WO2020188744A1 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム - Google Patents

半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム Download PDF

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康寿 坪田
雅則 中山
克典 舟木
上田　立志
高見　栄子
雄一郎 竹島
博登 井川
宥貴 山角
圭太 市村
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株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
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    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction

Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor device manufacturing method, a substrate processing device, and a program.
  • a step of performing a predetermined process such as an oxidation process or a nitriding process on the substrate may be carried out as one step of the manufacturing process.
  • Patent Document 1 discloses that a pattern surface formed on a substrate is reformed using a plasma-excited processing gas.
  • An object of the present disclosure is to provide a technique capable of controlling the in-plane distribution of oxidized species supplied on a substrate.
  • a step of treating the substrate with the oxidized species generated by the plasma, and Technology is provided.
  • the schematic sectional view of the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment of this disclosure Explanatory drawing explaining the plasma generation principle of the substrate processing apparatus which concerns on embodiment of this disclosure.
  • the figure which shows the structure of the control part (control means) of the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment of this disclosure.
  • the flow chart which shows the substrate processing process which concerns on one Embodiment of this disclosure. It is a schematic diagram for demonstrating the plasma formed on a substrate.
  • (A) is a diagram showing the relationship between the distance from the plasma P1 when the hydrogen concentration distribution is constant and the density of the oxidized species generated by the plasma P1
  • (B) is a diagram showing the relationship between the hydrogen concentration distribution is constant.
  • (A) is a diagram showing the relationship between the distance from the plasma P1 after adjusting the hydrogen concentration distribution and the density of oxidized species generated by the plasma P1
  • (B) is a diagram after adjusting the hydrogen concentration distribution. It is a figure which shows the relationship between the distance from plasma P2, and the density of the oxidized species generated by this plasma P2, and (C) is generated on the substrate by plasmas P1 and P2 after adjusting the hydrogen concentration distribution. It is a figure which shows the distribution of the oxidized species.
  • the substrate processing device according to the first embodiment of the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the substrate processing apparatus according to the present embodiment is configured to mainly perform an oxidation treatment on a film formed on a substrate surface.
  • the substrate processing apparatus 100 includes a processing furnace 202 that processes the wafer 200 using plasma.
  • the processing furnace 202 is provided with a processing container 203 that constitutes the processing chamber 201.
  • the processing container 203 includes a dome-shaped upper container 210, which is a first container, and a bowl-shaped lower container 211, which is a second container.
  • the processing chamber 201 is formed by covering the lower container 211 with the upper container 210.
  • the upper container 210 is made of a non-metal material such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or quartz (SiO 2 ), and the lower container 211 is made of aluminum (Al), for example.
  • a gate valve 244 is provided on the lower side wall of the lower container 211.
  • the gate valve 244 When the gate valve 244 is open, the wafer 200 is carried into the processing chamber 201 through the carry-in outlet 245 using a transport mechanism (not shown), or the wafer 200 is carried out of the processing chamber 201. It is configured so that it can be used.
  • the gate valve 244 is configured to be a sluice valve that maintains airtightness in the processing chamber 201 when it is closed.
  • the processing chamber 201 has a plasma generation space 201a provided with a coil 212 around it, and a substrate processing space 201b that communicates with the plasma generation space 201a and processes the wafer 200.
  • the plasma generation space 201a is a space in which plasma is generated, which is above the lower end of the coil 212 and below the upper end of the coil 212 in the processing chamber.
  • the substrate processing space 201b is a space in which the substrate is processed by using plasma, and refers to a space below the lower end of the coil 212.
  • the diameters of the plasma generation space 201a and the substrate processing space 201b in the horizontal direction are substantially the same.
  • a susceptor 217 constituting a substrate mounting portion (board mounting table) on which the wafer 200 is mounted is arranged.
  • the susceptor 217 is made of a non-metallic material such as aluminum nitride (AlN), ceramics, or quartz.
  • a heater 217b as a heating mechanism is integrally embedded inside the susceptor 217.
  • the heater 217b is configured to be able to heat the surface of the wafer 200 from, for example, about 25 ° C. to 750 ° C. when electric power is supplied.
  • the susceptor 217 is electrically insulated from the lower container 211.
  • the impedance adjustment electrode 217c is provided inside the susceptor 217, and is grounded via an impedance variable mechanism 275 as an impedance adjustment unit.
  • the impedance variable mechanism 275 is composed of a coil and a variable capacitor, and is configured so that the impedance can be changed by controlling the inductance and resistance of the coil and the capacitance value of the variable capacitor.
  • the potential (bias voltage) of the wafer 200 can be controlled via the impedance adjusting electrode 217c and the susceptor 217. In this embodiment, it is possible to arbitrarily select whether or not to perform the bias voltage control using the impedance adjusting electrode 217c.
  • the susceptor 217 is provided with a susceptor elevating mechanism 268 including a drive mechanism for elevating and lowering the susceptor. Further, the susceptor 217 is provided with a through hole 217a, and a wafer push-up pin 266 is provided on the bottom surface of the lower container 211. The through hole 217a and the wafer push-up pin 266 are provided at least three positions each facing each other. When the susceptor 217 is lowered by the susceptor elevating mechanism 268, the wafer push-up pin 266 is configured to penetrate through the through hole 217a.
  • the substrate mounting portion according to the present embodiment is mainly composed of the susceptor 217, the heater 217b, and the electrode 217c.
  • a gas supply head 236 is provided above the processing chamber 201, that is, above the upper container 210.
  • the gas supply head 236 includes a cap-shaped lid 233, a gas introduction port 234, a buffer chamber 237, an opening 238, a shielding plate 240, and a gas outlet 239, and allows the reaction gas to enter the processing chamber 201. It is configured to be able to supply.
  • the buffer chamber 237 has a function as a dispersion space for dispersing the reaction gas introduced from the gas introduction port 234.
  • the gas outlet 239 is configured as a slit-shaped opening provided along the inner circumference of the treatment chamber 201, and the reaction gas can be uniformly supplied in the circumferential direction toward the vicinity of the inner peripheral wall of the treatment chamber 201. It is configured as follows.
  • the gas inlet 234 is supplied with a downstream end of an oxygen-containing gas supply pipe 232a that supplies an oxygen (O 2 ) gas as an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas that supplies a hydrogen (H 2 ) gas as a hydrogen-containing gas.
  • the downstream end of the pipe 232b and the inert gas supply pipe 232c for supplying the nitrogen (N 2 ) gas as the inert gas are connected so as to merge.
  • the oxygen-containing gas supply pipe 232a is provided with an O 2 gas supply source 250a, a mass flow controller (MFC) 252a as a flow control device, and a valve 253a as an on-off valve.
  • MFC mass flow controller
  • the hydrogen-containing gas supply pipe 232b is provided with an H 2 gas supply source 250b, an MFC 252b, and a valve 253b.
  • the inert gas supply pipe 232c is provided with an N 2 gas supply source 250c, an MFC 252c, and a valve 253c.
  • a valve 243a is provided on the downstream side where the oxygen-containing gas supply pipe 232a, the hydrogen-containing gas supply pipe 232b, and the inert gas supply pipe 232c merge, and is connected to the upstream end of the gas introduction port 234.
  • the valves 253a, 253b, 253c, 243a are opened and closed, and the flow rate of each gas is adjusted by the MFC 252a, 252b, 252c, via the oxygen-containing gas supply pipe 232a, the hydrogen-containing gas supply pipe 232b, and the inert gas supply pipe 232c. Therefore, the processing gas such as oxygen-containing gas, hydrogen gas-containing gas, and inert gas can be supplied into the processing chamber 201.
  • gas supply head 236 (lid 233, gas introduction port 234, buffer chamber 237, opening 238, shielding plate 240, gas outlet 239), oxygen-containing gas supply pipe 232a, hydrogen-containing gas supply pipe 232b, inert
  • the gas supply pipe 232c, MFC252a, 252b, 252c, and valves 253a, 253b, 253c, 243a constitute a first gas supply unit (first gas supply system) according to the present embodiment.
  • the first gas supply unit is configured to supply gas as an oxygen-containing oxidation species source into the processing chamber 201.
  • the gas supplied from the first gas supply unit will be referred to as a first gas.
  • a gas supply ring 300 is provided above the center of the processing chamber 201.
  • the gas supply ring 300 includes a gas supply pipe 301 which is a ring-shaped nozzle, a gas introduction port 302, and a plurality of gas outlet holes 303, and is configured to be able to supply the reaction gas into the processing chamber 201. ..
  • the plurality of gas outlet holes 303 are arranged, for example, on the lower surface of the gas supply pipe 301 at equal intervals along the circumferential direction of the ring shape so that the reaction gas can be uniformly supplied in the circumferential direction of the processing chamber 201. It is configured in.
  • the gas introduction port 302 has a downstream end of an oxygen-containing gas supply pipe 232d that supplies O 2 gas as an oxygen-containing gas and a downstream end of a hydrogen-containing gas supply pipe 232e that supplies H 2 gas as a hydrogen-containing gas.
  • the inert gas supply pipe 232f that supplies N 2 gas as the inert gas is connected so as to merge.
  • the oxygen-containing gas supply pipe 232d is provided with an O 2 gas supply source 250d, an MFC 252d, and a valve 253d.
  • the hydrogen-containing gas supply pipe 232e is provided with an H 2 gas supply source 250e, an MFC 252e, and a valve 253e.
  • the inert gas supply pipe 232f is provided with an N 2 gas supply source 250f, an MFC 252f, and a valve 253f.
  • a valve 243c is provided on the downstream side where the oxygen-containing gas supply pipe 232d, the hydrogen-containing gas supply pipe 232e, and the inert gas supply pipe 232f meet, and is connected to the upstream end of the gas introduction port 302.
  • the valves 253d, 253e, 253f, 243c are opened and closed, and the flow rate of each gas is adjusted by the MFC 252d, 252e, 252f, via the oxygen-containing gas supply pipe 232d, the hydrogen-containing gas supply pipe 232e, and the inert gas supply pipe 232f. Therefore, the processing gas such as oxygen-containing gas, hydrogen gas-containing gas, and inert gas can be supplied into the processing chamber 201.
  • a second gas supply unit (second gas supply system) is configured.
  • the second gas supply unit is configured to supply the hydrogen concentration adjusting gas for adjusting the hydrogen concentration containing hydrogen into the processing chamber 201.
  • the gas supplied from the second gas supply unit will be referred to as a second gas.
  • the first gas supply unit is configured to supply the first gas to the outer peripheral region, which is the first region in the plasma generation space 201a (described later) along the inner wall of the processing chamber 201.
  • the second gas supply unit is configured to supply the second gas to the central region, which is a region surrounded by the outer peripheral region and is the second region in the plasma generation space 201a. That is, the first gas is supplied to the outer peripheral region in the processing chamber 201, and the second gas includes the region above the processing surface of the wafer 200 and is a region different from the outer peripheral region in the surface direction of the wafer 200. Supplied in the area.
  • the space in the processing chamber 201 is composed of an outer peripheral region along the inner wall of the processing chamber 201 and a central region surrounded by the outer peripheral region.
  • a gas exhaust port 235 for exhausting a reaction gas or the like from the inside of the processing chamber 201 is provided on the side wall of the lower container 211.
  • the upstream end of the gas exhaust pipe 231 is connected to the gas exhaust port 235.
  • the gas exhaust pipe 231 is provided with an APC (Auto Pressure Controller) valve 242 as a pressure regulator, a valve 243b as an on-off valve, and a vacuum pump 246 as a vacuum exhaust device.
  • the exhaust unit according to the present embodiment is mainly composed of a gas exhaust port 235, a gas exhaust pipe 231 and an APC valve 242, and a valve 243b.
  • the vacuum pump 246 may be included in the exhaust unit.
  • a spiral resonance coil 212 as a high-frequency electrode is provided on the outer periphery of the processing chamber 201, that is, outside the side wall of the upper container 210 so as to surround the processing chamber 201.
