JP7033882B2 - 成膜方法および成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、処理容器内に所定のガスを導入して所定の膜を成膜する成膜方法および成膜装置に関する。

基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に所定の膜を成膜する際に、原子層堆積法（Atomic Layer Deposition；ＡＬＤ）が用いられる場合がある。ＡＬＤでは真空雰囲気とされた処理容器内に、ウエハの表面に吸着する原料ガスと、当該原料ガスと反応する反応ガスと、を交互に複数回供給して、ウエハの表面に反応生成物の原子層を堆積させて成膜する。また、処理容器内においてウエハの表面以外の領域で原料ガスと、反応ガスとが気相反応してパーティクルが発生してしまうことを防ぐために、原料ガスと反応ガスとは互いに間隔を空けて供給され、原料ガスの供給を行う時間帯と反応ガスの供給を行う時間帯との間には、不活性ガスを供給することにより処理容器内のパージが行われ、処理容器内は不活性ガス雰囲気に置換される。このようなＡＬＤを行う成膜装置は、例えば特許文献１、２に記載されている。

すなわち、特許文献１には、処理ガス（原料ガスおよび反応ガス）に対するキャリアガスおよびパージガスであるＮ_２（窒素）ガスの供給源と処理容器とを接続するガス流路に、上流端および下流端が接続されたバイパス流路を備えたＡＬＤを行う成膜装置について記載されている。また、特許文献２には、原料ガスの供給源と処理容器とを接続する原料ガス流路と、当該原料ガス流路から分岐した第１のＮ_２ガス流路と、原料ガス流路及び第１のＮ_２ガス流路とは独立して処理容器にパージガスであるＮ_２ガスを供給する第２のＮ_２ガス流路とを備えたＡＬＤを行う成膜装置について記載されている。

ＡＬＤにおいては、上述のように処理容器内を不活性ガスによりパージする必要があり、また、原料ガスまたは反応ガスが供給される間、不活性ガスがキャリアガスとして供給されるため、ＡＬＤ処理の間、処理容器内に所定の流量で不活性ガスが連続して供給されることとなる。

一方、このようなＡＬＤにより所定の膜を成膜する際に所定の機能を有するガスでの処理が必要な場合がある。そのような技術として、特許文献３には、ＴｉＮ膜を成膜する際に、ＴｉＣｌ_４ガスとＮＨ_３ガスとをパージを挟んで交互に供給した後、膜中の塩素ガスを脱離させる機能を有するＨ_２ガスを供給する技術が記載されている。

特開２０１６－２３３２４号公報 特開２０１４－１９８８７２号公報 特開２０１１－６７８２号公報

ところで配線の微細化が進むことにより、ＡＬＤを行うウエハの表面にはアスペクト比が大きい凹部が形成される傾向にあり、そのような凹部が形成されている場合でも良好なステップカバレッジ（被覆性）を確保することができるようにＡＬＤを行うことが求められている。そのためには、原料ガスの流量を増加させて、処理容器内における原料ガスの分圧を高くすることが考えられる。

しかし、そのように原料ガスの流量が増加させた場合に、上記のパーティクルの発生を防ぐためにパージを行う時間を延長させると、成膜処理に要する時間が長くなり生産性（スループット）が低下してしまう。

また、ＡＬＤにより所定の膜を成膜する際に、所定の機能を有するガスでの処理を特許文献３のようにＡＬＤ工程の後に行う場合には、十分な効果を得ようとすると、その工程の時間が長くなってしまい、やはり生産性（スループット）が低下してしまう。

したがって、本発明は、原料ガスと反応ガスとを交互に処理容器内の基板に供給してＡＬＤにより成膜を行うにあたり、高い生産性を確保しつつ、高い被覆性の膜を得ることができかつ所定の機能を有する添加ガスの供給を行うことができる技術を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、被処理基板が収容される処理容器と、被処理基板に所定の膜を成膜するための原料ガスおよび反応ガス、これらを前記処理容器に搬送するキャリアガス、および前記処理容器内をパージするパージガスを供給するガス供給機構と、前記処理容器内を排気し、前記処理容器内を真空雰囲気に保持する排気機構とを有し、前記ガス供給機構は、前記原料ガスを前記処理容器内に供給するための原料ガス流路と、前記反応ガスを前記処理容器内に供給するための反応ガス流路と、前記原料ガス流路および前記反応ガス流路にそれぞれ接続され、前記原料ガスと前記反応ガスのキャリアガスを供給するための第１のキャリアガス流路および第２のキャリアガス流路と、前記第１のキャリアガス流路および前記第２のキャリアガス流路とは別個に設けられ、前記処理容器内をパージするパージガスを、前記第１のキャリアガス流路および前記第２のキャリアガス流路を通流する前記キャリアガスとは別個に流量制御して前記処理容器内に供給するパージガス流路と、前記所定の膜に対して所定の機能を有する添加ガスを供給する添加ガス流路と、前記原料ガス流路、前記反応ガス流路、前記第１および第２のキャリアガス流路、前記パージガス流路、および前記添加ガス流路をそれぞれ独立して開閉する開閉バルブと、前記パージガス流路および前記添加ガス流路に設けられた、前記パージガスおよび前記添加ガスを貯留するガス貯留部とを有する成膜装置を用いて前記所定の膜を成膜する成膜方法であって、前記処理容器内に被処理基板を配置した状態で、前記第１のキャリアガス流路および前記第２のキャリアガス流路を介して前記処理容器内に前記キャリアガスを常時供給する第１工程と、前記原料ガス流路を介して前記処理容器内に前記原料ガスを供給して前記被処理基板の表面に前記原料ガスを吸着する第２工程と、前記原料ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内に前記パージガスを供給して原料ガスをパージする第３工程と、前記反応ガス流路を介して前記処理容器内に前記反応ガスを供給して前記原料ガスと前記反応ガスとを反応させる第４工程と、前記反応ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内に前記パージガスを供給して反応ガスをパージする第５工程とを含み、前記第２工程から前記第５工程を所定サイクル実施し、前記原料ガスをパージする第３工程および前記反応ガスをパージする第５工程のいずれか、または両方で、前記パージガスの少なくとも一部として前記添加ガス流路を介して前記添加ガスを供給し、前記ガス貯留部に前記パージガスおよび前記添加ガスが貯留されて前記ガス貯留部内が昇圧した後、前記パージガス流路および前記添加ガス流路に設けられた前記バルブが開かれて前記パージガスおよび前記添加ガスが前記処理容器に供給されることを特徴とする成膜方法を提供する。

本発明の第２の観点は、被処理基板が収容される処理容器と、被処理基板に所定の膜を成膜するための原料ガスおよび反応ガス、これらを前記処理容器に搬送するキャリアガス、および前記処理容器内をパージするパージガスを供給するガス供給機構と、前記処理容器内を排気し、前記処理容器内を真空雰囲気に保持する排気機構と、前記ガス供給機構と前記排気機構とを制御する制御部とを有し、前記ガス供給機構は、前記原料ガスを前記処理容器内に供給するための原料ガス流路と、前記反応ガスを前記処理容器内に供給するための反応ガス流路と、前記原料ガス流路および前記反応ガス流路にそれぞれ接続され、前記原料ガスと前記反応ガスのキャリアガスを供給するための第１のキャリアガス流路および第２のキャリアガス流路と、前記第１のキャリアガス流路および前記第２のキャリアガス流路とは別個に設けられ、前記処理容器内をパージするパージガスを、前記第１のキャリアガス流路および前記第２のキャリアガス流路を通流する前記キャリアガスとは別個に流量制御して前記処理容器内に供給するパージガス流路と、前記所定の膜に対して所定の機能を有する添加ガスを供給する添加ガス流路と、前記原料ガス流路、前記反応ガス流路、前記第１および第２のキャリアガス流路、前記パージガス流路、および前記添加ガス流路をそれぞれ独立して開閉する開閉バルブと、前記パージガス流路および前記添加ガス流路に設けられた、前記パージガスおよび前記添加ガスを貯留するガス貯留部とを有し、前記制御部は、前記処理容器内に被処理基板を配置した状態で、前記第１のキャリアガス流路および前記第２のキャリアガス流路を介して前記処理容器内に前記キャリアガスを常時供給する第１工程と、前記原料ガス流路を介して前記処理容器内に前記原料ガスを供給して前記被処理基板の表面に前記原料ガスを吸着する第２工程と、前記原料ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内に前記パージガスを供給して原料ガスをパージする第３工程と、前記反応ガス流路を介して前記処理容器内に前記反応ガスを供給して前記原料ガスと前記反応ガスとを反応させる第４工程と、前記反応ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内に前記パージガスを供給して反応ガスをパージする第５工程とを含み、前記第２工程から前記第５工程を所定サイクル実施し、前記原料ガスをパージする第３工程および前記反応ガスをパージする第５工程のいずれか、または両方で、前記パージガスの少なくとも一部として前記添加ガス流路を介して前記添加ガスを供給し、前記ガス貯留部に前記パージガスおよび前記添加ガスが貯留されて前記ガス貯留部内が昇圧した後、前記パージガス流路および前記添加ガス流路に設けられた前記バルブが開かれて前記パージガスおよび前記添加ガスが前記処理容器に供給されるように制御することを特徴とする成膜装置を提供する。

本発明によれば、原料ガスと反応ガスとを交互に処理容器内の基板に供給して成膜を行うにあたり、常時供給されるキャリアガスとは別個の流路で、別個に流量制御してパージガスを供給し、かつパージの際に所定の機能を有する添加ガスを供給するので、高い生産性を確保しつつ、高い被覆性の膜を得ることができかつ所定の機能を有する添加ガスの供給を行うことができる。

