特開2023-47689半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理システム、およびプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023047689
(43)【公開日】2023-04-06
(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理システム、およびプログラム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/316 20060101AFI20230330BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20230330BHJP
C23C 16/40 20060101ALI20230330BHJP
C23C 16/56 20060101ALI20230330BHJP
【ＦＩ】
H01L21/316 X
H01L21/31 B
C23C16/40
C23C16/56
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021156751
(22)【出願日】2021-09-27
(71)【出願人】
【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】原田 勝吉
(72)【発明者】
【氏名】照井 祐輔
(72)【発明者】
【氏名】橋本 良知
【テーマコード（参考）】
4K030
5F045
5F058
【Ｆターム（参考）】
4K030AA02
4K030AA03
4K030AA04
4K030AA06
4K030AA09
4K030AA13
4K030AA14
4K030AA17
4K030AA18
4K030BA40
4K030BA42
4K030DA08
4K030EA01
4K030HA03
4K030JA10
5F045AA06
5F045AB32
5F045AC03
5F045AC05
5F045AC07
5F045AC11
5F045AC12
5F045AC15
5F045AC16
5F045AC17
5F045AD06
5F045AD07
5F045AD08
5F045AD09
5F045AE19
5F045AE21
5F045DP19
5F045DP28
5F045DQ05
5F045EE19
5F045EF03
5F045EF08
5F045EK06
5F045EM10
5F058BC02
5F058BF04
5F058BF24
5F058BF27
5F058BF29
5F058BF30
5F058BF38
(57)【要約】 （修正有）
【課題】基板上に形成される酸化膜の膜質を向上させる半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理システム及びプログラムを提供する。
【解決手段】方法は、基板２００に対して成膜剤を供給することで、基板上に第１膜を形成する工程ａと、基板に対して第１酸化剤を供給することで、第１膜の一部を酸化させて第１膜に酸素を添加する工程ｂと、前記基板に対して第２酸化剤を供給することで、酸素が添加された前記第１膜を酸化させて酸化膜を含む第２膜に変化させる工程ｃと、を有する。
【選択図】図４
【解決手段】方法は、基板２００に対して成膜剤を供給することで、基板上に第１膜を形成する工程ａと、基板に対して第１酸化剤を供給することで、第１膜の一部を酸化させて第１膜に酸素を添加する工程ｂと、前記基板に対して第２酸化剤を供給することで、酸素が添加された前記第１膜を酸化させて酸化膜を含む第２膜に変化させる工程ｃと、を有する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
（ａ）基板に対して成膜剤を供給することで、前記基板上に第１膜を形成する工程と、
（ｂ）前記基板に対して第１酸化剤を供給することで、前記第１膜の一部を酸化させて前記第１膜に酸素を添加する工程と、
（ｃ）前記基板に対して第２酸化剤を供給することで、酸素が添加された前記第１膜を酸化させて酸化膜を含む第２膜に変化させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
（ｂ）前記基板に対して第１酸化剤を供給することで、前記第１膜の一部を酸化させて前記第１膜に酸素を添加する工程と、
（ｃ）前記基板に対して第２酸化剤を供給することで、酸素が添加された前記第１膜を酸化させて酸化膜を含む第２膜に変化させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項2】
（ｂ）における前記第１膜の一部の前記第１酸化剤による酸化を、（ｃ）における酸素が添加された前記第１膜の前記第２酸化剤による酸化よりも、酸化力が低くなる条件下で行う請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
（ｂ）では、前記第１膜を不飽和酸化させ、（ｃ）では酸素が添加された前記第１膜を飽和酸化させる請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記第１酸化剤として、同一条件下において、前記第２酸化剤の酸化力よりも低い酸化力を有する酸化剤を用いる請求項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】
前記第１酸化剤は第１酸化ガスを含み、前記第２酸化剤は第２酸化ガスと還元ガスとを含む請求項１～４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記第１酸化ガスは、Ｏ２ガス、Ｈ２Ｏガス、Ｈ２Ｏ２ガス、Ｎ２Ｏガス、ＮＯガス、ＮＯ２ガス、ＣＯガス、ＣＯ２ガスのうち少なくともいずれかを含み、
前記第２酸化ガスは、Ｏ２ガス、Ｏ３ガスのうち少なくともいずれかを含み、
前記還元ガスは、Ｈ２ガス、２Ｈ２ガスのうち少なくともいずれかを含む請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
前記第２酸化ガスは、Ｏ２ガス、Ｏ３ガスのうち少なくともいずれかを含み、
前記還元ガスは、Ｈ２ガス、２Ｈ２ガスのうち少なくともいずれかを含む請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
前記第１酸化ガスは、酸素及び水素含有ガスを含む請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項8】
前記第１膜は第１元素および第２元素を含み、前記第２膜は前記第１元素および酸素を含む請求項１～７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元素は金属元素または半導体元素を含み、前記第２元素は窒素を含む請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項10】
前記成膜剤は、前記第１元素およびハロゲン元素を含む原料と、前記第２元素を含む反応体と、を含み、
（ａ）では、前記基板に対して前記原料を供給する工程と、前記基板に対して前記反応体を供給する工程と、を交互に行う請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法。
（ａ）では、前記基板に対して前記原料を供給する工程と、前記基板に対して前記反応体を供給する工程と、を交互に行う請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項11】
前記原料はハロシラン系ガスであり、前記反応体は窒化水素系ガスである請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項12】
（ａ）における前記基板の温度を、（ｃ）における前記基板の温度以下とする請求項１～１１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】
（ａ）における前記基板の温度を、（ｃ）における前記基板の温度よりも低くする請求項１～１１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】
（ａ）における前記基板の温度を５００℃以下とし、（ｃ）における前記基板の温度を５００℃以下とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項15】
（ａ）における前記基板の温度を４５０℃以下とし、（ｃ）における前記基板の温度を４５０℃以下とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項16】
（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）を含むサイクルを複数回行う請求項１～１５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項17】
（ａ）および（ｂ）を含むセットを複数回行う工程と、（ｃ）を行う工程と、を含むサイクルを所定回数行う請求項１～１５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項18】
（ａ）基板に対して成膜剤を供給することで、前記基板上に第１膜を形成する工程と、
（ｂ）前記基板に対して第１酸化剤を供給することで、前記第１膜の一部を酸化させて前記第１膜に酸素を添加する工程と、
（ｃ）前記基板に対して第２酸化剤を供給することで、酸素が添加された前記第１膜を酸化させて酸化膜を含む第２膜に変化させる工程と、
を有する基板処理方法。
（ｂ）前記基板に対して第１酸化剤を供給することで、前記第１膜の一部を酸化させて前記第１膜に酸素を添加する工程と、
（ｃ）前記基板に対して第２酸化剤を供給することで、酸素が添加された前記第１膜を酸化させて酸化膜を含む第２膜に変化させる工程と、
を有する基板処理方法。
【請求項19】
基板に対して成膜剤を供給することで、前記基板上に第１膜を形成する成膜部と、
前記基板に対して第１酸化剤を供給することで、前記第１膜の一部を酸化させて前記第１膜に酸素を添加する第１酸化部と、
前記基板に対して第２酸化剤を供給することで、酸素が添加された前記第１膜を酸化させて酸化膜を含む第２膜に変化させる第２酸化部と、
を有する基板処理システム。
前記基板に対して第１酸化剤を供給することで、前記第１膜の一部を酸化させて前記第１膜に酸素を添加する第１酸化部と、
前記基板に対して第２酸化剤を供給することで、酸素が添加された前記第１膜を酸化させて酸化膜を含む第２膜に変化させる第２酸化部と、
を有する基板処理システム。
【請求項20】
（ａ）基板に対して成膜剤を供給することで、前記基板上に第１膜を形成する手順と、
（ｂ）前記基板に対して第１酸化剤を供給することで、前記第１膜の一部を酸化させて前記第１膜に酸素を添加する手順と、
（ｃ）前記基板に対して第２酸化剤を供給することで、酸素が添加された前記第１膜を酸化させて酸化膜を含む第２膜に変化させる手順と、
をコンピュータによって基板処理システムに実行させるプログラム。
（ｂ）前記基板に対して第１酸化剤を供給することで、前記第１膜の一部を酸化させて前記第１膜に酸素を添加する手順と、
（ｃ）前記基板に対して第２酸化剤を供給することで、酸素が添加された前記第１膜を酸化させて酸化膜を含む第２膜に変化させる手順と、
