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特許7023308半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラムおよび基板処理方法
(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】
(24)【登録日】2022-02-10
(45)【発行日】2022-02-21
(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラムおよび基板処理方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/318 20060101AFI20220214BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20220214BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20220214BHJP
C23C 16/34 20060101ALI20220214BHJP
【ＦＩ】
H01L21/318 B
H01L21/31 B
C23C16/455
C23C16/34
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2020048622
(22)【出願日】2020-03-19
(65)【公開番号】P2021150471
(43)【公開日】2021-09-27
【審査請求日】2020-09-16
(73)【特許権者】
【識別番号】318009126
【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ
(74)【代理人】
【識別番号】100145872
【弁理士】
【氏名又は名称】福岡 昌浩
(74)【代理人】
【識別番号】100091362
【弁理士】
【氏名又は名称】阿仁屋 節雄
(72)【発明者】
【氏名】八幡 橘
(72)【発明者】
【氏名】菊池 俊之
【審査官】加藤 芳健
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０８２５１７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３１８
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｃ２３Ｃ １６／４５５
Ｃ２３Ｃ １６／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
処理室内の基板に対してガスを供給する工程と、前記処理室内を減圧する工程と、を含むサイクルを所定回数行う成膜工程と、
前記成膜工程の実施期間中における所定のタイミングで、前記基板の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせる工程と、
を有し、
前記処理室内を減圧するタイミングで、前記基板の表面側の温度を前記基板の裏面側の温度よりも高くする半導体装置の製造方法。
【請求項2】
前記処理室内へガスを供給するタイミングで、前記基板の裏面側の温度を前記基板の表面側の温度よりも高くする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記処理室内に、原料ガスを供給するタイミングで、前記基板の裏面側の温度を前記基板の表面側の温度よりも高くする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
処理室内の基板に対してガスを供給する工程と、前記処理室内を減圧する工程と、
を含むサイクルを所定回数行う成膜工程と、
前記成膜工程の実施期間中における所定のタイミングで、前記基板の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせる工程と、
を有し、
前記処理室内に不活性ガスを供給するタイミングで、前記基板の裏面側の温度を前記基板の表面側の温度よりも高くする半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記処理室内に不活性ガスを供給するタイミングで、前記基板の表面側の温度を前記基板の裏面側の温度よりも高くする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記処理室内へガスを供給するタイミングで、前記基板の表面側の温度を前記基板の裏面側の温度よりも高くする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
前記処理室内の基板に対してガスを供給する工程で、前記ガスの供給と供給停止とを繰り返す請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項8】
前記ガスの供給と供給停止に合わせて、前記基板の表面側の温度と前記基板の裏面側の温度との間に差を生じさせる請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項9】
前記ガスは、不活性ガスである請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項10】
前記ガスは、不活性ガスであり、不活性ガスの供給と供給停止に合わせて、前記基板の表面側の温度と前記基板の裏面側の温度との間に差を生じさせた後、排気タイミングにおいて、前記基板の表面側の温度と前記基板の裏面側の温度との間に差を生じさせる請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項11】
前記ガスは、原料ガス、反応ガス、不活性ガスの少なくとも１つ以上である請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項12】
前記基板として、表面に凹部が形成されている基板を用いる請求項１～１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項13】
基板を収容する処理室と、前記処理室内へガスを供給するガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内の前記基板の表面側を加熱する第１加熱部と、
前記処理室内の前記基板の裏面側を加熱する第２加熱部と、
前記処理室内の前記基板に対して前記ガスを供給する処理と、前記処理室内を減圧する処理と、を含むサイクルを所定回数行う成膜手順を行わせるように、前記ガス供給系および前記排気系をそれぞれ制御するとともに、前記成膜手順の実施期間中における所定のタイミングで、前記基板の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせるように、前記第１加熱部および前記第２加熱部をそれぞれ制御可能に構成された制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項14】
基板処理装置の処理室内の基板に対してガスを供給する手順と、前記処理室内を減圧する手順と、を含むサイクルを所定回数行わせる成膜手順と、前記成膜手順の実行期間中における所定のタイミングで、前記基板の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせる手順と、
前記処理室内を減圧するタイミングで、前記基板の表面側の温度を前記基板の裏面側の温度よりも高くする手順と、
をコンピュータを用いて前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項15】
基板処理装置の処理室内の基板に対してガスを供給する手順と、前記処理室内を減圧する手順と、を含むサイクルを所定回数行わせる成膜手順と、
前記成膜手順の実行期間中における所定のタイミングで、前記基板の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせる手順と、
前記処理室内に不活性ガスを供給するタイミングで、前記基板の裏面側の温度を前記基板の表面側の温度よりも高くする手順と、
をコンピュータを用いて前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項16】
処理室内の基板に対してガスを供給する工程と、前記処理室内を減圧する工程と、
を含むサイクルを所定回数行う成膜工程と、
前記成膜工程の実施期間中における所定のタイミングで、前記基板の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせる工程と、
を有し、
前記処理室内を減圧するタイミングで、前記基板の表面側の温度を前記基板の裏面側の温度よりも高くする基板処理方法。
【請求項17】
処理室内の基板に対してガスを供給する工程と、前記処理室内を減圧する工程と、
を含むサイクルを所定回数行う成膜工程と、
前記成膜工程の実施期間中における所定のタイミングで、前記基板の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせる工程と、
を有し、
前記処理室内に不活性ガスを供給するタイミングで、前記基板の裏面側の温度を前記基板の表面側の温度よりも高くする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラムおよび基板処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成する処理が行われることがある（例えば特許文献１参照）。この場合に、基板の表面に設けられた凹部内を埋め込むように膜を形成する処理が行われることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１６－１２３５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、基板の凹部内を埋め込むように膜を形成することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様によれば、
