KR20220040993A - 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 - Google Patents

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KR20220040993A
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카즈키 노노무라
켄이치 스자키
요시마사 나가토미
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

표면에 패턴이 형성된 기판 상에 형성되는 막의 면내 막 두께 분포를 제어한다.
(a) 표면에 패턴이 형성된 기판에 대하여 기판의 외주로부터 기판의 면내를 향하여 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 것에 의해 기판의 표면에 소정 원소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정; 및 (b) 기판에 대하여 기판의 외주로부터 기판의 면내를 향하여 산화 가스를 공급하는 것에 의해 제1층을 산화하고, 표면에 소정 원소를 포함하는 산화층을 형성하는 공정을 비동시에 소정 횟수 실행하는 것에 의해 기판 상에 소정 원소를 포함하는 산화막을 형성하고, (b)에서는 산화막의 기판 면내에서의 두께 분포가 소정의 분포가 되도록 산화 가스를 기판에 공급하는 공급 시간이 선택된다.

Description

반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND PROGRAM}
본 개시(開示)는 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
표면에 패턴이 형성된 기판을 분산 장전(裝塡)한 기판 지지구를 처리실에 수용하고, 상기 기판의 표면에 소정의 막을 형성하는 경우가 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).
1. 국제공개 제2017/168675호 팸플릿
표면에 패턴이 형성된 기판의 표면에 소정의 막을 형성하는 경우, 표면에 패턴이 형성되어 표면적이 크게 되는 것에 의해 기판의 면내 막 두께 균일성이 악화되는 경우가 있다.
본 개시는 표면에 패턴이 형성된 기판 상에 형성되는 막의 면내 막 두께 분포를 제어하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 형태에 따르면, (a) 표면에 패턴이 형성된 기판에 대하여 상기 기판의 외주로부터 상기 기판의 면내를 향하여 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 것에 의해 상기 표면에 상기 소정 원소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정; 및 (b) 상기 기판에 대하여 상기 기판의 외주로부터 상기 기판의 면내를 향하여 산화 가스를 공급하는 것에 의해 상기 제1층을 산화하고, 상기 표면에 상기 소정 원소를 포함하는 산화층을 형성하는 공정을 비동시에 소정 횟수 실행하는 것에 의해 상기 기판 상에 상기 소정 원소를 포함하는 산화막을 형성하고, (b)에서는 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께 분포가 소정의 분포가 되도록 상기 산화 가스를 상기 기판에 공급하는 공급 시간이 선택되는 기술이 제공된다.
본 개시에 따르면, 표면에 패턴이 형성된 기판 상에 형성되는 막의 면내 막 두께 분포를 제어하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 개시의 바람직한 실시 형태에서 기판에 성막하는 데 사용되는 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략 종단면도(縱斷面圖).
도 2는 도 1의 A-A선 개략 횡단면도(橫斷面圖).
도 3은 본 개시의 바람직한 실시 형태의 기판 처리 장치의 컨트롤러를 설명하기 위한 개략도.
도 4는 본 개시의 바람직한 실시 형태의 바람직한 성막 처리 플로우를 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 실시예에 이용한 평가 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6a는 기판 간의 피치가 제1 거리의 베어면에 형성된 산화막의 막 두께 분포와 산화 가스의 공급 시간의 관계를 도시한 도면.
도 6b는 기판 간의 피치가 제1 거리의 패턴면에 형성된 산화막의 막 두께 분포와 산화 가스의 공급 시간의 관계를 도시한 도면.
도 7a는 기판 간의 피치가 제2 거리의 베어면에 형성된 산화막의 막 두께 분포와 산화 가스의 공급 시간의 관계를 도시한 도면.
도 7b는 기판 간의 피치가 제2 거리의 패턴면에 형성된 산화막의 막 두께 분포와 산화 가스의 공급 시간의 관계를 도시한 도면이다.
도 8은 베어면과 패턴면의 각각의 면의 중심에 형성된 산화막의 막 두께와, 산화 가스의 공급 시간과, 기판 간 피치의 관계를 도시한 도면.
도 9는 기판의 중심으로부터 150mm까지의 막 두께 철량(凸量)과, 기판의 중심으로부터 100mm까지의 막 두께 철량과, 산화 가스의 공급 시간의 관계를 도시한 도면.
<본 개시의 일 실시 형태>
이하, 본 개시의 일 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한 이하의 설명에서 이용되는 도면은 모두 모식적인 것이며, 도면상의 각 요소의 치수의 관계, 각 요소의 비율 등은 현실의 것과는 반드시 일치하지 않는다. 또한 복수의 도면의 상호간에서도 각 요소의 치수의 관계, 각 요소의 비율 등은 반드시 일치하지 않는다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
본 개시의 바람직한 실시 형태의 기판 처리 장치(10)는 처리로(202)를 구비한다. 처리로(202)는 가열계(온도 조정부)로서의 히터(207)를 포함한다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보지판(保持板)으로서의 히터 베이스(미도시)에 지지되는 것에 의해 수직으로 설치된다. 히터(207)는 적외선을 이용하여 후술하는 처리실(201) 내를 소정 온도로 가열한다.
히터(207)의 내측에는 히터(207)와 동심원 형상으로 반응관(203)이 배설(配設)된다. 반응관(203)은 예컨대 석영(SiO2) 등의 내열성 재료에 의해 구성되고, 상단이 폐색(閉塞)되고 하단이 개구(開口)된 원통 형상으로 형성된다. 반응관(203)의 하방(下方)에는 반응관(203)과 동심원 형상으로 매니폴드(인렛 플랜지)(209)가 배설된다. 매니폴드(209)는 예컨대 스텐레스(SUS) 등의 금속에 의해 구성되고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성된다. 매니폴드(209)의 상단부는 반응관(203)의 하단부에 계합(係合)되고, 반응관(203)을 지지하도록 구성된다. 매니폴드(209)와 반응관(203) 사이에는 씰 부재로서의 O링(220a)이 설치된다. 매니폴드(209)가 히터 베이스(미도시)에 지지되는 것에 의해 반응관(203)은 수직으로 설치된 상태가 된다. 주로 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통중공부(筒中空部)에는 처리실(201)이 형성된다. 처리실(201)은 복수 매의 기판으로서의 웨이퍼(200)를 기판 보지구로서의 보트(217)에 의해 수평 자세로 수직 방향에 다단으로 적재한 상태에서 수용 가능하도록 구성된다. 또한 히터(207)는 적어도 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 일단측(一端側)으로부터 타단측(他端側)까지 가열하도록 설치된다.
처리실(201) 내에는 노즐(410, 420)이 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치된다. 노즐(410, 420)에는 가스 공급 라인으로서의 가스 공급관(310, 320)이 각각 접속된다. 이와 같이 처리 용기[매니폴드(209)]에는 2개의 노즐(410, 420)과 2개의 가스 공급관(310, 320)이 접속되고, 처리실(201) 내에 복수 종류의 가스를 공급하는 것이 가능하도록 이루어진다.
가스 공급관(310, 320)에는 상류측부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(312, 322) 및 개폐 밸브인 밸브(314, 324)가 각각 설치된다. 가스 공급관(310, 320)의 밸브(314, 324)보다 하류측에는 불활성 가스를 공급하는 가스 공급 라인으로서의 가스 공급관(510, 520)이 각각 접속된다. 가스 공급관(510, 520)에는 상류측부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 MFC(512, 522) 및 개폐 밸브인 밸브(514, 524)가 각각 설치된다.
