特許 6124477 半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6124477

(24)【登録日】2017年4月14日

(45)【発行日】2017年5月10日

(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20170424BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20170424BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20170424BHJP

   C23C 16/50 20060101ALI20170424BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/31 C

   H01L21/316 X

   C23C16/455

   C23C16/50

【請求項の数】10

【全頁数】41

(21)【出願番号】特願2015-506827(P2015-506827)

(86)(22)【出願日】2014年3月19日

(86)【国際出願番号】JP2014057540

(87)【国際公開番号】WO2014148551

(87)【国際公開日】20140925

【審査請求日】2015年9月17日

(31)【優先権主張番号】特願2013-60963(P2013-60963)

(32)【優先日】2013年3月22日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(72)【発明者】

【氏名】上田 立志

(72)【発明者】

【氏名】田邊 潤一

(72)【発明者】

【氏名】山本 克彦

(72)【発明者】

【氏名】平 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】大橋 直史

(72)【発明者】

【氏名】板谷 秀治

【審査官】 河合 俊英

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０４９３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３０１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１５１０２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｃ２３Ｃ １６／５０

Ｈ０１Ｌ ２１／３１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理する処理室内に回転自在に設けられた基板載置台上に、前記基板載置台の回転方向に沿って複数の基板を載置する工程と、
前記基板載置台を回転させ、前記処理室内を排気し、前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第１処理領域に第１元素を含有する第１元素含有ガスの供給を開始する工程と、
前記処理室に設けられた第２処理領域に第２元素を含有する第２元素含有ガスの供給を開始する工程と、
プラズマ生成部により、前記第２処理領域内において前記第２元素含有ガスのプラズマの生成を開始し、前記プラズマを第１活性度とする第１工程と、
前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次、前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させて、前記第１処理領域で前記第１元素の含有層を形成し、前記第２処理領域に、前記第１活性度よりも高い第２活性度のプラズマを生成して前記第１元素の含有層を改質し、前記基板の上に前記第１元素および前記第２元素を含有する薄膜を形成する第２工程と、を有し、
前記第１工程では、前記プラズマの前記第１活性度を徐々に上昇させ、
前記第２工程では、前記プラズマの前記第２活性度を所定時間維持する半導体装置の製造方法。

【請求項2】

前記第２処理領域の前記プラズマの活性度を前記第２活性度から徐々に低下させる第３工程を有する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項3】

前記第３工程では、前記基板載置台を回転させ、前記第１元素含有ガスと前記第２元素含有ガスの供給を継続する、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項4】

前記第３工程では、前記第２処理領域内の圧力、及び、前記第２元素含有ガスの流量の少なくともいずれか一方を、徐々に低下させる、請求項２または請求項３に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項5】

前記第１工程では、前記第２処理領域内の圧力、及び、前記第２元素含有ガスの流量の少なくともいずれか一方を、徐々に上昇させる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項6】

第１処理領域および第２処理領域を有し、前記第１処理領域内および前記第２処理領域内で基板を処理する処理室と、
前記処理室内に回転自在に設けられ、回転方向に沿って複数の前記基板を載置する基板載置台と、
前記複数の基板が、順次、前記第１処理領域および前記第２処理領域を交互に通過するように前記基板載置台を回転させる回転機構と、
前記第１処理領域内に第１元素を含有する第１元素含有ガスを供給すると共に、前記第２処理領域内に第２元素を含有する第２元素含有ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気するとともに、前記処理室内の圧力を調整する排気系と、
前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
前記基板載置台を回転させ、前記処理室内を排気し、前記第１処理領域に前記第１元素含有ガスを供給する処理と、
前記第２処理領域に前記第２元素含有ガスの供給を開始する処理と、
前記プラズマ生成部により、前記第２処理領域内において前記第２元素含有ガスのプラズマの生成を開始し、前記プラズマを第１の活性度とする第１工程と、
前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させて、前記基板の上に前記第１元素の含有層を形成し、前記第２処理領域に前記第１活性度よりも高い第２活性度の前記プラズマを生成して、前記第１元素の含有層を改質し、前記基板の上に前記第１元素および前記第２元素を含有する薄膜を形成する第２工程と、
を行うよう前記回転機構、前記処理ガス供給系、前記排気系、及び前記プラズマ生成部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記第１工程では、前記プラズマの前記第１活性度を徐々に上昇させ、前記第２工程では、前記プラズマの前記第２活性度を所定時間維持する基板処理装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記第２処理領域の前記プラズマの活性度を前記第２活性度から徐々に低下させる第３工程を行う、請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記第３工程では、前記基板載置台を回転させ、前記第１元素含有ガスと前記第２元素含有ガスの供給を継続する、請求項７に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記制御部は、前記第３工程では、前記第２処理領域内の圧力、及び、前記第２元素含有ガスの流量の少なくともいずれか一方を、徐々に低下させる、請求項７または請求項８に記載の基板処理装置。

【請求項10】

基板処理装置の処理室内に回転自在に設けられた基板載置台の上に、前記基板載置台の回転方向に沿って、基板を載置させる手順と、
前記基板載置台を回転させる手順と、
前記処理室内を排気させる手順と、
前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第１処理領域に第１元素を含む第１元素含有ガスを供給させる手順と、
前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第２処理領域に第２元素を含む第２元素含有ガスを供給させる手順と、
プラズマ生成部により、前記第２処理領域内において前記第２元素含有ガスのプラズマの生成を開始し、前記プラズマを第１の活性度とする第１手順と、
前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次、前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させて、前記第１処理領域で第１元素含有層を形成し、前記第２処理領域に、前記第１の活性度よりも高い第２の活性度の前記プラズマを生成して前記第１元素含有層を改質し、前記基板の上に前記第１元素および前記第２元素を含有する薄膜を形成する第２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とともに、
前記第１手順では、前記プラズマの前記第１活性度を徐々に上昇させ、
前記第２手順では、前記プラズマの前記第２活性度を所定時間維持するよう、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が記録された記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばフラッシュメモリやＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に薄膜を形成する基板処理工程が実施されることがある。係る工程を実施する基板処理装置として、基板が載置されたサセプタを移動させ、プラズマ生成部により処理ガスのプラズマが生成された領域に基板を通過させることにより、基板上に薄膜を形成する基板処理装置が知られている。

【0003】

近年、配線寸法等が微細化する傾向にあるため、１枚の基板の面内における薄膜の膜厚や、複数の基板間における薄膜の膜厚を再現性良く均一にすることが重要となる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述の基板処理装置では、プラズマ生成部によって処理ガスのプラズマを生成する具合に応じて、１枚の基板の面内における薄膜の膜厚や、複数の基板間における薄膜の膜厚を再現性良く均一にすることが困難である場合があった。このような場合、歩留まりが低下する原因となってしまう可能性がある。

【0005】

本発明は、一枚の基板の面内における薄膜の膜厚や、複数の基板間における薄膜の膜厚を均一にする半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一態様によれば、
基板を処理する処理室内に回転自在に設けられた基板載置台上に、前記基板載置台の回転方向に沿って複数の基板を載置する工程と、前記基板載置台を回転させ、前記処理室内を排気しつつ、前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第１処理領域に第１元素含有ガスの供給を開始する工程と、前記処理室に設けられた第２処理領域に第２元素含有ガスの供給を開始する工程と、前記第２処理領域内に設けられたプラズマ生成部により、前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスのプラズマを第１活性度で生成を開始する第１工程と、前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次、前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させて、前記第１処理領域で第１元素含有層を形成し、前記第２処理領域に、前記第１活性度よりも高い第２活性度のプラズマを生成して前記第１元素含有層を改質し、前記基板の上に前記第１元素および前記第２元素を含有する薄膜を形成する第２工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。

【0007】

他の態様によれば、
第１処理領域および第２処理領域を有し、前記第１処理領域内および前記第２処理領域内で基板を処理する処理室と、前記処理室内に回転自在に設けられ、回転方向に沿って複数の前記基板を載置する基板載置台と、前記複数の基板が、順次、前記第１処理領域および前記第２処理領域を交互に通過するように前記基板載置台を回転させる回転機構と、前記第１処理領域内に第１元素含有ガスを供給すると共に、前記第２処理領域内に第２元素含有ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気するとともに、前記処理室内の圧力を調整する排気系と、前記第２処理領域内に設けられ、前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、前記基板載置台上に、前記基板載置台の回転方向に沿って前記複数の基板を載置する処理と、前記基板載置台を回転させ、前記処理室内を排気しつつ、前記第１処理領域に前記第１元素含有ガスを供給する処理と、前記第２処理領域、前記第２元素含有ガスの供給を開始する処理と、前記プラズマ生成部により、前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスのプラズマを第１の活性度での生成を開始する第１処理と、前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させて、前記基板の上に第１元素含有層を形成し、前記第２処理領域に前記第１活性度よりも高い第２活性度のプラズマを生成して、前記第１元素含有層を改質し、前記基板の上に前記第１元素および前記第２元素を含有する薄膜を形成する第２処理と、を行うよう前記回転機構、前記処理ガス供給系、前記排気系、及び前記プラズマ生成部を制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。

【0008】

更に他の態様によれば、
基板を処理する処理室内に回転自在に設けられた基板載置台の上に、前記基板載置台の回転方向に沿って、基板を載置させる手順と、前記基板載置台を回転させる手順と、前記処理室内を排気させる手順と、前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第１処理領域に第１元素含有ガスを供給させる手順と、前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第２処理領域に第２元素含有ガスを供給させる手順と、前記第２処理領域内の少なくとも一部に設けられたプラズマ生成部により、前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスを第１の活性度で活性化させる第１手順と、前記第２処理領域内に、前記第２元素含有ガスを前記第１活性度よりも低い第２の活性度で活性化させる第２手順と、をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体によれば、一枚の基板の面内における薄膜の膜厚や、複数の基板間における薄膜の膜厚を均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１実施形態に係るクラスタ型の基板処理装置の横断面概略図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係るクラスタ型の基板処理装置の縦断面概略図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る基板処理装置が備えるプロセスチャンバの横断面概略図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る基板処理装置が備えるプロセスチャンバの縦断面概略図であり、図３に示すプロセスチャンバのＡ−Ａ’線断面図である。

【図5】本発明の第１実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図である。

【図6】本発明の第１実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。

【図7】本発明の第１実施形態に係る第２工程のフロー図である。

【図8】本発明の第１実施形態に係る基板処理シーケンスにおける各部の動作タイミングを示す図である。

【図9】（ａ−１）から（ｃ−１）は、本発明の第１実施形態の薄膜形成工程におけるウエハ位置を示す模式的平面図である。（ａ−２）から（ｃ−２）は、（ａ−１）から（ｃ−１）のときにおけるウエハ上の薄膜形成状態を示す模式的断面図である。

【図10】（ａ−１）から（ｃ−１）は、本発明の第１実施形態の薄膜形成工程における基板位置を示す模式的平面図である。（ａ−２）から（ｃ−２）は、（ａ−１）から（ｃ−１）のときにおけるウエハ上の薄膜形成状態を示す模式的断面図である。

【図11】（ａ）から（ｆ）は、ダブルパターニング法による基板処理工程におけるウエハの断面図である。

【図12】本発明の第２実施形態に係る基板処理シーケンスにおけるタイミングを示す図である。

【図13】（ａ）および（ｂ）は、比較例の薄膜形成工程における基板上の薄膜形成状態を示す模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜本発明の第１実施形態＞
以下に、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0012】

（１）基板処理装置の構成
まず、図１および図２を用い、本実施形態に係る基板処理装置１０について説明する。図１は、本実施形態にかかるクラスタ型の基板処理装置１０の横断面図である。図２は、本実施形態に係るクラスタ型の基板処理装置１０の縦断面概略図である。

【0013】

なお、本発明が適用される基板処理装置１０では、基板としてのウエハ２００を搬送するキャリヤとしては、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ：以下、ポッドという。）１００が使用されている。本実施形態にかかるクラスタ型の基板処理装置１０の搬送装置は、真空側と大気側とに分かれている。

【0014】

また、以下の説明において、前後左右は図１を基準とする。図１に示されているＸ_１の方向を右、Ｘ_２の方向を左、Ｙ_１の方向を前、Ｙ_２の方向を後ろとする。

【0015】

（真空側の構成）
図１および図２に示されているように、基板処理装置１０は、真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐え得る第１搬送室１０３を備えている。第１搬送室１０３の筐体１０１は平面視が例えば五角形であり、上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。なお、以下で言う「平面視」とは、基板処理装置１０の鉛直上側から鉛直下側をみたときのことをいう。

【0016】

第１搬送室１０３内には、負圧下で二枚のウエハ２００を同時に移載出来る第１ウエハ移載機１１２が設けられている。ここで、第１ウエハ移載機１１２は、一枚のウエハ２００を移載出来る物でも良い。第１ウエハ移載機１１２は、第１ウエハ移載機エレベータ１１５によって、第１搬送室１０３の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。

【0017】

筐体１０１の五枚の側壁のうち前側に位置する側壁には、予備室（ロードロック室）１２２，１２３がそれぞれゲートバルブ１２６，１２７を介して連結されている。予備室１２２，１２３は、ウエハ２００を搬入する機能とウエハ２００を搬出する機能とを併用可能に構成され、それぞれ負圧に耐え得る構造で構成されている。

【0018】

さらに、予備室１２２，１２３内には基板支持台１４０により２枚のウエハ２００を積み重ねるように置くことが可能である。予備室１２２，１２３には、ウエハ２００の間に配置される隔壁板（中間プレート）１４１が設置される。

【0019】

第１搬送室１０３の筐体１０１の五枚の側壁のうち後ろ側（背面側）に位置する四枚の側壁には、基板に所望の処理を行う第１プロセスチャンバ２０２ａと、第２プロセスチャンバ２０２ｂ、第３プロセスチャンバ２０２ｃ、第４プロセスチャンバ２０２ｄがゲートバルブ１５０、１５１、１５２、１５３を介してそれぞれ隣接して連結されている。第１プロセスチャンバ２０２ａと、第２プロセスチャンバ２０２ｂ、第３プロセスチャンバ２０２ｃ、第４プロセスチャンバ２０２ｄについては、詳細を後述する。

【0020】

（大気側の構成）
予備室１２２，１２３の前側には、真空下および大気圧下の状態でウエハ２００を搬送することができる第２搬送室１２１がゲートバルブ１２８、１２９を介して連結されている。第２搬送室１２１には、ウエハ２００を移載する第２ウエハ移載機１２４が設けられている。第２ウエハ移載機１２４は第２搬送室１２１内に設置された第２ウエハ移載機エレベータ１３１によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ１３２によって左右方向に往復移動されるように構成されている。