処理室内の基板に対してガスを供給する工程と、前記処理室内を真空排気する工程と、を含むサイクルを所定回数行う成膜工程と、
前記成膜工程の実施期間中における所定のタイミングで、前記基板の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせる工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
処理室内の基板に対してガスを供給する工程と、前記処理室内を真空排気する工程と、を含むサイクルを所定回数行う成膜工程と、
前記成膜工程の実施期間中における所定のタイミングで、前記基板の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせる工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、基板の凹部内を埋め込むように膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本開示の第１実施形態で好適に用いられる基板処理装置の構成例を模式的に示す側断面図である。
【図2】本開示の第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り、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。
【図3】本開示の第１実施形態で好適に用いられる成膜シーケンスの一例を示す図である。
【図4】（ａ）は、基板の裏面側の温度を表面側の温度よりも高くしたときのガスの流れを示した図であり、（ｂ）は、基板の表面側の温度を裏面側の温度よりも高くしたときのガスの流れを示した図である。
【図5】本開示の第２実施形態で好適に用いられる成膜シーケンスの一例を示す図である。
【図6】本開示の他の実施形態で好適に用いられる成膜シーケンスの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
＜第１実施形態＞
以下に、本開示の第１実施形態について説明する。
以下に、本開示の第１実施形態について説明する。
【0009】
（１）基板処理装置の構成
本実施形態に係る基板処理装置１００について説明する。基板処理装置１００は、基板としてのウエハ２００上に薄膜を形成する装置であり、図１に示されているように、枚葉式基板処理装置として構成されている。
本実施形態に係る基板処理装置１００について説明する。基板処理装置１００は、基板としてのウエハ２００上に薄膜を形成する装置であり、図１に示されているように、枚葉式基板処理装置として構成されている。
【0010】
（処理容器）
図１に示すように、基板処理装置１００は処理容器２０２を備えている。処理容器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、処理容器２０２の側壁や底壁は、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。処理容器２０２内には、ウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。
図１に示すように、基板処理装置１００は処理容器２０２を備えている。処理容器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、処理容器２０２の側壁や底壁は、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。処理容器２０２内には、ウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。
【0011】
処理容器２０２の側面には、ゲートバルブ２０５に隣接した基板搬入出口２０６が設けられており、基板搬入出口２０６を介してウエハ２００が図示しない搬送室との間を移動するようになっている。処理容器２０２の底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。
【0012】
処理室２０１内には、ウエハ２００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２００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と、を主に備える。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する複数の貫通孔２１４が、リフトピン２０７のそれぞれに対応する位置に設けられる。
【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は、処理容器２０２の底部を貫通しており、さらには処理容器２０２の外部において図示しない昇降機構に接続されている。昇降機構作動させてシャフト２１７および基板載置台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２００を昇降させることが可能となっている。
【0014】
基板載置台２１２は、ウエハ２００の搬送時には、基板載置面２１１が基板搬入出口２０６と同じ高さ（ウエハ搬送位置）まで下降する。また、ウエハ２００の処理時には、図１で示されるように、ウエハ２００が処理室２０１内の処理位置（ウエハ処理位置）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ときには、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２００を下方から支持する。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２００を下方から支持する。
【0016】
（加熱部）
基板載置台２１２には、第１加熱部としてのヒータ２１３が内包されている。ヒータ２１３の動作は、コントローラ３１０により制御される。
基板載置台２１２には、第１加熱部としてのヒータ２１３が内包されている。ヒータ２１３の動作は、コントローラ３１０により制御される。
【0017】
処理容器２０２の天井であって、ウエハ２００の表面側には、ランプハウス４６０が設けられる。ランプハウス４６０には、第２加熱部としてのランプ４１１が複数設けられている。ランプ４１１の動作は、コントローラ３１０により制御される。
【0018】
ヒータ２１３やランプ４１１を用いることにより、ウエハ２００の表面側の温度およびウエハ２００の裏面側の温度をある程度独立して制御することができる。例えば、ヒータ２１３をオン、ランプ４１１をオフにしたり、ヒータ２１３の出力をランプ４１１の出力よりも大きくすると、少なくとも所定の時間において、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも高くすることができる。一方、ランプ４１１をオン、ヒータ２１３をオフにしたり、ランプ４１１の出力をヒータ２１３の出力よりも大きくすると、少なくとも所定の時間において、ウエハ２００の表面側の温度を裏面側の温度よりも高くすることができる。
【0019】
（ガス導入孔）
処理室２０１の上部に設けられ後述するシャワーヘッド２９０の側壁には、ガス導入孔２４１，２４２，２４３が設けられる。ガス導入孔２４１，２４２，２４３に接続されるガス供給系の構成については後述する。
処理室２０１の上部に設けられ後述するシャワーヘッド２９０の側壁には、ガス導入孔２４１，２４２，２４３が設けられる。ガス導入孔２４１，２４２，２４３に接続されるガス供給系の構成については後述する。
【0020】
（シャワーヘッド）
ガス導入孔２４１，２４２，２４３と処理室２０１との間には、処理室２０１に連通するガス分散機構としてのシャワーヘッド２９０が設けられる。ガス導入孔２４１，２４２，２４３から導入されるガスはシャワーヘッド２９０のバッファ室２５２に供給される。バッファ室２５２は、処理容器２０２と分散板２５４に囲まれるように形成される。
ガス導入孔２４１，２４２，２４３と処理室２０１との間には、処理室２０１に連通するガス分散機構としてのシャワーヘッド２９０が設けられる。ガス導入孔２４１，２４２，２４３から導入されるガスはシャワーヘッド２９０のバッファ室２５２に供給される。バッファ室２５２は、処理容器２０２と分散板２５４に囲まれるように形成される。
【0021】
シャワーヘッド２９０は、バッファ室２５２と処理室２０１との間に、ガスを分散させるための分散板２５４を備えている。分散板２５４には、複数の貫通孔が設けられている。分散板２５４は、基板載置面２１１と対向するように配置されている。分散板２５４は、ランプ４１１が照射する熱を遮断しない材質であり、例えば石英で構成される。分散板２５４を介してガスを供給することで、ウエハ２００上に均一に供給可能とする。
【0022】
（原料ガス供給系）
ガス導入孔２４１には、原料ガス供給系２６０が接続される。原料ガス供給系２６０はガス供給管２６１を有し、ガス供給管２６１はガス導入孔２４１に連通するよう、処理容器２０２の側面に接続される。ガス供給管２６１は、上流から原料ガスのガス源２６２、原料ガスの流量を調整するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２６３、バルブ２６４が設けられる。原料ガスとして、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用いることができる。
