半导体器件的制造方法、衬底处理装置及程序

技术领域

本公开文本涉及半导体器件的制造方法、衬底处理装置、及程序。

背景技术

作为半导体器件的制造工序的一个工序，有时进行下述衬底处理工序：向衬底供给原料气体、反应气体，在衬底上形成膜(例如参见专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-208883号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本公开文本的目的在于，在不使形成于衬底上的膜的成膜速率降低的情况下提高阶差被覆性(阶梯覆盖率)。

用于解决课题的手段

根据本公开文本的一个方式，提供下述技术，所述技术具有通过将非同时地进行(a)向在表面设有凹部的衬底供给原料气体的工序、和(b)向前述衬底供给反应气体的工序的循环执行规定次数，从而在前述衬底上形成膜的工序，

在(a)中，分多次向前述衬底供给前述原料气体，将最初供给前述原料气体时的处理条件设为与在第2次以后供给前述原料气体时的处理条件相比能够抑制前述原料气体的自分解的处理条件。

发明的效果

根据本公开文本，可提供能够在不使形成于衬底上的膜的成膜速率降低的情况下提高阶梯覆盖率的技术。

附图说明

[图1]图1为本公开文本的一个方式中适宜使用的衬底处理装置的立式处理炉的概略构成图，且是以纵剖视图示出处理炉202部分的图。

[图2]图2为本公开文本的一个方式中适宜使用的衬底处理装置的立式处理炉的概略构成图，且是以图1的A-A线剖视图示出处理炉202部分的图。

[图3]图3为本公开文本的一个方式中适宜使用的衬底处理装置的控制器121的概略构成图，且是以框图示出控制器121的控制系统的图。

[图4]图4为示出本公开文本的一个方式中的成膜顺序的流程图，且是示出原料气体、反应气体、及非活性气体的供给时机和原料气体分压的推移的图。

[图5]图5的(a)是在本公开文本的一个方式中的成膜顺序的步骤A的初始阶段，在凹部内形成初始层后的晶片200表面的剖面局部放大图。图5的(b)是在本公开文本的一个方式中的成膜顺序的步骤A中，在凹部内形成第1层后的晶片200表面的剖面局部放大图。

具体实施方式

＜本公开文本的一个方式＞

以下，主要参照图1～图4对本公开文本的一个方式进行说明。需要说明的是，以下的说明中使用的附图均为示意性的，附图上的各要素的尺寸关系、各要素的比率等并不必然与实际的一致。另外，在多个附图彼此之间，各要素的尺寸关系、各要素的比率等也不必然一致。

(1)衬底处理装置的构成

如图1所示，处理炉202具有作为温度调节器(加热部)的加热器207。加热器207为圆筒形状，通过支承于保持板而垂直地安装。加热器207也作为利用热使气体活化(激发)的活化机构(激发部)发挥功能。

在加热器207的内侧，与加热器207呈同心圆状地配设有反应管203。反应管203由例如石英(SiO

在处理室201内，以贯穿歧管209的侧壁的方式分别设有作为第1～第3供给部的喷嘴249a～249c。也将喷嘴249a～249c分别称为第1～第3喷嘴。喷嘴249a～249c由例如石英或SiC等耐热性材料构成。在喷嘴249a～249c上，分别连接有气体供给管232a～232c。喷嘴249a～249c为各自不同的喷嘴，喷嘴249b、249c各自与喷嘴249a相邻地设置。

在气体供给管232a～232c上，从气体流的上游侧起依次分别设有作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)241a～241c及作为开闭阀的阀243a～243c。在气体供给管232a的与阀243a相比的下游侧，连接有气体供给管232d。在气体供给管232b的与阀243b相比的下游侧，连接有气体供给管232e。在气体供给管232d、232e上，从气体流的上游侧起依次分别设有MFC241d、241e及阀243d、243e。气体供给管232a～232e由例如SUS等金属材料构成。

如图2所示，喷嘴249a～249c在反应管203的内壁与晶片200之间的俯视下为圆环状的空间中，从反应管203的内壁的下部沿着上部以朝向晶片200的排列方向上方立起的方式而分别设置。即，喷嘴249a～249c以沿着晶片排列区域的方式分别设置在供晶片200排列的晶片排列区域的侧方的、水平包围晶片排列区域的区域中。在俯视下，喷嘴249a以夹着被搬入处理室201内的晶片200的中心、且与后述的排气口231a在一条直线上对置的方式配置。喷嘴249b、249c以沿着反应管203的内壁(晶片200的外周部)对从喷嘴249a和排气口231a的中心通过的直线L从两侧夹持的方式配置。直线L也是从喷嘴249a和晶片200的中心通过的直线。即，喷嘴249c也可以夹着直线L而设置在与喷嘴249b相反的一侧。喷嘴249b、249c以直线L为对称轴而呈线对称地被配置。在喷嘴249a～249c的侧面，分别设有供给气体的气体供给孔250a～250c。气体供给孔250a～250c分别以在俯视下与排气口231a对置(面对)的方式开口，能够朝向晶片200供给气体。气体供给孔250a～250c在从反应管203的下部至上部的范围内设置有多个。

从气体供给管232a，经由MFC241a、阀243a、喷嘴249a向处理室201内供给原料气体。

从气体供给管232b，经由MFC241b、阀243b、喷嘴249b向处理室201内供给反应气体。需要说明的是，反应气体是分子结构(化学结构)与原料气体不同的物质。

从气体供给管232d、232e，分别经由MFC241d、241e、阀243d、243e、气体供给管232a、232b、喷嘴249a、249b向处理室201内供给非活性气体。另外，从气体供给管232c，经由MFC241c、阀243c、喷嘴249c向处理室201内供给非活性气体。非活性气体作为吹扫气体、载气、稀释气体等发挥作用。

主要由气体供给管232a、MFC241a、阀243a构成原料气体供给系统。主要由气体供给管232b、MFC241b、阀243b构成反应气体供给系统。主要由气体供给管232c～232e、MFC241c～241e、阀243c～243e构成非活性气体供给系统。