  • a matching device 274 that matches the impedance and output frequency of the RF sensor 272, the high frequency power supply 273, and the high frequency power supply 273 is connected to the resonance coil 212.
  • the high frequency power supply 273 supplies high frequency power (RF power) to the resonance coil 212.
  • the RF sensor 272 is provided on the output side of the high frequency power supply 273 and monitors the information of the supplied high frequency traveling wave and reflected wave.
  • the reflected wave power monitored by the RF sensor 272 is input to the matching unit 274, and the matching unit 274 uses the high frequency power supply 273 to minimize the reflected wave based on the reflected wave information input from the RF sensor 272. Controls impedance and frequency of output high frequency power.
  • the resonance coil 212 forms a standing wave having a predetermined wavelength
  • the winding diameter, winding pitch, and number of turns are set so as to resonate at a constant wavelength. That is, the electrical length of the resonance coil 212 is set to a length corresponding to an integral multiple of one wavelength at a predetermined frequency of the high frequency power supplied from the high frequency power supply 273.
  • the resonance coil 212 is 0.01 to 10 gauss by, for example, a high frequency power of 800 kHz to 50 MHz and 0.1 to 5 kW.
  • the coil has an effective cross-sectional area of 50 to 300 mm 2 and a coil diameter of 200 to 500 mm so as to be able to generate a magnetic field of about 2 to 60 times around the outer peripheral side of the plasma generation space 201a.
  • the notation of a numerical range such as "800 kHz to 50 MHz" in the present specification means that the lower limit value and the upper limit value are included in the range.
  • “800 kHz to 50 MHz” means "800 kHz or more and 50 MHz or less”. The same applies to other numerical ranges.
  • the frequency of the high frequency power is set to 27.12 MHz, and the electrical length of the resonance coil 212 is set to the length of one wavelength (about 11 meters).
  • the winding pitch of the resonance coil 212 is provided, for example, at equal intervals of 24.5 mm.
  • the winding diameter (diameter) of the resonance coil 212 is set to be larger than the diameter of the wafer 200.
  • the diameter of the wafer 200 is set to 300 mm, and the winding diameter of the resonance coil 212 is set to be 500 mm, which is larger than the diameter of the wafer 200.
  • Both ends of the resonant coil 212 are electrically grounded, at least one of which is a movable tap 213 to fine-tune the electrical length of the resonant coil 212 during the initial installation of the device or when changing processing conditions. It is grounded through.
  • Reference numeral 214 in FIG. 1 indicates the other fixed ground.
  • the position of the movable tap 213 is adjusted so that the resonance characteristic of the resonance coil 212 is substantially equal to that of the high frequency power supply 273.
  • a feeding portion is configured by a movable tap 215 between the grounded ends of the resonance coil 212.
  • the shielding plate 223 is provided to shield the electric field outside the resonance coil 212.
  • the plasma generation unit according to this embodiment is mainly composed of the resonance coil 212, the RF sensor 272, and the matching device 274.
  • the high frequency power supply 273 may be included as the plasma generation unit.
  • the plasma generation unit in the present embodiment is configured to generate plasma by an ICP (Inductively Coupled Plasma) method as follows.
  • the plasma generation circuit composed of the resonance coil 212 is composed of a parallel resonance circuit of RLC.
  • ICP Inductively Coupled Plasma
  • the plasma generation circuit when plasma is generated, fluctuations in capacitive coupling between the voltage part of the resonance coil 212 and plasma, fluctuations in inductive coupling between plasma generation space 201a and plasma, and excitation of plasma
  • the actual resonance frequency fluctuates slightly depending on the state and the like.
  • the RF sensor 272 detects and detects the reflected wave power from the resonance coil 212 when the plasma is generated.
  • the matching unit 274 has a function of correcting the output of the high frequency power supply 273 based on the reflected wave power.
  • the matching unit 274 uses the impedance of the high-frequency power supply 273 or the impedance of the high-frequency power supply 273 to minimize the reflected wave power based on the reflected wave power from the resonance coil 212 when the plasma detected by the RF sensor 272 is generated. Increase or decrease the output frequency.
  • the resonance coil 212 in the present embodiment is supplied with high-frequency power at the actual resonance frequency of the resonance coil containing plasma (or is matched with the actual impedance of the resonance coil containing plasma). (Because the high frequency power is supplied so as to do so), a standing wave is formed in which the phase voltage and the antiphase voltage are always offset.
  • the electrical length of the resonance coil 212 is the same as the wavelength of high frequency power, the highest phase current is generated at the electrical midpoint (node of zero voltage) of the coil. Therefore, in the vicinity of the electrical midpoint, there is almost no capacitive coupling with the processing chamber wall or the susceptor 217, and a ring-shaped inductive plasma having an extremely low electrical potential is formed.
  • the resonance coil 212 is provided so as to be wound around the outer periphery of the processing chamber 201, high-frequency power is supplied to the resonance coil 212, so that the resonance coil 212 is in the vicinity of the resonance coil 212 and the processing chamber 201 A ring-shaped plasma is generated in the region along the inner circumference of the coil. That is, this ring-shaped plasma is generated in the outer peripheral region in the processing chamber 201. In particular, in the present embodiment, this ring-shaped plasma is generated at a height at which the electrical midpoint of the resonance coil 212 is located, that is, at an intermediate height position between the upper end and the lower end of the resonance coil 212.
  • the controller 221 as a control unit connects the APC valve 242, the valve 243b and the vacuum pump 246 through the signal line A, the susceptor elevating mechanism 268 through the signal line B, and the heater power adjusting mechanism 276 and the impedance variable mechanism 275 through the signal line C.
  • the gate valve 244 is controlled through the signal line D
  • the RF sensor 272 the high frequency power supply 273 and the matching unit 274 are controlled through the signal line E
  • the MFC 252a to 252f and the valves 253a to 253f, 243a, 243c are controlled through the signal line F, respectively. Has been done.
  • the controller 221 which is a control unit (control means) is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 221a, a RAM (Random Access Memory) 221b, a storage device 221c, and an I / O port 221d.
  • the RAM 221b, the storage device 221c, and the I / O port 221d are configured so that data can be exchanged with the CPU 221a via the internal bus 221e.
  • An input / output device 222 configured as, for example, a touch panel or a display is connected to the controller 221.
  • the storage device 221c is composed of, for example, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), or the like.
  • a control program for controlling the operation of the substrate processing apparatus a program 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 221 can execute each procedure in the substrate processing step described later and obtain a predetermined result, and functions as a program.
  • this program recipe, control program, etc. are collectively referred to as a program.
  • the term program is used in the present specification, it may include only the program recipe alone, the control program alone, or both.
  • the RAM 221b is configured as a memory area (work area) in which programs, data, and the like read by the CPU 221a are temporarily held.
  • the I / O port 221d includes the above-mentioned MFC 252a to 252f, valves 253a to 253f, 243a, 243b, 243c, gate valve 244, APC valve 242, vacuum pump 246, RF sensor 272, high frequency power supply 273, matching unit 274, and susceptor elevation. It is connected to a mechanism 268, an impedance variable mechanism 275, a heater power adjustment mechanism 276, and the like.
  • the CPU 221a is configured to read and execute a control program from the storage device 221c and read a process recipe from the storage device 221c in response to an input of an operation command from the input / output device 222 or the like. Then, the CPU 221a adjusts the opening degree of the APC valve 242, opens and closes the valve 243b, and starts the vacuum pump 246 through the I / O port 221d and the signal line A so as to follow the contents of the read process recipe. Stopping, raising and lowering the susceptor lifting mechanism 268 through the signal line B, adjusting the amount of power supplied to the heater 217b by the heater power adjusting mechanism 276 through the signal line C, and adjusting the impedance value by the impedance variable mechanism 275, the signal line.
  • the controller 221 is stored in an external storage device (for example, magnetic tape, magnetic disk such as flexible disk or hard disk, optical disk such as CD or DVD, magneto-optical disk such as MO, semiconductor memory such as USB memory or memory card) 223. It can be configured by installing the above program on the computer.
  • the storage device 221c and the external storage device 223 are configured as computer-readable recording media. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium. In the present specification, when the term recording medium is used, the storage device 221c alone may be included, the external storage device 223 alone may be included, or both of them may be included.
  • 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 223.
  • FIG. 4 is a flow chart showing a substrate processing process according to the present embodiment.
  • the surface of the wafer 200 on which the silicon (Si) -containing film is formed is formed as one step of the manufacturing process of a semiconductor device such as a flash memory by using the above-mentioned substrate processing apparatus 100.
  • An example of a method of forming a silicon oxide (SiO) film by oxidation will be described.
  • the operation of each part constituting the substrate processing apparatus 100 is controlled by the controller 221.
  • the wafer 200 is carried into the processing chamber 201 and accommodated. Specifically, the susceptor elevating mechanism 268 lowers the susceptor 217 to the transfer position of the wafer 200. As a result, the wafer push-up pin 266 protrudes from the through hole 217a by a predetermined height from the surface of the susceptor 217.
  • the gate valve 244 is opened, and the wafer 200 is carried into the processing chamber 201 from the vacuum transfer chamber adjacent to the processing chamber 201 by using a wafer transfer mechanism (not shown).
  • the carried-in wafer 200 is supported in a horizontal posture on the wafer push-up pin 266.
  • the gate valve 244 is closed to seal the inside of the processing chamber 201.
  • the susceptor elevating mechanism 268 raises the susceptor 217, so that the wafer 200 is supported on the upper surface of the susceptor 217.
  • the temperature of the wafer 200 carried into the processing chamber 201 is raised.
  • the heater 217b is preheated, and by holding the wafer 200 on the susceptor 217 in which the heater 217b is embedded, the wafer 200 is heated to a predetermined value in the range of, for example, 150 to 750 ° C.
  • the wafer 200 is heated so as to have a temperature of 600 ° C.
  • the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246 via the gas exhaust pipe 231 to set the pressure in the processing chamber 201 to a predetermined value.
  • the vacuum pump 246 is operated at least until the substrate unloading step S160 described later is completed.
  • reaction gas supply step S130 Next, the supply of a mixed gas of O 2 gas and H 2 gas as the first gas, which is an oxygen-containing oxidation seed source gas, is started from the first gas supply unit to the outer peripheral region of the treatment chamber 201. Specifically, the valves 253a and 253b are opened, and the supply of the first gas into the processing chamber 201 is started via the gas outlet 239 while the flow rate is controlled by the MFC 252a and the MFC 252b.
  • the flow rate with the MFC 252a and MFC 252b By controlling the flow rate with the MFC 252a and MFC 252b, at least one of the total flow rate of the first gas and the composition of the first gas (particularly the hydrogen content) is adjusted.
  • the composition of the first gas can be easily adjusted by changing the mixing ratio (flow rate ratio) of the H 2 gas and the O 2 gas.
  • the total flow rate of the first gas is set to, for example, 1000 to 5000 sccm
  • the flow rate of the O 2 gas in the first gas is set to a predetermined value in the range of, for example, 20 to 2000 sccm, preferably 20 to 1000 sccm.
  • the flow rate of the H 2 gas in the first gas is set to a predetermined value within the range of, for example, 20 to 1000 sccm, preferably 20 to 500 sccm.
  • the content ratio of the H 2 gas and the O 2 gas contained in the first gas shall be a predetermined value in the range of 0: 100 to 95: 5.
  • the ratio of the H 2 gas (the content of hydrogen contained in the first gas) is set to a predetermined value within the range of 0 to 95%. More specifically, for example, the total flow rate of the first gas is 1000 sccm, and the content ratio of H 2 gas and O 2 gas is 10:90 (hydrogen content 10%).
  • the supply of a mixed gas of O 2 gas and H 2 gas as the second gas is started from the second gas supply unit to the central region of the processing chamber 201.
