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特開2025-5551基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム、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】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025005551
(43)【公開日】2025-01-17
(54)【発明の名称】基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム、および基板処理装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20250109BHJP
H01L 21/318 20060101ALI20250109BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20250109BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 B
H01L21/318 C
C23C16/455
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023105763
(22)【出願日】2023-06-28
(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】花島 建夫
(72)【発明者】
【氏名】中島 智志
【テーマコード（参考）】
4K030
5F045
5F058
【Ｆターム（参考）】
4K030AA03
4K030AA06
4K030AA11
4K030AA13
4K030AA14
4K030AA16
4K030AA18
4K030BA02
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4K030BA12
4K030BA13
4K030BA17
4K030BA18
4K030BA20
4K030BA22
4K030BA29
4K030BA35
4K030CA12
4K030EA03
4K030EA04
4K030FA10
4K030GA02
4K030GA12
4K030HA01
4K030KA04
4K030KA39
4K030KA41
4K030LA02
4K030LA15
5F045AA06
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5F045AC00
5F045AC02
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5F045AC09
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5F045AC16
5F045AC17
5F045AD07
5F045AD08
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5F045AD10
5F045AD11
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5F058BF29
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5F058BF36
5F058BF37
5F058BG01
5F058BG02
5F058BG03
5F058BG04
5F058BH03
5F058BH07
(57)【要約】
【課題】内表面が金属含有材料により構成された配管を通じて酸素を含むガスを供給する際、内表面と当該ガスとの反応による配管温度の上昇を抑制することが可能な技術を提供する。
【解決手段】（ａ）内表面が金属含有材料により構成され、処理容器に接続された第２配管を第１温度以上まで加熱した状態で、前記第２配管とは異なる第１配管を介して前記処理容器内に第１処理ガスを供給することで、前記処理容器内に収容された基板に対して第１処理を行う工程と、（ｂ）前記第２配管の温度を前記第１温度よりも低い第２温度以下まで低下させた状態で、前記第２配管を介して前記処理容器内に酸素を含有する第２処理ガスを供給することで、前記基板に対して第２処理を行う工程と、を有する。
【選択図】図４
【解決手段】（ａ）内表面が金属含有材料により構成され、処理容器に接続された第２配管を第１温度以上まで加熱した状態で、前記第２配管とは異なる第１配管を介して前記処理容器内に第１処理ガスを供給することで、前記処理容器内に収容された基板に対して第１処理を行う工程と、（ｂ）前記第２配管の温度を前記第１温度よりも低い第２温度以下まで低下させた状態で、前記第２配管を介して前記処理容器内に酸素を含有する第２処理ガスを供給することで、前記基板に対して第２処理を行う工程と、を有する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
（ａ）内表面が金属含有材料により構成され、処理容器に接続された第２配管を第１温度以上まで加熱した状態で、前記第２配管とは異なる第１配管を介して前記処理容器内に第１処理ガスを供給することで、前記処理容器内に収容された基板に対して第１処理を行う工程と、
（ｂ）前記第２配管の温度を前記第１温度よりも低い第２温度以下まで低下させた状態で、前記第２配管を介して前記処理容器内に酸素を含有する第２処理ガスを供給することで、前記基板に対して第２処理を行う工程と、
を有する基板処理方法。
（ｂ）前記第２配管の温度を前記第１温度よりも低い第２温度以下まで低下させた状態で、前記第２配管を介して前記処理容器内に酸素を含有する第２処理ガスを供給することで、前記基板に対して第２処理を行う工程と、
を有する基板処理方法。
【請求項2】
（ａ）では、前記第２配管を介した前記処理容器内への前記第２処理ガスの供給を不実施とする、
請求項１に記載の基板処理方法。
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項3】
（ｂ）では、前記処理容器内への前記第１処理ガスの供給を不実施とする、
請求項１に記載の基板処理方法。
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項4】
（ｂ）では、前記処理容器内への、前記第２処理ガスおよび不活性ガスを除く他のガスの供給を不実施とする、
請求項１から３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
請求項１から３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項5】
前記第１配管の内表面は前記金属含有材料により構成され、
前記第１処理ガスは第１の酸素含有ガスを含み、
前記第１の酸素含有ガスの前記金属含有材料に対する反応性は、前記第２処理ガスの前記金属含有材料に対する反応性よりも小さい、
請求項１に記載の基板処理方法。
前記第１処理ガスは第１の酸素含有ガスを含み、
前記第１の酸素含有ガスの前記金属含有材料に対する反応性は、前記第２処理ガスの前記金属含有材料に対する反応性よりも小さい、
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項6】
前記第２処理ガスは過酸化水素ガス、オゾンガス、およびプラズマ励起された酸素含有ガスの少なくとも何れかを含むガスである、
請求項１に記載の基板処理方法。
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項7】
（ｂ）では、前記第１配管の温度を前記第１温度以上まで加熱した状態を維持する、
請求項１に記載の基板処理方法。
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項8】
前記第２温度は、前記金属含有材料と前記第２処理ガスとの反応が生じない温度である、
請求項１に記載の基板処理方法。
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項9】
前記第１温度は、前記金属含有材料と前記第２処理ガスとの反応が生じる温度である、
請求項１に記載の基板処理方法。
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項10】
（ａ）では、前記第１処理が実行されている間において、前記第２配管の温度を前記第１温度以上に維持する、
請求項１に記載の基板処理方法。
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項11】
