a, and the nozzle 249a. It is supplied into 201. The raw material gas is a raw material in a gaseous state, for example, a gas obtained by vaporizing a raw material in a liquid state under normal temperature and pressure, a raw material in a gaseous state under normal temperature and pressure, and the like. Silicon hydride is a silane raw material containing a chemical bond (Si—H bond) between Si and hydrogen (H) and containing no carbon (C) and nitrogen (N). Silicon hydride is also a silane raw material that does not contain halogen elements such as chlorine (Cl), fluorine (F), bromine (Br), and iodine (I). As the silicon hydride gas, for example, disilane (Si 2 H 6 , abbreviation: DS) gas can be used.

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。From the gas supply pipe 232b, Si-free alkylborane-based gas as a reactant (reaction gas) is supplied into the processing chamber 201 via the MFC 241b, 241c, the valves 243b, 243c, and the nozzles 249b, 249c. Alkylborane is a gas containing boron (B), containing an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group and an isobutyl group, and containing no halogen element. As the alkylborane-based gas, for example, triethylborane ((CH 3 CH 2 ) 3 B, abbreviation: TEB) gas can be used.

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。 The DS gas is a gas that satisfies the octet rule, and the TEB gas is a gas that does not satisfy the octet rule. The octet rule is an empirical rule that a compound or ion exists stably when the number of outermost electrons of an atom is eight, that is, an empirical rule that the reactivity of a compound or ion is stabilized by having a closed shell structure. That is.

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。 Since the DS gas satisfying the octet rule is stable, when it is supplied into the processing chamber 201, the adsorption force to the surface of the wafer 200 tends to be weak, that is, it tends to be difficult to be adsorbed to the surface of the wafer 200. is there. Further, since the thermal decomposition temperature of the DS gas is higher than the thermal decomposition temperature of the TEB gas, the DS gas tends to be more difficult to thermally decompose than the TEB gas. Further, the TEB gas that does not satisfy the octet rule has a strong reaction force so as to satisfy the octet rule and is unstable. Therefore, when the TEB gas is supplied into the processing chamber 201, the adsorption force to the surface of the wafer 200 is increased. It tends to be stronger, that is, it tends to be easily adsorbed on the surface of the wafer 200. Further, since the thermal decomposition temperature of TEB gas is lower than the thermal decomposition temperature of DS gas, TEB gas tends to be more easily thermally decomposed than DS gas.

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。From the gas supply pipes 232d to 232f, for example, nitrogen (N 2 ) gas is introduced as an inert gas via MFC241d to 241f, valves 243d to 243f, gas supply pipes 232a to 232c, and nozzles 249a to 249c, respectively. It is supplied into 201. The N 2 gas acts as a purge gas and a carrier gas, and further acts as a film thickness distribution control gas that controls the in-plane film thickness distribution of the film formed on the wafer 200.

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。 The raw material supply system is mainly composed of the gas supply pipe 232a, the MFC 241a, and the valve 243a. Further, the reactant supply system is mainly composed of gas supply pipes 232b, 232c, MFC241b, 241c, and valves 243b, 243c. Further, the inert gas supply system is mainly composed of gas supply pipes 232d to 232f, MFC241d to 241f, and valves 243d to 243f.

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。 Of the various supply systems described above, any or all of the supply systems may be configured as an integrated supply system 248 in which valves 243a to 243f, MFC 241a to 241f, and the like are integrated. The integrated supply system 248 is connected to each of the gas supply pipes 232a to 232f, and supplies various gases into the gas supply pipes 232a to 232f, that is, the opening / closing operation of the valves 243a to 243f and the MFC 241a to 241f. The flow rate adjustment operation and the like are configured to be controlled by the controller 121 described later. The integrated supply system 248 is configured as an integrated or divided integrated unit, and can be attached to and detached from the gas supply pipes 232a to 232f in units of the integrated unit. It is configured so that maintenance, replacement, expansion, etc. can be performed on an integrated unit basis.

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。 The reaction tube 203 is provided with an exhaust unit (exhaust port) 231a for exhausting the atmosphere in the processing chamber 201. As shown in FIG. 2, the exhaust unit 231a is provided at a position facing (facing) the nozzles 249a to 249c (gas supply holes 250a to 250c) with the wafer 200 interposed therebetween in a plan view. An exhaust pipe 231 is connected to the exhaust portion 231a. The exhaust pipe 231 is provided via a pressure sensor 245 as a pressure detector (pressure detection unit) for detecting the pressure in the processing chamber 201 and an APC (Auto Pressure Controller) valve 244 as a pressure regulator (pressure adjustment unit). , A vacuum pump 246 as a vacuum exhaust device is connected. The APC valve 244 can perform vacuum exhaust and vacuum exhaust stop in the processing chamber 201 by opening and closing the valve with the vacuum pump 246 operating, and further, with the vacuum pump 246 operating, the APC valve 244 can perform vacuum exhaust and vacuum exhaust stop. By adjusting the valve opening degree based on the pressure information detected by the pressure sensor 245, the pressure in the processing chamber 201 can be adjusted. The exhaust system is mainly composed of the exhaust unit 231a, the exhaust pipe 231 and the APC valve 244, and the pressure sensor 245. The vacuum pump 246 may be included in the exhaust system.

