具体实施方式

接下来，说明本发明优选的实施方式。

以下，参照图1～图4进行说明。衬底处理装置10构成为半导体器件的制造工序中使用的装置的一例。

(1)衬底处理装置的构成

图1是为了实施方式半导体设备的制造方法而在本实施方式中优选使用的衬底处理装置10的纵型处理炉的概略构成图，以纵剖视图示出处理炉202部分。图2是本实施方式中优选使用的纵型处理炉的概略构成图，以图1的A-A线剖视图示出处理炉202部分。

如图1所示，处理炉202具有作为加热单元(加热机构)的加热器207。加热器207为圆筒形状，通过支承于加热器基座(未图示)而垂直安装。需要说明的是，加热器207如后所述，也作为利用热使气体活化的活化机构发挥功能。

在加热器207的内侧以与加热器207同心圆状配置有反应管203。反应管203由例如石英(SiO₂)或碳化硅(SiC)等耐热性材料形成，形成为上端闭塞而下端开口的圆筒形状。在反应管203的筒中空形成有处理室201。处理室201构成为能够收容作为衬底的晶片200。在该处理室201内进行针对晶片200的处理。

在处理室201内以贯通反应管203的下部侧壁的方式设有第1喷嘴249a、第2喷嘴249b、第1辅助喷嘴249c、第2辅助喷嘴249d、第3辅助喷嘴249e。第1喷嘴249a及第2喷嘴249b分别与第1气体供给管232a及第2气体供给管232b连接。第1辅助喷嘴249c、第2辅助喷嘴249d及第3辅助喷嘴249e分别与第3气体供给管232c、第4气体供给管232d及第5气体供给管232e连接。

第1喷嘴249a、第2喷嘴249b、第1辅助喷嘴249c、第2辅助喷嘴249d及第3辅助喷嘴249e分别构成为L字型的喷嘴，其水平部以贯通反应管203的下部侧壁的方式设置。第1喷嘴249a、第2喷嘴249b及第1辅助喷嘴249c的垂直部设置在以朝向反应管203的径向外方突出且沿铅直方向延伸的方式形成的槽形状的预备室201a的内部，在预备室201a内沿着反应管203的内壁朝向上方(晶片200的排列方向上方)设置。第1辅助喷嘴249c的垂直部与第1喷嘴249a及第2喷嘴249b邻接设置。第2辅助喷嘴249d及第3辅助喷嘴249e的垂直部与预备室201a同样地，设置在以朝向反应管203的径向外方突出且沿铅直方向延伸的方式形成的槽形状的预备室201b的内部，在预备室201b内沿着反应管203的内壁朝向上方设置。第2辅助喷嘴249d及第3辅助喷嘴249e的垂直部邻接设置。

第1喷嘴249a及第2喷嘴249b以从处理室201的下部区域延伸至处理室201的上部区域的方式设置。在第1喷嘴249a及第2喷嘴249b上，分别在与晶片200相对的位置且在从晶舟217的下部到上部的高度位置，在从反应管203的下部到上部的范围内设有多个气体供给孔250a、250b。气体供给孔250a、250b彼此具有相同的开口面积，且以相同的开口间隔设置。

第1辅助喷嘴249c以从处理室201的下部区域延伸至处理室201的上部区域的方式设置。在第1辅助喷嘴249c上，仅在与配置在晶舟217的上部区域的晶片200相对的位置且在第1辅助喷嘴249c的延伸方向上部的高度位置设有多个气体供给孔250c。气体供给孔250c彼此具有相同的开口面积，且以相同的开口间隔设置。因此，从第1辅助喷嘴249c的气体供给孔250c供给至处理室201内的气体被向收容在晶舟217的上部区域中的晶片200供给。

第2辅助喷嘴249d以从处理室201的下部区域延伸至处理室201的中部区域的方式设置。在第2辅助喷嘴249d上，仅在与配置在晶舟217的中部区域的晶片200相对的位置，且在比第1辅助喷嘴249c的气体供给孔250c靠下方并在比后述的第3辅助喷嘴249e的气体供给孔250e靠上方的高度位置设有多个气体供给孔250d。气体供给孔250d彼此具有相同的开口面积，且以相同的开口间隔设置。因此，从第2辅助喷嘴249d的气体供给孔250d供给至处理室201内的气体被向收容在晶舟217的中部区域中的晶片200供给。

第3辅助喷嘴249e以延伸至处理室201的下部区域的方式设置。在第3辅助喷嘴249e上，仅在与配置在晶舟217的下部区域的晶片200相对的位置且在比第2辅助喷嘴249d的气体供给孔250d靠下方的高度位置设有多个气体供给孔250e。气体供给孔250e彼此具有相同的开口面积，且以相同的开口间隔设置。因此，从第3辅助喷嘴249e的气体供给孔250e供给至处理室201内的气体被向收容在晶舟217的下部区域中的晶片200供给。

