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(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】6741780
(24)【登録日】2020年7月29日
(45)【発行日】2020年8月19日
(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/316 20060101AFI20200806BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20200806BHJP
C23C 16/42 20060101ALI20200806BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20200806BHJP
【ＦＩ】
H01L21/316 X
H01L21/31 B
C23C16/42
C23C16/455
【請求項の数】19
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2018-550046(P2018-550046)
(86)(22)【出願日】2017年9月4日
(86)【国際出願番号】JP2017031727
(87)【国際公開番号】WO2018088003
(87)【国際公開日】20180517
【審査請求日】2019年4月10日
(31)【優先権主張番号】特願2016-220109(P2016-220109)
(32)【優先日】2016年11月11日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】318009126
【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ
(74)【代理人】
【識別番号】100145872
【弁理士】
【氏名又は名称】福岡 昌浩
(74)【代理人】
【識別番号】100091362
【弁理士】
【氏名又は名称】阿仁屋 節雄
(72)【発明者】
【氏名】四谷 達也
(72)【発明者】
【氏名】寺崎 昌人
(72)【発明者】
【氏名】尾崎 貴志
(72)【発明者】
【氏名】赤江 尚徳
(72)【発明者】
【氏名】西尾 昇悟
【審査官】
長谷川 直也
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１２−０２８７４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−０６１００７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００９／０１０４７７７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００４−０３９８２１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ２１／０２、２１／２０５、２１／３１−２１／３２、
２１／３６５、２１／４６９−２１／４７５、２１／８６、
Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板に対して第１ノズルより原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する期間を含み、
前記第１ノズルと前記第３ノズルとの距離Ｂを、前記第１ノズルと前記第２ノズルとの距離Ａよりも大きくする半導体装置の製造方法。
前記基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する期間を含み、
前記第１ノズルと前記第３ノズルとの距離Ｂを、前記第１ノズルと前記第２ノズルとの距離Ａよりも大きくする半導体装置の製造方法。
【請求項2】
基板に対して第１ノズルより原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する期間を含み、
前記第３ノズルを、前記第２ノズルよりも前記第１ノズルから離れた位置に配置する半導体装置の製造方法。
前記基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する期間を含み、
前記第３ノズルを、前記第２ノズルよりも前記第１ノズルから離れた位置に配置する半導体装置の製造方法。
【請求項3】
基板に対して第１ノズルより原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する期間を含み、
前記第１ノズル、前記第３ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θ２を、前記第１ノズル、前記第２ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θ１よりも大きくする半導体装置の製造方法。
前記基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する期間を含み、
前記第１ノズル、前記第３ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θ２を、前記第１ノズル、前記第２ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θ１よりも大きくする半導体装置の製造方法。
【請求項4】
１サイクルあたりの前記第２の酸素含有ガスの供給量を、１サイクルあたりの前記第１の酸素含有ガスの供給量よりも小さくする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
１サイクルあたりの前記第２の酸素含有ガスの供給流量を、１サイクルあたりの前記第１の酸素含有ガスの供給流量よりも小さくする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
１サイクルあたりの前記第２の酸素含有ガスの供給流量を、１サイクルあたりの前記第１の酸素含有ガスの供給流量の１／２０以上１／２以下の大きさとする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
前記基板上に前記酸化膜を形成する工程では、前記第３ノズルからの前記第２の酸素含有ガスの供給を連続的に行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項8】
１サイクルあたりの前記第２の酸素含有ガスの供給時間を、１サイクルあたりの前記第１の酸素含有ガスの供給時間よりも短くする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項9】
前記第１の酸素含有ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記第１の酸素含有ガスと水素含有ガスとを同時に供給する期間を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項10】
前記基板上に前記酸化膜を形成する工程では、前記基板の温度を前記原料ガスが熱分解する温度に設定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項11】
前記原料ガスは、シラン化合物、シロキサン化合物、およびシラザン化合物からなる群より選択される少なくとも１つを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項12】
前記第１の酸素含有ガスは、酸素ガス、亜酸化窒素ガス、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、オゾンガス、原子状酸素、酸素ラジカル、および水酸基ラジカルからなる群より選択される少なくとも１つを含み、
前記第２の酸素含有ガスは、酸素ガス、亜酸化窒素ガス、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、およびオゾンガスからなる群より選択される少なくとも１つを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
前記第２の酸素含有ガスは、酸素ガス、亜酸化窒素ガス、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、およびオゾンガスからなる群より選択される少なくとも１つを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項13】
前記原料ガスに含まれる主元素は半金属元素または金属元素を含み、前記酸化膜は前記主元素を含む酸化膜である請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項14】
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板に対して第１ノズルより原料ガスを供給する第１供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する第２供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する第３供給系と、
前記処理室内において、基板に対して前記第１ノズルより前記原料ガスを供給する処理と、前記基板に対して前記第２ノズルより前記第１の酸素含有ガスを供給する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する処理を行わせ、前記原料ガスを供給する処理が、前記基板に対して前記第３ノズルより前記第２の酸素含有ガスを供給する期間を含むように、前記第１供給系、前記第２供給系および前記第３供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有し、
前記第１ノズルと前記第３ノズルとの距離Ｂを、前記第１ノズルと前記第２ノズルとの距離Ａよりも大きくする基板処理装置。
前記処理室内の基板に対して第１ノズルより原料ガスを供給する第１供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する第２供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する第３供給系と、
前記処理室内において、基板に対して前記第１ノズルより前記原料ガスを供給する処理と、前記基板に対して前記第２ノズルより前記第１の酸素含有ガスを供給する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する処理を行わせ、前記原料ガスを供給する処理が、前記基板に対して前記第３ノズルより前記第２の酸素含有ガスを供給する期間を含むように、前記第１供給系、前記第２供給系および前記第３供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有し、