ガス導入孔２４１には、原料ガス供給系２６０が接続される。原料ガス供給系２６０はガス供給管２６１を有し、ガス供給管２６１はガス導入孔２４１に連通するよう、処理容器２０２の側面に接続される。ガス供給管２６１は、上流から原料ガスのガス源２６２、原料ガスの流量を調整するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２６３、バルブ２６４が設けられる。原料ガスとして、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用いることができる。
【0023】
（反応ガス供給系）
ガス導入孔２４２には、反応ガス供給系２７０が接続される。反応ガス供給系２７０はガス供給管２７１を有し、ガス供給管２７１はガス導入孔２４２に連通するよう、処理容器２０２の側壁に接続される。ガス供給管２７１は、上流から反応ガスのガス源２７２、反応ガスの流量を調整するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２７３、バルブ２７４が設けられる。反応ガスとして、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。
ガス導入孔２４２には、反応ガス供給系２７０が接続される。反応ガス供給系２７０はガス供給管２７１を有し、ガス供給管２７１はガス導入孔２４２に連通するよう、処理容器２０２の側壁に接続される。ガス供給管２７１は、上流から反応ガスのガス源２７２、反応ガスの流量を調整するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２７３、バルブ２７４が設けられる。反応ガスとして、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。
【0024】
（不活性ガス供給系）
ガス導入孔２４３には、不活性ガス供給系２８０が接続される。不活性ガス供給系２８０はガス供給管２８１を有し、ガス供給管２８１はガス導入孔２４３に接続される。ガス供給管２８１は、上流から不活性ガスのガス源２８２、不活性ガスの流量を調整するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２８３、バルブ２８４が設けられる。不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスを用いることができる。
ガス導入孔２４３には、不活性ガス供給系２８０が接続される。不活性ガス供給系２８０はガス供給管２８１を有し、ガス供給管２８１はガス導入孔２４３に接続される。ガス供給管２８１は、上流から不活性ガスのガス源２８２、不活性ガスの流量を調整するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２８３、バルブ２８４が設けられる。不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスを用いることができる。
【0025】
各ガス供給系のＭＦＣ２６３，２７３，２８３やバルブ２６４，２７４，２８４は後述するコントローラ３１０に電気的に接続されており、コントローラ３１０の指示によって制御される。
【0026】
本実施形態においては、原料ガス供給系２６０、反応ガス供給系２７０、不活性ガス供給系２８０のいずれかの組み合わせ、もしくは全てをガス供給系と呼ぶ。
【0027】
（排気系）
処理容器２０２の内壁側面には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２４５が設けられている。処理容器２０２の外壁側面には、排気口２４５と連通するよう排気管２４６が接続されている。排気管２４６には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４７、真空ポンプ２４８が順に直列に接続されている。主に、排気口２４５、排気管２４６、ＡＰＣバルブ２４７をまとめて排気系と呼ぶ。なお、排気系に真空ポンプ２４８を含めてもよい。
処理容器２０２の内壁側面には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２４５が設けられている。処理容器２０２の外壁側面には、排気口２４５と連通するよう排気管２４６が接続されている。排気管２４６には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４７、真空ポンプ２４８が順に直列に接続されている。主に、排気口２４５、排気管２４６、ＡＰＣバルブ２４７をまとめて排気系と呼ぶ。なお、排気系に真空ポンプ２４８を含めてもよい。
【0028】
（コントローラ）
基板処理装置１００は、基板処理装置１００の各部の動作を制御するコントローラ３１０を有している。
基板処理装置１００は、基板処理装置１００の各部の動作を制御するコントローラ３１０を有している。
【0029】
コントローラ３１０の概略を図２に示す。制御部（制御手段）であるコントローラ３１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３１０ｂ、記憶装置３１０ｃ、Ｉ／Ｏポート３１０ｄ、送受信部３１０ｅを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ３１０ｂ、記憶装置３１０ｃ、Ｉ／Ｏポート３１０ｄは、内部バス３１０ｆを介して、ＣＰＵ３１０ａとデータ交換可能なように構成されている。
【0030】
コントローラ３１０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３１１や、外部記憶装置３１２が接続可能に構成されている。
【0031】
記憶装置３１０ｃ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３１０ｃ内には、基板処理装置１００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。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３１０に実行させ、所定の結果を得ることができ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、ＲＡＭ３１０ｂは、ＣＰＵ３１０ａ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。
【0032】
Ｉ／Ｏポート３１０ｄは、ゲートバルブ２０５、ヒータ２１３、ランプ４１１、ＡＰＣバルブ２４７、真空ポンプ２４８、ＭＦＣ２６３，２７３，２８３、バルブ２６４，２７４，２８４等、基板処理装置１００の各構成に接続されている。
【0033】
ＣＰＵ３１０ａは、記憶装置３１０ｃからの制御プログラムを読み出して実行するとともに、入出力装置３１１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置３１０ｃ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、ＣＰＵ３１０ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、ゲートバルブ２０５の開閉動作、ヒータ２１３のオン／オフ動作や温度調整動作、ランプ４１１のオン／オフ動作や温度調整動作、ＡＰＣバルブ２４７の圧力調整動作、真空ポンプ２４８の動作等を制御可能に構成されている。
【0034】
なお、コントローラ３１０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良い。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）３１２を用意し、係る外部記憶装置３１２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３１０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３１２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３１２を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置３１０ｃや外部記憶装置３１２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３１０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置３１２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【0035】
（２）基板処理工程の概要
次に、半導体製造工程の一工程として、上述した構成の基板処理装置１００を用いて、ウエハ２００に対する所定処理を行う基板処理工程について、その概要を説明する。ここでは、基板処理工程として、ウエハ２００上に薄膜を形成する場合を例に挙げる。なお、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３１０により制御される。なお、ウエハ２００の表面には、トレンチやホール等の凹部が形成されている（図４（ａ），（ｂ）参照）。
次に、半導体製造工程の一工程として、上述した構成の基板処理装置１００を用いて、ウエハ２００に対する所定処理を行う基板処理工程について、その概要を説明する。ここでは、基板処理工程として、ウエハ２００上に薄膜を形成する場合を例に挙げる。なお、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３１０により制御される。なお、ウエハ２００の表面には、トレンチやホール等の凹部が形成されている（図４（ａ），（ｂ）参照）。