即，第1辅助喷嘴249c、第2辅助喷嘴249d及第3辅助喷嘴249e在处理室201内的长度(高度)相互不同，此外，在各喷嘴上设置的气体供给孔250c～250e中的至少一部分的高度方向的位置(喷嘴的延伸方向的位置)相互不同。

在第1气体供给管232a、第2气体供给管232b、第3气体供给管232c、第4气体供给管232d、第5气体供给管232e上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～241e及作为开闭阀的阀243a～243e，另外，分别连接有第1非活性气体供给管232f、第2非活性气体供给管232g、第3非活性气体供给管232h、第4非活性气体供给管232i、第5非活性气体供给管232j。在该第1非活性气体供给管232f、第2非活性气体供给管232g、第3非活性气体供给管232h、第4非活性气体供给管232i、第5非活性气体供给管232j上分别设有MFC241f～241j及阀243f～243j。

主要由第1气体供给管232a、MFC241a、阀243a构成第1气体供给系统。也可以考虑将第1喷嘴249a包含在第1气体供给系统中。另外，主要由第1非活性气体供给管232f、MFC241f、阀243f构成第1非活性气体供给系统。

主要由第2气体供给管232b、MFC241b、阀243b构成第2气体供给系统。也可以考虑将第2喷嘴249b包含在第2气体供给系统中。另外，主要由第2非活性气体供给管232g、MFC241g、阀243g构成第2非活性气体供给系统。

主要由第3气体供给管232c、MFC241c、阀243c构成第1辅助气体供给系统。也可以考虑将第1辅助喷嘴249c包含在第1辅助气体供给系统中。另外，主要由第3非活性气体供给管232h、MFC241h、阀243h构成第3非活性气体供给系统。

主要由第4气体供给管232d、MFC241d、阀243d构成第2辅助气体供给系统。也可以考虑将第2辅助喷嘴249d包含在第2辅助气体供给系统。另外，主要由第4非活性气体供给管232i、MFC241i、阀243i构成第4非活性气体供给系统。

主要由第5气体供给管232e、MFC241e、阀243e构成第3辅助气体供给系统。也可以考虑将第3辅助喷嘴249e包含在第3辅助气体供给系统。另外，主要由第5非活性气体供给管232j、MFC241j、阀243j构成第5非活性气体供给系统。第1～5非活性气体供给系统也分别作为吹扫气体供给系统发挥功能。

作为氧化气体(氧化性气体)，从第1气体供给管232a经由MFC241a、阀243a、第1喷嘴249a向处理室201内供给含氧气体、例如氧(O₂)气体。即，第1气体供给系统构成为向处理室201内供给含氧气体的含氧气体供给系统。也可以与此同时，从第1非活性气体供给管232f向第1气体供给管232a内供给非活性气体。

作为还原气体(还原性气体)，从第2气体供给管232b经由MFC241b、阀243b、第2喷嘴249b向处理室201内供给含氢气体、例如氢(H₂)气体。即，第2气体供给系统构成为向处理室201内供给含氢气体的含氢气体供给系统。也可以与此同时，从第2非活性气体供给管232g向第2气体供给管232b内供给非活性气体。

作为还原气体，分别从第3气体供给管232c、第4气体供给管232d、第5气体供给管232e经由第1辅助喷嘴249c、第2辅助喷嘴249d、第3辅助喷嘴249e向处理室201内供给含氢气体、例如H₂气体。即，第1辅助喷嘴249c、第2辅助喷嘴249d、第3辅助喷嘴249e分别作为向处理室201内供给H₂气体的氢气喷嘴使用。第1辅助气体供给系统、第2辅助气体供给系统及第3辅助气体供给系统分别作为氢气供给系统发挥功能。

另外，作为非活性气体，分别从第3非活性气体供给管232h、第4非活性气体供给管232i、第5非活性气体供给管232j经由第1辅助喷嘴249c、第2辅助喷嘴249d、第3辅助喷嘴249e向处理室201内供给例如氮(N₂)气体。即，第1辅助喷嘴249c、第2辅助喷嘴249d、第3辅助喷嘴249e也分别作为向处理室201内供给非活性气体的非活性气体喷嘴使用。第1辅助气体供给系统、第2辅助气体供给系统及第3辅助气体供给系统也分别作为非活性气体供给系统发挥功能。在本实施方式中，通过对从第1辅助喷嘴249c、第2辅助喷嘴249d、第3辅助喷嘴249e供给的H₂气体中的N₂气体的流量进行调节，从而作为非活性气体供给系统发挥功能。

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管231。在排气管231上，经由对处理室201内的压力进行检测的作为压力检测器(压力检测部)的压力传感器245及压力调节器(压力调节部)的APC(Auto Pressure Controller：自动控制器)阀244，连接有作为真空排气装置的真空泵246。主要由排气管231、APC阀244、压力传感器245构成排气系统。需要说明的是，也可以考虑将真空泵246包含在排气系统中。排气系统构成为，通过一边使真空泵246工作，一边基于由压力传感器245检测到的压力信息对APC阀244的阀开度进行调节，从而能够进行真空排气，以使处理室201内的压力达到规定的压力(真空度)。