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。 Below the manifold 209, a seal cap 219 is provided as a furnace palate body capable of airtightly closing the lower end opening of the manifold 209. The seal cap 219 is made of a metal material such as SUS and is formed in a disk shape. An O-ring 220b as a sealing member that comes into contact with the lower end of the manifold 209 is provided on the upper surface of the seal cap 219. Below the seal cap 219, a rotation mechanism 267 for rotating the boat 217, which will be described later, is installed. The rotating shaft 255 of the rotating mechanism 267 penetrates the seal cap 219 and is connected to the boat 217. The rotation mechanism 267 is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 217. The seal cap 219 is configured to be vertically lifted and lowered by a boat elevator 115 as a lifting mechanism installed outside the reaction tube 203. The boat elevator 115 is configured as a transport device (convey mechanism) for carrying in and out (transporting) the wafer 200 into and out of the processing chamber 201 by raising and lowering the seal cap 219. Further, below the manifold 209, a shutter 219s as a furnace palate body capable of airtightly closing the lower end opening of the manifold 209 is provided in a state where the seal cap 219 is lowered and the boat 217 is carried out from the processing chamber 201. There is. The shutter 219s is made of a metal material such as SUS and is formed in a disk shape. An O-ring 220c as a sealing member that comes into contact with the lower end of the manifold 209 is provided on the upper surface of the shutter 219s. The opening / closing operation (elevating operation, rotating operation, etc.) of the shutter 219s is controlled by the shutter opening / closing mechanism 115s.

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。 The boat 217 as a substrate support supports a plurality of wafers, for example, 25 to 200 wafers, in a horizontal position and vertically aligned with each other, that is, in a multi-stage manner. It is configured to be arranged at intervals. The boat 217 is made of a heat resistant material such as quartz or SiC. In the lower part of the boat 217, a heat insulating plate 218 made of a heat-resistant material such as quartz or SiC is supported in multiple stages.

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。 A temperature sensor 263 as a temperature detector is installed in the reaction tube 203. By adjusting the degree of energization of the heater 207 based on the temperature information detected by the temperature sensor 263, the temperature in the processing chamber 201 becomes a desired temperature distribution. The temperature sensor 263 is provided along the inner wall of the reaction tube 203.

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。 As shown in FIG. 3, the controller 121, which is a control unit (control means), is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 121a, a RAM (Random Access Memory) 121b, a storage device 121c, and an I / O port 121d. Has been done. The RAM 121b, the storage device 121c, and the I / O port 121d are configured so that data can be exchanged with the CPU 121a via the internal bus 121e. An input / output device 122 configured as, for example, a touch panel is connected to the controller 121.

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。 The storage device 121c is composed of, for example, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), or the like. In the storage device 121c, a control program for controlling the operation of the substrate processing device, a process recipe in which the procedures and conditions for substrate processing described later are described, and the like are readablely stored. The process recipes are combined so that the controller 121 can execute each procedure in the substrate processing described later and obtain a predetermined result, and functions as a program. Hereinafter, process recipes, control programs, etc. are collectively referred to simply as programs. In addition, a process recipe is also simply referred to as a recipe. When the term program is used in the present specification, it may include only a recipe alone, a control program alone, or both of them. The RAM 121b is configured as a memory area (work area) in which programs, data, and the like read by the CPU 121a are temporarily held.

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。 The I / O port 121d includes the above-mentioned MFCs 241a to 241f, valves 243a to 243f, pressure sensor 245, APC valve 244, vacuum pump 246, temperature sensor 263, heater 207, rotation mechanism 267, boat elevator 115, shutter opening / closing mechanism 115s, etc. It is connected to the.

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。 The CPU 121a is configured to read and execute a control program from the storage device 121c and read a recipe from the storage device 121c in response to an input of an operation command from the input / output device 122 or the like. The CPU 121a adjusts the flow rate of various gases by the MFCs 241a to 241f, opens and closes the valves 243a to 243f, opens and closes the APC valve 244, and adjusts the pressure by the APC valve 244 based on the pressure sensor 245 so as to follow the contents of the read recipe. Operation, start and stop of vacuum pump 246, temperature adjustment operation of heater 207 based on temperature sensor 263, rotation and rotation speed adjustment operation of boat 217 by rotation mechanism 267, lifting operation of boat 217 by boat elevator 115, shutter opening and closing mechanism 115s It is configured to control the opening / closing operation of the shutter 219s and the like.

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。 The controller 121 installs the above-mentioned program stored in an external storage device (for example, a magnetic disk such as a hard disk, an optical disk such as a CD, a magneto-optical disk such as MO, or a semiconductor memory such as a USB memory) 123 in a computer. Can be configured by The storage device 121c and the external storage device 123 are configured as a computer-readable recording medium. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium. When the term recording medium is used in the present specification, it may include only the storage device 121c alone, it may include only the external storage device 123 alone, or it may include both of them. The program may be provided to the computer by using a communication means such as the Internet or a dedicated line without using the external storage device 123.

（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。(2) Film formation processing An example of a sequence in which a film is formed on a wafer 200 as a substrate as one step of a manufacturing process of a semiconductor device using the above-mentioned substrate processing apparatus will be described with reference to FIG. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 121.

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。The film formation sequence shown in FIG. 4 is
Step A in which DS gas is supplied to the wafer 200 from the nozzle 249a and exhausted from the exhaust unit 231a.
Step B in which TEB gas is supplied to the wafer 200 from the nozzles 249b and 249c and exhausted from the exhaust unit 231a.
Is performed simultaneously for at least a certain period of time under the condition that the DS gas does not thermally decompose when the DS gas is present alone, thereby forming a film (Si film) containing Si on the wafer 200. B and C may be added to the Si film formed at this time. A Si film to which B and C are added, that is, a film containing Si, B, and C can also be referred to as a SiBC film. The SiBC film is also a film containing Si as a main element. However, in the present specification, the Si film to which B or C is added may be simply referred to as a Si film for convenience.

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。 In the present specification, the film formation sequence shown in FIG. 4 may be shown as follows for convenience.

ＤＳ＋ＴＥＢ ⇒ Ｓｉ DS + TEB ⇒ Si

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。 When the term "wafer" is used in the present specification, it may mean the wafer itself or a laminate of a wafer and a predetermined layer or film formed on the surface thereof. When the term "wafer surface" is used in the present specification, it may mean the surface of the wafer itself or the surface of a predetermined layer or the like formed on the wafer. In the present specification, when it is described that "a predetermined layer is formed on a wafer", it means that a predetermined layer is directly formed on the surface of the wafer itself, or a layer formed on the wafer or the like. It may mean forming a predetermined layer on top of it. The use of the term "board" in the present specification is also synonymous with the use of the term "wafer".

