JP7420777B2

JP7420777B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置及びプログラム

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Publication number: JP7420777B2
Application number: JP2021153180A
Authority: JP
Inventors: 啓希八田; 雄二竹林; 優作岡嶋; 翔太田中
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 2021-09-21
Filing date: 2021-09-21
Publication date: 2024-01-23
Anticipated expiration: 2041-09-21
Also published as: US20230091850A1; JP2023045011A; CN115838921A; TW202314029A; KR20230042551A

Description

本開示は、半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置及びプログラムに関する。

特許文献１には、半導体装置の製造工程の一工程として、原料ガスと一緒に不活性ガスまたは水素含有ガスを基板に向けて供給することで、基板の表面と平行方向に流れる原料ガスの流速を、処理容器内をパージする工程において基板の表面と平行方向に流れる不活性ガスの流速よりも大きくする技術が開示されている。

特開２０１１－１２９８７９

近年では、デバイスの微細化によるセル面積の縮小により、基板上に形成する溝等の凹部のアスペクト比が増大し、より深い凹部を有する基板への成膜等のステップカバレッジ性能改善が必要となってきている。ステップカバレッジ性能改善のためには、凹部の下部まで十分にガスを供給する必要がある。ステップカバレッジ性能改善のためには、凹部の下部まで十分にガスを供給しつつデバイス上部への処理ガスの供給量を抑制する必要がある。

本開示は、基板上に形成される膜のステップカバレッジ性能を改善することが可能な技術を提供することを目的とする。

本開示の一態様によれば、
（ａ１）基板のエッジ領域に向かう処理ガスの搬送速度が、前記基板の中央領域に向かう処理ガスの搬送速度よりも速くなるよう供給する工程と、
（ａ２）前記基板の中央領域に向かう処理ガスの搬送速度が、前記基板のエッジ領域に向かう処理ガスの搬送速度よりも速くなるよう供給する工程と、
（ｂ）前記基板に向けて、反応ガスを供給する工程と、
を有する技術が提供される。

本開示によれば、基板上に形成される膜のステップカバレッジ性能を改善することができる。

本開示の一実施形態における基板処理装置の概略を示す縦断面図である。図１におけるガス供給部の詳細を示す反応管の横断面図である。図２におけるノズルのガス供給孔の詳細を示す図である。図４（Ａ）～図４（Ｃ）は、本開示の一実施形態における原料ガスの化学構造式の一例を示す図である。本開示の一実施形態における基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。本開示の一実施形態における基板処理シーケンスを示す図である。図６における膜処理工程の詳細を示すフロー図である。図７における原料ガス供給の詳細を示すフロー図である。図９（Ａ）は、原料ガスエッジ領域供給と原料ガス中央領域供給それぞれによる、ガス供給側から排気側におけるＳｉＣｌ_２の分圧を示した図である。図９（Ｂ）は、原料ガスエッジ領域供給と原料ガス中央領域供給それぞれによる、ガス供給側から排気側におけるＨＣＤＳの分圧を示した図である。図８における原料ガスエッジ領域供給を説明する図である。図８における原料ガス中央領域供給を説明する図である。図１２（Ａ）は、図１０におけるガス流速分布を示す図である。図１２（Ｂ）は、図１１におけるガス流速分布を示す図である。図７における反応ガス供給を説明する図である。

以下、図１～図１３を参照しながら説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。

（１）基板処理装置の構成
基板処理装置１０の構成について、図１を用いて説明する。

基板処理装置１０は、反応管格納室２０６を備え、反応管格納室２０６内に、鉛直方向に延びた円筒形状の反応管２１０と、反応管２１０の外周に設置された加熱部（炉体）としてのヒータ２１１と、ガス供給部としてのガス供給構造２１２と、ガス排気部としてのガス排気構造２１３とを備える。ガス供給部には、後述する上流側整流部２１４やノズル２２３，２２４，２２５を含めてもよい。また、ガス排気部には、後述する下流側整流部２１５を含めてもよい。

ガス供給構造２１２は反応管２１０のガス流れ方向上流に設けられ、ガス供給構造２１２から反応管２１０内にガスが供給され、基板Ｓに対して水平方向からガスが供給される。ガス排気構造２１３は反応管２１０のガス流れ方向下流に設けられ、反応管２１０内のガスはガス排気構造２１３から排出される。ガス供給構造２１２と反応管２１０内とガス排気構造２１３とは水平方向に連通している。

反応管２１０とガス供給構造２１２との間の反応管２１０の上流側には、ガス供給構造２１２から供給されたガスの流れを整える上流側整流部２１４が設けられる。また、反応管２１０とガス排気構造２１３との間の反応管２１０の下流側には、反応管２１０から排出されるガスの流れを整える下流側整流部２１５が設けられる。反応管２１０の下端は、マニホールド２１６で支持される。

反応管２１０、上流側整流部２１４、下流側整流部２１５は連続した構造であり、例えば石英やＳｉＣ等の材料で形成される。これらはヒータ２１１から放射される熱を透過する熱透過性部材で構成される。ヒータ２１１の熱は、基板Ｓやガスを加熱する。

ガス供給構造２１２は、ガス供給管２５１、ガス供給管２６１、ガス供給管２７１が接続されると共に、各ガス供給管から供給されたガスを分配する分配部１２５を有する。分配部１２５の下流側にはノズル２２３、ノズル２２４、ノズル２２５が設けられる。ガス供給管２５１、ガス供給管２６１、ガス供給管２７１の下流側には、分配部１２５を介して、複数のノズル２２３，２２４，２２５がそれぞれ接続されている。ノズル２２３とノズル２２４とノズル２２５は略水平に横並びに配される。また、これらのノズル２２３，２２４，２２５が、鉛直方向に複数配され、それぞれ基板Ｓに対応した位置に配される。各ノズルはガス吐出部とも呼ぶ。

分配部１２５は、ガス供給管２５１から複数のノズル２２３に、ガス供給管２６１から複数のノズル２２４に、ガス供給管２７１から複数のノズル２２５に、それぞれのガスが供給されるよう構成されている。例えば、それぞれのガス供給管とノズルの組み合わせごとに、ガスが流れる経路を構成する。このようにすることで、各ガス供給管から供給されるガスが混合することがなく、したがって分配部１２５にてガスが混合したことにより生じ得るパーティクルの発生を抑制できる。

上流側整流部２１４は、筐体２２７と区画板２２６を有する。区画板２２６は水平方向に延伸される。ここでいう水平方向とは、筐体２２７の側壁方向を示す。区画板２２６は鉛直方向に複数配される。区画板２２６は筐体２２７の側壁に固定され、ガスが区画板２２６を超えて下方、もしくは上方の隣接領域に移動しないように構成される。超えないようにすることで、後述するガス流れを確実に形成できる。

区画板２２６は、水平方向に延伸され、且つ孔の無い連続した構造である。それぞれの区画板２２６は、それぞれの基板Ｓに対応した位置に設けられる。区画板２２６の間や区画板２２６と筐体２２７との間には、ノズル２２３、ノズル２２４、ノズル２２５が配される。

ノズル２２３、ノズル２２４、ノズル２２５から吐出されたガスは、基板Ｓの表面に供給される。すなわち、基板Ｓからみれば、基板Ｓの横方向からガスが供給される。区画板２２６は水平方向に延伸され、且つ孔の無い連続構造であるので、ガスの主流は鉛直方向への移動が抑制され、水平方向に移動される。したがってそれぞれの基板Ｓまでに到達するガスの圧力損失を、鉛直方向に渡って均一にできる。

下流側整流部２１５は、後述する基板支持具３００に基板Ｓが支持された状態において、最上位に配された基板Ｓよりも天井が高くなるよう構成され、基板支持具３００の最下位に配された基板Ｓよりも底部が低くなるよう構成される。基板支持具３００は、基板Ｓを保持する基板保持部として用いられる。

