特許 6456893 半導体装置の製造方法、記録媒体および基板処理装置

(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】6456893

(24)【登録日】2018年12月28日

(45)【発行日】2019年1月23日

(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法、記録媒体および基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/316 20060101AFI20190110BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20190110BHJP

   C23C 16/50 20060101ALI20190110BHJP

   H01L 21/318 20060101ALI20190110BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/316 C

   C23C16/455

   C23C16/50

   H01L21/318 B

【請求項の数】14

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-186956(P2016-186956)

(22)【出願日】2016年9月26日

(65)【公開番号】特開2018-56173(P2018-56173A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2017年9月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】318009126

【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ

(72)【発明者】

【氏名】島本 聡

(72)【発明者】

【氏名】寺崎 正

(72)【発明者】

【氏名】中山 雅則

(72)【発明者】

【氏名】吉野 晃生

【審査官】 佐藤 靖史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２１９１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０９９９２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０９４６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１９３４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００９６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１４６６３２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３１６

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｃ２３Ｃ １６／５０

Ｈ０１Ｌ ２１／３１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

凸状の炭素含有膜が複数形成された基板を処理室に収容する工程と、
前記基板にシリコン含有ガスを供給し、前記凸状の炭素含有膜の表面と前記基板の表面にシリコン含有膜を形成する工程と、
前記基板に第１プラズマ化された酸素含有ガスを供給してシリコン酸素含有膜を形成する工程と、
前記シリコン酸素含有膜を形成した後、第２プラズマ化された前記酸素含有ガスを供給してシリコン酸化膜を形成する工程と、を有し、
前記シリコン含有膜を形成する工程では、
前記炭素含有膜中の炭素が脱離する温度よりも低い第１温度で前記シリコン含有ガスを供給する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記第１温度よりも高い温度で前記シリコン含有ガスを供給する第２工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項2】

前記第２プラズマは、前記第１プラズマよりもイオン成分が少ないプラズマである請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項3】

前記第１プラズマは、容量結合性プラズマであり、前記第２プラズマは誘導結合性プラズマである
請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項4】

前記シリコン含有膜の形成工程と前記シリコン酸素含有膜の形成工程は、第１処理室で行い、
前記シリコン酸素含有膜の形成工程後、前記基板を前記第１処理室と連通する第２処理室に移動させて前記シリコン酸化膜を形成する工程を行う請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項5】

凸状の炭素含有膜が複数形成された基板を処理室に収容させる手順と、
前記基板にシリコン含有ガスを供給し、前記凸状の炭素含有膜の表面と前記基板の表面にシリコン含有膜を形成させる手順と、
前記基板に第１プラズマ化された酸素含有ガスを供給してシリコン酸素含有膜を形成させる手順と、
前記シリコン酸素含有膜を形成させた後、第２プラズマ化された前記酸素含有ガスを供給してシリコン酸化膜をさせる手順と、を有し、
前記シリコン含有膜を形成させる手順では、
前記炭素含有膜中の炭素が脱離する温度よりも低い第１温度で前記シリコン含有ガスを供給させる第１手順と、
前記第１手順の後に、前記第１温度よりも高い温度で前記シリコン含有ガスを供給させる第２手順と、
をコンピュータが基板処理装置に行わせるプログラムが記録された記録媒体。

【請求項6】

前記第２プラズマは、前記第１プラズマよりもイオン成分が少ないプラズマである請求項５に記載の記録媒体。

【請求項7】

前記第１プラズマは、容量結合性プラズマであり、前記第２プラズマは誘導結合性プラズマである請求項５又は６に記載の記録媒体。

【請求項8】

前記シリコン含有膜の形成手順と前記シリコン酸素含有膜の形成手順は、第１処理室で行い、
前記シリコン酸素含有膜の形成工程後、前記基板を前記第１処理室と連通する第２処理室に移動させて前記シリコン酸化膜を形成させる手順とを行わせる請求項５乃至７のいずれか一項に記載の記録媒体。

【請求項9】

凸状の炭素含有膜が複数形成された基板が収容される処理室と、
前記基板にシリコン含有ガスを供給する第１ガス供給部と、
前記基板に酸素含有ガスを供給する第２ガス供給部と、
前記酸素含有ガスを第１プラズマ化する第１電極と、
前記酸素含有ガスを第２プラズマ化する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極とに電力を供給する高周波電源部と、を有し、
前記炭素含有膜中の炭素が脱離する温度よりも低い第１温度で前記基板にシリコン含有ガスを供給し、その後、前記第１温度よりも高い温度で前記シリコン含有ガスを供給し、前記凸状の炭素含有膜の表面と前記基板の表面にシリコン含有膜を形成した後、前記第１プラズマ化された前記酸素含有ガスを前記基板に供給してシリコン酸素含有膜を形成し、
前記シリコン酸素含有膜を形成した後に前記第２プラズマ化された前記酸素含有ガスを前記基板に供給してシリコン酸化膜を形成させるように前記第１ガス供給部と前記第２ガス供給部と前記高周波電源部とを制御する制御部と、
を有する基板処理装置。

【請求項10】

前記第１電極は、容量結合性プラズマを生成する電極であり、
前記第２電極は誘導結合性プラズマを生成する電極である
請求項９に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記処理室は、
前記基板が載置される基板支持部と、
前記シリコン含有膜を形成する第１処理室と、
前記シリコン酸化膜を形成し、前記第１処理室と連通する第２処理室と、
を有し、
前記制御部は、
前記シリコン酸素含有膜を形成した後に、前記基板支持部を、前記第１処理室から前記第２処理室に移動させて、前記第１処理室を介して前記第２処理室に前記酸素含有ガスを供給させるように前記第１ガス供給部と前記第２ガス供給部と前記高周波電源部とを制御するよう構成される
請求項９又は１０に記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記処理室は、
前記シリコン含有膜を形成する第１処理室と、
前記シリコン酸化膜を形成し、前記第１処理室と連通する第２処理室と、
を有し、
前記第２処理室の空間容積は、前記第１処理室の空間容積よりも大きく構成される請求項９又は１０に記載の基板処理装置。

【請求項13】

前記処理室は、
前記シリコン含有膜を形成する第１処理室と、
前記シリコン酸化膜を形成し、前記第１処理室と連通する第２処理室と、
を有し、
前記第２処理室は、前記第１処理室の下部に設けられる請求項９又は１０に記載の基板処理装置。

【請求項14】

前記処理室は、
前記シリコン含有膜を形成する第１処理室と、
前記シリコン酸化膜を形成し、前記第１処理室と連通する第２処理室と、
を有し、
前記第１電極は、前記第１処理室に前記酸素含有ガスを供給する分散部に設けられ、
前記第２電極は、前記第２処理室の壁に設けられる請求項９または１０に記載の基板処理装置。

