特許 5847783 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び記録媒体

(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】5847783

(24)【登録日】2015年12月4日

(45)【発行日】2016年1月27日

(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び記録媒体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/318 20060101AFI20160107BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20160107BHJP

   C23C 16/42 20060101ALI20160107BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20160107BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/318 B

   H01L21/31 B

   C23C16/42

   C23C16/455

【請求項の数】16

【全頁数】37

(21)【出願番号】特願2013-218296(P2013-218296)

(22)【出願日】2013年10月21日

(65)【公開番号】特開2015-82525(P2015-82525A)

(43)【公開日】2015年4月27日

【審査請求日】2015年3月30日

(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

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100105256

【弁理士】

【氏名又は名称】清野 仁

(72)【発明者】

【氏名】橋本 良知

(72)【発明者】

【氏名】▲ひろせ▼ 義朗

(72)【発明者】

【氏名】松岡 樹

【審査官】 境 周一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１７９２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２４０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２７４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１２５３９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−０３９８０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／００−２１／９８

Ｃ２３Ｃ １４／００−１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理室内の基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対してアミン系ガスまたは有機ヒドラジン系ガスを含む第２の処理ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して炭素を含む第３の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程を有し、
前記サイクルは、前記第３の処理ガスを供給する工程を、少なくとも前記第２の処理ガスの供給期間に行う工程を含み、
前記第３の処理ガスを供給する工程を前記第２の処理ガスの供給期間に行う工程では、前記処理室内における前記第３の処理ガスの分圧を、前記処理室内における前記第２の処理ガスの分圧よりも大きくする半導体装置の製造方法。

【請求項2】

処理室内の基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対してアミン系ガスまたは有機ヒドラジン系ガスを含む第２の処理ガスを供給する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して炭素を含む第３の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程を有し、
前記サイクルは、前記第３の処理ガスを供給する工程を、前記第２の処理ガスを供給する工程と同時に行う工程を含み、
前記第３の処理ガスを供給する工程を、前記第２の処理ガスを供給する工程と同時に行う工程では、前記処理室内における前記第３の処理ガスの分圧を、前記処理室内における前記第２の処理ガスの分圧よりも大きくする半導体装置の製造方法。

【請求項3】

前記サイクルは、前記第３の処理ガスを供給する工程を、少なくとも前記第２の処理ガスの供給停止期間に行う工程を含む請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項4】

前記サイクルは、前記第３の処理ガスを供給する工程を、前記第２の処理ガスを供給する工程よりも先行して行う工程を含む請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

【請求項5】

前記サイクルは、前記第３の処理ガスを供給する工程を、前記第２の処理ガスを供給する工程を終了した後に行う工程を含む請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

【請求項6】

前記第３の処理ガスを供給する工程を前記第２の処理ガスの供給停止期間に行う工程における前記処理室内の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項7】

前記第３の処理ガスを供給する工程を前記第２の処理ガスを供給する工程よりも先行して行う工程における前記処理室内の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項8】

前記第３の処理ガスを供給する工程を前記第２の処理ガスを供給する工程を終了した後に行う工程における前記処理室内の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項9】

前記第３の処理ガスは、炭化水素系ガスを含む請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

【請求項10】

前記第３の処理ガスを供給する工程を前記第２の処理ガスの供給期間に行う工程における前記処理室内の圧力を、前記第１の処理ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項11】

基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対してアミン系ガスまたは有機ヒドラジン系ガスを含む第２の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素を含む第３の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程を有し、
前記サイクルでは、前記第３の処理ガスを供給する工程を、前記第２の処理ガスの供給前に開始し、前記第２の処理ガスの供給後に停止する半導体装置の製造方法。

【請求項12】

基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対してアミン系ガスまたは有機ヒドラジン系ガスを含む第２の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素を含む第３の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程を有し、
前記サイクルでは、前記第３の処理ガスを供給する工程を、前記第２の処理ガスを供給する工程よりも先行して行い、前記第２の処理ガスを供給する工程を、前記第３の処理ガスの吸着反応が飽和する前に開始する半導体装置の製造方法。

【請求項13】

基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対してアミン系ガスまたは有機ヒドラジン系ガスを含む第２の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素を含む第３の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程を有し、
前記サイクルでは、前記第３の処理ガスを供給する工程を、少なくとも前記第２の処理ガスを供給する工程の前および後に行う工程を含む半導体装置の製造方法。

【請求項14】

基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する第１ガス供給系と、
前記処理室内へアミン系ガスまたは有機ヒドラジン系ガスを含む第２の処理ガスを供給する第２ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素を含む第３の処理ガスを供給する第３ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第２の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第３の処理ガスを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する処理を行わせ、前記サイクルにおいて、前記第３の処理ガスを供給する処理を、少なくとも前記第２の処理ガスの供給期間に行わせ、前記第３の処理ガスを供給する処理を前記第２の処理ガスの供給期間に行わせる際には、前記処理室内における前記第３の処理ガスの分圧を、前記処理室内における前記第２の処理ガスの分圧よりも大きくするように、前記第１ガス供給系、前記第２ガス供給系および前記第３ガス供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。

【請求項15】

処理室内の基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対してアミン系ガスまたは有機ヒドラジン系ガスを含む第２の処理ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して炭素を含む第３の処理ガスを供給する手順と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する手順をコンピュータに実行させ、
前記サイクルにおいて、前記第３の処理ガスを供給する手順を、少なくとも前記第２の処理ガスの供給期間に行わせ、前記第３の処理ガスを供給する手順を前記第２の処理ガスの供給期間に行わせる際には、前記処理室内における前記第３の処理ガスの分圧を、前記処理室内における前記第２の処理ガスの分圧よりも大きくするプログラム。

【請求項16】

処理室内の基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対してアミン系ガスまたは有機ヒドラジン系ガスを含む第２の処理ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して炭素を含む第３の処理ガスを供給する手順と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する手順をコンピュータに実行させ、
前記サイクルにおいて、前記第３の処理ガスを供給する手順を、少なくとも前記第２の処理ガスの供給期間に行わせ、前記第３の処理ガスを供給する手順を前記第２の処理ガスの供給期間に行わせる際には、前記処理室内における前記第３の処理ガスの分圧を、前記処理室内における前記第２の処理ガスの分圧よりも大きくするプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、基板上に薄膜を形成する工程を含む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】

半導体装置（デバイス）の製造工程の中に、シリコンウエハ等の基板上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）などのシリコン系絶縁膜、すなわち、所定元素としてのシリコンを含む絶縁膜を形成する工程がある。ＳｉＮ膜は、絶縁性、耐食性、誘電性、膜ストレス制御性などに優れ、絶縁膜やマスク膜、電荷蓄積膜、ストレス制御膜として広く用いられている。また、エッチング耐性の向上を目的に、この絶縁膜にカーボン（Ｃ）を添加し、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）を形成する技術も知られている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、ＳｉＮ膜等の膜中へＣを高濃度で添加することは困難である。本発明の目的は、所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する際に、膜中における組成の制御性を高めることが可能な技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の一態様によれば、
基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素、窒素および水素の３元素で構成される第２の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素を含む第３の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。

【0005】

本発明の他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する第１ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素、窒素および水素の３元素で構成される第２の処理ガスを供給する第２ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素を含む第３の処理ガスを供給する第３ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第２の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第３の処理ガスを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する処理を行うように、前記第１ガス供給系、前記第２ガス供給系および前記第３ガス供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

【0006】

本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内の基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して炭素、窒素および水素の３元素で構成される第２の処理ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して炭素を含む第３の処理ガスを供給する手順と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する際に、膜中における組成の制御性を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示す図である。

【図2】本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。

【図3】本発明の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4】本発明の一実施形態における成膜フローを示す図である。

【図5】本発明の一実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングおよびその変形例を示す図である。

【図6】実施例に係るＳｉＣＮ膜の膜厚分布、面内平均膜厚、ウエハ面内における膜厚均一性、屈折率の測定結果を示す図である。

【図7】実施例に係るＳｉＣＮ膜のＲＭＳラフネスの測定結果を示す図である。

【図8】実施例に係るＳｉＣＮ膜のＸＰＳ測定結果を示す図である。

【図9】実施例に係るＳｉＣＮ膜のフッ化水素耐性の測定結果を示す図である。

【図10】本発明の他の実施形態の成膜シーケンスにおけるガス供給のタイミングおよびその変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。

【0010】

（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、後述するようにガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。

【0011】

ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の筒中空部には処理室２０１が形成されており、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。

【0012】

処理室２０１内には、ノズル２４９ａ〜２４９ｃが反応管２０３の下部を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ〜２４９ｃには、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃがそれぞれ接続されている。このように、反応管２０３には、３本のノズル２４９ａ〜２４９ｃと、３本のガス供給管２３２ａ〜２３２ｃとが設けられており、処理室２０１内へ複数種類、ここでは３種類のガスを供給することができるように構成されている。

【0013】

但し、本実施形態に係る処理炉２０２は上述の形態に限定されない。例えば、反応管２０３の下方に、反応管２０３を支持する金属製のマニホールドを設け、各ノズルを、マニホールドの側壁を貫通するように設けるようにしてもよい。この場合、マニホールドに、後述する排気管２３１をさらに設けるようにしてもよい。この場合であっても、排気管２３１を、マニホールドではなく、反応管２０３の下部に設けるようにしてもよい。このように、処理炉２０２の炉口部を金属製とし、この金属製の炉口部にノズル等を取り付けるようにしてもよい。

【0014】

ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃには、上流方向から順に、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）２４１ａ〜２４１ｃおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ〜２４３ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃのバルブ２４３ａ〜２４３ｃよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｆおよび開閉弁であるバルブ２４３ｄ〜２４３ｆがそれぞれ設けられている。

【0015】

ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃの先端部には、上述のノズル２４９ａ〜２４９ｃがそれぞれ接続されている。ノズル２４９ａ〜２４９ｃは、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ〜２４９ｃは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ〜２４９ｃは、Ｌ字型のロングノズルとしてそれぞれ構成されており、それらの各水平部は反応管２０３の下部側壁を貫通するように設けられており、それらの各垂直部は少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル２４９ａ〜２４９ｃの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃは反応管２０３の中心を向くようにそれぞれ開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。

【0016】

このように、本実施形態では、反応管２０３の内壁と、積載された複数のウエハ２００の端部（外周）と、で定義される円環状の縦長に伸びた空間内、つまり、円筒状の空間内に配置したノズル２４９ａ〜２４９ｃを経由してガスを搬送している。そして、ノズル２４９ａ〜２４９ｃにそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃから、ウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内にガスを噴出させている。そして、反応管２０３内におけるガスの主たる流れを、ウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給でき、各ウエハ２００に形成される薄膜の膜厚を均一にすることが可能となる。ウエハ２００の表面上を流れたガス、つまり、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管２３１の方向に向かって流れる。但し、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。

【0017】

ガス供給管２３２ａからは、所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスとして、例えば、所定元素としてのシリコン（Ｓｉ）とハロゲン元素としての塩素（Ｃｌ）とを含むクロロシラン系原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。