本発明の実施形態に係る成膜方法を実施するための装置の一例を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る成膜方法を実施する際のガス供給シーケンスの一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る成膜方法を実施する際に供給されるガス量の変化を模式的に示すタイミングチャートである。 従来の成膜方法を実施する際のガス供給シーケンスの一例を示す図である。 第１の実施形態の実験において、ステップＳ４のＮＨ_３ガスフロー後のパージの際のＨ_２ガス流量を変化させてステップＳ１～Ｓ４を２３０サイクル繰り返してＴｉＮ膜を成膜した際の比抵抗率と膜厚を示す図である。 第１の実施形態の種々のシーケンスの実験におけるレシピ時間、スループット（ウエハ／ｈ）、比抵抗率（μΩ・ｃｍ）、スループット低下枚数を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る成膜方法を実施する際のガス供給シーケンスの一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る成膜方法を実施する際に供給されるガス量の変化を模式的に示すタイミングチャートである。 Ｒｏｕｇｈ ｒａｔｉｏを説明するための図である。 第２の実施形態におけるＨ_２ガス供給の効果を確認する基礎実験においてＨ_２ガス流量を変化させた場合のＸＲＦ膜厚とＲｏｕｇｈ ｒａｔｉｏとの関係を示す図である。 第２の実施形態におけるＨ_２ガス供給の効果を確認する基礎実験においてＨ_２ガス流量とＲｏｕｇｈ ｒａｔｉｏ極小膜厚との関係を示す図である。 第２の実施形態におけるＨ_２ガス供給の効果を確認する基礎実験において各Ｈ_２流量における膜厚と比抵抗との関係を示す図である。 第２の実施形態の効果を説明するための図である。 ＴｉＣｌ_４ガスによるＴｉＮ膜のエッチング試験において、温度７００℃でＴｉＣｌ_４流量を変化させた際の各流量におけるウエハ径方向の位置とＴｉＮ膜のエッチング量との関係を示す図である。 ＴｉＣｌ_４ガスによるＴｉＮ膜のエッチング試験において、ＴｉＣｌ_４ガス流量２７０ｓｃｃｍで温度を４００℃、５００℃、６００℃と変化させた際の、各温度におけるウエハ径方向の位置とＴｉＮ膜のエッチング量との関係を示す図である。 ＴｉＣｌ_４ガスによるＴｉＮ膜のエッチング試験において、ＴｉＣｌ_４ガス流量２７０ｓｃｃｍで温度を６２５℃、６５０℃、６７５℃、７００℃と変化させた際の、各温度におけるウエハ径方向の位置とＴｉＮ膜のエッチング量との関係を示す図である。 ＴｉＣｌ_４ガスによるＴｉＮ膜のエッチング試験において、温度７００℃、ＴｉＣｌ_４ガス流量２７０ｓｃｃｍでエッチングのサイクルを１００サイクル、２００サイクル、３００サイクルと変化させた際の、各サイクルにおけるウエハ径方向の位置とＴｉＮ膜のエッチング量との関係を示す図である。 ＴｉＣｌ_４ガスによるＴｉＮ膜のエッチング試験において、温度７００℃、ＴｉＣｌ_４ガス流量２７０ｓｃｃｍで、エッチング試験の際にＨ_２ガスを添加しなかった場合と、添加した場合の径方向の位置とＴｉＮ膜のエッチング量との関係を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。

ここでは、成膜原料ガス（前駆体ガス）としてＴｉＣｌ_４を用い、反応ガスとしてＮＨ_３ガスを用い、改質ガスとしてＨ_２ガスを用いて、ＡＬＤによりＴｉＮ膜を形成する例について説明する。

＜成膜装置＞
図１は本発明の実施形態に係る成膜方法を実施するための装置の一例を示す断面図である。成膜装置１は、被処理基板であるウエハＷが収容される扁平な円形状をなす処理容器１１を備えている。ウエハＷとしては、表面に配線を形成するための凹部が形成されている。

成膜装置１は、ウエハＷに対して、原料ガス（前駆体ガス）であるＴｉＣｌ_４（四塩化チタン）ガスと、反応ガスであるＮＨ_３（アンモニア）ガスとキャリアガスおよびパージガスとして用いるＮ_２ガスと、改質ガスであるＨ_２ガスとを処理容器１１内に供給するガス供給機構２を有している。

処理容器１１の側壁には、ウエハＷの搬入出口１２が形成されており、この搬入出口１２はゲートバルブ１３により開閉されるようになっている。また、処理容器１１内には、ウエハＷを水平状態で載置するための載置台２１が設けられている。載置台２１内には、ウエハＷを所定の温度に加熱するヒーター２２が埋設されている。また、載置台２１の周囲には、載置台２１を囲むように筒状のカバー部材２３が設けられている。

載置台２１は支柱２４に支持されている。支柱２４は、載置台２１の底面中央から処理容器１１の底壁に形成された孔部を貫通して処理容器１１の下方に延び、その下端が昇降機構２５に接続されている。昇降機構２５は、載置台２１を、図中に実線で示す処理容器１１内の上方側における処理位置と、図中に二点鎖線で示す処理容器１１内の下方側における受け渡し位置との間で昇降させる。

支柱２４における処理容器１１の下方位置には、フランジ２６が取り付けられており、処理容器１１の底面とフランジ２６の間には、処理容器１１内の雰囲気を外気と区画し、載置台の昇降動作にともなって伸縮するベローズ２７が設けられている。

処理容器１１の底面近傍には、昇降板２０ａから上方に突出するように３本（２本のみ図示）のウエハ昇降ピン２０が設けられている。ウエハ昇降ピン２０は、処理容器１１の下方に設けられた昇降機構２８により昇降板２０ａを介して昇降可能になっている。ウエハ昇降ピン２０は、受け渡し位置にある載置台２１に設けられた貫通孔２９に挿通されて載置台２１の上面に対して突没可能となっている。このようにウエハ昇降ピン２０を昇降させることにより、ウエハ搬送機構（図示せず）と載置台２１との間でウエハＷの受け渡しが行われる。

処理容器１１の天井面は天板１５により形成されている。天井面は、中央部から周縁部に向かうにつれて下降するように形成されており、載置台２１が処理位置に位置するときに、載置台２１の表面、カバー部材２３の表面及び当該処理容器１１の天井面によって囲まれる扁平な円錐状の処理空間１０が形成される。天板１５の中央部には、当該天板１５を厚さ方向に貫通する２本のガス供給路３１、３２が形成されており、これらガス供給路３１、３２の下方には、ガス供給路３１、３２から吐出されるガスを処理空間１０内に分散させるための分散板３３が例えば水平に設けられている。

処理容器１１の上部には、処理空間１０の側面を囲繞するように円環状をなす排気ダクト１７が設けられている。排気ダクト１７には、内周面に沿ってスリット１７ａが形成されている。また、排気ダクト１７の下部とカバー部材２３との間には、環状部材１６が形成されている。環状部材１６の内周部は、カバー部材２３に近接し、環状部材１６の外周部は、排気ダクト１７の下部に密着されている。カバー部材２３と処理容器１１の天板１５との間には隙間１８が形成されている。排気ダクト１７の外壁には排気管３４の一端が接続されており、排気管３４の他端は、排気量を調整して処理空間１０の真空圧を調整するための圧力制御バルブ３５介して、真空ポンプ３７に接続されている。真空ポンプ３７を作動させることにより、処理空間１０内のガスが、隙間１８およびスリット１７ａを経て排気ダクト１７内の排気空間に至り、排気管３４を介して排出される。

ガス供給機構２は、上述したガス供給路３１、３２に、それぞれ一端が接続されたＴｉＣｌ_４ガスライン４１およびＮＨ_３ガスライン６１を有している。ＴｉＣｌ_４ガスライン４１には、原料ガスであるＴｉＣｌ_４ガスが供給され、ＮＨ_３ガスライン６１には、反応ガスであるＮＨ_３ガスが供給される。

ＴｉＣｌ_４ガスライン４１には、下側から順にバルブＶ１、ガス貯留タンク４２、流量調整部４３が介装され、その他端には処理ガスであるＴｉＣｌ_４ガスを供給するＴｉＣｌ_４ガス供給源４４が接続されている。ＴｉＣｌ_４ガス供給源４４は、液体の状態でＴｉＣｌ_４を貯留するタンクと、当該タンクをヒーティング（加熱）してタンク内のＴｉＣｌ_４を気化させ、ＴｉＣｌ_４ガス供給源４４からＴｉＣｌ_４ガスライン４１へは、このように気化したＴｉＣｌ_４が供給される。

ＴｉＣｌ_４ガスライン４１におけるバルブＶ１の下流側には、第１パージガスライン４５の一端が接続されている。第１パージガスライン４５には、下側から順にバルブＶ２、ガス貯留タンク４６、流量調整部４７が介装され、第１パージガスライン４５の他端には、パージ用のＮ_２ガスを供給する第１パージガス供給源４８が接続されている。