  • the valve 253d and the valve 253e are opened, and while the flow rate is controlled by the MFC 252d and the MFC 252e, the supply of the second gas into the processing chamber 201 is started through the gas outlet hole 303 provided in the gas supply ring 300. To do.
  • the flow rate with the MFC 252d and the MFC 252e By controlling the flow rate with the MFC 252d and the MFC 252e, at least one of the total flow rate of the second gas and the composition of the second gas (particularly the hydrogen content) is adjusted. Similar to the first gas, the composition of the second gas can be easily adjusted by changing the mixing ratio of the H 2 gas and the O 2 gas.
  • the total flow rate of the second gas is equal to or less than the total flow rate of the first gas, for example, 100 to 5000 sccm
  • the flow rate of the O 2 gas in the second gas is, for example, 0 to 5000 sccm, preferably 0 to 5000 sccm. Is a predetermined value within the range of 0 to 500 sccm.
  • the flow rate of the H 2 gas in the second gas is set to a predetermined value in the range of, for example, 0 to 5000 sccm, preferably 0 to 500 sccm.
  • the ratio of the H 2 gas contained in the second gas (that is, the hydrogen content of the first gas) is set to a predetermined value within the range of 0 to 100%.
  • the total flow rate of the second gas is preferably equal to or less than that of the first gas.
  • the concentration and content ratio of the H 2 gas and the O 2 gas in the plasma generation region (described later) in the processing chamber 201 are greatly affected by the second gas. This is because it becomes difficult to control plasma excitation in the plasma generation region and control the generation of oxidized species generated by plasma. Therefore, as a particularly preferable example, for example, the total flow rate of the second gas is 100 sccm, and the content ratio of the H 2 gas and the O 2 gas is 20:80 (hydrogen content 20%).
  • Control of hydrogen concentration distribution In this step, it is possible to control the hydrogen concentration distribution in the processing chamber 201 by controlling at least one of the flow rate and the hydrogen content of each of the first gas and the second gas.
  • the hydrogen concentration distribution is controlled so that the density distribution of oxidized species in the plasma treatment step described later becomes desired. It is desirable that the hydrogen content of the second gas is adjusted to be different from the hydrogen content of the first gas.
  • the hydrogen content of the second gas can be adjusted to be higher than the hydrogen content of the first gas, or can be adjusted to be lower than the hydrogen content of the first gas.
  • the exhaust gas in the processing chamber 201 is controlled by adjusting the opening degree of the APC valve 242 so that the pressure in the processing chamber 201 becomes a predetermined pressure in the range of, for example, 5 to 260 Pa. In this way, while appropriately exhausting the inside of the processing chamber 201, the supply of the first gas and the second gas is continued until the end of the plasma processing step S140 described later.
  • Pulsma processing step S140 When the pressure in the processing chamber 201 stabilizes, the application of high-frequency power to the resonance coil 212 is started from the high-frequency power supply 273. As a result, a high-frequency electric field is formed in the plasma generation space 201a to which the O 2 gas and the H 2 gas are supplied, and the electric field causes the electric field to be located at a height corresponding to the electrical midpoint of the resonance coil 212 in the plasma generation space. , The ring-shaped inductive plasma with the highest plasma density is excited.
  • Plasma-like O 2 gas and H 2 gas dissociate, and oxygen radicals such as O radicals including O and hydroxyl radicals (OH radicals), and oxidized species such as atomic oxygen (O), ozone (O 3 ), and oxygen ions. Is generated.
  • O radicals including O and hydroxyl radicals (OH radicals)
  • oxidized species such as atomic oxygen (O), ozone (O 3 ), and oxygen ions. Is generated.
  • the first gas is supplied to the plasma generation region, which is the region where plasma is generated at the first plasma density.
  • the first gas is supplied to the plasma generation region in the outer peripheral region in the processing chamber 201 close to the resonance coil 212, which is the region in which the ring-shaped plasma is excited, and is mainly the first.
  • the above-mentioned oxidized species are produced by plasma-exciting the gas.
  • the second gas is a region where plasma is generated at a second plasma density lower than the first plasma density, or a region where plasma is not generated (the second plasma density is substantially 0). It is supplied to a non-plasma generation region (a region). That is, the second gas is supplied to a region where the plasma density is different from that of the first gas. In this embodiment, in particular, the second gas is supplied to the non-plasma generation region formed inside the ring-shaped plasma.
  • At least a part of the outer peripheral region of the processing chamber 201 is a plasma generation region where ring-shaped plasma is generated along the inner wall of the processing chamber 201, and the central region of the processing chamber 201 is non-plasma. It becomes a generation area.
  • the oxidized species generated by the plasma loses or reduces (that is, deactivates) its ability as an oxidized species (oxidizing ability) when it reacts with hydrogen in the atmosphere. Therefore, the decay rate (attenuation amount) of the density (concentration) of the oxidized species in the atmosphere changes according to the hydrogen concentration in the atmosphere in which the oxidized species are present. The higher the hydrogen concentration, the higher the attenuation of the oxidized species, and the lower the hydrogen concentration, the lower the attenuation of the oxidized species.
  • the oxidized species generated in the plasma generation region diffuses in the plasma non-generation region, it reacts with hydrogen in the plasma non-generation region and is gradually deactivated. Therefore, the attenuation of the density of oxidized species diffused in the non-plasma region can be adjusted by the hydrogen concentration in the region. That is, the density distribution of oxidized species in the non-plasma generation region can be arbitrarily adjusted by controlling the hydrogen concentration distribution in the region.
  • the wafer 200 in the region is adjusted. Control the hydrogen concentration distribution in the in-plane direction. Then, by controlling the hydrogen concentration distribution, the density distribution of the oxidized species diffused in the space above the wafer 200 is adjusted. The oxidized species whose density distribution in the in-plane direction of the wafer 200 is adjusted in this way is supplied to the surface of the wafer 200.
  • the method of controlling the hydrogen concentration distribution in the non-plasma generation region in the present embodiment will be described in detail in the description of the examples according to the present embodiment described later.
  • the hydrogen concentration distribution in the non-plasma generation region is the distance from the plasma generation region, more specifically, the distance from the region where the ring-shaped plasma is formed in the direction from the outer circumference to the center of the processing chamber 201. It is controlled accordingly.
  • Oxidized species generated by the ring-shaped plasma formed in the outer peripheral region are supplied to the wafer 200 while being diffused in the upper region (upper space) of the processing surface of the wafer 200 from the outer circumference of the wafer 200 toward the center. ..
  • the ring-shaped plasma is formed with a substantially uniform density (intensity) in the inner peripheral direction of the processing chamber 201, and the density of the oxidized species generated by the plasma is also in the inner peripheral direction of the processing chamber 201. Can be regarded as substantially uniform.
  • the density distribution of oxidized species in the inner peripheral direction of the processing chamber 201 can be controlled to be an arbitrary distribution while making the above uniform.
  • the type of oxidized species whose density distribution is controlled is not particularly limited, but the density distribution of oxygen radicals and atomic oxygen (O) diffused in the processing chamber 201 without being accelerated by the electromagnetic field can be obtained.
  • This embodiment is suitable for control.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining plasma generated on the wafer 200.
  • the plasma generated by the plasma generating unit according to the present embodiment is formed in a ring shape on the outer edge of the wafer 200 or above the outer edge thereof in the outer peripheral region in the processing chamber 201 near the resonance coil 212. ..
  • the plasma density intensity becomes high in the outer peripheral region of the wafer 200, and the plasma density becomes low or becomes substantially zero in the central region where the wafer 200 is placed.
  • the density distribution of plasma becomes non-uniform in the plane direction of the wafer 200 in the plasma generation space 201a.
  • the plasma is formed so that the density of the plasma in the outer peripheral region is higher than the density of the plasma in the central region.
  • oxidized species are generated in the outer peripheral region of the wafer 200 on which the plasma is formed, diffused in the central region, reach the wafer 200, and contribute to film formation.
  • the ring-shaped plasma P which is the source of the oxidized species, is biased to the outer peripheral region of the wafer 200, and reacts with hydrogen in the atmosphere (H 2 gas in this embodiment) in the process of diffusing the oxidized species and gradually loses. I will keep it alive. Therefore, the density of oxidized species tends to decrease according to the distance from the plasma P.
  • FIG. 6 shows the relationship between the distance from the plasma and the density of the oxidized species when the hydrogen concentration distribution in the upper space (for example, in the central region) of the wafer 200 in which the oxidized species diffuses is made uniform (comparative example). It is a figure which shows.
  • Plasma P1 and plasma P2 in FIGS. 6 (A) to 6 (C) are a part of plasma P generated at positions facing each other with the center of the wafer 200 interposed therebetween, as shown in FIG. 5, respectively. Is.
  • the density of the oxidized species generated by the plasma P1 decreases (attenuates) in a convex curved shape with the distance from the plasma P1 above the wafer 200. ).
  • the density of the oxidized species generated by the plasma P2 on the side facing the plasma P1 is also a convex curved shape above the wafer 200 according to the distance from the plasma P2. Decreases to.
  • the distribution of the density of oxidized species above the wafer 200 generated and diffused by the ring-shaped plasma P formed on the outer edge of the wafer 200 or above the outer edge thereof is as shown in FIG. 6 (C).
  • the substrate processing apparatus 100 in the present embodiment by controlling the concentration distribution of hydrogen in the processing chamber 201 as follows, the oxidized species generated by the plasma that is non-uniform in the plane direction of the wafer 200 The density distribution can be made uniform in the in-plane direction of the wafer.
  • FIG. 7 shows the plasma in the case where the hydrogen concentration distribution in the atmosphere in the space where the oxidized species diffuses is uniformly set to 5% and the case where the hydrogen concentration distribution is uniformly set to 20%. It is a figure which shows the relationship between the distance from, and the density
  • FIG. 8 is a diagram showing an example in which the density distribution of oxidized species is controlled by adjusting the hydrogen concentration distribution in the space where the oxidized species diffuses according to the distance from the plasma.
  • the broken line in FIG. 8 shows the relationship between the density of the oxidized species and the distance from the plasma when the hydrogen concentration in the space where the oxidized species diffuses is uniformly set to 10% (before adjustment).
  • the solid line shows the relationship between the density of oxidized species and the distance from the plasma when the distribution of hydrogen concentration in the space where the oxidized species diffuses is adjusted from the broken line (before adjustment) to (after adjustment). ..
  • the density distribution of the oxidized species with respect to the distance from the plasma has an upwardly convex curved shape.
  • the degree to which the density of oxidized species decreases with respect to the distance from the plasma is relatively larger in the space where the hydrogen concentration is high than in the space where the hydrogen concentration is low. Therefore, in the adjusted example shown by the solid line, the density of the oxidized species is increased by supplying another gas having a different hydrogen concentration, which is a hydrogen concentration adjusting gas, to a specific region in the space where the oxidized species diffuses. Adjust the distribution so that it is linear with respect to the distance from the plasma.
  • another gas having a different hydrogen concentration which is a hydrogen concentration adjusting gas
  • hydrogen is locally generated with respect to the upper space near the center of the wafer 200 (hereinafter referred to as the wafer center upper space) arranged in the space where the oxidized species diffuses.
  • a gas having a hydrogen concentration of 20% is supplied as a concentration adjusting gas.
  • the hydrogen concentration in the space above the center of the wafer is locally increased, and the distribution of the hydrogen concentration is graded so that the hydrogen concentration decreases as the distance from the space above the center of the wafer increases.
  • the hydrogen concentration in the space above the wafer center and the gradient of the hydrogen concentration that changes as the distance from the space above the wafer center are adjusted so that the density distribution of the oxidized species with respect to the distance from the plasma becomes linear (linear). ..
  • These adjustments can be performed, for example, by controlling at least one of the hydrogen concentration and the flow rate of the hydrogen concentration adjusting gas.
  • the second gas is supplied to the space directly below the gas outlet hole 303 provided in the gas supply ring 300.