【0018】

クロロシラン系原料ガスとは、気体状態のクロロシラン系原料、例えば、常温常圧下で液体状態であるクロロシラン系原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態であるクロロシラン系原料等のことである。クロロシラン系原料とは、ハロゲン基としてのクロロ基を有するシラン系原料のことであり、少なくともＳｉおよびＣｌを含む原料のことである。クロロシラン系原料は、ハロゲン化物の一種とも言える。本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態である液体原料」を意味する場合、「気体状態である原料ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。従って、本明細書において「クロロシラン系原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態であるクロロシラン系原料」を意味する場合、「気体状態であるクロロシラン系原料ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。クロロシラン系原料としては、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６、略称：ＨＣＤＳ）を用いることができる。ＨＣＤＳのように常温常圧下で液体状態である液体原料を用いる場合は、液体原料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、第１の処理ガス（ＨＣＤＳガス）として供給することとなる。

【0019】

ガス供給管２３２ｂからは、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）および水素（Ｈ）の３元素で構成される第２の処理ガスとして、例えば、アミンを含むガス、すなわち、アミン系ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。

【0020】

アミン系ガスとは、気体状態のアミン、例えば、常温常圧下で液体状態であるアミンを気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態であるアミン等のアミン基を含むガスのことである。アミン系ガスは、エチルアミン、メチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン等のアミンを含む。アミンとは、アンモニア（ＮＨ_３）のＨ原子をアルキル基等の炭化水素基で置換した形の化合物の総称である。アミンは、Ｃ原子を含むリガンドとして、アルキル基等の炭化水素基を含む。アミン系ガスは、Ｃ、ＮおよびＨの３元素を含んでおり、Ｓｉを含んでいないことからＳｉ非含有のガスとも言え、更には、Ｓｉおよび金属を含んでいないことからＳｉおよび金属非含有のガスとも言える。また、アミン系ガスは、窒素含有ガス（窒素ソース）でもあり、炭素含有ガス（カーボンソース）でもあり、水素含有ガスでもある。アミン系ガスは、Ｃ、ＮおよびＨの３元素のみで構成される物質とも言える。本明細書において「アミン」という言葉を用いた場合は、「液体状態であるアミン」を意味する場合、「気体状態であるアミン系ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。アミン系ガスとしては、例えば、その組成式中（化学構造式中、１分子中）におけるＣ原子を含むリガンド（エチル基）の数が３であり、その組成式中においてＮ原子の数よりもＣ原子の数の方が多いトリエチルアミン（（Ｃ_２Ｈ_５）_３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガスを用いることができる。ＴＥＡのように常温常圧下で液体状態であるアミンを用いる場合は、液体状態のアミンを気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、第２の処理ガス（ＴＥＡガス）として供給することとなる。

【0021】

ガス供給管２３２ｃからは、炭素（Ｃ）を含む第３の処理ガスとして、例えば、炭化水素系ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。炭化水素系ガスは、炭素含有ガス（カーボンソース）でもあり、水素含有ガスでもある。炭化水素系ガスは、ＣおよびＨの２元素のみで構成される物質とも言える。炭化水素系ガスとしては、例えば、プロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）ガスを用いることができる。

【0022】

ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｆ、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆ、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃ、ノズル２４９ａ〜２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。

【0023】

各ガス供給管から上述のようなガスをそれぞれ流す場合、主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、所定元素およびハロゲン元素を含む第１の処理ガスを供給する第１ガス供給系、すなわち、第１の処理ガス供給系としてのクロロシラン系原料ガス供給系が構成される。ノズル２４９ａをクロロシラン系原料ガス供給系に含めて考えてもよい。クロロシラン系原料ガス供給系を、クロロシラン系原料供給系と称することもできる。

【0024】

また、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、Ｃ、ＮおよびＨの３元素で構成される第２の処理ガスを供給する第２ガス供給系、すなわち、第２の処理ガス供給系としてのアミン系ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｂをアミン系ガス供給系に含めて考えてもよい。アミン系ガス供給系を、アミン供給系と称することもできる。

【0025】

また、主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、Ｃを含む第３の処理ガスを供給する第３ガス供給系、すなわち、第３の処理ガス供給系としての炭化水素系ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｃを炭化水素系ガス供給系に含めて考えてもよい。炭化水素系ガス供給系を、炭化水素供給系と称することもできる。

【0026】

反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。図２に示すように、横断面視において、排気管２３１は、反応管２０３のノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａ、ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂ、および、ノズル２４９ｃのガス供給孔２５０ｃが設けられる側と対向する側、すなわち、ウエハ２００を挟んでガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃとは反対側に設けられている。また、図１に示すように縦断面視において、排気管２３１は、ガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃが設けられる箇所よりも下方に設けられている。この構成により、ガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃから処理室２０１内のウエハ２００の近傍に供給されたガスは、水平方向、すなわち、ウエハ２００の表面と平行な方向に向かって流れた後、下方に向かって流れ、排気管２３１より排気されることとなる。処理室２０１内におけるガスの主たる流れが水平方向へ向かう流れとなるのは上述の通りである。

【0027】

排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。

【0028】

反応管２０３の下方には、反応管２０３の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は反応管２０３の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には反応管２０３の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０が設けられている。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。

【0029】

基板支持具としてのボート２１７は、複数、例えば１００〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、つまり、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる断熱板２１８が水平姿勢で多段に支持されており、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなるよう構成されている。但し、本実施形態は係る形態に限定されない。例えば、ボート２１７の下部に断熱板２１８を設けずに、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。

【0030】

反応管２０３内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、ノズル２４９ａ〜２４９ｃと同様にＬ字型に構成されており、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。

【0031】

図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａ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１２１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１２２が接続されている。

【0032】

記憶装置１２１ｃ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１２１ｃ内には、基板処理装置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セスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。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１２１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。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。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａ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。

【0033】

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｆ、バルブ２４３ａ〜２４３ｆ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。

【0034】

ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃ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１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｆによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｆの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７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によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。

【0035】

コントローラ１２１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）１２３を用意し、係る外部記憶装置１２３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１２１を構成することができる。但し、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１２３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１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３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。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１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。

【0036】

（２）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置の処理炉２０２を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、ウエハ２００上に膜を形成する例について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。

【0037】

本実施形態では、
ウエハ２００に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する工程と、
ウエハ２００に対して炭素、窒素および水素の３元素で構成される第２の処理ガスを供給する工程と、
ウエハ２００に対して炭素を含む第３の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００上に、所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する。また、本実施形態では、このサイクルにおいて、第３の処理ガスを供給する工程を、少なくとも第２の処理ガスの供給期間に行う。

【0038】

以下、本実施形態の成膜シーケンスを、図４、図５を用いて具体的に説明する。

【0039】

ここでは、
ウエハ２００に対して第１の処理ガスとしてクロロシラン系原料ガスであるＨＣＤＳガスを供給する工程と、
ウエハ２００に対して第２の処理ガスとしてアミン系ガスであるＴＥＡガスを供給する工程と、
ウエハ２００に対して第３の処理ガスとして炭化水素系ガスであるＣ_３Ｈ_６ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数（ｎ回）行うことで、ウエハ２００上に、少なくともＳｉ、ＣおよびＮを含む膜として、所定組成および所定膜厚のＳｉ系絶縁膜であるシリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）を形成する例について説明する。また、ここでは、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスを供給する工程と同時に行う例、すなわち、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスの供給期間に行い、ＴＥＡガスの供給停止期間には行わない例について説明する。

【0040】

本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体（集合体）」を意味する場合、すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合がある。また、本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。

【0041】

従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（または膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（または膜）を直接形成する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（または膜）を形成する」ことを意味する場合がある。

【0042】

本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同様であり、その場合、上記説明において、「ウエハ」を「基板」に置き換えて考えればよい。

【0043】

（ウエハチャージおよびボートロード）
複数のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示すように、複数のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。

【0044】

（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内の圧力、すなわち、ウエハ２００が存在する空間の圧力が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。続いて、回転機構２６７によりボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転は、少なくとも、ウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。

【0045】

（ＳｉＣＮ膜形成工程）
その後、次の２つのステップ、すなわち、ステップ１，２を順次実行する。

【0046】

［ステップ１］
（ＨＣＤＳガス供給）
バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内にＨＣＤＳガスを流す。ＨＣＤＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ガス供給孔２５０ａから処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内にＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整され、ＨＣＤＳガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。

【0047】

このとき、ノズル２４９ｂ，２４９ｃ内へのＨＣＤＳガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｅ，２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆ内にＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスは、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｃ、ノズル２４９ｂ，２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。

【0048】

このとき、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１３３００Ｐａ、好ましくは２０〜１３３０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ２４１ａで制御するＨＣＤＳガスの供給流量は、例えば１〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｆで制御するＮ_２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＨＣＤＳガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。このときヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。

【0049】

ウエハ２００の温度が２５０℃未満となると、ウエハ２００上にＨＣＤＳが化学吸着しにくくなり、実用的な成膜速度が得られなくなることがある。ウエハ２００の温度を２５０℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。ウエハ２００の温度を３００℃以上、さらには３５０℃以上とすることで、ウエハ２００上にＨＣＤＳをより十分に吸着させることが可能となり、より十分な成膜速度が得られるようになる。

【0050】

ウエハ２００の温度が７００℃を超えると、ＣＶＤ反応が強くなる（気相反応が支配的になる）ことで、膜厚均一性が悪化しやすくなり、その制御が困難となってしまう。ウエハ２００の温度を７００℃以下とすることで、膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。特にウエハ２００の温度を６５０℃以下、さらには６００℃以下とすることで、表面反応が支配的になり、膜厚均一性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。

【0051】

よって、ウエハ２００の温度は２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度とするのがよい。

【0052】

上述の条件下でウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給することにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、ＳｉとＣｌとを含む初期層として、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのＣｌを含むＳｉ含有層が形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、Ｃｌを含むＳｉ層であってもよいし、ＨＣＤＳガスの吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。

【0053】

Ｃｌを含むＳｉ層とは、Ｓｉにより構成されＣｌを含む連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるＣｌを含むＳｉ薄膜をも含む総称である。Ｓｉにより構成されＣｌを含む連続的な層を、Ｃｌを含むＳｉ薄膜という場合もある。Ｃｌを含むＳｉ層を構成するＳｉは、Ｃｌとの結合が完全に切れていないものの他、Ｃｌとの結合が完全に切れているものも含む。

【0054】

ＨＣＤＳガスの吸着層は、ＨＣＤＳガスのガス分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。すなわち、ＨＣＤＳガスの吸着層は、ＨＣＤＳ分子で構成される１分子層もしくは１分子層未満の厚さの吸着層を含む。ＨＣＤＳガスの吸着層を構成するＨＣＤＳ分子は、ＳｉとＣｌとの結合が一部切れたものも含む。すなわち、ＨＣＤＳガスの吸着層は、ＨＣＤＳガスの物理吸着層であってもよいし、ＨＣＤＳガスの化学吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。

