特許 6691152 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム

(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】6691152

(24)【登録日】2020年4月13日

(45)【発行日】2020年4月28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プログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/316 20060101AFI20200421BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20200421BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20200421BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/316 X

   C23C16/455

   H01L21/31 C

【請求項の数】9

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2018-20005(P2018-20005)

(22)【出願日】2018年2月7日

(65)【公開番号】特開2019-140168(P2019-140168A)

(43)【公開日】2019年8月22日

【審査請求日】2019年3月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】318009126

【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ

(72)【発明者】

【氏名】鎌倉 司

【審査官】 長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１０５４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４００１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１５３８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０２５２３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２、２１／２０５、２１／３１−２１／３２、

２１／３６５、２１／４６９−２１／４７５、２１／８６、

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

深溝を有する基板を、基板搬入出口を介して搬送空間に搬入する工程と、
前記基板を処理空間に移動する工程と、
前記処理空間と前記搬送空間が連通し、前記処理空間に前記基板がある状態で、
前記処理空間に第一の処理ガスを供給して第一の圧力とし、前記深溝に前駆体を形成すると共に、
前記搬送空間に不活性ガスを供給して、前記搬送空間の圧力と前記処理空間の圧力を同圧にするか、あるいは前記搬送空間の圧力を前記処理空間の圧力よりも高くする第一の処理ガス供給工程と、
前記第一の処理ガス供給工程の後、
前記処理空間と前記搬送空間が連通し、前記処理空間に前記基板がある状態で、
前記処理空間に第二の処理ガスを供給して第一の圧力よりも高い第二の圧力とし、前記深溝に形成された前記前駆体を改質して薄膜を形成すると共に、
前記搬送空間に不活性ガスを供給して、前記搬送空間の圧力と前記第二の圧力との圧力差を所定の範囲に維持する
第二の処理ガス供給工程と
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項2】

前記第一の圧力は、前記第一の処理ガスが再結合しない圧力である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項3】

前記第二の処理ガス供給工程では、前記搬送空間の圧力と前記処理空間の圧力を同圧にするか、あるいは前記搬送空間の圧力を前記処理空間の圧力よりも高くする請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項4】

前記第一の処理ガスは、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２またはＳｉ_２Ｃｌ_６またはＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ_３）_２）_３のいずれかである請求項１から請求項３のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項5】

基板搬入出口に隣接し、基板を搬送する搬送空間を有する搬送室と、
前記搬送室の上方であって、基板を処理する処理空間を有する処理室と、
前記処理空間にて処理される深溝を有する基板を支持する基板支持部と、
前記処理空間に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記搬送空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理空間と前記搬送空間が連通し、前記処理空間に前記基板がある状態で、
前記処理空間に第一の処理ガスを供給して第一の圧力とし、前記深溝に前駆体を形成すると共に、
前記搬送空間に不活性ガスを供給して、前記搬送空間の圧力と前記処理空間の圧力を同圧にするか、あるいは前記搬送空間の圧力を前記処理空間の圧力よりも高くする手順と、
その後、前記処理空間と前記搬送空間が連通し、前記処理空間に前記基板がある状態で、
前記処理空間に第二の処理ガスを供給して第一の圧力よりも高い第二の圧力とし、前記深溝に形成された前記前駆体を改質して薄膜を形成すると共に、
前記搬送空間に不活性ガスを供給して、前記搬送空間の圧力と前記第二の圧力との圧力差を所定の範囲に維持する
手順とを
実行する制御部と、
を有する基板処理装置。

【請求項6】

深溝を有する基板を、基板搬入出口を介して搬送空間に搬入する手順と、
前記基板を処理空間に移動する手順と、
前記処理空間と前記搬送空間が連通し、前記処理空間に前記基板がある状態で、
前記処理空間に第一の処理ガスを供給して第一の圧力とし、前記深溝に前駆体を形成すると共に、
前記搬送空間に不活性ガスを供給して、前記搬送空間の圧力と前記処理空間の圧力を同圧にするか、あるいは前記搬送空間の圧力を前記処理空間の圧力よりも高くする手順と、
その後、
前記処理空間と前記搬送空間が連通し、前記処理空間に前記基板がある状態で、
前記処理空間に第二の処理ガスを供給して第一の圧力よりも高い第二の圧力とし、前記深溝に形成された前記前駆体を改質して薄膜を形成すると共に、
前記搬送空間に不活性ガスを供給して、前記搬送空間の圧力と前記第二の圧力との圧力差を所定の範囲に維持する
手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。

【請求項7】

深溝を有する基板を、基板搬入出口を介して搬送空間に搬入する工程と、
前記基板を処理空間に移動する工程と、
前記処理空間と前記搬送空間が連通し、前記処理空間に前記基板がある状態で、
前記処理空間に第一の処理ガスを供給して第一の圧力とし、前記深溝に前駆体を形成すると共に、
前記搬送空間に不活性ガスを供給して、前記搬送空間の圧力と前記第一の圧力との圧力差を所定の範囲に維持する第一の処理ガス供給工程と、
前記第一の処理ガス供給工程の後、
前記処理空間と前記搬送空間が連通し、前記処理空間に前記基板がある状態で、
前記処理空間に第二の処理ガスを供給して第一の圧力よりも高い第二の圧力とし、前記深溝に形成された前記前駆体を改質して薄膜を形成すると共に、
前記搬送空間に不活性ガスを供給して、前記搬送空間の圧力と前記処理空間の圧力を同圧にするか、あるいは前記搬送空間の圧力を前記処理空間の圧力よりも高くする第二の処理ガス供給工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項8】

基板搬入出口に隣接し、基板を搬送する搬送空間を有する搬送室と、
前記搬送室の上方であって、基板を処理する処理空間を有する処理室と、
前記処理空間にて処理される深溝を有する基板を支持する基板支持部と、
前記処理空間に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記搬送空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理空間と前記搬送空間が連通し、前記処理空間に前記基板がある状態で、
前記処理空間に第一の処理ガスを供給して第一の圧力とし、前記深溝に前駆体を形成すると共に、
前記搬送空間に不活性ガスを供給して前記搬送空間の圧力と前記第一の圧力との圧力差を所定の範囲に維持する手順と、
その後、前記処理空間と前記搬送空間が連通し、前記処理空間に前記基板がある状態で、
前記処理空間に第二の処理ガスを供給して第一の圧力よりも高い第二の圧力とし、前記深溝に形成された前記前駆体を改質して薄膜を形成すると共に、
前記搬送空間に不活性ガスを供給して、前記搬送空間の圧力と前記処理空間の圧力を同圧にするか、あるいは前記搬送空間の圧力を前記処理空間の圧力よりも高くする
手順とを
実行する制御部と、
を有する基板処理装置。