前記第１ノズルと前記第３ノズルとの距離Ｂを、前記第１ノズルと前記第２ノズルとの距離Ａよりも大きくする基板処理装置。
【請求項15】
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板に対して第１ノズルより原料ガスを供給する第１供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する第２供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する第３供給系と、
前記処理室内において、基板に対して前記第１ノズルより前記原料ガスを供給する処理と、前記基板に対して前記第２ノズルより前記第１の酸素含有ガスを供給する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する処理を行わせ、前記原料ガスを供給する処理が、前記基板に対して前記第３ノズルより前記第２の酸素含有ガスを供給する期間を含むように、前記第１供給系、前記第２供給系および前記第３供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有し、
前記第３ノズルを、前記第２ノズルよりも前記第１ノズルから離れた位置に配置する基板処理装置。
前記処理室内の基板に対して第１ノズルより原料ガスを供給する第１供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する第２供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する第３供給系と、
前記処理室内において、基板に対して前記第１ノズルより前記原料ガスを供給する処理と、前記基板に対して前記第２ノズルより前記第１の酸素含有ガスを供給する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する処理を行わせ、前記原料ガスを供給する処理が、前記基板に対して前記第３ノズルより前記第２の酸素含有ガスを供給する期間を含むように、前記第１供給系、前記第２供給系および前記第３供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有し、
前記第３ノズルを、前記第２ノズルよりも前記第１ノズルから離れた位置に配置する基板処理装置。
【請求項16】
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板に対して第１ノズルより原料ガスを供給する第１供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する第２供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する第３供給系と、
前記処理室内において、基板に対して前記第１ノズルより前記原料ガスを供給する処理と、前記基板に対して前記第２ノズルより前記第１の酸素含有ガスを供給する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する処理を行わせ、前記原料ガスを供給する処理が、前記基板に対して前記第３ノズルより前記第２の酸素含有ガスを供給する期間を含むように、前記第１供給系、前記第２供給系および前記第３供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有し、
前記第１ノズル、前記第３ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θ２を、前記第１ノズル、前記第２ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θ１よりも大きくする基板処理装置。
前記処理室内の基板に対して第１ノズルより原料ガスを供給する第１供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する第２供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する第３供給系と、
前記処理室内において、基板に対して前記第１ノズルより前記原料ガスを供給する処理と、前記基板に対して前記第２ノズルより前記第１の酸素含有ガスを供給する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する処理を行わせ、前記原料ガスを供給する処理が、前記基板に対して前記第３ノズルより前記第２の酸素含有ガスを供給する期間を含むように、前記第１供給系、前記第２供給系および前記第３供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有し、
前記第１ノズル、前記第３ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θ２を、前記第１ノズル、前記第２ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θ１よりも大きくする基板処理装置。
【請求項17】
基板処理装置の処理室内の基板に対して第１ノズルより原料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前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する手順と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する手順と、
前記原料ガスを供給する手順が、前記処理室内の前記基板に対して、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する期間を含むようにする手順とを、
前記第１ノズルと前記第３ノズルとの距離Ｂを、前記第１ノズルと前記第２ノズルとの距離Ａよりも大きくした状態で、コンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
前記処理室内の前記基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する手順と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する手順と、
前記原料ガスを供給する手順が、前記処理室内の前記基板に対して、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する期間を含むようにする手順とを、
前記第１ノズルと前記第３ノズルとの距離Ｂを、前記第１ノズルと前記第２ノズルとの距離Ａよりも大きくした状態で、コンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項18】
基板処理装置の処理室内の基板に対して第１ノズルより原料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前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する手順と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する手順と、
前記原料ガスを供給する手順が、前記処理室内の前記基板に対して、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する期間を含むようにする手順とを、
前記第３ノズルを、前記第２ノズルよりも前記第１ノズルから離れた位置に配置させた状態で、コンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
前記処理室内の前記基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する手順と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する手順と、
前記原料ガスを供給する手順が、前記処理室内の前記基板に対して、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する期間を含むようにする手順とを、
前記第３ノズルを、前記第２ノズルよりも前記第１ノズルから離れた位置に配置させた状態で、コンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項19】
基板処理装置の処理室内の基板に対して第１ノズルより原料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前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する手順と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する手順と、
前記原料ガスを供給する手順が、前記処理室内の前記基板に対して、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する期間を含むようにする手順とを、
前記第１ノズル、前記第３ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θ２を、前記第１ノズル、前記第２ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θ１よりも大きくした状態で、コンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
前記処理室内の前記基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する手順と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する手順と、
前記原料ガスを供給する手順が、前記処理室内の前記基板に対して、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する期間を含むようにする手順とを、