さらに、第１パージガスライン４５におけるバルブＶ２の下流側には、ＴｉＣｌ_４ガスのキャリアガスとしてのＮ_２ガスを供給する第１キャリアガスライン５１の一端が接続されている。第１キャリアガスライン５１には、下側から順にバルブＶ３、流量調整部５２が介装され、第１キャリアガスライン５１の他端にはＴｉＣｌ_４ガスのキャリアガスとしてのＮ_２ガスの供給源である第１キャリアガス供給源５３が接続されている。この第１キャリアガスライン５１におけるバルブＶ３の下流側には、オリフィス５４が形成されている。第１キャリアガスライン５１におけるバルブＶ３の下流側の径は、第１キャリアガスライン５１におけるバルブＶ３の上流側およびガスライン４１、４５の径よりも小さいため、ガス貯留タンク４２、４６によって、ガスライン４１、４５には比較的大きい流量でガスが供給されるが、オリフィス５４によってこれらガスライン４１、４５に供給されたガスが、ガスライン５１を逆流することが抑制される。

第１キャリアガス供給源５３からのキャリアガスは、ウエハＷの処理中は連続して処理容器１１内に供給され、パージを行う際にはパージガスとして機能する。なお、このキャリアガスは、ＴｉＣｌ_４ガスが第１キャリアガスライン５１を逆流することを防止するための逆流防止用のガスとしても機能する。

ＮＨ_３ガスライン６１は、上流側で２ラインに分岐した後、分岐ラインが合流する構成となっている。合流した後のＮＨ_３ガスライン６１には、下側から順にガス貯留タンク６２、流量調整部６３が介装され、合流した後のＮＨ_３ガスライン６１の端部にはＮＨ_３ガス供給源６４が接続されており、ＮＨ_３ガス供給源６４から処理容器１１内にＮＨ_３ガスが供給される。２つの分岐ラインには、それぞれバルブＶ４、Ｖ５が設けられている。このようにガス貯留タンク６２の下流側において分岐した流路を形成することにより、コンダクタンスが大きくなって、大流量のＮＨ３ガスを処理容器１１に供給することができる。

ＮＨ_３ガスライン６１における分岐した部分のバルブＶ５の下流側には、第２パージガスライン６５の一端が接続されている。第２パージガスライン６５には、下側から順にバルブＶ６、ガス貯留タンク６６、流量調整部６７が介装され、第２パージガスライン６５の他端にはパージ用のＮ_２ガスを供給する第２パージガス供給源６８が接続されている。

さらに、第２パージガスライン６５におけるバルブＶ６の下流側には、ＮＨ_３ガスのキャリアガスとしてのＮ_２ガスを供給する第２キャリアガスライン７１の一端が接続されている。第２キャリアガスライン７１には、下側から順にバルブＶ７、流量調整部７２が介装され、第２キャリアガスライン７１の他端にはＮＨ_３ガスのキャリアガスとしてのＮ_２ガスの供給源である第２キャリアガス供給源７３が接続されている。この第２キャリアガスライン７１におけるバルブＶ７の下流側には、オリフィス７４が形成されている。第２キャリアガスライン７１におけるバルブＶ７の下流側の径は、第２キャリアガスライン７１におけるバルブＶ７の上流側およびガスライン６１、６５の径よりも小さいため、ガス貯留タンク６２、６６によって、ガスライン６１、６５には比較的大きい流量でガスが供給されるが、オリフィス７４によってこれらガスライン６１、６５に供給されたガスが、ガスライン７１を逆流することが抑制される。

第２キャリアガス供給源７３からのキャリアガスは、ウエハＷの処理中は連続して処理容器１１内に供給され、パージを行う際にはパージガスとして機能する。なお、このキャリアガスは、ＮＨ_３ガスが第２キャリアガスライン７１を逆流することを防止するための逆流防止用のガスとしても機能する。

ＴｉＣｌ_４ガスライン４１における第１パージガスライン４５の接続部より下流側には、所定の機能を有する添加ガスとしてのＨ_２ガスを供給するためのＨ_２ガスライン８１の一端が接続されている。Ｈ_２ガスライン８１には、下側から順にバルブＶ８、ガス貯留タンク８２、流量調整部８３が介装され、Ｈ_２ガスライン８１の他端には、Ｈ_２ガスを供給するＨ_２ガス供給源８４が接続されている。

Ｈ_２ガスライン８１におけるバルブＶ８の下流側には、Ｈ_２ガスのキャリアガスとしてのＮ_２ガスを供給する第３キャリアガスライン９１の一端が接続されている。第３キャリアガスライン９１には、下側から順にバルブＶ９、流量調整部９２が介装され、第３キャリアガスライン９１の他端にはＨ_２ガスのキャリアガスとしてのＮ_２ガスの供給源である第３キャリアガス供給源９３が接続されている。この第３キャリアガスライン９１におけるバルブＶ９の下流側には、逆流防止用のオリフィス９４が形成されている。なお、このキャリアガスは、Ｈ_２ガスが第３キャリアガスライン９１を逆流することを防止するための逆流防止用のガスとしても機能する。

なお、Ｈ_２ガスラインおよびＨ_２ガス供給源は、キャリアガスラインおよびキャリアガス供給源とともに、ＮＨ_３ガスライン６１側に接続されていてもよく、ＴｉＣｌ_４ガスライン４１側およびＮＨ_３ガスライン６１側の両方に接続されていてもよい。

流量調整部４３、４７、５２、６３、６７、７２、８３、９２は、マスフローコントローラにより構成され、それぞれに対応するガスラインを流れるガスの流量を調整・制御する。なお、各流量調整部は、流量を調整するガスの温度に応じて適切なものが用いられる。ＴｉＣｌ_４ガス用の流量調整部４３については、加熱されて高温になったＴｉＣｌ_４ガスの流量を調整することができるように設計されたものが用いられる。

ガス貯留タンク４２、４６、６２、６６、８２は、対応するガスラインに接続されたガス供給源から供給されたガスを処理容器１１内に供給する前に一旦貯留するものであり、ガスを貯留することによりその中を所定の圧力に昇圧した後で、各ガス貯留タンクから処理容器１１へ各ガスを供給する。これにより、大流量のガスを安定的に処理容器に供給することができる。これらガス貯留タンク４２、４６、６２、６６、８２から処理容器１１への各ガスの給断は、対応するバルブの開閉により行われる。

このように、ガス供給機構２において、第１キャリアガスライン５１は、キャリアガスの供給制御機器としてバルブＶ３および流量調整部５２を備えており、第１パージガスライン４５にはこれらバルブＶ３および流量調整部５２とは別個に、パージガスの供給制御機器として、バルブＶ２および流量調整部４７が設けられていることになる。また、第２キャリアガスライン７１は、キャリアガスの供給制御機器としてバルブＶ７および流量調整部７２を備えており、第２パージガスライン６５にはこれらバルブＶ７および流量調整部７２とは別個に、パージガスの供給制御機器としてバルブＶ６および流量調整部６７が設けられていることになる。

また、パージガスは第１パージガスライン４５および第２パージガスライン６５から、それぞれ、ＴｉＣｌ_４ガスライン４１およびＮＨ_３ガスライン６１ガスを経て処理容器１１に供給されるように構成されているので、処理容器１１内に残留するＴｉＣｌ４ガスおよびＮＨ３ガスだけではなく、ＴｉＣｌ_４ガスライン４１およびＮＨ_３ガスライン６１において、バルブＶ１の下流側に残留するＴｉＣｌ４
ガス、ならびにバルブＶ４およびＶ５の下流側に残留するＮＨ３ガスについてもパージすることができる。

成膜装置１は制御部１００を備えている。制御部１００はコンピュータで構成されており、ＣＰＵを備えた主制御部と、入力装置（キーボード、マウス等）、出力装置（プリンタ等）、表示装置（ディスプレイ等）、記憶装置（記憶媒体）を有している。主制御部は、例えば、バルブＶ１～Ｖ９の開閉、流量調整部４３、４７、５２、６３、６７、７２、８３、９２によるガスの流量の調整、圧力制御バルブ３５による処理容器１１内の圧力の調整、ヒーター２２によるウエハＷの温度の調整などの各構成部の動作を制御する。これらの動作の制御は、記憶装置に内蔵された記憶媒体（ハードディスク、光デスク、半導体メモリ等）に記憶された制御プログラムである処理レシピにより実行される。

＜成膜方法の第１の実施形態＞
次に、以上のように構成される成膜装置１における成膜方法の第１の実施形態について説明する。以下の処理動作は制御部１００における記憶媒体に記憶された処理レシピに基づいて実行される。

本実施形態に係る成膜方法は、微細な凹部を有する絶縁膜が形成されたウエハＷの表面に比較的高温で比抵抗の低いＴｉＮ膜を成膜するものである。ＴｉＮ膜としては、比抵抗が低いものが求められており、従来、ＡＬＤにより７００℃程度の高温で成膜したＴｉＮ膜において膜厚１０ｎｍで１３０μΩ・ｃｍという値が得られていたが、さらに低い比抵抗が求められつつある。本実施形態では、より低い比抵抗が得られるＴｉＮ膜を成膜するものである。

まず、バルブＶ１～Ｖ９を閉じ、載置台２１を受け渡し位置に下降させた状態で、ゲートバルブ１３を開放して搬送装置（図示せず）により真空搬送室（図示せず）から搬入出口１２を介して処理容器１１内にウエハＷを搬入し、昇降ピン２０上に載置し、搬送装置を退避させ、ゲートバルブ１３を閉じる。そして、載置台２１を処理位置まで上昇させることによりウエハＷが載置台２１上に載置される。載置台２１はヒーター２２により４００～７５０℃の範囲の温度に加熱されている。そして、バルブＶ３、Ｖ７、Ｖ９を開いて第１～第３キャリアガス供給源５３、７３、９３から第１～第３キャリアガスライン５１、７１、９１を介して処理容器１１内にキャリアＮ_２ガスを供給しつつ所定の減圧状態に保持し、ウエハＷの温度を４００～７５０℃の範囲、例えば７００℃に制御する（実際には、載置台２１の温度はウエハＷの温度よりも１０℃程度高い）。このとき、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ８は閉じたままである。一方、ＴｉＣｌ_４ガス供給源４４およびＮＨ_３ガス供給源６４からＴｉＣｌ_４ガスおよびＮＨ_３ガスが、それぞれＴｉＣｌ_４ガスライン４１およびＮＨ_３ガスライン６１に供給されるが、バルブＶ１、Ｖ４、Ｖ５が閉じられていることで、ＴｉＣｌ_４ガスおよびＮＨ_３ガスが、貯留タンク４２および６２に貯留され、ガス貯留タンク４２および６２内が昇圧する。