  • the space directly below the wafer can be considered to correspond to the space above the center of the wafer described above. That is, in this embodiment, the hydrogen concentration in the space immediately below the gas is locally increased by locally supplying the second gas having a hydrogen content ratio higher than that of the first gas.
  • the distribution of hydrogen concentration is gradient so that the hydrogen concentration decreases as the distance from the space directly below the space increases (that is, the hydrogen concentration approaches 10%, which is the hydrogen concentration of the first gas).
  • the adjustment of these hydrogen concentration distributions can be performed mainly by controlling at least one of the flow rate of the second gas and the hydrogen content ratio. Further, it is desirable to adjust by controlling at least one of the flow rate and the hydrogen content ratio of the first gas in addition to the flow rate and the hydrogen content ratio of the second gas. Further, the adjustment can be performed by adjusting the supply flow velocity and the supply direction of at least one of the first gas and the second gas.
  • the density distribution of the oxidized species generated by the plasma P1 decays linearly above the wafer 200 as the distance from the plasma P1 increases.
  • the hydrogen concentration distribution is adjusted so as to be performed.
  • the density distribution of the oxidized species generated by the plasma P2 on the side facing the plasma P1 becomes larger in the distance from the plasma P2 above the wafer 200.
  • the hydrogen concentration distribution is adjusted so that it decays linearly.
  • FIG. 9 (C) the density distribution above the wafer 200 of the oxidized species generated by the ring-shaped plasma P containing the plasma P1 and the plasma P2 is shown in FIGS. 9 (A) and 9 (C).
  • the density distributions of the oxidized species in B) are added together. Therefore, the density distribution above the wafer 200 of the oxidized species generated by the ring-shaped plasma P is flat and uniform in the in-plane direction of the wafer 200, and is uniform in the in-plane direction with respect to the processing surface of the wafer 200. Oxidized species are supplied as such. That is, an oxide film having good in-plane uniformity can be formed on the wafer 200.
  • the hydrogen concentration in the second gas near the center of the processing chamber 201 (center of the wafer 200) is increased so that the attenuation characteristics of the oxidized species density become linear. That is, the hydrogen concentration in the second gas supplied to the central region is made higher than the hydrogen concentration in the first gas supplied to the outer peripheral region, and the hydrogen concentration distribution in the processing chamber 201 is adjusted to obtain the hydrogen concentration distribution.
  • the hydrogen concentration in the second gas supplied to the central region is made higher than the hydrogen concentration in the first gas supplied to the outer peripheral region, and the hydrogen concentration distribution in the processing chamber 201 is adjusted to obtain the hydrogen concentration distribution.
  • the distribution of the hydrogen concentration in the processing chamber 201 can be adjusted by adjusting the supply flow rate and mixing ratio of the first gas and the second gas in the processing chamber 201, the hydrogen content, and the like. That is, by adjusting the concentration distribution of hydrogen in the processing chamber 201, it is possible to control the density distribution (concentration distribution) of the oxidized species supplied to the wafer 200 so as to have an arbitrary distribution.
  • the in-plane distribution of the oxidized species supplied to the processed surface of the wafer 200 can be an arbitrary distribution such as a uniform distribution, a central convex distribution, a central concave distribution, and the like. It becomes possible to control.
  • the present invention is not limited to this, and the hydrogen content in the second gas is not limited to this. May be controlled to be lower than the hydrogen content in the first gas. This makes it possible to lower the hydrogen concentration in the central region in the processing chamber 201 as compared with the outer peripheral region and adjust the density distribution of the oxidized species so as to suppress the attenuation of the oxidized species in the central region.
  • the hydrogen concentration distribution in the processing chamber can be adjusted so that the density distribution of the oxidized species in the in-plane direction of the wafer 200 has a uniform distribution as a central convex distribution or a central concave distribution close to a uniform distribution. ..
  • the hydrogen content of the first gas and the second gas it is possible to control the density distribution of the oxidized species.
  • the first gas as the oxidation seed source gas and the second gas as the hydrogen concentration adjusting gas are supplied to each of the plasma generation region and the plasma non-generation region in the treatment chamber 201 to supply the treatment chamber.
  • An example of adjusting the hydrogen concentration distribution in 201 has been described.
  • the technique in the present disclosure is not limited to this, and can be suitably used when the plasma density in the plasma generation space is non-uniform (that is, there is a bias). In such a case, the density distribution of the oxidized species generated by the plasma is also biased due to the bias of the plasma density. Therefore, the density distribution of the oxidized species in the treatment chamber is desired to be distributed (particularly the surface of the wafer).
  • the hydrogen concentration adjusting gas is individually supplied to the processing chamber separately from the oxidation seed source gas according to the distribution of the plasma density in the processing chamber, and the hydrogen concentration distribution in the processing chamber is adjusted. Therefore, the density distribution of the oxidized species can be controlled to be a desired distribution.
  • the present invention is not limited to these treatments and is applied to any technique for treating a substrate using plasma.
  • it can be applied to a modification treatment and a doping treatment for a film formed on a substrate surface using plasma, a reduction treatment for an oxide film, an etching treatment for the film, a resist ashing treatment, and the like.