【0021】

第２搬送室１２１の左側にはノッチ合わせ装置１０６が設けられている。なお、ノッチ合わせ装置１０６は、オリエンテーションフラット合わせ装置であってもよい。また、第２搬送室１２１の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット１１８が設けられている。

【0022】

第２搬送室１２１の筐体１２５の前側には、ウエハ２００を第２搬送室１２１に対して搬入搬出するための基板搬入搬出口１３４と、ポッドオープナ１０８と、が設けられている。基板搬入搬出口１３４を挟んでポッドオープナ１０８と反対側、すなわち筐体１２５の外側には、ロードポート（ＩＯステージ）１０５が設けられている。ポッドオープナ１０８は、ポッド１００のキャップ１００ａを開閉すると共に基板搬入搬出口１３４を閉塞可能なクロージャ１４２と、クロージャ１４２を駆動する駆動機構１３６とを備えている。ロードポート１０５に載置されたポッド１００のキャップ１００ａを開閉することにより、ポッド１００に対するウエハ２００の出し入れを可能にする。また、ポッド１００は図示しない工程内搬送装置（ＯＨＴなど）によって、ロードポート１０５に対して、供給および排出されるようになっている。

【0023】

（２）プロセスチャンバの構成
続いて、本実施形態に係る処理炉としてのプロセスチャンバの構成について、主に図３および図４を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る基板処理装置１０が備えるプロセスチャンバの横断面概略図である。図４は、本実施形態に係る基板処理装置１０が備えるプロセスチャンバの縦断面概略図であり、図３に示すプロセスチャンバのＡ−Ａ’線断面図である。

【0024】

ここで、本実施形態では、例えば、第１プロセスチャンバ２０２ａ、第２プロセスチャンバ２０２ｂ、第３プロセスチャンバ２０２ｃ、第４プロセスチャンバ２０２ｄは、例えば、それぞれ同様に構成されている。以下では、第１プロセスチャンバ２０２ａ、第２プロセスチャンバ２０２ｂ、第３プロセスチャンバ２０２ｃ、第４プロセスチャンバ２０２ｄを、総称して「プロセスチャンバ２０２」とする。

【0025】

（処理室）
図３および図４に示されているように、処理炉としてのプロセスチャンバ２０２は、円筒状の気密容器である反応容器２０３を備えている。反応容器２０３内には、ウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。

【0026】

反応容器２０３内の上側には、中心部から放射状に延びる４枚の仕切板２０５が設けられている。４枚の仕切板２０５は、処理室２０１内の天井部からサセプタ２１７の直上までの空間を遮るように設けられている。これにより、４枚の仕切板２０５は、処理室２０１を、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ、第２パージ領域２０４ｂに仕切るように構成されている。なお、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ、第２パージ領域２０４ｂは、後述するサセプタ（基板載置台）２１７の回転方向Ｒに沿って、この順番に配列するように構成されている。

【0027】

また、後述するように、第１処理領域２０１ａ内には第１元素を含有する第１元素含有ガスが供給され、第２処理領域２０１ｂ内には第２元素を含む第２元素含有ガスが供給され、第１パージ領域２０４ａ内及び第２パージ領域２０４ｂ内には、不活性ガスが供給されるように構成されている。

【0028】

ウエハ２００が、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ、第２パージ領域２０４ｂを通過する時間、すなわち、各領域でのウエハ２００の処理時間は、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ、第２パージ領域２０４ｂのそれぞれの面積に依存する。すなわち、各領域でのウエハ２００の処理時間は、仕切板２０５の配置に依存する。ここでは、例えば、４枚の仕切板２０５は、平面視で反応容器２０３の中心に対して対称に配置されている。また、例えば、それぞれの仕切板２０５は、互いに９０°の角度で配置されている。これにより、各領域でのウエハ２００の処理時間は、略等しい。

【0029】

仕切板２０５の下端は、仕切板２０５がウエハ２００に干渉しない程度にサセプタ２１７に近付けて配置されている。これにより、仕切板２０５とサセプタ２１７との間を通過するガスは少ない。よって、各領域内で異なるガスが混ざり合うことが抑制される。

【0030】

仕切板２０５の端部と反応容器２０３の側壁との間には、所定の幅の隙間が設けられており、この隙間をガスが通過できるように構成されている。この隙間を介し、第１パージ領域２０４ａ内及び第２パージ領域２０４ｂ内から第１処理領域２０１ａ内及び第２処理領域２０１ｂ内に向けて不活性ガスを噴出させるようにする。これにより、第１パージ領域２０４ａ内及び第２パージ領域２０４ｂ内への第１元素含有ガス及び第２元素含有ガス等の処理ガスの侵入を抑制することができ、第１パージ領域２０４ａ内及び第２パージ領域２０４ｂ内での処理ガスの反応を抑制することができるように構成されている。

【0031】

（サセプタ）
仕切板２０５の下側、すなわち反応容器２０３内の底側中央には、反応容器２０３の中心に回転軸の中心を有し、回転自在に構成された基板載置台としてのサセプタ２１７が設けられている。サセプタ２１７は、ウエハ２００の金属汚染を低減することができるように、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で形成されている。なお、サセプタ２１７は、反応容器２０３とは電気的に絶縁されている。

【0032】

サセプタ２１７は、反応容器２０３内にて、複数枚（本実施形態では例えば５枚）のウエハ２００を同一面上に、かつ同一円周上に並べて支持するように構成されている。ここで、同一面上とは、完全な同一面に限られるものではなく、サセプタ２１７を上面から見たときに、複数枚のウエハ２００が互いに重ならないように並べられていればよい。また、サセプタ２１７は、複数枚のウエハ２００を回転方向に沿って並べて配置するように構成されている。

【0033】

サセプタ２１７表面におけるウエハ２００の支持位置には、ウエハ載置部２１７ｂが設けられている。処理するウエハ２００の枚数と同数のウエハ載置部２１７ｂがサセプタ２１７の中心から同心円上の位置に互いに等間隔（例えば７２°の間隔）で配置されている。

【0034】

それぞれのウエハ載置部２１７ｂは、例えばサセプタ２１７の上面から見て円形状であり、側面から見て凹形状である。ウエハ載置部２１７ｂの直径はウエハ２００の直径よりもわずかに大きくなるように構成することが好ましい。このウエハ載置部２１７ｂ内にウエハ２００を載置することにより、ウエハ２００の位置決めを容易に行うことができ、また、サセプタ２１７の回転に伴う遠心力によりウエハ２００がサセプタ２１７から飛び出してしまう等のウエハ２００の位置ズレが発生することを抑制できる。

【0035】

サセプタ２１７には、サセプタ２１７を昇降させる昇降機構２６８が設けられている。サセプタ２１７の各ウエハ載置部２１７ｂの位置には、貫通孔２１７ａが複数設けられている。上述の反応容器２０３の底面には、反応容器２０３内へのウエハ２００の搬入・搬出時に、ウエハ２００を突き上げて、ウエハ２００の裏面を支持するウエハ突き上げピン２６６が複数設けられている。貫通孔２１７ａ及びウエハ突き上げピン２６６は、ウエハ突き上げピン２６６が上昇させられた時、又は昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられた時に、ウエハ突き上げピン２６６がサセプタ２１７とは非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けるように、互いに配置されている。

【0036】

昇降機構２６８には、サセプタ２１７を回転させる回転機構２６７が設けられている。回転機構２６７の図示しない回転軸は、サセプタ２１７に接続されており、回転機構２６７を作動させることでサセプタ２１７を回転させることができるように構成されている。また、サセプタ２１７が回転することで、五つのウエハ載置部２１７ｂが一括して回転されるように構成されている。

【0037】

回転機構２６７には、後述するコントローラ３００が、カップリング部２６７ａを介して接続されている。カップリング部２６７ａは、例えば回転側と固定側との間を金属ブラシ等により電気的に接続するスリップリング機構として構成されている。これにより、サセプタ２１７の回転が妨げられないようになっている。コントローラ３００は、サセプタ２１７を所定の速度で所定時間回転させるように、回転機構２６７への通電具合を制御するように構成されている。

【0038】

上述したように、サセプタ２１７を回転させることにより、サセプタ２１７上に載置されたウエハ２００は、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ及び第２パージ領域２０４ｂをこの順番に通過することとなる。

【0039】

（加熱部）
サセプタ２１７の内部には、加熱部としてのヒータ２１８が一体的に埋め込まれており、ウエハ２００を加熱できるように構成されている。ヒータ２１８に電力が供給されると、ウエハ２００表面が所定温度（例えば室温〜１０００℃程度）にまで加熱可能に構成されている。なお、ヒータ２１８は、サセプタ２１７に載置されたそれぞれのウエハ２００を個別に加熱するように、同一面上に複数（例えば５つ）設けてもよい。

【0040】

サセプタ２１７には温度センサ２７４が設けられている。ヒータ２１８及び温度センサ２７４には、電力供給線２２２を介して、電力調整器２２４、ヒータ電源２２５、及び温度調整器２２３が電気的に接続されている。温度センサ２７４により検出された温度情報に基づいて、ヒータ２１８への通電具合が制御されるように構成されている。

【0041】

（ガス供給部）
反応容器２０３の天井部の中央部には、第１元素含有ガス導入部２５１と、第２元素含有ガス導入部２５２と、不活性ガス導入部２５３、クリーニングガス導入部２５８と、を備えるガス供給部２５０が設けられている。ガス供給部２５０の上端は、反応容器２０３の天井部に開設された開口に気密に接続されている。

【0042】

ガス供給部２５０は例えば筒状である。ガス供給部２５０の内部には、各ガス導入部が区画されている。例えば、ガス供給部２５０内の第１処理領域２０１ａ側には、第１元素含有ガス導入部２５１が設けられている。ガス供給部２５０内の第２処理領域２０１ｂ側には、第１元素含有ガス導入部２５１から離間して第２元素含有ガス導入部２５２が設けられている。ガス供給部２５０内のうち第１元素含有ガス導入部２５１と第２処理領域２０１ｂとの間には、不活性ガス導入部２５３が設けられている。不活性ガス導入部２５３の中央であって、第１元素含有ガス導入部２５１と第２元素含有ガス導入部２５２との間には、クリーニングガス導入部２５８が配置されている。

【0043】

第１元素含有ガス導入部２５１の第１処理領域２０１ａ側の側壁には、第１処理領域２０１ａに開口する第１ガス噴出口２５４が設けられている。第２元素含有ガス導入部２５２の第２処理領域２０１ｂ側の側壁には、第２処理領域２０１ｂに開口する第２ガス噴出口２５５が設けられている。

【0044】

不活性ガス導入部２５３の第１パージ領域２０４ａおよび第２パージ領域２０４ｂの側における側壁には、それぞれ第１パージ領域２０４ａに開口する第１不活性ガス噴出口２５６及び第２パージ領域２０４ｂに開口する第２不活性ガス噴出口２５７が設けられている。

【0045】

ガス供給部２５０の底には、クリーニングガス導入部２５８の端部であるクリーニングガス供給孔２５９が設けられている。即ち、クリーニングガス供給孔２５９は、第１ガス噴出口２５４、第２ガス噴出口２５５、不活性ガス噴出口２５６、２５７より低い位置に設けられている。

【0046】

ガス供給部２５０は、第１元素含有ガス導入部２５１から第１処理領域２０１ａ内に第１元素含有ガスを供給し、第２元素含有ガス導入部２５２から第２処理領域２０１ｂ内に第２元素含有ガスを供給し、不活性ガス導入部２５３から第１パージ領域２０４ａ内及び第２パージ領域２０４ｂ内に不活性ガスを供給し、クリーニングガス導入部２５８から処理室２０１内の略全域にクリーニングガスを供給するように構成されている。ガス供給部２５０は、それぞれの異なるガスを混合させずに個別に各領域に供給することができ、また、各ガスを併行して各領域に供給することができるように構成されている。

【0047】

（処理ガス供給系）
第１元素含有ガス導入部２５１の上端には、第１ガス供給管２３２ａの下流端が接続されている。第１ガス供給管２３２ａには、上流方向から順に、第１ガス供給源２３２ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３２ｃ、及び開閉弁であるバルブ２３２ｄが設けられている。

【0048】

第１ガス供給管２３２ａから、第１元素を含有するガス（以下、「第１元素含有ガス」）が、マスフローコントローラ２３２ｃ、バルブ２３２ｄ、第１元素含有ガス導入部２５１及び第１ガス噴出口２５４を介して、第１処理領域２０１ａ内に供給される。

【0049】

第１元素含有ガスは、原料ガス、すなわち、処理ガスの一つである。

【0050】

ここで、第１元素は、例えばシリコン（Ｓｉ）である。すなわち、第１元素含有ガスは、例えばシリコン含有ガスである。シリコン含有ガスとしては、例えばＳｉＨ_２（ＮＨ（Ｃ_４Ｈ_９））_２（ビス ターシャル ブチル アミノ シラン、略称：ＢＴＢＡＳ）ガスを用いることができる。なお、第１元素含有ガスは、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良い。第１元素含有ガスが常温常圧で液体の場合は、第１ガス供給源２３２ｂとマスフローコントローラ２３２ｃとの間に、図示しない気化器を設ければよい。ここでは気体として説明する。

【0051】

なお、シリコン含有ガスとしては、ＢＴＢＡＳの他に、例えば有機シリコン材料であるヘキサメチルジシラザン（Ｃ_６Ｈ_１９ＮＳｉ_２、略称：ＨＭＤＳ）やトリシリルアミン（（ＳｉＨ_３）_３Ｎ、略称：ＴＳＡ）等を用いることができる。これらのガスは、プリカーサーとして働く。また、第１元素含有ガスは、後述する第２ガスより粘着度（粘度）の高い材料が用いられる。

【0052】

第２元素含有ガス導入部２５２の上端には、第２ガス供給管２３３ａの下流端が接続されている。第２ガス供給管２３３ａには、上流方向から順に、第２ガス供給源２３３ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３３ｃ、及び開閉弁であるバルブ２３３ｄが設けられている。

【0053】

第２ガス供給管２３３ａからは、第２元素を含有するガス（以下、「第２元素含有ガス」）が、マスフローコントローラ２３３ｃ、バルブ２３３ｄ、第２元素含有ガス導入部２５２及び第２ガス噴出口２５５を介して、第２処理領域２０１ｂ内に供給される。第２元素含有ガスは、プラズマ生成部２０６によりプラズマ状態とされ、ウエハ２００上に照射される。