をコンピュータによって基板処理システムに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理システム、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に窒化膜を形成し、その窒化膜を酸化させて酸化膜へ変化させることで、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１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１１－１４６８８号公報
【特許文献2】特開２０１０－８７１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示の目的は、基板上に形成される酸化膜の膜質を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様によれば、
（ａ）基板に対して成膜剤を供給することで、前記基板上に第１膜を形成する工程と、
（ｂ）前記基板に対して第１酸化剤を供給することで、前記第１膜の一部を酸化させて前記第１膜に酸素を添加する工程と、
（ｃ）前記基板に対して第２酸化剤を供給することで、酸素が添加された前記第１膜を酸化させて酸化膜を含む第２膜に変化させる工程と、
を行う技術が提供される。
（ａ）基板に対して成膜剤を供給することで、前記基板上に第１膜を形成する工程と、
（ｂ）前記基板に対して第１酸化剤を供給することで、前記第１膜の一部を酸化させて前記第１膜に酸素を添加する工程と、
（ｃ）前記基板に対して第２酸化剤を供給することで、酸素が添加された前記第１膜を酸化させて酸化膜を含む第２膜に変化させる工程と、
を行う技術が提供される。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、基板上に形成され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】
【0007】
【図4】図４（ａ）は、ウエハ２００上に第１膜としてのシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を形成した後のウエハ２００の表面における断面部分拡大図である。図４（ｂ）は、ウエハ２００上に形成されたシリコン窒化膜の一部を酸化させて、そのシリコン窒化膜を、酸素が添加（ドープ）されたシリコン窒化膜（Ｏ ｄｏｐｅｄ ＳｉＮ）に変化させた後のウエハ２００の表面における断面部分拡大図である。図４（ｃ）は、ウエハ２００上に形成された酸素が添加されたシリコン窒化膜を酸化させて第２膜としてのシリコン酸化膜（ＳｉＯ）に変化させた後のウエハ２００の表面における断面部分拡大図である。
【図5】図５（ａ）～図５（ｃ）は、図４（ａ）～図４（ｃ）と、それぞれ同様の図である。図５（ｄ）は、ウエハ２００上に形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ）上に第１膜としてのシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を形成した後のウエハ２００の表面における断面部分拡大図である。図５（ｅ）は、シリコン酸化膜上に形成されたシリコン窒化膜の一部を酸化させて、そのシリコン窒化膜を、酸素が添加（ドープ）されたシリコン窒化膜（Ｏ ｄｏｐｅｄ ＳｉＮ）に変化させた後のウエハ２００の表面における断面部分拡大図である。図５（ｆ）は、シリコン酸化膜上に形成された酸素が添加されたシリコン窒化膜を酸化させて第２膜としてのシリコン酸化膜（ＳｉＯ）に変化させた後のウエハ２００の表面における断面部分拡大図である。
【図6】図６（ａ）は、ウエハ２００上に第１膜としてのシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を形成した後のウエハ２００の表面における断面部分拡大図である。図６（ｂ）は、ウエハ２００上に形成されたシリコン窒化膜の一部を酸化させて、そのシリコン窒化膜を、酸素が添加（ドープ）されたシリコン窒化膜（Ｏ ｄｏｐｅｄ ＳｉＮ）に変化させた後のウエハ２００の表面における断面部分拡大図である。図６（ｃ）は、ウエハ２００上に形成された酸素が添加されたシリコン窒化膜（Ｏ ｄｏｐｅｄ ＳｉＮ）上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を形成した後のウエハ２００の表面における断面部分拡大図である。図６（ｄ）は、酸素が添加されたシリコン窒化膜（Ｏ ｄｏｐｅｄ ＳｉＮ）上に形成されたシリコン窒化膜の一部を酸化させて、そのシリコン窒化膜を、酸素が添加されたシリコン窒化膜（Ｏ ｄｏｐｅｄ ＳｉＮ）に変化させた後のウエハ２００の表面における断面部分拡大図である。図６（ｅ）は、ウエハ２００の表面上に形成された酸素が添加されたシリコン窒化膜の積層膜を酸化させて、その積層膜を、第２膜としてのシリコン酸化膜（ＳｉＯ）に変化させた後のウエハ２００の表面における断面部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
＜本開示の一態様＞
以下、本開示の一態様について、主に、図１～図３、図４（ａ）～図４（ｃ）を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
以下、本開示の一態様について、主に、図１～図３、図４（ａ）～図４（ｃ）を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
【0009】
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は温度調整器（加熱部）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。
図１に示すように、処理炉２０２は温度調整器（加熱部）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、例えばステンレス鋼（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。この処理室２０１内でウエハ２００に対する処理が行われる。
【0011】
処理室２０１内には、第１～第３供給部としてのノズル２４９ａ～２４９ｃが、マニホールド２０９の側壁を貫通するようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ～２４９ｃを、それぞれ第１～第３ノズルとも称する。ノズル２４９ａ～２４９ｃは、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料により構成されている。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。ノズル２４９ａ～２４９ｃはそれぞれ異なるノズルであり、ノズル２４９ａ，２４９ｃのそれぞれは、ノズル２４９ｂに隣接して設けられている。
【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のバルブ２４３ａ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２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｇがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃよりも下流側には、ガス供給管２３２ｈが接続されている。ガス供給管２３２ｄ～２３２ｈには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｄ～２４１ｈおよびバルブ２４３ｄ～２４３ｈがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ～２３２ｈは、例えば，ＳＵＳ等の金属材料により構成されている。
【0013】
図２に示すように、ノズル２４９ａ～２４９ｃは、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。平面視において、ノズル２４９ｂは、処理室２０１内に搬入されるウエハ２００の中心を挟んで後述する排気口２３１ａと一直線上に対向するように配置されている。ノズル２４９ａ，２４９ｃは、ノズル２４９ｂと排気口２３１ａの中心とを通る直線Ｌを、反応管２０３の内壁（ウエハ２００の外周部）に沿って両側から挟み込むように配置されている。直線Ｌは、ノズル２４９ｂとウエハ２００の中心とを通る直線でもある。すなわち、ノズル２４９ｃは、直線Ｌを挟んでノズル２４９ａと反対側に設けられているということもできる。ノズル２４９ａ，２４９ｃは、直線Ｌを対称軸として線対称に配置されている。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、それぞれが、平面視において排気口２３１ａと対向（対面）するように開口しており、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ている。
【0014】
ガス供給管２３２ａからは、原料（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。原料は、成膜剤の１つとして用いられる。
【0015】
ガス供給管２３２ｂからは、反応体（反応ガス）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。反応体は、成膜剤の１つとして用いられる。
【0016】
ガス供給管２３２ｃからは、第１酸化ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。第１酸化ガスは、第１酸化剤として用いられる。
【0017】
ガス供給管２３２ｄからは、還元ガスが、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。還元ガスは、第２酸化剤の１つとして用いられる。
【0018】
ガス供給管２３２ｅからは、第２酸化ガスが、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。第２酸化ガスは、第２酸化剤の１つとして用いられる。
【0019】
ガス供給管２３２ｆ～２３２ｈからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｆ～２４１ｈ、バルブ２４３ｆ～２４３ｈ、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。不活性ガスは、パージガス、キャリアガス、希釈ガス等として作用する。
【0020】
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、原料供給系（原料ガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、反応体供給系（反応ガス供給系）が構成される。主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、第１酸化ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄにより、還元ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅにより、第２酸化ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｆ～２３２ｈ、ＭＦＣ２４１ｆ～２４１ｈ、バルブ２４３ｆ～２４３ｈにより、不活性ガス供給系が構成される。
【0021】
原料供給系、反応体供給系のそれぞれ或いは全てを成膜剤供給系とも称する。第１酸化ガス供給系を第１酸化剤供給系とも称する。第２酸化ガス供給系、還元ガス供給系のそれぞれ或いは全てを第２酸化剤供給系とも称する。