가스 공급관(310, 320)의 선단부(先端部)에는 노즐(410, 420)이 각각 접속된다. 노즐(410, 420)은 도 2에 도시하는 바와 같이 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200) 사이에서의 평면시에서 원환(圓環) 형상의 공간에 반응관(203)의 내벽의 하부로부터 상부를 따라 웨이퍼(200)의 적재 방향 상방(上方)을 향하여 상승[立上]하고 연재되도록 각각 설치된다. 즉 노즐(410, 420)은 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 설치된다. 즉 노즐(410, 420)은 처리실(201) 내에 반입된 각 웨이퍼(200)의 단부(端部)[주연부(周緣部)]의 측방에 웨이퍼(200)의 표면(평탄면)과 수직하게 각각 설치된다. 노즐(410, 420)은 L자형의 롱 노즐로서 각각 구성되고, 그것들의 각 수평부는 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 설치되고, 그것들의 각 수직부는 적어도 웨이퍼 배열 영역의 일단측으로부터 타단측을 향하여 상승하고, 상기 일단측으로부터 상기 타단측까지 연재되도록 설치된다.
노즐(410, 420)의 측면의 웨이퍼(200)와 대응하는 높이(기판의 적재 영역에 대응하는 높이)에는 가스를 공급하는 가스 공급구로서의 복수의 공급공[410a(제1 가스 공급공, 원료 가스 공급공), 420a(제2 가스 공급공, 산화 가스 공급공)]이 각각 설치된다. 공급공(410a, 420a)은 반응관(203)의 중심을 향하도록 개구되고, 웨이퍼(200)의 외주로부터 웨이퍼(200)의 면내를 향하여 가스를 공급하는 것이 가능하도록 이루어진다. 공급공(410a, 420a)은 반응관(203)의 웨이퍼(200)가 존재하는 영역, 즉 보트(217)와 대향되는 위치, 바꿔 말하면, 히터(207)의 하단부로부터 상부에 걸쳐서 복수 설치된다.
공급공(410a, 420a)은 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐서 복수 설치되고, 각각이 동일한 개구 면적을 가지고, 또한 같은 개구 피치로 설치된다. 단, 공급공(410a, 420a)은 전술한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대 노즐(410, 420)의 하부(상류측)로부터 상부(하류측)를 향하여 개구 면적을 서서히 크게 해도 좋다. 이에 의해 공급공(410a, 420a)으로부터 공급되는 가스의 유량을 보다 균일화하는 것이 가능해진다.
이와 같이 본 실시 형태에서는 반응관(203)의 측벽의 내벽과, 반응관(203) 내에 배열된 복수 매의 웨이퍼(200)의 단부(주연부)로 정의되는 평면시에서 원환 형상의 세로로 긴 공간 내, 즉 원통 형상의 공간 내에 배치된 노즐(410, 420)을 경유하여 가스를 반송한다. 그리고 노즐(410, 420)에 각각 개구된 공급공(410a, 420a)으로부터, 웨이퍼(200)의 근방에서 반응관(203) 내에 가스를 분출시킨다. 그리고 반응관(203) 내에서의 가스의 주된 흐름을 웨이퍼(200)의 표면과 평행한 방향, 즉 수평 방향으로 한다. 즉 복수의 공급공(410a, 420a)은 웨이퍼(200)의 외주에 배치되고, 웨이퍼(200)의 외주(단부)로부터 웨이퍼(200)의 면내(예컨대 중앙)를 향하여 가스를 공급하도록 구성(사이드 플로우 구성)된다.
가스 공급관(310)으로부터는 소정의 원소를 포함하는 원료 가스가 MFC(312), 밸브(314), 노즐(410)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다. 노즐(410)로부터 원료 가스를 흘리는 경우, 노즐(410)을 원료 가스 노즐이라고 불러도 좋다.
원료 가스란 기체 상태의 원료, 예컨대 상온 상압 하에서 기체 상태인 기체 원료나, 상온 상압 하에서 액체 상태인 액체 원료를 기화하는 것에 의해 얻어지는 가스 등을 말한다. 본 명세서에서 「원료」라는 단어를 사용한 경우는 「액체 상태인 원료」를 의미하는 경우, 「기체 상태인 원료(원료 가스)」를 의미하는 경우, 또는 그것들의 양방(兩方)을 의미하는 경우가 있다. TMA나 TEMAH나 TEMAZ 등의 유기계 화합물은 액체 원료이므로 기화기 등을 이용하여 기화해서 가스화한 것이 원료 가스로서 사용된다.
가스 공급관(320)으로부터는 산화 가스(산화제)로서의 산소 함유 가스가 MFC(322), 밸브(324), 노즐(420)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(510, 520)으로부터는 불활성 가스가 각각 MFC(512, 522), 밸브(514, 524), 가스 공급관(310, 320), 노즐(410, 420)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급된다.
가스 공급관(310)으로부터 원료 가스를 공급하는 경우, 주로 가스 공급관(310), MFC(312), 밸브(314), 노즐(410)에 의해 원료 가스 공급계가 구성된다. 원료 가스 공급계를 원료 공급계라고도 부를 수 있다.
가스 공급관(320)으로부터 산화 가스를 공급하는 경우, 주로 가스 공급관(320), MFC(322), 밸브(324), 노즐(420)에 의해 산화 가스 공급계가 구성된다.
주로 가스 공급관(510, 520), MFC(512, 522), 밸브(514, 524)에 의해 불활성 가스 공급계가 구성된다.
원료 가스 공급계, 산화 가스 공급계를 합쳐서 가스 공급계라고도 부를 수 있다. 불활성 가스 공급계를 가스 공급계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
매니폴드(209)에는 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기 유로로서의 배기관(231)이 설치된다. 배기관(231)에는 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 배기 밸브(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(243)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속된다. APC 밸브(243)는 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐하는 것에 의해 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 수행할 수 있고, 또한 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브의 개도(開度)를 조절하는 것에 의해 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성된 밸브다. 주로 배기관(231), APC 밸브(243), 압력 센서(245)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
매니폴드(209)의 하방에는 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구(爐口) 개체(蓋體)로서의 씰 캡(219)이 설치된다. 씰 캡(219)은 매니폴드(209)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 당접(當接)되도록 구성된다. 씰 캡(219)은 예컨대 SUS 등의 금속에 의해 구성되고, 원반 형상으로 형성된다. 씰 캡(219)의 상면에는 매니폴드(209)의 하단과 당접하는 씰 부재로서의 O링(220b)이 설치된다. 씰 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치된다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은 씰 캡(219)을 관통해서 보트(217)에 접속된다. 회전 기구(267)는 보트(217)를 회전시키는 것에 의해 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성된다. 씰 캡(219)은 반응관(203)의 외부에 수직으로 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성된다. 보트 엘리베이터(115)는 씰 캡(219)을 승강시키는 것에 의해 보트(217)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출하는 것이 가능하도록 구성된다. 보트 엘리베이터(115)는 보트(217), 즉 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반송하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성된다. 또한 매니폴드(209)의 하방에는 보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)을 강하시키는 동안 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 개체로서의 셔터(미도시)가 설치된다. 셔터(미도시)는 예컨대 SUS 등의 금속에 의해 구성되고, 원반 형상으로 형성된다. 셔터(미도시)의 상면에는 매니폴드(209)의 하단과 당접하는 씰 부재로서의 O링(미도시)이 설치된다. 셔터(미도시)의 개폐 동작(승강 동작이나 회동 동작 등)은 셔터 개폐 기구(미도시)에 의해 제어된다.
기판 지지구(기판탑재 수단)로서의 보트(217)는 복수 매, 예컨대 25매 내지 200매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로, 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜서 다단으로 지지하도록, 즉 소정의 간격(웨이퍼 간 피치)을 두고 다단으로 배열시키도록 구성된다. 보트(217)는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성된다. 보트(217)의 하부에는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되는 미도시의 단열판이 다단으로 지지된다. 이 구성에 의해 히터(207)로부터의 열이 씰 캡(219)측에 전달되기 어렵도록 이루어진다. 단, 예컨대 보트(217)의 하부에 단열판을 설치하지 않고, 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되는 통 형상의 부재로서 구성된 단열통(218)을 설치해도 좋다.