【0036】
（基板搬入・載置工程：Ｓ１０２）
基板搬入・載置工程（Ｓ１０２）では、基板載置台２１２をウエハ２００の搬送位置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の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、ゲートバルブ２０５を開き、図示しないウエハ移載機を用いて、処理室２０１内にウエハ２００を搬入し、リフトピン２０７上にウエハ２００を移載する。これにより、ウエハ２００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。
基板搬入・載置工程（Ｓ１０２）では、基板載置台２１２をウエハ２００の搬送位置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の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、ゲートバルブ２０５を開き、図示しないウエハ移載機を用いて、処理室２０１内にウエハ２００を搬入し、リフトピン２０７上にウエハ２００を移載する。これにより、ウエハ２００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。
【0037】
処理室２０１内にウエハ２００を搬入した後は、ウエハ移載機を処理容器２０２の外へ退避させ、ゲートバルブ２０５を閉じて処理容器２０２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、基板載置台２１２の基板載置面２１１上にウエハ２００を載置する。
【0038】
なお、ウエハ２００を処理容器２０２内に搬入する際には、排気系により処理容器２０２内を排気しつつ、不活性ガス供給系２８０から処理室２０１内に不活性ガスとしてのＮ２ガスを供給することが好ましい。これにより、処理容器２０２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。また、真空ポンプ２４８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）までの間は、常に作動させた状態とする。
【0039】
後述する成膜工程が開始されるまでに、少なくともランプ４１１とヒータ２１３のいずれか一方により、ウエハ２００が所望の温度になるまで加熱する。また、ＡＰＣバルブ２４７の弁開度を調整することにより、処理容器２０２内の圧力を所定の圧力に制御する。
【0040】
（成膜工程:Ｓ１０４）
その後、成膜工程（Ｓ１０４）を行う。図３に示す成膜シーケンスでは、後述するステップ１，２を行う。
その後、成膜工程（Ｓ１０４）を行う。図３に示す成膜シーケンスでは、後述するステップ１，２を行う。
【0041】
［ステップ１］
このステップでは、原料ガス供給、パージガス供給、真空排気を順に行う。以下、順に説明する。なお、原料ガス供給、パージガス供給、真空排気それぞれを通して、排気系により排気が行われる。なお、本開示における真空排気とは、ウエハ２００への原料ガス供給（反応ガス供給）・パージガス供給を止めた状態での排気を意味する。即ち、ウエハ２００上の空間（処理室２０１内）を原料ガス供給（反応ガス供給）やパージガス供給時の圧力と比較して、減圧することを意味する。
このステップでは、原料ガス供給、パージガス供給、真空排気を順に行う。以下、順に説明する。なお、原料ガス供給、パージガス供給、真空排気それぞれを通して、排気系により排気が行われる。なお、本開示における真空排気とは、ウエハ２００への原料ガス供給（反応ガス供給）・パージガス供給を止めた状態での排気を意味する。即ち、ウエハ２００上の空間（処理室２０１内）を原料ガス供給（反応ガス供給）やパージガス供給時の圧力と比較して、減圧することを意味する。
【0042】
まず、処理室２０１内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給する（原料ガス供給）。
【0043】
具体的には、バルブ２６４を開き、処理室２０１内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給する。このとき、ＨＣＤＳガスの流量が所定の流量となるように、ＭＦＣ２６３を調整する。
【0044】
ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給すると、ＨＣＤＳガスが分解し、ＨＣＤＳガスに含まれるＳｉがウエハ２００の表面に吸着して、ウエハ２００の表面にＳｉ含有層が形成される。
【0045】
但し、ウエハ２００の表面に形成された凹部の底部側へは、凹部の開口部側と比べてＨＣＤＳガスが到達しにくい傾向がある。これにより、ウエハ２００の凹部の内部、特に、凹部の底部周辺では、Ｓｉ含有層が形成されにくくなっている。
【0046】
このような課題を解決するため、本実施形態では、処理室２０１内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給するタイミングで、ウエハ２００の表面側と裏面側との間に温度差を生じさせる。具体的には、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも高くする。温度差が存在する空間では、ガスは低温側から高温側に流れる特性があるので、ウエハ２００の表面側と裏面側との間に上述したような温度差を生じさせることにより、ウエハ２００の凹部の開口部側から凹部の底部側へのＨＣＤＳガスの供給を促すことができる（図４（ａ）参照）。その結果、ウエハ２００の凹部の底部周辺でのＳｉ含有層の形成を促進させることができる。なお、ウエハ２００の裏面側に設けられたヒータ２１３をオンにし、表面側に設けられたランプ４１１をオフにすることにより、また、ランプ４１１の出力をヒータ２１３の出力よりも小さくすることにより、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも少なくとも一時的に高くすることができる。
【0047】
Ｓｉ含有層が形成された後、バルブ２６４を閉じてＨＣＤＳガスの供給を停止する。
【0048】
次に、処理室２０１内へパージガスとして不活性ガス（Ｎ２ガス）を供給する（パージ）。
【0049】
具体的には、バルブ２８４を開き、処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。このとき、ＡＰＣバルブ２４７の弁開度を最大にして処理室２０１内を排気する。
【0050】
処理室２０１内へＮ２ガスを供給すると、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内やウエハ２００の表面に形成された凹部内に残留していたＨＣＤＳガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去され、２０１内の雰囲気がＮ２ガスに置換される。
【0051】
但し、ウエハ２００の表面に形成された凹部の底部側へは、凹部の開口部側と比べてＮ２ガスが到達しにくい傾向がある。また、凹部の底部側の圧力が下がり難い傾向にある。これにより、ウエハ２００の凹部の内部、特に、凹部の底部周辺に残留するＨＣＤＳガスや反応副生成物が排出されにくくなっている。
【0052】
このような課題を解決するため、本実施形態では、処理室２０１内のウエハ２００に対してＮ２ガスを供給するタイミングで、ウエハ２００の表面側と裏面側との間に温度差を生じさせる。具体的には、ウエハ２００の表面側の温度を裏面側の温度よりも高くする。上述したように、温度差が存在する空間では、ガスは低温側から高温側に流れる特性がある。従って、ウエハ２００の表面側と裏面側との間に上述したような温度差を生じさせることにより、ウエハ２００の凹部の底部側から凹部の開口部側へのガスの流れを促すことができる（図４（ｂ）参照）。その結果、ウエハ２００の凹部の底部周辺に残留するＨＣＤＳガスや反応副生成物の、凹部の開口部側への移動を促進させることができる。このような温度差を設けることで、Ｎ２ガスを供給している間において、凹部の開口部側に移動したＨＣＤＳガスや反応副生成物は、ウエハ２００の表面を流れるＮ２ガスの流れによりウエハ２００表面上に引き出されて排出される。なお、ウエハ２００の裏面側に設けられたヒータ２１３をオフにし、表面側に設けられたランプ４１１をオンにすることにより、また、ランプ４１１の出力をヒータ２１３の出力よりも大きくすることにより、ウエハ２００の表面側の温度を裏面側の温度よりも少なくとも一時的に高くすることができる。
【0053】
なお、図６に示すように、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも高くしても良い。このような温度差の関係にすることにより、ウエハ２００の凹部の開口部側から凹部の底部側へのガスの流れを促すことができる（図４（ａ）参照）。その結果、ウエハ２００の凹部内に、Ｎ２ガスが流れ込む。これにより、ウエハ２００の凹部の表面に吸着したＨＣＤＳ分子や、反応副生成物の分子をＮ２ガスにより凹部表面から脱離させることが可能となる。この脱離したＨＣＤＳ分子や、反応副生成物の分子は、凹部の内部で表面に吸着していない状態となっているので、次の真空排気で容易に排気することが可能となる。ウエハ２００の裏面側に設けられたヒータ２１３をオンにし、表面側に設けられたランプ４１１をオフにすることにより、また、ランプ４１１の出力をヒータ２１３の出力よりも小さくすることにより、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも少なくとも一時的に高くすることができる。
【0054】
パージが完了したら、バルブ２８４を閉じてＮ２ガスの供給を停止する。
【0055】