【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～２４３ｈやＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈ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～２３２ｈのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ～２３２ｈ内への各種物質（各種ガス）の供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ～２４３ｈの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈ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～２３２ｈ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の側壁下方には、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。図２に示すように、排気口２３１ａは、平面視において、ウエハ２００を挟んでノズル２４９ａ～２４９ｃ（ガス供給孔２５０ａ～２５０ｃ）と対向（対面）する位置に設けられている。排気口２３１ａは、反応管２０３の側壁の下部より上部に沿って、すなわち、ウエハ配列領域に沿って設けられていてもよい。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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。また、コントローラ１２１には、外部記憶装置１２３を接続することが可能となっている。
【0029】
記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ 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によって、基板処理装置に実行させ、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。
【0030】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈ、バルブ２４３ａ～２４３ｈ、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。
【0031】
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ことが可能な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～２４１ｈによる各種物質（各種ガス）の流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｈ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ことが可能なように構成されている。
【0032】
コントローラ１２１は、外部記憶装置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。外部記憶装置１２３は、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メモリやＳＳＤ等の半導体メモリ等を含む。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。
【0033】
（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上に所定膜厚の酸化膜を形成する処理シーケンス例について、主に、図４（ａ）～図４（ｃ）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。
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上に所定膜厚の酸化膜を形成する処理シーケンス例について、主に、図４（ａ）～図４（ｃ）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。
【0034】
本態様における処理シーケンスは、
ウエハ２００に対して成膜剤として原料と反応体とを供給することで、ウエハ２００上に第１膜を形成するステップＡと、
ウエハ２００に対して第１酸化剤として第１酸化ガスを供給することで、第１膜の一部を酸化させて第１膜に酸素を添加するステップＢと、
ウエハ２００に対して第２酸化剤として第２酸化ガスと還元ガスとを供給することで、酸素が添加された第１膜を酸化させて酸化膜を含む第２膜に変化させるステップＣと、
を有する。
ウエハ２００に対して成膜剤として原料と反応体とを供給することで、ウエハ２００上に第１膜を形成するステップＡと、
ウエハ２００に対して第１酸化剤として第１酸化ガスを供給することで、第１膜の一部を酸化させて第１膜に酸素を添加するステップＢと、
ウエハ２００に対して第２酸化剤として第２酸化ガスと還元ガスとを供給することで、酸素が添加された第１膜を酸化させて酸化膜を含む第２膜に変化させるステップＣと、
を有する。
【0035】
なお、本態様における処理シーケンスでは、ステップＡにおいて、ウエハ２００に対して原料を供給するステップＡ１と、ウエハ２００に対して反応体を供給するステップＡ２と、を交互に所定回数（ｍ回、ｍは１以上の整数）行う。ステップＢでは、ウエハ２００に対して第１酸化ガスを供給する。ステップＣでは、ウエハ２００に対して第２酸化ガスと還元ガスとを同時に供給する。
【0036】
また、ステップＡでは、第１元素および第２元素を含む第１膜を形成し、ステップＢでは、第１膜を不飽和酸化させて、第１膜を、酸素が添加された第１膜に変化させ、ステップＣでは、酸素が添加された第１膜を飽和酸化させて、酸素が添加された第１膜を、第１元素および酸素を含む第２膜に変化させる。第１元素は、例えばシリコン（Ｓｉ）を含み、第２元素は、例えば窒素（Ｎ）を含む。以下では、代表的な例として、第１元素がＳｉであり、第２元素がＮである場合について説明する。
【0037】
本明細書では、上述の処理シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の変形例や他の態様等の説明においても、同様の表記を用いる。
【0038】
（原料→反応体）×ｍ→第１酸化ガス→第２酸化ガス＋還元ガス
【0039】
本明細書において用いる「ウエハ」という用語は、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。本明細書において用いる「ウエハの表面」という言葉は、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。
【0040】
本明細書において用いる「剤」という用語は、ガス状物質および液体状物質のうち少なくともいずれかを含む。液体状物質はミスト状物質を含む。すなわち、成膜剤（原料、反応体）、第１酸化剤、第２酸化剤は、ガス状物質を含んでいてもよく、ミスト状物質等の液体状物質を含んでいてもよく、それらの両方を含んでいてもよい。
【0041】
本明細書において用いる「層」という用語は、連続層および不連続層のうち少なくともいずれかを含む。例えば、後述する第１層や第２層は、連続層を含んでいてもよく、不連続層を含んでいてもよく、それらの両方を含んでいてもよい。
【0042】
（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。このようにして、ウエハ２００は、処理室２０１内に準備されることとなる。
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。このようにして、ウエハ２００は、処理室２０１内に準備されることとなる。
【0043】
（圧力調整および温度調整）
ボートロードが終了した後、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が所望の処理温度となるように、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。
ボートロードが終了した後、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が所望の処理温度となるように、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。
【0044】
（ステップＡ）
その後、以下のステップＡ１，Ａ２を順次実行する。
その後、以下のステップＡ１，Ａ２を順次実行する。
【0045】
［ステップＡ１］
ステップＡ１では、処理室２０１内のウエハ２００に対して成膜剤として原料（原料ガス）を供給する。
ステップＡ１では、処理室２０１内のウエハ２００に対して成膜剤として原料（原料ガス）を供給する。
【0046】
具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へ原料を流す。ガス供給管２３２ａ内を流れた原料は、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００の側方から、ウエハ２００に対して原料が供給される（原料供給）。このとき、バルブ２４３ｆ～２４３ｈを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給するようにしてもよい。
【0047】
ステップＡ１において原料を供給する際における処理条件としては、
処理温度：２５０～５００℃、好ましくは３５０～４５０℃
処理圧力：１０～１３３３Ｐａ、好ましくは１０～４００Ｐａ
原料供給流量：０．１～３ｓｌｍ、好ましくは０．１～０．５ｓｌｍ
原料供給時間：１～１８０秒、好ましくは１０～３０秒
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ
が例示される。
処理温度：２５０～５００℃、好ましくは３５０～４５０℃
処理圧力：１０～１３３３Ｐａ、好ましくは１０～４００Ｐａ
原料供給流量：０．１～３ｓｌｍ、好ましくは０．１～０．５ｓｌｍ
原料供給時間：１～１８０秒、好ましくは１０～３０秒
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ
が例示される。
【0048】
なお、本明細書における「２５０～５００℃」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「２５０～５００℃」とは「２５０℃以上５００℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。また、本明細書における処理温度とはウエハ２００の温度または処理室２０１内の温度のことを意味し、処理圧力とは処理室２０１内の圧力のことを意味する。また、処理時間とは、その処理を継続する時間を意味する。また、供給流量に０ｓｌｍが含まれるような場合、０ｓｌｍとは、その物質（ガス）を供給しないケースを意味する。これらは、以下の説明においても同様である。
【0049】