【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、記録媒体および基板処理装置に関する。

【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、シリコン（Ｓｉ）等の所定元素を含む酸化膜を形成する成膜処理が行われることがある（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１−６７７４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

基板上に形成する酸化膜の膜質を向上させることが求められている。

【0005】

そこで本開示では、基板上に形成する酸化膜の膜質を向上させることが可能な技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一態様によれば、
凸状の炭素含有膜が複数形成された基板を処理室に収容する工程と、基板にシリコン含有ガスを供給し、凸状の炭素含有膜の表面と基板の表面にシリコン含有膜を形成する工程と、基板に第１プラズマ化された酸素含有ガスを供給してシリコン酸素含有膜を形成する工程と、シリコン酸素含有膜を形成した後、第２プラズマ化された酸素含有ガスを供給してシリコン酸化膜を形成する工程と、を有する技術が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示に係る技術によれば、基板上に形成する酸化膜の膜質を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。

【図2】一実施形態に係るガス供給系の概略構成図である。

【図3】一実施形態に係る基板処理装置のコントローラの概略構成図である。

【図4】一実施形態に係る各工程後の基板の状態を示す図である。

【図5】一実施形態に係る第１処理工程を示すフロー図である。

【図6】一実施形態に係る第２処理工程を示すフロー図である。

【図7】一実施形態に係る第３処理工程を示すフロー図である。

【図8】一実施形態に係る第１処理工程のシーケンス図である。

【図9】他の実施形態に係る第１処理工程の温度制御例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に本開示の実施の形態について説明する。

【0010】

＜一実施形態＞
以下、本開示の一実施形態を図面に即して説明する。

【0011】

（１）基板処理装置の構成
まず、一実施形態に係る基板処理装置について説明する。

【0012】

本実施形態に係る処理装置１００について説明する。基板処理装置１００は、例えば、絶縁膜形成ユニットであり、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。

【0013】

図１に示すとおり、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、例えば水平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）などの金属材料または、石英により構成されている。処理容器２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２００を処理する第１処理空間（第１処理室）２０１ａと第２処理空間（第２処理室）２０１ｂ、移載空間（移載室）２０３が形成されている。処理容器２０２は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂで構成される。上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間には仕切部２０４が設けられる。上部処理容器２０２ａに囲まれた空間であって、仕切部２０４よりも上方の空間を第１処理室２０１ａと呼ぶ。また、仕切部２０４よりも下方の空間であって、下部容器２０２ｂ内を排気する第２排気口１４８１よりも上方の空間を第２処理室２０１ｂと呼ぶ。また、好ましくは、第２処理室２０１ｂは、基板支持部２１０が、第２処理位置２０１ｃに位置した際に形成され、仕切部２０４よりも下方の空間であって、基板載置面２１１よりも上方の空間が第２処理室２０１ｂとなる。また、下部容器２０２ｂに囲まれた空間であって、ゲートバルブ１４９０付近を移載室２０３と呼ぶ。

【0014】

下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ１４９０に隣接した基板搬入出口１４８０が設けられており、ウエハ２００は基板搬入出口１４８０を介して図示しない搬送室と移載室２０３との間を移動する。下部容器２０２ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。更に、下部容器２０２ｂは接地されている。

【0015】

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を載置する載置面２１１と、載置面２１１を表面に持つ載置台２１２、加熱部としてのヒータ２１３を主に有する。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。また、ヒータ２１３は、温度制御部２５８に接続され温度制御可能に構成される。また、基板載置台２１２には、ウエハ２００や処理室２０１にバイアスを印加するバイアス電極２５６が設けられていても良い。バイアス電極２５６は、バイアス調整部２５７に接続され、バイアス調整部２５７によって、バイアスが調整可能に構成される。

【0016】

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、更には処理容器２０２の外部で昇降部２１８に接続されている。昇降部２１８を作動させてシャフト２１７及び支持台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。なお、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われており、処理室２０１内は気密に保持されている。

【0017】

基板載置台２１２は、ウエハ２００の搬送時には、ウエハ移載位置に移動し、ウエハ２００の第１処理時には図１の実線で示した第１処理位置（ウエハ処理位置）に移動する。また、第３処理時には、図１の破線で示した第２処理位置に移動する。なお、ウエハ移載位置は、リフトピン２０７の上端が、基板載置面２１１の上面から突出する位置である。

【0018】

具体的には、基板載置台２１２をウエハ移載位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が基板載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７がウエハ２００を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は基板載置面２１１の上面から埋没して、基板載置面２１１がウエハ２００を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０７は、ウエハ２００と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。

【0019】

（排気系）
処理室２０１（上部容器２０２ａ）の内壁には、処理室２０１の雰囲気を排気する第１排気部としての第１排気口２２１が設けられている。第１排気口２２１には排気管２２４が接続されており、排気管２２４には、処理室２０１内を所定の圧力に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の圧力調整器２２７と真空ポンプ２２３が順に直列に接続されている。主に、第１排気口２２１、排気管２２４、圧力調整器２２７により第一の排気系（排気ライン）が構成される。なお、真空ポンプ２２３も第一の排気系の構成としても良い。また、移載室２０３の内壁側面には、移載室２０３の雰囲気を排気する第２排気口１４８１が設けられている。また、第２排気口１４８１には排気管１４８２が設けられている。排気管１４８２には、圧力調整器２２８が設けられ、移載室２０３内の圧力を所定の圧力に排気可能に構成されている。また、移載室２０３を介して処理室２０１内の雰囲気を排気することもできる。

【0020】

（ガス導入口）
処理室２０１の上部に設けられるシャワーヘッド２３４の上面（天井壁）には、処理室２０１内に各種ガスを供給するためのガス導入口２４１が設けられている。ガス供給部であるガス導入口２４１に接続される各ガス供給ユニットの構成については後述する。

【0021】

（ガス分散ユニット）
ガス分散ユニットとしてのシャワーヘッド２３４は、バッファ室２３２、第１活性化部としての第１電極２４４を有する。第１電極２４４には、ガスをウエハ２００に分散供給する孔２３４ａが複数設けられている。シャワーヘッド２３４は、ガス導入口２４１と処理室２０１との間に設けられている。ガス導入口２４１から導入されるガスは、シャワーヘッド２３４のバッファ室２３２（分散部とも呼ぶ）に供給され、孔２３４ａを介して処理室２０１に供給される。