  • one gas supply unit for supplying the hydrogen concentration adjusting gas is provided in the central region in addition to the outer peripheral region of the processing chamber 201 , but the present invention is not limited to this, and the center of the processing chamber 201 is not limited to this.
  • a plurality of gas supply units for supplying the hydrogen concentration adjusting gas to the region may be provided, and at least one of the flow rate of the supplied hydrogen concentration adjusting gas and the gas mixing ratio (hydrogen content ratio) may be individually controlled. ..
  • the hydrogen concentration distribution in the central region can be finely adjusted (with good controllability).
  • a gas supply that supplies a hydrogen concentration adjusting gas to a specific position in the circumferential direction so as to correct the deviation of the oxide density in the circumferential direction. Further parts may be provided.
  • the present invention is not limited to this, and the first gas and the second gas may be supplied at different timings.
  • an example of using an ICP type substrate processing apparatus has been described, but the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, an MMT (Modified Magnetron Type) type substrate processing apparatus or the like.
  • MMT Modified Magnetron Type
  • Substrate processing equipment 100 Wafer 201 Processing room 221 Controller

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Abstract

基板上に供給される酸化種の面内分布を制御することができる。　基板を処理室内に収容する工程と、処理室内に酸素を含有する第１ガスを供給する工程と、第１ガスを励起して処理室内にプラズマを生成する工程と、処理室内に水素を含有する第２ガスを供給し、プラズマの処理室内における密度分布に応じて処理室内における水素の濃度分布を調整する工程と、プラズマにより生成された酸化種により基板を処理する工程と、を有する。

Description

半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
　本開示は、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラムに関する。
　フラッシュメモリ等の半導体装置のパターンを形成する際、製造工程の一工程として、基板に酸化処理や窒化処理等の所定の処理を行う工程が実施される場合がある。
　例えば、特許文献１には、プラズマ励起した処理ガスを用いて基板上に形成されたパターン表面を改質処理することが開示されている。
特開２０１４－７５５７９号公報
　本開示の目的は、基板上に供給される酸化種の面内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。
　本開示の一態様によれば、
　基板を処理室内に収容する工程と、
　前記処理室内に酸素を含有する第１ガスを供給する工程と、
　前記第１ガスを励起して前記処理室内にプラズマを生成する工程と、
　前記処理室内に水素を含有する第２ガスを供給し、前記プラズマの前記処理室内における密度分布に応じて前記処理室内における水素の濃度分布を調整する工程と、
　前記プラズマにより生成された酸化種により前記基板を処理する工程と、
　を有する技術が提供される。
　本開示によれば、基板上に供給される酸化種の面内分布を制御することが可能となる。
本開示の一実施形態に係る基板処理装置の概略断面図。 本開示の実施形態に係る基板処理装置のプラズマ生成原理を説明する説明図。 本開示の一実施形態に係る基板処理装置の制御部（制御手段）の構成を示す図。 本開示の一実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図。 基板上に形成されるプラズマを説明するための模式図である。 （Ａ）は、水素濃度分布が一定の場合のプラズマＰ１からの距離と、このプラズマＰ１により生成される酸化種の密度との関係を示す図であり、（Ｂ）は、水素濃度分布が一定の場合のプラズマＰ２からの距離と、このプラズマＰ２により生成される酸化種の密度との関係を示す図であり、（Ｃ）は、水素濃度分布が一定の場合のプラズマＰ１，Ｐ２により基板上に生成される酸化種の分布を示す図である。 水素濃度と、プラズマＰからの距離と、このプラズマＰにより生成される酸化種の密度との関係を示す図である。 処理室２０１内の水素濃度分布を調整前と調整後のプラズマＰからの距離と、このプラズマＰにより生成される酸化種の密度との関係を説明するための図である。 （Ａ）は、水素濃度分布を調整後のプラズマＰ１からの距離と、このプラズマＰ１により生成される酸化種の密度との関係を示す図であり、（Ｂ）は、水素濃度分布を調整後のプラズマＰ２からの距離と、このプラズマＰ２により生成される酸化種の密度との関係を示す図であり、（Ｃ）は、水素濃度分布を調整後のプラズマＰ１，Ｐ２により基板上に生成される酸化種の分布を示す図である。
＜本開示の第一の実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
　本開示の第１実施形態に係る基板処理装置について、図１及び図２を用いて以下に説明する。本実施形態に係る基板処理装置は、主に基板面上に形成された膜に対して酸化処理を行うように構成されている。
（処理室）
　基板処理装置１００は、ウエハ２００をプラズマを用いて処理する処理炉２０２を備えている。処理炉２０２には、処理室２０１を構成する処理容器２０３が設けられている。処理容器２０３は、第１の容器であるドーム型の上側容器２１０と、第２の容器である碗型の下側容器２１１とを備えている。上側容器２１０が下側容器２１１の上に被さることにより、処理室２０１が形成される。上側容器２１０は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）または石英（ＳｉＯ2）等の非金属材料で形成されており、下側容器２１１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）で形成されている。
　また、下側容器２１１の下部側壁には、ゲートバルブ２４４が設けられている。ゲートバルブ２４４は、開いているとき、搬送機構（図示せず）を用いて、搬入出口２４５を介して、処理室２０１内へウエハ２００を搬入したり、処理室２０１外へとウエハ２００を搬出したりすることができるように構成されている。ゲートバルブ２４４は、閉まっているときには、処理室２０１内の気密性を保持する仕切弁となるように構成されている。
　処理室２０１は、周囲にコイル２１２が設けられているプラズマ生成空間２０１ａと、プラズマ生成空間２０１ａに連通し、ウエハ２００が処理される基板処理空間２０１ｂを有する。プラズマ生成空間２０１ａはプラズマが生成される空間であって、処理室の内、コイル２１２の下端より上方であって、且つコイル２１２の上端より下方の空間を言う。一方、基板処理空間２０１ｂは、基板がプラズマを用いて処理される空間であって、コイル２１２の下端より下方の空間を言う。本実施形態では、プラズマ生成空間２０１ａと基板処理空間２０１ｂの水平方向の径は略同一となるように構成されている。
（サセプタ）
　処理室２０１の底側中央には、ウエハ２００を載置する基板載置部（基板載置台）を構成するサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７は例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、セラミックス、石英等の非金属材料から形成されている。
　サセプタ２１７の内部には、加熱機構としてのヒータ２１７ｂが一体的に埋め込まれている。ヒータ２１７ｂは、電力が供給されると、ウエハ２００表面を例えば２５℃から７５０℃程度まで加熱することができるように構成されている。
　サセプタ２１７は、下側容器２１１とは電気的に絶縁されている。インピーダンス調整電極２１７ｃはサセプタ２１７内部に設けられており、インピーダンス調整部としてのインピーダンス可変機構２７５を介して接地されている。インピーダンス可変機構２７５はコイルや可変コンデンサにより構成されており、コイルのインダクタンス及び抵抗並びに可変コンデンサの容量値を制御することにより、インピーダンスを変化させることができるように構成されている。これによって、インピーダンス調整電極２１７ｃ及びサセプタ２１７を介して、ウエハ２００の電位（バイアス電圧）を制御できる。なお、本実施形態においてインピーダンス調整電極２１７ｃを用いたバイアス電圧制御を行うか、もしくは行わないかは任意に選択することができる。
　サセプタ２１７には、サセプタを昇降させる駆動機構を備えるサセプタ昇降機構２６８が設けられている。また、サセプタ２１７には貫通孔２１７ａが設けられるとともに、下側容器２１１の底面にはウエハ突上げピン２６６が設けられている。貫通孔２１７ａとウエハ突上げピン２６６は互いに対向する位置に、少なくとも各３箇所ずつ設けられている。サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられたときには、ウエハ突上げピン２６６が貫通孔２１７ａを突き抜けるように構成されている。
　主に、サセプタ２１７及びヒータ２１７ｂ、電極２１７ｃにより、本実施形態に係る基板載置部が構成されている。
（第１ガス供給部）
　処理室２０１の上方、つまり上側容器２１０の上部には、ガス供給ヘッド２３６が設けられている。ガス供給ヘッド２３６は、キャップ状の蓋体２３３と、ガス導入口２３４と、バッファ室２３７と、開口２３８と、遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９とを備え、反応ガスを処理室２０１内へ供給できるように構成されている。バッファ室２３７は、ガス導入口２３４より導入される反応ガスを分散する分散空間としての機能を持つ。ガス吹出口２３９は、処理室２０１の内周に沿って設けられたスリット状の開口として構成されており、処理室２０１の内周壁近傍に向けて、その周方向において均等に反応ガスを供給できるように構成されている。
　ガス導入口２３４には、酸素含有ガスとしての酸素（Ｏ2）ガスを供給する酸素含有ガス供給管２３２ａの下流端と、水素含有ガスとしての水素（Ｈ2）ガスを供給する水素含有ガス供給管２３２ｂの下流端と、不活性ガスとしての窒素（Ｎ2）ガスを供給する不活性ガス供給管２３２ｃと、が合流するように接続されている。酸素含有ガス供給管２３２ａには、Ｏ2ガス供給源２５０ａ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２５２ａ、開閉弁としてのバルブ２５３ａが設けられている。水素含有ガス供給管２３２ｂには、Ｈ2ガス供給源２５０ｂ、ＭＦＣ２５２ｂ、バルブ２５３ｂが設けられている。不活性ガス供給管２３２ｃには、Ｎ2ガス供給源２５０ｃ、ＭＦＣ２５２ｃ、バルブ２５３ｃが設けられている。酸素含有ガス供給管２３２ａと水素含有ガス供給管２３２ｂと不活性ガス供給管２３２ｃとが合流した下流側には、バルブ２４３ａが設けられ、ガス導入口２３４の上流端に接続されている。バルブ２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ，２４３ａを開閉させ、ＭＦＣ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃによりそれぞれのガスの流量を調整しつつ、酸素含有ガス供給管２３２ａ、水素含有ガス供給管２３２ｂ、不活性ガス供給管２３２ｃを介して、酸素含有ガス、水素ガス含有ガス、不活性ガス等の処理ガスを処理室２０１内へ供給できるように構成されている。
　主に、ガス供給ヘッド２３６（蓋体２３３、ガス導入口２３４、バッファ室２３７、開口２３８、遮蔽プレート２４０、ガス吹出口２３９）、酸素含有ガス供給管２３２ａ、水素含有ガス供給管２３２ｂ、不活性ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃ、バルブ２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ，２４３ａにより、本実施形態に係る第１ガス供給部（第１ガス供給系）が構成されている。第１ガス供給部は、処理室２０１内に、酸素を含有する酸化種源としてのガスを供給するよう構成されている。以下において、第１ガス供給部から供給されるガスを第１ガスと称する。
（第２ガス供給部）
　処理室２０１の中央上方には、ガス供給リング３００が設けられている。ガス供給リング３００は、リング形状のノズルであるガス供給管３０１と、ガス導入口３０２と、複数のガス吹出孔３０３とを備え、反応ガスを処理室２０１内へ供給できるように構成されている。複数のガス吹出孔３０３は、例えばガス供給管３０１の下面に、リング形状の周方向に沿って均等な間隔をなすように配置され、処理室２０１の周方向において均等に反応ガスを供給できるように構成されている。
　ガス導入口３０２には、酸素含有ガスとしてのＯ2ガスを供給する酸素含有ガス供給管２３２ｄの下流端と、水素含有ガスとしてのＨ2ガスを供給する水素含有ガス供給管２３２ｅの下流端と、不活性ガスとしてのＮ2ガスを供給する不活性ガス供給管２３２ｆと、が合流するように接続されている。酸素含有ガス供給管２３２ｄには、Ｏ2ガス供給源２５０ｄ、ＭＦＣ２５２ｄ、バルブ２５３ｄが設けられている。水素含有ガス供給管２３２ｅには、Ｈ2ガス供給源２５０ｅ、ＭＦＣ２５２ｅ、バルブ２５３ｅが設けられている。不活性ガス供給管２３２ｆには、Ｎ2ガス供給源２５０ｆ、ＭＦＣ２５２ｆ、バルブ２５３ｆが設けられている。酸素含有ガス供給管２３２ｄと水素含有ガス供給管２３２ｅと不活性ガス供給管２３２ｆとが合流した下流側には、バルブ２４３ｃが設けられ、ガス導入口３０２の上流端に接続されている。バルブ２５３ｄ，２５３ｅ，２５３ｆ，２４３ｃを開閉させ、ＭＦＣ２５２ｄ，２５２ｅ，２５２ｆによりそれぞれのガスの流量を調整しつつ、酸素含有ガス供給管２３２ｄ、水素含有ガス供給管２３２ｅ、不活性ガス供給管２３２ｆを介して、酸素含有ガス、水素ガス含有ガス、不活性ガス等の処理ガスを処理室２０１内へ供給できるように構成されている。