下流側整流部２１５は、筐体２３１と区画板２３２を有する。区画板２３２は水平方向に延伸される。ここでいう水平方向とは、筐体２３１の側壁方向を示す。更には、区画板２３２は鉛直方向に複数配される。区画板２３２は筐体２３１の側壁に固定され、ガスが区画板２３２を超えて下方、もしくは上方の隣接領域に移動しないように構成される。超えないようにすることで、後述するガス流れを確実に形成できる。筐体２３１のうち、ガス排気構造２１３と接触する側には、フランジ２３３が設けられる。

区画板２３２は、水平方向に延伸され、且つ孔の無い連続した構造である。区画板２３２は、それぞれ基板Ｓに対応した位置であって、それぞれ区画板２２６に対応した位置に設けられる。対応する区画板２２６と区画板２３２は、同等の高さにすることが望ましい。更には、基板Ｓを処理する際、基板Ｓの高さと区画板２２６、区画板２３２の高さをそろえることが望ましい。このような構造とすることで、各ノズルから供給されたガスは、図中の矢印のような、基板Ｓ、区画板２３２上を通過する水平方向の流れが形成される。区画板２３２をこのような構造とすることで、それぞれの基板Ｓ上から排出されるガスの圧力損失を均一にできる。したがって、各基板Ｓを通過するガスのガス流れは、鉛直方向への流れが抑制されつつ、ガス排気構造２１３に向かって水平方向に形成される。

区画板２２６と区画板２３２を設けることで、それぞれの基板Ｓの上流、下流それぞれで、鉛直方向において圧力損失を均一にできるので、区画板２２６、基板Ｓ上、区画板２３２にかけて鉛直方向への流れが抑制された水平なガス流れを確実に形成できる。

ガス排気構造２１３は下流側整流部２１５の下流に設けられる。ガス排気構造２１３は主に筐体２４１とガス排気管接続部２４２とで構成される。筐体２４１のうち、下流側整流部２１５側には、フランジ２４３が設けられる。ガス排気構造２１３は金属で構成され、下流側整流部２１５は石英で構成されるため、Ｏリング等の緩衝材を介してフランジ２３３とフランジ２４３とがねじ等で固定される。Ｏリングに対するヒータ２１１の影響を抑制可能なよう、フランジ２４３はヒータ２１１の外側に配されることが望ましい。

ガス排気構造２１３は、下流側整流部２１５の空間と連通する。筐体２３１と筐体２４１は高さが連続した構造である。筐体２３１の天井部は筐体２４１の天井部と同等の高さに構成され、筐体２３１の底部は筐体２４１の底部と同等の高さに構成される。筐体２４１の下流側であって下側もしくは水平方向には排気孔２４４が形成されている。ガス排気構造２１３は、反応管２１０の横方向に設けられ、基板Ｓの横方向からガスを排気する横排気構造である。

下流側整流部２１５を通過したガスは、排気孔２４４から排気される。このとき、ガス排気構造２１３は区画板のような構成が無いことから、鉛直方向を含むガス流れが、排気孔２４４に向かって形成される。

基板支持具３００は、仕切板支持部３１０と基部３１１を備え、反応管２１０内に格納される。反応管２１０の天板内壁直下に基板Ｓが配置される。また、基板支持具３００は、移載室２１７の内部で図示しない基板搬入口を介して真空搬送ロボットにより基板Ｓの移し替えを行ったり、移し替えた基板Ｓを反応管２１０の内部に搬送して基板Ｓの表面に薄膜を形成する処理を行ったりする。基板搬入口は、例えば移載室２１７の側壁に設けられる。

仕切板支持部３１０には、複数枚の円板状の仕切板３１４が所定のピッチで固定されている。そして、仕切板３１４間に基板Ｓが所定の間隔で支持される構成を有している。仕切板３１４は、基板Ｓの直下に配置され、基板Ｓの上部と下部のいずれか又は両方に配置される。仕切板３１４は、各基板Ｓ間の空間を遮断する。

基板支持具３００には、複数の基板Ｓが所定の間隔で載置されている。基板支持具３００に載置されている複数の基板Ｓの所定の間隔は、仕切板支持部３１０に固定された仕切板３１４の上下の間隔と同じである。また、仕切板３１４の直径は、基板Ｓの直径よりも大きく形成されている。

基板支持具３００は、複数枚、例えば５枚の基板Ｓを鉛直方向（垂直方向）に多段に支持する。なお、ここでは、基板支持具３００に５枚の基板Ｓを支持した例を示すが、これに限るものでは無い。例えば、基板Ｓを５～５０枚程度、支持可能に基板支持具３００を構成しても良い。なお、仕切板支持部３１０の仕切板３１４は、セパレータとも呼ぶ。

基板支持具３００は、上下方向駆動機構部４００により、反応管２１０と移載室２１７との間の上下方向、及び基板支持具３００で支持された基板Ｓの中心周りの回転方向に駆動される。

移載室２１７は、反応管２１０の下部にマニホールド２１６を介して設置される。移載室２１７には、基板搬入口を介して真空搬送ロボットにより基板Ｓを基板支持具（以下、単にボートと記す場合もある）３００に載置（搭載）したり、真空搬送ロボットにより基板Ｓを基板支持具３００から取り出したりすることが行われる。

移載室２１７の内部には、基板支持具３００を上下方向と回転方向に駆動する第１の駆動部を構成する上下方向駆動機構部４００を格納可能である。図１においては、基板支持具３００は上下方向駆動機構部４００によって上昇され、反応管２１０内に格納された状態を示す。

第１の駆動部を構成する上下方向駆動機構部４００は、駆動源として、上下駆動用モータ４１０と、回転駆動用モータ４３０と、基板支持具３００を上下方向に駆動する基板支持具昇降機構としてのリニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０を備えている。

仕切板支持部昇降機構としての上下駆動用モータ４１０は、ボールねじ４１１を回転駆動することにより、ボールねじ４１１に螺合しているナット４１２をボールねじ４１１に沿って上下に移動させる。これにより、ナット４１２を固定しているベースプレート４０２と共に仕切板支持部３１０と基板支持具３００とが反応管２１０と移載室２１７との間で上下方向に駆動される。ベースプレート４０２はガイド軸４１４と係合しているボールガイド４１５にも固定されており、ガイド軸４１４に沿って上下方向にスムーズに移動できる構成となっている。ボールねじ４１１とガイド軸４１４との上端部と下端部とは、それぞれ、固定プレート４１３，４１６に固定されている。

回転駆動用モータ４３０とリニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０とは第２の駆動部を構成し、ベースプレート４０２に側板４０３で支持されている蓋体としてのベースフランジ４０１に固定されている。

回転駆動用モータ４３０は先端部に取り付けた歯部４３１と係合する回転伝達ベルト４３２を駆動し、回転伝達ベルト４３２と係合している支持具４４０を回転駆動する。支持具４４０は、仕切板支持部３１０を基部３１１で支持しており、回転伝達ベルト４３２を介して回転駆動用モータ４３０で駆動されることにより、仕切板支持部３１０と基板支持具３００とを回転させる。

リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０は軸４２１を上下方向に駆動する。軸４２１の先端部分にはプレート４２２が取り付けられている。プレート４２２は、軸受け４２３を介して基板支持具３００に固定された支持部４４１と接続されている。支持部４４１が軸受け４２３を介してプレート４２２と接続されることにより、回転駆動用モータ４３０で仕切板支持部３１０を回転駆動したときに、基板支持具３００も仕切板支持部３１０と一緒に回転することができる。

一方、支持部４４１は、リニアガイド軸受け４４２を介して支持具４４０に支持されている。このような構成とすることにより、リニアアクチュエータを備えたボート上下機構４２０で軸４２１を上下方向に駆動した場合、仕切板支持部３１０に固定された支持具４４０に対して基板支持具３００に固定された支持部４４１を相対的に上下方向に駆動することができる。

仕切板支持部３１０に固定された支持具４４０と基板支持具３００に固定された支持部４４１との間は、真空ベローズ４４３で接続されている。

蓋体としてのベースフランジ４０１の上面には真空シール用のＯリング４４６が設置されており、図１に示すように上下駆動用モータ４１０で駆動されてベースフランジ４０１の上面が移載室２１７に押し当てられる位置まで上昇させることにより、反応管２１０の内部を気密に保つことができる。