【0055】

ここで、１原子層未満の厚さの層とは不連続に形成される原子層のことを意味しており、１原子層の厚さの層とは連続的に形成される原子層のことを意味している。１分子層未満の厚さの層とは不連続に形成される分子層のことを意味しており、１分子層の厚さの層とは連続的に形成される分子層のことを意味している。

【0056】

ＨＣＤＳガスが自己分解（熱分解）する条件下、すなわち、ＨＣＤＳガスの熱分解反応が生じる条件下では、ウエハ２００上にＳｉが堆積することでＣｌを含むＳｉ層が形成される。ＨＣＤＳガスが自己分解（熱分解）しない条件下、すなわち、ＨＣＤＳガスの熱分解反応が生じない条件下では、ウエハ２００上にＨＣＤＳガスが吸着することでＨＣＤＳガスの吸着層が形成される。ウエハ２００上にＨＣＤＳガスの吸着層を形成するよりも、Ｃｌを含むＳｉ層を形成する方が、成膜レートを高くすることができ、好ましい。

【0057】

ウエハ２００上に形成されるＣｌを含むＳｉ含有層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ２での改質の作用がＣｌを含むＳｉ含有層の全体に届かなくなる。また、ウエハ２００上に形成可能なＣｌを含むＳｉ含有層の厚さの最小値は１原子層未満である。よって、Ｃｌを含むＳｉ含有層の厚さは１原子層未満から数原子層程度とするのが好ましい。また、Ｃｌを含むＳｉ含有層の厚さを１原子層以下、すなわち、１原子層または１原子層未満とすることで、後述するステップ２での改質反応の作用を相対的に高めることができ、ステップ２での改質反応に要する時間を短縮することができる。ステップ１でのＣｌを含むＳｉ含有層形成に要する時間を短縮することもできる。結果として、１サイクルあたりの処理時間を短縮することができ、トータルでの処理時間を短縮することも可能となる。すなわち、成膜レートを高くすることも可能となる。また、Ｃｌを含むＳｉ含有層の厚さを１原子層以下とすることで、膜厚均一性の制御性を高めることも可能となる。

【0058】

（残留ガス除去）
初期層としてのＣｌを含むＳｉ含有層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、ＨＣＤＳガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは初期層形成に寄与した後のＨＣＤＳガスを処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆは開いたままとし、Ｎ_２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくは初期層形成に寄与した後のＨＣＤＳガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。

【0059】

このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ２において悪影響が生じることはない。このとき、処理室２０１内へ供給するＮ_２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、ステップ２において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ_２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。

【0060】

クロロシラン系原料ガスとしては、ＨＣＤＳガスの他、例えば、テトラクロロシランすなわちシリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ_４、略称：ＳＴＣ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３、略称：ＴＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、略称：ＤＣＳ）ガス、モノクロロシラン（ＳｉＨ_３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス等の無機原料ガスを用いてもよい。

【0061】

不活性ガスとしては、Ｎ_２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いてもよい。

【0062】

［ステップ２］
（ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガス供給）
ステップ１が終了し処理室２０１内の残留ガスを除去した後、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内にＴＥＡガスを流す。ＴＥＡガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ガス供給孔２５０ｂから処理室２０１内へ供給される。このとき同時にバルブ２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｅ内にＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスは、ＭＦＣ２４１ｅにより流量調整され、ＴＥＡガスと一緒に処理室２０１内へ供給される。

【0063】

このとき同時に、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内にＣ_３Ｈ_６ガスを流す。Ｃ_３Ｈ_６ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ガス供給孔２５０ｃから処理室２０１内へ供給される。このとき同時にバルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｆ内にＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスは、ＭＦＣ２４１ｆにより流量調整され、Ｃ_３Ｈ_６ガスと一緒に処理室２０１内へ供給される。

【0064】

処理室２０１内へ供給されたＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスは、それぞれ熱で活性化（励起）され、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆから供給されたＮ_２ガスと共に、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対して、熱で活性化されたＴＥＡガスおよび熱で活性化されたＣ_３Ｈ_６ガスが同時に供給されることとなる。

【0065】

このとき、ノズル２４９ａ内へのＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内にＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスは、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。

【0066】

このとき、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１３３００Ｐａ、好ましくは３９９〜３９９０Ｐａの範囲内の圧力とする。処理室２０１内の圧力をこのような比較的高い圧力帯とすることで、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスをノンプラズマで熱的に活性化させることが可能となる。ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスを熱で活性化させて供給することで、ソフトな反応を生じさせることができ、後述する改質をソフトに行うことが出来る。ＭＦＣ２４１ｂで制御するＴＥＡガスの供給流量は、例えば１００〜２０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｃで制御するＣ_３Ｈ_６ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｆで制御するＮ_２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。このとき、処理室２０１内におけるＴＥＡガスの分圧は、例えば０．０１〜１２６６７Ｐａの範囲内の圧力とする。また、このとき、処理室２０１内におけるＣ_３Ｈ_６ガスの分圧は、例えば０．０１〜１３１６８Ｐａの範囲内の圧力とする。熱で活性化させたＴＥＡガスおよび熱で活性化させたＣ_３Ｈ_６ガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。このときのヒータ２０７の温度は、ステップ１と同様、ウエハ２００の温度が、例えば２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。

【0067】

上述の条件下でウエハ２００に対してＴＥＡガスを供給することにより、ステップ１でウエハ２００上に形成された初期層としてのＣｌを含むＳｉ含有層と、ＴＥＡガスとを反応させることができる。すなわち、初期層としてのＣｌを含むＳｉ含有層に含まれるハロゲン元素（ハロゲン基）であるＣｌ（クロロ基）と、ＴＥＡガスに含まれるリガンド（エチル基）と、を反応させることができる。それにより、初期層に含まれるＣｌのうち少なくとも一部のＣｌを初期層から引き抜く（分離させる）とともに、ＴＥＡガスに含まれる複数のエチル基のうち少なくとも一部のエチル基をＴＥＡガスから分離させることができる。そして、少なくとも一部のエチル基が分離したＴＥＡガスのＮと、初期層に含まれるＳｉと、を結合させることができる。すなわち、ＴＥＡガスを構成するＮであって少なくとも一部のエチル基が外れ未結合手（ダングリングボンド）を有することとなったＮと、初期層に含まれ未結合手を有することとなったＳｉ、もしくは、未結合手を有していたＳｉと、を結合させて、Ｓｉ−Ｎ結合を形成することが可能となる。またこのとき、ＴＥＡガスから分離したエチル基（−ＣＨ_２ＣＨ_３）に含まれるＣと、初期層に含まれるＳｉと、を結合させて、Ｓｉ−Ｃ結合を形成することも可能となる。これらの結果、初期層中からＣｌが脱離すると共に、初期層中に、Ｎ成分が新たに取り込まれることとなる。またこのとき、初期層中に、Ｃ成分も新たに取り込まれることとなる。

【0068】

また、ウエハ２００に対してＣ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ウエハ２００に対してＴＥＡガスを供給する工程と同時に行うことにより、すなわち、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、少なくともＴＥＡガスの供給期間に行うことにより、初期層中に、Ｃ_３Ｈ_６ガスに含まれるＣ成分も新たに取り込まれることとなる。つまり、ウエハ２００に対してＣ_３Ｈ_６ガスを供給することにより、初期層の表面にＣ_３Ｈ_６ガスが吸着し、このとき、初期層中に、Ｃ_３Ｈ_６ガスに含まれるＣ成分も新たに取り込まれることとなる。このとき、例えば、Ｃ_３Ｈ_６ガスに含まれるＣと、初期層に含まれるＳｉと、を結合させて、Ｓｉ−Ｃ結合を形成することも可能となる。

【0069】

ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスを上述の条件下で供給することで、初期層としてのＣｌを含むＳｉ含有層と、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスとを適正に反応させることができ、上述の一連の反応を生じさせることが可能となる。そしてこの一連の反応により、初期層中からＣｌが脱離すると共に、初期層中に、Ｎ成分とＣ成分とが新たに取り込まれ、初期層としてのＣｌを含むＳｉ含有層は、Ｓｉ、ＣおよびＮを含む層、すなわち、シリコン炭窒化層（ＳｉＣＮ層）へと変化する（改質される）。ＳｉＣＮ層は、１原子層未満から数原子層程度の厚さの層となる。ＳｉＣＮ層は、Ｓｉ成分の割合とＣ成分の割合とが比較的多い層、すなわち、Ｓｉリッチであり、かつ、Ｃリッチな層となる。

【0070】

上述したように、ＳｉＣＮ層中には、ＴＥＡガスに含まれていたＣ成分だけでなく、Ｃ_３Ｈ_６ガスに含まれていたＣ成分も新たに取り込まれる。そのため、ＳｉＣＮ層は、ウエハ２００に対してＣ_３Ｈ_６ガスを供給せずに初期層を改質して得た層（ウエハ２００に対してＴＥＡガスを単独で供給して初期層を改質して得た層）と比較して、層中のＣ成分がさらに多い層、すなわち、さらにＣリッチな層となる。

【0071】

ＳｉＣＮ層を形成する際、初期層に含まれていたＣｌや、ＴＥＡガスやＣ_３Ｈ_６ガスに含まれていたＨは、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスによる初期層の改質反応の過程において、ＣｌおよびＨの少なくともいずれかを含むガス状物質を構成し、排気管２３１を介して処理室２０１内から排出される。すなわち、初期層中のＣｌ等の不純物は、初期層中から引き抜かれたり、脱離したりすることで、初期層から分離することとなる。これにより、ＳｉＣＮ層は、初期層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。

【0072】

（残留ガス除去）
ＳｉＣＮ層が形成された後、バルブ２４３ｂ，２４３ｃを閉じ、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＳｉＣＮ層形成に寄与した後の残留ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆは開いたままとして、Ｎ_２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＳｉＣＮ層形成に寄与した後の残留ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。

【0073】

このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ１において悪影響が生じることはない。このとき、処理室２０１内へ供給するＮ_２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、ステップ１において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ_２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。