【請求項9】

深溝を有する基板を、基板搬入出口を介して搬送空間に搬入する手順と、
前記基板を処理空間に移動する手順と、
前記処理空間と前記搬送空間が連通し、前記処理空間に前記基板がある状態で、
前記処理空間に第一の処理ガスを供給して第一の圧力とし、前記深溝に前駆体を形成すると共に、
前記搬送空間に不活性ガスを供給して、前記搬送空間の圧力と前記第一の圧力との圧力差を所定の範囲に維持する手順と、
その後、
前記処理空間と前記搬送空間が連通し、前記処理空間に前記基板がある状態で、
前記処理空間に第二の処理ガスを供給して第一の圧力よりも高い第二の圧力とし、前記深溝に形成された前記前駆体を改質して薄膜を形成すると共に、
前記搬送空間に不活性ガスを供給して、前記搬送空間の圧力と前記処理空間の圧力を同圧にするか、あるいは前記搬送空間の圧力を前記処理空間の圧力よりも高くする
手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。

【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プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体装置に形成されるパターンは微細化の傾向にある。例えば特許文献１では基板に形成された深溝の表面に薄膜を形成する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

半導体装置の微細化に伴い、深溝のアスペクト比が高くなる傾向にある。そのため深溝の底部に薄膜を形成することが困難であった。

【0004】

アスペクト比の高い深溝に対しても、底部に薄膜を形成可能な技術を提供することを目的とする。

【0005】

【特許文献1】特開２０１７−６９４０７

【課題を解決するための手段】

【0006】

一態様によれば、
深溝を有する基板を、基板搬入出口を介して搬送空間に搬入し、前記基板を処理空間に移動し、前記処理空間と前記搬送空間が連通し、前記処理空間に前記基板がある状態で、前記処理空間に第一の処理ガスを供給して第一の圧力とし、前記深溝に前駆体を形成すると共に、前記搬送空間に不活性ガスを供給して、前記搬送空間の圧力と前記第一の圧力との圧力差を所定の範囲にし、その後、前記処理空間と前記搬送空間が連通し、前記処理空間に前記基板がある状態で、前記処理空間に第二の処理ガスを供給して第一の圧力よりも高い第二の圧力とし、前記深溝に形成された前記前駆体を改質して薄膜を形成すると共に、前記搬送空間に不活性ガスを供給して、前記搬送空間の圧力と前記第二の圧力との圧力差を前記所定の範囲に維持する。

【発明の効果】

【0007】

アスペクト比の高い深溝に対しても、底部に薄膜を形成可能な技術を提供ができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】基板処理装置を説明する説明図である。

【図2】基板処理装置のコントローラを説明する説明図である。

【図3】ウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図4】ウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図5】ウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図6】ウエハの処理状態を説明する説明図である。

【図7】半導体装置の製造フローを説明する説明図である。

【図8】製造フローと処理空間、搬送空間における圧力の関係を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図1を用いて、深溝に薄膜を形成する基板処理装置２００の一例について説明する。

【0010】

（チャンバ）
まずチャンバを説明する。
基板処理装置２００はチャンバ２０２を有する。チャンバ２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、チャンバ２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料により構成されている。チャンバ２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ１００を処理する処理空間２０５と、ウエハ１００を処理空間２０５に搬送する際にウエハ１００が通過する搬送空間２０６とが形成されている。チャンバ２０２は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂで構成される。上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間には仕切り板２０８が設けられる。

【0011】

下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ１４９に隣接した基板搬入出口１４８が設けられており、ウエハ１００は基板搬入出口１４８を介して図示しない真空搬送室との間を移動する。下部容器２０２ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。更に、下部容器２０２ｂは接地されている。

【0012】

処理空間２０５を構成する処理室は、例えば後述する基板載置台２１２とシャワーヘッド２３０で構成される。処理空間２０５内には、ウエハ１００を支持する基板支持部２１０が設けられている。基板支持部２１０は、ウエハ１００を載置する基板載置面２１１と、基板載置面２１１を表面に持つ基板載置台２１２、基板載置台２１２に内包された加熱源としてのヒータ２１３を主に有する。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。ヒータ２１３には、ヒータ２１３の温度を制御する温度制御部２２０が接続される。

【0013】

基板載置台２１２はシャフト２１７によって支持される。シャフト２１７の支持部はチャンバ２０２の底壁に設けられた穴２１５を貫通しており、更には支持板２１６を介してチャンバ２０２の外部で昇降機構２１８に接続されている。昇降機構２１８を作動させてシャフト２１７及び基板載置台２１２を昇降させることにより、基板載置面２１１上に載置されるウエハ１００を昇降させることが可能となっている。なお、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われている。チャンバ２０２内は気密に保持されている。

【0014】

基板載置台２１２は、ウエハ１００の搬送時には、基板載置面２１１が基板搬入出口１４８に対向する位置まで下降し、ウエハ１００の処理時には、図１で示されるように、ウエハ１００が処理空間２０５内の処理位置となるまで上昇する。

【0015】

具体的には、基板載置台２１２をウエハ搬送位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が基板載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７がウエハ１００を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は基板載置面２１１の上面から埋没して、基板載置面２１１がウエハ１００を下方から支持するようになっている。

【0016】

処理空間２０５の上部（上流側）には、シャワーヘッド２３０が設けられている。
シャワーヘッド２３０は、蓋２３１を有する。蓋２３１はフランジ２３２を有し、フランジ２３２は上部容器２０２ａ上に支持される。更に、蓋２３１は位置決め部２３３を有する。位置決め部２３３が上部容器２０２ａに勘合されることで、蓋２３１が固定される。