在反应管203的下方，设有能够气密地封堵反应管203的下端开口的作为炉口盖体的密封盖219。在密封盖219的上表面设有与反应管203的下端抵接的作为密封构件的O型圈220。在密封盖219的与处理室201的相反侧，设有使后述的作为衬底保持件的晶舟217旋转的旋转机构267。旋转机构267的旋转轴255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。晶舟升降机115构成为，通过使密封盖219升降，从而能够将晶舟217向处理室201内外搬入及搬出。

晶舟217由例如石英、碳化硅等耐热性材料形成，构成为将多张晶片200以水平姿态且以相互使中心对齐的状态排列并分多段支承。在晶舟217的下部设有由例如石英、碳化硅等耐热性材料形成的隔热构件218。

如图2所示，在反应管203内设有作为温度检测器的温度传感器263。构成为通过基于由温度传感器263检测到的温度信息对向加热器207的通电状况进行调节，从而使处理室201内的温度成为期望的温度分布。

如图3所示，作为控制部(控制机构)的控制器121采用具备CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器单元)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)等构成。在存储装置121c内以能够读取的方式保存有对衬底处理装置的动作进行控制的控制程序、记载有后述的成膜处理的步骤、条件等的工艺制程。需要说明的是，工艺制程是以使控制器121执行后述的衬底处理工序中的各步骤并能够获得规定的结果的方式组合而成的，作为程序发挥功能。以下，也将该工艺制程、控制程序等一并简称为程序。需要说明的是，本说明书中使用程序这一用语的情况存在仅包含工艺制程单体的情况、仅包含控制程序单体的情况、或包含这二者的情况。另外，RAM121b构成为暂时保持由CPU121a读取的程序、数据等的存储器区域。

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

CPU121a构成为从存储装置121c读取控制程序并执行，并对应于来自输入输出装置122的操作命令的输入等从存储装置121c读取工艺制程。并且，CPU121a构成为，按照所读取的工艺制程的内容，控制MFC241a～241j进行的各种气体的流量调节动作、阀243a～243j的开闭动作、APC阀244的开闭动作及基于压力传感器245的APC阀244进行的压力调节动作、基于温度传感器263的加热器207的温度调节动作、真空泵246的起动及停止、旋转机构267进行的晶舟217的旋转及旋转速度调节动作、晶舟升降机115进行的晶舟217的升降动作等。

需要说明的是，控制器121不限于采用专用的计算机构成的情况，也可以采用通用的计算机构成。例如，能够通过准备保存有上述程序的外部存储装置(例如，磁带、软盘、硬盘等磁盘、CD、DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器、存储卡等半导体存储器)123，使用该外部存储装置123将程序安装到通用的计算机中等，来构成本实施方式的控制器121。需要说明的是，用于向计算机供给程序的手段不限于经由外部存储装置123供给的情况。例如，也可以不经由外部存储装置123而使用互联网、专用线路等通信机构供给程序。需要说明的是，存储装置121c、外部存储装置123构成为计算机可读取的记录介质。以下，也将其一并简称为记录介质。需要说明的是，本说明书中使用记录介质这一用语的情况存在仅包含存储装置121c单体的情况、仅包含外部存储装置123单体的情况、或包含这二者的情况。

(2)衬底处理工序

接下来，对使用上述衬底处理装置的处理炉，作为半导体器件(device)的制造工序的一个工序，对形成有作为含硅膜的硅(Si)膜的晶片200的表面进行氧化并形成硅氧化膜(SiO膜)的方法的例子进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，构成衬底处理装置的各部分的动作由控制器121控制。需要说明的是，本说明书中使用“晶片的表面”这一用语的情况存在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。本说明书中使用“衬底”这一用语的情况也与使用“晶片”这一用语的情况相同。

使用图4，具体地说明本实施方式的成膜时序。图4是示出本发明一实施方式的成膜时序中的气体供给时机的图。

在此，作为SiO膜的成膜时序，说明进行下述工序的例子：

第1工序，在处于低于大气压的第1压力的气氛下的作为处理容器的处理室201内，向被加热了的晶片200供给作为含氧气体的O₂气体和作为含氢气体的H₂气体，对形成有作为含硅膜的Si膜的晶片200的表面进行氧化并形成作为第1氧化层的氧化硅层(SiO层300b)；以及

第2工序，其中，在处于与第1压力不同且低于大气压的第2压力的气氛下的处理容器内，向被加热了的晶片200供给作为含氧气体的O₂气体和作为含氢气体的H₂气体，对形成有SiO层300b的晶片200的表面进行氧化并形成作为第2氧化层的SiO层300c。