반응관(203) 내에는 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치된다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전 상태를 조정하는 것에 의해 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 된다. 온도 센서(263)는 노즐(410, 420)과 마찬가지로 L자형으로 구성되고, 반응관(203)의 내벽을 따라 설치된다.
도 3에 도시하는 바와 같이 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는 CPU(Central Processing Unit)(121a,) RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는 내부 버스(121e)를 개재하여 CPU(121a)와 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(121)에는 예컨대 터치패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속된다.
기억 장치(121c)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(121c) 내에는 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이 판독 가능하도록 격납된다. 프로세스 레시피는 후술하는 성막 처리에서의 각 순서를 컨트롤러(121)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 또한 프로세스 레시피를 단순히 레시피라고도 부른다. 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 사용한 경우는 프로세스 레시피 단체(單體)만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우,또는 그것들 양방을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은 CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(121d)는 전술한 MFC(512, 522, 312, 322), 밸브(514, 524, 314, 324), 압력 센서(245), APC 밸브(243), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 히터(207), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 셔터 개폐 기구(미도시) 등에 접속된다.
CPU(121a)는 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(121c)로부터 레시피를 판독하는 것이 가능하도록 구성된다. CPU(121a)는 판독한 레시피의 내용을 따르도록 MFC(512, 522, 312, 322)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(514, 524, 314, 324)의 개폐 동작, APC 밸브(243)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(243)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작, 셔터 개폐 기구(미도시)에 의한 셔터(미도시)의 개폐 동작 등을 제어하는 것이 가능하도록 구성된다.
컨트롤러(121)는 외부 기억 장치[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光) 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 SSD 등의 반도체 메모리](123)에 격납된 전술한 프로그램을 컴퓨터에 인스톨하는 것에 의해 구성할 수 있다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 본 명세서에서 기록 매체라는 단어를 사용한 경우는 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우 또는 그것들의 양방을 포함하는 경우가 있다. 또한 컴퓨터로의 프로그램의 제공은 외부 기억 장치(123)를 이용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 수행해도 좋다.
(2) 기판 처리 공정
전술한 기판 처리 장치(10)를 이용하여 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 표면에 패턴이 형성된 웨이퍼(200) 상에 막을 형성하는 시퀀스예에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다. 이하의 설명에서 기판 처리 장치를 구성하는 각(各) 부(部)의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
본 실시 형태에서 웨이퍼(200)는 표면에 패턴이 형성되고, 표면에 패턴이 형성되지 않은 베어 웨이퍼의 상면의 표면적에 대하여 예컨대 3/2배 이상, 바람직하게는 10배 이상, 보다 바람직하게는 50배 이상의 상면의 표면적을 가지는 대(大)표면적 기판이다. 즉 웨이퍼(200)가 원형인 경우, 웨이퍼(200)의 반경r에 대하여 패턴이 형성된 상면의 표면적은 예컨대 3πr2 이상이다.
또한 본 실시 형태에서는 복수의 웨이퍼(200)가 적재된 상태에서 수용된 처리실(201)을 소정 온도로 가열하면서 처리실(201)에 노즐(410)에 개구되는 복수의 공급공(410a)으로부터 원료 가스로서 소정 원소를 포함하는 가스를 공급하는 공정과, 노즐(420)에 개구되는 복수의 공급공(420a)으로부터 산화 가스를 공급하는 공정을 비동시에 소정 횟수(n회) 실행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 소정 원소를 포함하는 산화막(이하, 단순히 산화막이라고 부르는 경우가 있다)을 형성한다.
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우는 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 소정의 층이나 막과의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 단어를 사용한 경우는 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 소정의 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 소정의 층을 형성한다」라고 기재한 경우는 웨이퍼 그 자체의 표면상에 소정의 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성되는 층 등의 상에 소정의 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「기판」이라는 단어를 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 단어를 사용한 경우와 같은 의미이다.
(웨이퍼 차지·보트 로드)[스텝(S101, S102)]
복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)된다[스텝(S101)]. 셔터 개폐 기구(미도시)에 의해 셔터가 이동되어 매니폴드(209)의 하단 개구가 개방된다(셔터 오픈). 그 후, 도 1에 도시하는 바와 같이 복수 매의 웨이퍼(200)가 수용된 보트(217)는 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다[스텝(S102)]. 이 상태에서 씰 캡(219)은 O링(220b)을 개재하여 매니폴드(209)의 하단을 밀봉한 상태가 된다.
(압력·온도 조정)[스텝(S103)]
처리실(201) 내, 즉 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)이 되도록 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기된다. 이때 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(243)가 피드백 제어된다(압력 조정). 진공 펌프(246)는 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 상시 작동시킨 상태를 유지한다. 또한 처리실(201) 내가 원하는 온도가 되도록 히터(207)에 의해 가열된다. 이때 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포가 되도록 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)로의 통전량이 피드백 제어된다(온도 조정). 히터(207)에 의한 처리실(201) 내의 가열은 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 계속해서 수행된다. 계속해서 회전 기구(267)에 의해 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전을 시작한다. 회전 기구(267)에 의한 보트(217) 및 웨이퍼(200)의 회전은 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 완료될 때까지의 동안은 계속해서 수행된다.
(성막 공정)[스텝(S110)]
그 후, 원료 가스 공급 스텝[스텝(S111)], 잔류 가스 제거 스텝[스텝(S112)], 산화 가스 공급 스텝[스텝(S113)], 잔류 가스 제거 스텝[스텝(S114)]을 이 순서로 비동시에 소정 횟수 실행한다.
<원료 가스 공급 스텝>[스텝(S111)]
밸브(314)를 열고 가스 공급관(310)에 원료 가스를 흘린다. 원료 가스는 MFC(312)에 의해 유량 조정되고, 노즐(410)에 개구되는 공급공(410a)으로부터 웨이퍼(200)에 대하여 공급된다. 즉 웨이퍼(200)는 원료 가스에 폭로된다. 공급공(410a)으로부터 공급된 원료 가스는 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 동시에 밸브(514)를 열고 가스 공급관(510) 내에 캐리어 가스로서 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스는 MFC(512)에 의해 유량 조정되고, 원료 가스와 함께 노즐(410)의 공급공(410a)으로부터 처리실(201) 내에 공급되고 배기관(231)으로부터 배기된다.
또한 불활성 가스로서는 예컨대 질소(N2) 가스나, 아르곤(Ar) 가스, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 크세논(Xe) 가스 등의 희가스를 이용할 수 있다. 불활성 가스로서는 이들 중 1개 이상을 이용할 수 있다. 이 점은 후술하는 각 스텝에서도 마찬가지이다.
또한 노즐(420)로의 원료 가스의 침입을 방지(역류를 방지)하기 위해서 밸브(524)를 열고 가스 공급관(520) 내에 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스는 가스 공급관(520), 노즐(420)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고(퍼지), 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때 APC 밸브(243)를 적절히 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 예컨대 1Pa 내지 1,000Pa, 바람직하게는 1Pa 내지 100Pa, 보다 바람직하게는 10Pa 내지 50Pa의 범위 내의 압력으로 한다. 또한 본 명세서에서는 수치의 범위로서 예컨대 1Pa 내지 1,000Pa라고 기재한 경우는 1Pa 이상 1,000Pa 이하를 의미한다. 즉 수치의 범위 내에는 1Pa 및 1,000Pa가 포함된다. 압력뿐만 아니라 유량, 시간, 온도 등 본 명세서에 기재되는 모든 수치에 대해서도 마찬가지이다. MFC(312)로 제어하는 원료 가스의 공급 유량은 예컨대 10sccm 내지 2,000sccm, 바람직하게는 50sccm 내지 1,000sccm, 보다 바람직하게는 100sccm 내지 500sccm의 범위 내의 유량으로 한다. MFC(512)로 제어하는 불활성 가스의 공급 유량은 예컨대 1slm 내지 30slm, 바람직하게는 1slm 내지 20slm, 보다 바람직하게는 1slm 내지 10slm의 범위 내의 유량으로 한다. 원료 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은 예컨대 1초 내지 60초, 바람직하게는 1초 내지 20초, 보다 바람직하게는 2초 내지 15초의 범위 내로 한다.