【0022】

なお、第１電極２４４は、導電性の金属で構成され、ガスを励起するための活性化部（励起部）の一部として構成される。第１電極２４４には、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されている。なお、蓋２３１を導電性部材で構成する際には、蓋２３１と第１電極２４４との間に絶縁ブロック２３３が設けられ、蓋２３１と第１電極部２４４の間を絶縁する構成となる。

【0023】

なお、バッファ室２３２に、ガスガイド２３５が設けられていても良い。ガスガイド２３５は、ガス導入孔２４１を中心としてウエハ２００の径方向に向かうにつれ径が広がる円錐形状である。ガスガイド２３５の下端の水平方向の径は孔２３４ａが設けられる領域の端部よりも更に外周にまで延びて形成される。ガスガイド２３５が設けられていることによって、複数の孔２３４ａそれぞれに均一にガスを供給することができ、ウエハ２００の面内に供給される活性種の量を均一化させることができる。

【0024】

（第１活性化部（第１プラズマ生成部））
第１活性化部としての第１電極２４４には、スイッチ２７４を介して整合器２５１と高周波電源部２５２が接続され、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されている。これにより、第１処理室２０１ａ内に供給されたガスを活性化させることができる。また、第１電極２４４は、容量結合型のプラズマを生成可能に構成される。具体的には、第１電極２４４は、導電性の板状に形成され、上部容器２０２ａに支持されるように構成される。第１活性化部は、少なくとも電極部２４４、整合器２５１、高周波電源部２５２で構成される。なお、第１活性化部に、インピーダンス計２５４を含めるように構成しても良い。なお、第１電極２４４と高周波電源２５２との間に、インピーダンス計２５４を設けても良い。インピーダンス計２５４を設けることによって、測定されたインピーダンスに基づいて、整合器２５１、高周波電源２５２をフィードバック制御することができる。

【0025】

（第２活性化部（第２プラズマ生成部））
第２活性化部としての第２電極３４４には、スイッチ２７４を介して整合器２５１と高周波電源部２５２が接続され、電磁波（高周波電力やマイクロ波）が供給可能に構成されている。これにより、処理室２０１ｂ内に供給されたガスを活性化させることができる。なお、第２電極３４４は、誘導結合型のプラズマを生成可能に構成されている。誘導結合型のプラズマを生成することにより、第２処理空間２０１ｂ内に大量の活性種を生成することができる。具体的には、第２電極３４４はコイル状に構成されている。更に、第２電極３４４は、石英部材３４５で囲まれ、第２電極３４４がガスに直接触れない様に構成される。また、石英部材３４５は、ガス導入口２４１から第２処理室２０１ｂに供給されるガスのガイドとしても作用し、第２処理室２０１ｂに設けられたウエハ２００に均一にガスを供給できる。また、石英部材３４５の下端は、基板載置台２１２の上端２１５よりも下側に位置する様に基板支持部２０１を配置させることが好ましい。なお、この配置位置を第２処理位置２０１ｃと呼ぶ。この様に配置させることにより、基板載置台２１２の周囲に、ガス排気路３５５を形成させることができ、ウエハ２００の外周から均一にガスを排気させることができる。なお、スイッチ２７４を設けずに、整合器３５１と高周波電源部３５２を設けて高周波電源部３５２から第２電極３４４に電力を供給可能に構成しても良い。

【0026】

（ガス供給系）
ガス導入口２４１には、ガス供給管１５０が接続されている。ガス供給管１５０からは、後述の第１ガス、第２ガス、第３ガス、第４ガス、パージガスが供給される。

【0027】

図２に、第１ガス供給部、第２ガス供給部、第３ガス供給部、第４ガス供給部、パージガス供給部等のガス供給系の概略構成図を示す。

【0028】

図２に示す様に、ガス供給管１５０には、ガス供給管集合部１４０が接続されている。ガス供給管集合部１４０には、第１ガス（処理ガス）供給管１１３ａ、パージガス供給管１３３ａ、第２ガス（処理ガス）供給管１２３ａ、第３ガス（改質ガス）供給管１４３ａ、第４ガス（添加ガス）供給管１５３ａが接続される。

【0029】

（第１ガス供給部）
第１ガス供給部には、第１ガス供給管１１３ａ、マスフロ―コントローラ（ＭＦＣ）１１５、バルブ１１６が設けられている。なお、第１ガス供給管１１３ａに接続される第１ガス供給源１１３を第１ガス供給部に含めて構成しても良い。また、処理ガスの原料が液体や固体の場合には、気化器１８０が設けられていても良い。

【0030】

（第２ガス供給部）
第２ガス供給部には、第２ガス供給管１２３ａ、ＭＦＣ１２５、バルブ１２６が設けられている。なお、第２ガス供給管１２３ａに接続される第２ガス供給源１２３を第２ガス供給部に含めて構成しても良い。
なお、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）１２４を設けて、第２ガスを活性化させるように構成しても良い。

【0031】

（パージガス供給部）
パージガス供給部には、パージガス供給管１３３ａ、ＭＦＣ１３５、バルブ１３６が設けられている。なお、パージガス供給管１３３ａに接続されるパージガス供給源１３３をパージガス供給部に含めて構成しても良い。

【0032】

（第３ガス供給部）
第３ガス供給部（改質ガス供給部）には、第３ガス供給管１４３ａ、ＭＦＣ１４５、バルブ１４６が設けられている。なお、第３ガス供給管１４３ａに接続される第３ガス供給源１４３を第３ガス供給部に含めて構成しても良い。
なお、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）１４４を設けて、第３ガスを活性化させるように構成しても良い。

【0033】

（第４ガス供給部）
第４ガス供給部（添加ガス供給部）には、第４ガス供給管１５３ａ、ＭＦＣ１５５、バルブ１５６が設けられている。なお、第３ガス供給管１４３ａに接続される第４ガス供給源１５３を第４ガス供給部に含めて構成しても良い。
なお、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ）１５４を設けて、第４ガスを活性化させるように構成しても良い。

【0034】

（制御部）
図１に示すように基板処理装置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２６０を有している。

【0035】

コントローラ２６０の概略を図３に示す。制御部（制御手段）であるコントローラ２６０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２６０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２６０ｂ、記憶装置２６０ｃ、Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、内部バス２６０ｅを介して、ＣＰＵ２６０ａ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２６０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２６１や、外部記憶装置２６２、受信部２８５などが接続可能に構成されている。

【0036】

記憶装置２６０ｃ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２６０ｃ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、ウエハ２００への処理に用いるプロセスレシピを設定するまでの過程で生じる演算データや処理データ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２６０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。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。また、ＲＡＭ２６０ｂは、ＣＰＵ２６０ａによって読み出されたプログラム、演算データ、処理データ等のデータ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。