（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。(Wafer charge and boat load)
When a plurality of wafers 200 are loaded into the boat 217 (wafer charge), the shutter opening / closing mechanism 115s moves the shutter 219s to open the lower end opening of the manifold 209 (shutter open). After that, as shown in FIG. 1, the boat 217 supporting the plurality of wafers 200 is lifted by the boat elevator 115 and carried into the processing chamber 201 (boat load). In this state, the seal cap 219 is in a state of sealing the lower end of the manifold 209 via the O-ring 220b.

（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。(Pressure adjustment and temperature adjustment)
The inside of the processing chamber 201 is evacuated (decompressed exhaust) by the vacuum pump 246 so that the inside of the processing chamber 201, that is, the space where the wafer 200 exists has a desired pressure (vacuum degree). At this time, the pressure in the processing chamber 201 is measured by the pressure sensor 245, and the APC valve 244 is feedback-controlled based on the measured pressure information. Further, the wafer 200 in the processing chamber 201 is heated by the heater 207 so as to have a desired temperature. At this time, the state of energization of the heater 207 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 263 so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution. Further, the rotation mechanism 267 starts the rotation of the wafer 200. Exhaust in the processing chamber 201, heating and rotation of the wafer 200 are all continuously performed at least until the processing of the wafer 200 is completed.

（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。(Film formation step)
After that, steps A and B described above are performed at the same time. That is, DS gas and TEB gas are simultaneously supplied to the wafer in the processing chamber 201 and exhausted from the exhaust unit 231a.

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。Specifically, the valves 243a to 243c are opened to allow DS gas to flow into the gas supply pipes 232a and TEB gas to flow into the gas supply pipes 232b and 232c, respectively. The flow rates of the DS gas and the TEB gas are adjusted by the MFCs 241a to 241c, respectively, and are supplied into the processing chamber 201 via the nozzles 249a to 249c, mixed in the processing chamber 201, and exhausted from the exhaust unit 231a. At this time, the DS gas and the TEB gas are supplied to the wafer 200 together, that is, at the same time. The time to open the valve 243D～243f, flow the N 2 gas to the gas supply pipe 232D～232f. The N 2 gas is supplied into the processing chamber 201 together with the DS gas and the TEB gas, and is exhausted from the exhaust unit 231a.

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。The processing conditions for this step are
DS gas supply flow rate: 1 to 2000 sccm
TEB gas supply flow rate: 1 to 1000 sccm
N 2 gas supply flow rate (each gas supply pipe): 100 to 10,000 sccm
Gas supply time: 10 to 60 minutes Processing temperature: 200 to 400 ° C, preferably 300 to 400 ° C
Processing pressure: 1 to 1000 Pa, preferably 20 to 100 Pa
Is exemplified.

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。 If the processing temperature is less than 200 ° C. or the processing pressure is less than 1 Pa, the film formation reaction on the wafer 200 becomes difficult to proceed, and a practical film formation rate may not be obtained. By setting the processing temperature to a temperature of 200 ° C. or higher or setting the processing pressure to a pressure of 1 Pa or higher, the film forming reaction on the wafer 200 proceeds, and a practical film forming rate can be obtained. By setting the treatment temperature to a temperature of 300 ° C. or higher or the treatment pressure to a pressure of 20 Pa or higher, the film formation reaction on the wafer 200 can be promoted and the film formation rate can be further increased.

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。 When the processing temperature exceeds 400 ° C or the processing pressure exceeds 1000 Pa, the DS gas is thermally decomposed even if the TEB gas is not supplied together with the DS gas (at the same time), and the technology for supplying the TEB gas. The meaning may be lost. Further, when the DS gas and the TEB gas are supplied together under such treatment conditions, the film thickness uniformity tends to deteriorate due to an excessive gas phase reaction, which makes it difficult to control the film thickness uniformity. There is. By setting the treatment temperature to a temperature of 400 ° C. or lower and the treatment pressure to a pressure of 1000 Pa or lower, it becomes possible to effectively utilize the catalytic action of the TEB gas when decomposing the DS gas. The technical significance of supplying TEB gas together will be obtained. Further, when the DS gas and the TEB gas are supplied together, an appropriate gas phase reaction can be generated, deterioration of film thickness uniformity can be suppressed, and its control becomes possible. By setting the processing pressure to 100 Pa or less, this effect can be further enhanced.

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。 By supplying the DS gas and the TEB gas together (simultaneously) to the wafer 200 under the above-mentioned conditions, these gases can be appropriately mixed and reacted in the processing chamber 201. Then, the DS gas can be decomposed and at least a part of the Si—H bond in the DS gas can be cleaved. The DS gas Si, which has an unbonded hand (dangling bond) due to the extraction of H, is rapidly adsorbed and deposited on the wafer 200. As a result, the formation of the Si film on the wafer 200 proceeds at a practical rate. Depending on the treatment conditions, it is also possible to add the B component and the C component contained in the TEB gas to the Si film.

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。 The thermal decomposition temperature of the DS gas varies depending on the pressure conditions in the processing chamber 201 and the like, but under the pressure conditions described above, the temperature exceeds 400 ° C., for example, in the range of 440 to 460 ° C. That is, the above-mentioned processing temperature is a temperature lower than the thermal decomposition temperature of the DS gas, and is a temperature at which the DS gas does not thermally decompose when the DS gas is present alone in the processing chamber 201. Further, the temperature in the range of 200 to 325 ° C. (200 ° C. or higher and 325 ° C. or lower) among the above-mentioned treatment temperatures is lower than the thermal decomposition temperature of the TEB gas, and the TEB gas alone is contained in the treatment chamber 201. The temperature at which the TEB gas does not thermally decompose when present.