需要说明的是，在本实施方式中，SiO层300c构成在本成膜时序中形成的SiO膜。

此外，说明在第1工序前进行初始工序的例子，在初始工序中，向处理容器内供给作为含氧气体的O₂气体，对形成有Si膜的晶片200表面进行氧化并形成作为初始氧化层的SiO层300a。

(晶片填充及晶舟装载)

在多张晶片200被装填于晶舟217(晶片填充)时，反应管203的下端开口开放。如图1所示，支承有多张晶片200的晶舟217由晶舟升降机115搬入到收容晶片200的处理室201内(晶舟装载)。在该状态下，密封盖219成为使反应管203的下端密封的状态。

(压力调节及温度调节)

通过真空泵246对处理室201内进行真空排气。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，以使处理室201内达到期望的压力(压力调节)。需要说明的是，真空泵246至少在直到针对晶片200的处理完成的期间始终维持工作的状态。另外，通过加热器207进行加热，以使处理室201内达到期望的温度。此时，基于温度传感器263检测到的温度信息对向加热器207的通电状况进行反馈控制，以使处理室201内成为期望的温度分布(温度调节)。由此，处理室201内收容的晶片200被加热为期望的温度。需要说明的是，由加热器207进行的处理室201内的加热至少在直到针对晶片200的处理完成的期间持续进行。接下来，开始由旋转机构267进行的晶舟217及晶片200的旋转。需要说明的是，由旋转机构267进行的晶舟217及晶片200的旋转至少在直到针对晶片200的处理完成的期间持续进行。

(初始工序(初始氧化层形成工序))

首先，作为前处理，在晶片200表面形成作为初始氧化层的SiO层。

将第1气体供给管232a的阀243a打开，使作为含氧气体的O₂气体流入第1气体供给管232a。O₂气体从第1气体供给管232a流动，由MFC241a进行流量调节。流量调节后的O₂气体从第1喷嘴249a的气体供给孔250a向处理室201内供给，并从排气管231排气。此时，向被加热了的晶片200供给O₂气体。在本实施方式中，作为含氧气体使用实质上不含氢的气体，作为特别优选的例子，将O₂气体单独作为含氧气体向处理室201内供给。即，本工序中的含氧气体为O₂气体，不含氢。

此时，也可以将第1非活性气体供给管232f的阀243f打开，从第1非活性气体供给管232f供给作为含氧气体的载气的非活性气体、例如N₂气体。N₂气体由MFC241f进行流量调节，并向第1气体供给管232a内供给。流量调节后的N₂气体在第1气体供给管232a内与O₂气体混合，从第1喷嘴249a向被加热了的减压状态的处理室201内供给，并从排气管231排气。需要说明的是，此时，为了防止O₂气体侵入第2气体供给管232b～第5气体供给管232e内，将阀243g～243j打开，使N₂气体流入第2非活性气体供给管232g、第3非活性气体供给管232h、第4非活性气体供给管232i、第5非活性气体供给管232j内。

此时，控制APC阀244的开度，以将处理室201内的压力设为例如1～1330Pa、优选20～133Pa范围内的压力(例如73Pa)。由MFC241a控制的O₂气体的供给流量设为例如0.01～20.0slm范围内的流量(例如8.7slm)。由MFC241f控制的N₂气体的供给流量设为例如0～40.0slm范围内的流量(例如1slm)。向晶片200供给O₂气体的时间、即气体供给时间设为例如10～600秒范围内的时间(例如180秒)。此时，加热器207的温度设定为使得晶片200的温度成为例如400～1000℃范围内的温度(例如成为630℃的温度)。

通过本工序使晶片200上的Si膜从表面氧化，如图5的(A)所示，在晶片200的表面形成例如0.1～2nm范围内的厚度(例如1nm)的作为初始氧化层(基底氧化层)的SiO层300a。优选本工序中形成初始氧化层的成膜速度(氧化速率)比在后述的第1工序及第2工序中形成SiO层的成膜速度慢(低)，为/分钟以下。像这样，通过在初始工序中以充分低的氧化速率形成氧化层，从而能够在之后进行的第1工序及第2工序中容易地控制膜厚分布(特别是同一衬底面内的膜厚均匀性即面内均匀性)。

(第1工序(第1氧化层形成工序))

接下来，在通过初始工序形成有初始氧化层的晶片200表面形成作为第1氧化层的SiO层300b。

[低压氧化处理]

在持续进行由第1喷嘴249a进行的O₂气体的供给和N₂气体的供给的状态下，由控制器121控制APC阀244，以使处理室201内的压力达到低于大气压(101.3kPa)的规定压力。此时，将第2气体供给管232b的阀243b打开，使作为含氢气体的H₂气体流入第2气体供给管232b。H₂气体从第2气体供给管232b流动，并由MFC241b进行流量调节。流量调节后的H₂气体被从第2喷嘴249b的气体供给孔250b向处理室201内供给，并从排气管231排气。此时，作为含氧气体的O₂气体、H₂气体、作为载气的N₂气体从被加热了的晶片200的外周侧朝向其中心供给。另外，此时，处理室201内的O₂气体与H₂气体的浓度比(即，向处理室201内供给的O₂气体与H₂气体的流量比)设为规定的浓度比区域(例如80：20～35：65范围)的规定值。