　主に、ガス供給リング３００、酸素含有ガス供給管２３２ｄ、水素含有ガス供給管２３２ｅ、不活性ガス供給管２３２ｆ、ＭＦＣ２５２ｄ，２５２ｅ，２５２ｆ、バルブ２５３ｄ，２５３ｅ，２５３ｆ，２４３ｃにより、本実施形態に係る第２ガス供給部（第２ガス供給系）が構成されている。第２ガス供給部は、処理室２０１内に、水素を含有する水素濃度を調整するための水素濃度調整ガスを供給するよう構成されている。以下において、第２ガス供給部から供給されるガスを第２ガスと称する。
　第１ガス供給部は、処理室２０１の内壁に沿ったプラズマ生成空間２０１ａ（後述）内の第１の領域である外周領域に、第１ガスを供給するよう構成されている。また、第２ガス供給部は、外周領域に囲まれた領域であって、プラズマ生成空間２０１ａ内の第２の領域である中央領域に、第２ガスを供給するよう構成されている。つまり、第１ガスは、処理室２０１内の外周領域に供給され、第２ガスは、ウエハ２００の処理面の上方領域を含み、且つ外周領域とはウエハ２００の面方向において異なる領域である中央領域に供給される。処理室２０１内の空間は、処理室２０１の内壁に沿った外周領域と、外周領域に囲まれた中央領域とで構成されている。
　第１ガス供給部と第２ガス供給部によれば、第１ガスおよび第２ガスそれぞれについて、Ｏ2ガスとＨ2ガスの混合比（流量比）やその総流量を調整することが可能である。よって、処理室２０１内の外周領域と中央領域との各領域に供給されるＯ2ガスとＨ2ガスの混合比やその総流量を調整することが可能である。
（排気部）
　下側容器２１１の側壁には、処理室２０１内から反応ガスなどを排気するガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５には、ガス排気管２３１の上流端が接続されている。ガス排気管２３１には、圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４２、開閉弁としてのバルブ２４３ｂ、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が設けられている。
　主に、ガス排気口２３５、ガス排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４２、バルブ２４３ｂにより、本実施形態に係る排気部が構成されている。尚、真空ポンプ２４６を排気部に含めても良い。
（プラズマ生成部）
　処理室２０１の外周部、すなわち上側容器２１０の側壁の外側には、処理室２０１を囲うように、高周波電極としての、螺旋状の共振コイル２１２が設けられている。共振コイル２１２には、ＲＦセンサ２７２、高周波電源２７３、高周波電源２７３のインピーダンスや出力周波数の整合を行う整合器２７４が接続される。
　高周波電源２７３は、共振コイル２１２に高周波電力（ＲＦ電力）を供給するものである。ＲＦセンサ２７２は高周波電源２７３の出力側に設けられ、供給される高周波の進行波や反射波の情報をモニタする。ＲＦセンサ２７２によってモニタされた反射波電力は整合器２７４に入力され、整合器２７４は、ＲＦセンサ２７２から入力された反射波の情報に基づいて、反射波が最小となるよう、高周波電源２７３のインピーダンスや出力される高周波電力の周波数を制御する。
　共振コイル２１２は、所定の波長の定在波を形成するため、一定の波長で共振するように巻径、巻回ピッチ、巻数が設定される。すなわち、共振コイル２１２の電気的長さは、高周波電源２７３から供給される高周波電力の所定周波数における１波長の整数倍に相当する長さに設定される。
　具体的には、印加する電力や発生させる磁界強度または適用する装置の外形などを勘案し、共振コイル２１２は、例えば、８００ｋＨｚ～５０ＭＨｚ、０．１～５ＫＷの高周波電力によって０．０１～１０ガウス程度の磁場を発生し得る様に、５０～３００ｍｍ2の有効断面積であって且つ２００～５００ｍｍのコイル直径とされ、プラズマ生成空間２０１ａの外周側に２～６０回程度巻回される。なお、本明細書における「８００ｋＨｚ～５０ＭＨｚ」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。例えば、「８００ｋＨｚ～５０ＭＨｚ」とは「８００ｋＨｚ以上５０ＭＨｚ以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
　本実施形態では、高周波電力の周波数を２７．１２ＭＨｚ、共振コイル２１２の電気的長さを１波長の長さ（約１１メートル）に設定している。共振コイル２１２の巻回ピッチは、例えば、２４．５ｍｍ間隔で等間隔となるように設けられる。また、共振コイル２１２の巻径（直径）はウエハ２００の直径よりも大きくなるように設定される。本実施形態では、ウエハ２００の直径を３００ｍｍとし、共振コイル２１２の巻径はウエハ２００の直径よりも大きい５００ｍｍとなるように設けられる。
　共振コイル２１２の両端は電気的に接地され、そのうちの少なくとも一端は、装置の最初の設置の際又は処理条件の変更の際に共振コイル２１２の電気的長さを微調整するため、可動タップ２１３を介して接地される。図１中の符号２１４は他方の固定グランドを示す。可動タップ２１３は、共振コイル２１２の共振特性を高周波電源２７３と略等しくするように位置が調整される。さらに、装置の最初の設置の際又は処理条件の変更の際に共振コイル２１２のインピーダンスを微調整するため、共振コイル２１２の接地された両端の間には、可動タップ２１５によって給電部が構成される。
　遮蔽板２２３は、共振コイル２１２の外側の電界を遮蔽するために設けられる。
　主に、共振コイル２１２、ＲＦセンサ２７２、整合器２７４により、本実施形態に係るプラズマ生成部が構成されている。尚、プラズマ生成部として高周波電源２７３を含めても良い。
　ここで、本実施形態に係る装置のプラズマ生成原理および生成されるプラズマの性質について図２を用いて説明する。
　本実施形態におけるプラズマ生成部は、以下の通り、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）方式によりプラズマを生成するように構成されている。共振コイル２１２によって構成されるプラズマ発生回路はＲＬＣの並列共振回路で構成される。上記プラズマ発生回路においては、プラズマを発生させた場合、共振コイル２１２の電圧部とプラズマとの間の容量結合の変動や、プラズマ生成空間２０１ａとプラズマとの間の誘導結合の変動、プラズマの励起状態、等により、実際の共振周波数は僅かながら変動する。
　そこで、本実施形態においては、プラズマ発生時の共振コイル２１２における共振のずれを電源側で補償するため、プラズマが発生した際の共振コイル２１２からの反射波電力をＲＦセンサ２７２において検出し、検出された反射波電力に基づいて整合器２７４が高周波電源２７３の出力を補正する機能を有する。
　具体的には、整合器２７４は、ＲＦセンサ２７２において検出されたプラズマが発生した際の共振コイル２１２からの反射波電力に基づいて、反射波電力が最小となる様に高周波電源２７３のインピーダンス或いは出力周波数を増加または減少させる。
　本実施形態における共振コイル２１２では、図２に示す様に、プラズマを含む当該共振コイルの実際の共振周波数による高周波電力が供給されるので（或いは、プラズマを含む当該共振コイルの実際のインピーダンスに整合するように高周波電力が供給されるので）、位相電圧と逆位相電圧が常に相殺される状態の定在波が形成される。共振コイル２１２の電気的長さが高周波電力の波長と同じ場合、コイルの電気的中点（電圧がゼロのノード）に最も高い位相電流が生起される。従って、電気的中点の近傍においては、処理室壁やサセプタ２１７との容量結合が殆どなく、電気的ポテンシャルの極めて低いリング状の誘導プラズマが形成される。
　かかる構成により、処理室２０１の外周に巻回するように共振コイル２１２が設けられている為、共振コイル２１２に高周波電力が供給されることにより、共振コイル２１２に近傍であって、処理室２０１の内周に沿った領域にリング状のプラズマが生成される。すなわち、このリング状のプラズマは処理室２０１内の外周領域内に生成される。特に本実施形態では、共振コイル２１２の電気的中点が位置する高さ、すなわち共振コイル２１２の上端と下端の中間高さ位置にこのリング状のプラズマが生成される。
（制御部）
　制御部としてのコントローラ２２１は、信号線Ａを通じてＡＰＣバルブ２４２、バルブ２４３ｂ及び真空ポンプ２４６を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８を、信号線Ｃを通じてヒータ電力調整機構２７６及びインピーダンス可変機構２７５を、信号線Ｄを通じてゲートバルブ２４４を、信号線Ｅを通じてＲＦセンサ２７２、高周波電源２７３及び整合器２７４を、信号線Ｆを通じてＭＦＣ２５２ａ～２５２ｆ及びバルブ２５３ａ～２５３ｆ，２４３ａ，２４３ｃを、それぞれ制御するように構成されている。
　図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ２２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）２２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）２２１ｂ、記憶装置２２１ｃ、Ｉ／Ｏポート２２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２２１ｂ、記憶装置２２１ｃ、Ｉ／Ｏポート２２１ｄは、内部バス２２１ｅを介して、ＣＰＵ２２１ａ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２２１には、例えばタッチパネルやディスプレイ等として構成された入出力装置２２２が接続されている。
　記憶装置２２１ｃ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２２１ｃ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などが記載されたプログラム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、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２２１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、このプログラム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、プログラム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、ＲＡＭ２２１ｂは、ＣＰＵ２２１ａ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２２１ｄは、上述のＭＦＣ２５２ａ～２５２ｆ、バルブ２５３ａ～２５３ｆ，２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｃ、ゲートバルブ２４４、ＡＰＣバルブ２４２、真空ポンプ２４６、ＲＦセンサ２７２、高周波電源２７３、整合器２７４、サセプタ昇降機構２６８、インピーダンス可変機構２７５、ヒータ電力調整機構２７６、等に接続されている。
　ＣＰＵ２２１ａは、記憶装置２２１ｃ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２２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２２１ｃ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、ＣＰＵ２２１ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、Ｉ／Ｏポート２２１ｄ及び信号線Ａを通じてＡＰＣバルブ２４２の開度調整動作、バルブ２４３ｂの開閉動作、及び真空ポンプ２４６の起動・停止を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８の昇降動作を、信号線Ｃを通じてヒータ電力調整機構２７６によるヒータ２１７ｂへの供給電力量調整動作や、インピーダンス可変機構２７５によるインピーダンス値調整動作を、信号線Ｄを通じてゲートバルブ２４４の開閉動作を、信号線Ｅを通じてＲＦセンサ２７２、整合器２７４及び高周波電源２７３の動作を、信号線Ｆを通じてＭＦＣ２５２ａ～２５２ｆによる各種ガスの流量調整動作、及びバルブ２５３ａ～２５３ｆ，２４３ａ，２４３ｃの開閉動作、等を制御するように構成されている。
　コントローラ２２１は、外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２２３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２２１ｃや外部記憶装置２２３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２２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合が有る。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２２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
（２）基板処理工程
　次に、本実施形態に係る基板処理工程について、主に図４を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。本実施形態に係る基板処理工程は、上述の基板処理装置１００を用いて、例えばフラッシュメモリ等の半導体デバイスの製造工程の一工程として、シリコン（Ｓｉ）含有膜が形成されたウエハ２００の表面を酸化してシリコン酸化（ＳｉＯ）膜を形成する方法の例について説明する。以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作は、コントローラ２２１により制御される。
（基板搬入工程Ｓ１１０）
　まず、上記のウエハ２００を処理室２０１内に搬入して収容する。具体的には、サセプタ昇降機構２６８がウエハ２００の搬送位置までサセプタ２１７を下降させる。その結果、ウエハ突き上げピン２６６が、サセプタ２１７表面よりも所定の高さ分だけ貫通孔２１７ａから突出した状態となる。