【0054】

第２元素含有ガスは、処理ガスの一つである。なお、第２元素含有ガスは、反応ガスまたは改質ガスとして考えてもよい。

【0055】

ここで、第２元素含有ガスは、第１元素と異なる第２元素を含有する。第２元素としては、例えば、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）のいずれか一つである。本実施形態では、第２元素含有ガスは、例えば酸素含有ガスであるとする。具体的には、酸素含有ガスとしては、酸素（Ｏ_２）ガスが用いられる。なお、酸素含有ガスとしては、オゾン（Ｏ_３）ガスや水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を用いてもよい。また、第２元素含有ガスは、第１元素含有ガスより粘着度（粘度）の低い材料が用いられる。

【0056】

主に、第１ガス供給管２３２ａ、マスフローコントローラ２３２ｃ、バルブ２３２ｄ、第１元素含有ガス導入部２５１及び第１ガス噴出口２５４により、第１元素含有ガス供給系（シリコン含有ガス供給系ともいう）が構成される。なお、第１ガス供給源２３２ｂを、第１元素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第２ガス供給管２３３ａ、マスフローコントローラ２３３ｃ、バルブ２３３ｄ、第２元素含有ガス導入部２５２及び第２ガス噴出口２５５により、第２元素含有ガス供給系（酸素含有ガス供給系ともいう）が構成される。なお、第２ガス供給源２３３ｂを、第２元素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。そして、主に、第１元素含有ガス供給系及び第２元素含有ガス供給系により、処理ガス供給系が構成される。

【0057】

（不活性ガス供給系）
不活性ガス導入部２５３の上端には、第１不活性ガス供給管２３４ａの下流端が接続されている。第１不活性ガス供給管２３４ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２３４ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３４ｃ、及び開閉弁であるバルブ２３４ｄが設けられている。

【0058】

第１不活性ガス供給管２３４ａからは、不活性ガスが、マスフローコントローラ２３４ｃ、バルブ２３４ｄ、不活性ガス導入部２５３、第１不活性ガス噴出口２５６及び第２不活性ガス噴出口２５７を介して、第１パージ領域２０４ａ内及び第２パージ領域２０４ｂ内にそれぞれ供給される。第１パージ領域２０４ａ内及び第２パージ領域２０４ｂ内に供給される不活性ガスは、後述する薄膜形成工程（Ｓ１０４）ではパージガスとして作用する。

【0059】

第１ガス供給管２３２ａのバルブ２３２ｄよりも下流側には、第２不活性ガス供給管２３５ａの下流端が接続されている。第２不活性ガス供給管２３５ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２３５ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３５ｃ、及び開閉弁であるバルブ２３５ｄが設けられている。

【0060】

第２不活性ガス供給管２３５ａからは、不活性ガスが、マスフローコントローラ２３５ｃ、バルブ２３５ｄ、第１ガス供給管２３２ａ、第１元素含有ガス導入部２５１及び第１ガス噴出口２５４を介して、第１処理領域２０１ａ内に供給される。第１処理領域２０１ａ内に供給される不活性ガスは、薄膜形成工程（Ｓ１０４）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。

【0061】

また、第２ガス供給管２３３ａのバルブ２３３ｄよりも下流側には、第３不活性ガス供給管２３６ａの下流端が接続されている。第３不活性ガス供給管２３６ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２３６ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３６ｃ、及び開閉弁であるバルブ２３６ｄが設けられている。

【0062】

第３不活性ガス供給管２３６ａからは、不活性ガスが、マスフローコントローラ２３６ｃ、バルブ２３６ｄ、第２ガス供給管２３３ａ、第２元素含有ガス導入部２５２及び第２ガス噴出口２５５を介して、第２処理領域２０１ｂ内に供給される。第２処理領域２０１ｂ内に供給される不活性ガスは、第１処理領域２０１ａ内に供給される不活性ガスと同様に、薄膜形成工程（Ｓ１０４）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。

【0063】

ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスである。なお、不活性ガスとして、Ｎ_２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いることができる。

【0064】

主に、第１不活性ガス供給管２３４ａ、マスフローコントローラ２３４ｃ及びバルブ２３４ｄ、不活性ガス導入部２５３、第１不活性ガス噴出口２５６及び第２不活性ガス噴出口２５７により第１不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２３４ｂを、第１不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。

【0065】

また、主に、第２不活性ガス供給管２３５ａ、マスフローコントローラ２３５ｃ及びバルブ２３５ｄにより第２不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２３５ｂ、第１ガス供給管２３２ａ、第１元素含有ガス導入部２５１及び第１ガス噴出口２５４を、第２不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。

【0066】

また、主に、第３不活性ガス供給管２３６ａ、マスフローコントローラ２３６ｃ及びバルブ２３６ｄにより第３不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２３６ｂ、第２ガス供給管２３３ａ、第２元素含有ガス導入部２５２及び第２ガス噴出口２５５を、第３不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。

【0067】

そして、主に、第１不活性ガス供給系、第２不活性ガス供給系および第３不活性ガス供給系により、不活性ガス供給系が構成される。

【0068】

（クリーニングガス供給系）
クリーニングガス導入部２５８の上端には、クリーニングガス供給管２３７ａの下流端が接続されている。クリーニングガス供給管２３７ａには、上流方向から順に、クリーニングガス供給源２３７ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３７ｃ、開閉弁であるバルブ２３７ｄ、及びクリーニングガスのプラズマを生成するプラズマ生成ユニット２３７ｅが設けられている。

【0069】

第１ガス供給管２３２ａからは、クリーニングガスが供給される。クリーニングガスは、マスフローコントローラ２３７ｃ、バルブ２３７ｄ、リモートプラズマ生成ユニット２３７ｅ、クリーニングガス導入部２５８、クリーニングガス供給孔２５９を介して反応容器２０３に供給される。クリーニングガスは、リモートプラズマ生成ユニット２３７ｅによってプラズマ状態とされたクリーニングガスにより、反応容器２０３内の副生成物等がクリーニングされる。

【0070】

ここで、クリーニングガスは、例えば三フッ化窒素（ＮＦ_３）ガスである。なお、クリーニングガスとして、例えば、フッ化水素（ＨＦ）ガス、三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ_３）ガス、フッ素（Ｆ_２）ガス等を用いても良く、またこれらを組合せて用いても良い。また、上記のクリーニングガスは、希釈ガスとして不活性ガス（たとえば、窒素ガス）とともに供給しても良い。

【0071】

（排気系）
図４に示されているように、反応容器２０３の底部には、反応容器２０３内を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、圧力センサ２４８、圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３、および開閉弁としてのバルブ２４５を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。ＡＰＣバルブ２４３は、弁を開閉して処理室２０１内の真空排気や真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して処理室２０１内の圧力を調整可能となっている開閉弁である。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３及びバルブ２４５により排気系が構成される。なお、排気系には、圧力センサ２４８および真空ポンプ２４６を含めても良い。

【0072】

（プラズマ生成部）
第２処理領域２０１ｂ内の上方には、プラズマ生成部２０６の少なくとも一部を構成する電極２７１が設けられている。プラズマ生成部２０６は、第２処理領域２０１ｂ内に第２元素含有ガスのプラズマを生成（第２元素含有ガスを活性化）するよう構成されている。このように、プラズマを用いることにより、低温であっても第２元素含有ガスを活性化させウエハ２００の処理を行うことができる。

【0073】

第２処理領域２０１ｂ内には、例えば、互いに平行に並んで設けられた二本の棒状の電極２７１が設けられている。二本の電極２７１は、例えば石英製のカバー（不図示）で覆われている。電極２７１には、インピーダンスを整合する整合器２７２を介して、高周波電源２７３が接続されている。高周波電源２７３から電極２７１に高周波電力が印加されることにより、電極２７１の周辺にプラズマが生成される。なお、主に電極２７１の直下にプラズマが生成される。このように、プラズマ生成部２０６は、いわゆる容量結合型のプラズマを生成する。

【0074】

例えば、プラズマ生成部２０６の電極２７１は、平面視で反応容器２０３の中心から外側に向かう方向に設けられている。言い換えれば、電極２７１は、平面視で反応容器２０３の中心から径方向に設けられている。電極２７１は、ウエハ２００の上面と平行に設けられている。また、電極２７１は、ウエハ２００が通過する経路上に配置されている。電極２７１の長さは、ウエハ２００の直径よりも長い。これにより、電極２７１の直下を通過するウエハ２００の全面に順次プラズマが照射される。

【0075】

主に、電極２７１により、プラズマ生成部２０６が構成される。なお、整合器２７２および高周波電源２７３をプラズマ生成部２０６に含めて考えてもよい。

【0076】

（制御部）
次に、図５を用い、本実施形態の制御部（制御手段）であるコントローラ３００について説明する。図５は、本実施形態で好適に用いられる基板処理装置１０のコントローラの概略構成図である。

【0077】

図５に示されているように、制御部（制御手段）であるコントローラ３００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３０１ｂ、記憶装置３０１ｃ、Ｉ／Ｏポート３０１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ３０１ｂ、記憶装置３０１ｃ、Ｉ／Ｏポート３０１ｄは、内部バス３０１ｅを介して、ＣＰＵ３０１ａ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３００には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置３０２が接続されている。

【0078】

記憶装置３０１ｃ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３０１ｃ内には、基板処理装置１０の動作を制御する制御プログラムや、後述する成膜処理等の基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピが、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ３００に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ３０１ｂは、ＣＰＵ３０１ａ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。

【0079】

Ｉ／Ｏポート３０１ｄは、上述のマスフローコントローラ２３２ｃ，２３３ｃ，２３４ｃ，２３５ｃ，２３６ｃ，２３７ｃ、バルブ２３２ｄ，２３３ｄ，２３４ｄ，２３５ｄ，２３６ｅ，２３７ｆ、圧力センサ２４８、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、ヒータ２１８、温度センサ２７４、整合器２７２、高周波電源２７３、回転機構２６７、昇降機構２６８等に接続されている。なお、Ｉ／Ｏポート３０１ｄは、図示されていない電力調整器２２４、ヒータ電源２２５、及び温度調整器２２３にも接続されている。

【0080】

ＣＰＵ３０１ａは、記憶装置３０１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置３０２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置３０１ｃ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、ＣＰＵ３０１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、マスフローコントローラ２３２ｃ，２３３ｃ，２３４ｃ，２３５ｃ，２３６ｃ，２３７ｃによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２３２ｄ，２３３ｄ，２３４ｄ，２３５ｄ，２３６ｅ，２３７ｆの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉動作及び圧力センサ２４８に基づくＡＰＣバルブ２４３による圧力調整動作、温度センサ２７４に基づくヒータ２１８の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、回転機構２６７によるサセプタ２１７の回転および回転速度調節動作、昇降機構２６８によるサセプタ２１７の昇降動作、高周波電源２７３による電力供給および停止、整合器２７２によるインピーダンス調整動作等を制御するように構成されている。

【0081】

なお、コントローラ３００は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（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等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）３０３を用意し、係る外部記憶装置３０３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ３００を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置３０３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置３０３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶装置３０１ｃや外部記憶装置３０３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置３０１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置３０３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。

【0082】

（３）基板処理工程
続いて、本実施形態に係る半導体製造工程の一工程として、上述したプロセスチャンバ２０２を備える基板処理装置１０を用いて製造される基板処理工程について説明する。

【0083】

まず、図６及び図７を用い、基板処理工程の概略について説明する。図６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。図７は、本実施形態に係る第２工程のフロー図である。なお、以下の説明において、基板処理装置１０のプロセスチャンバ２０２の構成各部の動作は、コントローラ３００により制御される。

【0084】

ここでは、第１元素含有ガスとしてＢＴＢＡＳガスを用い、第２元素含有ガスとして酸素（Ｏ_２）ガスを用い、ウエハ２００上に薄膜としてシリコン酸化膜を形成する例について説明する。また、例えば、ウエハ２００上には、予め所定の膜が形成されていてもよい。また、ウエハ２００または所定の膜には予め所定のパターンが形成されていてもよい。

【0085】

（基板搬入・載置工程Ｓ１０２）
例えば、最大２５枚のウエハ２００が収納されたポッド１００が、工程内搬送装置によって搬送され、ロードポート１０５の上に載置される。ポッド１００のキャップ１００ａがポッドオープナ１０８によって取り外され、ポッド１００の基板出し入れ口が開放される。第２ウエハ移載機１２４は、ポッド１００からウエハ２００をピックアップして、ノッチ合わせ装置１０６上へ載置する。ノッチ合わせ装置１０６はウエハ２００の位置調整を行う。第２ウエハ移載機１２４は、ウエハ２００をノッチ合わせ装置１０６から大気圧の状態の予備室１２２内に搬入する。ゲートバルブ１２８が閉じられ、予備室１２２内が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。

【0086】

プロセスチャンバ２０２ではサセプタ２１７をウエハ２００の搬送位置まで下降させることにより、サセプタ２１７の貫通孔２１７ａにウエハ突き上げピン２６６を貫通させる。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突出した状態となる。続いて、所定のゲートバルブを開き、第１ウエハ移載機１１２を用いて、処理室２０１内に所定枚数（例えば５枚）のウエハ２００（処理基板）を搬入する。そして、サセプタ２１７の図示しない回転軸を中心として、各ウエハ２００が重ならないように、サセプタ２１７の回転方向に沿って載置する。これにより、ウエハ２００は、サセプタ２１７の表面から突出したウエハ突き上げピン２６６上に水平姿勢で支持される。

【0087】

処理室２０１内にウエハ２００を搬入したら、第１ウエハ移載機１１２をプロセスチャンバ２０２の外へ退避させ、所定のゲートバルブを閉じて反応容器２０３内を密閉する。その後、サセプタ２１７を上昇させることにより、サセプタ２１７に設けられた各載置部２１７ｂ上にウエハ２００を載置する。

【0088】

なお、ウエハ２００を処理室２０１内に搬入する際には、排気系により処理室２０１内を排気しつつ、不活性ガス供給系から処理室２０１内に不活性ガスとしてのＮ_２ガスを供給することが好ましい。すなわち、真空ポンプ２４６を作動させＡＰＣバルブ２４３を開けることにより処理室２０１内を排気した状態で、少なくとも第１不活性ガス供給系のバルブ２３４ｄを開けることにより、処理室２０１内にＮ_２ガスを供給することが好ましい。これにより、処理室２０１内へのパーティクルの侵入や、ウエハ２００上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。なお、さらに第２不活性ガス供給系及び第３不活性ガス供給系から不活性ガスを供給してもよい。また、真空ポンプ２４６は、少なくとも基板搬入・載置工程（Ｓ１０２）から後述する基板搬出工程（Ｓ１０６）が終了するまでの間は、常に作動させた状態とする。