続いて、ＡＰＣバルブ２４７の弁開度を最大にした状態を維持して、処理室２０１内を真空排気（減圧排気）する。
【0056】
処理室２０１内を真空排気すると、処理室２０１内やウエハ２００の表面に形成された凹部内に残留していたＨＣＤＳガス、反応生成物、Ｎ２ガス等が処理室２０１内から除去される。
【0057】
但し、ウエハ２００の表面に形成された凹部の底部側は、凹部の開口部側と比べてＨＣＤＳガス、反応生成物、Ｎ２ガス等が排出されにくく、真空状態（減圧状態）になりにくい傾向がある。
【0058】
このような課題を解決するため、本実施形態では、処理室２０１内を真空排気するタイミングで、ウエハ２００の表面側と裏面側との間に温度差を生じさせる。具体的には、ウエハ２００の表面側の温度を裏面側の温度よりも高くする。上述したように、温度差が存在する空間では、ガスは低温側から高温側に流れる特性がある。従って、ウエハ２００の表面側と裏面側との間に上述したような温度差を生じさせることにより、ウエハ２００における凹部の底部側に残留するＨＣＤＳガス、反応生成物、Ｎ２ガス等の、凹部の開口部側への移動を促すことができる（図４（ｂ）参照）。その結果、ウエハ２００の凹部の底部周辺に残留するＨＣＤＳガス、反応生成物、Ｎ２ガス等の排出を促進させることができる。なお、ウエハ２００の表面側に設けられたランプ４１１をオンにし、裏面側に設けられたヒータ２１３をオフにすることにより、また、ヒータ２１３の出力をランプ４１１の出力よりも小さくすることにより、ウエハ２００の表面側の温度を裏面側の温度よりも少なくとも一時的に高くすることができる。なお、ここでの温度制御（ランプ４１１やヒータ２１３の制御）は、上述のパージ時（Ｎ２ガスの供給時）から継続した制御でも良いし、温度差をリセット（原料ガス供給時と同じ温度差に設定）してから、実行しても良い。温度制御を継続した場合、温度差が緩和している可能性がある。温度差をリセットすることにより、ここでの温度差を設けることが可能となり、ウエハ２００の凹部の底部側から開口部側へのガスの移動を促進させることが可能となる。
【0059】
処理室２０１内が所定の圧力に到達したら、次のステップ２を実行する。
【0060】
［ステップ２］
このステップでは、反応ガス供給、パージガス供給、真空排気を順に行う。以下、順に説明する。
このステップでは、反応ガス供給、パージガス供給、真空排気を順に行う。以下、順に説明する。
【0061】
まず、処理室２０１内のウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給する（反応ガス供給）。
【0062】
具体的には、バルブ２７４を開き、処理室２０１内のウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給する。このとき、ＮＨ３ガスの流量が所定の流量となるように、ＭＦＣ２７３を調整する。また、ＡＰＣバルブ２４７の弁開度を調整することにより、処理室２０１内の圧力を所定の圧力に制御する。
【0063】
ウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給すると、ＮＨ３ガスがウエハ２００の表面のＳｉ含有層と反応し窒化する。この反応により、ウエハ２００の表面にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）が形成される。
【0064】
但し、ウエハ２００の表面に形成された凹部の底部側へは、凹部の開口部側と比べてＮＨ３ガスが到達しにくい傾向がある。これにより、ウエハ２００の凹部の内部、特に、凹部の底部周辺では、ＳｉＮ膜が形成されにくくなっている。
【0065】
このような課題を解決するため、本実施形態では、処理室２０１内のウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給するタイミングで、ウエハ２００の表面側と裏面側との間に温度差を生じさせる。具体的には、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも高くする。温度差が存在する空間では、ガスは低温側から高温側に流れる特性があるので、ウエハ２００の表面側と裏面側との間に上述したような温度差を生じさせることにより、ウエハ２００の凹部の開口部側から凹部の底部側へのＮＨ３ガスの供給を促すことができる（図４（ａ）参照）。その結果、ウエハ２００の凹部の底部周辺でのＳｉＮ膜の形成を促進させることができる。なお、ウエハ２００の裏面側に設けられたヒータ２１３をオンにし、表面側に設けられたランプ４１１をオフにすることにより、また、ランプ４１１の出力をヒータ２１３の出力よりも小さくすることにより、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも少なくとも一時的に高くすることができる。
【0066】
ＳｉＮ膜が形成された後、バルブ２７４を閉じてＮＨ３ガスの供給を停止する。
【0067】
次に、処理室２０１内へパージガスとしてＮ２ガスを供給する（パージ）。
【0068】
具体的には、バルブ２８４を開き、処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。このとき、ＡＰＣバルブ２４７の弁開度を最大にして処理室２０１内を排気する。
【0069】
処理室２０１内へＮ２ガスを供給すると、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内やウエハ２００の表面に形成された凹部内に残留していたＮＨ３ガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去され、２０１内の雰囲気がＮ２ガスに置換される。
【0070】
但し、ウエハ２００の表面に形成された凹部の底部側へは、凹部の開口部側と比べてＮ２ガスが到達しにくい傾向がある。また、凹部の底部側の圧力が下がり難い傾向にある。これにより、ウエハ２００の凹部の内部、特に、凹部の底部周辺に残留するＮＨ３ガスや反応副生成物が排出されにくくなっている。
【0071】
このような課題を解決するため、本実施形態では、処理室２０１内のウエハ２００に対してＮ２ガスを供給するタイミングで、ウエハ２００の表面側と裏面側との間に温度差を生じさせる。具体的には、ウエハ２００の表面側の温度を裏面側の温度よりも高くする。上述したように、温度差が存在する空間では、ガスは低温側から高温側に流れる特性がある。従って、ウエハ２００の表面側と裏面側との間に上述したような温度差を生じさせることにより、ウエハ２００の凹部の底部側から凹部の開口部側へのガスの流れを促すことができる（図４（ｂ）参照）。その結果、ウエハ２００の凹部の底部周辺に残留するＮＨ３ガスや反応副生成物が、凹部の開口部側への移動を促進させることができる。このような温度差を設けることで、Ｎ２ガスを供給している間において、凹部の開口部側に移動したＮＨ３ガスや反応副生成物は、ウエハ２００の表面を流れるＮ２ガスによりウエハ２００の表面上に引き出されて排出される。なお、ウエハ２００の裏面側に設けられたヒータ２１３をオフにし、表面側に設けられたランプ４１１をオンにすることにより、また、ランプ４１１の出力をヒータ２１３の出力よりも大きくすることにより、ウエハ２００の表面側の温度を裏面側の温度よりも少なくとも一時的に高くすることができる。
【0072】
なお、図６に示すように、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも高くしても良い。このような温度差の関係にすることにより、ウエハ２００の凹部の開口部側から凹部の底部側へのガスの流れを促すことができる（図４（ａ）参照）。その結果、ウエハ２００の凹部内に、Ｎ２ガスが流れ込む。これにより、ウエハ２００の凹部の表面に吸着したＮＨ３分子や、反応副生成物の分子をＮ２ガスにより凹部表面から脱離させることが可能となる。この脱離したＮＨ３分子や、反応副生成物の分子は、凹部の内部で表面に吸着していない状態となっているので、次の真空排気で容易に排気することが可能となる。ウエハ２００の裏面側に設けられたヒータ２１３をオンにし、表面側に設けられたランプ４１１をオフにすることにより、また、ランプ４１１の出力をヒータ２１３の出力よりも小さくすることにより、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも少なくとも一時的に高くすることができる。
【0073】
パージが完了したら、バルブ２８４を閉じてＮ２ガスの供給を停止する。
【0074】
続いて、ＡＰＣバルブ２４７の弁開度を最大にした状態を維持して、処理室２０１内を真空排気（減圧排気）する。
【0075】
処理室２０１内を真空排気すると、処理室２０１内やウエハ２００の表面上に残留していたＮＨ３ガス、反応副生成物、Ｎ２ガス等が処理室２０１内から除去される。
【0076】
但し、ウエハ２００の表面に形成された凹部の底部側は、凹部の開口部側と比べてＮＨ３ガス、反応副生成物、Ｎ２ガス等が排出されにくく、真空状態になりにくい傾向がある。
【0077】
このような課題を解決するため、本実施形態では、処理室２０１内を真空排気するタイミングで、ウエハ２００の表面側と裏面側との間に温度差を生じさせる。具体的には、ウエハ２００の表面側の温度を裏面側の温度よりも高くする。上述したように、温度差が存在する空間では、ガスは低温側から高温側に流れる特性がある。従って、ウエハ２００の面側と裏面側との間に上述したような温度差を生じさせることにより、ウエハ２００における凹部の底部側に残留するＮＨ３ガス、反応副生成物、Ｎ２ガス等の、凹部の開口部側への移動を促すことができる（図４（ｂ）参照）。その結果、ウエハ２００の凹部の底部周辺に残留するＮＨ３ガス、反応副生成物、Ｎ２ガス等の排出を促進させることができる。なお、ウエハ２００の表面側に設けられたランプ４１１をオンにし、裏面側に設けられたヒータ２１３をオフにすることにより、また、ヒータ２１３の出力をランプ４１１の出力よりも小さくすることにより、ウエハ２００の表面側の温度を裏面側の温度よりも少なくとも一時的に高くすることができる。