히터(207)는 웨이퍼(200)의 온도가 예컨대 실온 내지 450℃, 바람직하게는 350℃ 내지 420℃의 범위 내의 소정의 온도가 되도록 가열한다. 350℃ 미만인 경우, 산화 가스에 의한 실용적인 산화 속도를 얻지 못할 가능성이 있으며, 420℃ 이상인 경우, 원료 가스의 열분해 등에 기인해서 성막 처리의 스텝 커버리지가 저하될 가능성이 있다. 350℃ 이상 420℃ 이하로 하는 것에 의해 스텝 커버리지를 유지하면서 실용적인 산화 속도를 얻는 것이 용이해진다. 온도가 높은 것이 후술하는 산화 가스 공급 스텝[스텝(S113)]에서 이용하는 산화 가스(특히 O3 가스)의 실활 속도가 커지기 때문에 웨이퍼(200)의 온도는 450℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
원료 가스로서 예컨대 소정 원소로서 알루미늄(Al)을 함유하는 가스를 전술한 조건 하에서 처리실(201) 내에 공급하는 것에 의해 웨이퍼(200)의 최표면(最表面)에 제1층으로서의 Al 함유층이 형성된다. Al 함유층은 Al층 외에 원료 가스에 포함되는 탄소(C) 및 수소(H)를 포함할 수 있다. Al 함유층은 웨이퍼(200)의 최표면에 원료 가스가 물리 흡착하거나, 원료 가스의 일부가 분해된 물질이 화학 흡착하거나, 원료 가스가 열분해하는 것에 의해 Al이 퇴적하는 것 등에 의해 형성된다. 즉 Al 함유층은 원료 가스나 원료 가스의 일부가 분해된 물질의 흡착층(물리 흡착층이나 화학 흡착층)이어도 좋고, Al의 퇴적층(Al층)이어도 좋다.
또한 원료 가스로서는 예컨대 소정 원소로서 Al을 포함하는 가스인 트리메틸알루미늄((CH3)3Al, TMA) 가스 등의 유기계 Al 함유 가스를 이용할 수 있다. 또한 Al 함유 가스로서 염화알루미늄(AlCl3) 가스 등의 할로겐계 Al 함유 가스를 이용할 수 있다. 또한 소정 원소로서 다른 금속 원소를 포함하는 가스를 이용할 수 있다. 예컨대 원료 가스로서 하프늄(Hf)을 포함하는 가스인 테트라키스에틸메틸아미노하프늄([(CH3)(C2H5)N]4Hf, TEMAH) 가스 등의 유기계 Hf 함유 가스나, 염화하프늄(HfCl4) 가스 등의 할로겐계 Hf 함유 가스를 이용할 수 있다. 또한 예컨대 원료 가스로서 지르코늄(Zr)을 포함하는 가스인 테트라키스에틸메틸아미노지르코늄((NCH3C2H5)4Zr, TEMAZ) 가스 등의 유기계 Zr 함유 가스나, 염화지르코늄(ZrCl4) 가스 등의 할로겐계 Zr 함유 가스를 이용할 수 있다. 기타, 원료 가스로서 티타늄(Ti), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등의 금속 원소 또는 실리콘(Si) 등의 반도체 원소를 소정 원소로서 포함하는 가스를 이용할 수 있다.
<잔류 가스 제거 스텝>[스텝(S112)]
Al 함유층이 형성된 후, 밸브(314)를 닫고 원료 가스의 공급을 정지한다. 이때 APC 밸브(243)는 연 상태로 하여 진공 펌프(246)에 의해 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Al 함유층 형성에 기여한 후의 원료 가스를 처리실(201) 내로부터 배제한다. 밸브(514, 524)는 연 상태에서 불활성 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지한다. 불활성 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Al 함유층 형성에 기여한 후의 원료 가스를 처리실(201) 내로부터 배제하는 효과를 높일 수 있다. 또한 밸브(514, 524)로부터의 불활성 가스는 잔류 가스 제거 스텝 동안 상시 계속해서 흘려도 좋고, 단속적(펄스적)으로 공급해도 좋다.
<산화 가스 공급 스텝>[스텝(S113)]
처리실(201) 내의 잔류 가스를 제거한 후, 밸브(324)를 열고 가스 공급관(320) 내에 산소 함유 가스를 산화 가스(반응 가스)로서 흘린다. 산화 가스는 MFC(322)에 의해 유량 조정되고, 노즐(420)의 공급공(420a)으로부터 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여 공급되고 배기관(231)으로부터 배기된다. 즉 웨이퍼(200)는 산화 가스에 폭로된다. 이때 밸브(524)를 열고 가스 공급관(520) 내에 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스는 MFC(522)에 의해 유량 조정되고, 산화 가스와 함께 처리실(201) 내에 공급되고 배기관(231)으로부터 배기된다. 이때 노즐(410) 내로의 산화 가스의 침입을 방지(역류를 방지)하기 위해서 밸브(514)를 열고 가스 공급관(510) 내에 불활성 가스를 흘린다. 불활성 가스는 가스 공급관(510), 노즐(410)을 개재하여 처리실(201) 내에 공급되고(퍼지), 배기관(231)으로부터 배기된다.
이때 APC 밸브(243)를 적절히 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 예컨대 1Pa 내지 1,000Pa, 바람직하게는 1Pa 내지 100Pa, 보다 바람직하게는 10Pa 내지 40Pa의 범위 내의 압력으로 한다. MFC(322)로 제어하는 산화 가스의 공급 유량은 예컨대 5slm 내지 40slm, 바람직하게는 5slm 내지 30slm, 보다 바람직하게는 10slm 내지 20slm의 범위 내의 유량으로 한다. 그 외의 처리 조건은 전술한 원료 가스 공급 스텝과 마찬가지의 처리 조건으로 한다.
산화 가스로서는 산소(O2) 가스, 오존(O3) 가스, 플라즈마 여기(勵起)된 O2(O2 *) 가스, O2 가스+수소(H2) 가스, 수증기(H2O 가스), 과산화수소(H2O2) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스 등의 산소(O) 함유 가스 등을 이용할 수 있다. 산화 가스로서는 이들 중 1개 이상을 이용할 수 있다.
이때 처리실(201) 내에 흘리는 가스는 산화 가스와 불활성 가스뿐이다. 산화 가스는 원료 가스 공급 스텝에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 Al 함유층의 적어도 일부와 반응한다. 제1층인 Al 함유층은 산화되고, 금속산화층으로서 Al과 O를 포함하는 알루미늄산화층(Al 산화층)이 형성된다. 즉 Al 함유층은 Al 산화층으로 개질된다.
<잔류 가스 제거 스텝>[스텝(S114)]
Al 산화층이 형성된 후, 밸브(324)를 닫고 산화 가스의 공급을 정지한다. 이때 APC 밸브(243)는 연 상태로 하고, 밸브(514, 524)는 연 상태에서 불활성 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 유지하고(퍼지), 원료 가스 공급 스텝 후의 잔류 가스 제거 스텝과 마찬가지의 처리 순서에 의해 처리실(201) 내에 잔류하는 미반응 또는 Al 산화층의 형성에 기여한 후의 산화 가스나 반응 부생성물을 처리실(201) 내로부터 배제한다.