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。 It is considered that the reason why the film formation process can proceed at a practical rate even under such low temperature conditions is due to the catalytic action of the TEB gas. The TEB gas acts to promote the decomposition of the DS gas supplied into the processing chamber 201 and to promote the film forming process. It is considered that the TEB gas acts as a catalyst due to the polarity of the TEB molecule. Here, the polarity means an electrical bias existing in a molecule (or a chemical bond). The state in which polarity exists means that the distribution of positive and negative charges in the molecule becomes uneven, for example, the distribution of charges on one side in the molecule becomes positive and the distribution of charges on the other side becomes negative. That is, the state in which the center of gravity of the positive charge and the center of gravity of the negative charge in the molecule do not match. By using a TEB gas having a polarity equal to or higher than that of the DS gas as the reactant, it is possible to act as a catalyst of this gas and proceed with the film formation process at a practical rate. The TEB gas in the present embodiment is decomposed by reacting with the DS gas, and itself changes before and after the reaction. Therefore, although the TEB gas in the reaction system of the present embodiment acts catalytically, it can be considered as a pseudo-catalyst different from the catalyst in a strict sense.

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。As raw materials, in addition to DS gas, general formulas such as monosilane (SiH 4 , abbreviated as MS) gas, trisilane (Si 3 H 8 ) gas, tetrasilane (Si 4 H 10 ) gas, etc., general formula Si n H 2n + 2 (n is 1 or more). A gas represented by (an integer of), that is, silicon hydride gas can be used.

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。As raw materials, monomethylsilane (SiH 3 CH 3 , abbreviation: MMS) gas, dimethylsilane (SiH 2 (CH 3 ) 2 , abbreviation: DMS) gas, monoethylsilane (SiH 3 C 2 H 5 , abbreviation: MES) gas, vinylsilane (SiH 3 C 2 H 3 , abbreviation: VS) gas, monomethyldisilane (SiH 3 SiH 2 CH 3 , abbreviation: MMDS) gas, hexamethyldisilane ((CH 3 ) 3 -Si-Si- ((CH 3 ) 3 -Si-Si- ( CH 3 ) 3 , abbreviation: HMDS) gas, 1,4-disilabutane (SiH 3 CH 2 CH 2 SiH 3 , abbreviation: 1,4-DSB) gas, 1,3-disilabtan (SiH 3 CH 2 SiH 2 CH 3) , Abbreviation: 1,3-DSB) gas, 1,3,5-trisilappentane (SiH 3 CH 2 SiH 2 CH 2 SiH 3 , abbreviation: 1,3,5-TSP) gas and other alkylsilane-based gases. It can also be used. In this case, C can be added to the Si film formed on the wafer 200.

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。As raw materials, Vista Charlie Butylaminosilane (SiH 2 [NH (C 4 H 9 )] 2 , abbreviation: BTBAS) gas, Trisdimethylaminosilane (SiH [N (CH 3 ) 2 ] 3 , abbreviation: 3DMAS) gas. , Trisilylamine ((SiH 3 ) 3 N, abbreviation: TSA) gas and other aminosilane-based gases can be used. In this case, N can be added to the Si film formed on the wafer 200.

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。The reactant, other TEB gas, trimethyl borane (B (CH 3) 3, abbreviated: TMB) gas, tripropyl borane (B (C 3 H 7) 3, abbreviated: TPB) Gas, tributyl borane (B ( An alkylborane-based gas represented by the general formula BR 3 (R is an alkyl group) such as C 4 H 9 ) 3 , abbreviation: TBB) gas can be used. In this case, B and C can be added to the Si film formed on the wafer 200.

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。The reactants include trisdimethylaminoborane (B (N (CH 3 ) 2 ) 3 , abbreviation: TDMAB) gas, trisdiethylaminoborane (B (N (C 2 H 5 ) 2 ) 3 , abbreviation: TDEAB). Gas, trisdipropylaminoborane (B (N (C 3 H 7 ) 2 ) 3 , abbreviation: TDPAB) gas, trisdibutylaminoborane (B (N (C 4 H 9 ) 2 ) 3 , abbreviation: TDBAB) gas A gas represented by the general formula B (NR 2 ) 3 such as, that is, an aminoborane-based gas can also be used. In this case, B, N, and C can be added to the Si film formed on the wafer 200. The Si film to which B, N, and C are added can also be referred to as a SiBCN film. The SiBCN film is also a film containing Si as a main element.

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。The reactants include trimethyl borate (B (OCH 3 ) 3 , abbreviation: TMOB) gas, triethyl borate (B (OC 2 H 5 ) 3 , abbreviation: EOB) gas, and tripropyl borate (B (B (OCH 3 )). OC 3 H 7 ) 3 , abbreviation: TPOB) gas, tributyl borate (B (OC 4 H 9 ) 3 , abbreviation: TBOB) gas and other gases represented by the general formula B (OR) 3 , that is, alkoxyborane. A system gas can also be used. In this case, B, O, and C can be added to the Si film formed on the wafer 200. The Si film to which B, O, and C are added can also be referred to as a SiBOC film. The SiBOC film is also a film containing Si as a main element.

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。 All of these reactants are gases containing B and do not satisfy the octet rule, and act catalytically on the above-mentioned raw materials.

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。As the inert gas, in addition to the N 2 gas, a rare gas such as Ar gas, He gas, Ne gas, or Xe gas can be used.

（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）。(After purging-return to atmospheric pressure)
After Si film of desired thickness on the wafer 200 is formed, it is supplied from each of the nozzles 249a~249c the N 2 gas as a purge gas into the processing chamber 201 is exhausted from the exhaust outlet 231a. As a result, the inside of the treatment chamber 201 is purged, and the gas and reaction by-products remaining in the treatment chamber 201 are removed from the inside of the treatment chamber 201 (after-purge). After that, the atmosphere in the treatment chamber 201 is replaced with the inert gas (replacement of the inert gas), and the pressure in the treatment chamber 201 is restored to normal pressure (return to atmospheric pressure).