【0017】

シャワーヘッド２３０は、バッファ空間２３４を有する。バッファ空間２３４は、蓋２３１と位置決め部２３２で構成される空間をいう。バッファ空間２３４と処理空間２０５は連通している。バッファ空間２３４に供給されたガスはバッファ空間内２３２で拡散し、処理空間２０５に均一に供給される。ここではバッファ空間２３４と処理空間２０５を別の構成として説明したが、それに限るものではなく、バッファ空間２３４を処理空間２０５に含めてもよい。

【0018】

処理空間２０５は、主に上部容器２０２ａ、基板処理ポジションにおける基板載置台２１２の上部構造で構成される。処理空間２０５を構成する構造を処理室と呼ぶ。なお、処理室は処理空間２０５を構成する構造であればよく、上記構造にとらわれないことは言うまでもない。

【0019】

搬送空間２０６は、主に下部容器２０２ｂ、基板処理ポジションにおける基板載置台２１２の下部構造で構成される。搬送空間２０６を構成する構造を搬送室と呼ぶ。搬送室は処理室の下方に配される。なお、搬送室は搬送空間２０５を構成する構造であればよく、上記構造にとらわれないことは言うまでもない。

【0020】

（ガス供給部）
続いてガス供給部を説明する。共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａ、第二ガス供給管２４４ａ、第三ガス供給管２４５ａが接続されている。また、下部容器２０２ｂには、第四ガス供給管２４８ａが接続されている。

【0021】

第一ガス供給管２４３ａを含む第一ガス供給系２４３からは第一の処理ガスが主に供給され、第二ガス供給管２４４ａを含む第二ガス供給系２４４からは主に第二の処理ガスが供給される。第三ガス供給管２４５ａを含む第三ガス供給系２４５からは不活性ガスが供給される。第四ガス供給管２４８ａを含む第四ガス供給系２４８からは不活性ガスが供給される。

【0022】

（第一ガス供給系）
第一ガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、第一ガス供給源２４３ｂ、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）２４３ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。

【0023】

第一ガス供給管２４３ａから、第一元素を含有するガス（以下、「第一の処理ガス」）が、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、共通ガス供給管２４２を介してシャワーヘッド２３０に供給される。

【0024】

第一の処理ガスは、原料ガス、すなわち、処理ガスの一つである。ここで、第一元素は、例えばシリコン（Ｓｉ）である。すなわち、第一の処理ガスは、例えばシリコン含有ガスである。具体的には、シリコン含有ガスとして、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２。ＤＣＳとも呼ぶ。）ガスが用いられる。

【0025】

第一ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄよりも下流側には、第一不活性ガス供給管２４６ａの下流端が接続されている。第一不活性ガス供給管２４６ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４６ｂ、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）２４６ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４６ｄが設けられている。

【0026】

ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスである。原料ガスのキャリアガス又は希釈ガスとして作用するものである。

【0027】

主に、第一ガス供給管２４３ａ、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、第一の処理ガス供給系２４３（シリコン含有ガス供給系ともいう）が構成される。

【0028】

また、主に、第一不活性ガス供給管２４６ａ、マスフローコントローラ２４６ｃ及びバルブ２４６ｄにより第一不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２４６ｂ、第一ガス供給管２４３ａを、第一不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。

【0029】

更には、第一ガス供給源２４３ｂ、第一不活性ガス供給系を、第一の処理ガス供給系２４３に含めて考えてもよい。

【0030】

（第二ガス供給系）
第二ガス供給管２４４ａの上流には、上流方向から順に、反応ガス供給源２４４ｂ、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）２４４ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４４ｄが設けられている。反応ガスをプラズマ状態とする場合には、バルブ２４４ｄの下流にリモートプラズマユニット（ＲＰＵ）２４４ｅを設ける。

【0031】

そして、第二ガス供給管２４４ａからは、反応ガスが、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。反応ガスをプラズマ状態とする場合には、ＲＰＵ２４４ｅによりプラズマ状態とされ、ウエハ１００上に照射される。

【0032】

反応ガスは、処理ガスの一つであり、例えば酸素ガスである。酸素ガスとしては、例えば酸素（Ｏ_２）ガスが用いられる。

【0033】

主に、第二ガス供給管２４４ａ、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄにより、反応ガス供給系２４４が構成される。なお、反応ガス供給系２４４は、反応ガス供給源２４４ｂ、ＲＰＵ２４４ｅ、後述する第二不活性ガス供給系を含めて考えてもよい。

【0034】

第二ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄよりも下流側には、第二不活性ガス供給管２４７ａの下流端が接続されている。第二不活性ガス供給管２４７ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４７ｂ、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）２４７ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４７ｄが設けられている。そして、第二不活性ガス供給管２４７ａからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、第二ガス供給管２４４ａ、ＲＰＵ２４４ｅを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。

【0035】

不活性ガスは、反応ガスのキャリアガス又は希釈ガスとして作用するものである。具体的には、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスを用いることができる。

【0036】

主に、第二不活性ガス供給管２４７ａ、ＭＦＣ２４７ｃ、及びバルブ２４７ｄにより、二不活性ガス供給系が構成される。なお、第二不活性ガス供給系は、不活性ガス供給源２４７ｂ、第二ガス供給管２４４ａ、ＲＰＵ２４４ｅを含めて考えてもよい。また、第二不活性ガス供給系は、第二ガス供給系２４４に含めて考えてもよい。

【0037】

（第三ガス供給系）
第三ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、第三ガス供給源２４５ｂ、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）２４５ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４５ｄが設けられている。

【0038】

第三ガス供給管２４５ａから、パージガスとしての不活性ガスが、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、共通ガス供給管２４２を介してシャワーヘッド２３０に供給される。不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ２）ガスである。

【0039】

主に、第三ガス供給管２４５ａ、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄにより、第三ガス供給系２４５が構成される。

【0040】

不活性ガス供給源２４５ｂから供給される不活性ガスは、基板処理工程では、チャンバ２０２やシャワーヘッド２３０内に留まったガスをパージするパージガスとして作用する。

【0041】

主に、第一ガス供給系２４３、第二ガス供給系２４４、第三ガス供給系２４５をまとめて処理ガス供給部と呼ぶ。なお、処理ガス供給部とは処理ガスを処理空間に供給する構成であればよく、プロセスに応じて第一ガス供給系２４３、第二ガス供給系２４４、第三ガス供給系２４５のいずれか、もしくはそれら一部の組み合わせを示すものである。