前記第１ノズル、前記第３ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θ２を、前記第１ノズル、前記第２ノズル、および前記基板の中心で形成される扇形の中心角θ１よりも大きくした状態で、コンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、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）の製造工程の一工程として、基板に対して原料ガスを供給する工程と、基板に対して酸素含有ガスを供給する工程と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、基板上に、酸化膜を形成する処理が行われることがある（例えば特許文献１参照）。【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１０−１５３７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、基板上に形成される酸化膜の平滑性および膜厚均一性を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様によれば、基板に対して第１ノズルより原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記第１ノズルとは異なる第２ノズルより第１の酸素含有ガスを供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記基板上に酸化膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルとはそれぞれ異なる第３ノズルより第２の酸素含有ガスを供給する期間を含む技術が提供される。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、基板上に形成される酸化膜の平滑性および膜厚均一性を向上させることが可能となる。【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の一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3】本発明の一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】（ａ）は本発明の一実施形態の成膜シーケンスを示す図であり、（ｂ）はその変形例を示す図である。
【図5】（ａ）は比較的低温で成膜処理を行う際における原料ガス供給時のウエハ表面の様子を示す図であり、（ｂ）は比較的高温で成膜処理を行う際の原料ガス供給時に、ウエハ表面に吸着したＳｉが移動（マイグレーション）する様子を示す図であり、（ｃ）は比較的高温で成膜処理を行う際の原料ガス供給時に、原料ガスと一緒に酸素ガスを供給することでウエハ表面に吸着したＳｉのマイグレーションが抑制される様子を示す図である。
【図6】（ａ）は実施例におけるＳｉＯ膜のウエハ面内およびウエハ間の膜厚均一性に関する評価結果を示す図であり、（ｂ）は比較例におけるＳｉＯ膜のウエハ面内およびウエハ間の膜厚均一性に関する評価結果を示す図である。
【図7】本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を横断面図で示す図であり、反応管、ノズル、排気管、ウエハ等を抜き出して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
（１）基板処理装置の構成図１に示すように、処理炉２０２は加熱機構（温度調整部）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、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。
【0010】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、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の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料により構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。反応管２０３はヒータ２０７と同様に垂直に据え付けられている。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成される。処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成される。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。【0011】
処理室２０１内には、第１ノズルとしてのノズル２４９ａ、第２ノズルとしてのノズル２４９ｂ、および、第３ノズルとしてのノズル２４９ｃが、マニホールド２０９の側壁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。【0012】
ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃには、ガス流の上流側から順に、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、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、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｆおよびバルブ２４３ｄ〜２４３ｆがそれぞれ設けられている。【0013】
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との間における平面視において円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の配列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。なお、図２に示すように、ノズル２４９ａ〜２４９ｃはそれぞれ異なるノズルである。【0014】
ノズル２４９ａ，２４９ｂは、図２に示すように平面視において、処理室２０１内に搬入されるウエハ２００を挟んで、後述する排気口２３１ａと対向（対面）するように配置されている。ノズル２４９ｂは、ノズル２４９ａの近傍に配置されている。ノズル２４９ｃは、ノズル２４９ｂよりもノズル２４９ａから離れた位置に配置されている。ノズル２４９ａ〜２４９ｃがそれぞれこのように配置されることで、ノズル２４９ａとノズル２４９ｂとの間の距離Ａと、ノズル２４９ａとノズル２４９ｃとの間の距離Ｂとは、異なる大きさとなっている（距離Ａ≠距離Ｂ）。具体的には、ノズル２４９ａとノズル２４９ｃとの間の距離Ｂは、ノズル２４９ａとノズル２４９ｂとの間の距離Ａよりも大きくなっている（距離Ｂ＞距離Ａ）。また、ノズル２４９ａ、ノズル２４９ｃ、およびウエハ２００の中心２００ａで形成される扇形の中心角θ２は、ノズル２４９ａ、ノズル２４９ｂ、およびウエハ２００の中心２００ａで形成される扇形の中心角θ１よりも大きくなっている（中心角θ２＞中心角θ１）。【0015】
上述の距離Ｂは例えば３０ｃｍ以上８０ｃｍ以下の大きさとなっており、上述の距離Ａは例えば１ｃｍ以上５ｃｍ以下の大きさとなっている。また、上述の中心角θ２は例えば９０°以上１８０°未満の範囲内の大きさとなっており、上述の中心角θ２は例えば３°以上６０°未満の範囲内の大きさとなっている。【0016】
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の中央部を向くようにそれぞれ開口しており、ウエハ２００の中央部に向けてガスを供給することが可能となっている。なお、ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、図２に示すように、平面視において、ウエハ２００を挟んで排気口２３１ａと対向（対面）するように設けられている。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ている。なお、距離Ａは、ガス供給孔２５０ａとガス供給孔２５０ｂとの間の距離と考えてもよいし、距離Ｂはガス供給孔２５０ａとガス供給孔２５０ｃとの間の距離と考えてもよい。【0017】
ガス供給管２３２ａからは、原料（原料ガス）として、例えば、所定元素（主元素）としてのシリコン（Ｓｉ）およびハロゲン元素を含むハロシラン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である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原料等のことである。ハロゲン元素には、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等が含まれる。ハロシラン原料ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含む原料ガス、すなわち、クロロシラン原料ガスを用いることができる。クロロシラン原料ガスは、Ｓｉソースとして作用する。クロロシラン原料ガスとしては、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用いることができる。【0018】
ガス供給管２３２ｂ，２３２ｃからは、反応体（反応ガス）として、例えば、酸素（Ｏ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ，２４１ｃ、バルブ２４３ｂ，２４３ｃ、ノズル２４９ｂ，２４９ｃを介して処理室２０１内へそれぞれ供給される。本明細書では、後述する成膜処理のステップ２において、ノズル２４９ｂより供給するＯ含有ガスを第１のＯ含有ガスとも称し、また、成膜処理のステップ１において、ノズル２４９ｃより供給するＯ含有ガスを第２のＯ含有ガスとも称する。第１のＯ含有ガスは、酸化源（酸化剤、酸化ガス）、すなわち、Ｏソースとして作用する。第２のＯ含有ガスは、ウエハ２００上に吸着したＳｉのマイグレーションを抑制するマイグレーション抑制ガスとして作用する。第１、第２のＯ含有ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）ガスを用いることができる。【0019】
ガス供給管２３２ａからは、反応体（反応ガス）として、例えば、水素（Ｈ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。Ｈ含有ガスは、それ単体では酸化作用は得られないが、後述する成膜処理において、特定の条件下でＯ含有ガスと反応することで原子状酸素（ａｔｏｍｉｃ ｏｘｙｇｅｎ、Ｏ）等の酸化種を生成し、酸化処理の効率を向上させるように作用する。Ｈ含有ガスとしては、例えば、水素（Ｈ２）ガスを用いることができる。【0020】
ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）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。Ｎ２ガスは、パージガス、キャリアガスとして作用する。【0021】