（ｂ）では、前記第２処理が実行されている間において、前記第２配管の温度を前記第２温度以下に維持する、
請求項１に記載の基板処理方法。
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項12】
（ｂ）では、前記第２処理が実行されている間において、前記第１配管の温度を前記第１温度以上に維持する、
請求項１、１０、および１１のいずれか１項に記載の基板処理方法。
請求項１、１０、および１１のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項13】
（ｂ）では、前記第２処理を実行中に前記第２配管の温度が前記第２温度よりも高い第４温度となった場合、前記第２処理の実行を停止する、
請求項１に記載の基板処理方法。
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項14】
（ａ）と（ｂ）との間の期間において、
（ｃ）前記第１処理及び前記第２処理を不実施とした状態で、前記第２配管の温度を前記第２温度まで降温させる工程、をさらに有する、
請求項１に記載の基板処理方法。
（ｃ）前記第１処理及び前記第２処理を不実施とした状態で、前記第２配管の温度を前記第２温度まで降温させる工程、をさらに有する、
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項15】
（ｃ）では、前記第２配管の温度が前記第２温度まで降下したタイミングで（ｂ）を開始する、
請求項１に記載の基板処理方法。
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項16】
（ｃ）において、前記第２配管を加熱するように設けられたヒータの制御温度には、前記第２温度よりも低い第３温度が設定される、
請求項１に記載の基板処理方法。
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項17】
（ａ）および（ｂ）では、前記第２配管を介した前記処理容器内への窒素含有ガスの供給を不実施とする、
請求項１に記載の基板処理方法。
請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項18】
（ａ）内表面が金属含有材料により構成され、処理容器に接続された第２配管を第１温度以上まで加熱した状態で、前記第２配管とは異なる第１配管を介して前記処理容器内に第１処理ガスを供給することで、前記処理容器内に収容された基板に対して第１処理を行う工程と、
（ｂ）前記第２配管の温度を前記第１温度よりも低い第２温度以下まで低下させた状態で、前記第２配管を介して前記処理容器内に酸素を含有する第２処理ガスを供給することで、前記基板に対して第２処理を行う工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
（ｂ）前記第２配管の温度を前記第１温度よりも低い第２温度以下まで低下させた状態で、前記第２配管を介して前記処理容器内に酸素を含有する第２処理ガスを供給することで、前記基板に対して第２処理を行う工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項19】
（ａ）内表面が金属含有材料により構成され、処理容器に接続された第２配管を第１温度以上まで加熱した状態で、前記第２配管とは異なる第１配管を介して前記処理容器内に第１処理ガスを供給することで、前記処理容器内に収容された基板に対して第１処理を行う手順と、
（ｂ）前記第２配管の温度を前記第１温度よりも低い第２温度以下まで低下させた状態で、前記第２配管を介して前記処理容器内に酸素を含有する第２処理ガスを供給することで、前記基板に対して第２処理を行う手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
（ｂ）前記第２配管の温度を前記第１温度よりも低い第２温度以下まで低下させた状態で、前記第２配管を介して前記処理容器内に酸素を含有する第２処理ガスを供給することで、前記基板に対して第２処理を行う手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項20】
基板を処理する処理容器と、
前記処理容器に接続された第１配管を介して、前記処理容器内に第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、
内表面が金属含有材料により構成され、前記処理容器に接続された、前記第１配管とは異なる第２配管を介して、前記処理容器内に酸素を含有する第２処理ガスを供給する第２処理ガス供給系と、
前記第２配管を加熱するヒータと、
（ａ）前記第２配管を第１温度以上まで加熱した状態で、前記第１配管を介して前記処理容器内に前記第１処理ガスを供給することで、前記基板に対して第１処理を行う処理と、
（ｂ）前記第２配管の温度を前記第１温度よりも低い第２温度以下まで低下させた状態で、前記第２配管を介して前記処理容器内に前記第２処理ガスを供給することで、前記基板に対して第２処理を行う処理と、
を実行するように、前記第１処理ガス供給系、前記第２処理ガス供給系、および前記ヒータを制御することが可能なよう構成される制御部と、
有する基板処理装置。
前記処理容器に接続された第１配管を介して、前記処理容器内に第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、
内表面が金属含有材料により構成され、前記処理容器に接続された、前記第１配管とは異なる第２配管を介して、前記処理容器内に酸素を含有する第２処理ガスを供給する第２処理ガス供給系と、
前記第２配管を加熱するヒータと、
（ａ）前記第２配管を第１温度以上まで加熱した状態で、前記第１配管を介して前記処理容器内に前記第１処理ガスを供給することで、前記基板に対して第１処理を行う処理と、
（ｂ）前記第２配管の温度を前記第１温度よりも低い第２温度以下まで低下させた状態で、前記第２配管を介して前記処理容器内に前記第２処理ガスを供給することで、前記基板に対して第２処理を行う処理と、
を実行するように、前記第１処理ガス供給系、前記第２処理ガス供給系、および前記ヒータを制御することが可能なよう構成される制御部と、
有する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム、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】国際公開２０１２／０９０７３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、内表面が金属含有材料により構成された配管を通じて酸素を含むガスを供給する際、内表面と当該ガスとの反応による配管温度の上昇を抑制す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】
【0005】
本開示の一態様によれば、
（ａ）内表面が金属含有材料により構成され、処理容器に接続された第２配管を第１温度以上まで加熱した状態で、前記第２配管とは異なる第１配管を介して前記処理容器内に第１処理ガスを供給することで、前記処理容器内に収容された基板に対して第１処理を行う工程と、
（ｂ）前記第２配管の温度を前記第１温度よりも低い第２温度以下まで低下させた状態で、前記第２配管を介して前記処理容器内に酸素を含有する第２処理ガスを供給することで、前記基板に対して第２処理を行う工程と、
を有する技術が提供される。
（ａ）内表面が金属含有材料により構成され、処理容器に接続された第２配管を第１温度以上まで加熱した状態で、前記第２配管とは異なる第１配管を介して前記処理容器内に第１処理ガスを供給することで、前記処理容器内に収容された基板に対して第１処理を行う工程と、
（ｂ）前記第２配管の温度を前記第１温度よりも低い第２温度以下まで低下させた状態で、前記第２配管を介して前記処理容器内に酸素を含有する第２処理ガスを供給することで、前記基板に対して第２処理を行う工程と、
を有する技術が提供される。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、内表面が金属含有材料により構成された配管を通じて酸素を含むガスを供給する際、内表面と当該ガスとの反応による配管温度の上昇を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【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５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５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は温度調整部（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は温度調整部（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）等の金属含有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ノズル～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２４９ｂ，２４９ｃのそれぞれは、ノズル２４９ａに隣接して設けられている。