【0042】

（第四ガス供給系）
第四ガス供給管２４８ａには、上流方向から順に、第四ガス供給源２４８ｂ、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）２４８ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４８ｄが設けられている。

【0043】

第四ガス供給管２４８ａから、パージガスとしての不活性ガスが、マスフローコントローラ２４８ｃ、バルブ２４８ｄを介して搬送空間２０６に供給される。不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスである。

【0044】

主に、第四ガス供給管２４８ａ、マスフローコントローラ２４８ｃ、バルブ２４８ｄにより、第四ガス供給系２４８が構成される。第四ガス供給系２４８は、搬送室２０６に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部とも呼ぶ。

【0045】

ところで、近年、デバイス特性改善や新規膜種の採用にともない、低温でガスを反応させて成膜することが要求されている。高温で処理すると、既に形成されている膜に悪影響を及ぼす場合があるためである。

【0046】

ところで、品質の高い膜を形成する方法として安定な元素を有するガスを用いる方法があるが、たいていは反応に必要な温度が高いため、低温要求に沿わないという問題がある。

【0047】

一方、低温で品質の高い膜を形成する方法としてプラズマを用いる方法がある。本実施形態に照らし合わせれば、処理空間２０５内に電力を供給する構造を設け、処理空間２０５に供給されたガスをその電力によってプラズマ状態とする。この方法でも低温を実現できるが、高いエネルギーとなり深溝上でＣＶＤ反応が促進される。したがって、深溝の深部にガスが侵入する前に表面で膜が形成され、結果深部に膜を形成できない、という問題がある。

【0048】

そこで、第一の処理ガスとしては、低温にて分解容易なガスを用いる。また、第二の処理ガスとしては、低温で分解可能なガス、もしくはリモートプラズマユニット２４４ｅを用いて、低エネルギーのプラズマ状態のガスを生成する。更には、後述するように、第二の処理ガスを供給する際、処理空間２０５を高圧とする。このようにすることで、第一の処理ガス、第二の処理ガスを深溝の底部まで到達させるようにする。

【0049】

（排気部）
チャンバ２０２の雰囲気を排気する排気系は、処理空間２０５の雰囲気を排気する処理空間排気系２６１、搬送空間２０６の雰囲気を排気する搬送空間排気系２６２で主に構成される。

【0050】

処理空間排気系２６１は、処理空間２０５に接続される排気管（第１排気管）２６１ａを有する。排気管２６１は、処理空間２０５に連通するよう設けられる。排気管２６１ａには、処理空間２０５内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２６１ｃ、処理空間２０５の圧力を計測する第一の圧力検出部２６１ｄが設けられる。ＡＰＣ２６１ｃは開度調整可能な弁体（図示せず）を有し、後述するコントローラ２８０からの指示に応じて排気管２６１のコンダクタンスを調整する。また、排気管２６１においてＡＰＣ２６１ｃの上流側にはバルブ２６１ｂが設けられる。排気管２６２とバルブ２６１ｂ、ＡＰＣ２６１ｃ、第一の圧力検出部２６１ｄをまとめて処理室排気系２６１と呼ぶ。

【0051】

搬送空間排気系２６２は、搬送空間２０６に接続される排気管（第２排気管）２６２ａを有する。
排気管２６２ａは、搬送空間２０６を構成する下部容器２０２ｂの側面あるいは底面に設けられる。排気管２６２ａには、搬送空間２０６内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ２６２ｃ、が設けられる。なお、排気管２６２に、ポンプ２６２ｅ（ＴＭＰ。Ｔｕｒｂｏ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｕｍｐ）を設けても良い。排気管２６２ａにおいてポンプ２６２ｅの上流側には搬送空間用排気バルブとしてのバルブ２６２ｂが設けられる。更には、排気管２６２ａには搬送空間２０６の圧力を検出する第二の圧力検出部２６２ｄが設けられる。排気管２６２ａとＡＰＣ２６２ｃ、バルブ２６２ｂ、第二の圧力検出部２６２ｄをまとめて搬送室排気系２６２と呼ぶ。搬送室排気系２６２に、ポンプ２６２ｅを含めても良い。

【0052】

排気管２６１ａ，排気管２６２ａの下流側には、排気管（第３排気管）２６４が接続される。排気管２６４には、ＤＰ（Ｄｒｙ Ｐｕｍｐ。ドライポンプ）２７８が設けられる。図示のように、排気管２６４には、その上流側から排気管２６１ａ，排気管２６２ａが接続され、さらにそれらの下流にＤＰ２７８が設けられる。ＤＰ２７８は、排気管２６１ａ，排気管２６２ａのそれぞれを介して、処理空間２０５および搬送空間２０６のそれぞれの雰囲気を排気する。また、ＤＰ２７８は、ＴＭＰ２６５が動作するときに、その補助ポンプとしても機能する。すなわち、高真空（あるいは超高真空）ポンプであるＴＭＰ２６２ｅは、大気圧レベルまでの排気を単独で行うのは困難であるため、補助ポンプとしてＤＰ２７８が用いられる。上記した排気系の各バルブには、例えばエアバルブが用いられる。

【0053】

（コントローラ）
基板処理装置２００は、基板処理装置２００の各部の動作を制御するコントローラ２８０を有している。コントローラ２８０は、図２に記載のように、演算部（ＣＰＵ）２８０ａ、一時記憶部２８０ｂ、記憶部２８０ｃ、送受信部２８０ｄを少なくとも有する。コントローラ２８０は、送受信部２８０ｄを介して基板処理装置２００の各構成に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部２８０ｃからプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各構成の動作を制御する。なお、コントローラ２８０は、専用のコンピュータとして構成してもよいし、汎用のコンピュータとして構成してもよい。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（ＵＳＢ Ｆｌａｓｈ Ｄｒｉｖｅ）やメモリカード等の半導体メモリ）２８２を用意し、外部記憶装置２８２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により、本実施形態に係るコントローラ２８０を構成することができる。また、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２８２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ても良いし、上位装置２７０から送受信部２８３を介して情報を受信し、外部記憶装置２８２を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。また、キーボードやタッチパネル等の入出力装置２８１を用いて、コントローラ２８０に指示をしても良い。