【0074】

アミン系ガスとしては、ＴＥＡガスの他、例えば、ジエチルアミン（（Ｃ_２Ｈ_５）_２ＮＨ、略称：ＤＥＡ）、モノエチルアミン（Ｃ_２Ｈ_５ＮＨ_２、略称：ＭＥＡ）等を気化したエチルアミン系ガス、トリメチルアミン（（ＣＨ_３）_３Ｎ、略称：ＴＭＡ）、ジメチルアミン（（ＣＨ_３）_２ＮＨ、略称：ＤＭＡ）、モノメチルアミン（ＣＨ_３ＮＨ_２、略称：ＭＭＡ）等を気化したメチルアミン系ガス、トリプロピルアミン（（Ｃ_３Ｈ_７）_３Ｎ、略称：ＴＰＡ）、ジプロピルアミン（（Ｃ_３Ｈ_７）_２ＮＨ、略称：ＤＰＡ）、モノプロピルアミン（Ｃ_３Ｈ_７ＮＨ_２、略称：ＭＰＡ）等を気化したプロピルアミン系ガス、トリイソプロピルアミン（［（ＣＨ_３）_２ＣＨ］_３Ｎ、略称：ＴＩＰＡ）、ジイソプロピルアミン（［（ＣＨ_３）_２ＣＨ］_２ＮＨ、略称：ＤＩＰＡ）、モノイソプロピルアミン（（ＣＨ_３）_２ＣＨＮＨ_２、略称：ＭＩＰＡ）等を気化したイソプロピルアミン系ガス、トリブチルアミン（（Ｃ_４Ｈ_９）_３Ｎ、略称：ＴＢＡ）、ジブチルアミン（（Ｃ_４Ｈ_９）_２ＮＨ、略称：ＤＢＡ）、モノブチルアミン（Ｃ_４Ｈ_９ＮＨ_２、略称：ＭＢＡ）等を気化したブチルアミン系ガス、または、トリイソブチルアミン（［（ＣＨ_３）_２ＣＨＣＨ_２］_３Ｎ、略称：ＴＩＢＡ）、ジイソブチルアミン（［（ＣＨ_３）_２ＣＨＣＨ_２］_２ＮＨ、略称：ＤＩＢＡ）、モノイソブチルアミン（（ＣＨ_３）_２ＣＨＣＨ_２ＮＨ_２、略称：ＭＩＢＡ）等を気化したイソブチルアミン系ガスを好ましく用いることができる。すなわち、アミン系ガスとしては、例えば、（Ｃ_２Ｈ_５）_ｘＮＨ_３−ｘ、（ＣＨ_３）_ｘＮＨ_３−ｘ、（Ｃ_３Ｈ_７）_ｘＮＨ_３−ｘ、［（ＣＨ_３）_２ＣＨ］_ｘＮＨ_３−ｘ、（Ｃ_４Ｈ_９）_ｘＮＨ_３−ｘ、［（ＣＨ_３）_２ＣＨＣＨ_２］_ｘＮＨ_３−ｘ（式中、ｘは１〜３の整数）を気化したガスのうち少なくとも１種類のガスを好ましく用いることができる。

【0075】

アミン系ガスとしては、Ｃ、ＮおよびＨの３元素で構成され、その組成式中（化学構造式中、１分子中）においてＮ原子の数よりもＣ原子の数の方が多いガスを用いるのが好ましい。すなわち、アミン系ガスとしては、ＴＥＡ、ＤＥＡ、ＭＥＡ、ＴＭＡ、ＤＭＡ、ＴＰＡ、ＤＰＡ、ＭＰＡ、ＴＩＰＡ、ＤＩＰＡ、ＭＩＰＡ、ＴＢＡ、ＤＢＡ、ＭＢＡ、ＴＩＢＡ、ＤＩＢＡおよびＭＩＢＡからなる群より選択される少なくとも１つのアミンを含むガスを用いるのが好ましい。

【0076】

第１の処理ガスとして、ＨＣＤＳガス等のような、ＳｉとＣｌとを含むクロロシラン系原料ガスを用いる場合に、第２の処理ガスとして、ＴＥＡガスやＤＥＡガス等のような、Ｃ、ＮおよびＨの３元素で構成され、その組成式中においてＮ原子の数よりもＣ原子の数の方が多いアミン系ガスを用いることで、ステップ２で形成されるＳｉＣＮ層中のＣ濃度、すなわち、後述する所定回数実施工程において形成されるＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を高くすることができる。

【0077】

これに対し、第１の処理ガスとして、ＨＣＤＳガス等のような、ＳｉとＣｌとを含むクロロシラン系原料ガスを用いる場合に、第２の処理ガスとして、ＭＭＡガス等のアミン系ガスや、後述するＭＭＨガスやＤＭＨガス等の有機ヒドラジン系ガス等のような、Ｃ、ＮおよびＨの３元素で構成され、その組成式中においてＮ原子の数よりもＣ原子の数の方が多くないガスを用いる場合、ＳｉＣＮ層中のＣ濃度、すなわち、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を、第２の処理ガスとして、Ｃ、ＮおよびＨの３元素で構成され、その組成式中においてＮ原子の数よりもＣ原子の数の方が多いアミン系ガスを用いる場合ほど高くすることができず、適正なＣ濃度を実現することは困難となる。

【0078】

また、アミン系ガスとしては、その組成式中（化学構造式中、１分子中）においてＣ原子を含むリガンドを複数有するガス、すなわち、その組成式中においてアルキル基等の炭化水素基を複数有するガスを用いるのが好ましい。具体的には、アミン系ガスとしては、その組成式中においてＣ原子を含むリガンド（アルキル基等の炭化水素基）を３つ、或いは２つ有するガスを用いるのが好ましく、例えば、ＴＥＡ、ＤＥＡ、ＴＭＡ、ＤＭＡ、ＴＰＡ、ＤＰＡ、ＴＩＰＡ、ＤＩＰＡ、ＴＢＡ、ＤＢＡ、ＴＩＢＡおよびＤＩＢＡからなる群より選択される少なくとも１つのアミンを含むガスを用いるのが好ましい。

【0079】

第１の処理ガスとして、ＨＣＤＳガス等のような、ＳｉとＣｌとを含むクロロシラン系原料ガスを用いる場合に、第２の処理ガスとして、ＴＥＡガスやＤＥＡガス等のような、Ｃ、ＮおよびＨの３元素で構成され、その組成式中においてＣ原子を含むリガンドを複数有するアミン系ガス、つまり、その組成式中においてアルキル基等の炭化水素基を複数有するアミン系ガスを用いることで、ＳｉＣＮ層中のＣ濃度、すなわち、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度をより高くすることができる。

【0080】

これに対し、第１の処理ガスとして、ＨＣＤＳガス等のような、ＳｉとＣｌとを含むクロロシラン系原料ガスを用いる場合に、第２の処理ガスとして、ＭＭＡガス等のアミン系ガスや、後述するＭＭＨガス等の有機ヒドラジン系ガス等のような、その組成式中においてＣ原子を含むリガンドを複数有していないガスを用いる場合、ＳｉＣＮ層中のＣ濃度、すなわち、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を、第２の処理ガスとして、その組成式中においてＣ原子を含むリガンドを複数有するアミン系ガスを用いる場合ほど高くすることができず、適正なＣ濃度を実現することは困難となる。

【0081】

なお、第２の処理ガスとして、ＤＥＡガス等のような、その組成式中においてＣ原子を含むリガンドを２つ有するアミン系ガスを用いることで、ＴＥＡガス等のような、その組成式中においてＣ原子を含むリガンドを３つ有するアミン系ガスを用いる場合よりも、サイクルレート（単位サイクルあたりに形成されるＳｉＣＮ層の厚さ）を向上させることが可能となり、また、ＳｉＣＮ層中のＣ濃度に対するＮ濃度の比（Ｎ濃度／Ｃ濃度比）、すなわち、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度に対するＮ濃度の比（Ｎ濃度／Ｃ濃度比）を高くすることが可能となる。

【0082】

逆に、第２の処理ガスとして、ＴＥＡガス等のような、その組成式中においてＣ原子を含むリガンドを３つ有するアミン系ガスを用いることで、ＤＥＡガス等のような、その組成式中においてＣ原子を含むリガンドを２つ有するアミン系ガスを用いる場合よりも、ＳｉＣＮ層中のＮ濃度に対するＣ濃度の比（Ｃ濃度／Ｎ濃度比）、すなわち、ＳｉＣＮ膜中のＮ濃度に対するＣ濃度の比（Ｃ濃度／Ｎ濃度比）を高くすることが可能となる。

【0083】

すなわち、第２の処理ガスに含まれるＣ原子を含むリガンドの数（アルキル基等の炭化水素基の数）により、つまり、第２の処理ガスのガス種を適宜変えることにより、サイクルレートや、ＳｉＣＮ膜中のＮ濃度やＣ濃度を微調整することが可能となる。

【0084】

また、第３の処理ガスとしては、Ｃ_３Ｈ_６ガスの他、例えば、アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）ガスやエチレン（Ｃ_２Ｈ_４）ガス等の炭化水素系のガスを用いることが好ましい。すなわち、第３の処理ガスとしては、ＣおよびＨの２元素で構成されるガス、つまり、Ｎ非含有の炭素含有ガスを用いることが好ましい。

【0085】

第３の処理ガスとして、Ｃ_３Ｈ_６ガスのような、その組成式中（化学構造式中、１分子中）においてＣ原子を含み、Ｎ原子を含まない炭化水素系ガスを用いることで、ステップ２において第３の処理ガスをウエハ２００に対して供給する際に、初期層中に、すなわち、ＳｉＣＮ層中に第３の処理ガス由来のＮ成分が添加されてしまうことを防止することができる。すなわち、ＳｉＣＮ層中へＮ成分を添加する際の窒素源を、第２の処理ガスのみとすることができる。結果として、後述する所定回数実施工程において形成されるＳｉＣＮ膜中のＮ濃度の増加を抑制しつつ、そのＣ濃度を高くすることが可能となる。

【0086】

以上述べたように、第２の処理ガスのガス種（組成）や、第３の処理ガスのガス種（組成）をそれぞれ適正に選択することにより、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を高くすることができる。

【0087】

ここで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度をさらに高めるには、例えば、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスをウエハ２００に対して同時に供給する際の処理室２０１内の圧力を、ステップ１において、ＨＣＤＳガスをウエハ２００に対して供給する際の処理室２０１内の圧力よりも大きくするのが好ましい。つまり、ＨＣＤＳガスをウエハ２００に対して供給する際の処理室２０１内の圧力をＰ_１［Ｐａ］とし、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスをウエハ２００に対して供給する際の処理室２０１内の圧力をＰ_２［Ｐａ］としたとき、圧力Ｐ_１，Ｐ_２を、Ｐ_２＞Ｐ_１の関係を満たすように設定するのが好ましい。Ｃ_３Ｈ_６ガス等の炭化水素系ガスは、初期層に対して比較的吸着し難い傾向があるが、ステップ１，２における処理室２０１内の圧力を上述のように設定することにより、初期層へのＣ_３Ｈ_６ガスの吸着を促すことができるようになり、また、初期層とＴＥＡガスとの反応を促進させることができるようになり、結果として、ステップ２で形成されるＳｉＣＮ層中のＣ濃度、すなわち、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度をさらに高めることができるようになる。

【0088】

逆に、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度の増加量を適正に抑制するには、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスをウエハ２００に対して供給する際の処理室２０１内の圧力を、ステップ１において、ＨＣＤＳガスをウエハ２００に対して供給する際の処理室２０１内の圧力以下の圧力に設定するのが好ましい。つまり、上述の圧力Ｐ_１，Ｐ_２を、Ｐ_１≧Ｐ_２の関係を満たすように設定するのが好ましい。