另外，此时，在本实施方式中，将第2非活性气体供给管232g的阀243g打开，从第2非活性气体供给管232g供给作为H₂气体的载气的非活性气体(例如N₂气体)。N₂气体由MFC241g进行流量调节，并向第2气体供给管232b内供给。流量调节后的N₂气体在第2气体供给管232b内与H₂气体混合，从第2喷嘴249b向晶片200以从其外周侧朝向中心的方式供给。

(辅助H₂气体供给)

另外，此时，在本实施方式中，使H₂气体流入第3气体供给管232c、第4气体供给管232d及第5气体供给管232e(将从这些气体供给管供给的H₂气体称为辅助H₂气体)。辅助H₂气体从第1辅助喷嘴249c、第2辅助喷嘴249d及第3辅助喷嘴249e向晶片200以从其外周侧朝向中心的方式供给。

在此，在本工序及后述的第2工序中，为了对在晶片200表面形成的SiO层的成膜分布进行调节，分别根据需要使用辅助H₂气体，并进行流量调节。具体来说，通过对分别从各喷嘴供给的辅助H₂气体的流量进行调节，从而能够精细地调节晶片200的面内方向(即水平方向)的H₂气体浓度、特别是与O₂气体的浓度比的分布。另外，这些喷嘴由于气体供给孔的高度方向的位置相互不同，因此能够通过对从各喷嘴供给的辅助H₂气体的流量进行调节，从而精细地对晶片200的面间方向(即垂直方向)上的H₂气体浓度、特别是与O₂气体的浓度比的分布进行调节。

通过像这样精细地对H₂气体浓度、特别是与O₂气体的浓度比的分布进行调节，从而能够调节使得晶片200的面内及晶片间的氧化速率的分布(SiO层的成膜分布)更加接近期望的分布。

(辅助N₂气体供给)

另外，此时也可以将阀243h、243i、243j打开，作为非活性气体从第3气体供给管232c、第4气体供给管232d及第5气体供给管232e供给N₂气体(将从这些气体供给管供给的N₂气体称为辅助N₂气体)。辅助N₂气体在第3气体供给管232c、第4气体供给管232d及第5气体供给管232e内分别与H₂气体混合，从第1辅助喷嘴249c、第2辅助喷嘴249d、第3辅助喷嘴249e向在处理室201内收容的晶片200以从其外周侧朝向中心的方式供给。

此时，调节APC阀244的开度，将处理室201内的压力设为低于大气压的第1压力、例如1～665Pa范围内的压力(例如532Pa)。由MFC241a控制的O₂气体的供给流量设为例如0.1～20.0slm范围内的流量(例如10.0slm)。由MFC241f控制的N₂气体的供给流量分别设为例如0～40.0slm范围内的流量(例如19.0slm)。由MFC241b控制的H₂气体的供给流量设为例如0.1～10.0slm范围内的流量(例如3.0slm)。由MFC241g控制的N₂气体的供给流量设为例如0～40.0slm范围内的流量(例如1.5slm)。将H₂气体和O₂气体向晶片200供给的时间、即气体供给时间设为例如0.1～300分钟范围内的时间(例如28.25分钟)。此时，加热器207的温度设定为使得晶片200的温度成为例如400～1000℃范围内的温度(例如成为630℃的温度)。由MFC241c～241e控制的各H₂气体的供给流量分别设为例如0～

10.0slm范围内的流量(例如0.3slm)。由MFC241h～241j控制的N₂气体的供给流量分别设为例如0～40.0slm范围内的流量(例如3.0slm)。

在本工序中，通过在上述条件下向处理室201内供给O₂气体和H₂气体，从而O₂气体与H₂气体以非等离子体热活化并发生反应，由此生成原子状氧(O)等含有氧而不含水分(H₂O)的氧化种。并且，主要利用该氧化种对形成有初始氧化层(SiO层300a)的晶片200的表面进行氧化，并形成作为第1氧化层的SiO层300b。在此，作为第1氧化层的SiO层300b表示在本工序后在晶片200的表面形成的SiO层。因此，在本实施方式的情况下，SiO层300b包含通过初始氧化工序形成的氧化层。另外，在省略初始氧化工序仅进行本工序的情况下，能够将仅通过本工序形成的氧化层称为第1氧化层。

在此，在本工序中，处理室201内的压力(第1压力)被调节为与接下来的第2工序中的压力(第2压力)不同的压力。通过像这样设定处理压力，从而能够使从晶片200的外周部(外周附近)到中心部之间的径向上的氧化速率的分布偏差与第2工序不同。