【0089】

ウエハ２００をサセプタ２１７の上に載置する際は、サセプタ２１７の内部に埋め込まれたヒータ２１８に電力を供給し、ウエハ２００の表面が所定の温度となるよう制御される。ウエハ２００の温度は、例えば室温以上７００℃以下であり、好ましくは、室温以上であって２００℃以下である。この際、ヒータ２１８の温度は、温度センサ２７４により検出された温度情報に基づいてヒータ２１８への通電具合を制御することによって調整される。

【0090】

なお、シリコンで構成されるウエハ２００の加熱処理では、表面温度を７５０℃以上にまで加熱すると、ウエハ２００の表面に形成されたソース領域やドレイン領域等に不純物の拡散が生じ、回路特性が劣化し、半導体デバイスの性能が低下してしまう場合がある。ウエハ２００の温度を上述のように制限することにより、ウエハ２００の表面に形成されたソース領域やドレイン領域における不純物の拡散、回路特性の劣化、半導体デバイスの性能の低下を抑制できる。

【0091】

また、後述するダブルパターニング法などのようにウエハ２００の上にホトレジストパターンが形成された状態で、ホトレジストパターンの上に薄膜を形成する場合では、ウエハ２００の温度が例えば２００℃以上の高温であるときにホトレジストパターンが熱変化してしまう可能性がある。本実施形態では、低温で基板処理工程を行うことが可能であるため、ホトレジスト膜の劣化を抑制することができる。

【0092】

（薄膜形成工程Ｓ１０４）
次に、薄膜形成工程Ｓ１０４を行う。薄膜形成工程Ｓ１０４の基本的な流れについて説明し、本実施形態の特徴部分については詳細を後述する。

【0093】

薄膜形成工程Ｓ１０４では、第１処理領域２０１ａ内にＢＴＢＡＳガスを供給し、第２処理領域２０１ｂ内に酸素ガスを供給してウエハ２００上にシリコン酸化膜を形成する。

【0094】

なお、薄膜形成工程Ｓ１０４では、基板搬入・載置工程Ｓ１０２後、継続して、排気部により処理室２０１内が排気されるとともに、不活性ガス供給系から第１パージ領域２０４ａ内および第２パージ領域２０４ｂ内にパージガスとしてのＮ_２ガスが供給されている。

【0095】

（サセプタ回転開始Ｓ２０２）
まず、ウエハ２００が各ウエハ載置部２１７ｂに載置されたら、回転機構２６７によってサセプタ２１７の回転を開始する。この際、サセプタ２１７の回転速度はコントローラ３００によって制御される。サセプタ２１７の回転速度は例えば１回転／分以上１００回転／分以下である。具体的には、回転速度は、例えば６０回転／分である。サセプタ２１７を回転させることにより、ウエハ２００は、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ、第２パージ領域２０４ｂの順に移動を開始する。

【0096】

（ガス供給開始Ｓ２０４）
ウエハ２００を加熱して所望とする温度に達し、サセプタ２１７が所望とする回転速度に到達したら、バルブ２３２ｄを開けて第１処理領域２０１ａ内にＢＴＢＡＳの供給を開始し、更にバルブ２３３ｄを開けて第２処理領域２０１ｂ内に酸素ガスを供給する。

【0097】

このとき、ＢＴＢＡＳガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ２３２ｃを調整する。なお、ＢＴＢＡＳの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下である。本実施形態では、後述する第３工程Ｓ２１０までＢＴＢＡＳガスを一定流量で流し続ける。

【0098】

なお、ＢＴＢＡＳガスとともに、第２不活性ガス供給系からキャリアガスとしてＮ_２ガスを流してもよい。

【0099】

また、酸素ガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ２３３ｃを調整する。なお、酸素ガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下である。本実施形態では、後述する第３工程Ｓ２１０まで酸素ガスを一定流量で流し続ける。

【0100】

また、ＡＰＣバルブ２４３の弁開度を適正に調整することにより、処理室２０１内の圧力を、所定の圧力とする。

【0101】

なお、このガス供給開始Ｓ２０４のときから、ウエハ２００の表面上に後述する所定の厚さを有するシリコン含有層が形成され始める。

【0102】

（第１工程Ｓ２０６）
次に、ＢＴＢＡＳガスおよび酸素ガスの流量が安定したら、プラズマ生成部２０６により、第２処理領域２０１ｂ内に酸素ガスのプラズマ生成を開始する。言い換えれば、プラズマ生成部２０６の電力供給を開始することによって第２処理領域２０１ｂ内に酸素プラズマが着火される。

【0103】

具体的には、高周波電源２７３から電極２７１に高周波電力を印加するとともに、整合器２７２によりインピーダンスを整合させる。これにより、第２処理領域２０１ｂ内における電極２７１の下方に酸素ガスのプラズマを生成する。第２処理領域２０１ｂ内には、酸素元素を含む活性種が生成される。

【0104】

なお、第１工程Ｓ２０６のときから、後述するように、シリコン含有層が酸素ガスのプラズマによって改質され始める。

【0105】

（第２工程Ｓ２０８）
次に、第１工程Ｓ２０６の後に、プラズマ生成部２０６によるプラズマ生成を継続し、ウエハ２００の上にシリコン元素および酸素元素を含有するシリコン酸化膜を形成していく第２工程Ｓ２０８を行う。

【0106】

第２工程Ｓ２０８では、複数のウエハ２００が、順次、第１処理領域２０１ａと第２処理領域２０１ｂとを所定回数交互に通過するようにサセプタ２１７が継続して回転している。具体的には、ウエハ２００は、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ、第２パージ領域２０４ｂの順に交互に通過する。これにより、ウエハ２００には、ＢＴＢＡＳガスの供給、不活性ガスの供給、プラズマ状態とされた酸素ガスの供給、不活性ガスの供給を１サイクルとして、このサイクルが順に実施される。

【0107】

以下、図７を用い、第２工程Ｓ２０８の詳細を説明する。

【0108】

（第１処理領域通過Ｓ３０２）
ウエハ２００が第１処理領域２０１ａを通過するときに、ＢＴＢＡＳガスがウエハ２００に供給される。ウエハ２００表面の上には、ＢＴＢＡＳガスがウエハ２００の上に接触することによって「第１元素含有層」としてのシリコン含有層が形成される。

【0109】

シリコン含有層は、例えば、処理室２０１内の圧力、ＢＴＢＡＳガスの流量、サセプタ２１７の温度、第１処理領域２０１ａの通過にかかる時間（第１処理領域２０１ａでの処理時間）等に応じて、所定の厚さ及び所定の分布で形成される。

【0110】

（第１パージ領域通過Ｓ３０４）
次に、ウエハ２００は、第１処理領域２０１ａを通過した後に、サセプタ２１７の回転方向Ｒに移動して第１パージ領域２０４ａに移動する。ウエハ２００が第１パージ領域２０４ａを通過するときに、第１処理領域２０１ａにおいてウエハ２００に結合できなかったシリコン成分が、不活性ガスによってウエハ２００上から除去される。

【0111】

（第２処理領域通過Ｓ３０６）
次に、ウエハ２００は、第１パージ領域２０４ａを通過した後に、サセプタ２１７の回転方向Ｒに移動して第２処理領域２０１ｂに移動する。ウエハ２００が第２処理領域２０１ｂを通過するときに、第２処理領域２０１ｂでは、シリコン含有層が酸素ガスのプラズマによって改質される。

【0112】

ここで、シリコン含有層が酸素ガスのプラズマによって改質されることにより、ウエハ２００の上には、例えばシリコン元素および酸素元素を含有する層が形成される。以下、シリコン元素および酸素元素を含有する層を、単に「改質層」とする。

【0113】

改質層は、例えば、反応容器２０３内の圧力、酸素ガスの流量、サセプタ２１７の温度、プラズマ生成部２０６の電力供給具合等に応じて、所定の厚さ、所定の分布、シリコン含有層に対する所定の酸素成分等の侵入深さで形成される。

【0114】

以下において、改質層の上に形成されたシリコン含有層がさらに改質されるとき、例えば、改質層の上にさらに改質層が積層して形成されるとして説明する。なお、改質層の上に形成されたシリコン含有層がさらに改質されるときは、下側に位置する改質層と上側に積層される改質層との界面が形成されない場合や、下側に位置する改質層に酸素成分等が上側に積層される改質層を超えて侵入する場合を含む。

【0115】

（第２パージ領域通過Ｓ３０８）
次に、ウエハ２００は、プラズマが着火された第２処理領域２０１ｂを通過した後に、サセプタ２１７の回転方向Ｒに移動して第２パージ領域２０４ｂに移動する。ウエハ２００が第２パージ領域２０４ｂを通過するときに、第２処理領域２０１ｂにおいてウエハ２００に結合できなかった酸素成分が、不活性ガスによってウエハ２００上から除去される。

【0116】

（判定Ｓ３１０）
この間、コントローラ３００は、上記１サイクルを所定回数実施したか否かを判定する。具体的には、コントローラ３００は、サセプタ２１７の回転数をカウントする。

【0117】

所定回数実施していないとき（Ｓ３１０でＮｏの場合）、さらにサセプタ２１７の回転を継続させて、シリコン含有ガスの供給Ｓ３０２、不活性ガスの供給Ｓ３０４、プラズマ状態とされた酸素ガスの供給Ｓ３０６、不活性ガスの供給Ｓ３０８、のサイクルを繰り返す。所定回数実施したとき（Ｓ３１０でＹｅｓの場合）、第２工程Ｓ２０８を終了する。

【0118】

このように、第１元素含有ガスの供給Ｓ３０２、不活性ガスの供給Ｓ３０４、プラズマ状態とされた第２元素含有ガスの供給Ｓ３０６、不活性ガスの供給Ｓ３０８、の１サイクルとして、所定回数繰り返す。

【0119】

（第３工程Ｓ２１０）
次に、第２工程２０８の後に、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止し、プラズマ生成を停止する。プラズマ生成部２０６の電力供給を停止した後でも、第１処理領域２０１ａへの第１元素含有ガスの供給と、第２処理領域２０１ｂへの第２元素含有ガスの供給と、第１パージ領域２０４ａおよび第２パージ領域２０４ｂへの窒素ガスの供給と、サセプタ２１７の回転と、を所定の期間継続する。

【0120】

このとき、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止した後も、プラズマ中の活性種等は失活せずに所定の期間継続してプラズマが残存する。プラズマ生成部２０６の電力供給を停止した後、プラズマが密の状態からプラズマが疎の状態となっていき、プラズマ中の活性種等は失活する。

【0121】

（ガス供給停止Ｓ２１２）
第３工程Ｓ２１０の後、少なくともバルブ２３２ｄ及びバルブ２３３ｄを閉じ、第１元素含有ガス及び第２元素含有ガスの第１処理領域２０１ａ及び第２処理領域２０１ｂへの供給を停止する。

【0122】

（サセプタ回転停止Ｓ２１４）
ガス供給停止Ｓ２１２の後、サセプタ２１７の回転を停止する。以上により、薄膜形成工程Ｓ１０４が終了する。

【0123】

（基板搬出工程Ｓ１０６）
次に、サセプタ２１７を下降させ、サセプタ２１７の表面から突出させたウエハ突き上げピン２６６上にウエハ２００を支持させる。その後、所定のゲートバルブを開き、第１ウエハ移載機１１２を用いてウエハ２００を反応容器２０３の外へ搬出する。その後、基板処理工程を終了する場合は、不活性ガス供給系から処理室２０１内に不活性ガスを供給することを停止する。

【0124】

以上により、基板処理工程を終了する。なお、基板処理工程の終了後、クリーニングガス供給系から処理室２０１内にクリーニングガスを供給して、処理室２０１内をクリーニングしてもよい。

【0125】

（４）薄膜形成工程の詳細について
続いて、本実施形態に係る薄膜形成工程Ｓ１０４のうち第１工程Ｓ２０６から第３工程Ｓ２１０について、比較例と対比しながら詳細を説明する。

【0126】

（第１工程について）
図１３を用い、比較例の薄膜形成工程について説明する。図１３（ａ）および（ｂ）は、比較例の第１工程におけるウエハ２００’上の薄膜形成状態を示す模式的断面図である。

【0127】

ここで、比較例では、第１工程における第２処理領域２０１ｂの圧力と、第２工程における第２処理領域２０１ｂの圧力と、は等しいとする。

【0128】

比較例では、ガス供給開始（Ｓ２０４に相当する工程）により、例えば、ウエハ２００’の上にはシリコン含有層８０３が形成されている。上述のように、シリコン含有層８０３は、シリコン含有ガス（ＢＴＢＡＳガス）が分解されたシリコン成分８０２が付着し、シリコン含有層８０３が構成されているとする。

【0129】

次に、図１３（ａ）に示されているように、第１工程において、プラズマ生成部２０６’により、第２処理領域２０１ｂ内に酸素ガスのプラズマ生成を開始する。なお、図ではプラズマ生成部２０６’のうち主に電極２７１’付近を示している。プラズマ生成部２０６’の下方には、酸素元素の活性種を含むプラズマのシース８０１が生成される。

【0130】

このとき、例えば、サセプタの回転速度が高くウエハ２００’が第２領域２０１ｂ’を通過するタイミングを調整することが困難であったり、プラズマ生成部２０６’によるプラズマの着火のタイミングがばらついたりする可能性がある。このような場合、プラズマ生成部２０６’によってプラズマが着火されるときに、プラズマ生成部２０６’の直下をウエハ２００’が通過している途中である場合がある。以下、プラズマ生成部２０６’によってプラズマが着火されるときに、複数のウエハ２００’のうちプラズマ生成部２０６’の直下を初めて通過するウエハを「第１ウエハＷ_１’」とする。

【0131】

プラズマが着火されるとき、第１ウエハＷ_１’の面内において、プラズマ生成部２０６’の直下をすでに通過していた側にはプラズマが照射されない。一方、ウエハ２００’がサセプタの回転方向Ｒ’に移動することにともなって、プラズマが着火されるときにプラズマ生成部２０６’の直下を通過する前だった側（言い換えれば、プラズマ生成部２０６’の回転方向下流であって、プラズマが生成されるときにプラズマ生成部２０６’の直下を通過していない側）には随時プラズマが照射されていく。このため、第１ウエハＷ_１’の全体が第２処理領域２０１ｂを通過した後には、第１ウエハＷ_１’の面内にプラズマが照射されなかった領域（非プラズマ照射領域２００ａ’）とプラズマが照射された領域（プラズマ照射領域２００ｂ’）とが生じる。一方、第１ウエハＷ_１’以降のウエハ２００’には全面にプラズマが照射されていく。