【0012】
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。ガス供給管２３２ａ～２３２ｃは、それぞれ、複数種のガスの供給に用いられる共用配管として構成されている。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，２３２ｅがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅ、バルブ２４３ｄ，２４３ｅがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、ガス供給管２３２ｆが接続されている。ガス供給管２３２ｆには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｆ、バルブ２４３ｆが設けられている。ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃよりも下流側には、ガス供給管２３２ｇが接続されている。ガス供給管２３２ｇには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｇ、バルブ２４３ｇが設けられている。ガス供給管２３２ａ～２３２ｇは、例えばＳＵＳ等の金属含有材料により構成されており、これらの内表面も同じく例えばＳＵＳ等の金属含有材料により構成されている。本明細書では、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｄのそれぞれを、またはこれらをまとめて第１配管と称し、ガス供給管２３２ｃを第２配管と称する場合がある。
【0013】
第１配管としてのガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｄのＭＦＣ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｄの上流側には、それぞれ、温度検出器である配管温度センサ２３４ａ，２３４ｂ，２３４ｄが装着されている。第２配管としてのガス供給管２３２ｃのＭＦＣ２４１ｃの上流側には、配管温度センサ２３４ｃが装着されている。配管温度センサは、熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）などの既知の温度センサにより構成することができる。また、本態様では、第１配管としてのガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｄの外周には、それぞれ、加熱部としての配管ヒータ２３３ａ，２３３ｂ，２３３ｄが装着されている。第２配管としての２３２ｃの外周には、配管ヒータ２３３ｂが装着されている。
【0014】
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２４９ａ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２４９ｂ，２４９ｃは、ノズル２４９ａ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２４９ａ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２４９ｂと反対側に設けられているということもできる。ノズル２４９ｂ，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。
【0015】
ガス供給管２３２ａからは、第１処理ガスとしての原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
【0016】
ガス供給管２３２ｂからは、第１処理ガスとしての第２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。
【0017】
ガス供給管２３２ｃからは、酸素（Ｏ）を含有する第２処理ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。
【0018】
ガス供給管２３２ｄからは、第１処理ガスとしての第１反応ガスが、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
【0019】
ガス供給管２３２ｅ～２３２ｇからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｅ～２４ｇ、バルブ２４３ｅ～２４３ｇ、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、第２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２処理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、第１反応ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｅ～２３２ｇ、ＭＦＣ２４１ｅ～２４１ｇ、バルブ２４３ｅ～２４３ｇにより、不活性ガス供給系が構成される。本態様では、原料ガス供給系、第１反応ガス供給系、および第２反応ガス供給系をまとめて第１処理ガス供給系と称する。上述の各種供給系を構成するガス供給管に接続されるノズルを、その供給系にそれぞれ含めてもよい。
【0021】
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～２４３ｇやＭＦＣ２４１ａ～２４１ｇ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～２３２ｇのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ～２３２ｇ内への各種物質（各種ガス）の供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ～２４３ｇの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ～２４１ｇ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～２３２ｇ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。
【0022】
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は、例えばＳＵＳ等の金属含有材料により構成されている。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。
【0023】
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等の金属含有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、例えばＳＵＳ等の金属含有材料により構成され、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。
【0024】
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等の金属含有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。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。
【0028】
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、読み出し可能に記録され、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。