需要说明的是，也将原料气体及反应气体的各自或两者称为成膜气体，也将原料气体供给系统及反应气体供给系统的各自或两者称为成膜气体供给系统。

上述的各种气体供给系统中的任一个或全部气体供给系统也可以构成为阀243a～243e、MFC241a～241e等集成而成的集成型气体供给系统248。集成型气体供给系统248以下述方式构成：与气体供给管232a～232e的各自连接，通过后述的控制器121控制向气体供给管232a～232e内的各种气体的供给动作、即阀243a～243e的开闭动作、由MFC241a～241e进行的流量调节动作等。集成型气体供给系统248构成为一体型、或分体型的集成单元，并以下述方式构成：能够以集成单元单位相对于气体供给管232a～232e等进行拆装，能够以集成单元单位进行集成型气体供给系统248的维护、更换、增设等。

在反应管203的侧壁下方，设有对处理室201内的气氛进行排气的排气口231a。如图2所示，排气口231a在俯视下设置在夹着晶片200而与喷嘴249a～249c(气体供给孔250a～250c)对置(面对)的位置。排气口231a也可以从反应管203的侧壁的下部沿着上部、即沿着晶片排列区域设置。在排气口231a上连接有排气管231。排气管231由例如SUS等金属材料构成。在排气管231上，经由作为检测处理室201内的压力的压力检测器(压力检测部)的压力传感器245及作为压力调节器(压力调节部)的APC(Auto Pressure Controller，自动压力控制器)阀244而连接有作为真空排气装置的真空泵246。APC阀244以下述方式构成：通过在使真空泵246工作的状态下使阀开闭，从而能够进行处理室201内的真空排气及真空排气停止，此外，通过在使真空泵246工作的状态下基于由压力传感器245检测到的压力信息调节阀开度，从而能够调节处理室201内的压力。主要由排气管231、APC阀244、压力传感器245构成排气系统。可以考虑将真空泵246包含在排气系统中。

在歧管209的下方，设有能够将歧管209的下端开口气密地封闭的作为炉口盖体的密封盖219。密封盖219由例如SUS等金属材料构成，形成为圆盘状。在密封盖219的上表面设有与歧管209的下端抵接的作为密封部件的O型圈220b。在密封盖219的下方设置有使后述的晶舟217旋转的旋转机构267。旋转机构267的旋转轴255由例如SUS等金属材料构成，贯穿密封盖219而与晶舟217连接。旋转机构267构成为通过使晶舟217旋转而使晶片200旋转。密封盖219构成为，通过设置于反应管203的外部的作为升降机构的晶舟升降机115而在垂直方向上升降。晶舟升降机115构成为搬送装置(搬送机构)，其通过使密封盖219升降而将晶片200向处理室201内搬入及向处理室201外搬出(搬送)。

在歧管209的下方设有作为炉口盖体的闸门219s，该闸门219s能够在使密封盖219下降并将晶舟217从处理室201内搬出后的状态下将歧管209的下端开口气密地封闭。闸门219s由例如SUS等金属材料构成，形成为圆盘状。在闸门219s的上表面设有与歧管209的下端抵接的作为密封部件的O型圈220c。闸门219s的开闭动作(升降动作、转动动作等)由闸门开闭机构115s控制。

作为衬底支承件的晶舟217构成为将多张(例如25～200张)晶片200以水平姿态且使中心相互对齐的状态在垂直方向上排列并以多层方式支承，即隔开间隔排列。晶舟217由例如石英、SiC等耐热性材料构成。在晶舟217的下部以多层方式支承由例如石英、SiC等耐热性材料构成的隔热板218。

在反应管203内设置有作为温度检测器的温度传感器263。通过基于由温度传感器263检测到的温度信息来调节向加热器207的通电情况，使得处理室201内的温度成为所期望的温度分布。温度传感器263沿着反应管203的内壁设置。

如图3所示，作为控制部(控制手段)的控制器121以具备CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)121a、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)121b、存储装置121c、I/O端口121d的计算机的形式构成。RAM121b、存储装置121c、I/O端口121d构成为能够经由内部总线121e与CPU121a进行数据交换。在控制器121上连接有例如构成为触摸面板等的输入输出装置122。

存储装置121c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)、SSD(SolidState Drive，固态硬盘)等构成。在存储装置121c内，以可读取的方式储存有对衬底处理装置的动作进行控制的控制程序、记载有后述的衬底处理的步骤、条件等的工艺制程等。工艺制程是使控制器121执行后述的衬底处理中的各步骤并能够获得规定结果的方式组合而成的，作为程序发挥功能。以下，也将工艺制程、控制程序等一并简称为程序。另外，也将工艺制程简称为制程。本说明书中，使用程序这一用语的情况包括仅包含制程的情况、仅包含控制程序的情况、或者包含这两者的情况。RAM121b构成为暂时保持由CPU121a读取到的程序、数据等的存储器区域(工作区)。

I/O端口121d与上述的MFC241a～241e、阀243a～243e、压力传感器245、APC阀244、真空泵246、温度传感器263、加热器207、旋转机构267、晶舟升降机115、闸门开闭机构115s等连接。

CPU121a以下述方式构成：从存储装置121c读取并执行控制程序，并根据来自输入输出装置122的操作命令的输入等从存储装置121c读取制程。CPU121a构成为能够按照所读取的制程的内容控制以下动作：由MFC241a～241e进行的各种气体的流量调节动作、阀243a～243e的开闭动作、APC阀244的开闭动作及基于压力传感器245的利用APC阀244进行的压力调节动作、真空泵246的起动及停止、基于温度传感器263的加热器207的温度调节动作、利用旋转机构267进行的晶舟217的旋转及旋转速度调节动作、利用晶舟升降机115进行的晶舟217的升降动作、利用闸门开闭机构115s进行的闸门219s的开闭动作等。