【0132】

非プラズマ照射領域２００ａ’には、シリコン含有層８０３の表面が露出したままである。一方で、プラズマ照射領域２００ｂ’には、シリコン含有層８０３は、酸素ガスのプラズマにより改質される。プラズマ照射領域２００ｂ’には、シリコン含有層８０３が改質されることによって、改質層８０５が形成される。

【0133】

このとき、第１ウエハＷ_１’の面内において、非プラズマ照射領域２００ａ’とプラズマ照射領域２００ｂ’との間に、段差ｄ_ａが生じうる。段差ｄ_ａは、サセプタ２１７が一回転した際に形成される膜の厚さであり、例えば約１．８Å（０．１８ｎｍ）程度である。また、サセプタ２１７上に載置された第１ウエハＷ_１’と、第１ウエハＷ_１’以外のウエハ２００との間に、段差ｄ_ａに相当する層厚差が生じうる。

【0134】

その後、第１処理領域および第２処理領域にウエハ２００’が所定回数交互に通過することにより、ウエハ２００’の上にシリコン酸化膜が形成される。このとき、第１ウエハＷ_１’に形成された薄膜には、最初に形成された段差ｄ_ａに相当する膜厚差が残存する。

【0135】

このように、プラズマが着火されるときに第１ウエハＷ_１’の面内に非プラズマ照射領域２００ａ’が生じたことに起因して、非プラズマ照射領域２００ａ’とプラズマ照射領域２００ｂ’との間に、第１ウエハＷ_１’の面内において膜厚差が生じうる。また、第１ウエハＷ_１’と第１ウエハＷ_１’以外のウエハ２００’との間に膜厚差が生じうる。

【0136】

なお、近年では、例えば２０ｎｍ以下の配線寸法が求められている。このため、上記のような僅かな膜厚差であっても、配線のパターン幅等の差が生じてしまう可能性がある。

【0137】

そこで、本実施形態では、例えば、第１工程Ｓ２０６における第２処理領域２０１ｂ内のプラズマ密度を、後述する第２工程２０８における第２処理領域２０１ｂ内のプラズマ密度よりも低くする。具体的には、例えば、第１工程Ｓ２０６における第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、第２工程２０８における第２処理領域２０１ｂ内の圧力よりも低くする。

【0138】

以下、図８、図９（ａ−１）から図１０（ｃ−２）を用い、本実施形態の薄膜形成工程Ｓ１０４の詳細について説明する。図８は、本実施形態に係る基板処理シーケンスにおける各部の動作タイミングを示す図である。図９（ａ−１）から（ｃ−１）は、本実施形態の薄膜形成工程におけるウエハ位置を示す模式的平面図であり、図９（ａ−２）から（ｃ−２）は、（ａ−１）から（ｃ−１）のときにおけるウエハ上の薄膜形成状態を示す模式的断面図である。図１０（ａ−１）から（ｃ−１）は、本実施形態の薄膜形成工程におけるウエハ位置を示す模式的平面図であり、図１０（ａ−２）から（ｃ−２）は、（ａ−１）から（ｃ−１）のときにおけるウエハ上の薄膜形成状態を示す模式的断面図である。

【0139】

図９（ａ−２）に示されているように、ガス供給開始Ｓ２０４により、例えば、ウエハ２００の上にＢＴＢＡＳ分子等が接触することによってシリコン含有層９０３が形成されている。ここでは、例えばシリコン成分９０２により、シリコン含有層９０３が構成されているとする。

【0140】

次に、図９（ｂ−１）および（ｂ−２）に示されているように、第１工程Ｓ２０６において、プラズマ生成部２０６により、第２処理領域２０１ｂ内に酸素ガスのプラズマ生成を開始する（図８プラズマ生成部Ｏｎ）。プラズマ生成部２０６の下方には、酸素元素の活性種を含むプラズマのシース９０１が生成される。

【0141】

プラズマ生成部２０６によってプラズマが着火されるときに、プラズマ生成部２０６の直下を、ウエハ２００（第１ウエハＷ_１とする）が通過している途中である場合がある。

【0142】

本実施形態では、例えば、第１工程Ｓ２０６における第２処理領域２０１ｂ内のプラズマ密度（第２処理領域２０１ｂ内のガスの活性度（第１の活性度））を、後述する第２工程２０８における第２処理領域２０１ｂ内のプラズマ密度（第２の活性度）よりも低くしている。

【0143】

具体的には、図８に示されているように、例えば、第１工程Ｓ２０６における第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、第２工程２０８における第２処理領域２０１ｂ内の圧力（圧力Ｐ_２）よりも低くする。少なくともプラズマ生成部２０６の電力供給を開始するときにおける第２処理領域２０１ｂ内の圧力（圧力Ｐ_１）を、第２工程Ｓ２０８における第２処理領域２０１ｂ内の圧力（圧力Ｐ_２）よりも低くする。なお、第１工程Ｓ２０６における全ての期間における第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、第２工程Ｓ２０８における第２処理領域２０１ｂ内の圧力（圧力Ｐ_２）よりも低くしてもよい。

【0144】

これにより、第１工程において、プラズマが着火されたとき、プラズマは疎の状態となる。したがって、プラズマ生成部２０６の直下に第１ウエハＷ_１が位置している状態でプラズマ生成部２０６によるプラズマが着火された場合であっても、第１ウエハＷ_１の表面に接触する酸素元素を含む活性種の密度が低減される。

【0145】

図９（ｂ−２）に示されているように、第１ウエハＷ_１の面内のうち非プラズマ照射領域２００ａには、シリコン含有層９０３の表面が露出したままである。一方で、第１ウエハＷ_１の面内のうちプラズマ照射領域２００ｂには、活性化された酸素成分が分散した状態で付着し、改質層９０５が形成される。

【0146】

このように、巨視的に見ればプラズマが着火されるときの非プラズマ照射領域２００ａとプラズマ照射領域２００ｂとが区別できない程度に、所定の低い面粗さで改質層９０５が形成される。言い換えれば、本実施形態では、非プラズマ照射領域２００ａとプラズマ照射領域２００ｂとの間に明確な段差が生じにくい。

【0147】

また、本実施形態では、例えば、第１工程Ｓ２０６において、第２処理領域２０１ｂ内の圧力を第２処理領域２０１ｂ内に酸素ガスが拡散する低い圧力に設定する。例えば、第１工程Ｓ２０６におけるプラズマ生成部２０６の電力供給を開始したときの第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、第２処理領域２０１ｂ内に酸素ガスが拡散する低い圧力に設定する。

【0148】

第１工程Ｓ２０６における「第２処理領域２０１ｂ内に酸素ガスが拡散する低い圧力」とは、例えば以下のような圧力範囲のことである。

【0149】

例えば、第１工程Ｓ２０６において、第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、プラズマ生成部２０６の電力供給により酸素ガスのプラズマを生成することが可能な圧力以上とする。

【0150】

より好ましくは、例えば、第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、ウエハ２００面内における改質層９０５存在比率を段差が顕著とならない圧力範囲とする。

【0151】

第２処理領域２０１ｂ内の圧力に関するこれらの下限および上限を言い換えれば、例えば、第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、プラズマ密度が５．０×１０^８／ｃｍ^３以上２０．０×１０^８／ｃｍ^３以下となる圧力に設定する。

【0152】

具体的には、第２処理領域２０１ｂ内の圧力を例えば１Ｐａ以上２０００Ｐａ以下とし、好ましくは１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下とする。これにより、プラズマが着火されるときに安定的に酸素元素を含む活性種の密度が低減される。言い換えれば、ウエハ２００の面内において、酸素元素を含む活性種が接触する確率が減少する。

【0153】

図９（ｂ−２）に示されているように、第１工程Ｓ２０６では第２処理領域２０１ｂ内の圧力を上記のような低い圧力に設定することにより、例えば、第２処理領域２０１ｂにおけるシリコン含有層９０３の上又は中にはシリコン成分９０２よりも少ない数の酸素成分９０４しか結合されない。例えば、改質層９０５が形成されずにシリコン含有層９０３の表面が露出した面積は、改質層９０５が形成された面積よりも広い。第１ウエハＷ_１の面内のうちプラズマ照射領域２００ｂにおいて、改質層９０５中の酸素成分９０４等を低い密度で疎らに分散して形成することができる。

【0154】

このように、実質的に、プラズマ照射領域２００ｂの表面状態は、非プラズマ照射領域２００ａの表面状態と大差がなく、プラズマ照射領域２００ｂと非プラズマ照射領域２００ａとの間に明確な段差を生じない。

【0155】

さらに、本実施形態では、図８に示されているように、第１工程Ｓ２０６において、プラズマ生成部２０６によるプラズマ生成を開始してから徐々に第２処理領域２０１ｂ内の圧力を上昇させる。例えば、プラズマ生成部２０６によるプラズマ生成を開始してから第２処理領域２０１ｂ内の圧力を単調増加させる。例えば、第２処理領域２０１ｂ内の圧力を圧力Ｐ_１から圧力Ｐ_１よりも高い圧力Ｐ_２に上昇させる。ウエハ２００への薄膜の成膜レートは徐々に上昇していく。これにより、ウエハ２００の上にシリコン含有層９０３が改質されて改質層９０５が徐々に積層されていくにしたがって、ウエハ２００の面内における改質層９０５が形成される密度を徐々に高くしていくことができる。

【0156】

具体的には、第１工程Ｓ２０６において、プラズマ生成部２０６によるプラズマ生成を開始してから徐々に第２処理領域２０１ｂ内の圧力を上昇させることにより、例えば以下のようにして、ウエハ２００の上に改質層９０５が徐々に積層されていく。

【0157】

図９（ｃ−１）および（ｃ−２）に示されているように、プラズマ照射領域２００ｂに酸素成分９０４が疎らに分散した状態で改質層９０５が形成された第１ウエハＷ_１が第１処理領域２０１ａを通過するときに、ＢＴＢＡＳガスが供給され、少なくとも改質層９０５の上にさらにシリコン含有層９０３が形成される。

【0158】

次に、図１０（ａ−１）および（ａ−２）に示されているように、第１ウエハＷ_１が第２処理領域２０１ｂを通過するときには、酸素ガスによるプラズマが第１ウエハＷ_１に照射されることによって、シリコン含有層９０３の上にさらに改質層９０５が形成される。

【0159】

このとき、徐々に第２処理領域２０１ｂ内の圧力が上昇していることにより、酸素成分９０４が密に分散した状態で、シリコン含有層９０３の上に改質層９０５が形成される。すなわち、改質層９０５の形成領域が無秩序に広くなっていく。

【0160】

このように、ウエハ２００の上に改質層９０５が徐々に積層されていくにしたがって、ウエハ２００の面内における改質層９０５中の酸素成分９０４等の密度を高くしていくことができる。

【0161】

これにより、プラズマが着火されるときの非プラズマ照射領域２００ａとプラズマ照射領域２００ｂとが徐々に区別できなくなるように、無秩序にシリコン含有層９０３および改質層９０５が交互堆積していく。

【0162】

図８に示されているように、本実施形態では、例えば、第１工程Ｓ２０６において処理室２０１内の圧力を圧力Ｐ_１から圧力Ｐ_２まで上昇させた後に、第２工程Ｓ２０８において処理室２０１内の圧力を圧力Ｐ_２で維持する。

【0163】

以降は、図１０（ｂ−１）から（ｃ−２）に示されているように、第２工程Ｓ２０８を行い、ウエハ２００の上にさらに改質層９０５を積層させていく。

【0164】

このようにして、本実施形態では、巨視的に見ればプラズマが着火されるときの非プラズマ照射領域２００ａとプラズマ照射領域２００ｂとが区別できない程度に、所定の低い面粗さで、膜厚が面内均一なシリコン酸化膜が形成される。

【0165】

（第３工程Ｓ２１０について）
次に、第３工程Ｓ２１０において、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止して、プラズマ中の活性種等が失活するときに、プラズマ生成部の直下を最後に通過するウエハ２００について、比較例と対比しながら詳細を説明する。第３工程Ｓ２１０では、以下のようにして第１工程Ｓ２０６と逆の現象が生じうる。

【0166】

ここで、比較例では、第２工程における第２処理領域の圧力と、第３工程における第２処理領域の圧力と、は等しいとする。

【0167】

比較例では、第３工程において、例えば、サセプタの回転速度が高くウエハが第２処理領域を通過するタイミングを調整することが困難であったり、プラズマが完全に消滅するタイミングがバラついたりする可能性がある。プラズマ密度が大きく減衰するとき（瞬間）に、プラズマ生成部の直下をウエハが通過している途中であることがある。以下、プラズマ生成部によるプラズマが消滅するときに、複数のウエハのうちプラズマ生成部の直下を最後に通過するウエハを「最終ウエハ」とする。

【0168】

プラズマが消滅するとき、最終ウエハの面内において、プラズマ生成部の直下をすでに通過していた側には、プラズマが密の状態で照射された後である。一方、ウエハがサセプタの回転方向Ｒに移動することにともなって、プラズマが消滅するときにプラズマ生成部の直下を通過する前だった領域には、プラズマが照射されなくなる。このため、最終ウエハの全体が第２処理領域を通過した後には、最終ウエハの面内にはプラズマが照射された領域（プラズマ照射領域）と、プラズマが照射されなかった領域（非プラズマ照射領域）と、が生じる。一方、最終ウエハよりも後にプラズマ生成部の直下を通過していくウエハには、プラズマが照射されない。

【0169】

プラズマが消滅するときに、最終ウエハの面内に非プラズマ照射領域が生じたことに起因して、非プラズマ照射領域とプラズマ照射領域との間に、最終ウエハの面内において膜厚差が生じうる。また、最終ウエハと最終ウエハ以外のウエハとの間に膜厚差が生じうる。このように、第３工程Ｓ２１０においても、第１工程Ｓ２０６と逆の現象が生じうる。

【0170】

そこで、本実施形態では、例えば、第２工程Ｓ２０８の終了後から酸素ガスのプラズマが消滅するまでの間における第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、第２工程Ｓ２０８における第２処理領域２０１ｂ内の圧力より低くする。

【0171】

なお、「第２工程Ｓ２０８の終了後から酸素ガスのプラズマが消滅するまでの間」とは、例えば、第２工程Ｓ２０８の終了後にプラズマ生成部２０６の電力供給を停止した時から酸素ガスのプラズマが完全に消滅するまでの間のことである。なお、「第２工程Ｓ２０８の終了後から酸素ガスのプラズマが消滅するまでの間」とは、第２工程Ｓ２０８の終了後にプラズマ生成部２０６の電力供給が継続している間の所定時点から酸素ガスのプラズマが完全に消滅するまでの間を含めて考えてもよい。