この状態で、ＡＬＤによるＴｉＮ膜の成膜を開始する。図２は、ＡＬＤによるＴｉＮ膜の成膜の際のガス供給シーケンスの一例を示す図であり、図３は、ＡＬＤによるＴｉＮ膜の成膜の際に供給されるガス量の変化を模式的に示すタイミングチャートである。

図２、図３に示すように、ＡＬＤによるＴｉＮ膜の成膜においては、最初に、バルブＶ３、Ｖ７、Ｖ９を開いた状態のまま、第１～第３キャリアガス供給源５３、７３、９３から第１～第３キャリアガスライン５１、７１、９１を介してキャリアＮ_２ガスを供給し続けた状態で、バルブＶ１を開き、ガス貯留タンク４２に貯留されたＴｉＣｌ_４ガスを処理容器１１（処理空間１０）に供給し、ウエハＷの表面に吸着させる（ステップＳ１）。

このとき、第１～第３キャリアガスライン５１、７１、９１を介して供給されるキャリアガスであるＮ_２ガスの流量は、それぞれ２００～１００００ｓｃｃｍ、合計で６００～３００００ｓｃｃｍとすることが好ましく、例えば、３３３ｓｃｃｍずつ合計で１０００ｓｃｃｍとすることができる。また、処理容器１１内（処理空間１０）の圧力は、１～９Ｔｏｒｒ（１１３．３～１１９９．７Ｐａ）が好ましく、例えば５Ｔｏｒｒ（６６６．５Ｐａ）とする。

ＴｉＣｌ_４ガスの流量は、５０～３００ｓｃｃｍが好ましく、例えば１５０ｓｃｃｍとすることができる。ステップＳ１の時間は０．０３～３０ｓｅｃの範囲が好ましく、例えば０．１ｓｅｃとすることができる。

このステップＳ１と並行して、第１パージガス供給源４８および第２パージガス供給源６８から第１パージガスライン４５および第２パージガス供給ライン６５にパージガスが供給されるが、バルブＶ２およびＶ６が閉じられていることで、パージガスはガス貯留タンク４６および６６に貯留され、ガス貯留タンク４６および６６内が昇圧する。

次に、バルブＶ３、Ｖ７、Ｖ９を開いた状態のまま、第１～第３キャリアガス供給源５３、７３、９３から第１～第３キャリアガスライン５１、７１、９１を介してキャリアＮ_２ガスを同じ流量で供給し続けた状態で、バルブＶ１を閉じてＴｉＣｌ_４ガスを停止し、バルブＶ２、Ｖ６を開き、ガス貯留タンク４６および６６に貯留されたパージガスを処理容器１１内（処理空間１０）に供給するとともに、真空ポンプ３７により排気管３４を介して排気し、処理容器１１内（処理空間１０）をパージする（ステップＳ２）。

このように、キャリアガスとは別ラインで、かつ圧力が上昇した状態のガス貯留タンク４６および６６から供給されることにより、処理容器１１内（処理空間１０）には大きな流量、例えばキャリアガスの流量よりも大きい流量でパージガスとしてのＮ_２ガスを供給して、短時間で処理容器１１内のＴｉＣｌ_４ガスをパージすることができる。

このとき、第１および第２パージガスライン４５および６５を介して供給されるパージガスの流量は、それぞれ２００～１００００ｓｃｃｍ、合計で４００～２００００ｓｃｃｍとすることが好ましく、例えば、９０００ｓｃｃｍずつ合計で１８０００ｓｃｃｍとすることができる。ステップＳ２の時間は０．０３～３０ｓｅｃの範囲が好ましく、例えば０．２ｓｅｃとすることができる。

このステップＳ２と並行して、ＴｉＣｌ_４ガス供給源４４からＴｉＣｌ_４ガスライン４１にＴｉＣｌ_４ガスが供給されるが、バルブＶ１が閉じられていることで、ＴｉＣｌ_４ガスはガス貯留タンク４２に貯留され、ガス貯留タンク４２内が昇圧する。

次に、バルブＶ３、Ｖ７、Ｖ９を開いた状態のまま、第１～第３キャリアガス供給源５３、７３、９３から第１～第３キャリアガスライン５１、７１、９１を介してキャリアＮ_２ガスを同じ流量で供給し続けた状態で、バルブＶ２およびＶ６を閉じてパージガスを停止し、バルブＶ４およびＶ５を開き、ガス貯留タンク６２に貯留されたＮＨ_３ガスを処理容器１１（処理空間１０）に供給し、ウエハＷ表面のＴｉＣｌ_４ガスと反応させる（ステップＳ３）。これによりＴｉＮの分子層が形成される。

このときＮＨ_３ガスの流量は、２００～１００００ｓｃｃｍが好ましく、例えば３８００ｓｃｃｍとすることができる。ステップＳ３の時間は０．０３～３０ｓｅｃの範囲が好ましく、例えば０．２５ｓｅｃとすることができる。

このステップＳ３と並行して、第１パージガス供給源４８および第２パージガス供給源６８から第１パージガスライン４５および第２パージガス供給ライン６５にパージガスが供給され、Ｈ_２ガス供給源８４からＨ_２ガスライン８１にＨ_２ガスが供給されるが、バルブＶ２、Ｖ６およびＶ８が閉じられていることで、パージガスはガス貯留タンク４６および６６に貯留され、Ｈ_２ガスはガス貯留タンク８２に貯留され、ガス貯留タンク４６、６６、および８２内が昇圧する。

次に、バルブＶ３、Ｖ７、Ｖ９を開いた状態のまま、第１～第３キャリアガス供給源５３、７３、９３から第１～第３キャリアガスライン５１、７１、９１を介してキャリアＮ_２ガスを同じ流量で供給し続けた状態で、バルブＶ４およびＶ５を閉じてＮＨ_３ガスを停止し、バルブＶ２、Ｖ６およびＶ８を開き、ガス貯留タンク４６および６６に貯留されたパージガス、ならびにガス貯留タンク８２に貯留されたＨ_２ガスを処理容器１１内（処理空間１０）に供給するとともに、真空ポンプ３７により排気管３４を介して排気し、処理容器１１内（処理空間１０）をパージする（ステップＳ４）。

ステップＳ２と同様、キャリアガスとは別ラインで、かつ圧力が上昇した状態のガス貯留タンク４６および６６から供給されることにより、処理容器１１内（処理空間１０）には大きな流量、例えばキャリアガスの流量よりも大きい流量でパージガスとしてのＮ_２ガスを供給して、短時間で処理容器１１内のＮＨ_３ガスをパージすることができる。また、このパージの際にＨ_２ガスを供給することにより、ＴｉＮの分子層がＨ_２ガスにより改質される。また、パージの際にＨ_２ガスによる処理を行うため、スループットを低下させずに改質処理を行うことができる。また、Ｈ_２ガスの流量を任意の流量で供給することができ、大流量のＨ_２ガスを供給することにより短時間のパージ工程でＨ_２による改質を行うことが可能となる。

このとき、第１および第２パージガスライン４５および６５を介して供給されるパージガスの流量は、それぞれ２００～１００００ｓｃｃｍ、合計で４００～２００００ｓｃｃｍとすることが好ましく、例えば、９０００ｓｃｃｍずつ合計で１８０００ｓｃｃｍとすることができる。また、Ｈ_２ガスライン８１を介して供給されるＨ_２ガスの流量は、２００～１００００ｓｃｃｍとすることが好ましく、例えば、７０００ｓｃｃｍとすることができる。ステップＳ４の時間は０．０３～３０ｓｅｃの範囲が好ましく、例えば０．３ｓｅｃとすることができる。

このステップＳ４と並行して、ＮＨ_３ガス供給源６４からＮＨ_３ガスライン６１にＮＨ_３ガスが供給されるが、バルブＶ４およびＶ５が閉じられていることで、ＮＨ_３ガスはガス貯留タンク６２に貯留され、ガス貯留タンク６２内が昇圧する。

以上のようなステップＳ１～Ｓ４を１サイクル以上の所定サイクル行うことにより、所定の膜厚の改質されたＴｉＮ膜を得ることができる。すなわち、本実施形態では、ＴｉＮの分子層が形成された後のパージ工程（ステップＳ４）で、Ｈ_２ガス雰囲気でアニールされることになるので、ＴｉＮ結晶粒が大きくなり、上記ステップＳ１～Ｓ４を所定サイクル行うことにより、ＴｉＮ膜の結晶粒を大きくすることができる。このため、比抵抗率の低いＴｉＮ膜を得ることができる。

このようにして、所定の膜厚のＴｉＮ膜を成膜した後、処理容器１１内をパージガスによりパージし、載置台２１を受け渡し位置まで下降させ、次いでゲートバルブ１３を開放し、搬送装置（図示せず）により搬入出口１２を介して処理後のウエハＷを真空搬送室（図示せず）に搬出する。