<소정 횟수 실시>[스텝(S115)]
전술한 원료 가스 공급 스텝, 잔류 가스 제거 스텝, 산화 가스 공급 스텝, 잔류 가스 공급 스텝을 순서대로 수행하는 사이클을 비동시에 1회 이상(소정 횟수) 실행하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 소정 원소인 Al을 포함하는 산화막(Al 산화막)이 형성된다. 이 사이클의 횟수는 최종적으로 형성하는 산화막에서 필요로 되는 막 두께에 따라 적절히 선택되지만, 이 사이클은 복수 회 반복하는 것이 바람직하다. 산화막의 두께(막 두께)는 예컨대 0.1nm, 내지 150nm, 바람직하게는 0.1nm 내지 10nm로 한다. 150nm 이하로 하는 것에 의해 표면 거칠기를 작게 할 수 있고, 0.1nm 이상으로 하는 것에 의해 하지막(下地膜)과의 응력 차이에 기인하는 막 박리의 발생을 억제할 수 있다.
(애프터 퍼지·대기압 복귀)[스텝(S121, S122)]
성막 공정이 종료되면, 밸브(514, 524)를 열고 가스 공급관(310, 320)의 각각으로부터 불활성 가스를 처리실(201) 내에 공급하고 배기관(231)으로부터 배기한다. 불활성 가스는 퍼지 가스로서 작용하고, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지)[스텝(S121)]. 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력은 상압으로 복귀된다(대기압 복귀)[스텝(S122)].
(보트 언로드·웨이퍼 디스차지)[스텝(S123, S124)]
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)이 하강되어 매니폴드(209)의 하단이 개구되는 것과 함께, 처리 완료된 웨이퍼(200)가 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부에 반출된다[스텝(S123)]. 그 후, 셔터(미도시)가 이동되어 매니폴드(209)의 하단 개구가 O링(미도시)을 개재하여 셔터(미도시)에 의해 밀봉된다. 처리 완료된 웨이퍼(200)는 반응관(203)의 외부에 반출된 후, 보트(217)로부터 취출된다[스텝(S124)].
전술한 산화 가스 공급 스텝[스텝(S113)]에서 산화 가스의 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간이 짧은 경우에는 웨이퍼(200) 상에 철(凸) 형상(웨이퍼 중앙의 막 두께가 웨이퍼 중앙보다 외측의 막 두께보다 상대적으로 큰 분포)으로 산화막이 형성되고, 산화 가스의 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간을 길게 하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상에 형성되는 산화막이 철 형상으로부터 요(凹) 형상(웨이퍼 중앙의 막 두께가 웨이퍼 중앙보다 외측의 막 두께보다 상대적으로 작은 분포)이 되는 방향으로 변화되는 것을 본 개시자들은 발견했다. 그리고 본 개시자들은 그 결과, 산화 가스의 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간을 제어하는 것에 의해, 표면에 패턴이 형성된 웨이퍼 상에 형성되는 산화막의 막 두께 분포를 제어하고, 막 두께 면내 균일성을 향상시킬 수 있음을 발견했다.
여기서 패턴이 형성된 웨이퍼인 패턴 웨이퍼는 패턴이 형성되지 않은 웨이퍼인 베어 웨이퍼에 비해 표면적이 크기 때문에 가스의 소비량이 크다. 또한 전술한 기판 처리 장치(10)에서는 복수의 웨이퍼(200)가 소정의 간격으로 보트(217) 상에 다단으로 배열되고, 웨이퍼(200)의 외주측으로부터 면내를 향하여 가스가 공급되는 것이 되기 때문에 산화 가스는 원료 가스 공급 스텝에서 웨이퍼(200) 상에 형성된 Al 함유층의 적어도 일부와 웨이퍼(200)의 외주측으로부터 반응한다.
산화 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간이 짧은 경우에는 외주측으로부터 공급된 산화 가스가 웨이퍼의 외주측으로부터 소비되어 웨이퍼(200)의 중앙까지 충분히 산화(반응)되지 않는다. 이에 의해 산화 가스가 Al 함유층의 적어도 일부와 반응하여 산화층을 형성하지만, 산화 부족인 웨이퍼 중앙에서는 산화 부족에 의해 산화층의 표면에 원료 가스가 흡착되는 OH기(基) 등의 흡착 사이트가 여분으로 형성되기 때문에 보다 많은 원료 가스가 흡착되고, 웨이퍼의 외주측의 막 두께보다 산화 부족인 웨이퍼 중앙의 막 두께가 증가하여 웨이퍼(200) 상에 철 형상으로 산화막이 형성될 것으로 추측된다.
또한 산화 가스의 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간을 길게 하면, 산화가 진행되어 외주측으로부터 공급된 산화 가스가 웨이퍼의 외주측으로부터 중앙까지 산화(반응)된다. 이에 의해 산화 가스가 Al 함유층의 적어도 일부와 반응하여 산화층을 형성할 때 여분의 OH기 등의 흡착 사이트가 형성되지 않고, 웨이퍼 중앙에서도 웨이퍼의 외주측과 마찬가지로 산화막이 형성되고, 산화 부족인 경우에 비해 산화막의 막 두께가 감소될 것으로 추측된다. 그리고 산화가 한층 더 진행되어 산화층에서의 산화가 포화되면, 산화층의 하지(계면)가 산화되어 계면의 부피가 증가하고, 웨이퍼 중앙보다 먼저 산화가 진행되는 웨이퍼의 외주측의 막 두께가 증대하고, 웨이퍼(200) 상에 철 형상으로부터 요 형상으로 변화되도록 산화막이 형성될 것으로 추측된다. 산화 부족에 의한 증가막은 특히 탄화수소기(예컨대 알킬기, 메틸기, 에틸기 등)를 포함하는 원료 가스를 이용하는 경우에 현저하게 발생하기 쉬울 것으로 추측된다.
따라서 산화 가스를 웨이퍼(200)에 대하여 공급하는 시간은 산화막의 웨이퍼 면내에서의 두께 분포가 소정의 분포가 되도록 선택된다. 산화 가스의 공급 시간이 길어지도록 선택되는 것에 의해 산화막의 웨이퍼(200)면내에서의 두께 분포를 철 형상으로부터 요 형상이 되는 방향으로 조정할 수 있다. 또한 산화 가스 공급 시간을 면내 막 두께 분포가 철 형상으로부터 대략 균일해지는 시간이며, 요 형상으로 변화되는 시간보다 짧게 하는 것에 의해 웨이퍼의 면내 막 두께 분포를 균일하게 할 수 있다. 또한 산화 가스 공급 시간을 면내 막 두께 분포가 요 형상으로 변화되는 시간보다 짧게 하는 것에 의해 웨이퍼의 외주로부터 진행되는 산화막의 하지(계면)의 산화를 억제할 수 있다.
즉 기억 장치(121c) 또는 외부 기억 장치(123)에 산화 가스 공급 시간과 산화막의 면내 막 두께 분포를 관련지은 데이터를 격납하고, 면내 막 두께 분포가 소정의 분포가 되도록 산화 가스 공급 시간이 선택되어 본 스텝이 실행된다.
바꿔 말하면, 산화 가스의 공급 시간은 산화막의 웨이퍼 면내에서의 두께 분포가 소정의 분포가 되도록 산화막의 웨이퍼(200) 면내에서의 두께 분포가 철 형상이 되는 산화 가스의 공급 시간보다 길어지도록 선택된다. 또한 산화 가스의 공급 시간은 산화막의 웨이퍼 면내에서의 두께 분포가 소정의 분포가 되도록 산화막의 웨이퍼(200) 면내에서의 두께 분포가 요 형상이 되는 산화 가스의 공급 시간보다 짧아지도록 선택된다. 또한 산화 가스의 공급 시간은 산화막의 웨이퍼 면내에서의 두께 분포가 균일해지도록 선택되고, 산화막의 웨이퍼(200) 면내에서의 두께의 면내 균일성이 예컨대 10% 이하가 되는 길이가 선택된다. 여기서 면내 균일성은(최대 막 두께-최소 막 두께)/평균 막 두께로 산출된다.