【0172】

具体的には、図８に示されているように、例えば、第３工程２１０においてプラズマ生成部２０６の電力供給を停止した時から酸素ガスのプラズマが消滅するまでの間のうち少なくともいずれかのタイミングにおける第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、第２工程２０８における第２処理領域２０１ｂ内の圧力（圧力Ｐ_２）よりも低くする。または、第３工程２１０において、少なくともプラズマが消滅するときの第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、第２工程２０８における第２処理領域２０１ｂ内の圧力（圧力Ｐ_２）よりも低くする。なお、第３工程Ｓ２１０における全ての期間における第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、第２工程２０８における第２処理領域２０１ｂ内の圧力（圧力Ｐ_２）よりも低くしてもよい。

【0173】

プラズマ生成部２０６の電力供給を停止した時からプラズマが完全に消滅するまでの間において、ウエハ２００の表面に接触する酸素を含む活性種の密度が低減される。これにより、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止した時からプラズマが完全に消滅するまでの間において、ウエハ２００の上には改質層９０５が疎らに分散して形成される。

【0174】

このように、巨視的に見ればプラズマが完全に消滅するときの非プラズマ照射領域２００ａとプラズマ照射領域２００ｂとが区別できない程度に、所定の低い面粗さで改質層９０５が形成される。言い換えれば、本実施形態では、非プラズマ照射領域とプラズマ照射領域との間に明確な段差が生じにくい。

【0175】

また、本実施形態では、図８に示されているように、第３工程Ｓ２１０では、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止してから、第２処理領域２０１ｂ内の圧力を徐々に降下させる。例えば、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止してから第２処理領域２０１ｂ内の圧力を単調減少させる。例えば、第２処理領域２０１ｂ内の圧力を圧力Ｐ_２から圧力Ｐ_１に降下させる。ウエハ２００への薄膜の成膜レートは、徐々に降下していく。これにより、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止した後からプラズマが完全に消滅するまでの間において、ウエハ２００の面内における改質層９０５中の酸素成分９０４等の密度を徐々に低くしていくことができる。

【0176】

さらに、本実施形態では、第３工程Ｓ２１０では、第２処理領域２０１ｂ内の圧力を第２処理領域２０１ｂ内に酸素ガスが拡散する低い圧力に設定する。例えば、第３工程Ｓ２１０におけるプラズマが消滅するときの第２処理領域２０１ｂ内の圧力を第２処理領域２０１ｂ内に酸素ガスが拡散する低い圧力に設定する。

【0177】

第３工程Ｓ２１０における「第２処理領域２０１ｂ内に酸素ガスが拡散する低い圧力」とは、例えば以下のような圧力範囲のことである。

【0178】

例えば、第３工程Ｓ２１０において、第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、圧力を起因としてプラズマが消滅することがない圧力以上とする。

【0179】

より好ましくは、例えば、第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、ウエハ２００面内における改質層９０５存在比率を段差が顕著とならない圧力範囲とする。

【0180】

第２処理領域２０１ｂ内の圧力に関するこれらの下限および上限を言い換えれば、例えば、第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、プラズマ密度が５．０×１０^８／ｃｍ^３以上２０．０×１０^８／ｃｍ^３以下となる圧力に設定する。

【0181】

具体的には、第２処理領域２０１ｂ内の圧力を例えば１Ｐａ以上２０００Ｐａ以下とし、好ましくは１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下とする。これにより、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止した後からプラズマが完全に消滅するまでの間において、改質層９０５を低い密度で疎らに分散して形成することができる。

【0182】

このようにして、巨視的に見ればプラズマが消滅するときの非プラズマ照射領域とプラズマ照射領域とが区別できない程度に、膜厚が面内均一なシリコン酸化膜が形成される。

【0183】

（５）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

【0184】

（ａ）本実施形態によれば、
第１工程Ｓ２０６における第２処理領域内の圧力を、第２工程Ｓ２０８における第２処理領域内の圧力よりも低くする。

【0185】

これにより、第１工程Ｓ２０６において、第１ウエハＷ_１に接触する第２元素を含む活性種の密度が低減される。第１工程Ｓ２０６では、第１ウエハＷ_１の面内のうちプラズマ照射領域２００ｂには、改質層９０５が疎らに分散して形成される。

【0186】

その結果、巨視的に見ればプラズマが着火されるときの非プラズマ照射領域２００ａとプラズマ照射領域２００ｂとが区別できない程度に、所定の低い面粗さで、膜厚が面内均一な薄膜が形成される。したがって、一枚のウエハ２００の面内における膜厚や、サセプタ２１７上に載置された複数のウエハ２００間における膜厚を均一にすることができる。

【0187】

（ｂ）本実施形態によれば、
第１工程Ｓ２０６では、第２処理領域２０１ｂ内の圧力を第２処理領域２０１ｂ内に酸素ガスが拡散する低い圧力に設定する。これにより、プラズマが着火されるときに安定的に酸素元素を含む活性種の密度が低減される。第１ウエハＷ_１のシリコン含有層９０３上にはシリコン成分９０２よりも少ない数の酸素成分９０４しか結合されない。これにより、第１ウエハＷ_１の面内のうちプラズマ照射領域２００ｂにおいて、改質層９０５を低い密度で疎らに分散して形成することができる。

【0188】

（ｃ）本実施形態によれば、
第１工程Ｓ２０６では、プラズマ生成部２０６によるプラズマ生成を開始してから徐々に第２処理領域２０１ｂ内の圧力を上昇させる。これにより、ウエハ２００の上に改質層９０５が徐々に積層されていくにしたがって、ウエハ２００の面内における改質層９０５中の酸素成分９０４等の密度を高くしていくことができる。プラズマが着火されるときの非プラズマ照射領域２００ａとプラズマ照射領域２００ｂとが徐々に区別できなくなるように、無秩序に改質層９０５が交互堆積していく。

【0189】

（ｄ）本実施形態によれば、
第３工程Ｓ２１０では、第２工程Ｓ２０８の終了後から第２元素含有ガスのプラズマが消滅するまでの間における第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、第２工程Ｓ２０８における第２処理領域２０１ｂ内の圧力より低くする。

【0190】

これにより、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止した後からプラズマが完全に失活するまでの間において、ウエハ２００の表面に接触する酸素元素を含む活性種の密度を低くすることができる。これにより、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止した後からプラズマが完全に消滅するまでの間において、ウエハ２００の上には改質層９０５が疎らに分散して形成される。

【0191】

その結果、巨視的に見ればプラズマが消滅するときの非プラズマ照射領域とプラズマ照射領域とが区別できない程度に、所定の低い面粗さで、膜厚が面内均一な薄膜が形成される。

【0192】

（６）本実施形態の適用が有効な半導体装置の製造方法
次に、半導体装置（半導体デバイス）の製造方法の一例として、大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ＬＳＩ）の製造工程の一工程について説明する。

【0193】

ここで、図１１を用い、ウエハ２００上に狭いピッチのホトレジストパターンを形成する方法、いわゆる「ダブルパターニング法」について説明する。図１１（ａ）から（ｆ）は、ダブルパターニング法による基板処理工程におけるウエハ４００の断面図である。本実施形態は、ダブルパターニング法を用いる基板処理工程に特に有効である。

【0194】

（第１ホトレジストパターン形成工程）
例えば、ウエハ４００の上には、微細加工の対象であるシリコン酸化膜６００が形成されている。シリコン酸化膜６００の上には、ハードマスク層６０１が形成されている。

【0195】

まず、図１１（ａ）に示されているように、ハードマスク層６０１上に、第１ホトレジスト膜６０２ａを塗布する。次に、ウエハ４００をベーキングする。

【0196】

次に、図１１（ｂ）に示されているように、ＡｒＦエキシマ光源（１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマ光源（２４８ｎｍ）等の光源により、マスクパターン等を用いて選択的露光および現像等を行う。これにより、第１ホトレジストパターン６０３ａを形成する。

【0197】

（保護膜形成工程）
図１１（ｃ）に示されているように、基板処理装置１０を用い、第１ホトレジストパターン６０３ａ上及びハードマスク層６０１上に、保護膜としてのシリコン酸化膜６０４を形成する。なお、シリコン酸化膜６０４は、犠牲酸化膜とも呼ばれる。これにより、後述する第２ホトレジスト膜６０２ｂを形成するときに、第１ホトレジストパターン６０３ａを保護して、第１ホトレジストパターン６０３ａの変形を抑制することができる。

【0198】

このとき、有機物である第１ホトレジストパターン６０３ａ上にシリコン酸化膜６０４を形成するため、第１ホトレジストパターン６０３ａが熱変成しないように低温での基板処理が求められる。本実施形態では例えば２００℃以下の低温で基板処理を行うことが可能である。したがって、本実施形態の基板処理装置１０を用いた方法は特に有効である。

【0199】

（第２ホトレジストパターン形成工程）
次に、図１１（ｄ）に示されているように、シリコン酸化膜６０４上に、第２ホトレジスト膜６０２ｂを塗布する。次に、ウエハ４００をベーキングする。

【0200】

次に、図１１（ｅ）に示されているように、ＡｒＦエキシマ光源（１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマ光源（２４８ｎｍ）等の光源により、マスクパターン等を用いて選択的露光および現像等を行う。これにより、シリコン酸化膜６０４上のうち、第１ホトレジストパターン６０３ａが形成された位置とは異なる位置に、第２ホトレジストパターン６０３ｂを形成する。例えば、隣接する二つの第１ホトレジストパターン６０３ａの中央に、第２ホトレジストパターン６０３ｂを形成する。

【0201】

次に、図１１（ｆ）に示されているように、第１ホトレジストパターン６０３ａおよびハードマスク層６０１を覆うシリコン酸化膜６０４をエッチングにより除去する。

【0202】

このように、保護膜を用いて複数回のホトレジストパターンのパターニングを行うことにより（ダブルパターニング法）、一回のパターニングで得られるホトレジストパターンよりも微細な第１ホトレジストパターン６０３ａおよび第２ホトレジストパターン６０３ｂが得られる。

【0203】

次に、第１ホトレジストパターン６０３ａおよび第２ホトレジストパターン６０３ｂをマスクとして、ハードマスク層６０１をエッチングして、ハードマスクパターンを形成する。次に、ハードマスク層６０１をマスクとして、微細加工の対象であるシリコン酸化膜６００をエッチングする。なお、このとき、第１ホトレジストパターン６０３ａおよび第２ホトレジストパターン６０３ｂを除去しておいてもよいし、残しておいてもよい。以上により、例えば、シリコン酸化膜６００に溝を形成する。さらに、シリコン酸化膜６００の溝に、配線パターンの埋め込み等が行われる。

【0204】

（本実施形態との関係）
ここで、例えば、シリコン酸化膜６００に形成された溝の幅や、各溝間の幅が略設計通りとなっていることが求められる。このとき、保護膜であるシリコン酸化膜６０４の膜厚分布が重要となる。

【0205】

例えば、一枚のウエハ４００の面内においてシリコン酸化膜６０４の膜厚の差が生じている場合またはウエハ４００間においてシリコン酸化膜６０４の膜厚の差が生じている場合に以下のような弊害が生じる可能性がある。例えば、所定のエッチング条件でシリコン酸化膜６０４をエッチングした際に、シリコン酸化膜６０４の膜厚が薄い部分がオーバーエッチングされてしまう可能性がある。これにより、シリコン酸化膜６０４の膜厚が薄い部分の近傍における第１ホトレジストパターン６０３ａおよび第２ホトレジストパターン６０３ｂや、第２ホトレジストパターン６０３ｂ直下のシリコン酸化膜６０４に、パターン幅の減少が生じてしまう可能性がある。このように線幅が減少した第１ホトレジストパターン６０３ａ、第２ホトレジストパターン６０３ｂ、および第２ホトレジストパターン６０３ｂ直下のシリコン酸化膜６０４により、ハードマスク層６０１およびシリコン酸化膜６００をエッチングすると、シリコン酸化膜６０４の膜厚が薄い部分近傍におけるシリコン酸化膜６００の溝幅が、シリコン酸化膜６０４の膜厚が厚い部分近傍におけるシリコン酸化膜６００の溝幅と異なってしまう可能性がある。したがって、保護膜であるシリコン酸化膜６０４を形成するに際し、シリコン酸化膜６０４の膜厚を均一にすることが望まれる。

【0206】

近年の微細化加工では、２０ｎｍ以下の配線寸法が求められている。したがって、保護膜であるシリコン酸化膜６０４の膜厚の差が数ｎｍ程度であっても、最終的に形成される配線幅に対して大きな比率を有するパターン幅の差が生じてしまう可能性がある。

【0207】

なお、上述のように、本実施形態を適用した場合、プラズマ生成時から圧力を一定とした上述の比較例よりも、シリコン酸化膜６０４の面粗さが高くなる可能性も考えられる。しかしながら、ダブルパターニングにおいては、多少の面粗さは許容され、むしろ膜厚が一定であることの方が重要となる。

【0208】

本実施形態によれば、ウエハ４００の上に所定の面粗さでシリコン酸化膜６０４が形成される一方で、第１ウエハＷ_１の面内のうち非プラズマ照射領域２００ａにおけるシリコン酸化膜６０４の膜厚だけがプラズマ照射領域２００ｂにおけるシリコン酸化膜６０４の膜厚よりも薄くなるということを抑制することができる。

【0209】

すなわち、非プラズマ照射領域２００ａおよびプラズマ照射領域２００ｂの間、および第１ウエハＷ_１とそれ以外のウエハ４００との間において、例えば同一のエッチング条件でシリコン酸化膜６０４をエッチングする際にパターン幅の差が生じることを抑制することができる。

【0210】

本実施形態は、このように面粗さよりも膜厚の均一性が重要となるプロセスに対して、特に好適である。

【0211】

＜本発明の第２実施形態＞
以下に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１工程Ｓ２０６または第３工程Ｓ２１０において第２処理領域２０１ｂ内のプラズマ密度よりも低くする方法が第１実施形態と異なる。本実施形態では上述の基板処理装置１０を用い、また、上記以外の構成は第１実施形態と同様である。

【0212】

（１）基板処理工程
本実施形態の基板処理工程について、図１２を用いて説明する。図１２は、本発明の第２実施形態に係る基板処理シーケンスにおけるタイミングを示す図である。以下では、本実施形態におけるガス供給開始Ｓ２０４からガス供給停止Ｓ２１２までを説明する。