次に、図２、図３を用いてガス供給部の詳細を説明する。

図２に記載のように、上流側整流部２１４の筐体２２７内の、区画板２２６の間や区画板２２６と筐体２２７との間には、ノズル２２３と、ノズル２２４と、ノズル２２５が設けられる。ノズル２２３、ノズル２２４、ノズル２２５は、それぞれの基板Ｓに対して略水平方向上流側に、基板Ｓの周方向に設けられている。

基板Ｓの側方の中央領域にノズル２２３が配置され、基板Ｓの側方の中央領域のノズル２２３の水平方向両側方にノズル２２４，２２５が配置される。ノズル２２４は、ノズル２２３の基板Ｓの回転方向下流側に配置されている。ノズル２２５は、ノズル２２３の基板Ｓの回転方向上流側に配置されている。すなわち、ノズル２２３は、ノズル２２４とノズル２２５との間に配置されている。言い換えると、ノズル２２４，２２５は、ノズル２２３の水平方向両側に設けられている。

図３に記載のように、ノズル２２３の先端には、基板Ｓの中心に向かって開口する孔２２３ａと、基板Ｓの回転方向下流側のエッジ領域に向かって開口する孔２２３ｂと、基板Ｓの回転方向上流側のエッジ領域に向かって開口する孔２２３ｃが形成されている。孔２２３ａは、基板Ｓの中心に向けてガスを供給するよう構成されている。また、孔２２３ｂは、孔２２３ａの基板Ｓの回転方向下流側に斜めに設けられ、基板Ｓが回転する下流方向側エッジ領域に向けてガスを供給するよう構成されている。また、孔２２３ｃは、孔２２３ａの基板Ｓの回転方向上流側に斜めに設けられ、基板Ｓの回転する上流方向側エッジ領域に向けてガスを供給するよう構成されている。すなわち、ノズル２２３の先端には、３方向にガスを供給するように孔２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃが形成されている。

孔２２３ａの径は、例えば６ｍｍ程度であって、孔２２３ａの両側に配置される孔２２３ｂ，２２３ｃの径と比較して大きく形成されている。孔２２３ｂ，２２３ｃは、基板Ｓのエッジ領域方向に向けて、孔２２３ａに対して線対称に形成されている。

ノズル２２４の先端には、基板Ｓの回転する下流方向側エッジ領域に向かって開口する孔２２４ａが形成されている。孔２２４ａは、外側に向けて斜めに設けられ、基板Ｓの回転する下流方向側エッジ領域に向けてガスを供給するよう構成されている。

ノズル２２５の先端には、基板Ｓの回転する上流方向側のエッジ領域に向かって開口する孔２２５ａが形成されている。孔２２５ａは、外側に向けて斜めに設けられ、基板Ｓの回転する上流方向側エッジ領域に向けてガスを供給するよう構成されている。

孔２２４ａ，２２５ａは、基板Ｓのエッジ領域方向に向けて、孔２２３ａに対して線対称に形成されている。また、孔２２４ａ，２２５ａは、孔２２３ｂ，２２３ｃよりも更にエッジ領域側に配置される。また、孔２２４ａ、孔２２５ａの径は、例えば２ｍｍ程度である。

ノズル２２３には、ガス供給管２５１が接続されている。ノズル２２４には、ガス供給管２６１が接続されている。ノズル２２５には、ガス供給管２７１が接続されている。

ガス供給管２５１には、上流方向から順に、原料ガス源２５２、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）２５３、及び開閉弁であるバルブ２５４が設けられている。

原料ガス源２５２からは、処理ガスである原料ガスが供給される。ここで、原料ガスは、少なくとも二つのシリコン原子（Ｓｉ）が結合するガスであって、例えばＳｉ及び塩素（Ｃｌ）を含むガスであり、図４（Ａ）に記載の六塩化二ケイ素（Ｓｉ_２Ｃｌ_６、ヘキサクロロジシラン、略称：ＨＣＤＳ）ガス等のＳｉ－Ｓｉ結合を含む原料ガスである。図４（Ａ）に示されているように、ＨＣＤＳガスは、その化学構造式中（１分子中）にＳｉおよびクロロ基（塩化物）を含む。また、ここで、原料ガスは、所定条件において、所定の分解率を維持する未分解時間と、前記所定の分解率よりも高い分解率を維持する分解時間とを有する性質を有するガスである。なお、未分解とは、ガスが全く分解していない状態だけでなく、ある程度分解している状態も含むものであり、未分解状態のガスが支配的な状態をいう。このような状態であることから、未分解の替わりに低分解とも呼ぶ。従って、未分解時間を低分解時間と呼んでもよい。

このＳｉ－Ｓｉ結合は、反応管２１０内において、後述する基板Ｓの凹部を構成する壁に衝突することで分解する程度のエネルギを有する。ここで、分解するとはＳｉ－Ｓｉ結合が切断されることをいう。すなわち、Ｓｉ－Ｓｉ結合は、壁への衝突によって結合が切断される。

ガス供給管２５１のうち、バルブ２５４の下流側には、ガス供給管２５５が接続される。ガス供給管２５５には、上流方向から順に、不活性ガス源２７２、ＭＦＣ２５７、及び開閉弁であるバルブ２５８が設けられている。不活性ガス源２７２からは不活性ガス、例えば窒素（Ｎ_２）ガスが供給される。

主に、ガス供給管２５１、ＭＦＣ２５３、バルブ２５４、ガス供給管２５５、ＭＦＣ２５７、バルブ２５８、ノズル２２３により、第一ガス供給部２５０が構成される。

主に、ガス供給管２５５から供給される不活性ガスは、原料ガス供給時には、原料ガスを搬送するキャリアガスとして作用し、パージ時には、反応管２１０内に留まったガスをパージするパージガスとして作用する。

ここでは原料ガスとしてＨＣＤＳガスを例にして説明したが、シリコンを含み、且つＳｉ－Ｓｉ結合を有していればそれに限るものではなく、例えば１，１，２，２－テトラクロロ－１，２－ジメチルジシラン（（ＣＨ_３）_２Ｓｉ_２Ｃｌ_４、略称：ＴＣＤＭＤＳ）や、１，２－ジクロロー１，１，２，２－テトラメチルジシラン（（ＣＨ_３）_４Ｓｉ_２Ｃｌ_２、略称：ＤＣＴＭＤＳ）を用いてもよい。ＴＣＤＭＤＳは、図４（Ｂ）に記載のように、Ｓｉ－Ｓｉ結合を有し、さらにはクロロ基、アルキレン基を含む。また、ＤＣＴＭＤＳは、図４（Ｃ）に記載のように、Ｓｉ－Ｓｉ結合を有し、さらにはクロロ基、アルキレン基を含む。

図２に記載のように、ガス供給管２６１には、上流方向から順に、反応ガス源２６２、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２６３、及び開閉弁であるバルブ２６４が設けられている。

反応ガス源２６２からは、原料ガスと反応する反応ガスが供給される。ここで、反応ガスは、例えば、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）のいずれか一つを含むガスである。本態様では、反応ガスは、例えば窒素含有ガスであり、アンモニア（ＮＨ_３）、ジアゼン（Ｎ_２Ｈ_２）ガス、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）ガス、Ｎ_３Ｈ_８ガス等のＮ－Ｈ結合を含む窒化水素系ガスである。

ガス供給管２６１のうち、バルブ２６４の下流側には、ガス供給管２６５が接続される。ガス供給管２６５には、上流方向から順に、不活性ガス源２７２、ＭＦＣ２６７、及び開閉弁であるバルブ２６８が設けられている。

主に、ガス供給管２６１、ＭＦＣ２６３、バルブ２６４、ガス供給管２６５、ＭＦＣ２６７、バルブ２６８、ノズル２２４により、第二ガス供給部２６０が構成される。

主に、ガス供給管２６５から供給される不活性ガスは、原料ガス供給時には、原料ガスを搬送するキャリアガスとして作用し、パージ時には、反応管２１０内に留まったガスをパージするパージガスとして作用する。