또한 산화 가스의 공급 시간은 웨이퍼(200)의 소정의 간격인 웨이퍼 간 피치에 기초하여 산화막의 면내에서의 두께의 분포가 소정의 분포가 되도록 선택된다. 웨이퍼 간 피치가 좁을수록 산화 가스의 공급 시간에 의한 면내 막 두께 분포의 철 형상이 강해진다. 그러므로 산화 가스의 공급 시간을 길게 하는 것에 의해 면내 막 두께 분포를 균일하게 근접시킬 수 있다. 즉 산화 가스의 공급 시간은 웨이퍼 간 피치가 좁을수록 길어지도록 선택된다. 웨이퍼 간 피치는 예컨대 50mm 내지 3mm이다. 웨이퍼 간 피치는 클수록 웨이퍼의 면내 막 두께 균일성을 향상시킬 수 있지만, 산화 가스 공급 시간의 조정에 의해 웨이퍼의 면내 막 두께 분포의 제어를 가능하게 하는 효과를 얻기 위해서는 50mm 이하인 것이 바람직하다. 50mm 초과인 경우, 상기 효과를 충분히 얻지 못할 가능성이 있다. 또한 웨이퍼 간 피치는 3mm 미만으로 한 경우, 산화 가스 공급 시간을 길게 해서 면내 막 두께 분포를 철 형상으로부터 균일한 형상으로 근접시킬 때 웨이퍼 중앙측의 감막(減膜)보다 먼저 웨이퍼 외주측의 산화 막 두께의 증대가 진행될 가능성이 있다. 그렇기 때문에 웨이퍼 간 피치는 3mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한 산화 가스의 공급 시간은 웨이퍼(200)의 상면의 표면적에 기초하여 산화막의 면내에서의 두께의 분포가 소정의 분포가 되도록 선택된다. 웨이퍼의 상면의 표면적이 클수록 산화 가스의 공급 시간에 의한 면내 막 두께 분포의 철 형상이 강해진다. 이에 의해 산화 가스의 공급 시간을 길게 하는 것에 의해 면내 막 두께 분포를 균일하게 근접시킬 수 있다. 즉 산화 가스의 공급 시간은 웨이퍼(200)의 상면의 표면적이 클수록 길어지도록 선택된다.
(3) 본 실시 형태에 의한 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 얻을 수 있다.
(a) 기판 상에 형성된 산화막의 면내 막 두께 분포를 제어하는 것이 가능해진다.
(b) 기판 상에 형성된 산화막의 면내 막 두께 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
(c) 산화 가스의 공급 시간으로서 면내 막 두께 분포에 따른 시간이 선택되는 것에 의해 스루풋이 향상된다.
(d) 면내 막 두께 분포를 균일하게 하는 것에 의해 산화막의 하지(계면)의 산화를 억제할 수 있다.
<다른 실시 형태>
이상, 본 개시의 실시 형태를 구체적으로 설명했다. 하지만 본 개시는 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
또한 상기 실시 형태에서는 소정 원소를 포함하는 원료 가스로서 TMA 가스를 이용하는 예를 이용해서 설명했지만 이에 한정되지 않고, 소정 원소를 포함하는 원료 가스로서 알킬기, 메틸기, 에틸기 등의 탄화수소기를 포함하는 가스를 이용할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는 소정 원소를 포함하는 산화막으로서 Al을 포함하는 AlO막을 형성하는 예를 이용해서 설명했지만 이에 한정되지 않고, 소정 원소를 포함하는 산화막으로서 실리콘산화(SiO)막, 산화하프늄(HfO)막, 산화지르코늄(ZrO)막, 산화티타늄(TiO)막, 산화탄탈(TaO)막, 산화몰리브덴(MoO)막, 산화텅스텐(WO)막 등의 산화막을 형성하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는 웨이퍼(200)의 외주로부터 면내(중앙)를 향하여 가스를 공급하는 예를 이용해서 설명했지만 이에 한정되지 않고, 웨이퍼(200)의 외주로부터 확산에 의해 웨이퍼(200)의 면내(중앙)에 가스를 공급하는 경우에도 바람직하게 적용할 수 있다.
또한 기판 처리에 이용되는 레시피는 처리 내용에 따라 개별로 준비하고, 전기 통신 회선이나 외부 기억 장치(123)를 개재하여 기억 장치(121c) 내에 격납해두는 것이 바람직하다. 그리고 기판 처리를 시작할 때, CPU(121a)가 기억 장치(121c) 내에 격납된 복수의 레시피 중에서 처리 내용에 따라서 적절한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해 1대(臺)의 기판 처리 장치로 다양한 막종, 조성비, 막질, 막 두께의 막을 재현성 좋게 형성하는 것이 가능해진다. 또한 오퍼레이터의 부담을 저감할 수 있고, 조작 실수를 회피하면서 기판 처리를 신속하게 시작할 수 있게 된다.
전술한 레시피는 새로 작성하는 경우에 한정되지 않고, 예컨대 기판 처리 장치에 이미 인스톨된 기존의 레시피를 변경하는 것에 의해 준비해도 좋다. 레시피를 변경하는 경우에는 변경 후의 레시피를 전기 통신 회선이나 상기 레시피를 기록한 기록 매체를 개재하여 기판 처리 장치에 인스톨해도 좋다. 또한 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하여 기판 처리 장치에 이미 인스톨된 기존의 레시피를 직접 변경해도 좋다.
이들의 기판 처리 장치를 이용하는 경우에서도 전술한 실시 형태와 마찬가지의 처리 순서, 처리 조건으로 성막 처리를 수행할 수 있고, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
[실시예 1]
본 실시예에서는 도 1에 도시하는 기판 처리 장치(10)를 이용하여 보트(217)에 도 5에 도시하는 바와 같이 패턴이 형성된 면을 하측으로 한 웨이퍼(200) 사이에 모니터 웨이퍼(300)를 재치하고, 도 4에 도시하는 시퀀스의 산화 가스 공급 스텝[스텝(S113)]에서의 산화 가스의 공급 시간을 제어해서 모니터 웨이퍼(300)의 상하면에 각각 형성된 산화막의 면내 막 두께 분포를 평가했다. 패턴이 형성된 웨이퍼(200)의 표면은 베어 웨이퍼에 대하여 50배의 표면적을 가진다. 모니터 웨이퍼(300)의 상면이며, 웨이퍼(200)의 패턴이 형성된 면과 대향되는 면(300A)[이하, 패턴 면(300A)이라고 기재한다]에 형성된 산화막의 막 두께를, 패턴이 형성된 웨이퍼 상에 형성된 산화막의 막 두께와 동등으로 하고, 모니터 웨이퍼(300)의 하면이며 웨이퍼(200)의 패턴이 형성되지 않은 면과 대향되는 면(300B)[이하, 베어 면(300B)이라고 기재한다]에 형성된 산화막의 막 두께를, 패턴이 형성되지 않은 베어 웨이퍼 상에 형성된 산화막의 막 두께와 동등으로 하여 평가했다.
먼저, 웨이퍼의 표면적과 웨이퍼 간의 피치와 산화 가스 공급 시간과 면내 막 두께 분포의 관계에 대해서 평가했다. 또한 본 실시예에서는 일례로서 원료 가스로서 TMA 가스를 이용하고, 산화 가스로서 O3 가스를 이용한다.
도 6a는 웨이퍼 간의 피치(P)가 제1 거리(16mm)의 베어 면(300B) 상에 형성된 산화막의 막 두께 분포와 산화 가스의 공급 시간의 관계를 도시한 도면이며, 도 6b는 웨이퍼 간의 피치(P)가 제1 거리의 패턴 면(300A) 상에 형성된 산화막의 막 두께 분포와 산화 가스의 공급 시간의 관계를 도시한 도면이다. 또한 도 7a는 웨이퍼 간의 피치(P)가 제2 거리(8mm)의 베어 면(300B) 상에 형성된 산화막의 막 두께 분포와 산화 가스의 공급 시간의 관계를 도시한 도면이며, 도 7b는 웨이퍼 간의 피치(P)가 제2 거리의 패턴 면(300A) 상에 형성된 산화막의 막 두께 분포와 산화 가스의 공급 시간의 관계를 도시한 도면이다.