従来は、図４に示すように、ＴｉＣｌ_４ガスおよびＮＨ_３ガスのキャリアガスを連続的に供給し、キャリアガスをパージガスとして用いていたが、キャリアガスを処理容器のパージに必要な量供給しなければならず、キャリアガスの供給量が多くなってしまう。一方、良好なステップカバレッジ（被覆性）を確保する場合、原料ガスであるＴｉＣｌ_４ガスの供給量を増加させて、処理容器内における原料ガスの分圧を高くすることが求められるが、パージガスとして供給されるキャリアガスの流量が多いため、ＴｉＣｌ_４ガスの分圧を高くしようとすると、ＴｉＣｌ_４ガスの供給量を極めて多くする必要があり、パージ時間が長くなってスループット、すなわち生産性が低下してしまう。また、ＴｉＣｌ_４ガスの供給量を多くした場合には、処理容器や配管へのＴｉＣｌ_４ガスの付着量が多くなるため、メンテナンス頻度も高くなる。さらに、特許文献３に示すように、Ｈ_２ガスによる処理をＡＬＤプロセスとは別個に行っているため、その分さらに生産性（スループット）が低下してしまう。

これに対し、本実施形態では、ＴｉＣｌ_４ガスおよびＮＨ_３ガスのキャリアガスを供給するための第１および第２キャリアガスライン５１および７１とは別個に第１および第２パージガスライン４５および６５を設け、第１および第２パージガスライン４５および６５には、第１および第２キャリアガスライン５１および７１のバルブＶ３、Ｖ７、および流量調整部５２、７２とは別個に、バルブＶ２、Ｖ６、および流量調整部４７、６７が設けられているので、パージのときだけパージガスの流量を増加させることができ、キャリアガスの流量を増加させる必要がない。このため、原料ガスであるＴｉＣｌ_４ガスの流量を大きく増加させることなく被覆性（ステップカバレッジ）を高めることができ、生産性を低下させずに９０％以上という良好な被覆性（ステップカバレッジ）を得ることができる。また、比抵抗を低下させるためのＨ_２ガスによる処理をＮＨ_３ガス供給後のパージの際に行うので、ＡＬＤに影響を与えず、かつＨ_２ガス処理による生産性（スループット）の低下をほとんど生じさせることがない。また、パージの際にキャリアガスを少なくしてパージガスおよびＨ_２ガスを供給することができるので、大流量のＨ_２ガスを供給することにより短時間のパージ工程でＨ_２による改質を行うことが可能となる。

さらに、パージガスは、圧力が上昇した状態のガス貯留タンク４６および６６から供給されることにより、処理容器１１内（処理空間１０）には大きな流量、例えばキャリアガスの流量よりも大きい流量でパージガスを供給して、短時間で処理容器１１内のＴｉＣｌ_４ガスまたはＮＨ_３ガスをパージすることができる。このため、さらにスループットを高めることができる。

なお、本実施形態においては、ステップＳ１～Ｓ４を複数サイクル行い、最終サイクルのステップＳ４の時間を長時間化してもよい。このときの時間は６０ｓｅｃ以下が好ましい。これにより、スループットが多少低下するものの、Ｈ_２ガス処理の効果をより高めることができ、比抵抗をより低下させることができる。

また、ステップＳ１～Ｓ４を複数回行う際に、所定周期的にステップＳ４の時間を長時間化してもよい。この場合は、さらにスループットが低下するが、Ｈ_２ガス処理の効果をさらに高めることができ、比抵抗をさらに低下させることができる。

さらに、ステップＳ４において、パージガスとＨ_２ガスを両方用いたが、Ｈ_２ガスもパージガスと機能するため、パージガスとＨ_２ガスの割合は任意であり、全てがＨ_２ガスであってもよい。

さらにまた、本実施形態では、ＴｉＣｌ_４ガス供給後のパージ工程であるステップＳ２においてもＨ_２ガスを供給するようにしてもよい。

次に、本実施形態の実験結果について説明する。
図５は、ステップＳ４のＮＨ_３ガスフロー後のパージの際のＨ_２ガス流量を変化させてステップＳ１～Ｓ４を２３０サイクル繰り返してＴｉＮ膜を成膜した際の比抵抗率と膜厚を示す図である。この図に示すように、Ｈ_２ガス流量が２０００ｓｃｃｍ以上で比抵抗が低下していることがわかる。

次に、種々のシーケンスの実験におけるレシピ時間、スループット、比抵抗率、を求めた。ここでは、ＴｉＣｌ_４ガスおよびＮＨ_３ガスのキャリアガスであるＮ_２ガスの流量を５００ｓｃｃｍずつ連続して供給し、ステップＳ１のＴｉＣｌ_４ガス流量を１５０ｓｃｃｍ、ステップＳ２およびＳ４のパージガスであるＮ_２ガスの流量を９０００ｓｃｃｍずつとし、ステップＳ３のＮＨ_３ガスの流量を３８００ｓｃｃｍとし、ステップＳ４のＨ_２ガス流量を７０００ｓｃｃｍとし、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の標準の時間を、それぞれ０．１ｓｅｃ、０．２ｓｅｃ、０．２５ｓｅｃ、０．３ｓｅｃとした。そして、Ｈ_２ガスを添加せずにステップＳ１～Ｓ４を２３０サイクル繰り返した場合（シーケンス１）、ステップＳ４にＨ_２ガスを添加してステップＳ１～Ｓ４を２３０サイクル繰り返した場合（シーケンス２）、ステップＳ４にＨ_２ガスを添加してステップＳ１～Ｓ４を２２９サイクル繰り返し、最終サイクルのみステップＳ４の時間を１５ｓｅｃにした場合（シーケンス３）、ステップＳ４にＨ_２ガスを添加してステップＳ１～Ｓ４を２２９サイクル繰り返し、最終サイクルのみステップＳ４の時間を６０ｓｅｃにした場合（シーケンス４）、ステップＳ４にＨ_２ガスを添加してステップＳ１～Ｓ４を４６サイクル繰り返し、４７サイクル目のステップＳ４の時間を１５ｓｅｃとし、この４７サイクルを５回繰り返した場合（シーケンス５）について行った。結果を図６に示す。

図６では、各シーケンスにおけるレシピ時間、スループット（ウエハ／ｈ）、比抵抗率（μΩ・ｃｍ）、スループット低下枚数を示している。この図に示すように、ステップＳ４にＨ_２ガスを添加したシーケンス２では、Ｈ_２ガスを添加しないシーケンス１に対し、スループットを低下させることなく、比抵抗を１３１μΩ・ｃｍから１１７μΩ・ｃｍまで低下することが確認された。また、最終サイクルのステップＳ４の時間を長くしたシーケンス３，４については、その時間に応じて、スループットはやや低下するものの、比抵抗は１０９μΩ・ｃｍ、１０４μΩ・ｃｍとさらに低下することが確認された。また、周期的にステップＳ４の時間を長くしたシーケンス５についても比抵抗が１０５μΩ・ｃｍと低下したが、スループットの低下が見られた。ただし、シーケンス３～５ではスループットは低下するものの、許容範囲であった。また、ステップカバレッジについてはいずれも９０％以上の良好な値が得られた。

＜成膜方法の第２の実施形態＞
次に、成膜方法の第２の実施形態について説明する。

本実施形態に係る成膜方法は、ロジックなどに適用される低温成膜プロセスにより微細パターンに２ｎｍ以下、さらには１ｎｍ以下の極めて薄いＴｉＮ膜を高い被覆性のみならず高い連続性で成膜するものである。

まず、第１の実施形態と同様、バルブＶ１～Ｖ９を閉じ、載置台２１を受け渡し位置に下降させた状態で、ゲートバルブ１３を開放して搬送装置（図示せず）により真空搬送室（図示せず）から搬入出口１２を介して処理容器１１内にウエハＷを搬入し、昇降ピン２０上に載置し、搬送装置を退避させ、ゲートバルブ１３を閉じる。そして、載置台２１を処理位置まで上昇させることによりウエハＷが載置台２１上に載置される。本実施形態では、載置台２１はヒーター２２により４００～５００℃の範囲の温度に加熱される。そして、バルブＶ３、Ｖ７、Ｖ９を開いて第１～第３キャリアガス供給源５３、７３、９３から第１～第３キャリアガスライン５１、７１、９１を介して処理容器１１内にキャリアＮ_２ガスを供給しつつ所定の減圧状態に保持し、ウエハＷの温度を４００～５００℃の範囲、例えば４５０℃に制御する。そして、第１の実施形態と同様、ガス貯留タンク４２および６２内の昇圧を行う。

この状態で、例えば図７のガス供給シーケンス、および図８のタイミングチャートに示すようにＡＬＤによりＴｉＮ膜を成膜する。

本実施形態では、第１の実施形態のステップＳ１～Ｓ４に対応してステップＳ１１～Ｓ１４を行う。ステップＳ１１～Ｓ１４のうち、ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１４は基本的に第１の実施形態のステップＳ１、Ｓ３、Ｓ４と同様に行われるが、ステップＳ１２のＴｉＣｌ_４ガスのパージステップでは、パージガスの他にＨ_２ガスを供給する。すなわち、本実施形態では、ＴｉＣｌ_４ガスのパージ工程であるステップＳ１２およびＮＨ_３ガスのパージ工程であるステップＳ１４の両方でＨ_２ガスの供給を行う。