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、原料ガスを供給する第１供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、第１のＯ含有ガスを供給する第２供給系が構成される。第２供給系からのＯ含有ガスの供給と同時にガス供給管２３２ａからＨ含有ガスを供給する場合、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａを第２供給系に含めて考えてもよい。主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、第２のＯ含有ガスを供給する第３供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｄ〜２４１ｆ、バルブ２４３ｄ〜２４３ｆにより、不活性ガス供給系が構成される。【0022】
上述の各種供給系のうち、いずれか、或いは、全ての供給系は、バルブ２４３ａ〜２４３ｆやＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｆ等が集積されてなる集積型供給システム２４８として構成されていてもよい。集積型供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｆのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｆ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ〜２４３ｆの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｆによる流量調整動作等が、後述するコントローラ１２１によって制御されるように構成されている。集積型供給システム２４８は、一体型、或いは、分割型の集積ユニットとして構成されており、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｆ等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、集積型供給システム２４８のメンテナンス、交換、増設等を、集積ユニット単位で行うことが可能なように構成されている。【0023】
反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２３１ａが設けられている。排気口２３１ａには排気管２３１が接続されている。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。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。【0024】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９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、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の下方には、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、ウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。また、マニホールド２０９の下方には、シールキャップ２１９を降下させボート２１７を処理室２０１内から搬出した状態で、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓの上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。【0025】
基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５〜２００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、すなわち、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等の耐熱性材料により構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱板２１８が多段に支持されている。【0026】
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。温度センサ２６３は、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。【0027】
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。【0028】
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等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できるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、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。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。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、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、それら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。【0029】
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、温度センサ２６３、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ等に接続されている。【0030】
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、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、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、シャッタ開閉機構１１５ｓによるシャッタ２１９ｓの開閉動作等を制御するように構成されている。【0031】
コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。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ている。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、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。【0032】
（２）成膜処理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）を形成するシーケンス例について、図４（ａ）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１２１により制御される。
【0033】
図４（ａ）に示す成膜シーケンスでは、ウエハ２００に対してノズル２４９ａよりＨＣＤＳガスを供給するステップ１と、
ウエハ２００に対してノズル２４９ｂよりＯ２ガスを供給するステップ２と、
を非同時に行うサイクルを所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＯを含む膜としてＳｉＯ膜を形成する。
【0034】
上述のステップ１は、ウエハ２００に対して、ノズル２４９ｃよりＯ２ガスを供給する期間を含んでいる。すなわち、ステップ１は、ウエハ２００に対して、ＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを同時に供給する期間を含んでいる。また、上述のステップ２は、ウエハ２００に対して、Ｏ２ガスとＨ２ガスとを同時に供給する期間を含んでいる。Ｈ２ガスの供給は、ステップ２においてＯ２ガスの供給を行うノズル２４９ｂの近傍に配置されたノズル２４９ａより行う。【0035】
本明細書では、図４（ａ）に示す成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の変形例等の説明においても、同様の表記を用いることとする。【0036】
（ＨＣＤＳ＋Ｏ２→Ｏ２＋Ｈ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯ【0037】
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との積層体を意味する場合がある。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を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層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等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。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義である。【0038】
（ウエハチャージおよびボートロード）複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ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内へ搬入（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２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【0039】
（圧力調整および温度調整）処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって処理室２０１内が真空排気（減圧排気）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。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の成膜温度となるように、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。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。処理室２０１内の排気、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、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。