【0213】

（ガス供給開始Ｓ２０４）
バルブ２３２ｄを開けて第１処理領域２０１ａ内に第１元素含有ガスとしてのＢＴＢＡＳガスの供給を開始すると同時に、バルブ２３３ｄを開けて第２処理領域２０１ｂ内に第２元素含有ガスとしての酸素ガスを供給する。

【0214】

このとき、ＢＴＢＡＳガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ２３２ｃを調整する。例えば、ＢＴＢＡＳガスの流量を第３工程Ｓ２１０まで一定とする。

【0215】

また、酸素ガスの流量が所定の流量となるように、マスフローコントローラ２３３ｃを調整する。このとき、例えば、ガス供給開始Ｓ２０４における酸素ガスの流量を、第１工程Ｓ２０６における酸素ガスの流量（流量Ｖ_１）に調整する。

【0216】

（第１工程Ｓ２０６）
次に、ＢＴＢＡＳガスおよび酸素ガスの流量が安定したら、プラズマ生成部２０６によるプラズマ生成を開始する（図１２プラズマ生成部Ｏｎ）。第２処理領域２０１ｂ内におけるプラズマ生成部２０６の直下に酸素ガスのプラズマを生成する。

【0217】

本実施形態では、第１工程Ｓ２０６における第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量（流量Ｖ_１）を、第２工程Ｓ２０８における第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量（流量Ｖ_２）よりも低くする。これにより、第１工程Ｓ２０６における第２処理領域２０１ｂ内のプラズマ密度が、第２工程２０８における第２処理領域２０１ｂ内のプラズマ密度よりも低くなる。

【0218】

また、本実施形態では、第１工程Ｓ２０６では、第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を第２処理領域２０１ｂ内に酸素ガスが拡散する小さい流量に設定する。

【0219】

第１工程Ｓ２０６における「第２処理領域２０１ｂ内に酸素ガスが拡散する小さい流量」とは、例えば以下のような流量範囲のことである。

【0220】

例えば、第１工程Ｓ２０６において、第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を、プラズマ生成部２０６の電力供給により酸素ガスのプラズマを生成することが可能な流量以上とする。

【0221】

より好ましくは、例えば、第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を、ウエハ２００面内における改質層９０５存在比率を段差が顕著とならない流量範囲とする。

【0222】

第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量に関するこれらの下限および上限を言い換えれば、例えば、第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を、プラズマ密度が５．０×１０^８／ｃｍ^３以上２０．０×１０^８／ｃｍ^３以下となる流量に設定する。

【0223】

具体的には、第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を例えば１０ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下とし、好ましくは例えば１００ｓｃｃｍ以上１０００ｓｃｃｍ以下とする。これにより、プラズマが着火されるときに安定的に酸素元素を含む活性種の密度が低減される。

【0224】

さらに、本実施形態では、図１２に示されているように、第１工程Ｓ２０６では、プラズマ生成部２０６によるプラズマ生成を開始してから徐々に第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を上昇させる。例えば、プラズマ生成部２０６によるプラズマ生成を開始してから第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を単調増加させる。例えば、第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を流量Ｖ_１から流量Ｖ_１よりも高い流量Ｖ_２に上昇させる。これにより、ウエハ２００の上に改質層９０５が徐々に積層されていくにしたがって、ウエハ２００の面内における改質層９０５中の酸素成分９０４等の密度を高くしていくことができる。

【0225】

（第２工程Ｓ２０８）
次に、第１工程Ｓ２０６の後に、プラズマ生成部２０６によるプラズマ生成を継続し、ウエハ２００の上にシリコン元素および酸素元素を含有するシリコン酸化膜を形成していく第２工程Ｓ２０８を行う。第２工程Ｓ２０８では、例えば、第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を流量Ｖ_２で一定とする。第２工程Ｓ２０８では、サセプタ２１７を回転させることにより、ウエハ２００は、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ、第２パージ領域２０４ｂの順に通過する。

【0226】

（第３工程Ｓ２１０）
次に、第２工程２０８の後に、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止する（図１２プラズマ生成部Ｏｆｆ）。プラズマ生成部２０６の電力供給を停止した後でも、第１処理領域２０１ａへのＢＴＢＡＳガスの供給と、第２処理領域２０１ｂへの酸素ガスの供給と、第１パージ領域２０４ａおよび第２パージ領域２０４ｂへの不活性ガスの供給と、サセプタ２１７の回転と、を所定の期間継続する。

【0227】

本実施形態では、例えば、第２工程Ｓ２０８の終了後から酸素ガスのプラズマが消滅するまでの間における第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を、第２工程Ｓ２０８における第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量より低くする。

【0228】

また、本実施形態では、図１２に示されているように、第３工程Ｓ２１０では、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止してから、第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を徐々に降下させる。例えば、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止してから第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を単調減少させる。例えば、第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を流量Ｖ_２から流量Ｖ_１に降下させる。これにより、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止した後からプラズマが完全に消滅するまでの間において、ウエハ２００の面内における改質層９０５中の酸素成分９０４等の密度を徐々に低くしていくことができる。

【0229】

さらに、本実施形態では、第３工程Ｓ２１０では、第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を第２処理領域２０１ｂ内に酸素ガスが拡散する小さい流量に設定する。

【0230】

例えば、第３工程Ｓ２１０において、第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を、流量の低下を起因としてプラズマが消滅することがない流量以上とする。

【0231】

より好ましくは、例えば、第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を、ウエハ２００面内における改質層９０５存在比率を段差が顕著とならない流量範囲とする。

【0232】

第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量に関するこれらの下限および上限を言い換えれば、例えば、第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を、プラズマ密度が５．０×１０^８／ｃｍ^３以上２０．０×１０^８／ｃｍ^３以下となる流量に設定する。

【0233】

具体的には、第２処理領域２０１ｂ内へ供給する酸素ガスの流量を例えば１０ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下とし、好ましくは例えば１００ｓｃｃｍ以上１０００ｓｃｃｍ以下とする。これにより、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止した後からプラズマが完全に消滅するまでの間において、改質層９０５を低い密度で疎らに分散して形成することができる。

【0234】

（ガス供給停止Ｓ２１２）
第３工程Ｓ２１０の後、少なくともバルブ２３２ｄ及びバルブ２３３ｄを閉じ、ＢＴＢＡＳガス及び酸素ガスの第１処理領域２０１ａ及び第２処理領域２０１ｂへの供給を停止する。以降の工程は、第１実施形態と同様である。

【0235】

（２）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

【0236】

（ａ）本実施形態によれば、
第１工程Ｓ２０６における第２処理領域２０１ｂ内へ供給する第２元素含有ガスの流量を、第２工程Ｓ２０８における第２処理領域２０１ｂ内へ供給する第２元素含有ガスの流量よりも低くする。これにより、第１工程Ｓ２０６における第２処理領域２０１ｂ内のプラズマ密度が、第２工程２０８における第２処理領域２０１ｂ内のプラズマ密度よりも低くなる。第１実施形態と同様の効果により、巨視的に見ればプラズマが着火されるときの非プラズマ照射領域２００ａとプラズマ照射領域２００ｂとが区別できない程度に、所定の低い面粗さで、膜厚が面内均一な薄膜が形成される。

【0237】

（ｂ）本実施形態によれば、
第３工程Ｓ２１０では、第２工程Ｓ２０８の終了後から第２元素含有ガスのプラズマが消滅するまでの間における第２処理領域２０１ｂ内へ供給する第２元素含有ガスの流量を、第２工程Ｓ２０８における第２処理領域２０１ｂ内へ供給する第２元素含有ガスの流量より低くする。第１実施形態と同様の効果により、巨視的に見ればプラズマが消滅するときの非プラズマ照射領域とプラズマ照射領域とが区別できない程度に、所定の低い面粗さで、膜厚が面内均一な薄膜が形成される。

【0238】

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0239】

上述の実施形態では、反応容器２０３が４つの領域に分かれている場合について説明したが、それに限るものではない。対応する基板や形成する膜の種類によって、処理領域の数および配置を決定しても良い。

【0240】

なお、上述の実施形態では、各仕切板２０５の間の角度がそれぞれ９０°である場合について説明したが、それに限るものではない。ウエハ２００への各種ガスの供給時間（ウエハ２００の処理時間）等を考慮して、例えば第２処理領域２０１ｂを形成する２枚の仕切板２０５の間の角度を大きくして、ウエハ２００が第２処理領域２０１ｂを通過するのにかかる時間（処理時間）を長くする等、適宜変更してもよい。

【0241】

また、上述の実施形態では、各処理領域を仕切板２０５で仕切った場合について説明したが、それに限るものではない。処理室２０１が処理領域２０１ａ，２０１ｂのそれぞれに供給される処理ガスを混合させないように構成されていればよい。

【0242】

また、上述の実施形態では、仕切板２０５の端部と反応容器２０３の側壁との間に隙間が設けられており、処理室２０１内の圧力がそれぞれの領域において等しい場合について説明したが、それに限るものではない。第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ、第２パージ領域２０４ｂが気密に区分されていてもよい。すなわち、それぞれの領域内の圧力が互いに異なっていてもよい。

【0243】

また、上述の実施形態では、一つのプロセスチャンバ２０２で５枚のウエハ２００を処理する場合について説明したが、それに限るものではない。一つのプロセスチャンバ２０２で、１枚のウエハ２００を処理してもよく、５枚を超える枚数のウエハ２００を処理してもよい。

【0244】

また、上述の実施形態では、予備室１２２または予備室１２３がウエハ２００を搬入する機能とウエハ２００を搬出する機能とを併用可能に構成されている場合について説明したが、それに限るものではない。予備室１２２および予備室１２３のいずれか一方を搬出用とし、他方を搬入用としてもよい。予備室１２２または予備室１２３を搬入用と搬出用を専用とすることによって、クロスコンタミネーションを低減することができ、併用とすることによって基板の搬送効率を向上させることができる。

【0245】

また、上述の実施形態では、１つのプロセスチャンバ２０２における基板処理のみについて説明したが、それに限るものではない。各プロセスチャンバでの処理を並行して行ってもよい。

【0246】

また、上述の実施形態では、４つのプロセスチャンバ２０２がそれぞれ同様に構成されている場合について説明したが、それに限るものではない。各プロセスチャンバを異なる構成とし、各プロセスチャンバにおいてそれぞれ別の処理を行っても良い。例えば、第１プロセスチャンバと第２プロセスチャンバで別の処理を行う場合、第１プロセスチャンバでウエハ２００に所定の処理を行った後、続けて第２プロセスチャンバで第１プロセスチャンバと異なる処理を行わせてもよい。また、第１プロセスチャンバで基板に所定の処理を行った後、第２プロセスチャンバで別の処理を行わせる場合、予備室を経由するようにしてもよい。

【0247】

また、上述の実施形態では、第１元素含有ガスとしてシリコン含有ガスを用い、第２元素含有ガスとして酸素含有ガスを用い、ウエハ２００上にシリコン酸化膜を形成する場合について説明したが、それに限るものではない。第１元素含有ガスとして、例えばハフニウム（Ｈｆ）含有ガス、ジルコニウム（Ｚｒ）含有ガス、チタン（Ｔｉ）含有ガスを用い、酸化ハフニウム膜（ＨｆＯ膜）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ膜）、酸化チタン膜（ＴｉＯ膜）等のＨｉｇｈ−ｋ膜等をウエハ２００上に形成してもよい。

【0248】

また、上述の実施形態では、第２元素含有ガスとして、酸素含有ガスを用いる場合について説明したが、それに限るものではない。第２元素含有ガスとして、窒素含有ガスを用いてもよい。この場合、窒素含有ガスは、窒素（Ｎ_２）ガス、またはアンモニア（ＮＨ_３）ガス等を用いてもよい。

【0249】

また、上述の実施形態では、プラズマ生成部２０６の電極２７１は棒状である場合を説明したが、それに限るものではない。プラズマ生成部２０６の電極２７１は、交互に対向する櫛形状の電極やその他の形状の電極であってもよい。また、プラズマ生成部２０６の電極２７１は、第２処理領域２０１ｂの略全域を覆っていてもよい。

【0250】

また、上述の実施形態では、第２処理領域２０１ｂ内に第２元素含有ガスを供給して、プラズマ生成部２０６によって第２処理領域２０１ｂ内にプラズマを生成する場合について説明したが、それに限るものではない。反応容器の外でプラズマを生成するリモートプラズマ方法や、エネルギーレベルの高いオゾンを用いても良い。

【0251】

また、上述の実施形態では、不活性ガス導入部２５３を、第１パージ領域２０４ａと第２パージ領域２０４ｂとで共用とした場合について説明したが、不活性ガス導入部は個別に設けてもよい。

【0252】

また、上記実施例においては、反応容器２０３の中央から処理室２０１内にそれぞれのガスを供給する場合について説明したが、それに限るものではない。例えば、第１元素含有ガスを供給するノズルが第１処理領域に設けられ、第２元素含有ガスを供給するノズルが第２処理領域に設けられ、不活性ガスを供給するノズルがそれぞれ第１パージ領域および第２パージ領域に設けられていてもよい。

【0253】

また、上述の本実施形態では、昇降機構２６８を用い、サセプタ２１７を昇降させることで、ウエハ２００を処理位置や搬送位置に移動させる場合について説明したが、それに限るものではない。ウエハ突き上げピン２６６が昇降することでウエハ２００を処理位置や搬送位置に移動させてもよい。

【0254】

また、上述の本実施形態では、第２工程Ｓ２０８において、第１処理領域通過Ｓ３０２、第１パージ領域通過Ｓ３０４、第２処理領域通過Ｓ３０６、第２パージ領域通過Ｓ３０８を１サイクルとして、このサイクルを所定回数実施したかを判定する場合について説明したが、それに限るものではない。第１工程または第３工程においても、上記サイクルを所定回数実施したかを判定してもよい。また、第１工程、第２工程および第３工程を含めて、上記サイクルを所定回数実施したかを判定してもよい。

【0255】

また、上述の第１実施形態では、第１工程Ｓ２０６において第２処理領域２０１ｂ内の圧力を徐々に上昇させ、第２工程Ｓ２０８において第２処理領域２０１ｂ内の圧力を一定とする場合について説明したが、それに限るものではない。すなわち、少なくとも第１工程における第２処理領域内の圧力が第２工程における第２処理領域内の圧力よりも低ければよい。例えば、第１工程における第２処理領域内の圧力を第２工程における第２処理領域内の圧力よりも低い圧力で一定としてもよい。または、第２工程における第２処理領域内の圧力を第１工程における第２処理領域内の圧力よりも高い所定圧力まで上昇させる期間を設けてもよい。または、第１工程および第２工程は、これらを組み合わせた工程としてもよい。