ステップＳ１２およびＳ１４のＨ_２ガスの流量は、２００～３００００ｓｃｃｍとすることが好ましく、例えば、７０００ｓｃｃｍとすることができる。

ＴｉＣｌ_４ガス、ＮＨ_３ガス、キャリアガス、パージガスの流量は第１の実施形態と同様であり、ステップＳ１１～Ｓ１４の時間も、第１の実施形態のステップＳ１～Ｓ４と同じである。

以上のようなステップＳ１１～Ｓ１４を１サイクル以上の所定サイクル行うことにより、所定の膜厚の改質されたＴｉＮ膜を得ることができる。

ロジックに用いられるＴｉＮ膜は、低温成膜で２ｎｍ以下、さらには１ｎｍ以下の極めて薄いＴｉＮ膜を、高い被覆性のみならず高い連続性で成膜することが求められている。しかし、成膜原料としてＴｉＣｌ_４ガスを用いてＴｉＮ膜を成膜する場合、ＴｉＣｌ_４どうしが電気的に反発するため、下地において本来吸着すべきところにＴｉＣｌ_４が吸着されず、膜の連続性を高めることが困難となる。これに対して、Ｈ_２ガスを添加することにより、以下の（１）、（２）式の反応によりＴｉＣｌ_４が還元されることにより、１価のイオンである（ＴｉＣｌ_３）^＋或いは２価のイオンである（ＴｉＣｌ_２）^＋＋となる。
２ＴｉＣｌ_４＋Ｈ_２→２（ＴｉＣｌ_３）^＋＋２ＨＣｌ ……（１）
ＴｉＣｌ_４＋Ｈ_２→（ＴｉＣｌ_２）^＋＋＋２ＨＣｌ ……（２）
この（ＴｉＣｌ_３）^＋および（ＴｉＣｌ_２）^＋＋は、イオン化することにより活性化しているため、ＴｉＣｌ_４に比べて下地に対する吸着力は高くなり、連続性の高いＴｉＮ膜を得ることができる。

本実施形態においても、ＴｉＣｌ_４ガスおよびＮＨ_３ガスのキャリアガスを供給するための第１および第２キャリアガスライン５１および７１とは別個に第１および第２パージガスライン４５および６５を設け、第１および第２パージガスライン４５および６５には、第１および第２キャリアガスライン５１および７１のバルブＶ３、Ｖ７、および流量調整部５２、７２とは別個に、バルブＶ２、Ｖ６、および流量調整部４７、６７が設けられているので、パージのときだけパージガスの流量を増加させることができ、キャリアガスの流量を増加させる必要がない。このため、原料ガスであるＴｉＣｌ_４ガスの流量を増加大きく増加させることなく被覆性（ステップカバレッジ）を高めることができ、生産性を低下させずに９０％以上という良好な被覆性（ステップカバレッジ）を得ることができる。また、膜の連続性を高めるためのＨ_２ガスによる処理をＴｉＣｌ_４ガス供給後およびＮＨ_３ガス供給後のパージの際に行うので、ＡＬＤに影響を与えず、かつＨ_２ガス処理による生産性（スループット）の低下をほとんど生じさせることがない。また、パージの際にキャリアガスを少なくしてパージガスおよびＨ_２ガスを供給することができるので、大流量のＨ_２ガスを供給することにより短時間のパージ工程でＨ_２による改質を行うことが可能となる。

もちろん、本実施形態においても、パージガスは、圧力が上昇した状態のガス貯留タンク４６および６６から供給されることにより、処理容器１１内（処理空間１０）には大きな流量、例えばキャリアガスの流量よりも大きい流量でパージガスを供給して、短時間で処理容器１１内のＴｉＣｌ_４ガスまたはＮＨ_３ガスをパージすることができる。このため、さらにスループットを高めることができる。

なお、上記例では、ＴｉＣｌ_４ガス供給後のパージ工程およびＮＨ_３ガス供給後のパージ工程の両方においてＨ_２ガスを供給したが、本実施形態では、ＴｉＣｌ_４ガス供給後のパージ工程のみにＨ_２ガスを供給してもよい。

次に、本実施形態の実験結果について説明する。
最初に、Ｈ_２ガス供給の効果を確認する基礎実験を行った。ここでは、成膜温度を４６０℃にして、連続的に供給するキャリアガスのＮ_２ガスをパージガスとして用い、ＴｉＣｌ_４ガスとＮＨ_３ガスのＡＬＤによりＴｉＮ膜の成膜を行う際に、Ｈ_２を連続的に供給してＨ_２ガスの効果を確認した。なお、ここでは、ＴｉＣｌ_４ガス供給時間を０．０５ｓｅｃ、ＴｉＣｌ_４ガスのパージ時間を０．２ｓｅｃ、ＮＨ_３ガス供給時間を０．３ｓｅｃ、ＮＨ_３ガスのパージ時間を０．３ｓｅｃとした。

膜の連続性は、Ｒｏｕｇｈ Ｒａｔｉｏを用いて把握した。Ｒｏｕｇｈ Ｒａｔｉｏは、分光エリプソメトリにより、図９に示す密度の異なるＢｕｌｋ層およびＲｏｕｇｈｎｅｓｓ層の２層の膜厚を測定し、全体の膜厚（Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ層＋ｂｕｌｋ層）に対する密度の小さいＲｏｕｇｈｎｅｓｓ層の膜厚の割合を示すものである。

Ｈ_２ガス流量を変化させてＲｏｕｇｈ Ｒａｔｉｏ極小膜厚を求めた結果を図１０および図１１に示す。図１０は、横軸にＸＲＦ膜厚をとり、縦軸にＲｏｕｇｈ Ｒａｔｉｏをとって、これらの関係を示した図である。Ｒｏｕｇｈ Ｒａｔｉｏは０から核生成が始まった時点で増加して極大値となり、そこから徐々に低下する部分で膜の連続性が増加する。Ｒｏｕｇｈ Ｒａｔｉｏが極小値となった膜厚であるＲｏｕｇｈ Ｒａｔｉｏ極小膜厚が、連続性の程度を示す１つの指標である。図１１は、Ｈ_２ガス流量とＲｏｕｇｈ Ｒａｔｉｏ極小膜厚との関係を示す図であり、縦軸はＨ_２ガスを供給しない場合を基準としてＲｏｕｇｈ Ｒａｔｉｏ極小膜厚の変化量として示している。これらの図に示すように、Ｈ_２ガスの流量が増加するに従い、Ｒｏｕｇｈ Ｒａｔｉｏ極小膜厚が減少し、膜の連続性が改善することが確認された。

図１２は、各Ｈ_２流量における膜厚と比抵抗との関係を示す図であるが、Ｈ_２ガスの供給量を増加させることにより、比抵抗も低下することが確認された。

次に、成膜温度を４６０℃にして、連続的に供給するキャリアガスであるＮ_２ガスをパージガスとして用い、ＴｉＣｌ_４ガスとＮＨ_３ガスのＡＬＤによりＨ_２ガスを添加せずにＴｉＮ膜を成膜した場合（サンプル１）、連続的に供給するキャリアガスであるＮ_２の他に、パージの際にパージガスであるＮ_２を供給し、ＴｉＣｌ_４ガスとＮＨ_３ガスのＡＬＤによりＨ_２ガスを添加せずにＴｉＮ膜を成膜した場合（サンプル２）、連続的に供給するキャリアガスであるＮ_２の他に、パージの際にパージガスであるＮ_２を供給し、パージの際にＨ_２ガスを供給してＴｉＣｌ_４ガスとＮＨ_３ガスのＡＬＤによりＴｉＮ膜を成膜した場合（サンプル３）について、Ｒｏｕｇｈ Ｒａｔｉｏ極小膜厚を求めた。なお、ここでは、ＴｉＣｌ_４ガス供給時間を０．０５ｓｅｃ、ＴｉＣｌ_４ガスのパージ時間を０．２ｓｅｃ、ＮＨ_３ガス供給時間を０．３ｓｅｃ、ＮＨ_３ガスのパージ時間を０．３ｓｅｃとした。

サンプル１では、ＴｉＣｌ_４ガスの流量を５０ｓｃｃｍ、ＮＨ_３ガスの流量を２７００ｓｃｃｍとし、キャリアガスであるＮ_２ガスの流量をそれぞれ３０００ｓｃｃｍとした。サンプル２では、ＴｉＣｌ_４ガスの流量を１４０ｓｃｃｍ、ＮＨ_３ガスの流量を７０００ｓｃｃｍとし、キャリアガスであるＮ_２ガスの流量をそれぞれ３０００ｓｃｃｍとし、パージガスであるＮ_２ガスの流量をそれぞれ９０００ｓｃｃｍとした。サンプル３では、Ｈ_２ガスの流量を１００００ｓｃｃｍとした他はサンプル２と同様とした。

その結果を図１３に示す。キャリアガスをパージガスとして用い、Ｈ_２ガスを添加しないサンプル１、およびキャリアガスとは別個にパージガスを用い、Ｈ_２ガスを添加しないサンプル２は、Ｒｏｕｇｈ Ｒａｔｉｏ極小膜厚がそれぞれ２．１３ｎｍ、１．８８ｎｍであったのに対し、パージの際にＨ_２ガスを添加したサンプル３ではＲｏｕｇｈ Ｒａｔｉｏ極小膜厚が１．８ｎｍとさらに減少した。これにより、本実施形態において、膜の連続性が改善されたことが確認された。