【0037】

Ｉ／Ｏポート２６０ｄは、ゲートバルブ１４９０、昇降部２１８、温度制御部２５８、圧力調整器２２７、真空ポンプ２２３、整合器２５１（３５１）、高周波電源部２５２（３５２）、ＭＦＣ１１５，１２５，１３５、１４５、１５５、バルブ１１６，１２６，１３６，１４６，１５６，２２８、（ＲＰＵ１２４，１４４，１５４、気化器１８０、）バイアス制御部２５７等に接続されている。また、インピーダンス計２５４（３５４）等にも接続されていても良い。また、スイッチ２７４にも接続されていても良い。

【0038】

演算部としてのＣＰＵ２６０ａは、記憶装置２６０ｃからの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２６１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２６０ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。また、受信部２８５から入力された設定値と、記憶装置２６０ｃに記憶されたプロセスレシピや制御データとを比較・演算して、演算データを算出可能に構成されている。また、演算データから対応する処理データ（プロセスレシピ）の決定処理等を実行可能に構成されている。そして、ＣＰＵ２６０ａ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１４９０の開閉動作、昇降部２１８の昇降動作、温度制御部２５８を介してヒータ２１３への電力供給動作、圧力調整器２２７の圧力調整動作、真空ポンプ２２３のオンオフ制御、ＭＦＣ１１５，１２５，１３５、１４５、１５５でのガス流量制御動作、ＲＰＵ１２４，１４４，１５４のガスの活性化動作、バルブ１１６，１２６，１３６，１４６，１５６，２２８でのガスのオンオフ制御、整合器２５１の電力の整合動作、高周波電源部２５２の電力制御、バイアス制御部２５７の制御動作、インピーダンス計２５４（３５４）が測定した測定データに基づいた整合器２５１（３５１）の整合動作や、高周波電源２５２（３５２）の電力制御動作、スイッチ２７４のＯＮ／ＯＦＦ動作等を制御するように構成されている。各構成の制御を行う際は、ＣＰＵ２６０ａ内の送受信部が、プロセスレシピの内容に沿った制御情報を送信/受信することで制御する。

【0039】

なお、コントローラ２６０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）２６２を用意し、係る外部記憶装置２６２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２６０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２６２を介して供給する場合に限らない。例えば、受信部２８５やネットワーク２６３（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２６２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２６０ｃや外部記憶装置２６２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２６０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２６２単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合が有る。

【0040】

（２）基板処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ２００上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）を形成する基板処理シーケンスの例について、図４〜図１０を用いて説明する。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２６０により制御される。

【0041】

図４，図５，図６，図７に示す基板処理工程では、第１温度としたウエハ２００に対してアミノシランガス、ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６：ＤＳ）ガスを供給し、ウエハ２００上に、Ｓｉ含有膜４０３を形成する第１処理工程（成膜工程）と、
ウエハ２００上に第１プラズマを生成してＳｉ含有膜４０３を酸化し、シリコン酸素含有膜４０４を形成する第２処理工程（酸化工程）と、
ウエハ２００上に第２プラズマを生成してシリコン酸素含有膜４０４をトリートメントし、シリコン酸化膜４０５を形成する第３処理工程（トリートメント工程）と、
を同一の処理室２０１内で行う。

【0042】

上述の成膜工程では、図８にガス供給タイミングを示すように、
ウエハ２００に対して第１ガスとしてのアミノシランガスを供給する工程Ｓ２０３と、
ウエハ２００に対して第２ガスとしてのＤＳガスを供給する工程Ｓ２０５と、
を交互に行うサイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上にＳｉ含有膜４０３を形成する。

【0043】

本明細書において、「ウエハ」という言葉を用いた場合には、「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その積層体（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。

【0044】

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有る。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（又は膜）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（又は膜）を直接形成する」ことを意味する場合や、「ウエハ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最表面の上に所定の層（又は膜）を形成する」ことを意味する場合が有る。

【0045】

なお、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。

【0046】

（基板搬入工程Ｓ２０１）
基板処理に際しては、先ず、ウエハ２００を第１処理室２０１ａに搬入させる。具体的には、基板支持部２１０を昇降部２１８によって下降させ、リフトピン２０７が貫通孔２１４から基板支持部２１０の上面側に突出させた状態にする。また、処理室２０１（２０１ａ，２０１ｂ）内や移載室２０３を所定の圧力に調圧した後、ゲートバルブ１４９０を開放し、ゲートバルブ１４９０からリフトピン２０７上にウエハ２００を載置させる。ウエハ２００をリフトピン２０７上に載置させた後、ゲートバルブ１４９０を閉じ、昇降部２１８によって基板支持部２１０を所定の位置まで上昇させることによって、ウエハ２００が、リフトピン２０７から基板支持部２１０へ載置されるようになる。なお、図４に示す様に、ウエハ２００は、表面層４０１上に、凸状の炭素含有膜４０２が複数形成されている。この炭素含有膜４０２は、ダブルパターニングで用いられるコアとして形成されている。例えば、炭素含有膜４０２は炭素膜である。表面層４０１は、例えば、シリコン基板の表面で形成される。また、好ましくは、凸状の炭素含有膜４０２は、ライン状に形成される。この様なライン状のコアは、ダブルパターニングが終わるまで、形状を維持させる必要がある。しかし、以下の原因により、コアの形状が変化する課題がある。例えば、炭素が脱離することにより発生することがある。また、他の膜の中の元素や、他の膜の形成時に供給されるガスと炭素が反応して脱離することにより発生することがある。

【0047】

（減圧・昇温工程Ｓ２０２）
続いて、第１処理室２０１ａ内が所定の圧力（真空度）となるように、排気管２２４を介して第１処理室２０１ａ内を排気する。この際、圧力センサ（不図示）が計測した圧力値に基づき、圧力調整器２２７としてのＡＰＣバルブの弁の開度をフィードバック制御する。また、温度センサ（不図示）が検出した温度値に基づき、第１処理室２０１ａ内が所定の温度となるようにヒータ２１３への通電量をフィードバック制御する。具体的には、基板支持部２１０をヒータ２１３により予め加熱しておき、ウエハ２００又は基板支持部２１０の温度変化が無くなってから一定時間置く。この間、処理室２０１内に残留している水分あるいは部材からの脱ガス等が有る場合は、真空排気やＮ_２ガスの供給によるパージによって除去しても良い。これで成膜プロセス前の準備が完了することになる。なお、処理室２０１内を所定の圧力に排気する際に、一度、到達可能な真空度まで真空排気しても良い。