上述の処理条件下でウエハ２００に対して原料として、例えばクロロシラン系ガスを供給することにより、下地としてのウエハ２００の最表面上に、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の最表面への、原料の物理吸着や化学吸着、原料の一部が分解した物質の化学吸着、原料の熱分解によるＳｉの堆積等により形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、原料や原料の一部が分解した物質の吸着層（物理吸着層や化学吸着層）であってもよく、Ｃｌを含むＳｉの堆積層であってもよい。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。
【0050】
Ｓｉ含有層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内への原料の供給を停止する。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（パージ）。このとき、バルブ２４３ｆ～２４３ｈを開き、処理室２０１内へ不活性ガスを供給する。不活性ガスはパージガスとして作用する。
【0051】
成膜剤の１つである原料（原料ガス）としては、例えば、ウエハ２００上に形成される膜を構成する主元素である第１元素としてのＳｉを含むシラン系ガスを用いることができる。シラン系ガスとしては、例えば、第１元素としてのＳｉおよびハロゲン元素を含むガス、すなわち、ハロシラン系ガスを用いることができる。ハロゲンには、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等が含まれる。ハロシラン系ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含むクロロシラン系ガスを用いることができる。
【0052】
原料としては、例えば、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシランガス（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等のクロロシラン系ガスや、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ４）ガス、ジフルオロシラン（ＳｉＨ２Ｆ２）ガス等のフルオロシラン系ガスや、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ４）ガス、ジブロモシラン（ＳｉＨ２Ｂｒ２）ガス等のブロモシラン系ガスや、テトラヨードシラン（ＳｉＩ４）ガス、ジヨードシラン（ＳｉＨ２Ｉ２）ガス等のヨードシラン系ガスを用いることができる。また、原料としては、例えば、ビス（トリクロロシリル）メタン（（ＳｉＣｌ３）２ＣＨ２、略称：ＢＴＣＳＭ）ガス、１，２－ビス（トリクロロシリル）エタン（（ＳｉＣｌ３）２Ｃ２Ｈ４、略称：ＢＴＣＳＥ）ガス等のアルキレンクロロシラン系ガスや、１，１，２，２－テトラクロロ－１，２－ジメチルジシラン（（ＣＨ３）２Ｓｉ２Ｃｌ４、略称：ＴＣＤＭＤＳ）ガス、１，２－ジクロロ－１，１，２，２－テトラメチルジシラン（（ＣＨ３）４Ｓｉ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＴＭＤＳ）ガス等のアルキルクロロシラン系ガスや、１，１，３，３－テトラクロロ－１，３－ジシラシクロブタン（Ｃ２Ｈ４Ｃｌ４Ｓｉ２、略称：ＴＣＤＳＣＢ）ガス等のＳｉとＣとで構成される環状構造およびハロゲンを含むガスを用いることができる。原料としては、これらのうち１以上を用いることができる。なお、アルキレンクロロシラン系ガスやアルキルクロロシラン系ガスのような炭素（Ｃ）を含有するシラン系ガスを用いる場合、ステップＡ１では、Ｃを含むＳｉ含有層を形成することができ、後述するステップＡ２では、Ｃを含むＳｉＮ層を形成することができる。
【0053】
原料（原料ガス）としては、これらの他、例えば、第１元素としてのＳｉおよびアミノ基を含むガス、すなわち、アミノシラン系ガスを用いることもできる。アミノ基とは、アンモニア、第一級アミン又は第二級アミンから水素（Ｈ）を除去した１価の官能基のことであり、－ＮＨ２，－ＮＨＲ，－ＮＲ２のように表すことができる。なお、Ｒはアルキル基を示し、－ＮＲ２の２つのＲは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0054】
原料としては、例えば、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（ターシャリーブチルアミノ）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（ＳｉＨ３［Ｎ（Ｃ３Ｈ７）２］、略称：ＤＩＰＡＳ）ガス等のアミノシラン系ガスを用いることもできる。原料としては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0055】
不活性ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ２）ガスや、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスを用いることができる。不活性ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。この点は、後述する各ステップにおいても同様である。
【0056】
［ステップＡ２］
ステップＡ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層に対して成膜剤として反応体（反応ガス）を供給する。
ステップＡ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層に対して成膜剤として反応体（反応ガス）を供給する。
【0057】
具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へ反応体を流す。ガス供給管２３２ｂ内を流れた反応体は、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００の側方から、ウエハ２００に対して反応体が供給される（反応体供給）。このとき、バルブ２４３ｆ～２４３ｈを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給するようにしてもよい。
【0058】
ステップＡ２において反応体を供給する際における処理条件としては、
処理温度：２５０～５００℃、好ましくは３５０～４５０℃
処理圧力：１０～２６６６Ｐａ、好ましくは１０～１３３３Ｐａ
反応体供給流量：１～１０ｓｌｍ、好ましくは３～６ｓｌｍ
反応体供給時間：１～１８０秒、好ましくは１０～６０秒
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ
が例示される。
処理温度：２５０～５００℃、好ましくは３５０～４５０℃
処理圧力：１０～２６６６Ｐａ、好ましくは１０～１３３３Ｐａ
反応体供給流量：１～１０ｓｌｍ、好ましくは３～６ｓｌｍ
反応体供給時間：１～１８０秒、好ましくは１０～６０秒
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ
が例示される。
【0059】
上述の処理条件下でウエハ２００に対して反応体として、例えば窒化水素系ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成されたＳｉ含有層の少なくとも一部が窒化（改質）される。結果として、下地としてのウエハ２００の最表面上に、ＳｉおよびＮを含む層として、シリコン窒化層（ＳｉＮ層）が形成される。ＳｉＮ層を形成する際、Ｓｉ含有層に含まれていたＣｌ等の不純物は、反応体によるＳｉ含有層の改質反応の過程において、少なくともＣｌを含むガス状物質を構成し、処理室２０１内から排出される。これにより、ＳｉＮ層は、ステップＡ１で形成されたＳｉ含有層に比べて、Ｃｌ等の不純物が少ない層となる。
【0060】
ＳｉＮ層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内への反応体の供給を停止する。そして、ステップＡ１におけるパージと同様の処理手順により、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（パージ）。
【0061】
成膜剤の１つである反応体（反応ガス）としては、例えば、第２元素としてのＮを含み窒化剤（窒化ガス）として作用するＮ含有ガスを用いることができる。Ｎ含有ガスとしては、Ｎ及びＨ含有ガスを用いることができる。Ｎ及びＨ含有ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガス、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等の窒化水素系ガスを用いることができる。またＮ及びＨ含有ガスとしては、例えば、Ｃ、Ｎ及びＨ含有ガスを用いることができる。Ｃ、Ｎ及びＨ含有ガスとしては、例えば、モノエチルアミン（Ｃ２Ｈ５ＮＨ２、略称：ＭＥＡ）ガス、ジエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）２ＮＨ、略称：ＤＥＡ）ガス、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、略称：ＴＥＡ）ガス等のエチルアミン系ガスや、モノメチルアミン（ＣＨ３ＮＨ２、略称：ＭＭＡ）ガス、ジメチルアミン（（ＣＨ３）２ＮＨ、略称：ＤＭＡ）ガス、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ、略称：ＴＭＡ）ガス等のメチルアミン系ガスや、モノメチルヒドラジン（（ＣＨ３）ＨＮ２Ｈ２、略称：ＭＭＨ）ガス、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２Ｈ２、略称：ＤＭＨ）ガス、トリメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ２（ＣＨ３）Ｈ、略称：ＴＭＨ）ガス等の有機ヒドラジン系ガス等を用いることができる。反応体としては、これらのうち１以上を用いることができる。なお、アミン系ガスや有機ヒドラジン系ガスのようなＣを含有する反応体を用いる場合、ステップＡ２では、Ｃを含むＳｉＮ層を形成することができる。
【0062】
［所定回数実施］
上述のステップＡ１，Ａ２を含むサイクル、具体的には、上述のステップＡ１，Ａ２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（ｍ回、ｍは１以上の整数）行うことにより、図４（ａ）に示すように、ウエハ２００の表面を下地として、第１膜としてのＳｉＮ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すことが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成されるＳｉＮ層の厚さを所望の膜厚よりも薄くし、ＳｉＮ層を積層することで形成されるＳｉＮ膜の厚さが所望の厚さになるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すことが好ましい。なお、第１膜としてのＳｉＮ膜は、反応体由来のＨをＮ－Ｈ結合の形で含むことが好ましい。すなわち、第１膜としてのＳｉＮ膜は、Ｓｉ－Ｎ結合の他に、Ｎ－Ｈ結合を含むことが好ましい。これにより、後述するステップＢ、ステップＣにおけるそれぞれの反応を効率的に生じさせることが可能となる。