【0029】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ～２４１ｇ、バルブ２４３ａ～２４３ｇ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、配管温度センサ２３４ａ～２３４ｄ、ヒータ２０７、配管ヒータ２３３ａ～２３３ｄ、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～２４１ｇによる各種物質（各種ガス）の流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｇ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。
【0031】
コントローラ１２１は、外部記憶装置１２３に記録され、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うようにしてもよい。
【0032】
（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、基板を処理する方法、すなわち、基板としてのウエハ２００上に膜を形成する成膜シーケンスを含む一連の処理シーケンス例について、主に、図４、図５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、基板を処理する方法、すなわち、基板としてのウエハ２００上に膜を形成する成膜シーケンスを含む一連の処理シーケンス例について、主に、図４、図５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】
本態様における処理シーケンスでは、
（ａ）処理容器に接続され、内表面が金属含有材料により構成された第２配管（ガス供給管２３２ｃ）を第１温度以上まで加熱した状態で、第２配管とは異なる第１配管（ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｄ）を介して処理容器内に第１処理ガスを供給することで、処理容器内に収容されたウエハ２００に対して第１処理を行うステップＡと、
（ｂ）第２配管の温度を第１温度よりも低い第２温度以下まで低下させた状態で、第２配管を介して処理容器内に酸素を含有する第２処理ガスを供給することで、ウエハ２００に対して第２処理を行うステップＢと、
を有する。
（ａ）処理容器に接続され、内表面が金属含有材料により構成された第２配管（ガス供給管２３２ｃ）を第１温度以上まで加熱した状態で、第２配管とは異なる第１配管（ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｄ）を介して処理容器内に第１処理ガスを供給することで、処理容器内に収容されたウエハ２００に対して第１処理を行うステップＡと、
（ｂ）第２配管の温度を第１温度よりも低い第２温度以下まで低下させた状態で、第２配管を介して処理容器内に酸素を含有する第２処理ガスを供給することで、ウエハ２００に対して第２処理を行うステップＢと、
を有する。
【0034】
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に対して第１処理ガスとして、原料ガスを供給するステップａ１と、
ウエハ２００に対して第１処理ガスとして、第１反応ガスを供給するステップａ２と、
ウエハ２００に対して第１処理ガスとして、第２反応ガスを供給するステップａ３と、
を含むサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１または２以上の整数）実行することにより、ウエハ２００上に膜を形成する例を示す。
本明細書では、原料ガス、第１反応ガス、第２反応ガスのそれぞれを、またはこれらをまとめて第１処理ガスと称する場合がある。
ウエハ２００に対して第１処理ガスとして、原料ガスを供給するステップａ１と、
ウエハ２００に対して第１処理ガスとして、第１反応ガスを供給するステップａ２と、
ウエハ２００に対して第１処理ガスとして、第２反応ガスを供給するステップａ３と、
を含むサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１または２以上の整数）実行することにより、ウエハ２００上に膜を形成する例を示す。
本明細書では、原料ガス、第１反応ガス、第２反応ガスのそれぞれを、またはこれらをまとめて第１処理ガスと称する場合がある。
【0035】
なお、本態様における処理シーケンスでは、ステップＢにおいて、
ウエハ２００に対して、酸素（Ｏ）を含有する第２処理ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成された膜をトリートメントする例を示す。
ウエハ２００に対して、酸素（Ｏ）を含有する第２処理ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成された膜をトリートメントする例を示す。
【0036】
また、本態様における処理シーケンスでは、ステップＡとステップＢとの間の期間において、第２配管の温度を、第１温度以上の温度から第１温度よりも低い温度である第２温度に降温させるステップＣをさらに有する例を示す。
【0037】
なお、以下では、膜として、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）をウエハ２００上に形成する例について説明する。
【0038】
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。
【0039】
（原料ガス→第１反応ガス→第２反応ガス）×ｎ→第２配管温度降温→Ｏを含有する第２処理ガス
【0040】
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。
【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Ｓｉ含有層は、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】
本明細書において、第１処理ガスおよびＯを含有する第２処理ガスそれぞれがウエハ２００表面に対して吸着することや反応することについて述べる場合、それらが未分解のままウエハ表面に対して吸着や反応を起こす態様だけではなく、それらが分解することや、その配位子（リガンド）が脱離することにより生成される中間体がウエハ２００表面に対して吸着や反応を起こす態様をも含むことがある。
【0043】
（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（提供）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（提供）されることとなる。
【0044】
（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。このとき、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。このとき、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。このとき、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。このとき、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。
【0045】
（第２配管の温度設定）
その後、第２配管（ガス供給管２３２ｃ）内の温度が第１温度またはそれ以上の温度となるように、配管ヒータ２３３ｃによって加熱される。このとき、第２配管内が所望の温度分布となるように、配管温度センサ２３４ｃが検出した温度情報に基づき配管ヒータ２３３ｃへの通電具合がフィードバック制御される。このとき、第１配管（ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｄ）内の温度も、第１温度またはそれ以上の温度となるように、配管ヒータ２３３ａ，２３３ｂ、２３３ｄによってそれぞれ加熱されることが好ましい。また、第２配管内の温度を第１温度となるように加熱する工程を行うタイミングは、圧力調整および温度調整の後に限定されるものではなく、ウエハチャージおよびボートロード、圧力調整および温度調整のいずれかと同時、またはこれらよりも前の時点から開始するようにしてもよい。
その後、第２配管（ガス供給管２３２ｃ）内の温度が第１温度またはそれ以上の温度となるように、配管ヒータ２３３ｃによって加熱される。このとき、第２配管内が所望の温度分布となるように、配管温度センサ２３４ｃが検出した温度情報に基づき配管ヒータ２３３ｃへの通電具合がフィードバック制御される。このとき、第１配管（ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｄ）内の温度も、第１温度またはそれ以上の温度となるように、配管ヒータ２３３ａ，２３３ｂ、２３３ｄによってそれぞれ加熱されることが好ましい。また、第２配管内の温度を第１温度となるように加熱する工程を行うタイミングは、圧力調整および温度調整の後に限定されるものではなく、ウエハチャージおよびボートロード、圧力調整および温度調整のいずれかと同時、またはこれらよりも前の時点から開始するようにしてもよい。