控制器121能够通过将储存在外部存储装置123中的上述程序安装于计算机中而构成。外部存储装置123包括例如HDD等磁盘、CD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器、SSD等半导体存储器等。存储装置121c、外部存储装置123以计算机可读取的记录介质的形式构成。以下也将它们一并简称为记录介质。本说明书中，使用记录介质这一用语的情况包括仅包含存储装置121c的情况、仅包含外部存储装置123的情况、或者包含这两者的情况。需要说明的是，程序向计算机的提供也可以不使用外部存储装置123而使用互联网、专用线路等通信手段进行。

(2)衬底处理工序

主要使用图4来说明下述顺序例：使用上述的衬底处理装置，作为半导体器件的制造工序的一个工序，对作为衬底的晶片200进行处理的顺序例，即在晶片200上形成膜的成膜顺序例。需要说明的是，本方式中，针对使用在其表面设有槽、孔等凹部的硅衬底(硅晶片)作为晶片200的例子进行说明。以下的说明中，构成衬底处理装置的各部分的动作由控制器121控制。

在本方式中的成膜顺序中，通过将非同时地进行向在表面设有凹部的晶片200供给原料气体的步骤A、和向晶片200供给反应气体的步骤B的循环执行规定次数(n次，n为1以上的整数)，从而在晶片200上形成膜。

需要说明的是，在本方式中的成膜顺序中，

在步骤A中，分多次(m次，m为2以上的整数)向晶片200供给原料气体，并将最初供给原料气体时的处理条件设为与在第2次以后供给原料气体时的处理条件相比能够抑制原料气体的自分解的处理条件。需要说明的是，作为一例，图4示出在步骤A中分3次向晶片200断续地供给原料气体的情况(m＝3的情况)。

本说明书中，方便起见，有时也将上述的成膜顺序如下示出。在以下的变形例、其他方式的说明中，也使用同样的表述。

(原料气体×m→反应气体)×n

需要说明的是，如图4所示，将步骤A和步骤B交替地进行n次(n为1以上的整数)时，在它们之间插入对处理室201内进行吹扫的步骤是优选的。另外，如图4所示，在分m次(m为1以上的整数)间歇供给原料气体时，也优选在它们之间插入对处理室201内进行吹扫的步骤。该情况的成膜顺序可以如下示出。

[(原料气体→吹扫)×m→反应气体→吹扫]×n

需要说明的是，图4中，作为本方式中的成膜顺序的一例，示出原料气体、反应气体、及非活性气体各气体的供给时机的一例、和与此相伴的原料气体分压的推移的一例。

在本说明书中，使用“晶片”这一用语的情况包括表示晶片本身的情况、表示晶片与在其表面形成的规定层、膜的层叠体的情况。本说明书中，使用“晶片的表面”这一用语的情况包括表示晶片本身的表面的情况、表示在晶片上形成的规定层等的表面的情况。本说明书中，记为“在晶片上形成规定的层”的情况包括表示在晶片本身的表面上直接形成规定层的情况、在形成于晶片上的层等之上形成规定层的情况。本说明书中，使用“衬底”这一用语的情况也与使用“晶片”这一用语的情况含义相同。

(晶片填充及晶舟装载)

在将多张晶片200向晶舟217装填(晶片填充)后，通过闸门开闭机构115s使闸门219s移动，使歧管209的下端开口开放(闸门打开)。之后，如图1所示，支承有多张晶片200的晶舟217通过晶舟升降机115而被抬升并被搬入处理室201内(晶舟装载)。在该状态下，密封盖219成为借助O型圈220b将歧管209的下端密封的状态。

(压力调节及温度调节)

在晶舟装载结束后，利用真空泵246进行真空排气(减压排气)，以使处理室201内、即晶片200所存在的空间成为所期望的压力(真空度)。此时，处理室201内的压力由压力传感器245测定，基于该测定的压力信息对APC阀244进行反馈控制(压力调节)。另外，利用加热器207进行加热，以使处理室201内的晶片200成为所期望的处理温度。此时，基于温度传感器263检测到的温度信息对向加热器207的通电情况进行反馈控制(温度调节)，以使处理室201内成为所期望的温度分布。另外，使利用旋转机构267进行的晶片200的旋转开始。处理室201内的排气、晶片200的加热及旋转均至少在直至针对晶片200的处理结束为止的期间持续进行。

(成膜处理)

之后，依次执行以下的步骤A、B。

[步骤A]

在本步骤中，分多次向处理室201内的晶片200供给原料气体。具体而言，将向晶片200供给原料气体的步骤a1、和对作为晶片200所存在的空间的处理室201内进行吹扫的步骤a2交替地重复多次(m次，m为2以上的整数)。

在步骤a1中，将阀243a打开，向气体供给管232a内流入原料气体。原料气体由MFC241a进行流量调节，经由喷嘴249a向处理室201内供给，并从排气口231a被排气。此时，向晶片200供给了原料气体(原料气体供给)。此时，将阀243c～243e打开，经由喷嘴249a～249c各自向处理室201内供给非活性气体。需要说明的是，在以下所示的几种方法中，可以不实施非活性气体向处理室201内的供给。

在步骤a2中，将阀243a关闭，停止原料气体向处理室201内的供给。然后，对处理室201内进行真空排气，将残留于处理室201内的气体等从处理室201内排除。此时，将阀243c～243e打开，向处理室201内供给非活性气体作为吹扫气体，从排气口231a进行排气，从而利用非活性气体对处理室201内进行吹扫(吹扫)。