【0054】

なお、記憶部２８０ｃや外部記憶装置２８２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、記憶部２８０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２８２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。

【0055】

（半導体装置の説明）
続いて、処理対象の半導体装置の一例を図３から図６を用いて説明する。処理対象の半導体装置は、積層タイプのメモリである。図４は、図３に記載のホール１０６に電荷トラップ膜等を充填させた状態の図である。図５は犠牲膜１０４を除去した状態であり、空隙１１１が形成された状態の図である。図６は空隙１１に金属膜１１２を充填させた図である。

【0056】

最初に図３を用いて、本技術で処理する基板について説明する。図３（ａ）はウエハ１００に形成された膜の側断面図であり、図３（ｂ）は上方から見た図である。なお、図３（ｂ）のα―α’線における側断面図が図３（ａ）に相当する。

【0057】

ウエハ１００には、共通ソースライン（ＣＳＬ、Ｃｏｍｍｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ Ｌｉｎｅ）１０１が形成されている。更に、ウエハ１００上には絶縁膜１０２が形成される。絶縁膜１０２上には犠牲膜１０４が形成される。図３に記載のように、絶縁膜１０２と犠牲膜１０４は交互に積層される。具体的には、絶縁膜１０２（１）上には犠牲膜１０４（１）、絶縁膜１０２（２）、犠牲膜１０４（２）、…、絶縁膜１０２（８）、犠牲膜１０４（８）が形成される。犠牲膜１０４（８）上には、絶縁膜１０５を形成する。なお、ここでは絶縁膜１０２、犠牲膜１０４を８層形成する例を説明したが、それに限るものではなく、より多層にしてもよい。

【0058】

絶縁膜１０２、犠牲膜１０４で構成される積層膜及び絶縁膜１０５には、深溝としてのホール１０６が形成される。ホール１０６は、底部において共通ソースライン１０１が露出するように構成される。ホール１０６は、図３（ｂ）に記載のように、ウエハ１００の面方向に多数設けられる。

【0059】

続いて図４を用いて、ホール１０６を充填した状態を説明する。
ホール１０６内には、外周側から順に保護膜１０７、ゲート電極間絶縁膜-電荷トラップ膜-トンネル絶縁膜の積層膜１０８、チャネルポリシリコン膜１０９、充填絶縁膜１１０が形成される。各膜は筒状に構成される。

【0060】

例えば、保護膜１０７はＳｉＯやメタル酸化膜で構成され、ゲート電極間絶縁膜-電荷トラップ膜-トンネル絶縁膜の積層膜１０８はＳｉＯ-ＳｉＮ-ＳｉＯ膜で構成される。改質犠牲膜１０４を除去する際に積層膜１０８にダメージが入るのを避けるべく、ホール１０６の内壁表面に、保護膜１０７を設け保護している。ホール１０６に充填後、エッチング処理により犠牲膜１０４を除去する。

【0061】

図５はエッチング処理によって犠牲膜１０４を除去した状態の図である。犠牲膜１１４が形成されていた場所には、深溝としての空隙１１１が形成される。空隙１１１は絶縁膜１０２と交互に配される。

【0062】

図６は空隙１１１に金属膜１１２が埋め込まれた状態である。金属膜１１２は絶縁膜１０２と交互に積層される。

【0063】

（基板処理工程）
図７、図８を用いて基板処理装置２００を用いた基板処理工程について説明する。図７は処理フローを説明する図であり、図８は各フローと圧力との関係を示した図である。

【0064】

本基板処理工程を行うことで、例えば深溝としてのホール１０６や空隙１１１に薄膜を形成する。なお、以下の説明において、基板処理装置２００を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。

【0065】

（基板搬入・載置工程）
基板搬入・載置工程を説明する。図７においては、本工程の説明を省略する。
基板処理装置２００では基板載置台２１２をウエハ１００の搬送位置（搬送ポジション）まで下降させることにより、基板載置台２１２の貫通孔２１４にリフトピン２０７を貫通させる。その結果、リフトピン２０７が、基板載置台２１２表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。次にバルブ２６２ｂを開き、搬送空間２０６とＡＰＣ２６２ｃの間を連通させ、処理室２０５及び搬送室２０６の雰囲気を排気する。

【0066】

続いて、ゲートバルブ１４９を開いて搬送空間２０６を真空搬送室（図示せず）と連通させる。そして、この移載室からウエハ移載機（図示せず）を用いてウエハ１００を搬送空間２０６に搬入し、リフトピン２０７上にウエハ１００を移載する。これにより、ウエハ１００は、基板載置台２１２の表面から突出したリフトピン２０７上に水平姿勢で支持される。

【0067】

チャンバ２０２内にウエハ１００を搬入したら、ウエハ移載機をチャンバ２０２の外へ退避させ、ゲートバルブ１４９を閉じてチャンバ２０２内を密閉する。その後、基板載置台２１２を上昇させることにより、基板載置面２１１上にウエハ１００を載置させ、さらに基板載置台２１２を上昇させることにより、前述した処理空間２０５内の処理位置（基板処理ポジション）までウエハ１００を上昇させる。

【0068】

このとき、仕切り板２０８と基板載置台のフランジ部２１２ａを可能な限り近づかせ、処理空間２０５と搬送空間２０６を隔離する。ところで、フランジ部２１２ａと仕切り部２０８を接触させると、それらに付着した付着物がはがれたり、あるいはいずれかが壊れたりするなどして、パーティクルが発生する恐れがある。本技術のように微細化パターンを処理する場合、そのパーティクルは基板処理装置の性能に悪影響を及ぼす。従って歩留まりが低下することになる。そこで、処理位置までウエハ１００を上昇させる際には、フランジ２１２ａと仕切り板２０８の間に空間２２１が設けられるよう制御している。そのため、処理空間２０５と搬送空間２０６は連通している。

【0069】

ウエハ１００が搬送空間２０６に搬入された後、処理空間２０５内の処理位置まで上昇したら、バルブ２６１ｂを開き、処理空間２０５とＡＰＣ２６１ｃの間を連通させる。ＡＰＣ２６１ｃは、排気管２６１ａのコンダクタンスを調整することで、処理空間２０５を所定の圧力（例えば１０⁻⁵〜１０⁻¹Ｐａの高真空）に維持する。