【0048】

このときのヒータ２１３の温度は、１００〜６００℃、好ましくは１００〜５００℃、より好ましくは２５０〜４５０℃の範囲内の一定の温度となるように設定する。

【0049】

なお、好ましくは、ウエハ２００が所定の温度に到達する前に、真空排気と不活性ガスの供給とを繰り返すサイクルパージを行う。これにより、第１処理室２０１ａ中の酸素濃度を低下させ、残留酸素と炭素膜４０２との反応を抑制させることができる。

【0050】

（成膜工程Ｓ３０１）
続いて、第１処理として、ウエハ２００にＳｉ含有膜４０３を成膜する例について説明する。成膜工程Ｓ３０１の詳細について、図４、図５、図８を用いて説明する。

【0051】

ウエハ２００が基板支持部２１０に載置され、第１処理室２０１ａ内の雰囲気が安定した後、Ｓ２０３〜Ｓ２０７のステップが行われる。

【0052】

（第１ガス供給工程Ｓ２０３）
第１ガス供給工程Ｓ２０３では、第１ガス供給部から第１処理室２０１ａ内に第１ガス（処理ガス）としてのアミノシランガスを供給する。具体的には、第１ガス供給源１１３から供給されたアミノシランガスをＭＦＣ１１５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給する。流量調整されたアミノシランガスは、バッファ室２３２を通り、シャワーヘッド２３４のガス供給孔２３４ａから、減圧状態の第１処理室２０１ａ内に供給される。また、排気系による処理室２０１内の排気を継続し第１処理室２０１ａ内の圧力を所定の圧力範囲（第１圧力）となるように制御する。このとき、ウエハ２００に対してアミノシランガスが供給されることとなる。アミノシランガスは、所定の圧力（第１圧力：例えば１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下）で第１処理室２０１ａ内に供給する。このようにして、ウエハ２００にアミノシランガスを供給する。アミノシランガスが供給されることにより、ウエハ２００上に、シリコン含有層が形成される。ここで、アミノシランガスは、具体的には、以下が有る。ブチルアミノシラン（ＢＡＳ）ガス、ビスターシャリブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）ガス、ジメチルアミノシラン（ＤＭＡＳ）ガス、ビスジメチルアミノシラン（ＢＤＭＡＳ）ガス、トリスジメチルアミノシラン（３ＤＭＡＳ）ガス、ジエチルアミノシラン（ＤＥＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（ＢＤＥＡＳ）ガス、ジプロピルアミノシラン（ＤＰＡＳ）ガス、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガス。また、ここで、シリコン含有層とは、シリコン（Ｓｉ）を主成分とする層であって、炭素（Ｃ）、塩素（Ｃｌ）、窒素（Ｎ）の内少なくとも一つ以上を含む層である。以下では、シリコンと炭素を含む層の場合を説明する。

【0053】

（第１パージ工程Ｓ２０４）
ウエハ２００上にシリコン含有層が形成された後、第1ガス供給管１１３ａのガスバルブ１１６を閉じ、アミノシランガスの供給を停止する。第１ガスを停止することで、処理室２０１中に存在する第１ガスや、バッファ室２３２の中に存在する処理ガスを第１の排気部から排気されることにより第１パージ工程Ｓ２０４が行われる。

【0054】

また、第１パージ工程Ｓ２０４では、単にガスを排気（真空引き）してガスを排出すること以外に、パージガス供給源１３３より不活性ガスを供給して、残留ガスを押し出すことによる排出処理を行うように構成しても良い。この場合、バルブ１３６を開け、ＭＦＣ１３５で不活性ガスの流量調整を行う。また、真空引きと不活性ガスの供給を組み合わせて行っても良い。また、真空引きと不活性ガスの供給を交互に行うように構成しても良い。

【0055】

所定の時間経過後、バルブ１３６を閉じて、不活性ガスの供給を停止する。なお、バルブ１３６を開けたまま不活性ガスの供給を継続しても良い。

【0056】

このときのヒータ２１３の温度は、ウエハ２００への第１ガス供給時と同様の温度となるように設定する。不活性ガス供給系から供給するパージガスとしてのＮ_２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜２００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。パージガスとしては、Ｎ_２ガスの他、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，Ｘｅ等の希ガスを用いても良い。

【0057】

（第２ガス供給工程Ｓ２０５）
第１パージ工程Ｓ２０４の後、第２ガス供給部から、第１処理室２０１ａ内に第２ガス（処理ガス）としての、ＤＳガスを供給する。具体的には、バルブ１２６を開け、ガス導入口２４１、バッファ室２３２、複数の孔２３４ａを介して、第１処理室２０１ａ内にＤＳガスを供給する。なお、第２ガスは、ウエハ２００を処理する処理ガスや、第１ガス，シリコン含有層，ウエハ２００と反応する反応ガスとも呼ばれる。なお、第２ガスは、シリコンと水素の化合物であれば良く、Ｓｉ_２Ｈ_６に限るものでは無い。

【0058】

このとき、ＤＳガスの流量が所定の流量となるようにＭＦＣ１２５を調整する。なお、ＤＳガスの供給流量は、例えば、１ｓｃｃｍ以上１００００ｓｃｃｍ以下である。

【0059】

ＤＳガスがウエハ２００上に形成されているシリコン含有層に供給されると、シリコン含有層が改質され、所定の厚さのＳｉ層が形成される。Ｓｉ層は、例えば、第１処理室２０１ａ内の圧力、ＤＳガスの流量、ウエハ２００の温度、等に応じて、所定の厚さ、所定の分布で形成される。

【0060】

所定の時間経過後、バルブ１２６を閉じ、ＤＳガスの供給を停止する。

【0061】

このときのヒータ２１３の温度は、ウエハ２００への第１ガス供給時と同様の温度となるように設定される。

【0062】

（第２パージ工程Ｓ２０６）
第１パージ工程Ｓ２０４と同様の動作によって、第２パージ工程Ｓ２０６が行われる。例えば、処理室２０１中に存在するＤＳガスや、バッファ室２３２の中に存在するＤＳガスは、ＤＳガスの供給を停止することで、第１の排気部から排気されることにより第２パージ工程Ｓ２０６が行われる。また、バッファ室２３２と処理室２０１にパージガスを供給することによって、パージしても良い。