도 6a 및 도 7a에 도시하는 바와 같이 베어 면(300B) 상에 형성된 산화막은 면내 막 두께 분포가 대략 균일해지고, 산화 가스 공급 시간을 길게 하면 면내 막 두께 분포가 대략 균일한 상태에서 막 두께가 증대했다.
이에 대하여 도 6b에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 간 피치가 제1 거리인 경우의 패턴 면(300A) 상에 형성된 산화막은, 산화 가스의 공급 시간이 20초인 경우에 웨이퍼 중앙이 철(凸)인 철 형상의 막 두께 분포가 되고, 산화 가스의 공급 시간이 50초인 경우에 웨이퍼 중앙의 막 두께가 감소하여 면내 막 두께 분포가 균일에 가까운 분포가 되었다. 그리고 산화 가스의 공급 시간을 한층 더 길게 하면, 웨이퍼의 외주측이 증막하여 요 형상의 막 두께 분포가 되었다.
또한 도 7b에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 간 피치가 제2 거리인 경우의 패턴 면(300A) 상에 형성된 산화막은, 산화 가스의 공급 시간이 20초인 경우에 철 형상의 막 두께 분포가 되고, 산화 가스의 공급 시간이 50초인 경우에 웨이퍼 중앙의 막 두께가 감소하고, 산화 가스의 공급 시간이 100초인 경우에 웨이퍼 중앙의 막 두께가 한층 더 감소하여 면내 막 두께 분포가 균일에 가까운 분포가 되었다. 그리고 산화 가스의 공급 시간을 한층 더 길게 하면, 웨이퍼의 외주측이 증막하여 요 형상의 막 두께 분포가 되었다.
즉 웨이퍼의 상면의 표면적이나 웨이퍼 간의 피치에 따라서, 형성되는 산화막의 면내 막 두께 분포가 달라진다는 사실이 확인되었다. 또한 웨이퍼의 상면의 표면적이 클수록, 산화 가스의 공급 시간을 길게 하는 것에 의해 철 형상으로부터 면내 막 두께 분포가 균일에 가까운 분포가 되고, 산화 가스 공급 시간을 한층 더 길게 하는 것에 의해 요 형상으로 변화된다는 사실이 확인되었다. 또한 웨이퍼 간의 피치가 좁을수록, 산화 가스 공급 시간을 길게 하는 것에 의해 철 형상으로부터 면내 막 두께 분포가 균일에 가까운 분포가 되고, 산화 가스 공급 시간을 한층 더 길게 하는 것에 의해 요 형상으로 변화된다는 사실이 확인되었다.
다음으로 웨이퍼 간 피치가 제2 거리의 베어 면(300B)과 패턴 면(300A)의 각각의 중심에서의 막 두께의 변화와, 웨이퍼 간 피치가 제1 거리의 베어 면(300B)과 패턴 면(300A)의 각각의 중심에서의 막 두께의 변화를 비교했다. 도 8은 베어 면(300B)과 패턴 면(300A)의 각각의 면의 중심에 형성된 산화막의 막 두께와, 산화 가스의 공급 시간과, 웨이퍼 간 피치(P)의 관계를 도시한 도면이다.
도 8에 도시하는 바와 같이 베어 면(300B) 중심에서는 웨이퍼 간 피치가 제2 거리인 경우도, 제1 거리인 경우도 산화 가스의 공급 시간을 길게 하는 것에 의해 산화막이 증대된다는 사실이 확인되었다. 또한 웨이퍼 간 피치가 좁은 웨이퍼 간 피치가 제2 거리인 경우가 웨이퍼 간 피치가 제1 거리의 경우보다 증막이 더 작았다.
한편, 패턴 면(300A) 중심에서는 웨이퍼 간 피치가 제2 거리인 경우도, 제1 거리인 경우도 산화 가스의 공급 시간을 길게 하는 것에 의해 산화막이 감막된다는 사실이 확인되었다. 또한 웨이퍼 간 피치가 제2 거리인 경우가 웨이퍼 간 피치가 제1 거리인 경우보다 웨이퍼 중심에서의 막 두께가 더 크고, 산화 가스의 공급 시간을 150초 정도까지 길게 하면, 웨이퍼 간 피치가 넓은 웨이퍼 간 피치가 제1 거리인 경우가 웨이퍼 간 피치가 제2 거리인 경우보다 웨이퍼 중심에서의 막 두께가 더 크게 되었다. 즉 웨이퍼 간 피치가 넓은 쪽이 산화가 진행되는 것에 의해 증막된다는 사실 확인되었다.
즉 패턴이 형성된 웨이퍼 중심에서는 산화가 부족되는 것에 의해 철 형상이 되고, 산화 가스의 공급 시간을 길게 하는 것에 의해 산화가 진행되면 웨이퍼 중심이 감막되지만, 산화 가스의 공급 시간을 길게 하는 것에 의해 한층 더 산화가 진행되면 증막된다는 사실이 확인되었다.
다음으로 웨이퍼의 중심으로부터 150mm의 위치(웨이퍼 단부)까지의 막 두께 철량(0-150)과, 웨이퍼의 중심으로부터 100mm의 위치까지의 막 두께 철량(0-100)과, 산화 가스의 공급 시간의 관계를 비교했다. 도 9는 웨이퍼의 중심으로부터 150mm까지의 막 두께 철량과, 웨이퍼의 중심으로부터 100mm까지의 막 두께 철량과, 산화 가스의 공급 시간의 관계를 도시한 도면이다.
도 9에 도시하는 바와 같이 웨이퍼의 중심으로부터 단부까지의 막 두께의 차분(差分)인 막 두께 철량(0-150)은 산화 가스의 공급 시간이 20초에서는 약 11Å이었다. 그리고 산화 가스의 공급 시간을 길게 하면 막 두께 철량이 작아져 산화 가스의 공급 시간이 100초, 막 두께 철량은 0에 가까워졌다. 그리고 산화 가스의 공급 시간이 150초, 막 두께 철량은 -3Å이 되었다.
또한 웨이퍼의 중심으로부터 100mm의 위치까지의 막 두께의 차분인 막 두께 철량(0-100)은 산화 가스의 공급 시간이 20초에서는 약 3Å이었다. 그리고 산화 가스의 공급 시간을 길게 하면 막 두께 철량이 작아져 산화 가스의 공급 시간이 150초, 막 두께 철량은 약1Å이 되었다.
즉 산화 가스의 공급 시간을 길게 하는 것에 의해 산화막의 막 두께 분포가 철 형상으로부터 요 형상으로 변화된다는 사실이 확인되었다.
<본 개시의 바람직한 형태>
이하, 본 개시의 바람직한 형태에 대해서 부기(付記)한다.
(부기 1)
본 개시의 일 형태에 따르면,
(a) 표면에 패턴이 형성된 기판에 대하여 상기 기판의 외주로부터 상기 기판의 면내를 향하여 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 것에 의해 상기 표면에 상기 소정 원소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정; 및
(b) 상기 기판에 대하여 상기 기판의 외주로부터 상기 기판의 면내를 향하여 산화 가스를 공급하는 것에 의해 상기 제1층을 산화하고, 상기 표면에 상기 소정 원소를 포함하는 산화층을 형성하는 공정
을 비동시에 소정 횟수 실행하는 것에 의해 상기 기판 상에 상기 소정 원소를 포함하는 산화막을 형성하고,
(b)에서는 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께 분포가 소정의 분포가 되도록 상기 산화 가스를 상기 기판에 공급하는 공급 시간이 선택되는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
(부기 2)
부기 1에 기재된 방법으로서, 바람직하게는,
(b)에서는 상기 산화 가스의 공급 시간이 길어지도록 선택되는 것에 의해 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께 분포를 철 형상으로부터 요 형상이 되는 방향으로 조정한다.