【0089】

すなわち、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスを供給する際の処理室２０１内の圧力を適正に制御することにより、つまり、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程における処理室２０１内の圧力やＴＥＡガスを供給する工程における処理室２０１内の圧力を適正に制御することにより、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を微調整することが可能となる。

【0090】

また、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度は、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスを供給する際の処理室２０１内の圧力を上述のように制御するだけでなく、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスの供給時間や供給流量等の供給条件を制御することによっても、微調整することが可能である。

【0091】

例えば、ステップ２において、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスを供給する際のガス供給時間を長くしたり、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスの供給流量を大きくしたりすることで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度をさらに高めることが可能となる。また、例えば、ＴＥＡガスの供給流量に対するＣ_３Ｈ_６ガスの供給流量の割合を大きくすることで、つまり、処理室２０１内におけるＣ_３Ｈ_６ガスの分圧をＴＥＡガスの分圧よりも大きくすることで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を高めることが可能となる。

【0092】

また例えば、ステップ２において、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスを供給する際のガス供給時間を短くしたり、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスの供給流量を小さくしたりすることで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度の増加量を適正に抑制することが可能となる。また、例えば、ＴＥＡガスの供給流量に対するＣ_３Ｈ_６ガスの供給流量の割合を小さくすることで、つまり、処理室２０１内におけるＣ_３Ｈ_６ガスの分圧をＴＥＡガスの分圧よりも小さくすることで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度の増加量を適正に抑制することが可能となる。

【0093】

このように、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスを供給する工程における供給条件（ガスの供給時間、供給流量、分圧、処理室２０１内の圧力等）を制御することにより、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を微調整することができるようになる。

【0094】

不活性ガスとしては、Ｎ_２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いてもよい。

【0095】

（所定回数実施）
上述したステップ１，２を１サイクルとして、このサイクルを１回以上（所定回数）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＣＮ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成するＳｉＣＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。

【0096】

サイクルを複数回行う場合、少なくとも２サイクル目以降の各ステップにおいて、「ウエハ２００に対して所定のガスを供給する」と記載した部分は、「ウエハ２００上に形成されている層に対して、すなわち、積層体としてのウエハ２００の最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味し、「ウエハ２００上に所定の層を形成する」と記載した部分は、「ウエハ２００上に形成されている層の上、すなわち、積層体としてのウエハ２００の最表面の上に所定の層を形成する」ことを意味している。この点は、上述の通りである。この点は、後述する各変形例、他の実施形態においても同様である。

【0097】

（パージおよび大気圧復帰）
所定組成を有する所定膜厚のＳｉＣＮ膜を形成する成膜処理がなされると、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆのそれぞれからＮ_２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（パージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。

【0098】

（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、反応管２０３の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００がボート２１７に支持された状態で反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済のウエハ２００はボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。

【0099】

（３）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。

【0100】

（ａ）ウエハ２００に対して第３の処理ガスとして炭化水素系ガス（Ｃ_３Ｈ_６ガス）を供給する工程を、ウエハ２００に対して第２の処理ガスとしてアミン系ガス（ＴＥＡガス）を供給する工程と同時に行うことにより、すなわち、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、少なくともＴＥＡガスの供給期間に行うことにより、ＳｉＣＮ層中に、アミン系ガスに含まれていたＣ成分だけでなく、Ｃ_３Ｈ_６ガスに含まれていたＣ成分を新たに添加することができる。つまり、１サイクル中に２種類のカーボンソース（ダブルカーボンソース）を用いて成膜を行うことにより、ＳｉＣＮ膜中に、ＴＥＡガスに含まれていたＣ成分だけでなく、Ｃ_３Ｈ_６ガスに含まれていたＣ成分を新たに添加することが可能となる。これにより、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を高くすることができる。つまり、１サイクル中に１種類のカーボンソース（シングルカーボンソース）を用いて成膜を行う場合よりも、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を高くすることが可能となる。

【0101】

（ｂ）ウエハ２００に対してＣ_３Ｈ_６ガスを供給する工程と、ウエハ２００に対してＴＥＡガスを供給する工程と、を同時に行うことにより、これらの工程を別々に行う場合と比較して、１サイクルあたりの所要時間を短縮することができる。これにより、ＳｉＣＮ膜を形成する際のスループットの低下を回避することができ、成膜処理の生産性の低下を回避することができる。

【0102】

（ｃ）第３の処理ガスとして、組成式中においてＣ原子を含み、Ｎ原子を含まない炭化水素系ガスを用いることで、ステップ２において第３の処理ガスをウエハ２００に対して供給する際に、ＳｉＣＮ層中に第３の処理ガス由来のＮ成分が添加されてしまうことを防止することができるようになる。これにより、ＳｉＣＮ膜中のＮ濃度の増加を抑制しつつ、そのＣ濃度を高くすることが容易となる。

【0103】

（ｄ）ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスを供給する工程における供給条件（ガスの供給時間、供給流量、処理室２０１内の圧力、Ｃ_３Ｈ_６ガスの分圧等）を適正に制御することで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を微調整することが可能となる。

【0104】

例えば、ステップ２において、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスをウエハ２００に対して供給する工程における処理室２０１内の圧力を、ステップ１において、ＨＣＤＳガスをウエハ２００に対して供給する工程における処理室２０１内の圧力よりも大きくすることで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度をさらに高くすることができる。

【0105】

また例えば、ステップ２において、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスを供給する工程におけるＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスのガス供給時間を長くしたり、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスの供給流量を大きくしたりすることで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度をさらに高めることが可能となる。また、例えば、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスを供給する工程におけるＴＥＡガスの供給流量に対するＣ_３Ｈ_６ガスの供給流量の割合（Ｃ_３Ｈ_６ガスの供給流量／ＴＥＡガスの供給流量）を大きくすることで、つまり、処理室２０１内におけるＣ_３Ｈ_６ガスの分圧を、ＴＥＡガスの分圧よりも大きくすることで、ＳｉＣＮ膜中のＮ濃度の増加を抑制しつつ、Ｃ濃度を効率的に高めることが可能となる。

【0106】

また例えば、ステップ２において、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスを供給する工程におけるＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスのガス供給時間を短くしたり、ＴＥＡガスおよびＣ_３Ｈ_６ガスの供給流量を小さくしたりすることで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度の増加量を適正に抑制することが可能となる。また、例えば、ＴＥＡガスの供給流量に対するＣ_３Ｈ_６ガスの供給流量の割合（Ｃ_３Ｈ_６ガスの供給流量／ＴＥＡガスの供給流量）を小さくすることで、つまり、処理室２０１内におけるＣ_３Ｈ_６ガスの分圧をＴＥＡガスの分圧よりも小さくすることで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度の増加量を適正に抑制することが可能となる。

【0107】

（ｅ）第２の処理ガスとして、Ｃ、ＮおよびＨの３元素で構成され、Ｓｉおよび金属非含有のアミン系ガスであるＴＥＡガスを用いることにより、ＳｉＣＮ膜を形成する際の反応制御性、特に組成制御性を向上させることが可能となる。すなわち、第２の処理ガスとして、ＴＥＡガスを用いる本実施形態の成膜シーケンスでは、第２の処理ガスとして、例えばハフニウム（Ｈｆ）、Ｃ、ＮおよびＨの４元素で構成されるテトラキスエチルメチルアミノハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）（ＣＨ_３）］_４、略称：ＴＥＭＡＨ）ガス等を用いる成膜シーケンスと比較して、第２の処理ガスと初期層とを反応させてＳｉＣＮ層を形成する際の反応制御性、特に組成制御性を向上させることができるようになる。これにより、ＳｉＣＮ膜の組成制御を容易に行えるようになる。

【0108】

（ｆ）第２の処理ガスとして、Ｃ、ＮおよびＨの３元素で構成され、Ｓｉおよび金属非含有のアミン系ガスであるＴＥＡガスを用いることにより、ＳｉＣＮ膜中の不純物濃度を低減させることが可能となる。すなわち、第２の処理ガスとして、ＴＥＡガスを用いる本実施形態の成膜シーケンスでは、第２の処理ガスとして、例えばＨｆ、Ｃ、ＮおよびＨの４元素で構成されるＴＥＭＡＨガス等を用いる成膜シーケンスと比較して、第２の処理ガスと初期層との反応により形成されるＳｉＣＮ層中への不純物元素の混入確率を低減させることができ、ＳｉＣＮ膜中の不純物濃度を低減させることが可能となる。

【0109】

（ｇ）第２の処理ガスとして、Ｃ、ＮおよびＨの３元素で構成され、Ｓｉおよび金属非含有のアミン系ガスであるＴＥＡガスを用いることにより、ＳｉＣＮ膜のウエハ２００面内およびウエハ２００面間における膜厚均一性をそれぞれ向上させることができる。すなわち、Ｃ、ＮおよびＨの３元素で構成されるＴＥＡガスは、例えばＨｆ、Ｃ、ＮおよびＨの４元素で構成されるＴＥＭＡＨガス等と比較して、Ｃｌを含むＳｉ含有層に対し高い反応性を有することから、第２の処理ガスとしてＴＥＡガスを用いる本実施形態の成膜シーケンスは、第２の処理ガスと初期層との反応をウエハ２００面内およびウエハ２００面間にわたり確実かつ均一に行うことができるようになる。その結果、ＳｉＣＮ膜のウエハ２００面内およびウエハ２００面間における膜厚均一性をそれぞれ向上させることが可能となる。

【0110】

（変形例）
図４、図５を用いて説明した上述の成膜シーケンスでは、第３の処理ガスとして炭化水素系ガス（Ｃ_３Ｈ_６ガス）を供給する工程を、第２の処理ガスとしてアミン系ガス（ＴＥＡガス）を供給する工程と同時に行う例、すなわち、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスの供給期間に行い、ＴＥＡガスの供給停止期間には行わない例について説明した。但し、本実施形態に係る成膜シーケンスは係る態様に限定されず、以下のように変更してもよい。

【0111】

例えば、図５に示す変形例１のように、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスを供給する工程よりも先行して行い、さらに、ＴＥＡガスを供給する工程と同時に行うようにしてもよい。つまり、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスの供給開始前の期間およびＴＥＡガスの供給期間にそれぞれ行い、ＴＥＡガスの供給終了後の期間に行わないようにしてもよい。この場合においても、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

【0112】

また例えば、図５に示す変形例２のように、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスを供給する工程と同時に行い、さらに、ＴＥＡガスを供給する工程を終了した後に行うようにしてもよい。つまり、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスの供給開始前の期間に行わず、ＴＥＡガスの供給期間およびＴＥＡガスの供給終了後の期間にそれぞれ行うようにしてもよい。この場合においても、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

【0113】

また例えば、図５に示す変形例３のように、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスを供給する工程よりも先行して行い、さらに、ＴＥＡガスを供給する工程と同時に行い、さらに、ＴＥＡガスを供給する工程を終了した後に行うようにしてもよい。つまり、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスの供給開始前の期間、ＴＥＡガスの供給期間、ＴＥＡガスの供給終了後の期間にそれぞれ行うようにしてもよい。この場合においても、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