【0063】

（判定工程Ｓ２０７）
第２パージ工程Ｓ２０６の終了後、コントローラ２６０は、上記の成膜工程Ｓ３０１（Ｓ２０３〜Ｓ２０６）が所定のサイクル数ｎが実行されたか否かを判定する。即ち、ウエハ２００上に所望の厚さのＳｉ含有膜４０３が形成されたか否かを判定する。上述したステップＳ２０３〜Ｓ２０６を１サイクルとして、このサイクルを少なくとも１回以上行う（ステップＳ２０７）ことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＳｉ含有膜４０３を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰返すことが好ましい。これにより、ウエハ２００上に所定膜厚のＳｉ含有膜４０３が形成される。また、ここで、Ｓｉ含有膜４０３は、Ｓｉを主成分とする膜であって、Ｃ，Ｃｌ，Ｎの内少なくとも一つ以上が残留している膜である。以下では、Ｃが残留している場合を説明する。

【0064】

判定工程Ｓ２０７で、成膜工程Ｓ３０１が所定回数実施されていないとき（Ｎｏ判定のとき）は、成膜工程Ｓ３０１のサイクルを繰り返し、所定回数実施されたとき（Ｙｅｓ判定のとき）は、成膜工程Ｓ３０１を終了し、第２処理工程Ｓ３０２を実行させる。

【0065】

（第２処理（酸化処理）工程Ｓ３０２）
続いて、第２処理として、ウエハ２００に成膜されたＳｉ含有膜４０３を酸化処理（する例について説明する。第２処理工程Ｓ３０２の詳細について、図４、図６を用いて説明する。

【0066】

（基板調整工程Ｓ３０３）
第２処理に際しては、先ず、第１処理室２０１ａ内を所定の圧力に調圧する。また、バイアス電極２５６の電位を調整しても良い。これらの調整後、第３ガス供給工程Ｓ３０４を行う。ここでは、ウエハ２００の温度は、第１処理時と同程度になるようにヒータ２１３の温度を調整する。

【0067】

なお、ここで、Ｓｉ含有膜４０３に含まれるＳｉ原子の移動（マイグレーション）や、Ｓｉ含有膜４０３からのＳｉの脱離（サーマルエッチング）が発生を抑制させるため、ウエハ２００の温度を第１処理時よりも低くなるように構成しても良い。

【0068】

マイグレーションは熱エネルギーによりＳｉ原子が熱振動することにより発生する。それ故、マイグレーションを抑制させるには、温度を下げることが好ましい。例えば、第１処理時よりも低くなるように温度調整し、後述の第１プラズマを発生させる直前に、第１処理時の温度と同程度になるように調整しても良い。Ｓｉ原子のマイグレーションを抑制させることによって、Ｓｉ含有膜４０３の形状（例えば膜厚）の変化を抑制することができる。Ｓｉ原子がマイグレーションすることにより、局所的に表面粗さ（ラフネス）が変化し、半導体デバイスの特性に影響を与える課題が有る。サーマルエッチングは、Ｓｉが昇華することにより発生する。

【0069】

（第３ガス供給工程Ｓ３０４）
第３ガス供給工程Ｓ３０４では、第３ガス供給系から第１処理室２０１ａ内に第３ガス（酸化ガス）として酸素（Ｏ_２）ガスを供給する。具体的には、第３ガス供給源１４３から供給されたＯ_２ガスをＭＦＣ１４５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給する。流量調整されたＯ_２ガスは、バッファ室２３２を通り、シャワーヘッド２３４のガス供給孔２３４ａから、減圧状態の第１処理室２０１ａ内に供給される。また、第１排気口２２１から第１処理室２０１ａ内の雰囲気の排気を継続し第１処理室２０１ａ内の圧力を所定の圧力範囲（第２圧力）となるように制御する。このとき、ウエハ２００に対してＯ_２ガスが供給されることとなる。Ｏ_２ガスは、所定の圧力（第２圧力：例えば１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下）で第１処理室２０１ａ内に供給する。

【0070】

（第１プラズマ生成工程Ｓ３０５）
高周波電源部２５２から、整合器２５１を介して第１電極２４４に高周波電力を供給する。第１電極２４４に高周波電力が供給されることによって、孔２３４ａ内や、第１処理室２０１ａ内に第３ガスのプラズマ（第１プラズマ）が生成される。第１プラズマには、第３ガスの活性種が含まれる。活性化されたＯ_２が、ウエハ２００上に形成されているＳｉ含有膜４０３に供給されると、Ｓｉ含有膜４０３が改質され、シリコン酸素含有（ＳｉＯ）膜４０４が形成される。この様に、第１電極２４４を用いて、ウエハ２００の直上にプラズマを生成することによって、イオン成分を多く含む活性種をウエハ２００に供給することができる。これにより、Ｓｉ含有膜４０３の表面のみを酸化させることができる。Ｓｉ含有膜４０３の表面が酸化されることによって、Ｓｉの凝集や脱離を抑制させることができ、最終的に形成されるＳｉＯ膜の表面ラフネスの悪化を回避することが可能となる。一方で、Ｓｉ含有膜４０３の内部には炭素が残留する可能性が有る。残留した炭素は、次の第３処理工程で除去することが可能となる。なお、ここで、第１電極２４４を用いて生成する第１プラズマは、容量結合性プラズマであるため、ウエハ２００に供給されるイオン成分の量は、後述の第２プラズマ中に含まれるイオン成分よりも多く構成される。

【0071】

所定時間、第１プラズマを生成して処理した後、第１電極２４４への電力供給および第３ガスの供給を停止させて、第１処理室２０１ａ内の雰囲気を排気させる。なお、第１処理室２０１ａ内を排気させる際には、上述の第１パージ工程Ｓ２０４と同様のパージを行っても良い。

【0072】

なお、高周波電力の供給は、第３ガスの供給の後に開始しているが、第３ガスの供給開始前から高周波電力を供給されるように構成しても良い。

【0073】

また、基板載置台２１２内に設けられたバイアス電極２５６の電位をバイアス調整部２５７によって調整させることによって、ウエハ２００への荷電粒子の供給量を調整させることもできる。

【0074】

また、第２処理は、第１処理を行った処理室を同じ処理室（第１処理室２０１ａ）内で行うことが好ましい。同じ処理室で処理することによって、Ｓｉ含有膜４０３中のＳｉ原子のマイグレーションを抑制することができる。

【0075】

（第３処理（トリートメント処理）工程Ｓ４０２）
続いて、第３処理として、ウエハ２００に成膜されたシリコン酸素含有膜４０４をトリートメント処理する例について説明する。第３処理工程Ｓ４０２の詳細について、図７を用いて説明する。