図２に記載のように、ガス供給管２７１には、上流方向から順に、反応ガス源２６２、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２７３、及び開閉弁であるバルブ２７４が設けられている。

ガス供給管２７１のうち、バルブ２７４の下流側には、ガス供給管２７５が接続される。ガス供給管２７５には、上流方向から順に、不活性ガス源２７２、ＭＦＣ２７７、及び開閉弁であるバルブ２７８が設けられている。

主に、ガス供給管２７１、ＭＦＣ２７３、バルブ２７４、ガス供給管２７５、ＭＦＣ２７７、バルブ２７８、ノズル２２５により、第三ガス供給部２８０が構成される。

ガス供給管２７５から供給される不活性ガスは、原料ガス供給時には、原料ガスを搬送するキャリアガスとして作用し、パージ時には、反応管２１０内に留まったガスをパージするパージガスとして作用する。

なお、第三ガス供給部２８０は、第二ガス供給部２６０と同じ反応ガス又は不活性ガスが基板Ｓに対して供給される。このため、第三ガス供給部も第二ガス供給部と称することができる。

続いて図１を用いて排気系を説明する。
反応管２１０の雰囲気を排気する排気系２９０は、反応管２１０と連通する排気管２９１を有し、排気管接続部２４２を介して筐体２４１に接続される。

図１に記載のように、排気管２９１には、開閉弁としてのバルブ２９２、圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２９３を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２９４が接続されており、反応管２１０内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。排気管２９１、バルブ２９２、ＡＰＣバルブ２９３をまとめて排気系２９０と呼ぶ。排気系２９０は処理室排気系とも呼ぶ。なお、排気系２９０に真空ポンプ２９４を含めてもよい。

続いて図５を用いて制御部（制御手段）であるコントローラを説明する。基板処理装置１０は、基板処理装置１０の各部の動作を制御するコントローラ６００を有している。

コントローラ６００の概略を図６に示す。コントローラ６００は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）６０１、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）６０２、記憶部としての記憶装置６０３、Ｉ／Ｏポート６０４を備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ６０２、記憶装置６０３、Ｉ／Ｏポート６０４は、内部バス６０５を介して、ＣＰＵ６０１とデータ交換可能なように構成されている。基板処理装置１０内のデータの送受信は、ＣＰＵ６０１の一つの機能でもある送受信指示部６０６の指示により行われる。

コントローラ６００には、上位装置６７０にネットワークを介して接続されるネットワーク送受信部６８３が設けられる。ネットワーク送受信部６８３は、上位装置６７０からポッドに格納された基板Ｓの処理履歴や処理予定に関する情報等を受信することが可能である。

記憶装置６０３は、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置６０３内には、基板処理装置１０の動作を制御する制御プログラムや、基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が読み出し可能に格納されている。

なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ６００に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ６０２は、ＣＰＵ６０１によって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

Ｉ／Ｏポート６０４は、基板処理装置１０の各構成に接続されている。

ＣＰＵ６０１は、記憶装置６０３からの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６８１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置６０３からプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ６０１は、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、基板処理装置１０を制御可能に構成されている。

ＣＰＵ６０１は送受信指示部６０６を有する。コントローラ６００は、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）６８２を用いてコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本態様に係るコントローラ６００を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置６８２を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置６８２を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置６０３や外部記憶装置６８２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、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６０３単体のみを含む場合、外部記憶装置６８２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。

次に、半導体製造工程の一工程として、上述した構成の基板処理装置１０を用いて基板Ｓ上に薄膜を形成する工程について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１０を構成する各部の動作はコントローラ６００により制御される。

ここでは、原料ガスと反応ガスを用いて、それらを交互に供給することによって表面に凹部としての溝を有する基板Ｓ上に膜を形成する成膜処理について、図６～図１３を用いて説明する。

（Ｓ１０）
移載室圧力調整工程Ｓ１０を説明する。ここでは、移載室２１７内の圧力を移載室２１７に隣接する図示しない真空搬送室と同レベルの圧力とする。

（Ｓ１１）
続いて基板搬入工程Ｓ１１を説明する。
移載室２１７が真空レベルとなったら、基板Ｓの搬送を開始する。基板Ｓが真空搬送室に到着したらゲートバルブを解放し、真空搬送ロボットは基板Ｓを移載室２１７に搬入する。

このとき基板支持具３００は移載室２１７中に待機され、基板Ｓは基板支持具３００に移載される。所定枚数の基板Ｓが基板支持具３００に移載されたら真空搬送ロボットを退避させると共に、上下方向駆動機構部４００により基板支持具３００を上昇させ基板Ｓを反応管２１０内である処理室内に移動させる。

反応管２１０への移動では、基板Ｓの表面が区画板２２６、区画板２３２の高さとそろうよう、位置決めされる。

（Ｓ１２）
続いて加熱工程Ｓ１２を説明する。
反応管２１０内である処理室に基板Ｓを搬入したら、反応管２１０内を所定の圧力となるように制御するとともに、基板Ｓの表面温度が所定の温度となるように制御する。ヒータ２１１の温度は、基板Ｓの温度が、例えば１００℃以上１５００℃以下であり、好ましくは２００℃以上１０００℃以下であって、さらに好ましくは４００℃以上８００℃以下となるよう制御する。また、反応管２１０内の圧力は、例えば５Ｐａから１００ｋＰａとすることが考えられる。すなわち、基板Ｓは、基板支持具３００に積層された状態で処理される。

（Ｓ１３）
続いて膜処理工程Ｓ１３を説明する。膜処理工程Ｓ１３では、プロセスレシピに応じて、表面に凹部としての溝を有する基板Ｓに対して、以下のステップを行う。

＜原料ガス供給、ステップＳ１００＞
先ず、原料ガスを反応管２１０内に供給する。原料ガス供給では、図８に示すように、原料ガスエッジ領域供給（Ｓ２００）と、原料ガス中央領域供給（Ｓ２０１）と、を所定回数実施（Ｓ２０２）する。いずれの工程も同じ原料ガスを供給するものであるが、それに限るものではなく、少なくとも膜形成に寄与する主成分（例えばＳｉ成分）が同じものであればよい。

ここで、上述した基板処理装置１０のように、ガスを基板Ｓの横方向から供給し、横方向から排気する構成においては、基板Ｓの下方向から供給し、下方から排気する構成と比較して、原料ガスを未分解状態で供給することが可能となる。

しかしながら、基板処理装置１０のようなガスを横方向から供給し、横方向から排気するよう構成の場合であっても、ＨＣＤＳガス等の分解系の原料ガスを用いた場合、ガスの供給方法によって基板Ｓの中央領域と基板Ｓの外周である基板Ｓのエッジ領域とで原料ガスの分解状態が異なってしまい、ステップカバレッジに差が出てしまう場合がある。ステップカバレッジを改善するためには、原料ガスとして例えばＨＣＤＳガスを用いた場合、基板全域において、未分解の状態のＨＣＤＳと分解状態のＳｉＣｌ_２の暴露量がそれぞれ一定量必要となる。

図９（Ａ）は、原料ガスエッジ領域供給と原料ガス中央領域供給それぞれによる、ガス供給側から排気側におけるＳｉＣｌ_２の分圧を示した図である。図９（Ｂ）は、原料ガスエッジ領域供給と原料ガス中央領域供給それぞれによる、ガス供給側から排気側におけるＨＣＤＳの分圧を示した図である。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、後述する原料ガスエッジ領域供給を行うと、ガス供給側から排気側におけるＳｉＣｌ_２の分圧をＡＰａ程度に保つことができる。一方で、原料ガスエッジ領域供給を行うと、供給側に比べて排気側のＨＣＤＳの分圧が低くなってしまう。また、後述する原料ガス中央領域供給を行うと、ガス供給側から排気側におけるＨＣＤＳの分圧をＢ（Ｂ＞Ａ）Ｐａ程度に保つことができる。一方で、原料ガス中央領域供給を行うと、供給側に比べて排気側のＳｉＣｌ_２の分圧が高くなってしまう。すなわち、原料ガスエッジ領域供給のみでは、基板Ｓの中央領域においてＨＣＤＳの分圧が不足し、原料ガス中央領域供給のみでは、基板Ｓのエッジ領域においてＳｉＣｌ_２分圧が不足してしまう。