【0114】

また例えば、図５に示す変形例４のように、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスを供給する工程よりも先行して行うのみとし、ＴＥＡガスを供給する工程と同時に行わないようにしてもよい。つまり、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスの供給開始前の期間にのみ行い、ＴＥＡガスの供給期間およびＴＥＡガスの供給開始後の期間には行わないようにしてもよい。この場合においても、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

【0115】

また例えば、図５に示す変形例５のように、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスを供給する工程と同時に行わず、ＴＥＡガスを供給する工程を終了した後にのみ行うようにしてもよい。つまり、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスの供給開始前の期間およびＴＥＡガスの供給期間にはそれぞれ行わず、ＴＥＡガスの供給終了後の期間にのみ行うようにしてもよい。この場合においても、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

【0116】

また例えば、図５に示す変形例６のように、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスを供給する工程より先行して行い、ＴＥＡガスを供給する工程と同時に行わず、ＴＥＡガスを供給する工程を終了した後に行うようにしてもよい。つまり、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスの供給期間に行わず、ＴＥＡガスの供給開始前および供給終了後にそれぞれ行うようにしてもよい。この場合においても、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

【0117】

これらの変形例においても、図４、図５を用いて説明した上述の成膜シーケンスと同様の効果を奏することができる。つまり、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスの供給期間に行うだけでなく、ＴＥＡガスの供給停止期間に行っても、また、ＴＥＡガスの供給期間に行わず、ＴＥＡガスの供給停止期間に行っても、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を高めることが可能となる。さらには、膜中におけるＳｉ成分、Ｃ成分、Ｎ成分の割合をより緻密に制御できることとなり、ＳｉＣＮ膜の組成比制御の制御性を向上させることができるようになる。

【0118】

例えば、変形例１〜３では、図４、図５を用いて説明した上述の成膜シーケンスと比べて、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を更に高めることが可能となる。つまり、これらの変形例では、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスの供給期間だけでなく、ＴＥＡガスの供給停止期間にも行うことから、この工程をＴＥＡガスの供給期間にのみ行う成膜シーケンスと比べて、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を更に高めることが可能となる。

【0119】

また、変形例４〜６では、図４、図５を用いて説明した上述の成膜シーケンスと比べて、ＳｉＣＮ膜の組成比制御の制御性を更に向上させることが可能となる。というのも、これらの変形例では、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、窒素ソースでもあるＴＥＡガスの供給期間には行わず、ＴＥＡガスの供給停止期間にのみ行うようにしている。このように、カーボンソースの供給を単独で行うようにした場合、初期層中へのＣ成分の添加、つまり、ＳｉＣＮ膜中へのＣ成分の添加を、Ｎ成分の添加とは独立して行うことが可能となる。結果として、カーボンソースの供給を窒素ソースの供給と同時に行う他の成膜シーケンスと比べて、ＳｉＣＮ膜中のＮ濃度の増加を抑制しつつ、膜中のＣ濃度を高めること等が更に容易となる。

【0120】

また、変形例１，３，４，６では、図４、図５を用いて説明した上述の成膜シーケンスや変形例２，５と比べて、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を更に高めることが容易となる。というのも、これらの変形例では、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、窒素ソースでもあるＴＥＡガスの供給開始前に行うようにしている。このように、カーボンソースの供給を、窒素ソースの供給に先駆けて開始するようにした場合、初期層中へのＣ成分の添加を効率的に行うことが可能となる。結果として、Ｃ_３Ｈ_６ガスの供給をＴＥＡガスの供給期間中或いは供給期間後に行う他の成膜シーケンスと比べて、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を更に高めることが可能となる。但し、ＳｉＣＮ膜中へのＮ成分の添加を確実に行うには、ＴＥＡガスの供給を、初期層上へのＣ_３Ｈ_６ガス分子等の吸着反応が飽和する前に、すなわち、Ｃ_３Ｈ_６ガスの吸着層（化学吸着層）が連続層となる前（不連続層であるうちに）開始することが好ましい。

【0121】

これらの変形例では、ＴＥＡガスの供給期間および／または供給停止期間に行うＣ_３Ｈ_６ガスを供給する工程における供給条件（ガスの供給時間、供給流量、処理室２０１内の圧力、Ｃ_３Ｈ_６ガスの分圧等）を適正に制御することにより、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を微調整することが可能となる。

【0122】

例えば、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程をＴＥＡガスの供給停止期間に行う工程における処理室２０１内の圧力を、ＴＥＡガスを供給する工程（ＴＥＡガスの供給期間）における処理室２０１内の圧力よりも大きくすることで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度をさらに高くすることができる。すなわち、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程をＴＥＡガスを供給する工程よりも先行して行う工程における処理室２０１内の圧力を、ＴＥＡガスを供給する工程における処理室２０１内の圧力よりも大きくすることで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度をさらに高くすることができる。また、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程をＴＥＡガスを供給する工程を終了した後に行う工程における処理室２０１内の圧力を、ＴＥＡガスを供給する工程における処理室２０１内の圧力よりも大きくすることで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度をさらに高くすることができる。

【0123】

また例えば、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程をＴＥＡガスの供給停止期間に行う工程における処理室２０１内の圧力を、ＴＥＡガスを供給する工程（ＴＥＡガスの供給期間）における処理室２０１内の圧力以下の圧力に設定することで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度の増加量を適正に抑制することができる。すなわち、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程をＴＥＡガスを供給する工程よりも先行して行う工程における処理室２０１内の圧力を、ＴＥＡガスを供給する工程における処理室２０１内の圧力以下の圧力に設定することで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度の増加量を適正に抑制することができる。また、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程をＴＥＡガスを供給する工程を終了した後に行う工程における処理室２０１内の圧力を、ＴＥＡガスを供給する工程における処理室２０１内の圧力以下の圧力に設定することで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度の増加量を適正に抑制することができる。

【0124】

また例えば、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程をＴＥＡガスの供給停止期間に行う工程におけるＣ_３Ｈ_６ガスのガス供給時間を長くしたり、Ｃ_３Ｈ_６ガスの供給流量を大きくしたりすることで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度をさらに高めることが可能となる。

【0125】

また例えば、ステップ２において、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程をＴＥＡガスの供給停止期間に行う工程におけるＣ_３Ｈ_６ガスのガス供給時間を短くしたり、Ｃ_３Ｈ_６ガスの供給流量を小さくしたりすることで、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度の増加量を適正に抑制することが可能となる。

【0126】

これらの変形例によれば、ＴＥＡガスを供給する工程における処理室２０１内の圧力を過度に大きくしたり、ＴＥＡガスの供給時間を過度に長くしたり、ＴＥＡガスの供給流量を過度に大きくしたりすることなく、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を高めることができる。つまり、ＴＥＡガスを供給する工程における供給条件（ガスの供給時間、供給流量、処理室２０１内の圧力、ＴＥＡガスの分圧等）を適正な範囲としながら、ＴＥＡガスの供給停止期間に行うＣ_３Ｈ_６ガスを供給する工程における供給条件（ガスの供給時間、供給流量、処理室２０１内の圧力、Ｃ_３Ｈ_６ガスの分圧等）を適正に制御することにより、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を高めることができる。また、比較的高価なＴＥＡガスの消費量を減らすことができ、基板処理コストを低減することができる。

【0127】

＜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。

【0128】

例えば、上述の実施形態では、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスの供給期間および／または供給停止期間に行う例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されない。

【0129】

例えば、図１０に示すように、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＨＣＤＳガスを供給する工程と同時に行うようにしてもよい。また、図１０に示す変形例１〜３のように、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＨＣＤＳガスの供給期間に行うだけでなく、ＨＣＤＳガスの供給停止期間（ＨＣＤＳガスの供給開始前の期間および／またはＨＣＤＳガスの供給終了後の期間）に行うようにしてもよい。また、図１０に示す変形例４〜６のように、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＨＣＤＳガスの供給期間に行わず、ＨＣＤＳガスの供給停止期間（ＨＣＤＳガスの供給開始前の期間および／またはＨＣＤＳガスの供給終了後の期間）に行うようにしてもよい。これらの場合においても、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

【0130】

これらの場合においても、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を高めることが可能となり、ＳｉＣＮ膜の組成比制御の制御性を向上させることができるようになる。特に、図１０に示す変形例１〜３では、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を更に高めることが可能となる。また、図１０に示す変形例４〜６では、ＳｉＣＮ膜の組成比制御の制御性を更に向上させることが可能となる。また、変形例４〜６では、図１０に示す他の成膜シーケンスと比べて、ＨＣＤＳガスやＣ_３Ｈ_６ガスを表面反応が支配的な条件下で適正に反応させ易くなり、膜厚制御の制御性を高めることも可能となる。また、変形例４〜６では、処理室２０１内におけるＨＣＤＳガスとＣ_３Ｈ_６ガスとの気相反応も回避し易くなり、処理室２０１内でのパーティクルの発生を抑制することも可能となる。また、図１０に示す変形例１，３，４，６では、図１０に示す他の成膜シーケンスと比べて、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を更に高めることが容易となる。但し、ウエハ２００上へのＣｌを含むＳｉ含有層の形成を確実に行うには、ＨＣＤＳガスの供給を、ウエハ２００上へのＣ_３Ｈ_６ガス分子等の吸着反応が飽和する前に、すなわち、Ｃ_３Ｈ_６ガスの吸着層（化学吸着層）が連続層となる前（不連続層であるうちに）開始することが好ましい。

【0131】

このように、図１０に示す各成膜シーケンスでも、図５に示す各成膜シーケンスと同様の作用効果が得られる。但し、図５に示す各成膜シーケンスの方が、図１０に示す各成膜シーケンスと比べて、ＨＣＤＳガスやＣ_３Ｈ_６ガスを表面反応が支配的な条件下で適正に反応させることができ、膜厚制御の制御性を高めることが可能となる点で、好ましい。また、図５に示す各成膜シーケンスの場合、処理室２０１内においてＨＣＤＳガスとＣ_３Ｈ_６ガスとが混ざることはなく、処理室２０１内におけるＨＣＤＳガスとＣ_３Ｈ_６ガスとの気相反応を回避することができ、処理室２０１内でのパーティクルの発生を抑制することが可能となる点でも、好ましい。

【0132】

また例えば、上述の実施形態では、ＳｉＣＮ層を形成する際に、ウエハ２００に対して、クロロシラン系原料ガスを供給し、その後、アミン系ガスおよび炭化水素系ガスを供給する例について説明したが、これらのガスの供給順序は逆でもよい。すなわち、アミン系ガスおよび炭化水素系ガスを供給し、その後、クロロシラン系原料ガスを供給するようにしてもよい。つまり、クロロシラン系原料ガスと、アミン系ガスおよび炭化水素系ガスと、のうちのいずれか一方を先に供給し、その後、他方を供給するようにすればよい。このように、ガスの供給順序を変えることにより、形成される薄膜の膜質や組成比を変化させることも可能である。