上述のステップＡ１，Ａ２を含むサイクル、具体的には、上述のステップＡ１，Ａ２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（ｍ回、ｍは１以上の整数）行うことにより、図４（ａ）に示すように、ウエハ２００の表面を下地として、第１膜としてのＳｉＮ膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すことが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成されるＳｉＮ層の厚さを所望の膜厚よりも薄くし、ＳｉＮ層を積層することで形成されるＳｉＮ膜の厚さが所望の厚さになるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すことが好ましい。なお、第１膜としてのＳｉＮ膜は、反応体由来のＨをＮ－Ｈ結合の形で含むことが好ましい。すなわち、第１膜としてのＳｉＮ膜は、Ｓｉ－Ｎ結合の他に、Ｎ－Ｈ結合を含むことが好ましい。これにより、後述するステップＢ、ステップＣにおけるそれぞれの反応を効率的に生じさせることが可能となる。
【0063】
なお、ステップＡにおける処理温度を２５０℃未満とすると、第１膜としてのＳｉＮ膜を形成することが困難となることがある。処理温度を２５０℃以上とすることで、第１膜としてのＳｉＮ膜を形成することが可能となり、十分な成膜レートが得られるようになる。処理温度を３５０℃以上とすることで、ＳｉＮ膜を形成する際に、実用的な成膜レートが得られるようになる。
【0064】
また、ステップＡにおける処理温度を５００℃超の温度とすると、ステップＡを行う際にウエハ２００の表面に存在する膜や構造に影響を及ぼすことがあり、特に、温度制限がある最先端デバイスにおいては許容されないことがある。処理温度を５００℃以下とすることで、この影響を抑制することが可能となる。処理温度を４５０℃以下とすることで、この影響をより十分に抑制することが可能となる。
【0065】
（ステップＢ）
ステップＡが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたＳｉＮ膜に対して第１酸化剤として第１酸化ガスを供給する。
ステップＡが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたＳｉＮ膜に対して第１酸化剤として第１酸化ガスを供給する。
【0066】
具体的には、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へ第１酸化ガスを流す。ガス供給管２３２ｃ内を流れた第１酸化ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００の側方から、ウエハ２００に対して、第１酸化ガスが供給される（第１酸化ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｆ～２４３ｈを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給するようにしてもよい。
【0067】
ステップＢにおいて第１酸化ガスを供給する際における処理条件としては、
処理温度：室温（２５℃）～５００℃、好ましくは３５０～４５０℃
処理圧力：１０～１０１３２５Ｐａ、好ましくは１０～８００００Ｐａ
第１酸化ガス供給流量：０．０１～１０ｓｌｍ、好ましくは０．５～３ｓｌｍ
第１酸化ガス供給時間：６０秒～２０時間、好ましくは６０秒～１２時間
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ
が例示される。
処理温度：室温（２５℃）～５００℃、好ましくは３５０～４５０℃
処理圧力：１０～１０１３２５Ｐａ、好ましくは１０～８００００Ｐａ
第１酸化ガス供給流量：０．０１～１０ｓｌｍ、好ましくは０．５～３ｓｌｍ
第１酸化ガス供給時間：６０秒～２０時間、好ましくは６０秒～１２時間
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ
が例示される。
【0068】
上述の処理条件下でウエハ２００に対して第１酸化ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成された第１膜としてのＳｉＮ膜の一部を酸化させて、ＳｉＮ膜に酸素（Ｏ）を添加（ドープ）させることが可能となる。すなわち、ＳｉＮ膜を不飽和酸化させて、ＳｉＮ膜にＯを取り込ませることが可能となる。これにより、図４（ｂ）に示すように、ステップＡにおいてウエハ２００上に形成されたＳｉＮ膜を、Ｏが添加されたＳｉＮ膜（Ｏ ｄｏｐｅｄ ＳｉＮ膜）に変化させることが可能となる。なお、ＳｉＮ膜を不飽和酸化させるためには、ステップＢにおけるＳｉＮ膜の一部の第１酸化剤（第１酸化ガス）による酸化を、ステップＣにおけるＯが添加されたＳｉＮ膜の第２酸化剤（第２酸化ガスと還元ガス）による酸化よりも、酸化力が低くなる条件下で行うことが好ましい。
【0069】
第１膜としてのＳｉＮ膜の一部を酸化させた後、バルブ２４３ｃを閉じ、処理室２０１内への第１酸化ガスの供給を停止する。そして、ステップＡ１におけるパージと同様の処理手順により、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（パージ）。
【0070】
第１酸化剤である第１酸化ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス等のＯ含有ガス、Ｏ及びＨ含有ガス、Ｏ及びＮ含有ガス、Ｏ及びＣ含有ガスを用いることができる。第１酸化ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。なお、第１酸化剤（第１酸化ガス）としては、同一条件下において、第２酸化剤（第２酸化ガス、還元ガス）の酸化力よりも低い酸化力を有する（発揮する）酸化剤を用いることが好ましい。また、第１酸化剤（第１酸化ガス）としては、上述のガス種の中でも、Ｏ及びＨ含有ガスを用いることがより好ましい。第１酸化剤（第１酸化ガス）としてＯ及びＨ含有ガスを用いることにより、例えば、第１膜としてのＳｉＮ膜に含まれるＮ－Ｈ結合を効率的にＯ－Ｈ結合に置き換えることが可能となる。これにより、Ｏが添加されたＳｉＮ膜にＯ－Ｈ結合を効率的に含ませることが可能となり、後述するステップＣにおける反応を効率的に生じさせることが可能となる。
【0071】
なお、ステップＢにおける処理温度を室温（２５℃）未満とすると、第１酸化ガスによる第１膜としてのＳｉＮ膜の一部の酸化が困難となり、ＳｉＮ膜へのＯの添加が困難となることがある。処理温度を室温（２５℃）以上とすることで、第１酸化ガスによるＳｉＮ膜の一部の酸化を十分に進行させることが可能となり、ＳｉＮ膜へのＯの添加が可能となる。処理温度を３５０℃以上とすることで、第１酸化ガスを用いてＳｉＮ膜の一部を酸化させる際に、実用的な酸化レートが得られるようになる。
【0072】
また、ステップＢにおける処理温度を５００℃超の温度とすると、ステップＢを行う際にウエハ２００の表面に存在する膜や構造に影響を及ぼすことがあり、特に、温度制限がある最先端デバイスにおいては許容されないことがある。処理温度を５００℃以下とすることで、この影響を抑制することが可能となる。処理温度を４５０℃以下とすることで、この影響をより十分に抑制することが可能となる。
【0073】
（ステップＣ）
ステップＢが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上におけるＯが添加されたＳｉＮ膜に対して第２酸化剤として第２酸化ガスと還元ガスとを供給する。
ステップＢが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上におけるＯが添加されたＳｉＮ膜に対して第２酸化剤として第２酸化ガスと還元ガスとを供給する。
【0074】
具体的には、バルブ２４３ｅ，２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｄ内へ第２酸化ガス、還元ガスをそれぞれ流す。ガス供給管２３２ｅ，２３２ｄ内を流れた第２酸化ガス、還元ガスは、それぞれ、ＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｄ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。第２酸化ガスと還元ガスとは、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の側方から、ウエハ２００に対して、第２酸化ガスと還元ガスとの反応により生じた原子状酸素等のＯを含む水分（Ｈ２Ｏ）非含有の酸化種が供給される（第２酸化ガス＋還元ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｆ～２４３ｈを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給するようにしてもよい。
【0075】
ステップＣにおいて第２酸化ガスと還元ガスとを供給する際における処理条件としては、
処理温度：３５０～５００℃、好ましくは４００～４５０℃
処理圧力：１０～４００Ｐａ、好ましくは１０～１３３Ｐａ
第２酸化ガス供給流量：１～１０ｓｌｍ、好ましくは１～５ｓｌｍ
還元ガス供給流量：１～１０ｓｌｍ、好ましくは１～５ｓｌｍ
各ガス供給時間：６０秒～４８時間、好ましくは６０秒～１２時間
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ
が例示される。
処理温度：３５０～５００℃、好ましくは４００～４５０℃
処理圧力：１０～４００Ｐａ、好ましくは１０～１３３Ｐａ
第２酸化ガス供給流量：１～１０ｓｌｍ、好ましくは１～５ｓｌｍ
還元ガス供給流量：１～１０ｓｌｍ、好ましくは１～５ｓｌｍ
各ガス供給時間：６０秒～４８時間、好ましくは６０秒～１２時間
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～２０ｓｌｍ
が例示される。
【0076】
上述の処理条件下でウエハ２００に対して第２酸化ガスと還元ガスとを同時に供給することにより、それらの反応により生じた原子状酸素等の酸化種が有する強い酸化力を利用して、ウエハ２００上に形成されたＯが添加されたＳｉＮ膜を酸化させることができる。このとき、Ｏが添加されたＳｉＮ膜中に、さらにＯを取り込ませることが可能となる。また、Ｏが添加されたＳｉＮ膜中に含まれるＮを膜中から脱離させることが可能となる。これにより、Ｏが添加されたＳｉＮ膜を、第２膜としての酸化膜、すなわち、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）へと変化させることができる。すなわち、Ｏが添加されたＳｉＮ膜を飽和酸化させて、ＳｉＯ膜に変換させることができる。これにより、図４（ｃ）に示すように、ステップＢにおいてウエハ２００上に形成されたＯが添加されたＳｉＮ膜を、ＳｉＯ膜に変化させることが可能となる。
【0077】
なお、Ｏが添加されたＳｉＮ膜を飽和酸化させるためには、ステップＣにおけるＯが添加されたＳｉＮ膜の第２酸化剤（第２酸化ガスと還元ガス）による酸化を、ステップＢにおけるＳｉＮ膜の一部の第１酸化剤（第１酸化ガス）による酸化よりも、酸化力が高くなる条件下で行うことが好ましい。Ｏが添加されたＳｉＮ膜を飽和酸化させることで、Ｏが添加されたＳｉＮ膜へのさらなるＯの添加、および、Ｏが添加されたＳｉＮ膜からのＮの脱離といった反応を、Ｏが添加されたＳｉＮ膜における厚さ方向の全体にわたり進行させることが可能となる。例えば、ウエハ２００上に形成するＳｉＯ膜とこのＳｉＯ膜の下地との界面を確実に酸化させ、この界面近傍におけるＮの残留を抑制することも可能となる。結果として、Ｏが添加されたＳｉＮ膜を酸化させることで得られるＳｉＯ膜を、Ｎを殆ど或いは全く含まない、高純度で緻密なＳｉＯ膜とすることが可能となる。