【0040】
（成膜ステップ）その後、以下のステップ１，２を順次実行する。
【0041】
［ステップ１］このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを異なるノズルより同時に供給する。
【0042】
具体的には、バルブ２４３ａ，２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ａ，２３２ｃ内へＨＣＤＳガス、Ｏ２ガスをそれぞれ流す。ＨＣＤＳガス、Ｏ２ガスは、それぞれ、ＭＦＣ２４１ａ，２４１ｃにより流量調整され、ノズル２４９ａ，２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給されて、処理室２０１内で混合され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスとＯ２ガスとが同時（一緒）に供給される。このとき同時にバルブ２４３ｄ，２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｆ内へＮ２ガスをそれぞれ流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｆにより流量調整され、ＨＣＤＳガス、Ｏ２ガスと一緒に処理室２０１内へ供給される。また、ノズル２４９ｂ内へのＨＣＤＳガス等の侵入を防止するため、バルブ２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｅ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。【0043】
ノズル２４９ｃより供給するＯ２ガスの供給流量Ｆ１は、１サイクルあたりのステップ１におけるＯ２ガス（第２のＯ含有ガス）の供給量Ｑ１が、１サイクルあたりの後述するステップ２におけるＯ２ガス（第１のＯ含有ガス）の供給量Ｑ２よりも小さくなる（Ｑ１＜Ｑ２）ような微量な流量に設定する。ステップ１におけるＯ２ガスの供給時間と、ステップ２におけるＯ２ガスの供給時間と、を同じとする場合、Ｆ１を、ステップ２においてノズル２４９ｂより供給するＯ２ガスの供給流量Ｆ２よりも小さくすることで、Ｑ１＜Ｑ２とすることが可能となる。ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の膜厚均一性等の点から、Ｆ１は、Ｆ２よりも小さくする（Ｆ１＜Ｆ２）のが好ましく、例えばＦ２の１／２０以上１／２以下、好ましくは１／１０以上１／５以下の範囲内の微量な流量とすることができる。なお、Ｆ２は、ステップ２において、ステップ１で形成された第１層を充分に酸化させることが可能な流量である。【0044】
Ｆ１がＦ２の１／２０未満となると、Ｏ２ガスによる後述するＳｉのマイグレーション抑制効果が得られなくなる場合があり、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の表面ラフネスが悪化しやすくなる。Ｆ１をＦ２の１／２０以上とすることで、マイグレーション抑制効果が得られるようになり、ＳｉＯ膜の表面ラフネスを向上させることが可能となる。Ｆ１をＦ２の１／１０以上とすることで、マイグレーション抑制効果が確実に得られるようになり、ＳｉＯ膜の表面ラフネスを確実に向上させることが可能となる。ここで「表面ラフネス」とは、ウエハ面内における膜の高低差を意味しており、表面粗さと同義である。表面ラフネスが向上するとは、この高低差が小さくなり、表面が平滑になることを意味している。表面ラフネスが悪化するとは、この高低差が大きくなり、表面が粗くなることを意味している。【0045】
Ｆ１がＦ２の１／２を超えると、過剰な気相反応が生じることで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の膜厚均一性が悪化しやすくなる場合がある。Ｆ１をＦ２の１／２以下とすることで、適正な気相反応を生じさせることができ、ＳｉＯ膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。Ｆ１をＦ２の１／５以下とすることで、気相反応を適正に抑制することができ、ＳｉＯ膜の膜厚均一性を確実に向上させることが可能となる。【0046】
本ステップにおける処理条件としては、成膜圧力（処理室２０１内の圧力）：０．１〜２０Ｔｏｒｒ（１３．３〜２６６６Ｐａ）、好ましくは、１〜１０Ｔｏｒｒ（１３３〜１３３３Ｐａ）
ＨＣＤＳガス供給流量：１〜２０００ｓｃｃｍ、好ましくは、１０〜１０００ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス供給流量Ｆ１（ノズル２４９ｃ）：１〜１０００ｓｃｃｍ、好ましくは、１〜５００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス供給流量（各ガス供給管）：１００〜１００００ｓｃｃｍ
成膜温度（ウエハ２００の温度）：４５０〜１０００℃、好ましくは、６００〜１０００℃、より好ましくは７００〜９００℃
各ガス供給時間：１〜１００秒、好ましくは１〜５０秒
が例示される。
【0047】
成膜温度が４５０℃未満となると、ウエハ２００上にＳｉＯ膜が形成されにくくなり、実用的な成膜速度が得られなくなることがある。成膜温度を４５０℃以上の温度とすることで、これを解消することが可能となる。成膜温度を６００℃以上の温度とすることで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜のフッ化水素（ＨＦ）等に対するエッチング耐性等を向上させることが可能となる。成膜温度を７００℃以上の温度とすることで、ＳｉＯ膜のエッチング耐性等をより向上させることが可能となる。【0048】
成膜温度が１０００℃を超えると、過剰な気相反応が生じることで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の膜厚均一性が悪化する場合がある。また、処理室２０１内にパーティクルが大量に発生し、成膜処理の品質を低下させる場合がある。成膜温度を１０００℃以下の温度とすることで、適正な気相反応を生じさせることができ、ＳｉＯ膜の膜厚均一性を向上させ、また、処理室２０１内におけるパーティクルの発生を抑制することが可能となる。成膜温度を９００℃以下の温度とすることで、ＳｉＯ膜の膜厚均一性を確実に向上させ、また、処理室２０１内におけるパーティクルの発生を確実に抑制することが可能となる。【0049】
上述の温度帯は、処理室２０１内にＨＣＤＳガスが単独で存在した場合に、ＨＣＤＳが熱分解（自己分解）する温度帯を含んでいる。また、この温度帯は、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを単独で供給した場合に、ＨＣＤＳガスに含まれるＳｉのマイグレーションがウエハ２００の表面上で顕著に生じる温度帯を含んでいる。【0050】
上述の条件下でウエハ２００に対してＨＣＤＳガスおよびＯ２ガスを同時に供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１層（初期層）として、例えば１原子層（１分子層）未満から数原子層（数分子層）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、ウエハ２００の最表面に、ＨＣＤＳが物理吸着したり、ＨＣＤＳの一部が分解した物質（以下、ＳｉｘＣｌｙ）が化学吸着したり、ＨＣＤＳが熱分解したりすること等により形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、ＨＣＤＳやＳｉｘＣｌｙの吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ｃｌを含むＳｉ層であってもよい。ＨＣＤＳやＳｉｘＣｌｙ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、１サイクルあたりに形成される層の厚さを厚くすることができる。なお、本明細書では、Ｃｌを含むＳｉ含有層を、単に、Ｓｉ含有層とも称する。【0051】
第１層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ２での改質の作用が第１層の全体に届かなくなる。また、第１層の厚さの最小値は１原子層未満である。よって、第１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。第１層の厚さを１原子層以下とすることで、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での第１層の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、第１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。【0052】
なお、第１層を形成する過程において、ウエハ２００上に吸着した主元素、すなわち、第１層に含まれるＳｉがウエハ２００の表面上で移動（マイグレーション）する場合がある。特に、成膜温度を高く設定するほど、Ｓｉのマイグレーションは活発になり、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の表面ラフネスは悪化しやすくなる。図５（ａ）は、７００℃未満の比較的低温の条件下で成膜処理を行った際におけるＨＣＤＳガス供給時のウエハ２００表面の様子を示す図である。このような温度帯では、ウエハ２００上に吸着したＳｉのマイグレーションは比較的穏やかであり、ＳｉＯ膜の表面ラフネス等に大きな影響を与えることはない。図５（ｂ）は、７００℃以上の比較的高温の条件下で成膜処理を行った際におけるＨＣＤＳガス供給時のウエハ２００表面の様子を示す図である。このような温度帯では、ウエハ２００上に吸着したＳｉのマイグレーションが顕著となり、Ｓｉが凝集すること等によって、第１層の表面に凹凸構造が形成されてしまう場合がある。結果として、下地とＳｉＯ膜との間の界面ラフネスやＳｉＯ膜の表面ラフネスを悪化させてしまう場合がある。【0053】