本開示者等は、後述する原料ガスエッジ領域供給と原料ガス中央領域供給とを連続して行うことにより、基板全域において、未分解の状態のＨＣＤＳと分解状態のＳｉＣｌ_２の暴露量をそれぞれ一定量とすることができ、ステップカバレッジが改善されることを見出した。本開示は、本開示者等が見出した知見に基づくものである。

［原料ガスエッジ領域供給、ステップＳ２００］
バルブ２５４を開き、ガス供給管２５１内に原料ガスを流す。原料ガスは、ＭＦＣ２５３により流量調整され、分配部１２５、ノズル２２３、孔２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃを介して、反応管２１０内に供給される。このとき並行して、バルブ２６８，２７８を開き、ガス供給管２６１，２７１内にＮ_２ガス等の不活性ガスを流す。不活性ガスは、ＭＦＣ２６７，２７７により流量調整され、分配部１２５、ノズル２２４，２２５、孔２２４ａ，２２５ａを介して、反応管２１０内に供給される。そして、基板Ｓ上の空間、下流側整流部２１５、ガス排気構造２１３、排気管２８１を介して排気される。すなわち、本ステップにおいて、処理ガスとして、原料ガスと不活性ガスが、反応管２１０内に供給される。

図１０に示すように、基板Ｓの側方の中央領域に配置されたノズル２２３から基板Ｓの中央領域と両エッジ領域に向けてそれぞれ原料ガスが供給されるのと並行して、基板Ｓの側方の中央領域の水平方向側方に配置されたノズル２２４，２２５から基板Ｓの両エッジ領域に向けてそれぞれ不活性ガスが供給される。

言い換えると、基板Ｓの側方の中央領域に配されたノズル２２３から基板Ｓのエッジ領域に向けて原料ガスを供給するのと並行して、基板Ｓの側方の中央領域の水平方向両側方に設けられたノズル２２４，２２５からそれぞれ基板Ｓのエッジ領域に向けて不活性ガスを供給する。つまり、基板Ｓのエッジ領域に向けて不活性ガスを供給するのと並行して原料ガスを供給する。このとき、原料ガスよりも更に基板Ｓのエッジ領域側に不活性ガスが供給されることとなる。

このとき、ＭＦＣ２６７，２７７により調整される不活性ガスの流量（第二流量）は、ＭＦＣ２５３により調整される原料ガスの流量（第一流量）よりも大流量と（多く）する。また、ＭＦＣ２６７，２７７により調整される不活性ガスの流量は、同流量とする。つまり、ノズル２２４，２２５のそれぞれから供給される不活性ガスの供給量は同じであり、不活性ガスは、孔２２４ａ，２２５ａを介して基板Ｓの両エッジ領域にそれぞれ同流量で供給される。

すなわち、孔２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃを介して基板Ｓの中央領域とエッジ領域に向けて第一流量で原料ガスを供給するのと並行して、第一流量よりも多い第二流量で孔２２４ａ，２２５ａを介して基板Ｓのエッジ領域に向けて不活性ガスを供給する。このため、基板Ｓのエッジ領域に向かう原料ガスの搬送速度（流速）が、基板Ｓの中央領域に向かう原料ガスの搬送速度（流速）よりも速くなるよう供給される。これにより、原料ガスに指向性を持たせることが可能となり、基板Ｓのエッジ領域に向けて供給された不活性ガスに引っ張られて基板Ｓのエッジ領域に向かう原料ガスの搬送速度が、中央領域に向かう原料ガスの搬送速度と比較して速くなる。つまり、原料ガスエッジ領域供給において、基板Ｓのエッジ領域にキャリアガスとして不活性ガスを原料ガスと比べて多い流量で供給することにより、原料ガスを、原料ガスの未分解時間の間に基板Ｓのエッジ領域に到達するよう設定する。

このとき、処理室に連通されるノズル２２３を介して、基板Ｓの側方から、基板Ｓのエッジ領域に対して水平方向に原料ガスが供給されることとなる。原料ガスとしては、少なくとも２つのＳｉ原子が結合するガスであり、例えばＳｉ及びＣｌを含むガスであるＳｉ_２Ｃｌ_６ガス（以下、ＨＣＤＳガスと示す）を用いることができる。つまり、基板Ｓの側方から、未分解状態の原料ガスが水平方向に基板Ｓのエッジ領域の表面に供給されることとなる。これにより、基板Ｓのエッジ領域において原料ガスが未分解の状態で供給され、溝を構成する壁に衝突することにより、原料ガスは前駆体に分解される。そして、分解された前駆体は、溝を構成する壁の内壁に付着する。

［原料ガス中央供給、ステップＳ２０１］
そして、所定時間経過後、バルブ２５４を開いたまま、バルブ２５８を開き、原料ガスの供給を継続した状態で、ガス供給管２５１内に原料ガスのキャリアガスとしての不活性ガスの供給を開始する。キャリアガスとしての不活性ガスは、ＭＦＣ２５７により第三流量に流量調整され、ガス供給管２５１内で原料ガスと合流され、分配部１２５、ノズル２２３、孔２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃを介して、反応管２１０内に供給される。すなわち、ノズル２２３から基板Ｓの中央領域とエッジ領域に向けて原料ガスを供給するのと並行して、ノズル２２３から第三流量で基板Ｓの中央領域とエッジ領域に向けて不活性ガスを供給する。すなわち、本ステップにおいて、処理ガスとして、原料ガスと不活性ガスが、反応管２１０内に供給される。

このとき、ＭＦＣ２６７，２７７により流量調整され、ノズル２２４，２２５からは、ノズル２２３から供給されるガスに影響しない程度の少量の不活性ガスが基板Ｓのエッジ領域に向けて供給される。ノズル２２４，２２５のそれぞれから供給される不活性ガスの供給量は同じである。そして、基板Ｓ上の空間、下流側整流部２１５、ガス排気構造２１３、排気管２８１を介して排気される。なお、このときバルブ２６８，２７８を閉じて、基板Ｓのエッジ領域に向けて供給する不活性ガスの供給を停止するようにしても良い。

図１１に示すように、ノズル２２３から基板Ｓの中央領域と両エッジ領域それぞれに原料ガスが供給され、基板Ｓの側方の中央領域から基板Ｓの中央領域とエッジ領域に向けてそれぞれ原料ガスを供給するのと並行して、基板Ｓの側方の中央領域から基板Ｓの中央領域と基板Ｓのエッジ領域に向けてそれぞれ不活性ガスが供給される。

言い換えると、基板Ｓの側方の中央領域に配されたノズル２２３から基板Ｓの中央領域と両エッジ領域に向けて原料ガスを供給するのと並行して、基板Ｓの側方の中央領域に配されたノズル２２３から基板Ｓの中央領域と両エッジ領域に向けて不活性ガスを供給する。つまり、基板Ｓの中央領域とエッジ領域に向けて不活性ガスを供給するのと並行して原料ガスを供給する。

ここで、上述したように孔２２３ｂ，２２３ｃの径は、孔２２３ａの径に比較して小さく形成されているため、基板Ｓの側方の中央領域に配されたノズル２２３から主に基板Ｓの中央領域に向けて原料ガスを供給するのと並行して、基板Ｓの側方の中央領域に配されたノズル２２３から第三流量で基板Ｓの中央領域に向けて不活性ガスが供給される。また、上述したようにノズル２２４，２２５から基板Ｓの両エッジ領域に向けて、ノズル２２３から供給されるガスに影響しない程度の少量の不活性ガスが供給される。

このため、基板Ｓの中央領域に向かう原料ガスの搬送速度（流速）が、基板Ｓのエッジ領域に向かう原料ガスの搬送速度（流速）よりも速くなるよう供給される。つまり、原料ガスは、基板Ｓのエッジ領域に向けて供給された不活性ガスに引っ張られずに、基板Ｓの中央領域に供給され、基板Ｓの中央領域に向かう原料ガスの搬送速度が、基板Ｓのエッジ領域に向かう原料ガスの搬送速度と比較して速くなる。つまり、原料ガス中央領域供給において、原料ガスと並行して基板Ｓの中央領域にキャリアガスとして不活性ガスを供給することにより、原料ガスを、原料ガスの未分解時間の間に基板Ｓの中央領域に到達するよう設定する。