【0078】
Ｏが添加されたＳｉＮ膜を酸化させてＳｉＯ膜へと変化させた後、バルブ２４３ｅ，２４３ｄを閉じ、処理室２０１内への第２酸化ガス、還元ガスの供給を停止する。そして、ステップＡ１におけるパージと同様の処理手順により、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（パージ）。
【0079】
第２酸化剤の１つである第２酸化ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス等のＯ含有ガスを用いることができる。第２酸化ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。第２酸化剤の１つである還元ガスとしては、例えば、水素（Ｈ２）ガス、重水素（２Ｈ２）ガス等の水素（Ｈ）含有ガス、重水素（２Ｈ）含有ガス等を用いることができる。還元ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。なお、第２酸化剤（第２酸化ガス、還元ガス）としては、同一条件下において、第１酸化剤（第１酸化ガス）の酸化力よりも高い酸化力を有する（発揮する）酸化剤を用いることが好ましい。なお、還元ガスは、それ単体では酸化作用は得られないが、特定の条件下で第２酸化ガスと反応することで原子状酸素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。
【0080】
なお、ステップＣにおける処理温度を３５０℃未満とすると、第２酸化剤（第２酸化ガス、還元ガス）によるＯが添加されたＳｉＮ膜の酸化が困難となり、Ｏが添加されたＳｉＮ膜のＳｉＯ膜への変換が困難となることがある。処理温度を３５０℃以上とすることで、第２酸化剤（第２酸化ガス、還元ガス）によるＯが添加されたＳｉＮ膜の酸化を十分に進行させることが可能となり、Ｏが添加されたＳｉＮ膜のＳｉＯ膜への変換が十分に可能となる。処理温度を４００℃以上とすることで、第２酸化剤（第２酸化ガス、還元ガス）を用いてＯが添加されたＳｉＮ膜を酸化させる際に、実用的な酸化レートが得られるようになる。
【0081】
また、ステップＣにおける処理温度を５００℃超の温度とすると、ステップＣを行う際にウエハ２００の表面に存在する膜や構造に影響を及ぼすことがあり、特に、温度制限がある最先端デバイスにおいては許容されないことがある。処理温度を５００℃以下とすることで、この影響を抑制することが可能となる。処理温度を４５０℃以下とすることで、この影響をより十分に抑制することが可能となる。
【0082】
なお、上述のような低温下では、ステップＡにおいて膜質の悪いＳｉＮ膜（Ｎ－Ｈ結合や不純物を多く含むＳｉＮ膜）を形成する方が、ステップＣにおいて膜質の良いＳｉＯ膜が得られることが判明している。このことから、ステップＡにおける処理温度を、ステップＣにおける処理温度以下とすることが好ましく、ステップＡにおける処理温度を、ステップＣにおける処理温度よりも低くすることがより好ましい。また、ステップＣにおいて得られるＳｉＯ膜の膜質をより高めるには、ステップＢでのＳｉＮ膜の一部の酸化を不飽和とする必要があり、ステップＣでのＯが添加されたＳｉＮ膜の酸化を飽和させる必要がある。このことから、ステップＢにおける処理温度を、ステップＣにおける処理温度以下とすることが好ましく、ステップＢにおける処理温度を、ステップＣにおける処理温度よりも低くすることがより好ましい。また、ステップＢでのＳｉＮ膜の一部の酸化の不飽和度をより高めるには、ステップＢにおける処理温度を、ステップＡにおける処理温度以下とすることが好ましく、ステップＢにおける処理温度を、ステップＡにおける処理温度よりも低くすることがより好ましい。
【0083】
（アフターパージおよび大気圧復帰）
ステップＣが終了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれからパージガスとして不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａより排気する。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）。
ステップＣが終了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれからパージガスとして不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａより排気する。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）。
【0084】
（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、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、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より取り出される（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、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、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より取り出される（ウエハディスチャージ）。
【0085】
ステップＡ、ステップＢ、ステップＣは、同一処理室内にて（ｉｎ－ｓｉｔｕにて）行うことが好ましい。これにより、ウエハ２００を大気に曝すことなく、すなわち、ウエハ２００の表面を清浄な状態に保持したまま、ステップＡ、ステップＢ、ステップＣを行うことができ、低温下で高品質なＳｉＯ膜を制御性良く形成することが可能となる。
【0086】
（３）本態様による効果
本態様によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
本態様によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
【0087】
ステップＡにおいて第１膜としてＳｉＮ膜を形成し、ステップＢにおいてＳｉＮ膜にＯを添加し、ステップＣにおいてＯが添加されたＳｉＮ膜を第２膜としてのＳｉＯ膜に変化させるようにしたので、低温下において高品質なＳｉＯ膜を形成することが可能となる。すなわち、第１膜としてのＳｉＮ膜を、このように多段階で改質させて、第２膜としてのＳｉＯ膜へ変化させることで、低温下において、エッチング耐性が高い膜、すなわち、加工耐性が高い膜、つまり、高品質な膜を形成することが可能となる。
【0088】
ステップＡにおいて第１膜としてＳｉＮ膜を形成し、ステップＢにおいてＳｉＮ膜にＯを添加し、ステップＣにおいてＯが添加されたＳｉＮ膜を第２膜としてのＳｉＯ膜に変化させるようにしたので、低温下において高品質なＳｉＯ膜を生産性良く形成することが可能となる。すなわち、第１膜としてのＳｉＮ膜を、このように多段階で改質させて、第２膜としてのＳｉＯ膜へ変化させることで、低温下において、高品質な膜を、高い生産性をもって形成することが可能となる。
【0089】
なお、本態様のような低温下において、ＳｉＮ膜を多段階ではなく一段階で改質させようとする場合、ＳｉＮ膜を十分に酸化させることができず、ＳｉＮ膜をＳｉＯ膜へ変化させることができない場合があることを、本件開示者らは確認した。また、ＳｉＮ膜を多段階ではなく一段階で改質させようとする場合、ＳｉＮ膜を十分に酸化させるまでに多大な時間を要する場合があることを、本件開示者らは確認した。
【0090】
これに対し、本態様のような低温下において、ＳｉＮ膜を、一旦、酸化力が低い条件下でソフトに酸化（不飽和酸化）させて、ＳｉＮ膜にＯを添加し、Ｏが添加されたＳｉＮ膜を酸化力が高い条件下でハードに酸化（飽和酸化）させるように、ＳｉＮ膜を多段階で改質させることで、高いスループットをもって、ＳｉＮ膜を十分に酸化させ、ＳｉＯ膜へ変化させることが可能となることを本件開示者らは見い出した。また、この多段階改質、すなわち、多段階酸化により、低温下において、エッチング耐性が高い膜、すなわち、加工耐性が高い膜、つまり、高品質な膜を形成することが可能となることを本件開示者らは見い出した。
【0091】
ステップＡにおいて第１膜としてＳｉＮ膜を形成し、ステップＢにおいてＳｉＮ膜にＯを添加し、ステップＣにおいてＯが添加されたＳｉＮ膜を第２膜としてのＳｉＯ膜に変化させるようにしたので、低温下において高純度で絶縁特性の高いＳｉＯ膜を形成することが可能となる。すなわち、第１膜としてのＳｉＮ膜を、このように多段階で改質させて、第２膜としてのＳｉＯ膜へ変化させることで、低温下において、Ｎを殆ど或いは全く含まない、高純度で絶縁特性の高いＳｉＯ膜を得ることが可能となる。また、ウエハ２００上に形成するＳｉＯ膜とこのＳｉＯ膜の下地との界面を確実に酸化させ、この界面近傍におけるＮの残留を抑制することも可能となる。結果として、Ｏが添加されたＳｉＮ膜を酸化させることで得られるＳｉＯ膜を、Ｎを殆ど或いは全く含まない、高純度で緻密なＳｉＯ膜とすることが可能となる。
【0092】
（４）変形例
本態様における基板処理シーケンスは、以下に示す変形例のように変更することができる。これらの変形例は、任意に組み合わせることができる。特に説明がない限り、各変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の基板処理シーケンスの各ステップにおける処理手順、処理条件と同様とすることができる。
本態様における基板処理シーケンスは、以下に示す変形例のように変更することができる。これらの変形例は、任意に組み合わせることができる。特に説明がない限り、各変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の基板処理シーケンスの各ステップにおける処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【0093】
（変形例１）
以下に示す処理シーケンスのように、ステップＡ、ステップＢ、ステップＣを含むサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うようにしてもよく、このサイクルを複数回（ｎ回、ｎは２以上の整数）行うようにしてもよい。なお、このサイクルを１回行うケース（ｎ＝１であるケース）が上述の態様に相当する。
以下に示す処理シーケンスのように、ステップＡ、ステップＢ、ステップＣを含むサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うようにしてもよく、このサイクルを複数回（ｎ回、ｎは２以上の整数）行うようにしてもよい。なお、このサイクルを１回行うケース（ｎ＝１であるケース）が上述の態様に相当する。
【0094】
［（原料→反応体）×ｍ→第１酸化ガス→第２酸化ガス＋還元ガス］×ｎ
【0095】
ステップＡ、ステップＢ、ステップＣを含むサイクルを複数回（ｎ回、ｎは２以上の整数）行う場合、１サイクル目は、図５（ａ）～図５（ｃ）に示すように、上述の態様と同様にステップＡ～Ｃを行い、ウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する。具体的には、１サイクル目のステップＡでは、図４（ａ）に示すように、ウエハ２００上に第１膜としてのＳｉＮ膜を形成する。１サイクル目のステップＢでは、図４（ｂ）に示すように、ウエハ２００上に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させて、そのＳｉＮ膜を、Ｏが添加（ドープ）されたＳｉＮ膜（Ｏ ｄｏｐｅｄ ＳｉＮ）に変化させる。１サイクル目のステップＣでは、図４（ｃ）に示すように、ウエハ２００上に形成されたＯが添加されたＳｉＮ膜を酸化させて第２膜としてのＳｉＯ膜に変化させる。