【0046】
（第１処理：ステップＡ）
その後、以下のステップａ１，ａ２，ａ３を順次実行する。
その後、以下のステップａ１，ａ２，ａ３を順次実行する。
【0047】
［ステップａ１］
本ステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対して原料ガスを供給する。
本ステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対して原料ガスを供給する。
【0048】
具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ（第１配管）内へ原料ガスを流す。原料ガスは、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に対して原料ガスが供給される（原料ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｅ～２４３ｇ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。ノズル２４９ｂ，２４９ｃを介して供給される不活性ガスは、処理室内の原料ガス等がノズル２４９ａ，２４９ｂ内へ侵入（逆流）することを抑制する侵入抑制ガスとしても作用する。
【0049】
本ステップにて原料ガスを供給する際における処理条件としては、
処理温度：３５０～９００℃、好ましくは５００～９００℃、より好ましくは６００～８００℃
処理圧力：１～１００００Ｐａ、好ましくは１０～１３３３Ｐａ
第１配管温度：第１温度以上であって、例えば、１６０～２５０℃、好ましくは１８０～２５０℃
第２配管温度：第１温度以上であって、例えば、１６０～２５０℃、好ましくは１８０～２５０℃
原料ガス供給流量：０．０１～３ｓｌｍ、好ましくは０．１～１ｓｌｍ
原料ガス供給時間：１０～１２０秒、好ましくは２０～６０秒
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１０ｓｌｍ
が例示される。
処理温度：３５０～９００℃、好ましくは５００～９００℃、より好ましくは６００～８００℃
処理圧力：１～１００００Ｐａ、好ましくは１０～１３３３Ｐａ
第１配管温度：第１温度以上であって、例えば、１６０～２５０℃、好ましくは１８０～２５０℃
第２配管温度：第１温度以上であって、例えば、１６０～２５０℃、好ましくは１８０～２５０℃
原料ガス供給流量：０．０１～３ｓｌｍ、好ましくは０．１～１ｓｌｍ
原料ガス供給時間：１０～１２０秒、好ましくは２０～６０秒
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１０ｓｌｍ
が例示される。
【0050】
なお、本明細書における「３５０～９００℃」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、「３５０～９００℃」とは「３５０℃以上９００℃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、換言すると、ウエハ２００が存在する空間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、配管温度とは配管内の温度を意味する。また、供給流量に０ｓｌｍが含まれる場合、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。
【0051】
上述の条件下でウエハ２００に対して原料ガスとして、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、塩素（Ｃｌ）を含むシリコン（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、クロロシラン系ガスの分子の物理吸着や化学吸着、クロロシラン系ガスの一部が分解した物質の分子の物理吸着や化学吸着、クロロシラン系ガスの熱分解によるＳｉの堆積等により形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、クロロシラン系ガスの分子やクロロシラン系ガスの一部が分解した物質の分子の吸着層（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。
【0052】
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、Ｓｉおよびハロゲンを含むガス、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を含む上述のクロロシラン系ガスを用いることができる。
【0053】
原料ガスとしては、例えば、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、ヘキサクロロジシランガス（Ｓｉ２Ｃｌ６）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８）ガス等のクロロシラン系ガスを用いることができる。原料ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0054】
原料ガスとしては、クロロシラン系ガスの他、例えば、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もできる。原料ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0055】
原料ガスとしては、これらの他、例えば、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。
【0056】
原料ガスとしては、例えば、テトラキス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４）ガス、トリス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ）ガス、ビス（ジエチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２）ガス、ビス（ターシャリーブチルアミノ）シラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２）ガス、（ジイソプロピルアミノ）シラン（ＳｉＨ３［Ｎ（Ｃ３Ｈ７）２］）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。
【0057】
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。
【0058】
Ｓｉ含有層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内への原料ガスの供給を停止する。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２４３ｅ～２４３ｇ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。
【0059】
［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含有層に対して第１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含有層に対して第１反応ガスを供給する。
【0060】
具体的には、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ（第１配管）内へ第１反応ガスを流す。第１反応ガスは、ＭＦＣ２４１ｄ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に対して第１反応ガスが供給される（第１反応ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｅ～２４３ｇ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。
【0061】
本ステップにて第１反応ガスを供給する際における処理条件としては、
第１反応ガス供給流量：０．０１～４ｓｌｍ、好ましくは０．３～１ｓｌｍ
第１反応ガス供給時間：１～６０秒、好ましくは５～２０秒
が例示される。他の処理条件は、ステップａ１における処理条件と同様とすることができる。
第１反応ガス供給流量：０．０１～４ｓｌｍ、好ましくは０．３～１ｓｌｍ