(부기 3)
부기 1에 기재된 방법으로서, 바람직하게는,
상기 공급 시간은 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께 분포가 철 형상이 되는 상기 산화 가스의 공급 시간보다 길어지도록 선택된다.
(부기 4)
부기 1에 기재된 방법으로서, 바람직하게는,
상기 공급 시간은 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께 분포가 균일해지는 길이가 선택된다.
(부기 5)
부기 4에 기재된 방법으로서, 바람직하게는,
상기 공급 시간은 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께의 면내 균일성이 소정의 값 이하가 되는 길이가 선택된다.
(부기 6)
부기 1에 기재된 방법으로서, 바람직하게는,
상기 공급 시간은 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께 분포가 요 형상이 되는 상기 산화 가스의 공급 시간보다 짧아지도록 선택된다.
(부기 7)
부기 1에 기재된 방법으로서, 바람직하게는,
(b)에서는 상기 산화 가스를 상기 기판의 외주로부터 중앙을 향하여 공급한다.
(부기 8)
부기 7에 기재된 방법으로서, 바람직하게는,
(b)에서는 상기 기판의 외주에 배치된 공급구로부터 상기 기판의 중앙을 향하여 상기 산화 가스를 공급한다.
(부기 9)
부기 7에 기재된 방법으로서, 바람직하게는,
(b)에서는 상기 기판의 외주로부터 확산에 의해 상기 기판의 면내에 상기 산화 가스를 공급한다.
(부기 10)
부기 1에 기재된 방법으로서, 바람직하게는,
상기 기판은 소정의 간격으로 다단으로 배열된 복수의 기판에 의해 구성된다.
(부기 11)
부기 10에 기재된 방법으로서, 바람직하게는,
상기 소정의 간격에 기초하여 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께의 분포가 소정의 분포가 되도록 상기 산화 가스의 공급 시간이 선택된다.
(부기 12)
부기 11에 기재된 방법으로서, 바람직하게는,
상기 산화 가스의 공급 시간은 상기 소정의 간격이 좁을수록 길어지도록 선택된다.
(부기 13)
부기 1에 기재된 방법이며,
상기 기판의 상면의 표면적에 기초하여 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께의 분포가 소정의 분포가 되도록 상기 산화 가스의 공급 시간이 선택된다.
(부기 14)
부기 13에 기재된 방법이며,
상기 산화 가스의 공급 시간은 상기 기판의 상면의 표면적이 클수록 길어지도록 선택된다.
(부기 15)
본 개시의 다른 형태에 따르면,
처리실;
상기 처리실 내의 표면에 패턴이 형성된 기판에 대하여 상기 기판의 외주로부터 상기 기판의 면내를 향하여 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계;
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 기판의 외주로부터 상기 기판의 면내를 향하여 산화 가스를 공급하는 산화 가스 공급계; 및
상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 부기 1에서의 각 처리(각 공정)를 수행하도록, 상기 원료 가스 공급계와 상기 산화 가스 공급계를 제어하는 것이 가능하도록 구성되는 제어부
를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 16)
본 개시의 또 다른 형태에 따르면,
부기 1에서의 각 순서(각 공정)를 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램 또는 상기 프로그램이 기록된 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
121: 컨트롤러(제어부) 200: 웨이퍼(기판)
202: 처리로

Claims (16)

  1. (a) 표면에 패턴이 형성된 기판에 대하여 상기 기판의 외주로부터 상기 기판의 면내를 향하여 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 것에 의해 상기 표면에 상기 소정 원소를 포함하는 제1층을 형성하는 공정; 및
    (b) 상기 기판에 대하여 상기 기판의 외주로부터 상기 기판의 면내를 향하여 산화 가스를 공급하는 것에 의해 상기 제1층을 산화하고, 상기 표면에 상기 소정 원소를 포함하는 산화층을 형성하는 공정
    을 비동시에 소정 횟수 실행하는 것에 의해 상기 기판 상에 상기 소정 원소를 포함하는 산화막을 형성하고,
    (b)에서는 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께 분포가 소정의 분포가 되도록 상기 산화 가스를 상기 기판에 공급하는 공급 시간이 선택되는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (b)에서는 상기 산화 가스의 공급 시간이 길어지도록 선택되는 것에 의해 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께 분포를 철(凸) 형상으로부터 요(凹) 형상이 되는 방향으로 조정하는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공급 시간은 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께 분포가 철 형상이 되는 상기 산화 가스의 공급 시간보다 길어지도록 선택되는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공급 시간은 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께 분포가 균일해지는 길이가 선택되는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 공급 시간은 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께의 면내 균일성이 소정의 값 이하가 되는 길이가 선택되는 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공급 시간은 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께 분포가 요 형상이 되는 상기 산화 가스의 공급 시간보다 짧아지도록 선택되는 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (b)에서는 상기 산화 가스를 상기 기판의 외주로부터 중앙을 향하여 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (b)에서는 상기 기판의 외주에 배치된 공급구로부터 상기 기판의 중앙을 향하여 상기 산화 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (b)에서는 상기 기판의 외주로부터 확산에 의해 상기 기판의 면내에 상기 산화 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 소정의 간격으로 다단으로 배열된 복수의 기판에 의해 구성되는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소정의 간격에 기초하여 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께의 분포가 소정의 분포가 되도록 상기 산화 가스의 공급 시간이 선택되는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 산화 가스의 공급 시간은 상기 소정의 간격이 좁을수록 길어지도록 선택되는 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 상면의 표면적에 기초하여 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께의 분포가 소정의 분포가 되도록 상기 산화 가스의 공급 시간이 선택되는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 산화 가스의 공급 시간은 상기 기판의 상면의 표면적이 클수록 길어지도록 선택되는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 처리실;
    상기 처리실 내의 표면에 패턴이 형성된 기판에 대하여 상기 기판의 외주로부터 상기 기판의 면내를 향하여 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 공급계;
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여 상기 기판의 외주로부터 상기 기판의 면내를 향하여 산화 가스를 공급하는 산화 가스 공급계; 및
    상기 처리실 내의 상기 기판에 대하여, (a) 상기 원료 가스를 공급하고, 상기 기판의 표면에 상기 소정 원소를 포함하는 제1층을 형성하는 처리와, (b) 상기 산화 가스를 공급하여 상기 제1층을 산화하고, 상기 기판의 표면에 상기 소정 원소를 포함하는 산화층을 형성하는 처리를 비동시에 소정 횟수 실행하는 것에 의해 상기 기판 상에 상기 소정 원소를 포함하는 산화막을 형성하고, (b)에서는 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께 분포가 소정의 분포가 되도록 상기 산화 가스를 상기 기판에 공급하는 공급 시간이 선택되도록 상기 원료 가스 공급계와 상기 산화 가스 공급계를 제어하는 것이 가능하도록 구성되는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  16. (a) 표면에 패턴이 형성된 기판에 대하여 상기 기판의 외주로부터 상기 기판의 면내를 향하여 소정 원소를 포함하는 원료 가스를 공급하는 것에 의해 상기 표면에 상기 소정 원소를 포함하는 제1층을 형성하는 단계; 및
    (b) 상기 기판에 대하여 상기 기판의 외주로부터 상기 기판의 면내를 향하여 산화 가스를 공급하는 것에 의해 상기 제1층을 산화하고, 상기 표면에 상기 소정 원소를 포함하는 산화층을 형성하는 단계
    를 비동시에 소정 횟수 실행하는 것에 의해 상기 기판 상에 상기 소정 원소를 포함하는 산화막을 형성하고,
    상기 (b)에서는 상기 산화막의 상기 기판 면내에서의 두께 분포가 소정의 분포가 되도록 상기 산화 가스를 상기 기판에 공급하는 공급 시간이 선택되는 단계를 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
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