このとき、処理室に連通されるノズル２２３を介して、基板Ｓの側方から、主に基板Ｓの中央領域に対して水平方向に原料ガスが供給されることとなる。すなわち、本ステップにおける原料ガスとして、上述した原料ガスエッジ領域供給と同じ原料ガスを用いることができる。そして、基板Ｓの側方から、未分解状態の原料ガスが水平方向に基板Ｓの中央領域の表面に供給されることとなる。これにより、基板Ｓの中央領域において原料ガスが未分解の状態で供給され、溝を構成する壁に衝突することにより、原料ガスは前駆体に分解される。そして、分解された前駆体は、溝を構成する壁の内壁に付着する。

［所定回数実施、ステップＳ２０２］
上述したステップＳ２００とステップＳ２０１を順に行うサイクルを所定回数（ｍ回）、１回以上実行する。すなわち、原料ガスエッジ領域供給と原料ガス中央領域供給とを複数回繰り返した後、次のステップＳ１０１を行う。これにより、溝を有する基板Ｓ上に、所定の厚さの膜を形成する。ここでは、例えばＳｉ含有膜が形成される。

例えば原料ガスとしてＨＣＤＳガスを用いた場合、原料ガスエッジ領域供給を行うことにより、図１２（Ａ）に示すように、基板Ｓの中央領域に比べてエッジ領域に速く原料ガスが供給され、反応管２１０内に供給されたＨＣＤＳガスのうち、未分解状態のＨＣＤＳガスが基板Ｓのエッジ領域に向けて基板Ｓ側方から供給される。これにより、ＨＣＤＳガスが基板Ｓのエッジ領域における表面の溝内に供給され、溝を構成する壁に衝突する。この衝突によりＨＣＤＳガスであるＳｉ_２Ｃｌ_６は、Ｓｉ－Ｓｉ結合が切断され、前駆体であるＳｉＣｌ_２に分解される。ＳｉＣｌ_２は、膜が形成される途中の状態でもあることから、中間体とも呼ぶ。分解されたＳｉＣｌ_２は、分子サイズがＨＣＤＳに比べて小さくなり、溝を構成する壁に付着しやすくなる。つまり、基板Ｓの側方から基板Ｓのエッジ領域に向けて未分解状態のＨＣＤＳガスを供給することにより、ＨＣＤＳガスが未分解の状態で基板Ｓのエッジ領域の表面上に供給されて、溝を構成する壁に衝突する。これにより、基板Ｓのエッジ領域における表面上ではＨＣＤＳガスが未分解の状態で供給され、溝内ではＨＣＤＳガスがＳｉＣｌ_２に分解され、分解されたＳｉＣｌ_２が溝内に付着する。

同様に、原料ガス中央領域供給を行うことにより、図１２（Ｂ）に示すように、基板Ｓのエッジ領域に比べて中央領域に速く原料ガスが供給され、反応管２１０内に供給されたＨＣＤＳガスのうち、未分解状態のＨＣＤＳガスが基板Ｓの中央領域に向けて基板Ｓ側方から供給される。これにより、基板Ｓの中央領域における表面上ではＨＣＤＳガスが未分解の状態で供給され、溝内ではＨＣＤＳガスがＳｉＣｌ_２に分解され、分解されたＳｉＣｌ_２が溝内に付着する。

すなわち、本態様においては、原料ガスエッジ領域供給と原料ガス中央領域供給を複数回繰り返し行うことにより、基板Ｓ全域において、基板Ｓの表面にＨＣＤＳガスが未分解の状態で供給され、溝内の壁に衝突することによりデポレートの高いＳｉＣｌ_２が生成されるように構成されている。これにより、溝の底にも届きやすく、ステップカバレッジ性能が改善されたＳｉ含有膜が形成される。

＜パージ、ステップＳ１０１＞
原料ガスの供給を開始してから所定時間経過後に、バルブ２５４を閉じ、原料ガスの供給を停止する。このとき、バルブ２５８，２６８，２７８を開き、ガス供給管２５５，２６５，２７５内に、パージガスとしての不活性ガスを供給すると共に、排気管２９１のバルブ２９２、ＡＰＣバルブ２９３は開いたままとして、真空ポンプ２９４により反応管２１０内を真空排気する。これにより、反応管２１０内に存在する、気相中の原料ガスと反応ガスの反応を抑制することができる。

＜反応ガス供給、ステップＳ１０２＞
パージを開始してから所定時間経過後に、バルブ２６８，２７８を閉じ、バルブ２６４，２７４を開いて、ガス供給管２６１，２７１内に反応ガスを流す。図１３に示すように、反応ガスは、ＭＦＣ２６３，２７３により流量調整され、分配部１２５、ノズル２２４、孔２２４ａ、ノズル２２５、孔２２５ａを介して、反応管２１０内に供給される。そして、基板Ｓ上の空間、下流側整流部２１５、ガス排気構造２１３、排気管２９１を介して排気される。このとき、ガス供給管２５１内への反応ガスの侵入を防止するために、バルブ２５８を開き、ノズル２２３から不活性ガスを流す。すなわち、本ステップにおいて、処理ガスとして、反応ガスと不活性ガスが、反応管２１０内に供給される。

このとき、ガス供給構造２１２を介して、基板Ｓの側方から、基板Ｓに向けて反応ガスが供給されることとなる。ここで、反応ガスとしては、原料ガスとは異なるガスであり、原料ガスと反応するガスである、例えばＮ含有ガスであるＮＨ_３ガスを用いることができる。つまり、基板Ｓの側方から、反応ガスが基板Ｓ表面に供給されることとなる。そして、反応ガスが溝内に供給され、溝を構成する壁に付着した前駆体と反応し、所望の膜が、溝内を含む基板Ｓ上に形成される。具体的には、基板Ｓ表面上では、ＮＨ_３ガスはＨＣＤＳガスと反応し、溝内に供給されたＮＨ_３ガスは、溝を構成する壁に付着したＳｉＣｌ_２と反応し、ボイドが抑制され、ステップカバレッジ性能が改善されたシリコン窒化（ＳｉＮ）膜が形成される。

＜パージ、ステップＳ１０３＞
反応ガスの供給を開始してから所定時間経過後に、バルブ２６４，２７４を閉じ、反応ガスの供給を停止する。このとき、バルブ２５８，２６８，２７８を開き、ガス供給管２５５，２６５，２７５内に、パージガスとしての不活性ガスを供給すると共に、排気管２９１のバルブ２９２、ＡＰＣバルブ２９３は開いたままとして、真空ポンプ２９４により反応管２１０内を真空排気する。これにより、反応管２１０内に存在する、気相中の原料ガスと反応ガスの反応を抑制することができる。

＜所定回数実施、ステップＳ１０４＞
上述したステップＳ１００～ステップＳ１０３を順に非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ回）、１回以上実行することにより、溝を有する基板Ｓ上に、所定の厚さの膜を形成する。ここでは、例えばＳｉＮ膜が形成される。すなわち、原料ガスエッジ領域供給（Ｓ２００）及び原料ガス中央領域供給（Ｓ２０１）は、反応ガスの供給を停止した状態で行う。

（Ｓ１４）
続いて基板搬出工程Ｓ１４を説明する。Ｓ１４では、上述した基板搬入工程Ｓ１１と逆の手順にて、処理済みの基板Ｓを移載室２１７の外へ搬出する。

（Ｓ１５）
続いて判定Ｓ１５を説明する。ここでは所定回数基板を処理したか否かを判定する。所定回数処理していないと判断されたら、基板搬入工程Ｓ１１に戻り、次の基板Ｓを処理する。所定回数処理したと判断されたら、処理を終了する。