この課題を解決するため、本実施形態では、ステップ１においてウエハ２００に対してＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを同時に供給するようにしている。ＨＣＤＳガスと一緒にＯ２ガスを供給することで、ウエハ２００上へのＳｉの吸着と同時或いはその前後に、このＳｉの少なくとも一部を酸化させて酸化物（ＳｉＯｘ）に変化させることが可能となる。ウエハ２００上に吸着したＳｉは、酸化されることによりマイグレーションしにくくなる。すなわち、ウエハ２００上に吸着したＳｉ原子は、Ｓｉ原子と結合したＯ原子によりマイグレーションが妨げられる。これにより、ウエハ２００の温度を上述の温度帯とした場合であっても、下地とＳｉＯ膜との間の界面ラフネスや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。図５（ｃ）は、ＨＣＤＳガスと一緒にＯ２ガスを供給することにより、Ｓｉのマイグレーションが抑制される様子を示す図である。図５（ｃ）は、ウエハ２００上に吸着したＳｉ原子に隣接するＯ原子によりＳｉ原子のマイグレーションがブロックされ、Ｓｉの凝集が妨げられる様子を、原子レベルで示している。ＨＣＤＳガスと一緒に供給するＯ２ガスを、その作用からマイグレーション抑制ガスと称することもできる。発明者等は、ウエハ２００の温度を例えば７００〜１０００℃の範囲内の温度とした場合であっても、ステップ１においてウエハ２００に対してＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを同時に供給することで、ＳｉＯ膜の表面ラフネス等の悪化を回避できることを確認している。なお、ウエハ２００上に形成される第１層は、Ｃｌだけでなく、Ｏをさらに含むＳｉ含有層となる。但し、本明細書では、このＣｌおよびＯを含むＳｉ含有層を、便宜上、Ｃｌを含むＳｉ含有層、もしくは、単に、Ｓｉ含有層とも称する。【0054】
但し、ＨＣＤＳガスと一緒にＯ２ガスを供給する際、Ｏ２ガスの供給に用いるノズルの配置によっては、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の膜厚均一性が低下する場合があることを、発明者等は鋭意研究により明らかとした。例えば、ステップ１において、Ｏ２ガスを、ＨＣＤＳガスの供給に用いるノズル２４９ａの近傍に配置されたノズル２４９ｂより供給すると、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜のウエハ面内膜厚分布（以下、単に面内膜厚分布ともいう）が、ウエハ２００の中央部で最も薄く、周縁部に近づくにつれて徐々に厚くなる分布（中央凹分布）となる等し、ウエハ２００面内における膜厚均一性（ＷｉＷ）が低下する場合がある。また、ステップ１において、Ｏ２ガスを、ノズル２４９ｂより供給すると、ウエハ２００間におけるＳｉＯ膜の膜厚均一性（ＷｔＷ）が低下する場合もある。【0055】
これらの課題を解決するため、本実施形態では、ＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを同時に供給する際、Ｏ２ガスを、ノズル２４９ａ，２４９ｂとは異なるノズル２４９ｃより供給するようにしている。これにより、ＨＣＤＳガスと同時に供給するＯ２ガスの供給ポイントを、ノズル２４９ａ，２４９ｂ以外のポイントとするよう調整することが可能となる。すなわち、微量Ｏ２ガスの供給ポイントを、自在に調整することが可能となる。これにより、ステップ１において、Ｏ２ガスをノズル２４９ｂより供給する場合に比べ、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜のＷｉＷやＷｔＷをそれぞれ向上させることが可能となる。【0056】
これは、ノズル２４９ａ，２４９ｂ間の距離Ａと、ノズル２４９ａ，２４９ｃ間の距離Ｂと、を異なる大きさとしているため、具体的には、距離Ｂ＞距離Ａとしているためである。というもの、ステップ１においてＯ２ガスをノズル２４９ｃより供給する場合、Ｏ２ガスをノズル２４９ａの近傍に配置されたノズル２４９ｂより供給する場合に比べ、ノズル２４９ａの近傍、すなわち、ウエハ２００の周縁部近傍におけるＨＣＤＳガスとＯ２ガスとの混合（反応）を、適正に抑制することが可能となる。これにより、ノズル２４９ａより供給されたＨＣＤＳガスがウエハ２００の中心部に到達する前に消費されてしまうことを、適正に抑制することが可能となる。そして、ウエハ２００に対するＨＣＤＳガスの供給量を、ウエハ２００の周縁部と中心部とでより均一化させることが可能となる。結果として、上述した第１層の形成反応を、ウエハ２００の周縁部〜中心部の全域にわたって、また、ウエハ配列領域の全域にわたって、均等なレートで進行させることが可能となる。これにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜のＷｉＷやＷｔＷをそれぞれ向上させることが可能となる。【0057】
なお、ステップ１において、Ｏ２ガスをノズル２４９ｃより供給する場合、Ｏ２ガスをノズル２４９ｂより供給する場合に比べ、上述したＳｉＯ膜の表面ラフネス等の向上効果を、ウエハ２００面内にわたり、また、ウエハ２００間にわたり、より均等に得られるようにもなる。これは、ステップ１では、ノズル２４９ｃより供給されるＯ２ガスの方が、ノズル２４９ｂより供給されるＯ２ガスに比べ、より拡散した状態となってからウエハ２００に対して供給されるためと考えられる。ステップ１では、ノズル２４９ｃより供給されるＯ２ガスの方が、ノズル２４９ｂより供給されるＯ２ガスに比べて拡散した状態となりやすいのは、上述したように、ノズル２４９ｃの方が、ノズル２４９ｂよりもノズル２４９ａから離れた位置に配置されており、これにより、ＨＣＤＳガスとの衝突、混合等によってＯ２ガスの拡散が阻害される確率が小さくなっているためと考えられる。【0058】
第１層を形成した後、バルブ２４３ａ，２４３ｃを閉じ、処理室２０１内へのＨＣＤＳガス、Ｏ２ガスの供給をそれぞれ停止する。そして、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するガス等を処理室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、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。【0059】
原料ガスとしては、ＨＣＤＳガスの他、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガス等のクロロシラン原料ガスを用いることができる。また、原料ガスとしては、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ４）ガス、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ４）ガス、テトラヨードシラン（ＳｉＩ４）ガス等を用いることができる。すなわち、原料ガスとしては、クロロシラン原料ガス（クロロシラン化合物）、フルオロシラン原料ガス（フルオロシラン化合物）、ブロモシラン原料ガス（ブロモシラン化合物）、ヨードシラン原料ガス（ヨードシラン化合物）等のハロシラン原料ガス（ハロシラン化合物）を用いることができる。【0060】
また、原料ガスとしては、テトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称ＢＤＥＡＳ）ガス、ビスターシャリブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、ジイソプロピルアミノシラン（ＳｉＨ３Ｎ［ＣＨ（ＣＨ３）２］２、略称：ＤＩＰＡＳ）ガス等のアミノシラン原料ガス（アミノシラン化合物）を用いることもできる。アミノシラン原料ガスは、Ｓｉソースとしてだけでなく、ＮソースおよびＣソースとしても作用する。【0061】
また、原料ガスとしては、モノシラン（ＳｉＨ４）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス等の水素化ケイ素ガス（水素化ケイ素化合物）を用いることもできる。【0062】
また、原料ガスとしては、ヘキサメチルジシロキサン（［（ＣＨ３）３Ｓｉ］２Ｏ）ガス、テトラメチルジシロキサン（［Ｈ（ＣＨ３）２Ｓｉ］２Ｏ）ガス、ヘキサクロロジシロキサン（（Ｃｌ３Ｓｉ）２Ｏ）ガス、テトラクロロジシロキサン（（ＨＣｌ２Ｓｉ）２Ｏ）ガス等のシロキサン原料ガス（シロキサン化合物）を用いることができる。シロキサン化合物とは、ＳｉとＯとを骨格とする化合物であり、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合（シロキサン結合）を持つものの総称である。シロキサン原料ガスは、Ｓｉソースとしてだけでなく、Ｏソース、或いは、ＯソースおよびＣソースとしても作用する。【0063】
また、原料ガスとしては、例えば、ヘキサメチルジシラザン（［（ＣＨ３）３Ｓｉ］２ＮＨ）ガス、テトラメチルジシラザン（［Ｈ（ＣＨ３）２Ｓｉ］２ＮＨ）ガス、ヘキサクロロジシラザン（（Ｃｌ３Ｓｉ）２ＮＨ）ガス、テトラクロロジシラザン（（ＨＣｌ２Ｓｉ）２ＮＨ）ガス等のシラザン原料ガス（シラザン化合物）を用いることができる。シラザン化合物とは、ＳｉとＮとを骨格とする化合物であり、Ｓｉ−Ｎ−Ｓｉ結合やＳｉ−Ｎ結合等のシラザン結合を持つものの総称である。シラザン原料ガスは、Ｓｉソースとしてだけでなく、Ｎソース、或いは、ＮソースおよびＣソースとしても作用する。【0064】
このように、原料ガスとしては、シラン化合物（ハロシラン化合物、アミノシラン化合物、水素化ケイ素化合物）、シロキサン化合物、およびシラザン化合物からなる群より選択される少なくとも１つを用いることができる。なお、シロキサン化合物やシラザン化合物は、シラン化合物に比べて熱分解温度が高い（自己分解しにくい）傾向がある。成膜温度を高温側とする場合には、原料ガスとしてシロキサン化合物やシラザン化合物を用いることで、過剰な熱分解を抑制し、成膜処理の制御性を高めることが可能となる。【0065】
第２のＯ含有ガスとしては、Ｏ２ガスの他、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス等を用いることができる。【0066】
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の各種希ガスを用いることができる。この点は、後述するステップ２においても同様である。【0067】
［ステップ２］ステップ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００に対してＯ２ガスとＨ２ガスとを異なるノズルより同時に供給する。
【0068】