【0070】

更に、ＡＰＣ２６２ｃが排気管２６２ａのコンダクタンスを調整し、搬送空間２０６を処理空間２０５と同程度の圧力（例えば１０⁻⁵〜１０⁻¹Ｐａの高真空）に維持する。

【0071】

また、ウエハ１００を基板載置台２１２の上に載置する際は、基板載置台２１２の内部に埋め込まれたヒータ２１３に電力を供給し、ウエハ１００の表面が所定の温度となるよう制御される。ウエハ１００の温度は、例えば室温以上８００℃以下であり、好ましくは、室温以上であって５００℃以下である。この際、ヒータ２１３の温度は、温度センサにより検出された温度情報に基づいてコントローラ２８０が制御値を抽出し、温度制御部２２０によってヒータ２１３への通電具合を制御することによって調整される。

【0072】

続いて、深溝に薄膜を形成する具体的な方法を説明する。ここでは、例えばシリコン酸化膜で構成される充填絶縁膜１１０を形成する例について、図７、図８を用いて説明する。図７はウエハ１００の処理フローを示し、図８は処理フローの各工程と、処理空間２０５、搬送空間２０６における圧力との関係を説明する説明図である。

【0073】

ウエハ１００を基板処理温度に昇温した後、ウエハ１００を所定温度に保ちつつ加熱処理を伴う以下の基板処理を行う。すなわち、共通ガス供給管２４２、シャワーヘッド２３０を介して、処理ガスをチャンバ２０２内に配置されているウエハ１００の表面（処理面）に向けて供給し、ウエハ１００を処理する。

【0074】

以下、第一の処理ガスとしてＤＣＳガスを用い、第二の処理ガスとして酸素（Ｏ_２）ガスを用いて、深溝にシリコン酸化膜を形成する例について説明する。ここでは、異なる処理ガスを交互に供給する工程を繰り返す交互供給処理を行う。

【0075】

（第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２）
第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２を説明する。ウエハ１００を加熱して所望とする温度に達すると、バルブ２４３ｄを開くと共に、ＤＣＳ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２４３ｃを調整する。なお、ＤＣＳガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上８００ｓｃｃｍ以下である。このとき、第三ガス供給系のバルブ２４５ｄを開き、第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスを供給する。第一不活性ガス供給系からＮ_２ガスを流してもよい。

【0076】

バッファ空間２３４を介して処理空間２０５に供給されたＤＣＳガスは、熱によってシリコン成分等に分解され、ウエハ１００上に供給される。供給されたシリコン成分が深溝の表面に接触することによって、表面に「第一元素含有層」としてのシリコン含有層が形成される。シリコン含有層は、形成する薄膜の前駆体に相当する。

【0077】

ＤＣＳガスを処理空間２０５に供給するのと並行して、第四のガス供給系２４６から搬送空間２０６に不活性ガスを供給する。このとき、処理空間２０５と搬送空間２０６との圧力差が所定の範囲内となるよう制御する。具体的には、処理空間２０５と搬送空間２０６がほぼ同圧、もしくはやや高い圧力となるよう、搬送空間排気系２６２と第四のガス供給系２４６とで制御する。

【0078】

ここでは、第一の圧力検出部２６１ｄが処理空間２０５の圧力を検出し、第二の圧力検出部２６２ｄが搬送空間の圧力を検出し、それらの検出データをコントローラ２８０が受信する。コントローラ２８０は、マスフローコントローラ２４３ｃ、マスフローコントローラ２４８ｃ、ＡＰＣ２６１ｃ、ＡＰＣ２６２ｃを制御して、処理空間２０５と搬送空間２０６の圧力差が所定の範囲内となるよう制御する。

【0079】

供給開始時においては、圧力差を所定の範囲に維持した状態で、徐々に処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力が徐々に高くなるように制御する。

【0080】

供給開始時においても搬送空間２０６と処理空間２０５との圧力差を所定の範囲内に維持することで、搬送空間２０６と処理空間２０５との間における急激な圧力差を発生させないようにする。急激な圧力差が発生すると、搬送空間２０６内の雰囲気や空間２２１に滞留したガスの成分、付着したガスの成分等のパーティクルが処理空間２０５全域に拡散する恐れがある。特に、搬送空間２０６の圧力が高い場合に顕著である。これらパーティクルがウエハ１００に付着したり、処理室壁に付着したりするなどして、歩留まりが低下する恐れがある。そこで、供給開始時においても搬送空間２０６の圧力を処理空間２０５の圧力差が所定の範囲内となるように対応して拡散を抑制する。

【0081】

更には、処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力を徐々に高めることで、より確実に急激な圧力差を生じないようにさせている。

【0082】

処理中においても、処理空間２０５と搬送空間２０６を同圧、もしくは処理空間２０５よりも搬送空間２０６の圧力を高くするとすることで、ＤＣＳガスが処理空間２０５から搬送空間２０６に侵入することを抑制する。なお、図８においては、処理空間２０５と搬送空間２０６の圧力をそれぞれＰ１とし、同圧としている。圧力Ｐ１は、分解された第一ガス含有ガスが再結合しない程度の圧力に設定される。

【0083】

このとき処理空間２０５、搬送空間２０６のそれぞれの圧力を例えば５０〜３００Ｐａのうち、所定の値となるよう制御する。

【0084】

このような圧力値とすることで、シリコン成分の平均自由行程が長くなり、その結果深溝の底部までシリコン成分を到達可能とする。平均自由行程が長いとは、言い換えれば分解したＤＣＳガスの衝突確率が減少することである。すなわち、分解したＤＣＳガスが再結合する確率が低い。したがって、分解した状態で深溝の底部にシリコン成分を到達させることができ、その結果深溝の底部に前駆体を形成することができる。

【0085】

所定時間経過後、バルブ２４３ｄを閉じてＤＣＳガスの供給を停止する。
望ましくは、バルブ２４３ｄを閉じる前に、マスフローコントローラ２４３ｃ、マスフローコントローラ２４８ｃ、ＡＰＣ２６１ｃ、ＡＰＣ２６２ｃを制御して、供給開始時と同様に、搬送空間２０６と処理空間２０５の圧力差が所定の範囲内に維持されるよう制御する。更には、処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力を徐々に変動させることが望ましい。