【0256】

また、上述の第１実施形態では、第１工程Ｓ２０６において、プラズマ生成部２０６によるプラズマ生成を開始してから第２処理領域２０１ｂ内の圧力を単調増加させる場合について説明したが、それに限るものではない。第１工程において、プラズマ生成部によるプラズマ生成を開始してから第２処理領域内の圧力を段階的（階段状）に増加させてもよい。

【0257】

また、上述の第１実施形態では、第２工程Ｓ２０８において第２処理領域２０１ｂ内の圧力を一定とし、第３工程Ｓ２１０においてプラズマ生成部２０６の電力供給を停止してから第２処理領域２０１ｂ内の圧力を徐々に降下させる場合について説明したが、それに限るものではない。すなわち、少なくとも第２工程の後から第２元素含有ガスのプラズマが失活するまでの間における第２処理領域内の圧力が第２工程における第２処理領域内の圧力よりも低ければよい。例えば、第２工程における第２処理領域内の圧力を所定圧力まで降下させる期間を設けてもよい。第３工程において第２処理領域内の圧力を第２工程における第２処理領域内の圧力よりも低い圧力で一定としてもよい。または、第２工程および第３工程は、これらを組み合わせた工程としてもよい。

【0258】

また、上述の第１実施形態では、第３工程Ｓ２１０において、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止してから第２処理領域２０１ｂ内の圧力を単調減少させる場合について説明したが、それに限るものではない。第３工程において、プラズマ生成部の電力供給を停止してから第２処理領域内の圧力を段階的（階段状）に減少させてもよい。

【0259】

また、上述の第１実施形態では、第３工程Ｓ２１０において、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止してから第２処理領域２０１ｂ内の圧力を徐々に減少させる場合について説明したが、それに限るものではない。第３工程において、プラズマ生成部の電力供給を停止する前から第２処理領域内の圧力を徐々に減少させてもよい。

【0260】

また、上述の第１実施形態における「第２処理領域２０１ｂ内の圧力」の変更例を、第２実施形態における「第２処理領域２０１ｂ内へ供給する第２元素含有ガスの流量」に置き換えて適用してもよい。また、第１工程および第２工程において、第２処理領域２０１ｂ内の圧力および第２処理領域２０１ｂ内へ供給する第２元素含有ガスの流量の両方を変化させてもよい。

【0261】

また、上述の実施形態では、薄膜形成工程において、第１処理領域２０１ａ内へ供給する第１元素含有ガスの流量を一定とする場合について説明したが、それに限るものではない。薄膜形成工程において、第１処理領域内へ供給する第１元素含有ガスの流量を変化させてもよい。第１処理領域内へ供給する第１元素含有ガスの流量を、第２処理領域内へ供給する第２元素含有ガスの流量とともに変化させてもよい。例えば、第２元素含有ガスと同様に、第１工程における第１処理領域内へ供給する第１元素含有ガスの流量を、第２工程における第１処理領域内へ供給する第１元素含有ガスの流量よりも低くしてもよい。

【0262】

＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

【0263】

（付記１）
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室内に回転自在に設けられた基板載置台上に、前記基板載置台の回転方向に沿って複数の基板を載置する工程と、
前記基板載置台を回転させ、前記処理室内を排気しつつ、前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第１処理領域および第２処理領域に、それぞれ第１元素を含有する第１元素含有ガスおよび第２元素を含有する第２元素含有ガスの供給を開始する工程と、
前記第２処理領域内に少なくとも一部が設けられたプラズマ生成部により、前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスのプラズマの生成を開始する第１工程と、
前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させ、前記基板が前記第１処理領域を通過するときに前記基板の上に前記第１元素を含有する第１元素含有層を形成し、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記第１元素含有層を前記第２元素含有ガスのプラズマにより改質することにより、前記基板の上に前記第１元素および前記第２元素を含有する薄膜を形成する第２工程と、を有し、
前記第１工程では、
前記第２処理領域内のプラズマ密度を、前記第２工程における前記第２処理領域内のプラズマ密度よりも低くする半導体装置の製造方法が提供される。

【0264】

（付記２）
付記１に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第１工程では、
前記第２処理領域内の圧力を、前記第２工程における前記第２処理領域内の圧力よりも低くする半導体装置の製造方法が提供される。

【0265】

（付記３）
付記１又は付記２に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第１工程では、
前記第２処理領域内の圧力を前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスが拡散する圧力に設定する。

【0266】

（付記４）
付記１から３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第１工程では、
第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、プラズマ密度が５．０×１０^８／ｃｍ^３以上２０．０×１０^８／ｃｍ^３以下となる圧力に設定する。

【0267】

（付記５）
付記１から４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第１工程では、
前記プラズマの生成を開始してから、前記第２処理領域内の圧力を徐々に上昇させる。

【0268】

（付記６）
付記１から５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第２工程の終了後から前記第２元素含有ガスのプラズマが消滅するまでの間における前記第２処理領域内の圧力を、前記第２工程における前記第２処理領域内の圧力より低くする第３工程をさらに有する。

【0269】

（付記７）
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室内に回転自在に設けられた基板載置台上に、前記基板載置台の回転方向に沿って複数の基板を載置する工程と、
前記基板載置台を回転させ、前記処理室内を排気しつつ、前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第１処理領域および第２処理領域に、それぞれ第１元素を含有する第１元素含有ガスおよび第２元素を含有する第２元素含有ガスの供給を開始する工程と、
前記第２処理領域内に少なくとも一部が設けられたプラズマ生成部により、前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスのプラズマの生成を開始する第１工程と、
前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させ、前記基板が前記第１処理領域を通過するときに前記基板の上に前記第１元素を含有する第１元素含有層を形成し、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記第１元素含有層を前記第２元素含有ガスのプラズマにより改質することにより、前記基板の上に前記第１元素および前記第２元素を含有する薄膜を形成する第２工程と、
前記第２工程の終了後から前記第２元素含有ガスのプラズマが消滅するまでの間における前記第２処理領域内の圧力を前記第２工程における前記第２処理領域内の圧力より低くする第３工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。

【0270】

（付記８）
付記６又は７に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第３工程では、
前記第２処理領域内の圧力を前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスが拡散する圧力に設定する。

【0271】

（付記９）
付記６から８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第３工程では、
第２処理領域２０１ｂ内の圧力を、プラズマ密度が５．０×１０^８／ｃｍ^３以上２０．０×１０^８／ｃｍ^３以下となる圧力に設定する。

【0272】

（付記１０）
付記１から９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第２処理領域内へ供給する前記第２元素含有ガスの流量を、前記第２工程における前記第２処理領域内へ供給する前記第２元素含有ガスの流量よりも低くする。

【0273】

（付記１１）
本発明の更に他の態様によれば、
基板を処理する処理室内に回転自在に設けられた基板載置台上に、前記基板載置台の回転方向に沿って複数の基板を載置する工程と、
前記基板載置台を回転させ、前記処理室内を排気しつつ、前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第１処理領域および第２処理領域に、それぞれ第１元素を含有する第１元素含有ガスおよび第２元素を含有する第２元素含有ガスの供給を開始する工程と、
前記第２処理領域内に少なくとも一部が設けられたプラズマ生成部により、前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスのプラズマの生成を開始する第１工程と、
前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させ、前記基板が前記第１処理領域を通過するときに前記基板の上に前記第１元素を含有する第１元素含有層を形成し、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記第１元素含有層を前記第２元素含有ガスのプラズマにより改質することにより、前記基板の上に前記第１元素および前記第２元素を含有する薄膜を形成する第２工程と、を有し、
前記第１工程では、
前記第２処理領域内へ供給する前記第２元素含有ガスの流量を、前記第２工程における前記第２処理領域内へ供給する前記第２元素含有ガスの流量よりも低くする半導体装置の製造方法が提供される。

【0274】

（付記１２）
本発明の更に他の態様によれば、
第１処理領域および第２処理領域を有し、前記第１処理領域内および前記第２処理領域内で基板を処理する処理室と、
前記処理室内に回転自在に設けられ、回転方向に沿って複数の前記基板を載置する基板載置台と、
前記複数の基板が、順次、前記第１処理領域および前記第２処理領域を交互に通過するように前記基板載置台を回転させる回転機構と、
前記第１処理領域内に第１元素を含有する第１元素含有ガスを供給すると共に、前記第２処理領域内に第２元素を含有する第２元素含有ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気するとともに、前記処理室内の圧力を調整する排気系と、
前記第２処理領域内に少なくとも一部が設けられ、前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
少なくとも前記回転機構、前記処理ガス供給系、前記排気系、及び前記プラズマ生成部を制御し、
前記基板載置台上に、前記基板載置台の回転方向に沿って前記複数の基板を載置する処理と、
前記基板載置台を回転させ、前記処理室内を排気しつつ、前記第１処理領域および前記第２処理領域に、それぞれ前記第１元素含有ガスおよび前記第２元素含有ガスの供給を開始する処理と、
前記プラズマ生成部により、前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスのプラズマの生成を開始する第１処理と、
前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させ、前記基板が前記第１処理領域を通過するときに前記基板の上に前記第１元素を含有する第１元素含有層を形成し、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記第１元素含有層を前記第２元素含有ガスのプラズマにより改質することにより、前記基板の上に前記第１元素および前記第２元素を含有する薄膜を形成する第２処理と、を行い、
前記第１処理では、
前記第２処理領域内のプラズマ密度を、前記第２工程における前記第２処理領域内のプラズマ密度よりも低くするよう制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。

【0275】

（付記１３）
本発明の更に他の態様によれば、
第１処理領域および第２処理領域を有し、前記第１処理領域内および前記第２処理領域内で基板を処理する処理室と、
前記処理室内に回転自在に設けられ、回転方向に沿って複数の前記基板を載置する基板載置台と、
前記複数の基板が、順次、前記第１処理領域および前記第２処理領域を交互に通過するように前記基板載置台を回転させる回転機構と、
前記第１処理領域内に第１元素を含有する第１元素含有ガスを供給すると共に、前記第２処理領域内に第２元素を含有する第２元素含有ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気するとともに、前記処理室内の圧力を調整する排気系と、
前記第２処理領域内に少なくとも一部が設けられ、前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
少なくとも前記回転機構、前記処理ガス供給系、前記排気系、及び前記プラズマ生成部を制御し、
前記基板載置台上に、前記基板載置台の回転方向に沿って前記複数の基板を載置する処理と、
前記基板載置台を回転させ、前記処理室内を排気しつつ、前記第１処理領域および前記第２処理領域に、それぞれ前記第１元素含有ガスおよび前記第２元素含有ガスの供給を開始する処理と、
前記プラズマ生成部により、前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスのプラズマの生成を開始する第１処理と、
前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させ、前記基板が前記第１処理領域を通過するときに前記基板の上に前記第１元素を含有する第１元素含有層を形成し、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記第１元素含有層を前記第２元素含有ガスのプラズマにより改質することにより、前記基板の上に前記第１元素および前記第２元素を含有する薄膜を形成する第２処理と、を行い、
前記第１処理では、
前記第２処理領域内の圧力を、前記第２処理における前記第２処理領域内の圧力よりも低くするよう制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。

【0276】

（付記１４）
更に他の態様によれば、
基板を処理する処理室内に回転自在に設けられた基板載置台上に前記基板載置台の回転方向に沿って、基板を載置する工程と、
前記基板載置台を回転させる工程と、
前記処理室内を排気する工程と、
前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第１処理領域に第１元素を含有する第１元素含有ガスを供給する工程と、
前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第２処理領域に第２元素を含有する第２元素含有ガスを供給する工程と、
前記第２処理領域内の一部に設けられたプラズマ生成部により、前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスのプラズマの生成を開始する第１工程と、
前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させ、前記基板が前記第１処理領域を通過するときに前記基板の上に前記第１元素を含有する第１元素含有層を形成し、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記第１元素含有層を前記第２元素含有ガスのプラズマにより改質することにより、前記基板の上に前記第１元素および前記第２元素を含有する薄膜を形成する第２工程と、を有し、
前記第１工程では、
前記第２処理領域内のプラズマ密度を、前記第２工程における前記第２処理領域内のプラズマ密度よりも低くする半導体装置の製造方法が提供される。

【0277】

（付記１５）
更に他の態様によれば、
基板を処理する処理室内に回転自在に設けられた基板載置台の上に、前記基板載置台の回転方向に沿って、基板を載置する工程と、
前記基板載置台を回転させる工程と、
前記処理室内を排気する工程と、
前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第１処理領域に第１元素含有ガスを供給する工程と、
前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第２処理領域に第２元素含有ガスを供給する工程と、
前記第２処理領域内の少なくとも一部に設けられたプラズマ生成部により、前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスを第１の活性度で活性化させる第１工程と、
前記第２処理領域内に、前記第２元素含有ガスを前記第１活性度よりも低い第２の活性度で活性化させる第２工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。

【0278】

（付記１６）
基板を処理する処理室内に回転自在に設けられた基板載置台の上に、前記基板載置台の回転方向に沿って、基板を載置させる手順と、
前記基板載置台を回転させる手順と、
前記処理室内を排気させる手順と、
前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第１処理領域に第１元素含有ガスを供給させる手順と、
前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第２処理領域に第２元素含有ガスを供給させる手順と、
前記第２処理領域内の少なくとも一部に設けられたプラズマ生成部により、前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスを第１の活性度で活性化させる第１手順と、
前記第２処理領域内に、前記第２元素含有ガスを前記第１活性度よりも低い第２の活性度で活性化させる第２手順と、をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。

【0279】

（付記１７）
基板を処理する処理室内に回転自在に設けられた基板載置台の上に、前記基板載置台の回転方向に沿って、基板を載置させる手順と、
前記基板載置台を回転させる手順と、
前記処理室内を排気させる手順と、
前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第１処理領域に第１元素含有ガスを供給させる手順と、
前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第２処理領域に第２元素含有ガスを供給させる手順と、
前記第２処理領域内の少なくとも一部に設けられたプラズマ生成部により、前記第２処理領域内に前記第２元素含有ガスを第１の活性度で活性化させる第１手順と、
前記第２処理領域内に、前記第２元素含有ガスを前記第１活性度よりも低い第２の活性度で活性化させる第２手順と、をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体が提供される。

【符号の説明】

【0280】

１０・・・基板処理装置、２００・・・ウエハ（基板）、２０１ａ・・・第１処理領域、２０１ｂ・・・第２処理領域、２０３・・・反応容器、２０６・・・プラズマ生成部、２１７・・・サセプタ、２６８・・・回転機構、３００・・・コントローラ（制御部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】