在作为原料气体使用例如后述的氯硅烷气体的情况下，通过在后述的处理条件下将步骤a1、a2交替地重复规定次数，向晶片200分多次供给氯硅烷气体，从而在作为基底的晶片200的最表面上，作为第1层，形成规定厚度的包含氯(Cl)的含硅(Si)层。包含Cl的含Si层通过下述方式形成：氯硅烷气体的分子向晶片200的最表面的物理吸附、化学吸附；氯硅烷气体的一部分分解而得的物质的分子向晶片200的最表面的物理吸附、化学吸附；由氯硅烷气体的热分解带来的Si向晶片200的最表面的堆积等。包含Cl的含Si层可以为氯硅烷气体的分子、氯硅烷气体的一部分分解而得的物质的分子的吸附层(物理吸附层、化学吸附层)，也可以为包含Cl的Si的堆积层。在晶片200的最表面形成上述的化学吸附层、上述的堆积层的情况下，氯硅烷气体中包含的Si吸附于晶片200的最表面。本说明书中，也将包含Cl的含Si层简称为含Si层。

作为原料气体，例如，可以使用包含Si(其作为构成形成于晶片200上的膜的主元素)的硅烷系气体。作为硅烷系气体，例如，可以使用包含Si及卤素的气体、即卤代硅烷气体。卤素包括氯(Cl)、氟(F)、溴(Br)、碘(I)等。作为卤代硅烷气体，例如，可以使用包含Si及Cl的氯硅烷气体。

作为原料气体，例如，可以使用单氯硅烷(SiH

作为原料气体，除了氯硅烷气体以外，例如，也可以使用四氟硅烷(SiF

作为原料气体，除了这些以外，例如，也可以使用包含Si及氨基的气体、即氨基硅烷气体。氨基是指从氨、伯胺或仲胺中除去氢(H)而得的1价官能团，可以如-NH

作为原料气体，例如，也可以使用四(二甲基氨基)硅烷(Si[N(CH

作为非活性气体，例如，可以使用氮(N

[步骤B]

在步骤A结束后，向处理室201内的晶片200、即形成于晶片200上的作为第1层的含Si层供给反应气体。

具体而言，将阀243b打开，向气体供给管232b内流入反应气体。反应气体由MFC241b进行流量调节，经由喷嘴249b向处理室201内供给，并从排气口231a被排气。此时，向晶片200供给了反应气体(反应气体供给)。此时，将阀243c～243e打开，经由喷嘴249a～249c各自向处理室201内供给非活性气体。需要说明的是，在以下所示的几种方法中，可以不实施非活性气体向处理室201内的供给。

在作为反应气体使用例如后述的氮化气体的情况下，通过在后述的处理条件下向晶片200供给氮化气体，从而将形成于晶片200上的含Si层的至少一部分氮化(改性)。结果，在作为基底的晶片200的最表面上，作为第2层，形成含Si层被氮化而成的层、即作为包含Si及N的层的、硅氮化层(SiN层)。形成SiN层时，含Si层中包含的Cl等杂质在利用氮化气体进行的含Si层的改性反应的过程中，构成至少包含Cl的气体状物质，并从处理室201内被排出。由此，SiN层成为与步骤A中形成的含Si层相比Cl等杂质少的层。

在形成作为第2层的SiN层后，将阀243b关闭，停止氮化气体向处理室201内的供给。然后，利用与步骤A中的吹扫同样的处理步骤，将残留于处理室201内的气体等从处理室201内排除(吹扫)。

作为反应气体，例如，可以使用作为氮化气体(氮化剂)的含有氮(N)及氢(H)的气体。含有N及H的气体也为含N气体，也为含H气体。含有N及H的气体优选具有N-H键。

作为反应气体，例如，可以使用氨(NH

作为反应气体，除了这些以外，例如，也可以使用含有氮(N)、碳(C)及氢(H)的气体。作为含有N、C及H的气体，例如，可以使用胺系气体、有机肼系气体。含有N、C及H气体也为含N气体，也为含C气体，也为含H气体，也为含有N及C的气体。

作为反应气体，例如，可以使用单乙基胺(C

[规定次数实施]

通过将非同时地、即不同步地进行上述步骤A、B的循环执行规定次数(n次，n为1以上的整数)，从而能够在晶片200的表面上，形成例如硅氮化膜(SiN膜)作为膜。上述的循环优选重复多次。即，优选使每1循环中形成的SiN层的厚度薄于所期望的膜厚，直至通过层叠SiN层而形成的SiN膜的厚度成为所期望的厚度为止，将上述的循环重复多次。需要说明的是，在作为反应气体使用含有N、C及H的气体的情况下，也能够形成例如硅碳氮化层(SiCN层)作为第2层，通过将上述的循环执行规定次数，从而也能够在晶片200的表面上形成例如硅碳氮化膜(SiCN膜)作为膜。

需要说明的是，如前文所述，就本方式而言，优选在步骤A中分多次(m次，m为2以上的整数)供给原料气体。此时，即在步骤A中分多次间歇地脉冲供给原料气体时，优选将最初供给原料气体时的处理条件设为与在第2次以后供给原料气体时的处理条件相比能够抑制原料气体的自分解(气相分解)的处理条件。

例如，在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，优选将最初供给原料气体时的处理条件设为与在第2次以后供给原料气体时的处理条件相比能够抑制原料气体的中间体的生成的处理条件。

另外例如，在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，优选将最初供给原料气体时的处理条件设为能够抑制原料气体的自分解的处理条件，将在第2次以后供给原料气体时的处理条件设为原料气体自分解的处理条件。

另外例如，在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，优选将最初供给原料气体时的处理条件设为能够抑制原料气体的中间体的生成的处理条件，将在第2次以后供给原料气体时的处理条件设为生成原料气体的中间体的处理条件。

另外例如，在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，优选使最初供给原料气体时的原料气体的供给持续时间短于在第2次以后供给原料气体时的原料气体的供给持续时间。

另外例如，在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，优选使最初供给原料气体时的原料气体的供给流量小于在第2次以后供给原料气体时的原料气体的供给流量。

另外例如，在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，优选在向晶片200供给原料气体时供给非活性气体作为载气，并使最初供给原料气体时的载气的供给流量大于在第2次以后供给原料气体时的载气的供给流量。

另外例如，在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，优选使最初供给原料气体时的原料气体的分压低于在第2次以后供给原料气体时的原料气体的分压。