【0076】

（基板位置調整工程Ｓ４０３）
第３処理に際しては、先ず、ウエハ２００を図１における点線で示す第２処理位置２０１ｃまで下降させる。具体的には、基板支持部２１０を昇降部２１８によって下降する。この時、ウエハ２００は、第１処理室２０１ａの下部空間であり、第１処理室２０１ａと連通する第２処理室２０１ｂ内に位置される。また、第２処理室２０１ｂ内を所定の圧力に調圧する。この調圧では、第１排気口２２１からの排気を止め、第２排気口１４８１から排気する。また、ヒータ２１３の温度や、バイアス電極２５６の電位を調整しても良い。これらの調整後、第３ガス供給工程Ｓ３０４を行う。

【0077】

（第３ガス供給工程Ｓ４０４）
第３ガス供給工程Ｓ４０４では、第３ガス供給系から第２処理室２０１ｂ内に第３ガス（トリートメントガス）として酸素（Ｏ_２）ガスを供給する。具体的には、第３ガス供給源１４３から供給されたＯ_２ガスをＭＦＣ１４５で流量調整した後、基板処理装置１００に供給する。流量調整されたＯ_２ガスは、バッファ室２３２を通り、シャワーヘッド２３４のガス供給孔２３４ａから、減圧状態の第１処理室２０１ａを介して、第２処理室２０１ｂ内に供給される。また、第２排気口１４８１から第２処理室２０１ｂ内の雰囲気の排気を継続し第２処理室２０１ｂ内の圧力を所定の圧力範囲（第２圧力）となるように制御する。このとき、ウエハ２００に対してＯ_２ガスが供給されることとなる。Ｏ_２ガスは、所定の圧力（第３圧力：例えば１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下）で第２処理室２０１ｂ内に供給する。

【0078】

（第２プラズマ生成工程Ｓ４０５）
ここで、スイッチ２７４を切り替え、高周波電源２５２から第２電極３４４に電力を供給可能にする。スイッチ２７４の切り替え後、石英部材３４５内に設けられた第２電極３４４に高周波電力を供給する。第２電極３４４に高周波電力が供給されることによって、第２処理室２０１ｂ（第２電極３４４間）内に第３ガスの第２プラズマ（第３ガスの活性種）が生成される。活性化されたＯ_２が、ウエハ２００上に形成されているシリコン酸素含有膜４０４に供給されると、トリートメント処理が行われる。具体的には、活性化されたＯ_２中の酸素成分が、シリコン酸素含有膜４０４中に残留するＣを除去させる。このときＣは炭酸（ＣＯ）ガスとして排出される。また、活性化されたＯ_２中の酸素成分は、除去されたＣのサイトや、他のサイトに入りこみシリコン酸素含有膜４０４の特性が改善（改質）される。これにより、シリコン酸化（ＳｉＯ）膜４０５が形成される。なお、ここで、第２プラズマは、コイル状の第２電極３４４で生成しているため、誘導結合性プラズマとなる。誘導結合性プラズマでは、電極とウエハ２００の距離に関わらずプラズマを発生させることができるため、ウエハ２００と電極との位置を調整することによって、ウエハ２００に供給されるイオン成分の量を、上述の容量結合性プラズマで供給されるイオン成分量よりも少なくすることができる。

【0079】

所定時間プラズマを生成し、処理した後、第２電極３４４への電力供給および第３ガスの供給を停止させて、第２処理室２０１ｂ内の雰囲気を排気させる。なお、第２処理室２０１ｂを排気させる際には、上述の第１パージ工程Ｓ２０４と同様のパージを行っても良い。なお、ここでの排気は、第１排気口２２１からの排気を併用するようにしても良い。第１排気口２２１からも排気することで、排気時間を短縮することができる。

【0080】

（搬送圧力調整工程Ｓ２０８）
プラズマ生成工程Ｓ３０５の後、搬送圧力調整工程Ｓ２０８では、第２処理室２０１ｂ内や移載室２０３が所定の圧力（真空度）となるように、第２排気口１４８１を介して排気する。なお、この搬送圧力調整工程Ｓ２０８の間や前や後で、ウエハ２００の温度が所定の温度まで冷却するようにリフタピン２０７で保持するように構成しても良い。なお、ここでの排気は、第１排気口２２１からの排気を併用するようにしても良い。第１排気口２２１からも排気することで、排気時間を短縮することができる。

【0081】

（基板搬出工程Ｓ２０９）
搬送圧力調整工程Ｓ２０８で第２処理室２０１ｂ内が所定圧力になった後、ゲートバルブ１４９０を開き、移載室２０３から図示しない真空搬送室にウエハ２００を搬出する。

【0082】

本実施例においては、第１処理時に第１ガスとしてアミノシラン、第２ガスとしてＤＳを使用してＳｉ含有膜４０３を成膜し、第２処理時に第３ガスとしてＯ_２を用いてＳｉ含有膜４０３を酸化処理してシリコン酸素含有膜４０４を形成し、第３処理時に第３ガスとしてＯ_２を用いてシリコン酸素含有膜４０４をトリートメント処理したが、これに限るものでは無い。例えば、ＴｉＮ膜を成膜する場合には、第１ガスとしてＴｉＣｌ_４、第２ガスとしてＮＨ_３、第３ガスとしてＮＨ_３を用いても良い。また、ＳｉＮ膜を成膜する場合には、第１ガスとしてアミノシラン、第２ガスとしてＮＨ_３、第３ガスとしてＮＨ_３を用いても良い。また、ＨｆＯ膜を成膜する場合には、第１ガスとしてＨｆＣｌ_４又はＴＥＭＡＨ、第２ガスとしてＯ_２、第３ガスとしてＯ_２を用いても良い。

【0083】

また、トリートメント処理する際、第３ガスに加えて第４ガスを供給しても良い。例えば、第３ガスに酸素含有ガスとしてのＯ_２ガスを用い、第４ガスに水素含有ガスとしてのＨ_２ガスを用いる。このように、水素含有ガスを添加することにより、所定の膜中に存在する不純物（Ｃｌ、Ｃ、Ｎ）等を除去しながら、膜を構成する元素を補給することが可能となる。この場合は、例えば、Ｃｌを除去しながら酸素元素を補給できる。具体的には第３ガスにＯ_２ガスを用い、第４ガスにＨ_２ガスを用いる。

【0084】

また、第１処理時に生成される活性種密度と第２処理時に生成される活性種密度は、第１処理＜第２処理とすると良い。すなわち、第２処理時に生成される活性種密度を前記第１処理時に生成される活性種密度よりも高くすると良い。
また、第１処理時は、サイクリック処理であるため、第１処理室２０１ａの容積を小さくする必要が有る

【0085】

第１処理（成膜処理）時と第２処理（酸化処理）時のガス排気部は、第１排気口２２１を用い、第３処理（トリートメント処理）時のガス排気経部は、第２排気口１４８１を用いる。