具体的には、バルブ２４３ｂ，２４３ａ，２４３ｄ〜２４３ｆの開閉制御を、ステップ１におけるバルブ２４３ｃ，２４３ａ，２４３ｄ〜２４３ｆの開閉制御と同様の手順で行う。ガス供給管２３２ｂ，２３２ａ内を流れたＯ２ガス、Ｈ２ガスは、それぞれ、ＭＦＣ２４１ｂ，２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ｂ，２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。Ｏ２ガスとＨ２ガスとは、処理室２０１内で混合して反応し、その後、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００に対してＯ２ガスとＨ２ガスとが同時に供給される。【0069】
ノズル２４９ｂより供給するＯ２ガスの供給流量は、ステップ１で供給するＯ２ガスの供給流量よりも大きな流量であって、ステップ１で形成された第１層を充分に酸化させることが可能な流量とする。【0070】
本ステップにおける処理条件としては、成膜圧力（処理室２０１内の圧力）：０．１〜１０Ｔｏｒｒ（１３．３〜１３３３Ｐａ）、好ましくは、０．１〜３Ｔｏｒｒ（１３．３〜３９９Ｐａ）
Ｏ２ガス供給流量Ｆ２（ノズル２４９ｂ）：２０００〜１００００ｓｃｃｍ
Ｈ２ガス供給流量（ノズル２４９ａ）：２０００〜１００００ｓｃｃｍ
各ガス供給時間：１〜１００秒、好ましくは、１〜５０秒
が例示される。他の処理条件は、ステップ１における処理条件と同様とする。
【0071】
上述の条件下でＯ２ガスおよびＨ２ガスを処理室２０１内へ同時に供給することで、これらのガスは、加熱された減圧雰囲気下においてノンプラズマで熱的に活性化（励起）されて反応し、それにより、原子状酸素（Ｏ）等の酸素を含む水分（Ｈ２Ｏ）非含有の酸化種が生成される。そして、主にこの酸化種により、ステップ１でウエハ２００上に形成された第１層に対して酸化処理が行われる。この酸化種の持つエネルギーは、Ｓｉ含有層中に含まれるＳｉ−Ｃｌ結合等の結合エネルギーよりも高いため、この酸化種のエネルギーを第１層に与えることで、第１層中に含まれるＳｉ−Ｃｌ結合等は切り離される。Ｓｉとの結合が切り離されたＣｌ等は層中から除去され、Ｃｌ２、ＨＣｌ等のＣｌを含むガス状物質となって処理室２０１内から排出される。また、Ｃｌ等との結合が切られることで余ったＳｉの結合手は、酸化種に含まれるＯと結びつき、Ｓｉ−Ｏ結合が形成される。このようにして、第１層は、第２層、すなわち、Ｃｌ等の不純物の含有量が少ないＳｉＯ層へと変化させられる（改質される）。この酸化処理によれば、Ｏ２ガスを単独で供給する場合や水蒸気（Ｈ２Ｏガス）を供給する場合に比べ、酸化力を大幅に向上させることができる。すなわち、減圧雰囲気下においてＯ２ガスにＨ２ガスを添加することで、Ｏ２ガス単独供給の場合やＨ２Ｏガスを供給する場合に比べ、大幅な酸化力向上効果が得られるようになる。【0072】
第１層を第２層へと変化させた後、バルブ２４３ｂ，２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＯ２ガスおよびＨ２ガスの供給をそれぞれ停止する。そして、ステップ１と同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留するガス等を処理室２０１内から排除する。【0073】
第１のＯ含有ガスとしては、Ｏ２ガスの他、Ｎ２Ｏガス、ＮＯガス、ＮＯ２ガス、Ｏ３ガス、原子状酸素（Ｏ）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、水酸基ラジカル（ＯＨ＊）等を用いることができる。すなわち、第１のＯ含有ガスと第２のＯ含有ガスとは、同一の分子構造（化学構造）を有するガスであってもよく、異なる分子構造を有するガスであってもよい。第１のＯ含有ガスと第２のＯ含有ガスとを同一の分子構造を有するガスとする場合、ガス供給系の構造を簡素化させることができ、基板処理装置の製造コストやメンテナンスコストを低減させることが可能となる点で、好ましい。第１のＯ含有ガスと第２のＯ含有ガスとを異なる分子構造を有するガスとする場合、例えば、第２のＯ含有ガスとして第１のＯ含有ガスよりも酸化力が弱い物質を用いることにより、ステップ１における過剰な気相反応を確実に抑制することができ、膜厚均一性の制御性を高めることが可能となる点で、好ましい。例えば、第１のＯ含有ガスとしてＯ３ガスやＯ２ガスを用いた場合、第２のＯ含有ガスとしてＮ２ＯガスやＮＯガスやＮＯ２ガス等を用いるのがよい。【0074】
Ｈ含有ガスとしては、Ｈ２ガスの他、重水素（Ｄ２）ガス等を用いることができる。原料ガスとしてアミノシラン原料ガス等を用いる場合、第１のＯ含有ガスとしてＯ３ガスを用いるようにすれば、Ｈ含有ガスを用いることなく、充分な（同様な）成膜レートで成膜処理を進行させることができる。すなわち、Ｈ含有ガスを不使用とすることもできる。【0075】
［所定回数実施］ステップ１，２を非同時に、すなわち、同期させることなく交互に行うサイクルを所定回数（ｎ回（ｎは１以上の整数））行うことにより、ウエハ２００上に、所定膜厚のＳｉＯ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される第２層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、第２層を積層することで形成されるＳｉＯ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
【0076】
（パージおよび大気圧復帰）ＳｉＯ膜の形成が終了した後、ガス供給管２３２ｄ〜２３２ｆのそれぞれからＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａより排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物等が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。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）。
【0077】
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）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、マニホールド２０９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、マニホールド２０９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。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。
【0078】
（３）本実施形態による効果本実施形態によれば、以下に示す一つ又は複数の効果が得られる。
【0079】
（ａ）ステップ１において、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを同時に供給することで、第１層に含まれるＳｉのマイグレーションを抑制し、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の表面ラフネス等を向上させることが可能となる。表面ラフネス等の向上効果は、成膜温度を４５０〜１０００℃の範囲内の温度とする場合に限らず、より低温の温度（例えば２５０〜４００℃の範囲内の温度）とする場合であっても同様に得られる。但し、Ｓｉのマイグレーションは、成膜温度が高くなるほど活発になる傾向がある。ステップ１においてＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを同時に供給する技術的意義は、成膜温度を、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを単独で供給した場合にＨＣＤＳガスに含まれるＳｉのマイグレーションが顕著に生じる温度、例えば、７００〜１０００℃の範囲内の温度とする場合に、特に大きくなる。【0080】
（ｂ）ステップ１において、Ｏ２ガスを、ノズル２４９ａ，２４９ｂとは異なるノズル２４９ｃより供給することで、すなわち、Ｏ２ガスをノズル２４９ｂよりもノズル２４９ａから離れた位置に配置されたノズル２４９ｃより供給することで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜のＷｉＷやＷｔＷをそれぞれ向上させることが可能となる。また、上述したＳｉＯ膜の表面ラフネス等の向上効果を、ウエハ２００面内にわたり、また、ウエハ２００間にわたり、より均一に得ることが可能となる。【0081】
（ｃ）ステップ２におけるＯ２ガスの供給を、Ｈ２ガスの供給に用いられるノズル２４９ａの近傍に配置されたノズル２４９ｂを用いて行うことで、Ｏ２ガスとＨ２ガスとの反応による酸化種の生成を、安定して行うことが可能となる。これにより、ステップ２で行う酸化処理の、ウエハ２００面内およびウエハ２００間における均一性を高めることが可能となる。なお、ステップ２におけるＯ２ガスの供給をノズル２４９ａから離れたノズル２４９ｃより行う場合、酸化種の生成量が不安定となってしまい、ステップ２で行う酸化処理のウエハ２００面内およびウエハ２００間における均一性が低下する場合があることを、発明者等は確認済みである。【0082】
（ｄ）ウエハ２００の表面を酸化させるのではなく、ウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する（堆積させる）ことで、成膜処理の下地へのＯの拡散を抑制することが可能となる。これにより、半導体デバイスを作製する際の要求仕様を満足させつつ、所望の絶縁特性を有するＳｉＯ膜を形成することが可能となる。例えば、３Ｄ構造のメモリデバイスを作製する際、下地へのＯの拡散深さを許容範囲内に収めつつ、所望の絶縁性能を有するＳｉＯ膜を形成することが必要となる。これに対し、ウエハ２００の表面を酸化させる手法（熱酸化法）では、これらの要求を両立させることは困難となる場合がある。【0083】
（ｅ）ステップ１，２を非同時に行う交互供給法によりＳｉＯ膜を形成することで、ステップ１，２を同時に行う同時供給法によりＳｉＯ膜を形成する場合に比べ、ＳｉＯ膜の段差被覆性、膜厚制御性、面内膜厚均一性等を向上させることが可能となる。このような成膜手法は、成膜処理の下地面が、ラインアンドスペース形状、ホール形状、フィン形状等の３Ｄ構造を有する場合に特に有効である。【0084】
（ｆ）成膜処理を行う際、ウエハ２００の温度を上述の温度帯に設定することで、高品質な膜特性を有するＳｉＯ膜を形成することが可能となる。例えば、成膜温度を４５０〜１０００℃の範囲内の温度とすることで、成膜温度を４５０℃未満の温度、例えば、２５０〜４００℃の範囲内の温度とする場合よりも、ＳｉＯ膜のエッチング耐性や絶縁性能を向上させたり、耐用年数を伸ばしたり、トランジスタの応答速度に影響を及ぼす界面電子トラップ密度を低減させることも可能となる。【0085】