【0078】
処理室２０１内が所定の圧力に到達したら、次のステップ１若しくは、基板搬入出工程Ｓ１０６を実行させる。
【0079】
［所定回数実施］
ステップ１，２を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回以上、ｎは１以上の整数）行うことにより、ウエハ２００上に、所望膜厚、所望組成のＳｉＮ膜を形成することができる。
ステップ１，２を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回以上、ｎは１以上の整数）行うことにより、ウエハ２００上に、所望膜厚、所望組成のＳｉＮ膜を形成することができる。
【0080】
（基板搬入出工程：Ｓ１０６）
成膜工程（Ｓ１０４）の終了後、基板処理装置１００は、基板搬入出工程（Ｓ１０６）を行う。基板搬入出工程（Ｓ１０６）では、上述した基板搬入・加熱工程（Ｓ１０２）と逆の手順にて、処理済みのウエハ２００を処理容器２０２の外へ搬出する。すなわち、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２００を支持させる。その後、ゲートバルブ２０５を開き、ウエハ移載機を用いてウエハ２００を処理容器２０２の外へ搬出する。
成膜工程（Ｓ１０４）の終了後、基板処理装置１００は、基板搬入出工程（Ｓ１０６）を行う。基板搬入出工程（Ｓ１０６）では、上述した基板搬入・加熱工程（Ｓ１０２）と逆の手順にて、処理済みのウエハ２００を処理容器２０２の外へ搬出する。すなわち、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２００を支持させる。その後、ゲートバルブ２０５を開き、ウエハ移載機を用いてウエハ２００を処理容器２０２の外へ搬出する。
【0081】
（４）本実施形態の効果
本実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。
本実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。
【0082】
本実施形態においては、成膜工程の実施期間中における所定のタイミングで、ウエハ２００の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせるので、ウエハ２００の表面に形成された凹部内におけるＳｉＮ膜の埋め込み特性を向上させることができる。
【0083】
例えば、原料ガス（ＨＣＤＳガス）を供給するタイミング、および反応ガス（ＮＨ３ガス）を供給するタイミングのそれぞれで、ウエハ２００の裏面側の温度をウエハ２００の表面側の温度よりも高くする。ウエハ２００の表面側と裏面側との間にこのような温度差を生じさせることで、ウエハ２００の凹部の開口部側と比べてガスが到達しにくい凹部の底部側へのＨＣＤＳガスの供給、およびＮＨ３ガスの供給をそれぞれ促すことができる。その結果、ウエハ２００の表面に形成された凹部内におけるＳｉＮ膜の埋め込み特性を向上させることができる。
【0084】
また、例えば、パージガス（Ｎ２ガス）を供給するタイミングで、ウエハ２００の表面側の温度をウエハ２００の裏面側の温度よりも高くする。ウエハ２００の表面側と裏面側との間にこのような温度差を生じさせることで、ウエハ２００の凹部の底部側から開口部側へのガス流れ（分子の流れ）を形成することができる。即ち、ウエハ２００凹部の底部側から開口部側にＨＣＤＳガス、ＮＨ３ガス、および反応副生成物の少なくとも１つ以上の移動させることが可能となる。この結果、パージガス供給の次に行われる真空排気において、ＨＣＤＳガス、ＮＨ３ガス、および反応副生成物の少なくとも１つ以上を排出させることが可能となる。これにより、ウエハ２００の表面に形成された凹部内におけるＳｉＮ膜の埋め込み特性を向上させることが可能となる。
【0085】
また、例えば、パージガス（Ｎ２ガス）を供給するタイミングで、ウエハ２００の裏面側の温度をウエハ２００の表面側の温度よりも高くする。ウエハ２００の表面側と裏面側との間にこのような温度差を生じさせることで、ウエハ２００の凹部の開口部側と比べてＮ２ガスが到達しにくい凹部の底部側へのＮ２ガスの供給を促すことができる。その結果、ウエハ２００の凹部の表面（特に底部周辺の表面）に吸着したＨＣＤＳ分子、ＮＨ３分子、および反応副生成物分子の少なくとも１つ以上を凹部の表面から脱離させることができる。この結果、パージガス供給の次に行われる真空排気においてＨＣＤＳガス、ＮＨ３ガス、および反応副生成物の少なくとも１つ以上を排出させることが可能となる。これにより、ウエハ２００の表面に形成された凹部内におけるＳｉＮ膜の埋め込み特性を向上させることができる。
【0086】
また、例えば、真空排気を行うタイミングで、ウエハ２００の表面側の温度をウエハ２００の裏面側の温度よりも高くする。ウエハ２００の表面側と裏面側との間にこのような温度差を生じさせることで、ウエハ２００の凹部の底部周辺に残留するＨＣＤＳガス、ＮＨ３ガス、反応副生成物、Ｎ２ガス等の少なくとも１つ以上、凹部の開口部側への移動を促すことができる。その結果、ウエハ２００の凹部の底部周辺に残留するＨＣＤＳガス、ＮＨ３ガス、反応副生成物、Ｎ２ガス等の少なくとも１つ以上の排出を促進させることができる。これにより、ウエハ２００の凹部がきちんと減圧され、次のステップにおいて、ＨＣＤＳガスまたはＮＨ３ガスを凹部内に到達させることができる。これにより、ウエハ２００の表面に形成された凹部内におけるＳｉＮ膜の埋め込み特性を向上させることができる。
【0087】
＜第２実施形態＞
以下、図５を用いて本開示の第２実施形態について説明する。
以下、図５を用いて本開示の第２実施形態について説明する。
【0088】
上述の第１実施形態では、ステップ１，２における、原料ガス、反応ガス、およびパージガス（以下、まとめて「ガス」と称する場合がある。）のいずれのガスの供給中はいつでも、ヒータ２１３をオンにし、ランプ４１１をオフにする例について説明した。但し、ガスの供給時間によっては、ヒータ２１３により温められたウエハ２００の裏面側の熱がウエハ２００の表面側に伝わってウエハ２００の表面側と裏面側との間の温度差が緩和されることある。すなわち、第１実施形態では、ウエハ２００の表面側と裏面側との間の温度差が緩和された状態であっても、ウエハ２００に対するガスの供給を継続する場合がある。このように、ウエハ２００の表面側と裏面側との間の温度差が緩和された状態でウエハ２００に対するガスの供給を継続した場合には、ガスが低温側から高温側に流れるという特性を発揮することが困難となり、上述した効果が得られにくくなっている。
【0089】
また、上述の第１実施形態では、ステップ１，２における真空排気の実行中はいつでも、ランプ４１１をオンにし、ヒータ２１３をオフにする例について説明した。但し、真空排気の所要時間によっては、ランプ４１１により温められたウエハ２００の表面側の熱がウエハ２００の裏面側に伝わってウエハ２００の表面側と裏面側との間の温度差が緩和されることある。すなわち、第１実施形態では、ウエハ２００の表面側と裏面側との間の温度差が緩和された状態であっても、処理室２０１内の真空排気を継続する場合がある。このように、ウエハ２００の表面側と裏面側との間の温度差が緩和された状態で処理室２０１内の真空排気を継続した場合には、ガスが低温側から高温側に流れるという特性を発揮することが困難となり、上述した効果が得られにくくなっている。
【0090】
そこで、本実施形態では、ウエハ２００の表面側と裏面側との間における温度差の緩和を抑制する一手法について説明する。なお、ステップ１，２と同様の手順を行うものについてはその説明を省略する場合がある。
【0091】
図５に示す本実施形態の成膜シーケンスでは、後述するステップ１，２を行う。
【0092】
［ステップ１］
このステップでは、ウエハ２００に対して原料ガス（ＨＣＤＳガス）を供給するに際して、ウエハ２００の裏面側に設けられたヒータ２１３をオンにし、表面側に設けられたランプ４１１をオフにして、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも高くする。その後、ヒータ２１３により温められたウエハ２００の裏面側の熱がウエハ２００の表面側に伝わってウエハ２００の表面側と裏面側との間の温度差がなくなったら、ランプ４１１をオンにする。所定時間が経過したら、再度、ランプ４１１をオフにして、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも高くする。このように、ランプ４１１のオフ／オフを繰り返すことで、間欠的にウエハ２００の表裏面に温度差をつけるようにする。
このステップでは、ウエハ２００に対して原料ガス（ＨＣＤＳガス）を供給するに際して、ウエハ２００の裏面側に設けられたヒータ２１３をオンにし、表面側に設けられたランプ４１１をオフにして、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも高くする。その後、ヒータ２１３により温められたウエハ２００の裏面側の熱がウエハ２００の表面側に伝わってウエハ２００の表面側と裏面側との間の温度差がなくなったら、ランプ４１１をオンにする。所定時間が経過したら、再度、ランプ４１１をオフにして、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも高くする。このように、ランプ４１１のオフ／オフを繰り返すことで、間欠的にウエハ２００の表裏面に温度差をつけるようにする。
【0093】