　続いて、ゲートバルブ２４４を開き、処理室２０１に隣接する真空搬送室から、ウエハ搬送機構（図示せず）を用いて処理室２０１内にウエハ２００を搬入する。搬入されたウエハ２００は、ウエハ突上げピン２６６上に水平姿勢で支持される。処理室２０１内にウエハ２００を搬入したら、ゲートバルブ２４４を閉じて処理室２０１内を密閉する。そして、サセプタ昇降機構２６８がサセプタ２１７を上昇させることにより、ウエハ２００はサセプタ２１７の上面に支持される。
（昇温・真空排気工程Ｓ１２０）
　続いて、処理室２０１内に搬入されたウエハ２００の昇温を行う。ヒータ２１７ｂは予め加熱されており、ヒータ２１７ｂが埋め込まれたサセプタ２１７上にウエハ２００を保持することで、例えば１５０～７５０℃の範囲内の所定値にウエハ２００を加熱する。ここでは、ウエハ２００の温度が６００℃となるよう加熱する。また、ウエハ２００の昇温を行う間、真空ポンプ２４６によりガス排気管２３１を介して処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内の圧力を所定の値とする。真空ポンプ２４６は、少なくとも後述の基板搬出工程Ｓ１６０が終了するまで作動させておく。
（反応ガス供給工程Ｓ１３０）
　次に、第１ガス供給部から処理室２０１の外周領域に、酸素を含有する酸化種源ガスである第１ガスとしてのＯ2ガスとＨ2ガスの混合ガスの供給を開始する。具体的には、バルブ２５３ａ及びバルブ２５３ｂを開け、ＭＦＣ２５２ａ及びＭＦＣ２５２ｂにて流量制御しながら、ガス吹出口２３９を介して処理室２０１内へ第１ガスの供給を開始する。
　ＭＦＣ２５２ａ及びＭＦＣ２５２ｂにて流量制御を行うことにより、第１ガスの総流量および第１ガスの組成（特に水素の含有率）の少なくとも一方が調整される。本実施形態では、Ｈ2ガスとＯ2ガスの混合比（流量比）を変えることで第１ガスの組成を容易に調整することが可能である。
　このとき、第１ガスの総流量を、例えば１０００～５０００ｓｃｃｍとし、第１ガス中のＯ2ガスの流量を、例えば２０～２０００ｓｃｃｍ、好ましくは２０～１０００ｓｃｃｍの範囲内の所定値とする。また、第１ガス中のＨ2ガスの流量を、例えば２０～１０００ｓｃｃｍ、好ましくは２０～５００ｓｃｃｍの範囲内の所定値とする。第１ガスに含まれるＨ2ガスとＯ2ガスの含有比率は、０：１００～９５：５の範囲の所定の値とする。すなわち、Ｈ2ガスの比率（第１ガスに含まれる水素の含有率）を０～９５％の範囲内の所定値とする。より具体的には、例えば、第１ガスの総流量を１０００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスとＯ2ガスの含有比率を１０：９０（水素の含有率１０％）とする。
　処理室２０１の外周領域であって、後述するプラズマ処理工程Ｓ１４０において形成されるリング状のプラズマが生成される領域に対して直接第１ガスを供給することが望ましい。
　同時に、第２ガス供給部から処理室２０１の中央領域に、水素濃度調整ガスである第２ガスとしてのＯ2ガスとＨ2ガスの混合ガスの供給を開始する。具体的には、バルブ２５３ｄ及びバルブ２５３ｅを開け、ＭＦＣ２５２ｄ及びＭＦＣ２５２ｅにて流量制御しながら、ガス供給リング３００に設けられたガス吹出孔３０３を介して処理室２０１内へ第２ガスの供給を開始する。
　ＭＦＣ２５２ｄ及びＭＦＣ２５２ｅにて流量制御を行うことにより、第２ガスの総流量および第２ガスの組成（特に水素の含有率）の少なくとも一方が調整される。第１ガスと同様に、Ｈ2ガスとＯ2ガスの混合比を変えることで第２ガスの組成を容易に調整することが可能である。
　このとき、第２ガスの総流量を、第１ガスの総流量と同等又はそれ以下であって、例えば１００～５０００ｓｃｃｍとし、第２ガス中のＯ2ガスの流量を、例えば０～５０００ｓｃｃｍ、好ましくは０～５００ｓｃｃｍの範囲内の所定値とする。また、第２ガス中のＨ2ガスの流量を、例えば０～５０００ｓｃｃｍ、好ましくは０～５００ｓｃｃｍの範囲内の所定値とする。本実施形態では、第２ガスに含まれるＨ2ガスの比率（すなわち第１ガスの水素含有率）を０～１００％の範囲内の所定値とする。第２ガスの総流量は、第１ガスと同等、又はそれ以下であることが好ましい。第２ガスの流量が第１ガスの流量よりも大きい場合、処理室２０１内のプラズマ生成領域（後述）におけるＨ2ガスとＯ2ガスの濃度や含有比率が第２ガスによる影響を大きく受けるため、プラズマ生成領域におけるプラズマ励起の制御やプラズマにより生成される酸化種の生成制御などが困難となるためである。したがって、特に好適な例としては、例えば、第２ガスの総流量は１００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガスとＯ2ガスの含有比率は２０：８０（水素含有率２０％）とする。
（水素の濃度分布制御）
　本工程においては、第１ガス、第２ガスのそれぞれについて、流量および水素含有率の少なくとも一方を制御することにより、処理室２０１内の水素濃度分布を制御することが可能である。水素濃度分布は、後述するプラズマ処理工程における酸化種の密度分布が所望のものとなるように制御される。
　第２ガスの水素含有率は、第１ガスの水素含有率と異なるように調整されることが望ましい。第１ガスとは水素含有率が異なる第２ガスを用いることにより、第１ガスと第２ガスの流量をそれぞれ制御して、処理室２０１内の水素濃度分布を調整することが容易になる。第２ガスの水素含有率を第１ガスの水素含有率よりも高くして調整することもでき、第１ガスに含まれる水素の含有率よりも低くして調整することもできる。
　処理室２０１内の圧力は、例えば５～２６０Ｐａの範囲内の所定圧力となるように、ＡＰＣバルブ２４２の開度を調整して処理室２０１内の排気を制御する。このように、処理室２０１内を適度に排気しつつ、後述のプラズマ処理工程Ｓ１４０の終了時まで第１ガスおよび第２ガスの供給を継続する。
（プラズマ処理工程Ｓ１４０）
　処理室２０１内の圧力が安定したら、共振コイル２１２に対して高周波電源２７３から高周波電力の印加を開始する。これにより、Ｏ2ガス及びＨ2ガスが供給されているプラズマ生成空間２０１ａ内に高周波電界が形成され、係る電界により、プラズマ生成空間の共振コイル２１２の電気的中点に相当する高さ位置に、最も高いプラズマ密度を有するリング状の誘導プラズマが励起される。プラズマ状のＯ2ガス及びＨ2ガスは解離し、Ｏを含むＯラジカルやヒドロキシラジカル（ＯＨラジカル）等の酸素ラジカル、原子状酸素（Ｏ）、オゾン（Ｏ3）、酸素イオン等の酸化種が生成される。
　本工程において、第１ガスは、プラズマが第１のプラズマ密度で生成される領域であるプラズマ生成領域に供給される。本実施形態では、共振コイル２１２に近い処理室２０１内の外周領域内であって、リング状のプラズマが励起される領域であるプラズマ生成領域に対して第１ガスが供給され、主に第１ガスがプラズマ励起されることによって、上述の酸化種が生成される。
　一方、本工程において、第２ガスは、プラズマが第１のプラズマ密度よりも低い第２のプラズマ密度で生成される領域、又はプラズマが生成されない領域（第２のプラズマ密度が実質的に０である領域）であるプラズマ非生成領域に供給される。すなわち、第２ガスは、第１ガスとはプラズマの密度が異なる領域に供給される。本実施形態では特に、リング状のプラズマの内側に形成されるプラズマ非生成領域に第２ガスが供給される。
　つまり本実施形態においては、処理室２０１の外周領域の少なくとも一部が、処理室２０１の内壁に沿ったリング状のプラズマが生成されるプラズマ生成領域となり、処理室２０１の中央領域が、プラズマ非生成領域となる。
（酸化種の密度分布制御）
　ここで、プラズマによって生成された酸化種は、雰囲気中の水素と反応するとその酸化種としての能力（酸化能力）を失うか、又は低下させる（すなわち失活する）。そのため、酸化種が存在する雰囲気中の水素濃度に応じて、その雰囲気中における酸化種の密度（濃度）の減衰速度（減衰量）が変化する。水素濃度が高いほど酸化種の減衰量は増大し、水素濃度が低いほど酸化種の減衰量は低下する。
　本実施形態では、プラズマ生成領域で生成された酸化種がプラズマ非生成領域において拡散する際に、プラズマ非生成領域中の水素と反応して徐々に失活していく。したがって、プラズマ非生成領域で拡散する酸化種の密度は、当該領域内の水素濃度によってその減衰量が調整されうる。すなわち、プラズマ非生成領域における酸化種の密度分布は、当該領域内の水素濃度分布を制御することによって任意に調整されうる。
　具体的には、上述の反応ガス供給工程において、プラズマ非生成領域に主に供給される第２ガスの流量又は水素の含有率の少なくともいずれかを調整することにより、当該領域内におけるウエハ２００の面内方向における水素濃度分布を制御する。そして、この水素濃度分布を制御することにより、ウエハ２００の上方空間で拡散する酸化種の密度分布を調整する。このようにしてウエハ２００の面内方向における密度分布が調整された酸化種がウエハ２００表面に供給される。本実施形態におけるプラズマ非生成領域内における水素濃度分布の制御の仕方は、後述する本実施形態に係る実施例の説明において詳述する。
　なお、プラズマ非生成領域における水素の濃度分布は、プラズマ生成領域からの距離、より具体的には、処理室２０１の外周から中央に向かう方向におけるリング状のプラズマが形成された領域からの距離に応じて制御される。
　外周領域において形成されたリング状のプラズマにより生成された酸化種は、ウエハ２００の外周から中心方向に向かってウエハ２００の処理面の上方領域（上方空間）で拡散されながらウエハ２００に供給される。本実施形態においては、リング状のプラズマが処理室２０１の内周方向において略均一な密度（強度）で形成され、そのプラズマにより生成される酸化種の密度も、処理室２０１の内周方向においては略均一とみなすことが可能である。したがって、処理室２０１の径方向（すなわちウエハ２００の径方向）におけるプラズマ生成領域からの距離に応じて水素の濃度分布に勾配をつけることによって、処理室２０１の内周方向において酸化種の密度分布を均一としながら、ウエハ２００の面内方向における酸化種の密度分布を任意の分布となるように制御することができる。
　また、本実施形態では、密度分布が制御される酸化種の種類は特に限定されないが、処理室２０１内において電磁界により加速されずに拡散する酸素ラジカルや原子状酸素（Ｏ）の密度分布を制御するのに本実施形態は好適である。
　その後、所定の処理時間、例えば１０～９００秒が経過したら、高周波電源２７３からの電力の出力を停止して、処理室２０１内におけるプラズマ放電を停止する。また、バルブ２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｄ，２５３ｅを閉めて、第１ガス及び第２ガスの処理室２０１内への供給を停止する。以上により、プラズマ処理工程Ｓ１４０が終了する。
（真空排気工程Ｓ１５０）
　第１ガス及び第２ガスの供給を停止したら、ガス排気管２３１を介して処理室２０１内を真空排気する。これにより、処理室２０１内のＯ2ガスやＨ2ガス、これらガスの反応により発生した排ガス等を処理室２０１外へと排気する。その後、ＡＰＣバルブ２４２の開度を調整し、処理室２０１内の圧力を処理室２０１に隣接する真空搬送室と同じ圧力に調整する。
（基板搬出工程Ｓ１６０）
　その後、サセプタ２１７をウエハ２００の搬送位置まで下降させ、ウエハ突上げピン２６６上にウエハ２００を支持させる。そして、ゲートバルブ２４４を開き、ウエハ搬送機構を用いてウエハ２００を処理室２０１外へ搬出する。以上により、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
（３）雰囲気中の水素濃度とプラズマからの距離と酸化種密度（酸化種濃度）との関係
　図５は、ウエハ２００上に生成されるプラズマを説明するための図である。上述のように、本実施形態に係るプラズマ生成部により生成されるプラズマは、共振コイル２１２に近い処理室２０１内の外周領域において、ウエハ２００の外縁又はその外側の上方にリング状に形成される。この場合、ウエハ２００の外周領域においてプラズマ密度（強度）が高くなり、ウエハ２００が載置されている中央領域においてプラズマ密度が低くなるか、又は実質的に０となる。すなわち、プラズマの密度分布が、プラズマ生成空間２０１ａ内のウエハ２００の面方向において不均一となる。具体的には、外周領域におけるプラズマの密度が、中央領域におけるプラズマの密度よりも高くなるようにプラズマが形成される。
　そして、プラズマが形成されるウエハ２００の外周領域において酸化種が生成され、中央領域において拡散されてウエハ２００に到達し、成膜に寄与する。
　酸化種の発生源であるリング状のプラズマＰはウエハ２００の外周領域に偏っており、酸化種が拡散する過程において雰囲気中の水素（本実施形態ではＨ2ガス）と反応して徐々に失活していく。したがって、酸化種の密度はプラズマＰからの距離に応じて減少していく傾向となる。
＜比較例＞
　図６は、酸化種が拡散するウエハ２００の上方空間内（例えば中央領域内）における水素濃度分布を一様にした場合（比較例）における、プラズマからの距離と酸化種の密度との関係を示す図である。図６（Ａ）～図６（Ｃ）におけるプラズマＰ１とプラズマＰ２はそれぞれ、図５に示されているように、ウエハ２００の中心を挟んで互いに対向する位置に生成されたプラズマＰの一部である。
　比較例においては、図６（Ａ）に示されているように、プラズマＰ１により生成される酸化種の密度は、ウエハ２００の上方において、プラズマＰ１からの距離に従って凸の曲線形状に減少（減衰）する。また、図６（Ｂ）に示されるように、プラズマＰ１と対向する側のプラズマＰ２により生成される酸化種の密度も同様に、ウエハ２００の上方において、プラズマＰ２からの距離に従って凸の曲線形状に減少する。ウエハ２００の外縁又はその外側の上方に形成されるリング状のプラズマＰにより生成されて拡散するウエハ２００の上方における酸化種の密度の分布は、図６（Ｃ）に示されているように、図６（Ａ）と図６（Ｂ）の酸化種の密度分布が足し合された結果となる。つまり、ウエハ２００の中央上方において酸化種密度が高くなるため、ウエハ２００の面内中央に対して相対的により多くの酸化種が供給されることとなり、結果として、ウエハ２００上に凸形状に酸化膜が形成される。つまり、酸化種が拡散するウエハ２００の上方空間内の雰囲気中の水素濃度を均一とすると、酸化種の密度分布がウエハの面内方向において不均一となることがある。
＜本実施形態に係る実施例＞
　一方、本実施形態における基板処理装置１００によれば、処理室２０１内の水素の濃度分布を以下のように制御することにより、ウエハ２００の面方向に不均一なプラズマによって生成された酸化種の密度分布がウエハの面内方向において均一になるようにすることができる。
　ここで、図７は、酸化種が拡散する空間内の雰囲気中の水素濃度の分布を一様に５％にした場合と、水素濃度の分布を一様に２０％にした場合における、のプラズマからの距離と、このプラズマにより生成される酸化種の密度との関係を示す図である。
　図７に示されているように、雰囲気中の水素濃度の分布を一様に５％とした場合、プラズマからの距離に対する酸化種の密度の減少の度合いは比較的小さく、酸化種の密度分布は傾斜の小さい緩やかな曲線となる傾向がある。一方、雰囲気中の水素濃度を更に高くして、その分布を一様に２０％とした場合、プラズマからの距離が大きくなるほど酸化種の密度の減少の度合いは大きくなり、酸化種の密度分布は傾斜の大きい、上に凸の曲線形状となる傾向がある。