＜第３の実施形態＞
次に、成膜方法の第３の実施形態について説明する。

本実施形態に係る成膜方法は、Ｈ_２ガスの添加により、ＴｉＣｌ_４ガスによるＴｉＮ膜自身のエッチングを抑制して、膜厚均一性を図るものである。

比抵抗の低いＴｉＮ膜を得ることを目的として、例えば７００℃程度の高温でＴｉＮ膜を成膜することが要求される場合があるが、このような高温では、高ステップカバレッジを得るために、Ｔｉ原料であるＴｉＣｌ_４ガスの流量を
５０～２７０ｓｃｃｍ、例えば２７０ｓｃｃｍと比較的大流量にする必要がある。

しかし、大流量でＴｉＣｌ_４ガスを供給すると、ＴｉＮ膜の膜厚は中央部で薄くなり、膜厚面内均一性が悪化する現象が見られた。この原因を検討した結果、ＴｉＣｌ_４ガスはエッチング性の高いガスであり、上記のような大流量でＴｉＣｌ_４ガスを供給することにより、ＴｉＣｌ_４ガスにより成膜されたＴｉＮ膜自身のエッチングが進行し、そのエッチング効果がウエハＷの中央部において大きくなるためであることが判明した。

実際に、図１の装置を用い、温度：７００℃、圧力：５Ｔｏｒｒ（６６６Ｐａ）、ＴｉＣｌ_４ガス流量：５０ｓｃｃｍ、ＮＨ_３ガス流量：３５００ｓｃｃｍの条件でＴｉＮ膜を成膜後、７００℃でＴｉＣｌ_４ガスの流量を５０ｓｃｃｍ、８０ｓｃｃｍ、１８０ｓｃｃｍ、２７０ｓｃｃｍと変化させ、ＴｉＣｌ_４ガス供給０．０５ｓｅｃ、パージ（Ｎ_２ガス流量：各ライン７０００ｓｃｃｍ）０．８ｓｅｃのサイクルを３００サイクル繰り返してＴｉＮ膜をエッチングした。その結果を図１４に示す。図１４は、各ＴｉＣｌ_４流量における、ウエハ径方向の位置とＴｉＮ膜のエッチング量との関係を示す図である。この図に示すように、ＴｉＣｌ_４ガスの流量が増大するに従って、エッチング量が増加するとともに、中心部が多くエッチングされることが確認された。このことから、ＴｉＣｌ_４ガス流量を大流量化したときの膜厚面内均一性の悪化は、ＴｉＣｌ_４ガスのエッチングの影響であると考えられる。

次に、同じ条件でＴｉＮ膜を成膜後、エッチングの際のＴｉＣｌ_４ガスの流量を２７０ｓｃｃｍに固定し、温度を４００℃、５００℃、６００℃、７００℃と変化させ、同様のエッチングサイクルを３００サイクル行ってエッチング量を確認した。図１５はその際のウエハ径方向の位置とＴｉＮ膜のエッチング量との関係を示す図である。この図から、７００℃のときのみエッチングが顕著であり、６００℃まではエッチングは生じておらず、むしろ増膜していることが確認された。

次に、装置構成を一部変更した他は同じ条件でＴｉＮ膜を成膜後、エッチングの際のＴｉＣｌ_４ガスの流量を２７０ｓｃｃｍに固定し、温度を６２５℃、６５０℃、６７５℃、７００℃と変化させ、同様のエッチングサイクルを３００サイクル行ってエッチング量を確認した。図１６はその際のウエハ径方向の位置とＴｉＮ膜のエッチング量との関係を示す図である。この図から、ＴｉＣｌ_４ガスによるエッチングの影響は６２５℃から生じ、温度が上昇するに従って増大することがわかる。

次に、図１６の場合と同じ装置を用い、同様の条件でＴｉＮ膜を成膜した後、温度：７００℃、ＴｉＣｌ_４ガスの流量：２７０ｓｃｃｍとして、上述したエッチングのサイクルを１００サイクル、２００サイクル、３００サイクルと変化させた際のエッチング量を確認した。図１７はその際のウエハ径方向の位置とＴｉＮ膜のエッチング量との関係を示す図である。この図から、ＴｉＣｌ_４ガスのエッチングの影響はサイクル数が少ない場合は小さいが、サイクル数が増加するに従って大きくなることがわかる。

本実施形態では、このようなＴｉＣｌ_４ガス流量の増大にともなうエッチング作用をＨ_２ガス添加により抑制する。

このことを確認した実験結果について説明する。
ここでは、図１６の場合と同じ装置を用い、同様の条件でＴｉＮ膜を成膜した後、温度：７００℃、ＴｉＣｌ_４ガスの流量；２７０ｓｃｃｍで、ＴｉＣｌ_４ガス供給０．０５ｓｅｃ、パージ（Ｎ_２ガス流量：各ライン７０００ｓｃｃｍ）０．８ｓｅｃのサイクルを３００サイクル繰り返してＴｉＮ膜をエッチングした場合（ＴｉＮ膜成膜時Ｈ_２添加なし）と、パージの際に、Ｎ_２ガス（流量：各ライン７０００ｓｃｃｍ）に、さらにＨ_２ガス（流量：７０００ｓｃｃｍ）を添加した以外は同様の条件で成膜したＴｉＮ膜を、温度：７００℃、ＴｉＣｌ_４ガスの流量；２７０ｓｃｃｍで、ＴｉＣｌ_４ガス供給０．０５ｓｅｃ、パージ（Ｎ_２ガス流量：各ライン７０００ｓｃｃｍ）０．８５ｓｅｃのサイクルを３００サイクル繰り返してＴｉＮ膜をエッチングした場合（ＴｉＮ膜成膜時Ｈ_２添加あり）について、エッチング量を確認した。図１８はその際のウエハ径方向の位置とＴｉＮ膜のエッチング量との関係を示す図である。この図から、ＴｉＮ膜成膜時にＨ_２ガスを添加することにより、ＴｉＮ膜のエッチングを抑制することができることが確認された。

以上の実験結果を踏まえて、本実施形態では、好ましくは、温度：６２５℃以上、ＴｉＣｌ_４ガス流量：５０～２７０ｓｃｃｍの条件で、第１の実施形態または第２の実施形態と同様のシーケンスでＨ_２ガスを添加してＴｉＮ膜を成膜する。

具体的には、まず、第１および第２の実施形態と同様、バルブＶ１～Ｖ９を閉じ、載置台２１を受け渡し位置に下降させた状態で、ゲートバルブ１３を開放して搬送装置（図示せず）により真空搬送室（図示せず）から搬入出口１２を介して処理容器１１内にウエハＷを搬入し、昇降ピン２０上に載置し、搬送装置を退避させ、ゲートバルブ１３を閉じる。そして、載置台２１を処理位置まで上昇させることによりウエハＷが載置台２１上に載置される。本実施形態では、載置台２１はヒーター２２により６２５～７４０℃の範囲に加熱される。そして、バルブＶ３、Ｖ７、Ｖ９を開いて第１～第３キャリアガス供給源５３、７３、９３から第１～第３キャリアガスライン５１、７１、９１を介して処理容器１１内にキャリアＮ_２ガスを供給しつつ所定の減圧状態に保持し、ウエハＷの温度を６２５～７４０℃の範囲、例えば７００℃に制御する。そして、第１および第２の実施形態と同様、ガス貯留タンク４２および６２内の昇圧を行う。

この状態で、例えば、第１の実施形態における図２のガス供給シーケンスおよび図３のタイミングチャート、または第２の実施形態における図７のガス供給シーケンスおよび図８のタイミングチャートに示すようにＡＬＤによりＴｉＮ膜を成膜する。すなわち、本実施形態では、ＴｉＣｌ_４ガスの供給、ＴｉＣｌ_４ガスのパージ、ＮＨ_３ガスの供給、ＮＨ_３ガスのパージを繰り返して所定膜厚のＴｉＮ膜を成膜するが、この際に、ＮＨ_３ガス供給後のパージステップのみでＨ_２ガスの供給を行ってもよいし、ＴｉＣｌ_４ガス供給後およびＮＨ_３ガス供給後の両方のパージステップでＨ_２ガスを供給してもよい。

このときのＨ_２ガスの流量は、２００～３００００ｓｃｃｍとすることが好ましく、例えば、７０００ｓｃｃｍとすることができる。

ＴｉＣｌ_４ガス、ＮＨ_３ガス、キャリアガス、パージガスの流量は第１の実施形態および第２の実施形態と同様であり、これら工程の時間も第１の実施形態および第２の実施形態のステップＳ１～Ｓ４およびステップＳ１１～Ｓ１４と同じである。

本実施形態では、以上のような工程により、成膜温度が高く、ＴｉＣｌ_４ガス流量が大流量の場合でも、パージの際に、Ｈ_２ガスを供給してＴｉＣｌ_４ガスのエッチング作用を抑制するので、高い生産性を確保しつつ、高い被覆性の膜を得ることができかつＴｉＮ膜の膜厚を均一にすることができる。

＜他の適用＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変形可能である。

例えば、上記実施形態では、原料ガスとしてＴｉＣｌ_４ガスを用い、反応ガスとしてＮＨ_３ガスを用いてＴｉＮ膜を成膜する場合について説明したが、Ｔｉ原料ガスおよび反応ガスはこれに限るものではない。

また、上記実施形態では、Ｔｉ原料ガスおよび反応ガスとしての窒化ガスによりＴｉＮ膜を成膜する場合について説明したが、成膜する膜は、原料ガスと反応ガスにより膜形成するものであれば特に限定されず、例えばＷＮ膜、Ｗ膜、ＴｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ_２膜等、種々の膜の成膜に適用することができる。