なお、上記ではガス流れの形成において水平と表現したが、全体的に水平方向にガスの主流が形成されればよく、複数の基板の均一処理に影響しない範囲であれば、垂直方向に拡散したガス流れであってもよい。

また、上記では同じ、同程度、同等、等しい等の表現があるが、これらは実質同じものを含むことは言うまでもない。

（他の実施形態）
以上に、本態様の実施形態を具体的に説明したが、それ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。

なお、上記実施形態では、原料ガスエッジ領域供給を行った後に、原料ガス中央領域供給を行う構成を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、原料ガス中央領域供給を行った後に、原料ガスエッジ領域供給を行ってもよい。

また、上記実施形態では、原料ガスエッジ領域供給における原料ガスが、原料ガス中央領域供給における原料ガスと同じである場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではない。原料ガスエッジ領域供給における処理ガスの主成分が、原料ガス中央領域供給における処理ガスの主成分と同じであっても、本態様を適用することが可能である。

また、上記実施形態では、原料ガスを供給するノズル２２３の両側に、基板Ｓのエッジ領域に不活性ガスを供給するノズル２２４，２２５を配置して、原料ガスのエッジ領域における搬送速度を速くするようにした構成について説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、ノズル２２４，２２５の外側に、基板Ｓのエッジ領域に原料ガスを供給するノズルをさらに配置してもよい。すなわち、筐体２２７内に略水平に３本以上のノズルを配置するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、基板Ｓのエッジ領域に未分解の状態で原料ガスを供給する原料ガスエッジ領域供給と、基板Ｓの中央領域に未分解の状態で原料ガスを供給する原料ガス中央領域供給を行って、ウエハ全域において未分解状態と分解状態とをそれぞれ一定量とするようにする場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、基板Ｓのエッジ領域に原料ガスの吸着を阻害する吸着阻害ガスを供給し、基板Ｓの中央領域に比較してエッジ領域に原料ガスが吸着されてしまうのを抑制するようにしてもよい。具体的には例えば基板Ｓのエッジ領域にＨＣｌ（塩化水素）を付着させ、基板Ｓのエッジ領域における原料ガスの過剰付着を抑制するようにしてもよい。吸着阻害ガスを供給した後、基板Ｓの中央領域に未分解の状態で原料ガスを供給する原料ガス中央領域供給を行って原料ガスを供給する。

また、上記実施形態では、基板処理装置が行う膜処理工程において、原料ガスとしてＨＣＤＳガスを用いて、反応ガスとしてＮＨ_３ガスを用いて膜を形成する場合を例に挙げたが、本態様がこれに限定されることはない。

また、例えば、上述した各実施形態では、基板処理装置が行う処理として成膜処理を例に挙げたが、本態様がこれに限定されることはない。すなわち、本態様は、各実施形態で例に挙げた成膜処理の他に、各実施形態で例示した薄膜以外の成膜処理にも適用できる。また、本実施形態においては、複数の基板を積層して処理する装置について説明したが、それに限るものではなく、基板を１枚ずつ処理する枚葉装置にも適用可能である。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

＜本開示の好ましい態様＞
以下に、本開示の好ましい態様について付記する。

（付記１）
本開示の一態様によれば、
（ａ１）基板のエッジ領域に向かう処理ガスの搬送速度が、前記基板の中央領域に向かう処理ガスの搬送速度よりも速くなるよう供給する工程と、
（ａ２）前記基板の中央領域に向かう処理ガスの搬送速度が、前記基板のエッジ領域に向かう処理ガスの搬送速度よりも速くなるよう供給する工程と、
（ｂ）前記基板に向けて、反応ガスを供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記２）
好ましくは、
（ａ１）における前記処理ガスの主成分は、（ａ２）における前記処理ガスの主成分と同じである付記１に記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記３）
好ましくは、
（ａ１）における前記処理ガスに含まれる原料ガスは、（ａ２）における前記処理ガスに含まれる原料ガスと同じである付記１に記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記４）
好ましくは、
（ａ１）における前記処理ガスは吸着阻害ガスであり、（ａ２）における前記処理ガスは吸着可能なガスである付記１に記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記５）
好ましくは、
（ａ１）では、前記基板のエッジ領域に向けて第一流量で前記処理ガスを供給するのと並行して、前記第一流量よりも多い第二流量で前記エッジ領域に向けて不活性ガスを供給する付記１から３のうち、いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記６）
好ましくは、
（ａ２）では、前記基板の中央領域に向けて前記処理ガスを供給するのと並行して、第三流量で前記中央領域に向けて前記不活性ガスを供給する付記５に記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記７）
好ましくは、
（ａ１）において、前記エッジ領域に向けて不活性ガスを供給するのと並行して前記処理ガスを供給し、所定時間経過後、前記エッジ領域に向けて供給する不活性ガスの供給を停止するとともに、（ａ２）において前記処理ガスの供給を継続した状態で前記処理ガスのキャリアガスとしての不活性ガスの供給を開始する付記１から３のうち、いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記８）
好ましくは、
（ａ１）及び（ａ２）では、前記反応ガスの供給を停止した状態で、前記処理ガスを供給する付記１に記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記９）
好ましくは、
（ａ１）では、前記処理ガスよりも更にエッジ領域側に不活性ガスが供給される付記１から３のうち、いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記１０）
好ましくは、
（ａ１）では、前記基板が回転する下流方向側エッジ領域と、上流方向側エッジ領域それぞれに前記処理ガスが供給される付記１から３のうち、いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記１１）
好ましくは、
（ａ１）では、前記基板の両エッジ領域それぞれに前記処理ガスが供給される付記１から３のうち、いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記１２）
好ましくは、
（ａ１）は（ａ２）の後に行われる付記１から３のうち、いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記１３）
好ましくは、
（ａ２）は（ａ１）の後に行われる付記１から４のうち、いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記１４）
好ましくは、
（ａ１）において、前記不活性ガスは、前記基板の両エッジ領域にそれぞれ同流量で供給される付記９に記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記１５）
好ましくは、
（ａ１）と（ａ２）とを複数回繰り返した後、（ｂ）を行う付記１から４のうち、いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記１６）
好ましくは、
（ａ１）では、前記基板の側方の中央領域から前記基板のエッジ領域に向けて処理ガスを供給するのと並行して、前記基板の側方の中央領域の水平方向側方から前記基板のエッジ領域に向けて不活性ガスを供給し、
（ａ２）では、前記基板の側方の中央領域から前記基板の中央領域に向けて前記処理ガスを供給する付記１から３のうち、いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記１７）
好ましくは、
（ａ１）では、前記基板の側方の中央領域に配された第一ガス供給部から前記基板のエッジ領域に向けて処理ガスを供給するのと並行して、前記基板の側方の中央領域の水平方向側方に設けられた第二ガス供給部から前記基板のエッジ領域に向けて不活性ガスを供給し、
（ａ２）では、前記第一ガス供給部から前記基板の中央領域に向けて、前記処理ガスを供給する付記１から３のうち、いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記１８）
好ましくは、
前記処理ガスは、所定条件において、所定の分解率を維持する未分解時間と、前記所定の分解率よりも高い分解率を維持する分解時間とを有する性質を有するガスである付記１から３のうち、いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記１９）
好ましくは、
（ａ２）では、前記処理ガスの他にキャリアガスを供給し、前記処理ガスの未分解時間の間に前記基板の中央領域に到達するよう設定する付記１８に記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記２０）
好ましくは、
（ａ１）では、前記処理ガスの他にキャリアガスを供給し、前記処理ガスの未分解時間の間に前記基板のエッジ領域に到達するよう設定する付記１８または付記１９に記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記２１）
好ましくは、
前記処理ガスは、少なくとも２つのＳｉ原子が結合するガスである付記１から３のうち、いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記２２）
好ましくは、
前記第一ガス供給部の先端には、前記基板中心に向かって開口する孔と、前記エッジ領域に向かって開口する孔が形成されている付記１７に記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記２３）
好ましくは、
前記第二ガス供給部の先端には、前記エッジ領域に向かって開口する孔が形成されている付記１７に記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記２４）
好ましくは、
前記第二ガス供給部は、前記第一ガス供給部の水平方向両側に設けられ、
（ａ１）にて、前記第二ガス供給部のそれぞれから供給される不活性ガスの供給量は、同じである付記１７に記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記２５）
好ましくは、
前記基板は、処理室で処理され、
前記基板は、積層された状態で処理される付記１から２４のうち、いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法または基板処理方法が提供される。