第１反応ガス供給時間：１～６０秒、好ましくは５～２０秒
が例示される。他の処理条件は、ステップａ１における処理条件と同様とすることができる。
【0062】
上述の条件下でウエハ２００に対して第１反応ガスとして、例えば、Ｏ含有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酸化（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Ｏを含む層として、シリコン酸化層（ＳｉＯ層）が形成される。本態様では、第１反応ガスとして、例えばＯ含有ガスを用いるものとする。以下、第１反応ガスを第１のＯ含有ガスと称する場合がある。
【0063】
本ステップにおいて用いられる第１のＯ含有ガスの、ガス供給管２３２ｄ（第１配管）の内表面を構成する金属含有材料に対する反応性は、後述するステップＢで用いられるＯ含有する第２処理ガスの、ガス供給管２３２ｃ（第２配管）の内表面を構成する金属含有材料に対する反応性よりも小さい。ここにおける反応性とは、主に酸化反応の生じ易さ（酸化力）を含む。これにより、ガス供給管２３２ｄの内表面が金属含有材料により構成されている場合であっても、本ステップにおける第１のＯ含有ガスと金属含有材料との反応によるガス供給管２３２ｄの温度の上昇を抑制することができる。
【0064】
第１反応ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）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）ガス等を用いることができる。第１反応ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0065】
また、第１反応ガスとしては、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、Ｈ２ガス＋Ｏ２ガス、Ｈ２Ｏガス＋Ｏ２ガス、Ｈ２Ｏガス＋Ｎ２Ｏガス、Ｈ２Ｏガス＋ＮＯガス等のＯおよびＨ含有ガスを用いることもできる。この場合において、Ｈ含有ガスとして、Ｈ２ガスの代わりに重水素（２Ｈ２）ガスを用いることもできる。第１反応ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0066】
なお、第１反応ガスは例示したものに限定されず、ガス供給管２３２ｄの内表面を構成する金属含有材料に対する反応性が第２処理ガスよりも小さいＯ含有ガスの中から、適宜選択することができる。また、第２処理ガスよりも反応性が小さい第１反応ガスとして、第２処理ガスと同じ種類のガス（すなわち分子構造が同じガス）であって、第２処理ガスよりも濃度が低いガス（たとえば、希釈ガス等により希釈された第２処理ガス）を選択することもできる。
【0067】
また、本明細書において「Ｈ２ガス＋Ｏ２ガス」というような２つのガスの併記記載は、Ｈ２ガスとＯ２ガスとの混合ガスを意味している。混合ガスを供給する場合は、２つのガスを供給管内で混合（プリミックス）させた後、処理室２０１内へ供給するようにしてもよいし、２つのガスを異なる供給管より別々に処理室２０１内へ供給し、処理室２０１内で混合（ポストミックス）させるようにしてもよい。２つのガスを異なる供給管より別々に処理室２０１内へ供給する場合、Ｏ含有ガスはガス供給管２３２ｄ（第１配管）を介して処理室２０１内へ供給し、もう一方のガス（もう一方のガスもＯ含有ガスである場合を含む）は他のガス供給管を介して処理室２０１へ供給することが好ましい。
【0068】
ＳｉＯ膜が形成された後、バルブ２４３ｄを閉じ、処理室２０１内への第１反応ガスの供給を停止する。そして、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するガス状物質等を処理室２０１内から排除する。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）。
【0069】
［ステップａ３］
ステップａ２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ＳｉＯ層に対して第２反応ガスを供給する。
ステップａ２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ＳｉＯ層に対して第２反応ガスを供給する。
【0070】
具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ（第１配管）内へ第２反応ガスを流す。第２反応ガスは、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に対して第２反応ガスが供給される（第２反応ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｅ～２４３ｇ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。
【0071】
本ステップにて第２反応ガスを供給する際における処理条件としては、
第２反応ガス供給流量：０．１～２０ｓｌｍ、好ましくは１～１０ｓｌｍ
第２反応ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは３～１５秒
が例示される。他の処理条件は、ステップａ１における処理条件と同様とすることができる。
第２反応ガス供給流量：０．１～２０ｓｌｍ、好ましくは１～１０ｓｌｍ
第２反応ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは３～１５秒
が例示される。他の処理条件は、ステップａ１における処理条件と同様とすることができる。
【0072】
上述の条件下でウエハ２００に対して第２反応ガスとして、例えば、窒素（Ｎ）及びＨ含有ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成されたＳｉＯ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、Ｏ、およびＮを含む層として、シリコン酸窒化層（ＳｉＯＮ層）が形成される。
【0073】
第２反応ガスとしては、例えば、窒化ガスを用いることができる。窒化ガスとしては、例えば、上述のＮ及びＨ含有ガスを用いることができる。Ｎ及びＨ含有ガスは、Ｎ含有ガスでもあり、Ｈ含有ガスでもある。
【0074】
第２反応ガスとしては、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。第２反応ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0075】
ＳｉＯＮ膜が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内への第２反応ガスの供給を停止する。そして、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するガス状物質等を処理室２０１内から排除する。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）。
【0076】
［所定回数実施］
上述のステップａ１～ａ３を、非同時に、すなわち、同期させることなくこの順に行うサイクルをｎ回（ｎは１または２以上の整数）行うことにより、ウエハ２００の表面を下地として、この下地上に、所定の厚さの膜として、例えば、所定の厚さのＳｉＯＮ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ＳｉＯＮ層の厚さを所望の膜厚よりも薄くし、ＳｉＯＮ層を積層することで形成されるＳｉＯＮ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。
上述のステップａ１～ａ３を、非同時に、すなわち、同期させることなくこの順に行うサイクルをｎ回（ｎは１または２以上の整数）行うことにより、ウエハ２００の表面を下地として、この下地上に、所定の厚さの膜として、例えば、所定の厚さのＳｉＯＮ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ＳｉＯＮ層の厚さを所望の膜厚よりも薄くし、ＳｉＯＮ層を積層することで形成されるＳｉＯＮ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。
【0077】