（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）。(Boat unloading and wafer discharge)
The boat elevator 115 lowers the seal cap 219 to open the lower end of the manifold 209. Then, the processed wafer 200 is carried out (boat unloading) from the lower end of the manifold 209 to the outside of the reaction tube 203 while being supported by the boat 217. After the boat is unloaded, the shutter 219s is moved and the lower end opening of the manifold 209 is sealed by the shutter 219s via the O-ring 220c (shutter close). The processed wafer 200 is carried out of the reaction tube 203 and then taken out from the boat 217 (wafer discharge).

（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。(3) Effects of the present embodiment According to the present embodiment, one or more of the following effects can be obtained.

（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。 (A) In the film forming step, DS gas is supplied from the nozzle 249a, and TEB gas is supplied from the nozzles 249b and 249c provided adjacent to the nozzle 249a so as to sandwich the straight line 201b, thereby supplying the TEB gas on the wafer 200. It is possible to control the in-plane thickness distribution of the Si film formed on the wafer (hereinafter, also simply referred to as the in-plane thickness distribution).

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。FIG. 5A shows the gas on the surface of the wafer 200 when the DS gas is supplied from the nozzle 249a, the TEB gas is supplied from the nozzle 249b, and the TEB gas is not supplied from the nozzle 249c. It is a figure which shows the density distribution schematically. When each gas is supplied in this way, the gas concentration distribution on the surface of the wafer 200 may be non-uniform (biased). For example, as shown in FIG. 5A, the concentration of DS gas is locally high in a part of the surface of the wafer 200 (the region closer to the nozzle 249c than the nozzle 249a) (of the TEB gas). The concentration is locally low), and the TEB gas concentration is locally high (DS gas concentration) in the region B (the region closer to the nozzle 249b than the nozzle 249a) different from the region A on the surface of the wafer 200. May be locally low). As a result, the in-plane film thickness distribution of the Si film formed on the wafer 200 is, for example, the thickest at the peripheral edge of the wafer 200 and gradually becomes thinner as it approaches the central portion (hereinafter, also referred to as a central concave distribution). May be. The inventor have found that when making the nozzles 249a, DS gas from 249 b, the supply of the TEB gas, by performing the supply of the N 2 gas from the nozzle 249c at the same time, the surface of the Si film formed on the wafer 200 An attempt was made to control the inner film thickness distribution. However, it is difficult to control the in-plane film thickness distribution of the Si film formed on the wafer 200 even if the N 2 gas is supplied from the nozzle 249c or the supply flow rate is changed. It turned out that there was. That is, the film thickness distribution of the Si film formed on the wafer 200 may be a flat film thickness distribution (hereinafter, also referred to as a flat distribution) with little change in film thickness from the center to the periphery, or the thickest in the central portion of the wafer 200. It was found that it is difficult to make the distribution gradually thinner as it approaches the peripheral edge (hereinafter, also referred to as the central convex distribution).

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。 FIG. 5B is a diagram schematically showing the gas concentration distribution on the surface of the wafer 200 when the DS gas is supplied from the nozzle 249a and the TEB gas is supplied from both the nozzles 249b and 249c. is there. When each gas is supplied in this way, it is possible to promote the mixing of the DS gas and the TEB gas in the processing chamber 201, and it is possible to make the gas concentration distribution on the surface of the wafer 200 uniform. For example, as shown in FIG. 5 (b), a region A in which the concentration of DS gas is locally high is generated over substantially the entire surface of the wafer 200, and a region B in which the concentration of TEB gas is locally high is generated. The occurrence of each can be prevented, and as a result, substantially the entire surface of the wafer 200 can be covered by the region C in which the DS gas and the TEB gas are substantially uniformly mixed. As a result, it becomes possible to control the in-plane film thickness distribution of the Si film formed on the wafer 200. For example, it is possible to weaken the degree of the central concave distribution of the in-plane film thickness distribution of the Si film formed on the wafer 200. Further, for example, the in-plane film thickness distribution of the Si film formed on the wafer 200 can be changed from a central concave distribution to a flat distribution, or further to a central convex distribution.

（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。(B) In step B, the nozzle 249 b, from 249 c, by supplying the N 2 gas with TEB gas, it is possible to control the in-plane film thickness distribution of the Si film formed on the wafer 200 ..

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。For example, in step B, the TEB gas and the N 2 gas are supplied together from the nozzles 249b and 249c, and at this time, the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzles 249b and 249c is supplied from the nozzles 249b and 249c. By making each flow rate larger than the flow rate, it is possible to weaken the degree of the central concave distribution of the in-plane film thickness distribution of the Si film formed on the wafer 200. Such control of the flow rate balance between the N 2 gas and the TEB gas may be realized by adjusting the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzles 249b and 249c, or may be supplied from the nozzles 249b and 249c. It may be realized by adjusting the flow rate of the TEB gas, or it may be realized by adjusting the flow rates of both the N 2 gas and the TEB gas supplied from the nozzles 249b and 249c.

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。As described above, in step B, the in-plane Si film formed on the wafer 200 is formed by adjusting at least one of the supply flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzles 249b and 249c and the supply flow rate of the TEB gas. It is possible to control the film thickness distribution.

（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。(C) In step A, by supplying N 2 gas together with DS gas from the nozzle 249a, it is possible to control the in-plane film thickness distribution of the Si film formed on the wafer 200.

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。For example, in step A, the DS gas and the N 2 gas are supplied together from the nozzle 249a, and at this time, the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249a is made larger than the flow rate of the DS gas supplied from the nozzle 249a. Therefore, it is possible to reduce the film thickness on the outer periphery of the Si film formed on the wafer 200. Further, for example, in step A, the DS gas and the N 2 gas are supplied together from the nozzle 249a, and at this time, the flow rate of the DS gas supplied from the nozzle 249a is made larger than the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249a. This makes it possible to increase the film thickness on the outer periphery of the Si film formed on the wafer 200. Such control of the flow rate balance between the N 2 gas and the DS gas may be realized by adjusting the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249a, or the flow rate of the DS gas supplied from the nozzle 249a. It may be realized by adjusting the flow rate of both N 2 gas and DS gas supplied from the nozzle 249a.