【0096】
ステップＡ、ステップＢ、ステップＣを含むサイクルを複数回（ｎ回、ｎは２以上の整数）行う場合、２サイクル目は、図５（ｄ）～図５（ｆ）に示すように、ステップＡ～Ｃを行い、１サイクル目でウエハ２００上に形成したＳｉＯ膜上に、ＳｉＯ膜を形成する。具体的には、２サイクル目のステップＡでは、図５（ｄ）に示すように、１サイクル目でウエハ２００上に形成された第２膜としてのＳｉＯ上に第１膜としてのＳｉＮ膜を形成する。２サイクル目のステップＢでは、図５（ｅ）に示すように、ＳｉＯ膜上に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させて、そのＳｉＮ膜を、Ｏが添加（ドープ）されたＳｉＮ膜（Ｏ ｄｏｐｅｄ ＳｉＮ）に変化させる。２サイクル目のステップＣでは、図５（ｆ）に示すように、ＳｉＯ膜上に形成されたＯが添加されたＳｉＮ膜を酸化させて第２膜としてのＳｉＯ膜に変化させる。
【0097】
これにより、ウエハ２００上に、ＳｉＮ膜を多段階で改質させて得たＳｉＯ膜が積層されてなるＳｉＯ膜を形成することが可能となる。なお、図５（ａ）～図５（ｆ）は、ステップＡ、ステップＢ、ステップＣを含むサイクルを２回行う例を示しているが、このサイクルを３回以上繰り返すようにしてもよい。
【0098】
本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、上述の態様よりも、１サイクルあたりに形成するＳｉＮ膜を薄くすることができ、ＳｉＮ膜を多段階で改質させる効果をより高めることが可能となる。これにより、低温下において、エッチング耐性すなわち加工耐性がより高く、より高品質な膜を形成することが可能となる。また、より高純度で絶縁特性の高いＳｉＯ膜を形成することが可能となる。また、薄いＳｉＮ膜を多段階で酸化させることを複数回繰り返すことにより、形成されるＳｉＯ膜の内部応力を緩和させることができ、最終的に形成されるＳｉＯ膜の膜応力を低下させることが可能となる。これにより、ウエハ２００の表面に形成されたピラー等の凹凸構造の変形等を抑制することが可能となる。
【0099】
（変形例２）
以下に示す処理シーケンスのように、ステップＡおよびステップＢを含むセットを所定回数（ｎ１回、ｎ１は１以上の整数）行うステップと、ステップＣと、を含むサイクルを所定回数（ｎ２回、ｎ２は１以上の整数）行うようにしてもよい。この場合において、ステップＡおよびステップＢを含むセットを複数回（ｎ１回、ｎ１は２以上の整数）行うようにしてもよい。また、ステップＡおよびステップＢを含むセットを所定回数（ｎ１回、ｎ１は１以上の整数）行うステップと、ステップＣと、を含むサイクルを複数回（ｎ２回、ｎ２は２以上の整数）行うようにしてもよい。なお、ｎ１＝１であり、ｎ２＝１であるケースが上述の態様に相当し、ｎ１＝１であるケースが上述の変形例１に相当する。
以下に示す処理シーケンスのように、ステップＡおよびステップＢを含むセットを所定回数（ｎ１回、ｎ１は１以上の整数）行うステップと、ステップＣと、を含むサイクルを所定回数（ｎ２回、ｎ２は１以上の整数）行うようにしてもよい。この場合において、ステップＡおよびステップＢを含むセットを複数回（ｎ１回、ｎ１は２以上の整数）行うようにしてもよい。また、ステップＡおよびステップＢを含むセットを所定回数（ｎ１回、ｎ１は１以上の整数）行うステップと、ステップＣと、を含むサイクルを複数回（ｎ２回、ｎ２は２以上の整数）行うようにしてもよい。なお、ｎ１＝１であり、ｎ２＝１であるケースが上述の態様に相当し、ｎ１＝１であるケースが上述の変形例１に相当する。
【0100】
〔［（原料→反応体）×ｍ→第１酸化ガス］×ｎ１→第２酸化ガス＋還元ガス〕×ｎ２
【0101】
ステップＡおよびステップＢを含むセットを複数回（ｎ１回、ｎ１は２以上の整数）行った後に、ステップＣを行う場合、１セット目のステップＡでは、図６（ａ）に示すように、ウエハ２００上に第１膜としてのＳｉＮ膜を形成する。１セット目のステップＢでは、図６（ｂ）に示すように、ウエハ２００上に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させて、そのＳｉＮ膜を、Ｏが添加されたＳｉＮ膜に変化させる。２セット目のステップＡでは、図６（ｃ）に示すように、Ｏが添加されたＳｉＮ膜上に第１膜としてのＳｉＮ膜を形成する。２セット目のステップＢでは、図６（ｄ）に示すように、Ｏが添加されたＳｉＮ膜上に形成されたＳｉＮ膜の一部を酸化させて、そのＳｉＮ膜を、Ｏが添加されたＳｉＮ膜に変化させる。図６（ｄ）に示すように、この状態において、ウエハ２００上には、Ｏが添加されたＳｉＮ膜が積層された状態となる。その後、ステップＣでは、図６（ｅ）に示すように、ウエハ２００上に積層されたＯが添加されたＳｉＮ膜を酸化させて、第２膜としてのＳｉＯ膜に変化させる。
【0102】
これにより、ウエハ２００上に、積層されたＯが添加されたＳｉＮ膜を酸化させてなるＳｉＯ膜を形成することが可能となる。なお、図６（ａ）～図６（ｅ）は、ステップＡおよびステップＢを含むセットを２回行うステップと、ステップＣと、を含むサイクルを１回行う例を示しているが、このセットを３回以上繰り返すようにしてもよく、このサイクルを２回以上繰り返すようにしてもよい。
【0103】
本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、上述の態様よりも、１セットあたりに形成するＳｉＮ膜を薄くすることができ、ＳｉＮ膜を酸化力が低い条件下でソフトに酸化（不飽和酸化）させる効果を、ＳｉＮ膜の全体に均一に及ばせるようにすることができる。これにより、Ｏが添加されたＳｉＮ膜を酸化力が高い条件下でハードに酸化（飽和酸化）させる効果を、積層されたＯが添加されたＳｉＮ膜の全体に効果的かつ効率的に及ばせるようにすることができる。結果として、低温下において、エッチング耐性すなわち加工耐性がより高く、より高品質な膜を、より高い生産性をもって形成することが可能となる。
【0104】
（変形例３）
以下に示す処理シーケンスのように、変形例２において、ｍ＝１とするようにしてもよい。すなわち、変形例２におけるステップＡにおいて、ウエハ２００に対して原料を供給するステップＡ１と、ウエハ２００に対して反応体を供給するステップＡ２と、を交互に１回行うようにしてもよい。
以下に示す処理シーケンスのように、変形例２において、ｍ＝１とするようにしてもよい。すなわち、変形例２におけるステップＡにおいて、ウエハ２００に対して原料を供給するステップＡ１と、ウエハ２００に対して反応体を供給するステップＡ２と、を交互に１回行うようにしてもよい。
【0105】
［（原料→反応体→第１酸化ガス）×ｎ１→第２酸化ガス＋還元ガス］×ｎ２
【0106】
本変形例においても、上述の変形例２と同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、上述の変形例２よりも、１セットあたりに形成するＳｉＮ膜をさらに薄くすることができ、ＳｉＮ膜を酸化力が低い条件下でソフトに酸化（不飽和酸化）させる効果を、ＳｉＮ膜の全体により均一に及ばせるようにすることができる。また、１セットあたりに形成するＳｉＮ膜がさらに薄くなった分、ステップＡおよびステップＢの処理時間を短縮することが可能となる。これらにより、Ｏが添加されたＳｉＮ膜を酸化力が高い条件下でハードに酸化（飽和酸化）させる効果を、積層されたＯが添加されたＳｉＮ膜の全体に、より効果的かつ効率的に及ばせるようにすることができる。結果として、低温下において、エッチング耐性すなわち加工耐性がより高く、より高品質な膜を、より高い生産性をもって形成することが可能となる。
【0107】
（変形例４）
変形例１または変形例２において、１サイクル目に形成するＳｉＮ膜の厚さを、２サイクル目以降の各サイクルにおいて形成するＳｉＮ膜の厚さよりも薄くするようにしてもよい。
変形例１または変形例２において、１サイクル目に形成するＳｉＮ膜の厚さを、２サイクル目以降の各サイクルにおいて形成するＳｉＮ膜の厚さよりも薄くするようにしてもよい。
【0108】
本変形例によれば、１サイクル目においてＳｉＯ膜を形成する際に、ＳｉＮ膜や、Ｏが添加されたＳｉＮ膜の酸化を促進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膜と、このＳｉＯ膜の下地と、の界面近傍におけるＮの残留を効果的に抑制することができ、また、この界面の清浄化を促すことができる。例えば、界面における欠陥の低減、リークパスの低減といった界面の適正化が可能となる。結果として、リーク電流を低減することが可能となる。
【0109】
（変形例５）
ステップＡでは、原料として、アルキレンクロロシラン系ガスやアルキルクロロシラン系ガスのようなＣを含有するシラン系ガスを用いるようにしてもよい。また、反応体として、アミン系ガスや有機ヒドラジン系ガスのようなＣを含有する反応体を用いるようにしてもよい。この場合、ステップＡでは、ウエハ２００上にシリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）を形成することができる。ステップＢでは、ＳｉＣＮ膜の一部を酸化させて、そのＳｉＣＮ膜を、Ｏが添加されたＳｉＣＮ膜に変化させることができる。ステップＣでは、Ｏが添加されたＳｉＣＮ膜を酸化させてＳｉＯ膜に変化させることができる。
ステップＡでは、原料として、アルキレンクロロシラン系ガスやアルキルクロロシラン系ガスのようなＣを含有するシラン系ガスを用いるようにしてもよい。また、反応体として、アミン系ガスや有機ヒドラジン系ガスのようなＣを含有する反応体を用いるようにしてもよい。この場合、ステップＡでは、ウエハ２００上にシリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）を形成することができる。ステップＢでは、ＳｉＣＮ膜の一部を酸化させて、そのＳｉＣＮ膜を、Ｏが添加されたＳｉＣＮ膜に変化させることができる。ステップＣでは、Ｏが添加されたＳｉＣＮ膜を酸化させてＳｉＯ膜に変化させることができる。
【0110】
ステップＣでは、Ｏが添加されたＳｉＣＮ膜中に、さらにＯを取り込ませることが可能となる。また、Ｏが添加されたＳｉＣＮ膜中に含まれるＣやＮを膜中から脱離させることが可能となる。これにより、Ｏが添加されたＳｉＣＮ膜を、ＳｉＯ膜へと変化させることができる。すなわち、Ｏが添加されたＳｉＣＮ膜を飽和酸化させて、ＳｉＯ膜に変換させることができる。本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。
【0111】
（変形例６）
以下に示す処理シーケンスのように、ステップＡでは、分子構造が異なる複数種類の原料（原料ガス）を用いるようにしてもよい。以下の処理シーケンスは、第１原料（第１原料ガス）と、第１原料とは分子構造が異なる第２原料（第２原料ガス）と、の２種類の原料を用いる例を示している。
以下に示す処理シーケンスのように、ステップＡでは、分子構造が異なる複数種類の原料（原料ガス）を用いるようにしてもよい。以下の処理シーケンスは、第１原料（第１原料ガス）と、第１原料とは分子構造が異なる第２原料（第２原料ガス）と、の２種類の原料を用いる例を示している。
【0112】
（第１原料→第２原料→反応体）×ｍ→第１酸化ガス→第２酸化ガス＋還元ガス
【0113】