在本实施方式中，在本工序中进行调节以使得第1压力低于第2压力。通过像这样设定处理压力，与第2工序相比，气体容易到达晶片200中心，容易在晶片200的中心部发生氧化反应。因此，第1工序中的晶片200面内的中心部的氧化速率大于第2工序，另外，第1工序中的晶片200面内的外周部的氧化速率小于第2工序。

此外，在本实施方式中，在本工序中对第1压力进行调节(设定)，以在晶片200的径向上使氧化速率从外周部趋向中心部而变大(即，在径向上以凸状产生氧化速率的分布偏差)。由此，如图5的(B)所示，晶片200的中心部的SiO层300b的厚度大于晶片200的外周部，以厚度的分布在晶片200面内成为凸形状的方式形成SiO层300b。

(第2工序(第2氧化层形成工序))

接下来，通过第1工序在形成有第1氧化层的晶片200表面形成作为第2氧化层的SiO层300c。

[高压氧化处理]

在持续进行由第1喷嘴249a进行的O₂气体和N₂气体的供给、由第2喷嘴249b进行的H₂气体和N₂气体的供给、由第1辅助喷嘴249c、第2辅助喷嘴249d及第3辅助喷嘴249e进行的H₂气体和N₂气体的供给的状态下，由控制器121控制APC阀244，以使处理室201内的压力成为高于上述第1压力且低于大气压的规定压力。此时，与第1工序同样地，从晶片200的外周侧朝向中心供给O₂气体、H₂气体、及N₂气体。另外，此时，O₂气体与H₂气体的浓度比设为规定的浓度比区域(例如80：20～35：65范围)的规定值。在此，与上述第1工序同样地，为了对在晶片200表面形成的SiO层的成膜分布进行调节，分别根据需要使用辅助H₂气体及辅助N₂气体。

此时，调节APC阀244的开度，将处理室201内的压力设为与上述第1压力不同且低于大气压的第2压力、即例如399～13300Pa范围内的压力(例如665Pa)。由MFC241a控制的O₂气体的供给流量设为例如0.1～20.0slm范围内的流量(例如10.0slm)。由MFC241f控制的N₂气体的供给流量设为例如0～40.0slm范围内的流量(例如3.0slm)。即，使由MFC241f控制的N₂气体的供给流量相对于由第1工序中的MFC241f控制的N₂气体的供给流量变化。具体来说，使由MFC241f控制的N₂气体的供给流量小于第1工序中由MFC241f控制的N₂气体的供给流量。由MFC241b控制的H₂气体的供给流量设为例如0.1～10.0slm范围内的流量(例如3.0slm)。由MFC241g控制的N₂气体的供给流量设为例如0.1～40.0slm范围内的流量(例如1.5slm)。向晶片200供给H₂气体和O₂气体的时间设为例如0.1～300分钟范围内的时间(例如11.75分钟)。此时，加热器207的温度设定为使得晶片200的温度成为例如400～1000℃范围内的温度(例如成为630℃的温度)。由MFC241c～241e控制的H₂气体的供给流量分别设为例如0.1～10.0slm范围内的流量(例如0.3slm)。由MFC241h～241j控制的N₂气体的供给流量分别设为例如0.1～40.0slm范围内的流量(例如3.0slm)。

在本工序中，通过在上述条件下向处理室201内供给O₂气体和H₂气体，从而使O₂气体和H₂气体以非等离子体热活化而产生氧化种。主要使用该氧化种对形成有SiO层300b的晶片200的表面进行氧化，以使SiO层300b的膜厚增大，形成作为第2氧化层的SiO层300c。

在此，在本工序中，如上所述，进行调节以使得第2压力成为与第1压力不同的压力。像这样针对每个工序使处理压力不同，从而能够针对每个工序调节O₂气体等氧化气体从晶片200的外周到达中心部的概率(到达的容易度或困难度)。也就是说，通过针对每个工序使处理压力不同，从而能够在晶片200的外周部与中心部之间，使晶片200的径向上的氧化速率的分布偏差不同。

例如，在本实施方式中，如上所述，进行调节以使得第2压力高于第1压力。通过像这样设定处理压力，从而与第1工序相比，气体难以到达晶片200中心部，容易在作为气流的上游侧的晶片200的外周部发生氧化反应。因此，能够使第2工序中的晶片200的中心部的氧化速率小于第1工序，另外，能够使第2工序中的晶片200的外周部的氧化速率大于第1工序。

通过像这样根据压力条件将晶片200的径向上的氧化速率的分布不同的第1工序与第2工序组合进行，从而能够使晶片200的径向上的SiO层300c的膜厚的分布接近期望的分布。即，能够提高晶片200面内的膜厚分布的控制性。

此外，在本实施方式中，在本工序中，调节(设定)第2压力，以在晶片200的径向上使氧化速率从外周部趋向中心部而减小(即在径向上以凹状产生氧化速率的分布偏差)。在此，假设未实施第1工序而实施第2工序的情况，通过第2工序形成的SiO层的厚度在晶片200的外周部大于晶片200的中心，以在晶片200面内成为凹形状的方式形成SiO层。