ウエハ２００の表裏面に温度差があるときだけＨＣＤＳガスを供給し、ウエハ２００の表裏面に温度差がないときはＨＣＤＳガスの供給を停止する。なお、ウエハ２００の表裏面の温度差の有無に関係なく、ＨＣＤＳガスを継続して供給してもよい。
【0094】
なお、ＨＣＤＳガスの供給の次に行われるパージガス（Ｎ２ガス）の供給の際にも上述したＨＣＤＳガスの供給時と同様の手法が用いられる。すなわち、Ｎ２ガスを供給するに際して、ランプ４１１のオフ／オフを繰り返すことで、間欠的にウエハ２００の表裏面に温度差をつけるようにする。また、ウエハ２００の表裏面に温度差があるときだけＮ２ガスを供給し、ウエハ２００の表裏面に温度差がないときはＮ２ガスの供給を停止する。なお、ウエハ２００の表裏面の温度差の有無に関係なく、Ｎ２ガスを継続して供給してもよい。このように、パージを行うことにより、ウエハ２００の凹部の底部周辺に残留するＨＣＤＳガス等の凹部内の表面からの脱離をさらに促進することが可能となる。凹部内の表面から脱離した未反応のＨＣＤＳガスや反応副生成物は、Ｎ２ガスの供給を停止している間に、ウエハ２００の凹部内から排出される。Ｎ２ガスの供給と、排気（Ｎ２ガスの供給停止）が繰り返されることとなり、凹部内の排出効率を向上させることが可能となる。なお、この時に、ランプ４１１はオフの状態にしても良い。
【0095】
続いて、処理室２０１内を真空排気するに際して、ランプ４１１をオンにし、ヒータ２１３をオフにして、ウエハ２００の表面側の温度を裏面側の温度よりも高くする。その後、ランプ４１１により温められたウエハ２００の表面側の熱がウエハ２００の表面側に伝わってウエハ２００の表面側と裏面側との間の温度差が所定の閾値を下回る前に、ランプ４１１をオフにする。ウエハ２００の表裏面の温度がある程度下がったら、再度、ランプ４１１をオンにして、ウエハ２００の表面側の温度を裏面側の温度よりも高くする。このように、ランプ４１１のオフ／オフを繰り返すことで、間欠的にウエハ２００の表裏面に温度差をつけるようにする。
【0096】
［ステップ２］
このステップでは、ウエハ２００に対して反応ガス（ＮＨ３ガス）を供給するに際して、ウエハ２００の裏面側に設けられたヒータ２１３をオンにし、表面側に設けられたランプ４１１をオフにして、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも高くする。その後、ヒータ２１３により温められたウエハ２００の裏面側の熱がウエハ２００の表面側に伝わってウエハ２００の表面側と裏面側との間の温度差がなくなったら、ランプ４１１をオンにする。所定時間が経過したら、再度、ランプ４１１をオフにして、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも高くする。このように、ランプ４１１のオフ／オフを繰り返すことで、間欠的にウエハ２００の表裏面に温度差をつけるようにする。
このステップでは、ウエハ２００に対して反応ガス（ＮＨ３ガス）を供給するに際して、ウエハ２００の裏面側に設けられたヒータ２１３をオンにし、表面側に設けられたランプ４１１をオフにして、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも高くする。その後、ヒータ２１３により温められたウエハ２００の裏面側の熱がウエハ２００の表面側に伝わってウエハ２００の表面側と裏面側との間の温度差がなくなったら、ランプ４１１をオンにする。所定時間が経過したら、再度、ランプ４１１をオフにして、ウエハ２００の裏面側の温度を表面側の温度よりも高くする。このように、ランプ４１１のオフ／オフを繰り返すことで、間欠的にウエハ２００の表裏面に温度差をつけるようにする。
【0097】
ウエハ２００の表裏面に温度差があるときだけＮＨ３ガスを供給し、ウエハ２００の表裏面に温度差がないときはＮＨ３ガスの供給を停止する。なお、ウエハ２００の表裏面の温度差の有無に関係なく、ＮＨ３ガスを継続して供給してもよい。
【0098】
なお、ＮＨ３ガスの供給の次に行われるパージガス（Ｎ２ガス）の供給の際にも、上述したＮＨ３ガスの供給時と同様の手法が用いられる。すなわち、Ｎ２ガスを供給するに際して、ランプ４１１のオフ／オフを繰り返すことで、間欠的にウエハ２００の表裏面に温度差をつけるようにする。また、ウエハ２００の表裏面に温度差があるときだけＮ２ガスを供給し、ウエハ２００の表裏面に温度差がないときはＮ２ガスの供給を停止する。なお、ウエハ２００の表裏面の温度差の有無に関係なく、Ｎ２ガスを継続して供給してもよい。
【0099】
続いて、処理室２０１内を真空排気するに際して、ランプ４１１をオンにし、ヒータ２１３をオフにして、ウエハ２００の表面側の温度を裏面側の温度よりも高くする。その後、ランプ４１１により温められたウエハ２００の表面側の熱がウエハ２００の表面側に伝わってウエハ２００の表面側と裏面側との間の温度差が所定の閾値を下回る前に、ランプ４１１をオフにする。ウエハ２００の表裏面の温度がある程度下がったら、再度、ランプ４１１をオンにして、ウエハ２００の表面側の温度を裏面側の温度よりも高くする。このように、ランプ４１１のオフ／オフを繰り返すことで、間欠的にウエハ２００の表裏面に温度差をつけるようにする。
【0100】
なお、本実施形態では、間欠的にウエハ２００の表裏面に温度差をつける方法として、ランプ４１１のオン／オフを繰り返すことを例に挙げたが、ヒータ２１３のオン／オフを繰り返すことにより行ってもよい。また、ヒータ２１３の出力とランプ４１１の出力とを調整することにより行ってもよい。
【0101】
なお、本実施形態では、ステップ１とステップ２を通して、ランプ４１１をオン／オフを繰り返すシーケンスを示したが、本開示がこれに限定されることはない。例えば、図５のシーケンスにおいて、原料ガス供給、真空排気、反応ガス供給の少なくとも１つ以上において、ランプ４１１のオン／オフ動作をさせずに、図３に示す固定動作（オン／オフのいずれかを行わせる動作）を行わせても良い。言い換えると、図５のシーケンスにおいて、少なくともパージガスの供給時にランプ４１１のオン／オフ動作を行わせる。好ましくは、パージガス供給時と真空排気の際に、ランプ４１１のオン／オフ動作を行わせる。このような温度差による排出効果が大きい工程は、パージガス供給時や真空排気時となる。なお、原料ガス供給時や反応ガス供給時の少なくともいずれかにおいてもランプ４１１のオン／オフ動作を実行するように構成しても良い。原料ガス供給の際や、反応ガス供給の際にこのような動作を行わせることにより、上述のように、未反応のガスや、反応副生成物の排出効率を向上させるとともに、凹部内への原料ガス（反応ガス）の吸着が進むようにすることが可能となる。
【0102】
また、図５では、原料ガス供給、パージガス供給、反応ガス供給のすべてにおいて、ガスの供給とガスの供給停止を繰り返す例を示したが、本開示がこれに限定されることは無い。少なくとも１つ以上のガスの供給時に供給と停止を繰り返すようにシーケンスを構成しても良い。例えば、原料ガスと反応ガスの供給は、図３に示すように一定時間供給し続け、パージガスの供給の際に、パージガスの供給と停止を繰り返すようにシーケンスを構成しても良い。
【0103】
＜他の実施形態＞
以上に、本開示の第１，２実施形態を具体的に説明したが、本開示が上述の実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
以上に、本開示の第１，２実施形態を具体的に説明したが、本開示が上述の実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
【0104】
上述の実施形態では、ステップ１において、原料ガスの供給、パージガスの供給、真空排気、を順に行う例について説明したが、本開示がこれに限定されることはない。例えば、パージガスの供給を行わずに、原料ガスの供給、真空排気、を順に行ってもよい。また、上述の実施形態では、ステップ２において、反応ガスの供給、パージガスの供給、真空排気、を順に行う例について説明したが、本開示がこれに限定されることはない。例えば、パージガスの供給を行わずに、反応ガスの供給、真空排気、を順に行ってもよい。
【0105】
また、上述の実施形態では、真空排気において、図４（ｂ）の温度差を設けるように構成したが、真空排気の途中や、真空排気の後、次の原料ガス供給（反応ガス供給）までの間で、ランプ４１１をオフとし、ヒータ２１３をオンとし、温度状態を図４（ａ）の状態に戻す工程（温度復帰工程）を行わせることにより、原料ガス（反応ガス）の供給初期に、ウエハ２００の凹部（溝）の底部に原料ガス（反応ガス）が入り込みやすくすることができ、溝・穴内（凹部）のへの埋め込み特性を向上させることが可能となる。
【0106】
なお上述の実施形態では、溝・穴（凹部）内への埋め込み特性について記したが、溝・穴（凹部）内の表面に膜を均一に成膜させるステップカバレッジ特性も向上させることが可能となる。
【0107】
＜本開示の好ましい態様＞
以下に、本開示の好ましい態様について付記する。
以下に、本開示の好ましい態様について付記する。
【0108】
［付記１］
本開示の一態様によれば、
処理室内の基板に対してガスを供給する工程と、前記処理室内を真空排気する工程と、を含むサイクルを所定回数行う成膜工程と、
前記成膜工程の実施期間中における所定のタイミングで、前記基板の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせる工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本開示の一態様によれば、
処理室内の基板に対してガスを供給する工程と、前記処理室内を真空排気する工程と、を含むサイクルを所定回数行う成膜工程と、
前記成膜工程の実施期間中における所定のタイミングで、前記基板の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせる工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【0109】