（付記２６）
本開示の他の態様によれば、
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板に対して、原料ガスと不活性ガスを供給する第一ガス供給部と、
前記基板保持部に保持された基板に対して、反応ガスと不活性ガスを供給する第二ガス供給部と、
（ａ１）前記基板のエッジ領域に向かう原料ガスの搬送速度が、前記基板の中央領域に向かう原料ガスの搬送速度よりも速くなるよう供給する処理と、
（ａ２）前記基板の中央領域に向かう原料ガスの搬送速度が、前記基板のエッジ領域に向かう原料ガスの搬送速度よりも速くなるよう供給する処理と、
（ｂ）前記基板に向けて、反応ガスを供給する処理と、
を行わせるように、前記第一ガス供給部と前記第二ガス供給部を制御することが可能なように構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

（付記２７）
本開示のさらに他の態様によれば、
（ａ１）基板のエッジ領域に向かう処理ガスの搬送速度が、前記基板の中央領域に向かう処理ガスの搬送速度よりも速くなるよう供給する手順と、
（ａ２）前記基板の中央領域に向かう処理ガスの搬送速度が、前記基板のエッジ領域に向かう処理ガスの搬送速度よりも速くなるよう供給する手順と、
（ｂ）前記基板に向けて、反応ガスを供給する手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムが提供される。

Ｓ基板
１０基板処理装置
２１０反応管
６００…コントローラ

Claims

（ａ１）基板のエッジ領域に向かう処理ガスの搬送速度が、前記基板の中央領域に向かう処理ガスの搬送速度よりも速くなるように、前記基板の側方の中央領域に設けられ、先端に、前記基板中心に向かって開口する孔と、前記基板の両エッジ領域に向かってそれぞれ開口し、前記基板中心に向かって開口する孔に比較して径の小さい孔と、が形成されている第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて処理ガスを供給するのと並行して、前記基板の側方の中央領域の側方に設けられた第二ガス供給部から、前記基板の両エッジ領域に向けて不活性ガスを供給する工程と、
（ａ２）前記基板の中央領域に向かう処理ガスの搬送速度が、前記基板のエッジ領域に向かう処理ガスの搬送速度よりも速くなるように、前記第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて処理ガスを供給するのと並行して、前記第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて不活性ガスを供給する工程と、
（ｂ）前記基板に向けて、反応ガスを供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
（ａ１）における前記第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて供給する処理ガスの主成分は、（ａ２）における前記第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて供給する処理ガスの主成分と同じである請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
（ａ１）における前記第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて供給する処理ガスに含まれる原料ガスは、（ａ２）における前記第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて供給する処理ガスに含まれる原料ガスと同じである請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
（ａ１）では、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて第一流量で前記処理ガスを供給するのと並行して、前記第一流量よりも多い第二流量で前記基板の両エッジ領域に向けて不活性ガスを供給する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
（ａ２）では、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて第一流量で前記処理ガスを供給するのと並行して、前記第一流量よりも少ない第三流量で前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて前記不活性ガスを供給する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
（ａ１）において、前記基板の両エッジ領域に向けて不活性ガスを供給するのと並行して前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に処理ガスを供給し、所定時間経過後、前記基板の両エッジ領域に向けて供給する不活性ガスの供給を停止するとともに、（ａ２）において前記処理ガスの供給を継続した状態で、前記基板の側方の中央領域から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に、前記処理ガスのキャリアガスとしての不活性ガスの供給を開始する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
（ａ１）では、前記基板の側方の中央領域から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて供給する処理ガスよりも更にエッジ領域側に不活性ガスが供給される請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
（ａ１）と（ａ２）とを複数回繰り返した後、（ｂ）を行う請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
（ａ１）では、前記基板の側方の中央領域から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて処理ガスを供給するのと並行して、前記基板の側方の中央領域の水平方向側方から前記基板の両エッジ領域に向けて不活性ガスを供給する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
前記第二ガス供給部の先端には、前記基板のエッジ領域に向かって開口する孔が形成されている請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
前記第二ガス供給部は、前記第一ガス供給部の水平方向両側に設けられ、
（ａ１）にて、前記第二ガス供給部のそれぞれから供給される不活性ガスの供給量は同じである請求項１から１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
（ａ２）では、前記不活性ガスの流量を、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて供給する処理ガスが未分解の間に前記基板の中央領域に到達するよう設定する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
（ａ１）では、前記不活性ガスの流量を、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて供給する処理ガスが未分解の間に前記基板のエッジ領域に到達するよう設定する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
（ａ１）基板のエッジ領域に向かう処理ガスの搬送速度が、前記基板の中央領域に向かう処理ガスの搬送速度よりも速くなるように、前記基板の側方の中央領域に設けられ、先端に、前記基板中心に向かって開口する孔と、前記基板の両エッジ領域に向かってそれぞれ開口し、前記基板中心に向かって開口する孔に比較して径の小さい孔と、が形成されている第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて処理ガスを供給するのと並行して、前記基板の側方の中央領域の側方に設けられた第二ガス供給部から、前記基板の両エッジ領域に向けて不活性ガスを供給する工程と、
（ａ２）前記基板の中央領域に向かう処理ガスの搬送速度が、前記基板のエッジ領域に向かう処理ガスの搬送速度よりも速くなるように、前記第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて処理ガスを供給するのと並行して、前記第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて不活性ガスを供給する工程と、
（ｂ）前記基板に向けて、反応ガスを供給する工程と、
を有する基板処理方法。
基板を保持する基板保持部と、
前記基板の側方の中央領域に設けられ、先端に、前記基板中心に向かって開口する孔と、前記基板の両エッジ領域に向かってそれぞれ開口し、前記基板中心に向かって開口する孔に比較して径の小さい孔と、が形成され、前記基板保持部に保持された基板に対して、原料ガスと不活性ガスを供給する第一ガス供給部と、
前記基板の側方の中央領域の側方に設けられ、前記基板保持部に保持された基板に対して、反応ガスと不活性ガスを供給する第二ガス供給部と、
（ａ１）前記基板のエッジ領域に向かう原料ガスの搬送速度が、前記基板の中央領域に向かう原料ガスの搬送速度よりも速くなるように、前記第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて処理ガスを供給するのと並行して、前記第二ガス供給部から、前記基板の両エッジ領域に向けて不活性ガスを供給する処理と、
（ａ２）前記基板の中央領域に向かう原料ガスの搬送速度が、前記基板のエッジ領域に向かう原料ガスの搬送速度よりも速くなるように、前記第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて処理ガスを供給するのと並行して、前記第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて不活性ガスを供給する処理と、
（ｂ）前記基板に向けて、反応ガスを供給する処理と、
を行わせるように、前記第一ガス供給部と前記第二ガス供給部を制御することが可能なように構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
（ａ１）基板のエッジ領域に向かう処理ガスの搬送速度が、前記基板の中央領域に向かう処理ガスの搬送速度よりも速くなるように、前記基板の側方の中央領域に設けられ、先端に、前記基板中心に向かって開口する孔と、前記基板の両エッジ領域に向かってそれぞれ開口し、前記基板中心に向かって開口する孔に比較して径の小さい孔と、が形成されている第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて処理ガスを供給するのと並行して、前記基板の側方の中央領域の側方に設けられた第二ガス供給部から、前記基板の両エッジ領域に向けて不活性ガスを供給する手順と、
（ａ２）前記基板の中央領域に向かう処理ガスの搬送速度が、前記基板のエッジ領域に向かう処理ガスの搬送速度よりも速くなるように、前記第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて処理ガスを供給するのと並行して、前記第一ガス供給部から、前記基板の中央領域と前記基板の両エッジ領域に向けて不活性ガスを供給する手順と、
（ｂ）前記基板に向けて、反応ガスを供給する手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。