前述の通り、ステップＡでは、ノズル２４９ｃから侵入抑制ガスとしての不活性ガスを処理室２０１内へ供給する。しかし、侵入抑制ガスの供給だけでは、ノズル２４９ｃおよびガス供給管２３２ｃ内へ、処理室２０１内で生じた副生成物などが侵入することを防ぐことができないことがある。さらに、ステップＡでは、第２配管温度が第１温度未満、例えば１６０℃未満となると、処理室２０１内で生じた副生成物が処理室２０１内から第２配管内へ侵入（逆流）した際に、侵入した副生成物が第２配管内に付着（堆積）するのを抑制することが困難となる場合がある。このような課題に対して、第２配管温度を第１温度以上にすることにより、処理室２０１内から侵入した副生成物が第２配管内に付着するのを抑制することが可能となる。第２配管温度を第１温度よりも高い温度、例えば第１温度よりも２０℃以上高い温度にすることにより、処理室２０１内から侵入した副生成物が第２配管内に付着（堆積）するのをより効果的に抑制できる。第１温度以上の温度とは、副生成物が第２配管内に付着するのを抑制できる温度ということができる。但し、第２配管温度が過剰に高いと、例えば、２５０℃以上にすると、樹脂などで構成された配管付帯部材、例えば封止部材が焼損することがある。そのため、第２配管温度を例えば２５０℃以下とすることが好ましい。なお、第２配管内に付着する副生成物は、処理室２０１から侵入した副生成物の他にも、第２配管内に侵入した第１処理ガスが第２配管内で熱分解等することにより生成される副生成物を含むこともある。
【0078】
（第２配管温度降温処理：ステップＣ）
ステップＡの終了後であって後述のステップＢの開始前に、第２配管の設定温度、すなわち、配管ヒータ２３３ｃの制御温度を、第１温度から第３温度に変更する。このとき、第２配管温度が所望の温度分布となるように、配管温度センサ２３４ｃが検出した温度情報に基づき配管ヒータ２３３ｃへの通電具合がフィードバック制御される。第３温度は、第１温度よりも低い第２温度よりもさらに低い温度である。第２配管温度が、第２温度に降下するまで待機する。
ステップＡの終了後であって後述のステップＢの開始前に、第２配管の設定温度、すなわち、配管ヒータ２３３ｃの制御温度を、第１温度から第３温度に変更する。このとき、第２配管温度が所望の温度分布となるように、配管温度センサ２３４ｃが検出した温度情報に基づき配管ヒータ２３３ｃへの通電具合がフィードバック制御される。第３温度は、第１温度よりも低い第２温度よりもさらに低い温度である。第２配管温度が、第２温度に降下するまで待機する。
【0079】
（第２処理：ステップＢ）
第２配管温度が、第１温度から第２温度に降下したら、そのタイミングでステップＢを開始する。本ステップでは、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ＳｉＯＮ膜に対してＯを含有する第２処理ガスを供給する。以下、Ｏを含有する第２処理ガスのことを、単に第２処理ガスと称する場合がある。
第２配管温度が、第１温度から第２温度に降下したら、そのタイミングでステップＢを開始する。本ステップでは、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ＳｉＯＮ膜に対してＯを含有する第２処理ガスを供給する。以下、Ｏを含有する第２処理ガスのことを、単に第２処理ガスと称する場合がある。
【0080】
具体的には、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ（第２配管）内へ第２処理ガスを流す。第２処理ガスは、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に対して第２処理ガスが供給される（第２処理ガス供給）。このとき、バルブ２４３ｅ～２４３ｇ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。
【0081】
ここで、内表面が金属含有材料で構成されたガス供給管２３２ｃ（第２配管）内にＯ含有ガスである第２処理ガスが供給されることにより、内表面を構成するＳＵＳ等の金属含有材料と第２処理ガスとの間で酸化反応が生じることがある。酸化反応に伴う発熱は、第２配管温度を上昇させ、樹脂などで構成された配管付帯部材、例えば封止部材を焼損させ、また、焼損による汚染物質を発生させることがある。
【0082】
より具体的には、例えばＳＵＳ等に含まれるニッケル（Ｎｉ）は、Ｏを含有する第２処理ガスに対して触媒として作用し、第２処理ガスを分解してＯ原子（原子状酸素）を生成することがある。このようにして発生したＯ原子は反応性が高いことから、金属含有材料との間の酸化反応およびそれに伴う発熱を生じさせやすい。この発熱により第２配管の昇温が進行すると、上述の触媒反応およびＯ原子の生成がさらに加速度的に促進され、第２配管の温度上昇を抑制することが困難となる。
【0083】
本ステップでは、後述するように、第２配管温度を第２温度以下とした状態で第２処理ガスの供給を行うことにより、酸化反応が実質的に生じない状態を維持し、第２配管の温度上昇を抑制する。
【0084】
本ステップにて第２処理ガスを供給する際における処理条件としては、
第２配管温度：第２温度以下であって、例えば、０～１５５℃、好ましくは室温（２５）～１５０℃、より好ましくは１００～１２０℃
第２処理ガス供給濃度：１００～３００ｇ／ｍ３、好ましくは２００～３００ｇ／ｍ３
第２処理ガス供給時間：３０～１８０分、好ましくは４５～１２０分
が例示される。他の処理条件は、ステップａ１における処理条件と同様とすることができる。
第２配管温度：第２温度以下であって、例えば、０～１５５℃、好ましくは室温（２５）～１５０℃、より好ましくは１００～１２０℃
第２処理ガス供給濃度：１００～３００ｇ／ｍ３、好ましくは２００～３００ｇ／ｍ３
第２処理ガス供給時間：３０～１８０分、好ましくは４５～１２０分
が例示される。他の処理条件は、ステップａ１における処理条件と同様とすることができる。
【0085】
上述の条件下でウエハ２００に対して、第２処理ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成されたＳｉＯＮ膜をトリートメント、例えば、ＳｉＯＮ膜に含まれる不純物の除去や、欠陥の修復や、ＳｉＯＮ膜の緻密化、硬質化を行うことができる。
【0086】
なお、第１配管温度が第１温度未満、例えば１６０℃未満となると、ステップＡにおいて供給され、第１配管内に残留した第１処理ガスの副生成物が、第１配管内に付着（堆積）するのを抑制することが困難となる場合がある。ステップＢにおいて第１配管温度を第１温度以上にすることにより、第１配管内に残留した第１処理ガスの副生成物が、第１配管内に付着するのを抑制することが可能となる。さらに、ステップＢにおいて第１配管温度を第１温度よりも高い温度、例えば第１温度よりも２０℃以上高い温度にすることにより、第１配管内に残留した第１処理ガスの副生成物が、第１配管内に付着するのをより効果的に抑制できる。第１温度以上の温度とは、第１処理ガスの副生成物が第１配管内に付着するのを抑制できる温度ということができる。但し、第１配管温度が過剰に高いと、例えば、２５０℃以上にすると、樹脂などで構成された配管付帯部材、例えば封止部材が焼損することがある。そのため、第１配管温度を例えば２５０℃以下とすることが好ましい。
【0087】
また、第１配管温度が第１温度未満、例えば１６０℃未満となると、ステップＢにおいて処理室２０１内で発生した第２処理ガスの副生成物が、処理室２０１内から第１配管内に侵入（逆流）した際に、副生成物が第１配管内に付着するのを抑制することが困難となる場合がある。ステップＢにおいて第１配管温度を第１温度以上にすることにより、第１配管内に侵入した第２処理ガスの副生成物が第１配管内に付着するのを抑制することが可能となる。さらに、ステップＢにおいて第１配管温度を第１温度よりも高い温度、例えば第１温度よりも２０℃以上高い温度にすることにより、第１配管内に侵入した第２処理ガスの副生成物が第１配管内に付着するのをより効果的に抑制できる。第１温度以上の温度とは、第２処理ガスの副生成物が第１配管内に付着するのを抑制できる温度ということができる。
【0088】
なお、第２配管温度が第２温度を超えると、例えば１５５℃を超えると、第２配管の内表面を構成する金属含有材料と、第２処理ガスとの酸化反応を回避することが困難となる場合がある。これにより、第２配管温度の上昇抑制が困難となるので、樹脂などで構成された配管付帯部材、例えば封止部材の焼損や汚染物質の発生を回避することが困難となる。第２配管温度を第２温度以下にすることにより、第２配管の内表面の構成材料である金属含有材料と、第２処理ガスとの酸化反応を抑制することが可能となる。第２配管温度を第２温度以下の温度、例えば１５０℃以下にすることにより、第２配管の内表面の構成材料である金属含有材料と、第２処理ガスとの酸化反応を効果的に抑制できる。第２配管温度を第２温度以下の温度、例えば１２０℃以下にすることにより、第２配管の内表面の構成材料である金属含有材料と、第２処理ガスとの酸化反応をさらに効果的に抑制できる。第２温度とは、金属含有材料と第２処理ガスとの実質的な反応が生じない温度ということができる。第１温度とは、金属含有材料と第２処理ガスとの実質的な反応が生じる温度ということができる。