［付記２］
好ましくは、
前記処理室内へガスを供給するタイミングで、前記基板の裏面側の温度を前記基板の表面側の温度よりも高くする付記１に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、
前記処理室内へガスを供給するタイミングで、前記基板の裏面側の温度を前記基板の表面側の温度よりも高くする付記１に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
【0110】
［付記３］
好ましくは、
前記処理室内に、原料ガスを供給するタイミングで、前記基板の裏面側の温度を前記基板の表面側の温度よりも高くする付記１または２に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、
前記処理室内に、原料ガスを供給するタイミングで、前記基板の裏面側の温度を前記基板の表面側の温度よりも高くする付記１または２に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
【0111】
［付記４］
好ましくは、
前記処理室内を真空排気するタイミングで、前記基板の表面側の温度を前記基板の裏面側の温度よりも高くする付記１～３のいずれか１態様に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、
前記処理室内を真空排気するタイミングで、前記基板の表面側の温度を前記基板の裏面側の温度よりも高くする付記１～３のいずれか１態様に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
【0112】
［付記５］
好ましくは、
前記処理室内に不活性ガスを供給するタイミングで、前記基板の裏面側の温度を前記基板の表面側の温度よりも高くする付記１～４のいずれか１態様に記載の半導体装置の
製造方法が提供される。
好ましくは、
前記処理室内に不活性ガスを供給するタイミングで、前記基板の裏面側の温度を前記基板の表面側の温度よりも高くする付記１～４のいずれか１態様に記載の半導体装置の
製造方法が提供される。
【0113】
［付記６］
好ましくは、
前記処理室内に不活性ガスを供給するタイミングで、前記基板の表面側の温度を前記基板の裏面側の温度よりも高くする付記１～４のいずれか１態様に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、
前記処理室内に不活性ガスを供給するタイミングで、前記基板の表面側の温度を前記基板の裏面側の温度よりも高くする付記１～４のいずれか１態様に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
【0114】
［付記７］
好ましくは、
前記処理室内へガスを供給するタイミングで、前記基板の表面側の温度を前記基板の裏面側の温度よりも高くする付記１～４のいずれか１態様に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、
前記処理室内へガスを供給するタイミングで、前記基板の表面側の温度を前記基板の裏面側の温度よりも高くする付記１～４のいずれか１態様に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
【0115】
［付記８］
好ましくは、
前記処理室内へガスを供給するタイミングで、前記ガスの供給と供給停止とを繰り返す付記１～４のいずれか１態様に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、
前記処理室内へガスを供給するタイミングで、前記ガスの供給と供給停止とを繰り返す付記１～４のいずれか１態様に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
【0116】
［付記９］
好ましくは、
前記ガスの供給と供給停止に合わせて、前記基板の表面側の温度と前記基板の裏面側の温度との間に差を生じさせる付記８に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、
前記ガスの供給と供給停止に合わせて、前記基板の表面側の温度と前記基板の裏面側の温度との間に差を生じさせる付記８に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
【0117】
［付記１０］
好ましくは、
前記ガスは、不活性ガスである付記８または９に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、
前記ガスは、不活性ガスである付記８または９に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
【0118】
［付記１１］
好ましくは、
前記ガスは、不活性ガスであり、不活性ガスの供給と供給停止に合わせて、前記基板の表面側の温度と前記基板の裏面側の温度との間に差を生じさせた後、排気タイミングにおいて、前記基板の表面側の温度と前記基板の裏面側の温度との間に差を生じさせる付記８に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、
前記ガスは、不活性ガスであり、不活性ガスの供給と供給停止に合わせて、前記基板の表面側の温度と前記基板の裏面側の温度との間に差を生じさせた後、排気タイミングにおいて、前記基板の表面側の温度と前記基板の裏面側の温度との間に差を生じさせる付記８に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
【0119】
［付記１２］
好ましくは、
前記ガスは、原料ガス、反応ガス、不活性ガスの少なくとも１つ以上である付記８または９に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、
前記ガスは、原料ガス、反応ガス、不活性ガスの少なくとも１つ以上である付記８または９に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
【0120】
［付記１３］
好ましくは、
前記基板として、表面に凹部が形成されている基板を用いる付記１～１２のいずれか１態様に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、
前記基板として、表面に凹部が形成されている基板を用いる付記１～１２のいずれか１態様に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
【0121】
［付記１４］
本開示の他の一態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へガスを供給するガス供給系と、
前記処理室内を排気する真空排気系と、
前記処理室内の前記基板の表面側を加熱する第１加熱部と、
前記処理室内の前記基板の裏面側を加熱する第２加熱部と、
前記処理室内の前記基板に対してガスを供給する処理と、前記処理室内を真空排気する処理と、を含むサイクルを所定回数行う成膜手順を行わせるように、前記ガス供給系および前記真空排気系をそれぞれ制御するとともに、前記成膜手順の実施期間中における所定のタイミングで、前記基板の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせるように、前記第１加熱部および前記第２加熱部をそれぞれ制御するよう構成された制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
本開示の他の一態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へガスを供給するガス供給系と、
前記処理室内を排気する真空排気系と、
前記処理室内の前記基板の表面側を加熱する第１加熱部と、
前記処理室内の前記基板の裏面側を加熱する第２加熱部と、
前記処理室内の前記基板に対してガスを供給する処理と、前記処理室内を真空排気する処理と、を含むサイクルを所定回数行う成膜手順を行わせるように、前記ガス供給系および前記真空排気系をそれぞれ制御するとともに、前記成膜手順の実施期間中における所定のタイミングで、前記基板の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせるように、前記第１加熱部および前記第２加熱部をそれぞれ制御するよう構成された制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【0122】
［付記１５］
本開示のまたさらに他の一態様によれば、
基板処理装置の処理室内の基板に対してガスを供給する手順と、前記処理室内を真空排気する手順と、を含むサイクルを所定回数行わせる成膜手順と、
前記成膜手順の実行期間中における所定のタイミングで、前記基板の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせる手順と、
をコンピュータを用いて前記基板処理装置に実行させるプログラムが提供される。
本開示のまたさらに他の一態様によれば、
基板処理装置の処理室内の基板に対してガスを供給する手順と、前記処理室内を真空排気する手順と、を含むサイクルを所定回数行わせる成膜手順と、
前記成膜手順の実行期間中における所定のタイミングで、前記基板の表面側と裏面側との間に所定の温度差を生じさせる手順と、
をコンピュータを用いて前記基板処理装置に実行させるプログラムが提供される。
【符号の説明】
【0123】
２０１…処理室、４１１…ランプ、２１３…ヒータ、２４７…ＡＰＣバルブ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】