【0086】

例えば、圧力差を所定の範囲内に維持した状態で、徐々に第一の処理ガスの供給量を少なくし、それと並行して第四ガス供給系２４８から供給される不活性ガスの供給量を徐々に少なくする。

【0087】

圧力差を所定の範囲に維持することで、急激な圧力差を生じないようにさせている。更には、処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力を徐々に少なくすることで、より確実に急激な圧力差を生じないようにさせている。

【0088】

第一の処理ガスを供給する際に、第一不活性ガス供給管２４６ａからＮ_２を供給している場合、そのＮ_２ガスの供給量を考慮し、処理室への供給量や処理空間２０５の圧力を調整する。

【0089】

（第一のパージ工程Ｓ２０４）
第一のパージ工程Ｓ２０４を説明する。バルブ２４５ｄを開けて第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスを供給し、シャワーヘッド２３０および処理空間２０５のパージを行う。それと並行して、バルブ２４８ｄを開けて第四ガス供給管２４８ａからＮ_２ガスを供給して、処理空間２０５と搬送空間２０６の圧力差が所定の範囲内となるよう制御する。例えば、処理空間２０５と搬送空間２０６を同圧、もしくは処理空間２０５よりも搬送空間２０６がやや高い圧力になるよう制御する。

【0090】

ここでは、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２と同様に、第一の圧力検出部２６１ｄ、第二の圧力検出部２６２ｄが検出した検出データを元に、コントローラ２８０は、マスフローコントローラ２４５ｃ、マスフローコントローラ２４８ｃ、ＡＰＣ２６１ｃ、ＡＰＣ２６２ｃを制御して、処理空間２０５と搬送空間２０６の圧力差が所定の範囲内となるよう制御する。例えば、処理空間２０５と搬送空間２０６を同圧、もしくは処理空間２０５よりも搬送空間２０６がやや高い圧力になるよう制御する。

【0091】

供給開始時においては、圧力差を所定の範囲に維持した状態で、徐々に処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力が徐々に高くなるように制御する。

【0092】

圧力差を所定の範囲に維持することで、急激な圧力差を生じないようにさせている。更には、処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力を徐々に高くすることで、より確実に急激な圧力差を生じないようにさせている。

【0093】

処理空間２０５と搬送空間２０６を同圧、もしくは搬送空間２０６の圧力を高くすることで、処理空間２０５中の残ガスが搬送空間２０６に入り込まないようにする。入り込まないようにすることで、搬送空間２０６中で残ガスを原因としたパーティクルを発生させないようにする。

【0094】

このとき処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力を例えば5０〜３００Ｐａのうち、Ｐ１よりも高い圧力であるＰ２となるよう制御する。このようにすると不活性ガスの流速が上がるので、ガスの置換効率を向上できる。すなわち、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２で供給した第一の処理ガスを早期にパージできる。なお、図８においては、処理空間２０５と搬送空間２０６の圧力を同圧としている。

【0095】

所定時間経過後、バルブ２４５ｄを閉じ、Ｎ_２ガスの供給を停止する。
望ましくは、バルブ２４５ｄを閉じる前に、マスフローコントローラ２４５ｃ、マスフローコントローラ２４８ｃ、ＡＰＣ２６１ｃ、ＡＰＣ２６２ｃを制御して、搬送空間２０６と処理空間２０５の圧力差が所定の範囲内に維持されるよう制御する。更には、処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力を徐々に変動させることが望ましい。

【0096】

例えば、圧力差を所定の範囲内に維持した状態で、徐々に第三ガス供給系２４５からの不活性ガス供給量を少なくし、それと並行して第四ガス供給系２４８から供給される不活性ガスの供給量を徐々に少なくする。

【0097】

圧力差を所定の範囲に維持することで、急激な圧力差を生じないようにさせている。更には、処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力を徐々に小さくすることで、より確実に急激な圧力差を生じないようにさせている。

【0098】

（第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６）
第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６を説明する。第一のパージ工程Ｓ２０４の後、バルブ２４４ｄを開けて、シャワーヘッド２３０を介して、処理空間２０５内に酸素ガスの供給を開始する。

【0099】

このとき、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２４４ｃを調整する。なお、酸素ガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上６０００ｓｃｃｍ以下である。なお、酸素ガスとともに、第二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。また、この工程においても、第三ガス供給系のバルブ２４５ｄは開とされ、第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスが供給される。

【0100】

酸素ガスはリモートプラズマユニット２４４ｅでプラズマ状態とされる。プラズマ状態の酸素ガスは、シャワーヘッド２３０を介してウエハ１００上に供給される。深溝に既に形成されているシリコン含有層が酸素ガスによって改質されることにより、シリコン元素および酸素元素を含有する層で構成される薄膜が形成される。

【0101】

所定の時間経過後、バルブ２４４ｄを閉じ、酸素ガスの供給を停止する。

【0102】

第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６においても、上記したＳ２０２と同様に、バルブ２６１ｂが開とされ、ＡＰＣ２６１ｃによって処理空間２０５の圧力が所定の圧力となるように制御される。本工程における圧力は、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２よりも高い圧力とする。理由は後述する。

【0103】

また、酸素ガスを処理空間２０５に供給するのと並行して、第四のガス供給系２４６から搬送空間２０６に不活性ガスを供給する。このとき、処理空間２０５と搬送空間２０６との圧力差が所定の範囲内となるよう制御する。具体的には、処理空間２０５と搬送空間２０６がほぼ同圧、もしくはやや高い圧力になるよう、搬送空間排気系２６２と第四のガス供給系２４６とで制御する。

【0104】

ここでは、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２と同様に、第一の圧力検出部２６１ｄ、第二の圧力検出部２６２ｄが検出した検出データを元に、コントローラ２８０は、マスフローコントローラ２４４ｃ、マスフローコントローラ２４８ｃ、ＡＰＣ２６１ｃ、ＡＰＣ２６２ｃを制御して、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２と同様、処理空間２０５と搬送空間２０６の圧力差が所定の範囲内となるよう制御する。

【0105】

供給開始時においても搬送空間２０６と処理空間２０５との圧力差を所定の範囲に維持した状態で、徐々に処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力が徐々に高くなるように制御する。