另外例如，在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，优选使最初供给原料气体时的晶片200所存在的空间的压力、即处理室201内的压力低于在第2次以后供给原料气体时的处理室201内的压力。

需要说明的是，在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，也可以使最初供给原料气体时的处理室201内的压力为第2次以后供给原料气体时的处理室201内的压力以上的压力。但是，该情况下，优选通过使最初供给原料气体时向处理室201内供给的非活性气体的供给流量大于在第2次以后供给原料气体时向处理室201内供给的非活性气体的供给流量，从而使最初供给原料气体时的原料气体的分压低于在第2次以后供给原料气体时的原料气体的分压。

如上述方式，在步骤A中分多次(m次，m为2以上的整数)供给原料气体，此时，通过将最初供给原料气体时的处理条件设为与在第2次以后供给原料气体时的处理条件相比能够抑制原料气体的自分解的处理条件，从而能够在步骤A的初始阶段、即原料气体供给初期，抑制原料气体的自分解，并且使原料气体中包含的原子或分子均匀地吸附于设于晶片200表面的凹部内的整个区域。即，能够在原料气体供给初期，使原料气体中包含的原子或分子均匀地吸附于凹部内的最表面的初始吸附位点的整个区域。由此，如图5的(a)所示，能够在凹部内的最表面，作为初始层而形成在凹部内的整个区域具有均匀厚度的含Si层、即具有高的阶梯覆盖率的含Si层。该层有时成为连续层，有时也成为不连续层。在任意情况下，均成为具有高的阶梯覆盖率的层。

如此，通过在凹部内的与最表面相接的区域形成均匀性优异、具有高的阶梯覆盖率的含Si层作为初始层，从而即使在之后变更处理条件的情况下，之后形成的含Si层也有继承初始层的高的均匀性、和高的阶梯覆盖率的倾向，继而成为具有高的均匀性和高的阶梯覆盖率的层。

另外，在步骤A中，分多次(m次，m为2以上的整数)供给原料气体，此时，通过将在第2次以后供给原料气体时的处理条件设为与最初供给原料气体时的处理条件相比容许原料气体的自分解的处理条件，从而能够在第2次以后供给原料气体时，使原料气体的自分解的抑制程度缓和、例如容许原料气体的自分解，并且使原料气体中包含的原子或分子有效地吸附于凹部内的整个区域。即，能够在形成有初始层的凹部内的表面上以较高的形成速率形成含Si层。就此时形成的含Si层而言，由于是在形成了具有高的阶梯覆盖率的含Si层作为初始层之后得到的，因此具有继承初始层的特性、状态的倾向，继而具有高的阶梯覆盖率。

由此，能够在不使含Si层的形成速率降低的情况下，如图5的(b)所示，在设于晶片200表面的凹部内的整个区域形成均匀且共形(conformal)的第1层(含Si层)。结果，能够在不使形成于晶片200上的膜的成膜速率降低的情况下提高阶梯覆盖率，能够在设于晶片200表面的凹部内的整个区域形成均匀且共形的膜。

需要说明的是，理由在后叙述，在步骤A中分多次(m次，m为2以上的整数)供给原料气体时，在m≥2的情况下，优选使在最初(第1次)供给原料气体的步骤a1之后进行的对处理室201内进行吹扫的步骤a2的时间短于在最后(第m次)供给原料气体的步骤a1之后进行的对处理室201内进行吹扫的步骤a2的时间。

另外，在步骤A中分多次(m次，m为2以上的整数)供给原料气体时，在m≥3的情况下，优选使在第2次供给原料气体的步骤a1之后进行的对处理室201内进行吹扫的步骤a2的时间短于在最后供给(第m次)原料气体的步骤a1之后进行的对处理室201内进行吹扫的步骤a2的时间。需要说明的是，该情况下，优选使在第1次～第m-1次的各次中供给原料气体的步骤a1之后进行的对处理室201内进行吹扫的步骤a2的时间短于在最后(第m次)供给原料气体的步骤a1之后进行的对处理室201内进行吹扫的步骤a2的时间。

另外，在步骤A中分多次(m次，m为2以上的整数)供给原料气体时，优选在多次进行的步骤a2的各时间中使在最后(第m次)供给原料气体的步骤a1之后进行的对处理室201内进行吹扫的步骤a2的时间最长。

以下示例作为原料气体使用例如氯硅烷气体、作为反应气体使用例如含有N及H的气体的情况下的上述各步骤的处理条件。需要说明的是，本说明书中的“1～100Pa”这样的数值范围的表述是指下限值及上限值被包含在其范围内。因此，例如，“1～100Pa”是指“1Pa以上100Pa以下”。关于其他数值范围，也同样。另外，本说明书中的处理温度是指晶片200的温度，处理压力是指处理室201内的压力。另外，气体供给流量：0sccm是指未供给该气体的情况。这些在以下的说明中也同样。