【0133】

また例えば、上述の実施形態では、ステップ１で初期層を形成する際に、第１の処理ガスとして、クロロシラン系原料ガスを用いる例について説明したが、クロロシラン系原料ガスの代わりに、クロロ基以外のハロゲン系のリガンドを持つシラン系原料ガスを用いてもよい。例えば、クロロシラン系原料ガスの代わりに、フルオロシラン系原料ガスを用いてもよい。ここで、フルオロシラン系原料ガスとは、気体状態のフルオロシラン系原料、例えば、常温常圧下で液体状態であるフルオロシラン系原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態であるフルオロシラン系原料等のことである。また、フルオロシラン系原料とは、ハロゲン基としてのフルオロ基を有するシラン系原料のことであり、少なくともシリコン（Ｓｉ）およびフッ素（Ｆ）を含む原料のことである。すなわち、ここでいうフルオロシラン系原料は、ハロゲン化物の一種とも言える。フルオロシラン系原料ガスとしては、例えば、テトラフルオロシランすなわちシリコンテトラフルオライド（ＳｉＦ_４）ガスや、ヘキサフルオロジシラン（Ｓｉ_２Ｆ_６）ガス等のフッ化シリコンガスを用いることができる。この場合、所定元素とハロゲン元素とを含む初期層を形成する際に、ウエハ２００に対して、フルオロシラン系原料ガスを供給することとなる。この場合、初期層は、ＳｉおよびＦを含む層、すなわち、Ｆを含むＳｉ含有層となる。

【0134】

また例えば、上述の実施形態では、初期層をＳｉＣＮ層に変化（改質）させる際に、第２の処理ガスとしてアミン系ガスを用いる例について説明したが、アミン系ガスの代わりに、第２の処理ガスとして、例えば、有機ヒドラジン化合物を含むガス、すなわち、有機ヒドラジン系ガスを用いてもよい。有機ヒドラジン化合物を含むガスを、単に、有機ヒドラジン化合物ガス、または、有機ヒドラジンガスと呼ぶこともできる。ここで、有機ヒドラジン系ガスとは、気体状態の有機ヒドラジン、例えば、常温常圧下で液体状態である有機ヒドラジンを気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である有機ヒドラジン等のヒドラジン基を含むガスのことである。有機ヒドラジン系ガスは、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）および水素（Ｈ）の３元素で構成されるシリコン（Ｓｉ）非含有のガスであり、更には、Ｓｉおよび金属非含有のガスである。有機ヒドラジン系ガスとしては、例えば、モノメチルヒドラジン（（ＣＨ_３）ＨＮ_２Ｈ_２、略称：ＭＭＨ）、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ_３）_２Ｎ_２Ｈ_２、略称：ＤＭＨ）、トリメチルヒドラジン（（ＣＨ_３）_２Ｎ_２（ＣＨ_３）Ｈ、略称：ＴＭＨ）等を気化したメチルヒドラジン系ガスや、エチルヒドラジン（（Ｃ_２Ｈ_５）ＨＮ_２Ｈ_２、略称：ＥＨ）等を気化したエチルヒドラジン系ガスを好ましく用いることができる。この場合、初期層をＳｉＣＮ層に変化（改質）させる際に、ウエハ２００に対して、有機ヒドラジン系ガスおよび炭化水素系ガスを供給することとなる。有機ヒドラジン系ガスとしては、Ｃ、ＮおよびＨの３元素で構成され、その組成式中（化学構造式中、１分子中）においてＮ原子の数よりもＣ原子の数の方が多いガスを用いるのが好ましい。また、有機ヒドラジン系ガスとしては、その組成式中においてＣ原子を含むリガンドを複数有するガス、すなわち、その組成式中においてアルキル基等の炭化水素基を複数有するガスを用いるのが好ましい。具体的には、有機ヒドラジン系ガスとしては、その組成式中においてＣ原子を含むリガンド（アルキル基等の炭化水素基）を３つ、或いは２つ有するガスを用いるのが好ましい。

【0135】

また例えば、上述の実施形態では、ＳｉＣＮ層を形成する際に、ウエハ２００に対してクロロシラン系原料ガスを供給し、その後、アミン系ガスおよび炭化水素系ガスを供給する例について説明したが、クロロシラン系原料ガスと、アミン系ガスおよび炭化水素系ガスと、をウエハ２００に対して同時に供給してＣＶＤ反応を生じさせるようにしてもよい。このように、ウエハ２００に対して、クロロシラン系原料ガスと、アミン系ガスおよび炭化水素系ガスと、を順次供給するのではなく、同時に供給するようにしても、上述の実施形態と同様な作用効果が得られる。ただし、上述の実施形態のように、クロロシラン系原料ガスと、アミン系ガスおよび炭化水素系ガスとを、それらの間に処理室２０１内のパージを挟んで交互に供給する方が、クロロシラン系原料ガスや、アミン系ガスおよび炭化水素系ガスを、表面反応が支配的な条件下で適正に反応させることができ、膜厚制御の制御性を向上させることが可能となる点で、好ましい。また、処理室２０１内におけるクロロシラン系原料ガスと、アミン系ガスおよび炭化水素系ガスとの気相反応を回避し易くなり、処理室２０１内でのパーティクルの発生を抑制することが可能となる点でも、好ましい。

【0136】

上述の各実施形態や各変形例の手法により形成したシリコン系絶縁膜を、サイドウォールスペーサとして使用することにより、リーク電流が少なく、加工性に優れたデバイス形成技術を提供することが可能となる。

【0137】

また、上述の各実施形態や各変形例の手法により形成したシリコン系絶縁膜を、エッチストッパーとして使用することにより、加工性に優れたデバイス形成技術を提供することが可能となる。

【0138】

上述の各実施形態や各変形例によれば、低温領域においてもプラズマを用いず、理想的量論比のシリコン系絶縁膜を形成することができる。また、プラズマを用いずシリコン系絶縁膜を形成できることから、例えばＤＰＴのＳＡＤＰ膜等、プラズマダメージを懸念する工程への適応も可能となる。

【0139】

また、上述の実施形態では、所定元素を含む炭窒化膜として、半導体元素であるＳｉを含むシリコン系絶縁膜（ＳｉＣＮ膜）を形成する例について説明したが、本発明は、例えばチタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属元素を含む金属系薄膜を形成する場合にも適用することができる。

【0140】

すなわち、本発明は、例えば、チタン炭窒化膜（ＴｉＣＮ膜）、ジルコニウム炭窒化膜（ＺｒＣＮ膜）、ハフニウム炭窒化膜（ＨｆＣＮ膜）、タンタル炭窒化膜（ＴａＣＮ膜）、アルミニウム炭窒化膜（ＡｌＣＮ膜）、モリブデン炭窒化膜（ＭｏＣＮ膜）等の金属炭窒化膜を形成する場合にも好適に適用することができる。

【0141】

この場合、第１の処理ガスとして、上述の実施形態におけるクロロシラン系原料ガスの代わりに、金属元素とハロゲン元素とを含む原料ガスを用い、上述の実施形態と同様なシーケンスにより成膜を行うことができる。すなわち、
ウエハ２００に対して金属元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する工程と、
ウエハ２００に対して炭素、窒素および水素の３元素で構成される第２の処理ガスを供給する工程と、
ウエハ２００に対して炭素を含む第３の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００上に、金属系薄膜として、金属元素、炭素および窒素を含む膜を形成することができる。

【0142】

例えば、Ｔｉを含む金属系薄膜（ＴｉＣＮ膜）を形成する場合は、第１の処理ガスとして、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ_４）等のＴｉおよびクロロ基を含む原料ガスや、チタニウムテトラフルオライド（ＴｉＦ_４）等のＴｉおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。第２、第３の処理ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

【0143】

また例えば、Ｚｒを含む金属系薄膜（ＺｒＣＮ膜）を形成する場合は、第１の処理ガスとして、ジルコニウムテトラクロライド（ＺｒＣｌ_４）等のＺｒおよびクロロ基を含む原料ガスや、ジルコニウムテトラフルオライド（ＺｒＦ_４）等のＺｒおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。第２、第３の処理ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

【0144】

また例えば、Ｈｆを含む金属系薄膜（ＨｆＣＮ膜）を形成する場合は、第１の処理ガスとして、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ_４）等のＨｆおよびクロロ基を含む原料ガスや、ハフニウムテトラフルオライド（ＨｆＦ_４）等のＨｆおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。第２、第３の処理ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

【0145】

また例えば、Ｔａを含む金属系薄膜（ＴａＣＮ膜）を形成する場合は、第１の処理ガスとして、タンタルペンタクロライド（ＴａＣｌ_５）等のＴａおよびクロロ基を含む原料ガスや、タンタルペンタフルオライド（ＴａＦ_５）等のＴａおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。第２、第３の処理ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

【0146】

また例えば、Ａｌを含む金属系薄膜（ＡｌＣＮ膜）を形成する場合は、第１の処理ガスとして、アルミニウムトリクロライド（ＡｌＣｌ_３）等のＡｌおよびクロロ基を含む原料ガスや、アルミニウムトリフルオライド（ＡｌＦ_３）等のＡｌおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。第２、第３の処理ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

【0147】

また例えば、Ｍｏを含む金属系薄膜（ＭｏＣＮ膜）を形成する場合は、第１の処理ガスとして、モリブデンペンタクロライド（ＭｏＣｌ_５）等のＭｏおよびクロロ基を含む原料ガスや、モリブデンペンタフルオライド（ＭｏＦ_５）等のＭｏおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。第２、第３の処理ガスとしては、上述の実施形態と同様なガスを用いることができる。このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

【0148】

すなわち、本発明は、半導体元素や金属元素等の所定元素を含む薄膜を形成する場合に好適に適用することができる。

【0149】

これらの各種薄膜の成膜に用いられるプロセスレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、基板処理の内容（形成する薄膜の膜種、組成比、膜質、膜厚等）に応じて、それぞれ個別に用意する（複数用意する）ことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理の内容に応じて、複数のプロセスレシピの中から、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。具体的には、基板処理の内容に応じて個別に用意された複数のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体（外部記憶装置１２３）を介して、基板処理装置が備える記憶装置１２１ｃ内に予め格納（インストール）しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理装置が備えるＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のプロセスレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。このように構成することで、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成できるようになる。また、オペレータの操作負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。

【0150】

上述のプロセスレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のプロセスレシピを変更することで用意してもよい。プロセスレシピを変更する場合は、変更後のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のプロセスレシピを直接変更するようにしてもよい。

【0151】

上述の実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて薄膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて薄膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて薄膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて薄膜を形成する場合にも、好適に適用できる。これらの場合においても、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

【0152】

また、上述の各実施形態や各変形例や各応用例等は、適宜組み合わせて用いることができる。また、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。