在本实施方式中，在第1工序中，由于以厚度的分布在晶片200面成为凸形状的方式形成SiO层300b，因此能够通过实施本工序，使在本工序后形成的SiO层300c的面内膜厚分布如图5的(C)所示接近均匀的状态。即，通过将晶片200的中心部的氧化速率大于外周部的第1工序与晶片200的外周部的氧化速率大于中心部的第2工序组合实施，从而能够使用第2工序中的不均匀的分布补偿第1工序中的氧化速率的不均匀的分布，形成膜厚的面内均匀性优异的SiO层300c。

此外，通过使从第1喷嘴249a及第2喷嘴249b供给的N₂气体的供给流量小于第1工序，从而能够使晶片中心处的形成SiO层300c的氧化速率比晶片200的外周部慢。也就是说，还能够通过在第2工序中减小作为载气的N₂气体的供给流量，从而进一步强化晶片200的径向上的凹状的氧化速率的分布。

需要说明的是，通过在第1工序中增大从第1喷嘴249a及第2喷嘴249b供给的N₂气体的供给流量，从而能够使晶片中心处形成SiO层300b的氧化速率比晶片200的外周部快。也就是说，还能够通过在第1工序中增大作为载气的N₂气体的供给流量，从而进一步强化晶片200的径向上的凸状的氧化速率的分布。

然后，将第1气体供给管232a的阀243a、第2气体供给管232b的阀243b、第3气体供给管232c、第4气体供给管232d、第5气体供给管232e的阀243c、243d、243e分别关闭，使O₂气体、H₂气体的供给停止。此时，保持APC阀244打开的状态，通过真空泵246对处理室201内进行真空排气，将处理室201内残留的未反应或参与SiO层形成后的O₂气体、H₂气体从处理室201内排除(残留气体除去)。

(吹扫及大气压恢复)

保持将阀243f～243j打开的状态，分别从第1非活性气体供给管232f、第2非活性气体供给管232g、第3非活性气体供给管232h、第4非活性气体供给管232i、第5非活性气体供给管232j向处理室201内供给作为非活性气体的N₂气体，并从排气管231排气。N₂气体作为吹扫气体起作用，处理室201内残留的气体被从处理室201内除去(吹扫)。其后，处理室201内的气氛被置换为非活性气体，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)

其后，处理完的晶片200以保持在晶舟217上的状态，利用晶舟升降机115从反应管203的下端向反应管203的外部搬出(晶舟卸载)。其后，处理完的晶片200被从晶舟217取出(晶片取出)。

(3)处理时间与氧化速率的关系

接下来，说明与第1工序及第2工序同样地使用H₂气体和O₂气体在晶片表面形成SiO膜的情况下的氧化速率。图6是示出于晶片温度600℃使用H₂气体和O₂气体形成SiO膜的情况下的、基于H₂气体和O₂气体的供给的氧化处理时间与所形成的SiO膜的膜厚的关系的图。

根据图6可知，在使用H₂气体和O₂气体在晶片表面形成SiO膜的情况下，在刚刚供给气体后氧化速率特别高。也就是说，在刚刚供给气体后的初始阶段，由于氧化速率高并短时间急速地形成SiO膜，因此很难对晶片面内及晶片间的成膜分布进行控制。由此，通过像本实施方式的初始工序这样，在成膜的初始阶段进行氧化速率低的使用O₂气体的氧化，事先形成面内均匀性高的初始氧化层，从而能够避免在之后进行的第1工序、第2工序产生在初始阶段显著出现的氧化速率分布的极端的偏差，提高SiO层的膜厚分布的控制性(特别是面内膜厚均匀性)。

(4)H₂浓度比与氧化速率的关系

接下来，说明H₂气体和O₂气体中的H₂的比例与成膜速度(氧化速率)的关系。图7示出进行交替反复进行向晶片表面供给作为Si原料气体的六氯化二硅(Si₂Cl₆)气体的工序及进行使用H₂气体和O₂气体的氧化处理的工序以形成SiO膜的处理，在H₂气体和O₂气体中的H₂的比例不同的多个条件下获取SiO膜的成膜速度的实验结果。即，该图中示出成膜速度越大的条件为氧化速率越大的条件的情况。

图7中的各描绘点的H₂浓度分别表示2％、18.4％、80％、97.4％。

如图7所示，通过使H₂气体的流量相对于H₂气体与O₂气体的合计流量的比例(浓度比)变化，从而能够控制在晶片表面形成的SiO膜的成膜速度。具体来说，通过将O₂气体与H₂气体的浓度比设为80：20～35：65范围的规定值，从而能够提高氧化速率。另外，通过将O₂气体与H₂气体的浓度比设为80：20～35：65范围以外的规定值，从而能够降低氧化速率。