作为在步骤A中第1次进行步骤a1时的处理条件，可示例：

氯硅烷气体供给流量：1～500sccm、优选为1～200sccm

氯硅烷气体供给持续时间：1～20秒、优选为1～10秒非活性气体供给流量：500～30000sccm、优选为1000～20000sccm

处理温度：250～800℃、优选为600～700℃

处理压力：1～2666Pa、优选为1～1333Pa、更优选为1～100Pa

氯硅烷气体分压：0.00003～1333Pa、优选为0.00005～222Pa、更优选为0.00005～17Pa。

作为在步骤A中第2次以后进行步骤a1时的处理条件，可示例：

氯硅烷气体供给流量：1～2000sccm、优选为10～1000sccm

氯硅烷气体供给持续时间：5～40秒、优选为10～30秒非活性气体供给流量：0～20000sccm、优选为500～10000sccm

处理压力：1～2666Pa、优选为67～1333Pa

氯硅烷气体分压：0.00005～2666Pa、优选为0.06～889Pa。

其他处理条件可以设为在与步骤A中进行第1次的步骤a1时的处理条件同样的处理条件。

作为在步骤A中第1次～第m-1次进行步骤a2时的处理条件，可示例：

非活性气体供给流量：1000～20000sccm

非活性气体供给持续时间：1～20秒、优选为1～10秒。

其他处理条件可以设为在与步骤A中进行第1次的步骤a1时的处理条件同样的处理条件。

作为在步骤A中最后(第m次)进行步骤a2时的处理条件，可示例：

非活性气体供给流量：1000～30000sccm

非活性气体供给持续时间：5～60秒、优选为10～30秒。

其他处理条件可以设为在与步骤A中进行第1次的步骤a1时的处理条件同样的处理条件。

需要说明的是，在步骤A中最后(第m次)进行步骤a2时，可以将非活性气体向处理室201内的供给、和在停止了非活性气体向处理室201内的供给的状态下的处理室201内的排气重复多次。即，在步骤A中最后(第m次)进行步骤a2时，可以进行循环吹扫。

作为步骤B的处理条件，可示例：

含有N及H的气体供给流量：1～20000sccm、优选为1000～10000sccm

含有N及H的气体供给持续时间：1～120秒、优选为1～60秒非活性气体供给流量：0～20000sccm、优选为500～10000sccm

处理压力：1～4000Pa、优选为1～3000Pa。

其他处理条件可以设为与在步骤A中进行第1次的步骤a1时的处理条件同样。

(后吹扫及大气压恢复)

在所期望厚度的膜向晶片200上的形成完成后，从喷嘴249a～249c各自向处理室201内供给作为吹扫气体的非活性气体，并从排气口231a排气。由此，处理室201内被吹扫，残留于处理室201内的气体、反应副产物等从处理室201内被除去(后吹扫)。然后，处理室201内的气氛被置换为非活性气体(非活性气体置换)，处理室201内的压力恢复为常压(大气压恢复)。

(晶舟卸载及晶片取出)

然后，通过晶舟升降机115使密封盖219下降，歧管209的下端打开。然后，处理完成的晶片200在支承于晶舟217的状态下被从歧管209的下端搬出至反应管203的外部(晶舟卸载)。在晶舟卸载后，使闸门219s移动，歧管209的下端开口借助O型圈220c由闸门219s密封(闸门关闭)。处理完成的晶片200在被搬出至反应管203的外部后被从晶舟217取出(晶片取出)。

(3)由本方式带来的效果

根据本方式，可获得以下所示的一个或多个效果。

(a)在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，通过将最初供给原料气体时的处理条件设为与在第2次以后供给原料气体时的处理条件相比能够抑制原料气体的自分解的处理条件，从而能够在原料气体供给初期，抑制原料气体的自分解，并且使原料气体中包含的原子或分子均匀地吸附于凹部内的整个区域。之后，可以与之前相比缓和原料气体的自分解的抑制程度、例如容许原料气体的自分解，并且使原料气体中包含的原子或分子有效地吸附于凹部内的整个区域。结果，能够在不使形成于晶片200上的膜的成膜速率降低的情况下提高阶梯覆盖率。另外，能够提高形成于晶片200上的膜的晶片面内膜厚均匀性，例如，在凹部内的上部侧面、中部侧面、下部侧面、底部间，缩小膜厚度的偏差。

(b)在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，通过将最初供给原料气体时的处理条件设为与在第2次以后供给原料气体时的处理条件相比能够抑制原料气体的中间体的生成的处理条件，从而能够在原料气体供给初期，抑制原料气体的中间体的生成，并且使原料气体中包含的原子或分子均匀地吸附于凹部内的整个区域。之后，可以与之前相比缓和原料气体的中间体生成的抑制程度、例如容许原料气体的中间体的生成，并且使原料气体中包含的原子或分子有效地吸附于凹部内的整个区域。结果，能够在不使形成于晶片200上的膜的成膜速率降低的情况下提高阶梯覆盖率。另外，能够提高形成于晶片200上的膜的晶片面内膜厚均匀性。

(c)在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，通过将最初供给原料气体时的处理条件设为能够抑制原料气体的自分解的处理条件，将在第2次以后供给原料气体时的处理条件设为原料气体自分解的处理条件，从而能够在原料气体供给初期，抑制原料气体的中间体的生成，并且使原料气体中包含的原子或分子均匀地吸附于凹部内的整个区域。之后，可以使原料气体自分解，并且使原料气体中包含的原子或分子有效地吸附于凹部内的整个区域。结果，能够在不使形成于晶片200上的膜的成膜速率降低的情况下提高阶梯覆盖率。另外，能够提高形成于晶片200上的膜的晶片面内膜厚均匀性。需要说明的是，根据该方法，能够提高第2次以后供给原料气体时的原料气体中包含的原子或分子向凹部内的吸附效率，能够进一步提高成膜速率。

(d)在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，通过将最初供给原料气体时的处理条件设为能够抑制原料气体的中间体的生成的处理条件，将在第2次以后供给原料气体时的处理条件设为生成原料气体的中间体的处理条件，从而能够在原料气体供给初期，抑制原料气体的中间体的生成，并且使原料气体中包含的原子或分子均匀地吸附于凹部内的整个区域。之后，可以生成原料气体的中间体，并且使原料气体中包含的原子或分子有效地吸附于凹部内的整个区域。结果，能够在不使形成于晶片200上的膜的成膜速率降低的情况下提高阶梯覆盖率。另外，能够提高形成于晶片200上的膜的晶片面内膜厚均匀性。需要说明的是，根据该方法，能够提高第2次以后供给原料气体时的原料气体中包含的原子或分子向凹部内的吸附效率，能够进一步提高成膜速率。

(e)在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，通过使最初供给原料气体时的原料气体的供给持续时间短于在第2次以后供给原料气体时的原料气体的供给持续时间，从而能够在原料气体供给初期，抑制原料气体的自分解。之后，可以缓和原料气体的自分解的抑制程度，相对地延长使原料气体中包含的原子或分子吸附于凹部内的时间。结果，能够在不使形成于晶片200上的膜的成膜速率降低的情况下提高阶梯覆盖率。另外，能够提高形成于晶片200上的膜的晶片面内膜厚均匀性。