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。As described above, in step A, the in-plane film thickness of the Si film formed on the wafer 200 is adjusted by adjusting at least one of the supply flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249a and the supply flow rate of the DS gas. It becomes possible to control the distribution. The supply of N 2 gas from the nozzle 249a and the flow rate control of the DS gas and N 2 gas supplied from the nozzle 249a are particularly effective for finely adjusting the film thickness on the outer periphery of the Si film formed on the wafer 200.

（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。 (D) The catalytic action of the TEB gas makes it possible to form a Si film under low temperature conditions in the range of, for example, 200 to 400 ° C, preferably 300 to 400 ° C. This makes it possible to satisfactorily control the thermal history of the wafer 200. This method is particularly effective in a process (for example, middle end) in which a lower processing temperature is required in the manufacturing process of a semiconductor device.

（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。 (E) Decomposition of the DS gas in the nozzle 249a is suppressed by performing the film forming step under the above-mentioned temperature conditions in which the DS gas does not thermally decompose when the DS gas is present alone in the processing chamber 201. Is possible. As a result, the accumulation of Si in the nozzle 249a can be suppressed, and the maintenance frequency of the substrate processing apparatus can be reduced.

（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。 (F) The film forming step is performed in the nozzles 249b and 249c under the above-mentioned temperature conditions under the temperature condition in which the TEB gas does not thermally decompose when the TEB gas is present alone in the processing chamber 201. It is possible to suppress the decomposition of TEB gas. As a result, the accumulation of B and the like in the nozzles 249b and 249c can be suppressed, and the maintenance frequency of the substrate processing apparatus can be reduced.

（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。 (G) DS gas and TEB gas are separately supplied into the processing chamber 201 using different nozzles, and these gases are mixed (Post-Mix) for the first time in the processing chamber 201. Therefore, the nozzles 249a to 249c are used. It is possible to avoid the reaction between these gases in. As a result, it is possible to suppress the deposition of the Si film in the nozzles 249a to 249c, and it is possible to reduce the maintenance frequency of the substrate processing apparatus.

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。 When the DS gas and the TEB gas are mixed (Pre-Mix) in advance outside the processing chamber 201 and then supplied into the processing chamber 201, the gas state is in the upstream portion and the downstream portion in the processing chamber 201. (For example, the degree of mixing and decomposition, the concentration, etc.) may change, and the interwafer quality uniformity and the interwafer film thickness uniformity of the Si film formed on the wafer 200 may decrease. According to the present embodiment that employs the Post-Mix method, it is possible to solve such a problem.

（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。 (H) By appropriately selecting and adjusting (controlling) the processing conditions in the film forming step, B and C can be added to the Si film formed on the wafer 200. This makes it possible to make this film excellent in processing resistance such as etching resistance.

（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。(I) The above-mentioned effect is the same when the above-mentioned raw material other than DS gas is used, when the above-mentioned reactant other than TEB gas is used, or when the above-mentioned inert gas other than N 2 gas is used. Can be obtained.

（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。(4) Modification example This embodiment can be modified as the following modification example. Moreover, these modified examples can be arbitrarily combined.

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。 In the film forming step, one of the DS gas and the TEB gas may be continuously supplied, and the other gas may be supplied intermittently a plurality of times. For example, the TEB gas may be supplied intermittently a plurality of times during the period in which the DS gas is continuously supplied, or the DS gas may be supplied intermittently a plurality of times during the period in which the TEB gas is continuously supplied. It may be supplied.

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。 Further, in the film forming step, both the DS gas and the TEB gas may be supplied intermittently a plurality of times. At this time, the supply period of the DS gas and the supply period of the TEB gas may be the same or different. When the supply period of the DS gas and the supply period of the TEB gas are different, for example, the TEB gas may be supplied during the supply period of the DS gas, or the DS gas may be supplied during the supply period of the TEB gas. You may try to do it.

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。 Further, when the supply of both the DS gas and the TEB gas is intermittently performed a plurality of times in the film forming step, the DS gas supply period and the TEB gas supply period are made to overlap each other only partially. May be good. For example, in the film forming step, a cycle including a step of supplying only TEB gas, a step of supplying DS gas and TEB gas at the same time, and a step of supplying only DS gas may be performed a plurality of times.

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。 Also in these modified examples, the processing conditions can be the same as the film forming sequence shown in FIG. Further, in these modified examples, the same effect as the film forming sequence shown in FIG. 4 can be obtained. Further, according to these modified examples, the film thickness can be controlled by changing the number of times of repeating the intermittent supply, and the controllability of the film thickness can be improved. Further, according to these modifications, the reaction by-products generated in the middle of the film forming step can be efficiently removed from the processing chamber 201, and the quality of the film forming process can be improved.

＜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。<Other embodiments>
The embodiments of the present invention have been specifically described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.

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。 For example, in the above-described embodiment, the case where one type of silane raw material is used as the raw material has been described, but two or more types of silane raw materials may be used at the same time as the raw material.

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。 It is preferable that the recipes used for the substrate processing are individually prepared according to the processing content and stored in the storage device 121c via a telecommunication line or an external storage device 123. Then, when starting the processing, it is preferable that the CPU 121a appropriately selects an appropriate recipe from the plurality of recipes stored in the storage device 121c according to the content of the substrate processing. This makes it possible to form films of various film types, composition ratios, film qualities, and film thicknesses with good reproducibility with one substrate processing device. In addition, the burden on the operator can be reduced, and the process can be started quickly while avoiding operation mistakes.

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。 The above-mentioned recipe is not limited to the case of newly creating, and may be prepared, for example, by modifying an existing recipe already installed in the substrate processing apparatus. When the recipe is changed, the changed recipe may be installed on the substrate processing device via a telecommunication line or a recording medium on which the recipe is recorded. Further, the input / output device 122 included in the existing board processing device may be operated to directly change the existing recipe already installed in the board processing device.