【0086】

第１処理室２０１ａは第１処理（成膜処理）時に用いられ、第２処理室２０１ｂは、第１処理室の下側空間に設けられ、第３処理（トリートメント処理）時に用いられる。

【0087】

また、第３処理時には、ウエハ２００の上面が第２電極３４４よりも下側、かつ、ウエハ２００の側面が第２電極３４４の石英部材３４５と対向する位置に下げられて処理される。ウエハ２００の上面を第２電極３４４よりも下側に位置させることにより、第２電極３４４で生成される活性種の内、イオン成分がウエハ２００に到達する量を低減することが可能となる。また、ウエハ２００の側面が第２電極３４４の石英部材３４５と対向する位置にすることにより、基板載置台２１２と石英部材３４５との間に、ガス排気路３５５を形成することができ、基板載置台２１２の周囲からトリートメントガスを排出することができ、トリートメントの処理均一性を向上させることが可能となる。

【0088】

以上、本開示の一実施形態を具体的に説明したが、本開示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。以下に、本開示の他の形態について、図９を用いて説明する。
＜他の実施形態＞
炭素含有膜４０２は、膜を形成する炭素が処理中に脱離してしまう。この脱離量は、温度に比例するため、低温でＳｉ含有膜４０３を形成することが望ましい。しかしながら、低温にした場合、Ｓｉ含有膜４０３の成膜速度が低下する課題が有る。そこで、脱離を抑制しつつ成膜速度を上げるため、図９に示す様に第１処理工程Ｓ３０１中のウエハ２００の温度を変える方法が有る。図９に示す様に、第１処理工程を２つのＳｔｅｐに分け、ウエハ２００の表面層４０１と炭素含有膜４０２の表面が覆われるまでをＳｔｅｐ１として、脱離を抑制する温度で成膜し、その後、温度を上げたＳｔｅｐ２を行う。なお、Ｓｔｅｐ１とＳｔｅｐ２のそれぞれでは、図８に示すガス供給シーケンスを行う。この様にすることで、炭素含有膜４０２からの炭素の脱離を抑制しつつ、Ｓｉ含有膜の成膜速度の低下を抑制することができる。なお、温度の変更中もＳｔｅｐ２の一部として、第１処理ガスと第２処理ガスの供給を行っても良い。

【0089】

また、上述では、第１ガスと第２ガスを交互に供給して成膜する方法について記したが、他の方法にも適用可能である。例えば、第１ガスと第２ガスの供給タイミングが重なる様な方法である。具体的には、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や、サイクリックＣＶＤ法が有る。ＣＶＤ法を用いることによって、基板処理工程を短縮化させることができる。

【0090】

また、上述では、第１処理、第２処理、第３処理を同じ基板処理装置で行う様に構成したが、これに限らず、別々の基板処理装置で行う様に構成しても良い。

【0091】

また、上述では、第１処理ガスとしてアミノシランガスを用いたが、これに限らず、クロロシラン系ガスを用いても良い。例えば、ＤＣＳ、ＨＣＤＳ、ＭＣＳ等が有る。シラン系のガスを用いることによって、Ｓｉ含有膜４０３中の炭素混入を抑制させることができる。

【0092】

また、第１処理ガスとして、Ｃを含むシラン原料ガス、例えば、Ｓｉ−Ｃ結合を有するシラン原料ガスを用いるようにしてもよい。例えば、第１の処理ガスとして、１，１，２，２−テトラクロロ−１，２−ジメチルジシラン（（ＣＨ_３）_２Ｓｉ_２Ｃｌ_４、略称：ＴＣＤＭＤＳ）ガス、ビストリクロロシリルメタン（（ＳｉＣｌ_３）_２ＣＨ_２、略称：ＢＴＣＳＭ）ガス等を用いるようにしてもよい。

【0093】

また、上述では、第１処理、第２処理、第３処理を同じ温度帯で行う様に構成したが、これに限らず、温度を変化させても良い。例えば、第１処理時の温度Ｔ１、第２処理時の温度Ｔ２、第３処理時の温度Ｔ３を以下の関係にすることが有る。

【0094】

Ｉ）Ｔ２＜Ｔ１＜Ｔ３
Ｔ２を低くすることによって、Ｓｉ含有膜４０３のＳｉのマイグレーションやサーマルエッチングを抑制させることができ、最終的に形成されるＳｉＯ膜４０５の表面ラフネスの悪化を回避できる。
ＩＩ）Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３
Ｔ２をＴ１よりも高い温度かつＴ３よりも低い温度に設定することで、Ｓｉ含有膜４０３中に含まれる炭素の除去効率を向上させることができる。

【0095】

また、上述では、成膜処理について記したが、他の処理にも適用可能である。例えば、プラズマを用いた拡散処理、酸化処理、窒化処理、酸窒化処理、還元処理、酸化還元処理、エッチング処理、加熱処理などが有る。例えば、反応ガスのみを用いて、基板表面や基板に形成された膜をプラズマ酸化処理や、プラズマ窒化処理する際にも本発明を適用することができる。また、反応ガスのみを用いたプラズマアニール処理にも適用することができる。これらの処理を第１処理として、その後、上述の第２処理を行わせても良い。

【0096】

また、上述では、半導体装置の製造工程について記したが、実施形態に係る発明は、半導体装置の製造工程以外にも適用可能である。例えば、液晶デバイスの製造工程、太陽電池の製造工程、発光デバイスの製造工程、ガラス基板の処理工程、セラミック基板の処理工程、導電性基板の処理工程、などの基板処理が有る。

【0097】

また、上述では、シリコン酸化膜を形成する例を示したが、他のガスを用いた成膜にも適用可能である。例えば、酸素含有膜、窒素含有膜、炭素含有膜、ホウ素含有膜、金属含有膜とこれらの元素が複数含有した膜等が有る。なお、これらの膜としては、例えば、ＡｌＯ膜、ＺｒＯ膜、ＨｆＯ膜、ＨｆＡｌＯ膜、ＺｒＡｌＯ膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＢＮ膜、ＴｉＮ膜、ＴｉＣ膜、ＴｉＡｌＣ膜などが有る。

【0098】

また、上述では、一つの処理室で一枚の基板を処理する装置構成を示したが、これに限らず、複数枚の基板を水平方向又は垂直方向に並べた装置であっても良い。

【符号の説明】

【0099】

１００ 処理装置
２００ ウエハ（基板）
２０１ａ 第１処理室
２０１ｂ 第２処理室
２０２ 処理容器
２１２ 基板載置台
２１３ ヒータ
２２１ 第１排気口
２３４ シャワーヘッド
２４４ 第１電極
２６０ コントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】