【実施例】

【0153】

（実施例１）
本実施例では、上述の実施形態における基板処理装置を用い、上述の実施形態の成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にＳｉＣＮ膜を形成した。第１の処理ガスとしてはＨＣＤＳガスを、第２の処理ガスとしてはＴＥＡガスを、第３の処理ガスとしてはＣ_３Ｈ_６ガスを用いた。ステップ２においては、図５の変形例３に示すガス供給タイミングでＣ_３Ｈ_６ガスを供給した。すなわち、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスの供給開始前の期間（供給停止期間）、ＴＥＡガスの供給期間、ＴＥＡガスの供給終了後の期間（供給停止期間）にそれぞれ行うようにした。成膜時のウエハ温度は６００〜６５０℃の範囲内の温度とした。その他の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の所定の値に設定した。

【0154】

そして、本実施例に係るＳｉＣＮ膜の膜厚分布、面内平均膜厚、ウエハ面内における膜厚均一性（以下、ＷｉＷともいう）、屈折率（Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ、以下、Ｒ．Ｉ．ともいう）およびＲＭＳラフネス（表面粗さ）をそれぞれ測定した。

【0155】

図６は、ボートの中央部（Ｃｅｎｔｅｒ）に配置されたウエハ上に形成されたＳｉＣＮ膜の膜厚分布、面内平均膜厚、ＷｉＷおよびＲ．Ｉ．の測定結果を示す図である。図６に示すように、本実施例に係るＳｉＣＮ膜の膜厚分布は良好で、その平均膜厚は１４９．８Å、ＷｉＷは±１．７６％、Ｒ．Ｉ．は２．１４７であった。つまり、本実施例に係るＳｉＣＮ膜は、ウエハ面内における膜厚均一性が良好であり、適正な値のＲ．Ｉ．を有する膜となることを確認した。

【0156】

図７は、本実施例に係るＳｉＣＮ膜のＲＭＳラフネスの測定結果を示す図である。ＲＭＳラフネスは、その値が小さいほど、表面が平坦であることを示しており、逆にその値が大きいほど、表面が粗いことを示している。図７に示すように、本実施例に係るＳｉＣＮ膜のＲＭＳラフネスは０．４７ｎｍ以下であった。つまり、本実施例に係るＳｉＣＮ膜は、平坦性の高い膜となることを確認した。

【0157】

（実施例２）
本実施例では、上述の実施形態における基板処理装置を用い、上述の実施形態の成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にＳｉＣＮ膜を形成した。成膜時の処理手順および処理条件は、実施例１の処理手順および処理条件と同じとした。

【0158】

また、比較例として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、ウエハに対してＨＣＤＳガスを供給するステップと、ウエハに対してＴＥＡガスを供給するステップと、をこの順に行うサイクルを所定回数行う成膜シーケンスにより、複数枚のウエハ上にＳｉＣＮ膜を形成した。比較例においては、ウエハに対してＣ_３Ｈ_６ガスを供給するステップを行わなかった。成膜時のウエハ温度は６００〜６５０℃の範囲内の温度とした。その他の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の所定の値に設定した。

【0159】

そして、これらの膜について、ＸＰＳ組成、フッ化水素（ＨＦ）耐性をそれぞれ測定した。これらの測定結果を図８、図９にそれぞれ示す。

【0160】

図８は、本実施例に係るＳｉＣＮ膜のＸＰＳ測定結果を示す図である。図８の横軸は、比較例に係る膜、本実施例に係る膜を順に示している。図８の縦軸は、ＸＰＳで測定した膜中のＳｉ、Ｏ、Ｃ、Ｎ濃度［ａｔ％］を示している。なお、いずれの膜にもＯ成分が検出されており、いずれも不純物レベルであるが、これは、ＳｉＣＮ膜と下地との界面や、ＳｉＣＮ膜表面に形成された自然酸化膜に起因するものと考えられる。図８によれば、本実施例に係るＳｉＣＮ膜は、比較例に係るＳｉＣＮ膜よりも、膜中のＮ濃度が低く、Ｃ濃度が高いことが分かる。すなわち、Ｃ_３Ｈ_６ガスを供給する工程を、ＴＥＡガスの供給開始前の期間（供給停止期間）、ＴＥＡガスの供給期間、ＴＥＡガスの供給終了後の期間（供給停止期間）にそれぞれ行うことで、ＳｉＣＮ膜中のＮ濃度の増加を抑制しつつ、膜中のＣ濃度を高めること、つまり、ＣリッチなＳｉＣＮ膜を形成することが可能であることが分かる。

【0161】

図９は、本実施例に係るＳｉＣＮ膜のＨＦ耐性の測定結果を示す図である。図９の横軸は、比較例に係る膜、本実施例に係る膜を順に示している。図９の縦軸は、濃度１％のＨＦ含有液を用いて膜をエッチングしたときのウエットエッチングレート（以下、Ｗ．Ｅ．Ｒ．ともいう）［Å／ｍｉｎ］、つまり、ＨＦに対する膜の耐性を示している。図９によれば、本実施例に係るＳｉＣＮ膜の方が、比較例に係るＳｉＣＮ膜によりも、Ｗ．Ｅ．Ｒ．が小さいことが分かる。つまり、本実施例に係るＳｉＣＮ膜の方が、比較例に係るＳｉＣＮ膜よりも、ＨＦ耐性が高いことが分かる。これは、本実施例に係るＳｉＣＮ膜の方が、比較例に係るＳｉＣＮ膜よりも、膜中のＣ濃度が高いことによるものと考えられる。

【0162】

（その他）
上述の実施例１，２では、それぞれ、ＴＥＡガスの供給期間および／または供給停止期間に行うＣ_３Ｈ_６ガスを供給する工程における供給条件（ガスの供給時間、供給流量、処理室内の圧力、Ｃ_３Ｈ_６ガスの分圧等）を適正に制御することにより、ＳｉＣＮ膜中のＮ濃度の増加を抑制しつつ、ＳｉＣＮ膜中のＣ濃度を微調整することが可能であることも確認した。

【0163】

また、上述の実施例１，２では、それぞれ、図５の変形例３に示すガス供給タイミングでＣ_３Ｈ_６ガスを供給してＳｉＣＮ膜を形成したが、図５に示す他のガス供給タイミングでＣ_３Ｈ_６ガスを供給してＳｉＣＮ膜を形成しても、上述の実施例１，２と同傾向の効果が得られることを確認した。さらに、図１０に示す種々のガス供給タイミングでＣ_３Ｈ_６ガスを供給してＳｉＣＮ膜を形成しても、上述の実施例１，２と同傾向の効果が得られることも確認した。

【0164】

＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。

【0165】

（付記１）
本発明の一態様によれば、
基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素、窒素および水素の３元素で構成される第２の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素を含む第３の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜（前記所定元素を含む炭窒化膜）を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。

【0166】

（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、
前記サイクルは、前記第３の処理ガスを供給する工程を、少なくとも前記第２の処理ガスの供給期間に行う工程を含む。

【0167】

（付記３）
付記１または２に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、前記第３の処理ガスを供給する工程を、少なくとも前記第２の処理ガスの供給停止期間に行う工程を含む。

【0168】

（付記４）
付記１乃至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、
前記サイクルは、前記第３の処理ガスを供給する工程を、前記第２の処理ガスを供給する工程と同時に行う工程を含む。

【0169】

（付記５）
付記１乃至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、
前記サイクルは、前記第３の処理ガスを供給する工程を、前記第２の処理ガスを供給する工程よりも先行して行う工程を含む。

【0170】

（付記６）
付記１乃至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、
前記サイクルは、前記第３の処理ガスを供給する工程を、前記第２の処理ガスを供給する工程を終了した後に行う工程を含む。

【0171】

（付記７）
付記１乃至６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、
前記膜を形成する工程は、前記基板を処理室内に収容した状態で行われ、
前記第３の処理ガスを供給する工程を前記第２の処理ガスの供給停止期間に行う工程における前記処理室内の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する工程（前記第２の処理ガスの供給期間）における前記処理室内の圧力よりも大きく（高く）する。

【0172】

（付記８）
付記１乃至７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、
前記膜を形成する工程は、前記基板を処理室内に収容した状態で行われ、
前記第３の処理ガスを供給する工程を前記第２の処理ガスを供給する工程よりも先行して行う工程における前記処理室内の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくする。

【0173】

（付記９）
付記１乃至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、
前記膜を形成する工程は、前記基板を処理室内に収容した状態で行われ、
前記第３の処理ガスを供給する工程を前記第２の処理ガスを供給する工程を終了した後に行う工程における前記処理室内の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくする。

【0174】

（付記１０）
付記１乃至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３の処理ガスを供給する工程における供給条件（第３の処理ガスの供給時間、供給流量、分圧、処理室内圧力）を制御することにより、前記膜中の炭素濃度を制御する。

【0175】

（付記１１）
付記１乃至１０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の処理ガスは、その組成式中（化学構造式中、１分子中）において窒素原子の数よりも炭素原子の数の方が多いガスを含む。

【0176】

（付記１２）
付記１乃至１１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の処理ガスは、その組成式中（化学構造式中、１分子中）において炭素原子を含むリガンドを複数有するガスを含む。

【0177】

（付記１３）
付記１乃至１２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の処理ガスはアミンおよび有機ヒドラジンのうち少なくともいずれかを含む。

【0178】

（付記１４）
付記１乃至１３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の処理ガスは、炭素および水素の２元素で構成されるガスを含む。

【0179】

（付記１５）
付記１乃至１４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の処理ガスは炭化水素系ガスを含む。

【0180】

（付記１６）
付記１乃至１５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、
前記所定元素はシリコンまたは金属を含み、前記ハロゲン元素は塩素またはフッ素を含む。

【0181】

（付記１７）
本発明の他の態様によれば、
基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素、窒素および水素の３元素で構成される第２の処理ガスを供給する工程と、
前記基板に対して炭素を含む第３の処理ガスを供給する工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する工程を有する基板処理方法が提供される。

【0182】

（付記１８）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する第１ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素、窒素および水素の３元素で構成される第２の処理ガスを供給する第２ガス供給系と、
前記処理室内へ炭素を含む第３の処理ガスを供給する第３ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第２の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第３の処理ガスを供給する処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する処理を行うように、前記第１ガス供給系、前記第２ガス供給系および前記第３ガス供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

【0183】

（付記１９）
本発明のさらに他の態様によれば、
（基板処理装置の）処理室内の基板に対して所定元素とハロゲン元素とを含む第１の処理ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して炭素、窒素および水素の３元素で構成される第２の処理ガスを供給する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して炭素を含む第３の処理ガスを供給する手順と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、前記所定元素、炭素および窒素を含む膜を形成する手順をコンピュータに実行させるプログラム、および、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

【符号の説明】

【0184】

１２１ コントローラ（制御部）
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０２ 処理炉
２０３ 反応管
２０７ ヒータ
２３１ 排気管
２３２ａ ガス供給管
２３２ｂ ガス供給管
２３２ｃ ガス供給管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図8】

【図9】

【図10】

【図6】

【図7】