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。 In the above-described embodiment, an example in which the first and second supply units are provided in the processing chamber along the inner wall of the reaction tube has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, as shown in FIG. 7A showing the cross-sectional structure of the vertical processing furnace, a buffer chamber is provided on the side wall of the reaction tube, and the first and second supply units having the same configuration as the above-described embodiment are provided in the buffer chamber. May be provided in the same arrangement as in the above-described embodiment. FIG. 7A shows an example in which a buffer chamber for supply and a buffer chamber for exhaust are provided on the side wall of the reaction tube, and the buffer chambers are arranged at positions facing each other with the wafer interposed therebetween. Further, FIG. 7A shows an example in which the buffer chamber for supply is divided into a plurality of (three) spaces and each nozzle is arranged in each space. The arrangement of the three spaces in the buffer chamber is the same as the arrangement of the first and second supply units. Further, for example, as shown in FIG. 7 (b), a buffer chamber is provided in the same arrangement as in FIG. 7 (a), and a first supply unit is provided in the buffer chamber, in which the buffer chamber is provided. The communication portion with the processing chamber may be sandwiched from both sides, and the second supply portion may be provided along the inner wall of the reaction tube. The configuration other than the reaction tube described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b) is the same as the configuration of each part of the processing furnace shown in FIG. Even when these processing furnaces are used, the same effects as those in the above-described embodiment can be obtained.

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。 In the above-described embodiment, an example of forming a film by using a batch-type substrate processing apparatus that processes a plurality of substrates at one time has been described. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to, for example, a case where a film is formed by using a single-wafer type substrate processing apparatus that processes one or several substrates at a time. Further, in the above-described embodiment, an example of forming a film by using a substrate processing apparatus having a hot wall type processing furnace has been described. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to the case where a film is formed by using a substrate processing apparatus having a cold wall type processing furnace.

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。 Even when these substrate processing devices are used, the film can be formed under the same sequence and processing conditions as those of the above-described embodiments and modifications, and the same effects as these can be obtained.

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。 In addition, the above-described embodiments and modifications can be used in combination as appropriate. The processing procedure and processing conditions at this time can be, for example, the same as the processing procedure and processing conditions of the above-described embodiment.

以下、実施例について説明する。 Hereinafter, examples will be described.

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。As Sample 1, using the substrate processing apparatus shown in FIG. 1, the first supply unit (hereinafter, the nozzle A) and providing a more DS gas and N 2 gas, one supply unit of the second supply part of the pair ( Hereinafter, a Si film was formed on the wafer (bare wafer) by simultaneously performing the step of supplying the TEB gas independently from the nozzle B). Gas supply was not carried out from the other supply unit (hereinafter, nozzle C) different from the one supply unit of the pair of second supply units. The gas supply flow rates from the nozzles A and B were set to predetermined flow rates within the range shown in the column of sample 1 in FIG. 6 (b), respectively. The other processing conditions were set to predetermined values within the processing condition range described in the above-described embodiment.

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。As samples 2 to 4, using the substrate processing apparatus shown in FIG. 1, the step of independently supplying DS gas from nozzle A and the step of supplying TEB gas and N 2 gas from nozzles B and C are simultaneously performed. As a result, a Si film was formed on the wafer (bare wafer). The gas supply flow rates from the nozzles A to C were set to predetermined flow rates within the ranges shown in the rows of samples 2 to 4 in FIG. 6 (b), respectively. The other processing conditions were set to predetermined values within the processing condition range described in the above-described embodiment.

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。As sample 5, using the substrate processing apparatus shown in FIG. 1, the step of supplying DS gas and N 2 gas from nozzle A and the step of supplying TEB gas and N 2 gas from nozzles B and C are simultaneously performed. As a result, a Si film was formed on the wafer (bare wafer). The gas supply flow rates from the nozzles A to C were set to predetermined flow rates within the range shown in the column of sample 5 in FIG. 6 (b), respectively. The other processing conditions were set to predetermined values within the processing condition range described in the above-described embodiment.

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。 Then, the in-plane film thickness distribution of the Si films of Samples 1 to 5 was measured. FIG. 6A shows the measurement results. The vertical axis of FIG. 6A is the difference from the average film thickness / average film thickness [a. u. ], The horizontal axis indicates the distance [mm] from the center of the wafer at the measurement position. In FIG. 6A, ■, □, ◇, ▲, and ○ indicate samples 1 to 5, respectively.

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。 According to FIG. 6A, it can be seen that the in-plane film thickness distribution of the Si film of Sample 1 is a central concave distribution, and the degree is strong. That is, when the DS gas is supplied from the nozzle A, the TEB gas is supplied from the nozzle B, and the TEB gas is not supplied from the nozzle C, the central recess having a strong in-plane film thickness distribution of the Si film. It can be seen that it may show a distribution.

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。 Further, according to FIG. 6A, it can be seen that the in-plane thickness distribution of the Si film of Sample 2 has a weaker degree of central concave distribution than that of the Si film of Sample 1. That is, when the DS gas is supplied from the nozzle A and the TEB gas is supplied from both the nozzles B and C, the degree of the central concave distribution of the in-plane film thickness distribution of the Si film is softened, and so on. It can be seen that the in-plane film thickness distribution can be controlled.

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。Further, according to FIG. 6A, it can be seen that the in-plane thickness distribution of the Si film of sample 3 has a weaker degree of central concave distribution than that of the Si film of sample 2, and is close to a flat distribution. That is, when the DS gas is supplied from the nozzle A, not only the TEB gas is supplied from both the nozzles B and C, but also the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzles B and C is increased to increase the flow rate of the Si film surface. It can be seen that the in-plane film thickness distribution of the Si film can be controlled over a wide range, such as making the in-plane film thickness distribution closer to a flat distribution.