（ｇ）上述の効果は、ＨＣＤＳガス以外の原料ガスを用いる場合や、Ｏ２ガス以外の第１のＯ含有ガスを用いる場合や、Ｈ２ガス以外のＨ含有ガスを用いる場合や、Ｏ２ガス以外の第２のＯ含有ガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。【0086】
（４）変形例本実施形態における成膜シーケンスは、以下に示す変形例のように変更することができる。
【0087】
（変形例１）ノズル２４９ｃからのＯ２ガスの供給は、ステップ１におけるＨＣＤＳガスの供給期間中だけでなく、他の期間中においても行うようにしてもよい。例えば、図４（ｂ）に示すように、ノズル２４９ｃからのＯ２ガスの供給を、ステップ１におけるＨＣＤＳガスの供給期間中にのみ、すなわち、間欠的に行うのではなく、サイクル全体にわたり途切れることなく連続的に行うようにしてもよい。本変形例においても、図４（ａ）に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、本変形例のように処理室２０１内へ微量のＯ２ガスを常時供給することにより、処理室２０１の内壁等に付着した未反応のＨＣＤＳ（残留ＨＣＤＳ）の失活を促し、残留ＨＣＤＳによる成膜処理への悪影響を防止することが可能となる。なお、ノズル２４９ｃからのＯ２ガスの供給流量は、上述のステップ１におけるＯ２ガスの供給流量と同様とすることができる。
【0088】
（変形例２）以下に示す成膜シーケンスのように、アミノシラン原料ガスとＯ３ガスとを用い、中温条件下でＳｉＯ膜を形成するようにしてもよい。また、アミノシラン原料ガスとプラズマ励起させたＯ２ガス（以下、Ｏ２＊とも称する）と、を用い、低温条件下でＳｉＯ膜を形成するようにしてもよい。また、アミノシラン原料ガスの代わりに上述の水素化ケイ素ガスを用いてもよい。
【0089】
（ＢＤＥＡＳ＋Ｏ２→Ｏ３）×ｎ ⇒ ＳｉＯ（ＢＤＥＡＳ＋Ｏ２→Ｏ２＊）×ｎ ⇒ ＳｉＯ
（３ＤＭＡＳ＋Ｏ２→Ｏ３）×ｎ ⇒ ＳｉＯ
（ＢＴＢＡＳ＋Ｏ２→Ｏ２＊）×ｎ ⇒ ＳｉＯ
（ＳｉＨ４＋Ｏ２→Ｏ３）×ｎ ⇒ ＳｉＯ
（Ｓｉ２Ｈ６＋Ｏ２→Ｏ２＊）×ｎ ⇒ ＳｉＯ
【0090】
（変形例３）以下に示す成膜シーケンスのように、反応ガスとして、アンモニア（ＮＨ３）ガス等のＮ含有ガスや、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガス等のＮおよびＣ含有ガスや、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガス等のＣ含有ガスや、トリクロロボラン（ＢＣｌ３）ガス等のＢ含有ガスをさらに用い、ウエハ２００上に、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン硼酸炭窒化膜（ＳｉＢＯＣＮ膜）、シリコン硼酸窒化膜（ＳｉＢＯＮ膜）等を形成するようにしてもよい。
【0091】
（ＨＣＤＳ＋Ｏ２→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＮ（ＨＣＤＳ＋Ｏ２→ＴＥＡ→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣ
（ＨＣＤＳ＋Ｏ２→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（ＨＣＤＳ＋Ｏ２→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（ＨＣＤＳ＋Ｏ２→ＢＣｌ３→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３）×ｎ ⇒ ＳｉＢＯＣＮ
（ＨＣＤＳ＋Ｏ２→ＢＣｌ３→ＮＨ３）×ｎ ⇒ ＳｉＢＯＮ
【0092】
＜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。しかしながら、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。
【0093】
本発明は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、イットリウム（Ｙ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ランタン（Ｌａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属元素を主元素として含む酸化膜（金属酸化膜）を形成する場合においても、好適に適用可能である。【0094】
例えば、原料として、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ４）ガス、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ４）ガス、タンタルペンタクロライド（ＴａＣｌ５）ガス、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、略称：ＴＭＡ）ガス等を用い、第１のＯ含有ガスとしてＨ２Ｏガスを用い、第２のＯ含有ガスとしてＯ２ガスを用い、以下に示す成膜シーケンスにより、ウエハ２００上に、ＴｉＯ膜、ＨｆＯ膜、ＴａＯ膜、ＡｌＯ膜等の金属酸化膜を形成する場合においても、本発明は好適に適用可能である。【0095】
（ＴｉＣｌ４＋Ｏ２→Ｈ２Ｏ）×ｎ ⇒ ＴｉＯ（ＨｆＣｌ４＋Ｏ２→Ｈ２Ｏ）×ｎ ⇒ ＨｆＯ
（ＴａＣｌ５＋Ｏ２→Ｈ２Ｏ）×ｎ ⇒ ＴａＯ
（ＴＭＡ＋Ｏ２→Ｈ２Ｏ）×ｎ ⇒ ＡｌＯ
【0096】
このときの成膜処理の処理手順、処理条件は、上述の実施形態や変形例の処理手順、処理条件と同様とすることができる。これらの場合においても、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。すなわち、本発明は、Ｓｉ等の半金属元素を主元素として含む半金属酸化膜を形成する場合や、上述の各種金属元素を主元素として含む金属酸化膜を形成する場合に、好適に適用することができる。【0097】
基板処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、処理を迅速に開始できるようになる。【0098】
上述のレシピは、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レシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該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レシピを直接変更するようにしてもよい。【0099】
上述の実施形態では、一重管として構成された反応管を用いる例について説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、図７に縦型処理炉の断面図を示すように、反応管を、インナチューブとアウタチューブとを備える二重管により構成してもよい。図７に示す処理炉では、インナチューブの側壁に２つのバッファ室と排気口とを設け、排気口から遠い側の第１バッファ室（排気口とウエハ中心を挟んで対向する位置にあるバッファ室）内に上述の実施形態と同様の配置で第１、第２ノズルを設け、排気口から近い側の第２バッファ室内に上述の実施形態と同様の配置で第３ノズルを設けるようにしている。そして、アウタチューブに接続された排気管より、インナチューブとアウタチューブとの間の円環状の空間を排気することで、インナチューブの内部に形成された処理室内を排気するようにしている。ここで説明した反応管以外の構成は、図１に示す処理炉の各部の構成と同様である。このように構成された処理炉を用いた場合であっても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。【0100】
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膜を形成する場合にも、好適に適用できる。【0101】
これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態や変形例と同様なシーケンス、処理条件にて成膜を行うことができ、これらと同様の効果が得られる。【0102】
また、上述の実施形態や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の実施形態の処理手順、処理条件と同様とすることができる。【実施例】
【0103】
以下、上述の実施形態や変形例で得られる効果を裏付ける実験結果について説明する。【0104】
実施例として、図７に示す縦型処理炉を備えた基板処理装置を用い、図４（ａ）に示す成膜シーケンスにより、ウエハ上にＳｉＯ膜を形成した。ステップ１では、ＨＣＤＳガスを第１ノズルより供給し、Ｏ２ガス（マイグレーション抑制ガス）を第３ノズルより供給した。ステップ２では、Ｏ２ガス（酸化剤）を第２ノズルより供給し、Ｈ２ガスを第１ノズルより供給した。各ステップにおける処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。【0105】
比較例として、図７に示す縦型処理炉を備えた基板処理装置を用い、図４（ａ）に示す成膜シーケンスにより、ウエハ上にＳｉＯ膜を形成した。ステップ１では、Ｏ２ガス（マイグレーション抑制ガス）を第２ノズルより供給した。他のガスを供給するノズル、処理手順、処理条件は、実施例におけるそれらと同様とした。【0106】
そして、実施例および比較例におけるＳｉＯ膜のウエハ面内膜厚均一性［ＷｉＷ］（±％）、ウエハ間膜厚均一性［ＷｔＷ］（±％）をそれぞれ測定した。図６（ａ）は実施例の評価結果を、図６（ｂ）は比較例の評価結果をそれぞれ示している。これらの各図において、ＴＯＰ、ＣＥＮ、ＢＴＭは、ウエハ配列領域内におけるウエハの位置を、すなわち、ウエハの位置がウエハ配列領域内の上部、中央部、下部であることをそれぞれ示している。なお、ＷｉＷは、ウエハ面内における膜厚分布のばらつきの度合を示しており、その値が小さいほどウエハ面内における膜厚均一性が良好なことを示している。また、ＷｔＷは、ウエハ間における膜厚分布のばらつきの度合を示しており、その値が小さいほどウエハ間における膜厚均一性が良好なことを示している。【0107】
これらの図によれば、実施例におけるＳｉＯ膜は、比較例におけるＳｉＯ膜に比べて、ＴＯＰ、ＣＥＮ、ＢＴＭのいずれの位置においてもＷｉＷが大幅に改善されており、さらに、ＷｔＷも大幅に改善されていることが分かる。すなわち、ステップ１において、ＨＣＤＳガスを第１ノズルより供給し、マイグレーション抑制ガスであるＯ２ガスを第１ノズルから離れた位置にある第３ノズルより供給することで、ウエハ上に形成されるＳｉＯ膜のＷｉＷ，ＷｔＷを大幅に改善可能であることが分かる。【符号の説明】
【0108】
２００ ウエハ（基板）２４９ａ ノズル（第１ノズル）
２４９ｂ ノズル（第２ノズル）
２４９ｃ ノズル（第３ノズル）