【0106】

圧力差を所定の範囲に維持することで、急激な圧力差を生じないようにさせている。更には、処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力を徐々に高くすることで、より確実に急激な圧力差を生じないようにさせている。

【0107】

処理空間２０５と搬送空間２０６を同圧、もしくは搬送空間２０６の圧力を高くすることで、酸素ガスが処理空間２０５から搬送空間２０６に侵入することを抑制する。なお、図８においては、処理空間２０５と搬送空間２０６の圧力を第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２よりも高いＰ３とし、同圧としている。

【0108】

このとき処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力を例えば１００〜１４００Ｐａのうち、所定の値となるよう制御する。これは酸素成分が深溝の底部まで移動することが可能な圧力であり、その結果深溝の底部における前駆体を改質できる。したがって、深溝の底部においても薄膜を形成することができる。なお、第二元素ガスがプラズマ状態である場合、プラズマが失活しない程度の圧力とする。

【0109】

所定時間経過後、バルブ２４４ｄを閉じ、酸素ガスの供給を停止する。
望ましくは、バルブ２４４ｄを閉じる前に、マスフローコントローラ２４４ｃ、マスフローコントローラ２４８ｃ、ＡＰＣ２６１ｃ、ＡＰＣ２６２ｃを制御して、搬送空間２０６と処理空間２０５の圧力差が所定の範囲内に維持されるよう制御する。更には、処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力を徐々に変動させることが望ましい。

【0110】

例えば、圧力差を所定の範囲内に維持した状態で、徐々に第二の処理ガスの供給量を少なくし、それと並行して第四ガス供給系２４８から供給される不活性ガスの供給量を徐々に少なくする。

【0111】

圧力差を所定の範囲に維持することで、急激な圧力差を生じないようにさせている。更には、処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力を徐々に少なくすることで、より確実に急激な圧力差を生じないようにさせている。

【0112】

第二の処理ガスを供給する際に、第二不活性ガス供給管２４７ａからＮ_２ガスを供給している場合、そのＮ_２ガスの供給量を考慮し、処理室への供給量や処理空間２０５の圧力を調整する。

【0113】

（第二のパージ工程Ｓ２０８）
第二のパージ工程Ｓ２０８を説明する。第一のパージ工程Ｓ204と同様、第三ガス供給管２４５ａからＮ_２ガスを供給し、シャワーヘッド２３０および処理空間２０５のパージを行う。それと並行して、第四ガス供給管２４８ａからＮ_２ガスを供給して、処理空間２０５と搬送空間２０６の圧力差が所定の範囲内となるよう制御する。例えば、処理空間２０５と搬送空間２０６を同圧、もしくは処理空間２０５よりも搬送空間２０６がやや高い圧力になるよう制御する。

【0114】

供給開始時においては、圧力差を所定の範囲に維持した状態で、徐々に処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力が徐々に高くなるように制御する。

【0115】

このとき処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力を、パージ工程Ｓ２０４よりも高い圧力とする。例えば２０〜３００Ｐａのうち、所定の値となるよう制御する。
このような圧力値とすることでこのようにすると不活性ガスの流速が上がるので、ガスの置換効率を向上できる。すなわち、第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６で供給した第二の処理ガスを早期にパージできる。
なお、図８においては、処理空間２０５と搬送空間２０６の圧力をそれぞれＰ３とし、同圧としている。

【0116】

所定時間経過後、バルブ２４５ｄを閉じ、Ｎ_２ガスの供給を停止する。
望ましくは、バルブ２４５ｄを閉じる前に、マスフローコントローラ２４５ｃ、マスフローコントローラ２４８ｃ、ＡＰＣ２６１ｃ、ＡＰＣ２６２ｃを制御して、搬送空間２０６と処理空間２０５の圧力差が所定の範囲内に維持されるよう制御する。更には、処理空間２０５、搬送空間２０６の圧力を徐々に変動させることが望ましい。

【0117】

例えば、圧力差を所定の範囲内に維持した状態で、徐々に第三ガス供給系２４５からの不活性ガス供給量を少なくし、それと並行して第四ガス供給系２４８から供給される不活性ガスの供給量を徐々に少なくする。

【0118】

（判定Ｓ２１０）
判定Ｓ２１０を説明する。コントローラ２８０は、上記１サイクルを所定回数（ｎ ｃｙｃｌｅ）実施したか否かを判定する。

【0119】

所定回数実施していないとき（Ｓ２１０でＮｏの場合）、第一の処理ガス供給工程Ｓ２０２、パージ工程Ｓ２０４、第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６、パージ工程Ｓ２０８のサイクルを繰り返す。所定回数実施したとき（Ｓ２１０でＹｅｓの場合）、図７に示す処理を終了する。

【0120】

（基板搬出工程）
基板搬出工程では、基板載置台２１２を下降させ、基板載置台２１２の表面から突出させたリフトピン２０７上にウエハ１００を支持させる。これにより、ウエハ１００は処理位置から搬送位置となる。その後、ゲートバルブ１４９を開き、アーム（不図示）を用いてウエハ１００をチャンバ２０２の外へ搬出する。

【0121】

以上説明した技術により、アスペクト比の高い深溝に対しても、深溝の底部に薄膜を形成することができる。

【0122】

尚、上述の実施形態では、第一の処理ガスとしてシリコン含有ガスを用い、第二の処理ガスとして酸素ガスを用い、深溝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。第一の処理ガスとしては、分解容易な性質を有していればよく、例えばＨＣＤ（Ｓｉ_２Ｃｌ_６）やＴＤＭＡＳ（ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ_３）_２）_３）であってもよい。また、第二の処理ガスとしては、Ｏ_２ガスに限るものではなく、オゾンやＨＯ等であってもよい。また第二元素は酸素に限らず、窒素であっても良い。特にオゾンの場合、それ単体で高いエネルギーを有するため、プラズマ状態にしなくてもよい。そのため、プラズマが失活するほど高圧とする場合は、オゾンを用いてもよい。

【0123】

また、不活性ガスとしてＮ_２ガスを例に説明したが、処理ガスと反応しないガスであればそれに限るものではない。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。

【符号の説明】

【0124】

１００ ウエハ（基板）
１０２ 絶縁膜
１０３ 犠牲膜
１０６ ホール
１１１ 空隙
２００ 基板処理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】