さらに、本実施形態ではキャリアガスやパージガスとして用いる不活性ガスとしてＮ_２ガスを用いた例について示したが、Ｎ_２ガスに限らず、ＡｒガスやＨｅガスのような希ガス等、他の不活性ガスを用いてもよい。

さらにまた、上記実施形態では、ＴｉＮ膜に対し比抵抗を低下させる機能、膜の連続性を改善する機能を有する添加ガスとしてＨ_２ガスを用いた例を示したが、これに限らず、膜に対して所定の機能を及ぼす添加ガスであればよく、Ｈ_２ガスに限らず、Ｏ_２ガス、ＮＨ_３ガス、ＢＣｌ_３ガス、ＳｉＨ_４ガス、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２ガス等、種々のガスを用いることができる。

１；成膜装置
２；ガス供給機構
１０；処理空間
１１；処理容器
１７；排気ダクト
２１；載置台
３４；排気管
３７；真空ポンプ
４１；ＴｉＣｌ_４ガスライン
４２，４６，６２，６６，８２；ガス貯留タンク
４４；ＴｉＣｌ_４ガス供給源
４５，６５；パージガスライン
４８，６８；パージガス供給源
５１，７１，９１；キャリアガスライン
５３，７３；キャリアガス供給源
６１；ＮＨ_３ガスライン
６４；ＮＨ_３ガス供給源
８１；Ｈ_２ガスライン
８４；Ｈ_２ガス供給源
１００；制御部
Ｖ１～Ｖ９；バルブ
Ｗ；半導体ウエハ

Claims (12)

1. 被処理基板が収容される処理容器と、
   被処理基板に所定の膜を成膜するための原料ガスおよび反応ガス、これらを前記処理容器に搬送するキャリアガス、および前記処理容器内をパージするパージガスを供給するガス供給機構と、
   前記処理容器内を排気し、前記処理容器内を真空雰囲気に保持する排気機構と
   を有し、
   前記ガス供給機構は、前記原料ガスを前記処理容器内に供給するための原料ガス流路と、
   前記反応ガスを前記処理容器内に供給するための反応ガス流路と、
   前記原料ガス流路および前記反応ガス流路にそれぞれ接続され、前記原料ガスと前記反応ガスのキャリアガスを供給するための第１のキャリアガス流路および第２のキャリアガス流路と、
   前記第１のキャリアガス流路および前記第２のキャリアガス流路とは別個に設けられ、前記処理容器内をパージするパージガスを、前記第１のキャリアガス流路および前記第２のキャリアガス流路を通流する前記キャリアガスとは別個に流量制御して前記処理容器内に供給するパージガス流路と、
   前記所定の膜に対して所定の機能を有する添加ガスを供給する添加ガス流路と、
   前記原料ガス流路、前記反応ガス流路、前記第１および第２のキャリアガス流路、前記パージガス流路、および前記添加ガス流路をそれぞれ独立して開閉する開閉バルブと、
   前記パージガス流路および前記添加ガス流路に設けられた、前記パージガスおよび前記添加ガスを貯留するガス貯留部と
   を有する成膜装置を用いて前記所定の膜を成膜する成膜方法であって、
   前記処理容器内に被処理基板を配置した状態で、
   前記第１のキャリアガス流路および前記第２のキャリアガス流路を介して前記処理容器内に前記キャリアガスを常時供給する第１工程と、
   前記原料ガス流路を介して前記処理容器内に前記原料ガスを供給して前記被処理基板の表面に前記原料ガスを吸着する第２工程と、
   前記原料ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内に前記パージガスを供給して原料ガスをパージする第３工程と、
   前記反応ガス流路を介して前記処理容器内に前記反応ガスを供給して前記原料ガスと前記反応ガスとを反応させる第４工程と、
   前記反応ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内に前記パージガスを供給して反応ガスをパージする第５工程と
   を含み、前記第２工程から前記第５工程を所定サイクル実施し、
   前記原料ガスをパージする第３工程および前記反応ガスをパージする第５工程のいずれか、または両方で、前記パージガスの少なくとも一部として前記添加ガス流路を介して前記添加ガスを供給し、
   前記ガス貯留部に前記パージガスおよび前記添加ガスが貯留されて前記ガス貯留部内が昇圧した後、前記パージガス流路および前記添加ガス流路に設けられた前記バルブが開かれて前記パージガスおよび前記添加ガスが前記処理容器に供給されることを特徴とする成膜方法。
2. 前記パージガス流路は、前記原料ガス流路に接続された第１のパージガス流路と、前記反応ガス流路に接続された第２のパージガス流路とを有し、前記原料ガスをパージする第３工程および前記反応ガスをパージする第５工程の際に、前記第１のパージガス流路および前記第２のパージガス流路を介して前記パージガスを供給することを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
3. 前記原料ガスはＴｉＣｌ_４ガスであり、前記反応ガスはＮＨ_３ガスであり、前記所定の膜はＴｉＮ膜であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成膜方法。
4. 前記添加ガスはＨ_２ガスであることを特徴とする請求項３に記載の成膜方法。
5. 成膜の際の温度が４００～７５０℃であり、前記添加ガスとしてのＨ_２ガスを、前記反応ガスをパージする第５工程の際に供給し、前記Ｈ_２ガスは前記ＴｉＮ膜の比抵抗を低下させる機能を有することを特徴とする請求項４に記載の成膜方法。
6. 前記第２工程から前記第５工程を複数サイクル繰り返し、最終サイクルの前記第５工程の時間を長時間化することを特徴とする請求項５に記載の成膜方法。
7. 前記第２工程から前記第５工程を複数サイクル繰り返し、前記第５工程を周期的に長時間化することを特徴とする請求項５に記載の成膜方法。
8. 成膜の際の温度が４００～５００℃であり、前記添加ガスとしてのＨ_２ガスを、原料ガスをパージする第３工程および前記反応ガスをパージする第５工程の両方の際に供給し、前記Ｈ_２ガスは前記ＴｉＮ膜の連続性を改善する機能を有することを特徴とする請求項４に記載の成膜方法。
9. 前記添加ガスとしてのＨ_２ガスは、前記反応ガスをパージする第５工程の際のみ、または原料ガスをパージする第３工程および前記反応ガスをパージする第５工程の両方の際に供給し、前記Ｈ_２ガスは、ＴｉＣｌ_４のエッチング作用を抑制する機能を有することを特徴とする請求項４に記載の成膜方法。
10. 成膜の際の温度が６２５～７４０℃の範囲であることを特徴とする請求項９に記載の成膜方法。
11. ＴｉＣｌ_４ガスの流量が５０～２７０ｓｃｃｍの範囲であることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の成膜方法。
12. 被処理基板が収容される処理容器と、
    被処理基板に所定の膜を成膜するための原料ガスおよび反応ガス、これらを前記処理容器に搬送するキャリアガス、および前記処理容器内をパージするパージガスを供給するガス供給機構と、
    前記処理容器内を排気し、前記処理容器内を真空雰囲気に保持する排気機構と、
    前記ガス供給機構と前記排気機構とを制御する制御部と
    を有し、
    前記ガス供給機構は、前記原料ガスを前記処理容器内に供給するための原料ガス流路と、
    前記反応ガスを前記処理容器内に供給するための反応ガス流路と、
    前記原料ガス流路および前記反応ガス流路にそれぞれ接続され、前記原料ガスと前記反応ガスのキャリアガスを供給するための第１のキャリアガス流路および第２のキャリアガス流路と、
    前記第１のキャリアガス流路および前記第２のキャリアガス流路とは別個に設けられ、前記処理容器内をパージするパージガスを、前記第１のキャリアガス流路および前記第２のキャリアガス流路を通流する前記キャリアガスとは別個に流量制御して前記処理容器内に供給するパージガス流路と、
    前記所定の膜に対して所定の機能を有する添加ガスを供給する添加ガス流路と、
    前記原料ガス流路、前記反応ガス流路、前記第１および第２のキャリアガス流路、前記パージガス流路、および前記添加ガス流路をそれぞれ独立して開閉する開閉バルブと、
    前記パージガス流路および前記添加ガス流路に設けられた、前記パージガスおよび前記添加ガスを貯留するガス貯留部と
    を有し、
    前記制御部は、
    前記処理容器内に被処理基板を配置した状態で、
    前記第１のキャリアガス流路および前記第２のキャリアガス流路を介して前記処理容器内に前記キャリアガスを常時供給する第１工程と、
    前記原料ガス流路を介して前記処理容器内に前記原料ガスを供給して前記被処理基板の表面に前記原料ガスを吸着する第２工程と、
    前記原料ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内に前記パージガスを供給して原料ガスをパージする第３工程と、
    前記反応ガス流路を介して前記処理容器内に前記反応ガスを供給して前記原料ガスと前記反応ガスとを反応させる第４工程と、
    前記反応ガスの供給を停止して、前記パージガス流路を介して前記処理容器内に前記パージガスを供給して反応ガスをパージする第５工程と
    を含み、前記第２工程から前記第５工程を所定サイクル実施し、
    前記原料ガスをパージする第３工程および前記反応ガスをパージする第５工程のいずれか、または両方で、前記パージガスの少なくとも一部として前記添加ガス流路を介して前記添加ガスを供給し、
    前記ガス貯留部に前記パージガスおよび前記添加ガスが貯留されて前記ガス貯留部内が昇圧した後、前記パージガス流路および前記添加ガス流路に設けられた前記バルブが開かれて前記パージガスおよび前記添加ガスが前記処理容器に供給されるように制御することを特徴とする成膜装置。

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