　また、図８は、酸化種が拡散する空間内の水素濃度分布をプラズマからの距離に応じて調整することにより、酸化種の密度分布を制御する例を示す図である。図８における破線は、酸化種が拡散する空間内の水素濃度を一様に１０％とした場合（調整前）の酸化種の密度とプラズマからの距離との関係を示している。また実線は、酸化種が拡散する空間内の水素濃度の分布を破線の場合（調整前）から調整した場合（調整後）における、酸化種の密度とプラズマからの距離との関係を示している。破線で示される調整前の例では、プラズマからの距離に対する酸化種の密度分布が上に凸な曲線状となる。
　ここで、図７を用いて上述したように、プラズマからの距離に対して酸化種の密度が減少する度合いは、水素濃度が高い空間においては、低い空間における場合よりも相対的に大きくなる。そこで、実線で示される調整後の例では、酸化種が拡散する空間内の特定の領域に対して、水素濃度調整ガスである水素濃度の異なる他のガスを供給することにより、酸化種の密度分布がプラズマからの距離に対して直線状（線形）になるように調整する。
　より具体的には、この調整後の例では、酸化種が拡散する空間内に配置されたウエハ２００の中心付近の上方空間（以下、ウエハ中心上方空間と称する）に対して、局所的に水素濃度調整ガスとして水素濃度が２０％のガスを供給する。これにより、ウエハ中心上方空間における水素濃度を局所的に増加させるとともに、ウエハ中心上方空間から離れるにしたがって水素濃度が低くなるように水素濃度の分布に勾配を付ける。そして、プラズマからの距離に対する酸化種の密度分布が直線状（線形）になるように、ウエハ中心上方空間における水素濃度や、ウエハ中心上方空間から離れるにしたがって変化する水素濃度の勾配が調整される。これらの調整は、たとえば水素濃度調整ガスの水素濃度および流量の少なくとも一方を制御することにより行うことができる。
　以下、本実施形態における基板処理装置１００の装置形態に即して本実施例をより具体的に説明する。
　図９（Ａ）～図９（Ｃ）は、本実施形態における基板処理装置１００を用いて、処理室２０１内における水素濃度分布を調整した場合のプラズマからの距離と酸化種密度との関係を示す図である。本実施例では、上述した基板処理工程における反応ガス供給工程Ｓ１３０において、外周領域に供給される酸化種源ガスとしての第１ガス中の水素含有比率を１０％、中央領域に供給される水素濃度調整ガスとしての第２ガス中の水素含有比率を２０％とした。
　ここで、第２ガスはガス供給リング３００に設けられたガス吹出孔３０３の直下の空間に対して供給される。当該直下の空間は上述したウエハ中心上方空間に相当するものとして考えることができる。すなわち、本実施例では、第１ガスよりも水素含有比率の高い第２ガスを局所的に供給することによって、当該直下の空間における水素濃度を局所的に増加させる。また、当該直下の空間から離れるにしたがって水素濃度が低くなるように（すなわち第１ガスの水素濃度である１０％に近づいていくように）水素濃度の分布に勾配を付ける。
　これらの水素濃度分布の調整は、主に第２ガスの流量および水素含有比率の少なくとも一方を制御することにより行うことができる。また、第２ガスの流量や水素含有比率に加えて、第１ガスの流量および水素含有比率の少なくとも一方を制御することにより調整を行うことが望ましい。また、第１ガスおよび第２ガスの少なくとも一方の供給流速や供給方向を調整することにより調整を行うこともできる。
　図９（Ａ）に示されているように、本実施例では、プラズマＰ１により生成された酸化種の密度分布が、ウエハ２００の上方において、プラズマＰ１からの距離が大きくなるにつれて直線状に減衰するように、水素濃度分布の調整が行われる。また、図９（Ｂ）に示されるように、本実施例では、プラズマＰ１と対向する側のプラズマＰ２により生成された酸化種の密度分布がウエハ２００上方において、プラズマＰ２からの距離が大きくなるにつれて直線状に減衰するように、水素濃度分布の調整が行われる。図９（Ｃ）に示されているように、プラズマＰ１とプラズマＰ２を含むリング状のプラズマＰにより生成される酸化種のウエハ２００の上方における密度分布は、図９（Ａ）と図９（Ｂ）の酸化種の密度分布が足し合された結果となる。したがって、リング状のプラズマＰにより生成される酸化種のウエハ２００の上方における密度分布は、ウエハ２００の面内方向において平らで均一となり、ウエハ２００の処理面に対して面内方向で均一となるように酸化種が供給される。すなわち、ウエハ２００上に面内均一性のよい酸化膜を形成することができる。
　このように、上述した基板処理装置１００を用いて、酸化種密度の減衰特性が線形となるように、処理室２０１中央（ウエハ２００中央）付近における第２ガス中の水素濃度を高くする。つまり、中央領域に供給される第２ガス中の水素濃度を、外周領域に供給される第１ガス中の水素濃度よりも高くして処理室２０１内における水素濃度分布を調整して水素濃度分布に勾配をつけることにより、ウエハの面内方向に均一な膜を形成することが可能となる。
　すなわち、処理室２０１内の第１ガスと第２ガスの供給流量や混合比、水素の含有率等を調整することで、処理室２０１内の水素濃度の分布を調整することができる。すなわち、処理室２０１内の水素の濃度分布を調整することで、ウエハ２００に供給される酸化種の密度分布（濃度分布）を任意の分布となるように制御することが可能となる。
＜本開示の他の実施形態＞
　上述の実施形態では、処理室２０１内の水素濃度分布を調整することで、ウエハ２００の上方における酸化種の密度分布をウエハ２００の面内方向において均一になるように制御する例について説明した。しかしこれに限らず、上述した基板処理装置１００及び基板処理工程によりウエハ２００の上方における酸化種の密度分布が、ウエハ２００の面内方向において中央凸形状となるように処理室２０１内の水素の濃度分布を制御することもできる。また、ウエハ２００の上方における酸化種の密度分布が、ウエハ２００の面内方向において中央凹形状となるように処理室２０１内の水素の濃度分布を制御することもできる。すなわち、本開示の技術によれば、ウエハ２００の処理面に対して供給される酸化種の面内分布を、均一な分布、中央凸状分布、中央凹状分布、等の任意の分布となるよう制御することが可能となる。
　また、上述の実施形態では、第２ガス中の水素の含有率を第１ガス中の水素の含有率よりも高くする例について説明したが、これに限らず、第２ガス中の水素含有率を第１ガス中の水素含有率よりも低くなるように制御してもよい。これにより、処理室２０１内の中央領域の水素濃度を外周領域に比べて低くして、中央領域の酸化種の減衰を抑制するように酸化種の密度分布を調整することも可能となる。つまり、ウエハ２００の面内方向における酸化種の密度分布を、均一な分布を中央凸分布とする、又は中央凹分布を均一な分布に近づけるように処理室内の水素濃度分布を調整することができる。第１ガスと第２ガスとの水素の含有率が異なるように制御することにより、酸化種の密度分布を制御することが可能となる。
　また、上述の実施形態では、処理室２０１内のプラズマ生成領域とプラズマ非生成領域のそれぞれに酸化種源ガスとしての第１ガスと水素濃度調整ガスとしての第２ガスを供給して、処理室２０１内の水素濃度分布を調整する例について説明した。しかし本開示における技術は、これに限らず、プラズマ生成空間内のプラズマ密度が不均一である（すなわち偏りがある）場合に好適に用いることができる。このような場合においては、プラズマ密度の偏りに起因して、プラズマにより生成される酸化種の密度分布にも偏りが生じるため、処理室内における酸化種の密度分布を所望の分布（特にウエハの面内方向において均一な分布）に調整することが求められる。そこで、本開示における技術によれば、処理室内のプラズマ密度の分布に応じて、酸化種源ガスとは別に水素濃度調整ガスを処理室内に個別に供給し、処理室内の水素濃度分布を調整することで、酸化種の密度分布を所望の分布となるように制御することができる。
　また、上述の実施形態では、プラズマを用いて基板表面に対して酸化処理を行う例について説明したが、これらの処理に限らず、プラズマを用いて基板に対して処理を施すあらゆる技術に適用することができる。例えば、プラズマを用いて行う基板表面に形成された膜に対する改質処理やドーピング処理、酸化膜の還元処理、当該膜に対するエッチング処理、レジストのアッシング処理、等に適用することができる。
　また、上述の実施形態では、処理室２０１の外周領域の他に中央領域に水素濃度調整ガスを供給する１つのガス供給部を設ける例について説明したが、これに限らず、処理室２０１の中央領域に対して水素濃度調整ガスを供給する複数のガス供給部を設け、供給される水素濃度調整ガスの流量及びガス混合比（水素含有比率）の少なくとも一方を個別に制御するようにしてもよい。これにより、中央領域内における水素濃度分布をより細かく（制御性良く）調整することができる。
　また、プラズマが円周方向に均一に形成されない場合には、円周方向における酸化種密度の偏りを補正するように、円周方向の特定の位置に対して水素濃度調整ガスを供給するガス供給部を更に設けるようにしてもよい。
　また、上述の実施形態では、処理室２０１の外周領域の他に中央領域に１つのリング形状のガスノズルを設けることにより、水素の濃度分布を調整する例について説明したが、これに限らず、他の種々の形状のノズルを１又は複数設けるようにしてもよい。
　また、上述の実施形態では、第１ガスと第２ガスを同時供給する例を用いて説明したが、これに限らず、異なるタイミングで供給してもよい。
　また、上述の実施形態では、ＩＣＰ方式の基板処理装置を用いる例について説明したが、これに限らず、例えばＭＭＴ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ　Ｔｙｐｅｄ）方式の基板処理装置等に適用することができる。
　１００　　基板処理装置
　２００　　ウエハ
　２０１　　処理室
　２２１　　コントローラ

Claims (16)

  1. 　基板を処理室内に収容する工程と、
    　前記処理室内に酸素を含有する第１ガスを供給する工程と、
    　前記第１ガスを励起して前記処理室内にプラズマを生成する工程と、
    　前記処理室内に水素を含有する第２ガスを供給し、前記プラズマの前記処理室内における密度分布に応じて前記処理室内における水素の濃度分布を調整する工程と、
    　前記プラズマにより生成された酸化種により前記基板を処理する工程と、
    　を有する半導体装置の製造方法。
  2. 　前記プラズマを生成する工程では、前記プラズマは、前記プラズマの前記処理室内における密度分布が前記基板の面方向において不均一となるように生成される請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  3. 　前記第１ガスを供給する工程では、前記第１ガスは、処理室内の第１の領域に供給され、
    　前記処理室内における水素の濃度分布を調整する工程では、前記第２ガスは、前記基板の処理面の上方領域であって、且つ前記第１の領域とは前記基板の面方向において異なる領域である第２の領域に供給される請求項1又は２記載の半導体装置の製造方法。
  4. 　前記第１ガスを供給する工程では、前記第１ガスは前記プラズマが生成されるプラズマ生成領域に供給され、
    　前記処理室内における水素の濃度分布を調整する工程では、前記第２ガスは前記プラズマが生成されないプラズマ非生成領域に供給される請求項1又は２記載の半導体装置の製造方法。
  5. 　前記プラズマ非生成領域における水素の濃度分布は、前記プラズマ生成領域からの距離に応じて調整される請求項４記載の半導体装置の製造方法。
  6. 　前記第２ガスの供給流量を調整することにより、前記処理室内における水素の濃度分布を制御する請求項１～５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 　前記第２ガスの水素の含有率を調整することにより、前記処理室内における水素の濃度分布を制御する請求項１～５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 　前記処理室内の空間は、前記処理室の内壁に沿った外周領域と、前記外周領域に囲まれた中央領域を有し、前記外周領域における前記プラズマの密度が、前記中央領域における前記プラズマの密度よりも高くなるように前記プラズマが生成される請求項１～７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 　前記外周領域には前記処理室の内壁に沿ったリング状のプラズマが生成される請求項８記載の半導体装置の製造方法。
  10. 　前記処理室内における水素の濃度分布を調整する工程では、前記基板に供給される前記酸化種の密度分布が、前記基板の面上において面方向に均一となるように前記処理室内における水素の濃度分布が調整される請求項１～９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 　前記第１ガスは酸素ガスと水素ガスの混合ガスである請求項１～１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 　前記第２ガスは酸素ガスと水素ガスの混合ガスである請求項１～１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  13. 　基板を収容する処理室と、
    　前記処理室内に酸素を含有する第１ガスを供給する第１ガス供給系と、
    　前記処理室内に水素を含有し、前記第１ガスとは水素の含有率が異なる第２ガスを供給する第２ガス供給系と、
    　前記処理室内のガスを励起するプラズマ生成部と、を有し、
    　前記第１ガス供給系は、プラズマが第１のプラズマ密度で生成される前記処理室内の第１の領域に前記第１ガスを供給するように構成され、
    　前記第２ガス供給系は、前記プラズマが前記第１のプラズマ密度よりも低い第２のプラズマ密度で生成される前記処理室内の第２の領域に前記第２ガスを供給するよう構成された、
    　基板処理装置。
  14. 　前記第２の領域は、前記基板の処理面の上方領域であって、且つ前記第１の領域とは前記基板の面方向において異なる領域である請求項１３記載の基板処理装置。
  15. 　前記第２の領域は、前記プラズマが生成されない領域である請求項１３又は１４記載の基板処理装置。
  16. 　基板を基板処理装置の処理室内に収容する手順と、
    　前記処理室内に酸素を含有する第１ガスを供給する手順と、
    　前記第１ガスを励起して前記処理室内にプラズマを生成する手順と、
    　前記処理室内に水素を含有する第２ガスを供給し、前記プラズマの前記処理室内における密度分布に応じて前記処理室内における水素の濃度分布を調整する手順と、
    　前記プラズマにより生成された酸化種により前記基板を処理する手順と、
    　をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させるプログラム。
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