(f)在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，通过使最初供给原料气体时的原料气体的供给流量小于在第2次以后供给原料气体时的原料气体的供给流量，从而能够在原料气体供给初期，抑制原料气体的自分解。之后，可以缓和原料气体的自分解的抑制程度，并且相对地增大使原料气体中包含的原子或分子吸附于凹部内时的原料气体的供给流量。结果，能够在不使形成于晶片200上的膜的成膜速率降低的情况下提高阶梯覆盖率。另外，此外能够提高形成于晶片200上的膜的晶片面内膜厚均匀性。

(g)在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，通过在向晶片200供给原料气体时作为载气供给非活性气体，并使最初供给原料气体时的载气的供给流量大于在第2次以后供给原料气体时的载气的供给流量，从而能够在原料气体供给初期，抑制原料气体的自分解。之后，可以缓和原料气体的自分解的抑制程度，并且相对地减少使原料气体中包含的原子或分子吸附于凹部内时的载气的供给流量，由此使原料气体中包含的原子或分子有效地吸附于凹部内的整个区域。结果，能够在不使形成于晶片200上的膜的成膜速率降低的情况下提高阶梯覆盖率。另外，能够提高形成于晶片200上的膜的晶片面内膜厚均匀性。

(h)在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，通过使最初供给原料气体时的原料气体的分压低于在第2次以后供给原料气体时的原料气体的分压，从而能够在原料气体供给初期，抑制原料气体的自分解。之后，可以缓和原料气体的自分解的抑制程度，并且相对地增大使原料气体中包含的原子或分子吸附于凹部内时的原料气体的分压，由此使原料气体中包含的原子或分子有效地吸附于凹部内的整个区域。结果，能够在不使形成于晶片200上的膜的成膜速率降低的情况下提高阶梯覆盖率。另外，此外能够提高形成于晶片200上的膜的晶片面内膜厚均匀性。

(i)在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，通过使最初供给原料气体时的晶片200所存在的空间的压力(处理室201内的压力)低于在第2次以后供给原料气体时的处理室201内的压力，从而能够在原料气体供给初期，抑制原料气体的自分解。之后，可以缓和原料气体的自分解的抑制程度，相对地增大使原料气体中包含的原子或分子吸附于凹部内时的处理室201内的压力，由此使原料气体中包含的原子或分子有效地吸附于凹部内的整个区域。结果，能够在不使形成于晶片200上的膜的成膜速率降低的情况下提高阶梯覆盖率。另外，能够提高形成于晶片200上的膜的晶片面内膜厚均匀性。

需要说明的是，在步骤A中，分多次供给原料气体，此时，也可以将最初供给原料气体时的处理室201内的压力设为第2次以后供给原料气体时的处理室201内的压力以上的压力。该情况下，通过使最初供给原料气体时向处理室201内供给的非活性气体的供给流量大于在第2次以后供给原料气体时向处理室201内供给的非活性气体的供给流量，从而能够使最初供给原料气体时的原料气体的分压低于在第2次以后供给原料气体时的原料气体的分压，能够获得与上述效果同样的效果。

(j)在步骤A中，通过将步骤a1与步骤a2交替地重复多次，从而即使在原料气体供给中途产生中间体的情况下，也能够将中间体高效地除去，并且使原料气体中包含的原子或分子吸附于凹部内。即，能够抑制由过量中间体的生成引起的成膜阻碍。结果，能够在不使形成于晶片200上的膜的成膜速率降低的情况下提高阶梯覆盖率。另外，能够提高形成于晶片200上的膜的晶片面内膜厚均匀性。

(k)如前文所述，根据本方式，能够提高形成于晶片200上的膜的阶梯覆盖率。例如，根据本方式，能够获得至少70％的阶梯覆盖率。另外，例如，根据本方式中的上述任一方法，也能够获得80％以上的阶梯覆盖率。另外，例如，根据本方式中的上述任一方法，也能够获得85％以上的阶梯覆盖率。进而，例如，根据本方式中的上述任一方法，也能够获得90％以上的阶梯覆盖率。

(l)在步骤A中，分多次(m次，m为2以上的整数)供给原料气体，此时，通过使最初(第1次)进行的步骤a2的时间短于最后(第m次)进行的步骤a2的时间，从而能够缩短总的吹扫时间，抑制成膜速率的降低。

(m)在步骤A中，分多次(m次，m为2以上的整数)供给原料气体，此时，在m≥3的情况下，通过使第2次进行的步骤a2的时间短于最后(第m次)进行的步骤a2的时间，从而能够缩短总的吹扫时间，抑制成膜速率的降低。该情况下，也可使第1次～第m-1次的各次中进行的步骤a2的时间短于最后(第m次)进行的步骤a2的时间，由此，能够缩短总的吹扫时间，抑制成膜速率的降低。

(n)在步骤A中，分多次(m次，m为2以上的整数)供给原料气体，此时，通过使多次进行的步骤a2中最后(第m次)进行的步骤a2的时间最长，从而能够缩短总的吹扫时间，抑制成膜速率的降低。另外，能够在步骤A中，充分地抑制多次进行的步骤a1中最后(第m次)进行的步骤a1结束后原料气体在处理室201内的残留。结果，在之后进行步骤B时，能够避免原料气体与反应气体在处理室201内的混合，抑制颗粒的产生。由此，能够提高形成于晶片200上的膜的膜质。