第１原料としては、１分子中に１つのＳｉを含有するシラン系ガスを用い、第２原料としては、１分子中に少なくとも２つのＳｉを含有するシラン系ガスを用いることが好ましい。第２原料はＳｉ－Ｓｉ結合を有することがより好ましい。第１原料は、第２原料よりも、同一条件下において熱分解しにくいことが好ましい。すなわち、第１原料は、第２原料よりも、同一条件下において反応性が低く、吸着しにくいことが好ましい。
【0114】
本変形例においても、上述の態様と同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、ウエハ２００上に形成されるＳｉＮ膜、すなわち、この膜を多段階に酸化させて得られるＳｉＯ膜のステップカバレッジ特性を向上させることが可能となる。なお、第１原料の供給時間を第２原料の供給時間以上とすることで、この効果が十分に得られるようになる。また、第１原料の供給時間を第２原料の供給時間よりも長くすることで、この効果がより十分に得られるようになる。また、２種類の原料を用いることにより、サイクルレート（１サイクルあたりに形成されるＳｉＮ層の厚さ）を、１種類の原料を用いる場合に比べて大きくすることができ、生産性を高めることが可能となる。
【0115】
＜本開示の他の態様＞
以上、本開示の態様を具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の態様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。
以上、本開示の態様を具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の態様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。
【0116】
例えば、上述の態様では、ステップＡ、ステップＢ、ステップＣを、同一の処理室２０１内で（ｉｎ－ｓｉｔｕにて）行う例について説明した。しかしながら、ステップＡ、ステップＢ、ステップＣのうち少なくともいずれかを、異なる処理室内にて（ｅｘ－ｓｉｔｕにて）、すなわち、異なる処理部（処理空間）にて行うようにしてもよい。例えば、図７に示す基板処理システムが有する成膜部、第１酸化部、第２酸化部にて、ステップＡ、ステップＢ、ステップＣを、それぞれ行うようにしてもよい。また、図８に示す基板処理システムが有する成膜部＆第１酸化部にて、ステップＡおよびステップＢを行い、第２酸化部にて、ステップＣを行うようにしてもよい。また、図９に示す基板処理システムが有する成膜部にて、ステップＡを行い、第１酸化部＆第２酸化部にて、ステップＢおよびステップＣを行うようにしてもよい。各部は、それぞれ、スタンドアローン型の基板処理装置であってもよく、クラスタ型の基板処理装置の各処理室であってもよい。なお、上述の態様における図１に示す基板処理装置は、成膜部と、第１酸化部と、第２酸化部と、が同一（共用）である基板処理システムであると言える。ステップＡ、ステップＢ、ステップＣのうち少なくともいずれかを、別々の処理室内で行うようにすれば、それぞれの処理室内の温度を例えば各ステップでの処理温度又はそれに近い温度に予め設定しておくことができ、温度調整に要する時間を短縮させ、生産効率を高めることが可能となる。
【0117】
また、例えば、上述の態様や変形例では、第１膜および第２膜を構成する第１元素が半導体元素であるＳｉを含む例について説明した。しかしながら、第１元素は金属元素を含んでいてもよい。金属元素としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を例示することができる。
【0118】
また、例えば、上述の態様や変形例では、第１膜としてＳｉＮ膜やＳｉＣＮ膜を形成し、第２膜としてＳｉＯ膜を形成する例について説明した。しかしながら、第１膜として金属窒化膜や金属炭窒化膜を形成し、第２膜として金属酸化膜を形成するようにしてもよい。金属窒化膜や金属炭窒化膜としては、アルミニウム窒化膜（ＡｌＮ膜）、アルミニウム炭窒化膜（ＡｌＣＮ膜）、チタン窒化膜（ＴｉＮ膜）、チタン炭窒化膜（ＴｉＣＮ膜）、ハフニウム窒化膜（ＨｆＮ膜）、ハフニウム炭窒化膜（ＨｆＣＮ膜）、ジルコニウム窒化膜（ＺｒＮ膜）、ジルコニウム炭窒化膜（ＺｒＣＮ膜）、タンタル窒化膜（ＴａＮ膜）、タンタル炭窒化膜（ＴａＣＮ膜）、モリブデン窒化膜（ＭｏＮ）、モリブデン炭窒化膜（ＭｏＣＮ）、タングステン窒化膜（ＷＮ）、タングステン炭窒化膜（ＷＣＮ）等を例示することができる。金属酸化膜としては、アルミニウム酸化膜（ＡｌＯ膜）、チタン酸化膜（ＴｉＯ膜）、ハフニウム酸化膜（ＨｆＯ膜）、ジルコニウム酸化膜（ＺｒＯ膜）、タンタル酸化膜（ＴａＯ膜）、モリブデン酸化膜（ＭｏＯ）、タングステン酸化膜（ＷＯ）等を例示することができる。
【0119】
各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、各処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理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、各処理を迅速に開始できるようになる。
【0120】
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するようにしてもよい。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するようにしてもよい。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。
【0121】
上述の態様では、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。本開示は上述の態様に限定されず、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、好適に適用することができる。また、上述の態様では、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。本開示は上述の態様に限定されず、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、好適に適用することができる。
【0122】
これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の態様や変形例と同様な処理手順、処理条件にて各処理を行うことができ、上述の態様や変形例と同様の効果が得られる。
【0123】
上述の態様や変形例は、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、上述の態様や変形例における処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【実施例0124】
＜実施例１＞
上述の態様の処理シーケンスにより、すなわち、ステップＡ、ステップＢ、ステップＣをこの順に行う処理シーケンスにより、ウエハに対して処理を行い、実施例１の評価サンプル１を作製した。評価サンプル１を作製する際の各ステップにおける処理条件は、上述の各ステップにおける処理条件の範囲内の所定の条件とした。なお、ステップＡにおける処理温度を３５０℃とし、ステップＢにおける処理温度を室温とし、ステップＣにおける処理温度を４５０℃とした。成膜剤、第１酸化剤、第２酸化剤としては、上述の態様において例示した物質を用いた。
上述の態様の処理シーケンスにより、すなわち、ステップＡ、ステップＢ、ステップＣをこの順に行う処理シーケンスにより、ウエハに対して処理を行い、実施例１の評価サンプル１を作製した。評価サンプル１を作製する際の各ステップにおける処理条件は、上述の各ステップにおける処理条件の範囲内の所定の条件とした。なお、ステップＡにおける処理温度を３５０℃とし、ステップＢにおける処理温度を室温とし、ステップＣにおける処理温度を４５０℃とした。成膜剤、第１酸化剤、第２酸化剤としては、上述の態様において例示した物質を用いた。
【0125】
＜実施例２＞
上述の態様の処理シーケンスにより、すなわち、ステップＡ、ステップＢ、ステップＣをこの順に行う処理シーケンスにより、ウエハに対して処理を行い、実施例２の評価サンプル２を作製した。評価サンプル２を作製する際の各ステップにおける処理条件は、上述の各ステップにおける処理条件の範囲内の所定の条件とした。なお、ステップＡにおける処理温度を４５０℃とし、ステップＢにおける処理温度を室温とし、ステップＣにおける処理温度を４５０℃とした。成膜剤、第１酸化剤、第２酸化剤としては、上述の態様において例示した物質を用いた。
上述の態様の処理シーケンスにより、すなわち、ステップＡ、ステップＢ、ステップＣをこの順に行う処理シーケンスにより、ウエハに対して処理を行い、実施例２の評価サンプル２を作製した。評価サンプル２を作製する際の各ステップにおける処理条件は、上述の各ステップにおける処理条件の範囲内の所定の条件とした。なお、ステップＡにおける処理温度を４５０℃とし、ステップＢにおける処理温度を室温とし、ステップＣにおける処理温度を４５０℃とした。成膜剤、第１酸化剤、第２酸化剤としては、上述の態様において例示した物質を用いた。
【0126】
＜比較例１＞
上述の態様の処理シーケンスのうち、ステップＢを省略し、ステップＡおよびステップＣをこの順に行う処理シーケンスにより、ウエハに対して処理を行い、比較例１の評価サンプル３を作製した。評価サンプル３を作製する際のステップＡおよびステップＣにおける処理条件は、評価サンプル１を作製する際のステップＡおよびステップＣにおける処理条件とそれぞれ同一とした。成膜剤、第２酸化剤としては、上述の態様において例示した物質を用いた。
上述の態様の処理シーケンスのうち、ステップＢを省略し、ステップＡおよびステップＣをこの順に行う処理シーケンスにより、ウエハに対して処理を行い、比較例１の評価サンプル３を作製した。評価サンプル３を作製する際のステップＡおよびステップＣにおける処理条件は、評価サンプル１を作製する際のステップＡおよびステップＣにおける処理条件とそれぞれ同一とした。成膜剤、第２酸化剤としては、上述の態様において例示した物質を用いた。
【0127】
各評価サンプルを作製した後、各評価サンプルのウエハ上に形成された膜の膜種を確認し、膜種がＳｉＯ膜であった場合に、そのＳｉＯ膜のＳｉおよびＯのそれぞれの原子濃度と、そのＳｉＯ膜のウェットエッチングレート（ＷＥＲ）を測定した。ＷＥＲは、得られたＳｉＯ膜に対し、０．１％濃度のＨＦ水溶液によるウェットエッチングを行うことで測定した。
【0128】
その結果、評価サンプル１におけるウエハ上には、ＳｉＯ膜が形成されていることを確認した。評価サンプル１におけるＳｉＯ膜のＳｉの原子濃度は３３．２ａｔ％であり、Ｏの原子濃度は６６．３ａｔ％だった。評価サンプル１におけるＳｉＯ膜のＷＥＲは８０Å／ｍｉｎであり、高いエッチング耐性が得られることを確認した。また、評価サンプル２におけるウエハ上には、ＳｉＯ膜が形成されていることを確認した。評価サンプル２におけるＳｉＯ膜のＳｉの原子濃度は３２．９ａｔ％であり、Ｏの原子濃度は６５．８ａｔ％だった。評価サンプル２におけるＳｉＯ膜のＷＥＲは６９Å／ｍｉｎであり、高いエッチング耐性が得られることを確認した。一方、評価サンプル３におけるウエハ上には、ＳｉＮ膜が形成されており、ＳｉＯ膜が形成されていないことを確認した。これらのことから、上述のような低温下においては、ステップＢを省略すると第１膜を酸化させることが困難となり、ステップＢが第１膜を第２膜へ変換させる際のトリガーとして作用することが判明した。
【符号の説明】
【0129】
２００ ウエハ（基板）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】