(5)膜厚分布的压力依存性

接下来，说明SiO膜的膜厚分布的压力依存性。图8是示出O₂气体与H₂气体的浓度比为33％的情况下的处理室201内的压力与面内均匀性的关系的图。在图8中，纵轴的0表示膜在晶片表面上以平坦状形成的情况，纵轴的大于0的(正)值表示在晶片表面以凸状形成膜的情况，纵轴的小于0的(负)值表示在晶片表面以凹状形成膜的情况。作为晶片，使用表面未形成图案的裸晶片。

根据图8可知，在压力以外的其他处理条件相同的情况下，处理室201内的压力越高，晶片表面以凹状形成膜的倾向越强。这被推测是由于，通过设为低压条件而使得处理室201内的分子数减少，平均自由行程变长，气体到达晶片中心的概率增大，另一方面，若设为高压条件，则处理室201内的分子数增加，平均自由行程变短，气体到达晶片中心的概率减小。

(6)其他实施方式

需要说明的是，在上述实施方式中，对将第1工序和第2工序按照上述顺序实施的情况进行了说明，但本发明并非限定于这种情况。例如，也可以先实施第2工序，在晶片200面内形成凹形状的SiO层后实施第1工序，对晶片200面内的膜厚分布进行调节，以补偿凹形状的膜厚分布。

另外，在上述实施方式中，对初始工序中使用O₂气体的情况进行了说明，但本发明并非限定于这种情况。例如，也可以在初始工序中也使用O₂气体和H₂气体形成初始氧化层。在该情况下，处理室201内的O₂气体与H₂气体的浓度比使用80：20～35：65范围外的规定值。即，使用氧化速率低的浓度比区域、优选氧化速率为/分钟以下的区域的浓度比。

另外，在上述实施方式中，说明了初始工序中使用O₂气体的情况，但本发明并非限定于这种情况。优选使用氧化速率为/分钟以下的区域的成膜气体。例如，在使用臭氧(O₃)等的情况下也能够降低氧化速率，能够同样地获得上述效果。

另外，在上述实施方式中，说明了在形成有含Si膜的晶片表面形成SiO层的情况，但本发明并非限定于这种情况，在形成有其他含金属膜的晶片表面形成氧化层的情况下，也同样地能够应用本发明。

另外，在上述实施方式中，说明了分别从第1喷嘴249a和第2喷嘴249b独立地供给O₂气体及H₂气体的情况，但本发明并非限定于这种情况。例如，也可以构成为从一个喷嘴供给O₂气体与H₂气体的混合气体。

另外，在上述实施方式中，说明了在初始工序、第1工序及第2工序的任一工序中，作为含氧气体均使用O₂气体的情况，但本发明并非限定于这种情况。作为含氧气体，也可以使用O₃气体、NO气体等其他气体，另外，也可以在各工序中使用不同的含氧气体。

以上对本发明的多种典型实施方式进行了说明，但本发明不限定于这些实施方式，也可以适当组合使用。

(7)实施例

作为实施例，使用图1所示的衬底处理装置，通过图4所示的衬底处理工序在晶片表面形成SiO膜。作为晶片，使用在表面未形成图案的裸晶片。本衬底处理工序中的初始工序的O₂气体供给时间设为3分钟，第1工序的H₂气体与O₂气体供给时间设为27分钟，第2工序的H₂气体与O₂气体供给时间设为13分钟。其他各工序中的处理条件设为上述实施方式中的处理条件范围内的规定条件。

作为比较例，使用图1所示的衬底处理装置仅进行图4所示的衬底处理工序中的第1工序，在晶片表面形成SiO膜。作为晶片，与实施例同样地使用裸晶片。第1工序的H₂气体与O₂气体供给时间设为40分钟。其他处理条件设为上述实施例中的规定条件。

如图9的(D)所示，比较例的在载置于晶舟上部的晶片表面形成的SiO膜的面内均匀性为为+4.62％，如图9的(E)所示，比较例的在载置于晶舟中央部的晶片表面形成的SiO膜的面内均匀性为+3.64％，如图9的(F)所示，比较例的在载置于晶舟下部的晶片表面形成的SiO膜的面内均匀性为+6％，在载置于晶舟的从下部区域到上部区域的范围内的晶片表面以凸形状形成SiO膜。

与此相对，如图9的(A)所示，本实施例的在载置于晶舟上部的晶片表面形成的SiO膜的面内均匀性为+1.02％，如图9的(B)所示，本实施例的在载置于晶舟中央部的晶片表面形成的SiO膜的面内均匀性为-0.98％，如图9的(C)所示，本实施例的在载置于晶舟下部的晶片表面形成的SiO膜的面内均匀性为-1.70％，与比较例相比，在载置于晶舟的从下部区域到上部区域的范围内的晶片表面形成的SiO膜的面内均匀性提高。

根据以上结果，确认到通过进行本实施方式的衬底处理工序，从而在晶片表面形成的氧化膜的面内均匀性提高。

附图标记说明

10 衬底处理装置

121 控制器

200 晶片(衬底)

201 处理室