需要说明的是，在步骤A中，分多次(m次，m为2以上的整数)供给原料气体时，在最后(第m次)进行的步骤a2刚结束后，向处理室201内供给反应气体。因此，为了避免由残留于处理室201内的原料气体与供给至处理室201内的反应气体的混合导致的颗粒的产生，最后(第m次)进行的步骤a2需要充分地进行。与此相对，在第1次～第m-1次的各次中进行的步骤a2刚结束后，向处理室201内供给原料气体。因此，虽然有残留于处理室201内的原料气体、与供给至处理室201内的原料气体发生混合的可能性，但即使在它们混合的情况下，由于它们为彼此相同的物质，因此也不会产生颗粒。因此，就第1次～第m-1次的各次中进行的步骤a2而言，与最后(第m次)进行的步骤a2相比，能够缩短吹扫时间。

(o)在使用上述的各种原料气体、上述的反应气体、上述的各种非活性气体的情况下，也能够同样地获得上述效果。其中，在作为原料气体使用卤代硅烷气体的情况下可显著地获得上述效果。另外，在作为原料气体使用氯硅烷气体的情况下可尤其显著地获得上述效果。

＜本公开文本的其他方式＞

以上，具体地说明了本公开文本的方式。然而，本公开文本不限于上述方式，可以在不超出其主旨的范围内进行各种变更。

例如，作为反应气体，除了上述的含有N及H的气体、含有N、C及H的气体以外，例如，可以使用乙烯(C

此外，也能够将本公开文本应用于下述情况：通过以下所示的成膜顺序，在衬底上，除了形成SiN膜、SiCN膜以外，还形成硅氧氮化膜(SiON膜)、硅氧碳化膜(SiOC膜)、硅氧碳氮化膜(SiOCN膜)、硅硼碳氮化膜(SiBCN膜)、硅硼氮化膜(SiBN膜)、硅氧化膜(SiO膜)等包含Si的膜。供给原料气体、反应气体时的处理步骤、处理条件例如可以设为与上述方式的各步骤中的相同。在这些情况下，也能够获得与上述方式同样的效果。

[(原料气体→吹扫)×m→反应气体→吹扫]×n

[(原料气体→吹扫)×m→第1反应气体→吹扫→第2反应气体→吹扫]×n

[(原料气体→吹扫)×m→第1反应气体→吹扫→第2反应气体→吹扫→第3反应气体→吹扫]×n

另外例如，也能够将本公开文本应用于下述情况：作为原料气体，使用包含铝(Al)、钛(Ti)、铪(Hf)、锆(Zr)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)等金属元素的原料气体，通过上述的成膜顺序，在衬底上形成铝氮化膜(AlN膜)、钛氮化膜(TiN膜)、铪氮化膜(HfN膜)、锆氮化膜(ZrN膜)、钽氮化膜(TaN膜)、钼氮化膜(MoN)、钨氮化膜(WN)、铝氧化膜(AlO膜)、钛氧化膜(TiO膜)、铪氧化膜(HfO膜)、锆氧化膜(ZrO膜)、钽氧化膜(TaO膜)、钼氧化膜(MoO)、钨氧化膜(WO)、钛氧氮化膜(TiON膜)、钛铝碳氮化膜(TiAlCN膜)、钛铝碳化膜(TiAlC膜)、钛碳氮化膜(TiCN膜)等包含金属元素的膜。需要说明的是，这些原料气体是分子结构(化学结构)各自不同的气体，除了作为上述的原料气体发挥作用以外，有时也作为上述的第1反应气体、第2反应气体、第3反应气体发挥作用。供给原料气体、反应气体时的处理步骤、处理条件例如可以设为与上述方式的各步骤中的相同。在这些情况下，也能够获得与上述方式同样的效果。

各处理中使用的制程优选根据处理内容单独准备，预先经由电通信线路、外部存储装置123储存在存储装置121c内。并且，优选在开始各处理时，CPU121a根据处理内容从储存于存储装置121c内的多个制程中适当选择合适的制程。由此，能够在1台衬底处理装置中再现性良好地形成各种膜种、组成比、膜质、膜厚的膜。另外，能够减轻操作者的负担，避免操作失误并且能够迅速开始各处理。

上述制程不限于新创建的情况，例如，也可以通过变更已安装于衬底处理装置中的现有制程来准备。在变更制程的情况下，也可以将变更后的制程经由电通信线路、记录有相应制程的记录介质安装在衬底处理装置中。另外，也可以对现有衬底处理装置所具备的输入输出装置122进行操作，直接对已安装在衬底处理装置中的现有制程进行变更。

在上述方式中，对使用一次处理多张衬底的分批式衬底处理装置形成膜的例子进行了说明。本公开文本不限于上述方式，例如也能够合适地应用于使用一次处理一张或几张衬底的单片式衬底处理装置形成膜的情况。另外，在上述方式中，对使用具有热壁型处理炉的衬底处理装置形成膜的例子进行了说明。本公开文本不限于上述方式，也能够合适地应用于使用具有冷壁型处理炉的衬底处理装置形成膜的情况。

在使用上述衬底处理装置的情况下，也可以利用与上述方式、变形例中的处理步骤、处理条件同样的处理步骤、处理条件进行各处理，能够获得与上述方式、变形例同样的效果。

上述方式、变形例可以适当组合而使用。此时的处理步骤、处理条件例如可以设为与上述方式、变形例中的处理步骤、处理条件相同。

实施例

作为实施例，使用上述的衬底处理装置，通过图4所示的成膜顺序，在表面设有凹部的晶片上，形成SiN膜作为膜，制作了第1评价样品。在第1评价样品的制作时，作为原料气体使用HCDS气体，作为反应气体使用NH

作为比较例，使用上述的衬底处理装置，将非同时地进行供给HCDS气体的步骤和供给NH

然后，对实施例的第1评价样品的凹部内的SiN膜的阶梯覆盖率、以及比较例的第2评价样品的凹部内的SiN膜的阶梯覆盖率分别进行测定。结果，比较例的第2评价样品中的SiN膜的阶梯覆盖率低于90％，与此相对，实施例的第1评价样品中的SiN膜的阶梯覆盖率为90％以上，可确认超过了比较例的第2评价样品中的SiN膜的阶梯覆盖率。

附图标记说明

200 晶片(衬底)