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。 Further, according to FIG. 6A, it can be seen that the in-plane thickness distribution of the Si film of Sample 4 has a stronger degree of central convex distribution than that of the Si film of Sample 3. That is, when the DS gas is supplied from the nozzle A, not only the TEB gas is supplied from both the nozzles B and C, but also the flow rate of the TEB gas supplied from the nozzles B and C is increased, so that the Si film is in-plane. It can be seen that the in-plane film thickness distribution of the Si film can be controlled over a wide range, such as by dividing the film thickness distribution into a central convex.

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。Further, according to FIG. 6A, the in-plane thickness distribution of the Si film of sample 5 shows a clear central convex distribution as compared with that of the Si film of sample 4, and the degree thereof is stronger. I understand. That is, when the DS gas is supplied from the nozzle A, not only the TEB gas is supplied from both the nozzles B and C, but also the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle A is increased to form a film on the outer periphery of the Si film. It can be seen that the in-plane film thickness distribution of the Si film can be controlled over a wide range, such as making the thickness thinner than the film thickness in other regions and making the in-plane film thickness distribution of the Si film a strong central convex distribution. Then, if a Si film having a central convex distribution can be formed on a bare wafer having a small surface area and no uneven structure is formed on the surface, a pattern wafer having a large surface area having a fine uneven structure formed on the surface can be formed. It is possible to form a flat-distributed Si film.

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）200 wafers (board)
249a Nozzle (1st supply unit)
249b nozzle (second supply unit)
249c nozzle (second supply unit)

Claims (20)

（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。 (A) A step of supplying the raw material containing the main element constituting the film from the first supply unit to the substrate and exhausting it from the exhaust unit.
(B) From a pair of second supply units arranged adjacent to the first supply unit so as to sandwich a straight line passing through the first supply unit and the exhaust unit, the reaction product containing no main element is subjected to. The process of supplying to the substrate and exhausting from the exhaust section,
The material the material when is present alone under conditions without thermal decomposition, by performing at least a certain period at the same time, have a step of forming the film on the substrate, and
(B) is a method for manufacturing a semiconductor device in which the same reactant is supplied at the same flow rate from each of the pair of the second supply units . 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。 The first aspect of claim 1, wherein in the step of forming the film, the above (a) and (b) are simultaneously performed for at least a certain period of time under the condition that the raw materials and the reactants are not thermally decomposed when they are present alone. Manufacturing method of semiconductor devices. 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。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2 , wherein the raw material has a thermal decomposition temperature higher than the thermal decomposition temperature of the reactant. 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。 The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the raw material satisfies the octet rule, and the reactant does not satisfy the octet rule. 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。 The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the raw material contains a Si—H bond. 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。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the raw material contains silicon hydride. 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。 The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, wherein the reactant is chlorine-free. 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。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the reactant contains an alkylborane. 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。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the reactant contains aminoborane. 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。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the reactant contains an alkoxyborane. 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。 In (b), the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 10 , wherein an inert gas is supplied together with the reactant from the second supply unit. 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。 The eleventh aspect of claim 11 , wherein the film thickness distribution of the formed film is controlled by adjusting at least one of the supply flow rate of the inert gas supplied from the second supply unit and the supply flow rate of the reactant. Manufacturing method for semiconductor devices. 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。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11 , wherein the film thickness distribution of the film formed is controlled by adjusting the supply flow rate of the inert gas supplied from the second supply unit. 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。 In (a), the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 13 , wherein an inert gas is supplied together with the raw material from the first supply unit. 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。 The semiconductor according to claim 14 , wherein the film thickness distribution of the film formed is controlled by adjusting at least one of the supply flow rate of the inert gas supplied from the first supply unit and the supply flow rate of the raw material. Manufacturing method of the device. 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。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14 , wherein the film thickness distribution of the film formed is controlled by adjusting the supply flow rate of the inert gas supplied from the first supply unit. 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。 The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 16, wherein the pair of second supply units are arranged adjacent to the first supply unit so as to sandwich the first supply unit. 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。 The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 17, wherein the exhaust unit is arranged at a position facing the first supply unit with the substrate interposed therebetween in a plan view. 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。 A processing room where processing is performed on the substrate and
An exhaust system that exhausts the atmosphere in the processing room from the exhaust section,
A raw material supply system that supplies raw materials containing the main elements constituting the film from the first supply unit to the substrate in the processing chamber,
From a pair of second supply units arranged adjacent to the first supply unit so as to sandwich a straight line passing through the first supply unit and the exhaust unit, the main element-free reactant is applied to the substrate. Reactor supply system to supply to
A heater that heats the substrate in the processing chamber and
In the processing chamber, (a) the process of supplying the raw material to the substrate from the first supply unit and exhausting it from the exhaust unit, and (b) the process of supplying the reactant to the substrate from the second supply unit. The process of forming the film on the substrate is performed by simultaneously performing the process of supplying and exhausting from the exhaust unit at least for a certain period of time under the condition that the raw material does not thermally decompose when the raw material is present alone. In (b), the raw material supply system, the reactant supply system, the exhaust system, and the same reactor are supplied from each of the pair of the second supply units at the same flow rate. A control unit configured to control the heater and
Substrate processing equipment with. 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。 In the processing room of the substrate processing equipment
(A) The procedure of supplying the raw material containing the main element constituting the film from the first supply unit to the substrate and exhausting it from the exhaust unit.
(B) From a pair of second supply units arranged adjacent to the first supply unit so as to sandwich a straight line passing through the first supply unit and the exhaust unit, the reaction product containing no main element is subjected to. The procedure of supplying to the substrate and exhausting from the exhaust section,
The procedure for forming the film on the substrate by simultaneously performing the above for at least a certain period of time under the condition that the raw material does not thermally decompose when the raw material is present alone .
In (b), the procedure of supplying the same reactant from each of the pair of the second supply units at the same flow rate, and
Programs to be executed by the substrate processing apparatus by a computer.
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