【0089】
但し、第２配管温度が過剰に低いと、例えば０℃未満となると、第２処理ガスが処理室２０１内へ供給されたことにより生じた副生成物がわずかでも第２配管内に侵入（逆流）した際に、副生成物が第２配管内に付着するのを抑制することが困難となる場合がある。第２配管温度を例えば０℃以上にすることにより、処理室２０１内に生じた副生成物が第２配管内に侵入した場合において、副生成物が第２配管内に付着する量を低減することが可能となる。さらに、第２配管温度を２５℃以上にすることにより、処理室２０１内に生じた副生成物が第２配管内に侵入した際に、副生成物が第２配管内に付着する量をより顕著に低減できる。さらに、第２配管温度を１００℃以上にすることにより、処理室２０１内に生じた副生成物が第２配管内に侵入した際に副生成物が第２配管内に付着するのをより確実に低減できる。
【0090】
なお、第２処理ガス供給時間は、ステップａ２で例示した第１のＯ含有ガスの１サイクルごとの供給時間よりも長くすることができる。また、第２処理ガス供給時間は、ステップＡにおける第１処理ガスの１サイクルごとの供給時間（原料ガス、第１反応ガス、および第２反応ガスの合計供給時間）よりも長くすることができる。
【0091】
第２処理ガスとしては、例えば、Ｏ含有ガスを不図示のプラズマ励起部等によりプラズマ励起させたＯ含有ガスを用いることができる。プラズマ励起されたＯ含有ガスは、例えば、原子状酸素（Ｏ）や水酸基ラジカル（ＯＨラジカル）などを含むことがある。プラズマ励起させるＯ含有ガスとしては、ステップａ２で例示した第１のＯ含有ガスを用いることができる。
【0092】
また、第２処理ガスとしては、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）ガス、およびオゾン（Ｏ３）ガスの少なくともいずれかを含むガスを用いることができる。
【0093】
第２処理ガスとしては、例示したものに限定されず、ガス供給管２３２ｃ（第２配管）の内表面を構成する金属含有材料との間で実質的な発熱反応を生じさせるＯ含有ガスの中から、適宜選択することができる。
【0094】
また、第２処理ガスとしては、第１のＯ含有ガスよりも活性度の大きいＯ含有ガスを用いることができる。より具体的には、第２反応ガスは、ガス供給管２３２ｃの内表面を構成する金属含有材料に対する反応性が第１処理ガスよりも大きいＯ含有ガスの中から、適宜選択することができる。第２処理ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。
【0095】
なお、本ステップの実行時間内において、第２配管温度が第２温度よりも高い第４温度（上限温度・臨界温度）となった場合は、第２処理ガス等の供給を中止し、本ステップの実行を停止する。そして、第２配管温度が第２温度に降下したら、本ステップの実行を再開する。
【0096】
本ステップの実行時間が所定時間に到達したら、本ステップの実行を終了する。
【0097】
（アフターパージおよび大気圧復帰）
ステップＢが完了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれからパージガスとしての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）。
ステップＢが完了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれからパージガスとしての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）。
【0098】
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、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）。
【0099】
（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。
【0100】
（ａ）ステップＢでは、第２配管を介して第２処理ガスを供給する際に、第２配管の温度を第１温度よりも低い第２温度以下まで低下させることにより、第２配管の昇温を抑制することができる。具体的には、ステップＢにおいて、第２配管を介して第２処理ガスを供給する際に、第２配管の温度を、第２配管の内表面を構成する金属含有材料と、第２処理ガスとの酸化反応が生じない第２温度以下まで低下させることにより、第２配管の昇温を抑制することができる。第２配管の昇温を抑制することにより、例えば、樹脂などで構成された配管付帯部材、例えば封止部材の焼損を防止でき、また、金属含有材料と第２処理ガスとの酸化反応に起因する汚染物質の発生を防止できる。
【0101】
ステップＢでは、第２処理が実行されている間において、継続して、第２配管温度を第２温度以下に維持することにより、封止部材等の焼損や汚染物質の発生を確実に防止することができる。
【0102】
また、ステップＡでは、第１配管を介して第１処理ガスを供給する際に、第２配管を第１温度以上まで加熱することにより、第１処理ガスが処理室２０１内へ供給されたことにより生じる副生成物が処理室２０１内から第２配管内に侵入したとしても、副生成物が第２配管内に付着することを抑制できる。詳しくは、ステップＡでは、第１処理ガスを供給する際に、第２配管温度を、第１処理ガスの副生成物が第２配管内に付着しない温度である第１温度以上とすることにより、当該副生成物が第２配管内に付着することを抑制できる。
【0103】
さらに、ステップＡでは、第１処理が実行されている間において、継続して、第２配管温度を第１温度以上に維持することにより、第１処理ガスの副生成物が第２配管内へ付着することを確実に抑制できる。
【0104】
（ｂ）なお、配管温度の上昇は、配管の内表面を構成する金属含有材料との反応性の高い（活性度の大きい）ガスを用いる場合に、より顕著となる課題である。本態様では、ステップＢにおいて、第２処理ガスとして、第１のＯ含有ガスよりも活性度の大きいＯ含有ガスを用いているので、本開示による配管昇温抑制効果を顕著に得ることができる。
【0105】
（ｃ）ステップＡからステップＢまでの間、基板を処理室２０１から搬出することなく、同一の処理室内で第１処理と第２処理を行う。これにより、基板の搬入・搬出に伴って生じ得る基板の汚染やパーティクルの付着を防止することができる。また、基板の搬入・搬出を減らすことにより、生産性（スループット）を向上できる場合もある。
【0106】
（ｄ）ステップＡでは、第２配管を介した処理室２０１内への第２処理ガスの供給を不実施とすることにより、第２配管の昇温を抑制することができる。具体的には、第２配管温度が、第２配管の内表面を構成する金属含有材料と、第２処理ガスとの酸化反応が生じる温度である第１温度以上であるステップＡでは、第２処理ガスの供給を不実施とすることにより、当該反応そのものを生じさせないようにする。これにより、第２配管の昇温を確実に抑制できる。第２配管の昇温を抑制することにより、例えば、樹脂などで構成された配管付帯部材、例えば封止部材の焼損を防止でき、また、金属含有材料と第２処理ガスとの酸化反応に起因する汚染物質の発生を防止できる。
【0107】
（ｅ）ステップＢでは、処理室２０１内への第１処理ガスの供給を不実施とすることにより、第１処理ガスの副生成物が第２配管内に付着することを抑制できる。具体的には、第２配管温度が、第１処理ガスの副生成物の付着の抑制が困難な温度である第２温度以下を維持するステップＢでは、第１処理ガスの供給を不実施とすることにより、当該副生成物そのものを生じさせないようにする。これにより、第１処理ガスの副生成物が第２配管内に付着することを確実に回避できる。
【0108】
（ｆ）ステップＢでは、処理室２０１内への第２処理ガスおよび不活性ガスを除く他のガスの供給を不実施とすることにより、当該他のガスの副生成物が第２配管内に付着することを抑制できる。具体的には、第２配管温度が、当該他のガスの副生成物の付着が抑制困難な温度である第２温度以下を維持するステップＢでは、当該他のガスの供給を不実施とすることにより、当該副生成物を生じさせないようにする。これにより、当該他のガスの副生成物が第２配管内へ付着することを確実に回避できる。
【0109】
（ｇ）ステップＢでは、ステップＡで第１温度以上まで加熱された第１配管の温度をそのまま第１温度以上に維持することにより、ステップＡにおいて供給され第１配管内に残留した第１処理ガスの副生成物が第１配管内に付着するのを抑制することができる。詳しくは、ステップＢにおいても、第１配管温度を、第１処理ガスの副生成物が第１配管内に付着しない温度である第１温度以上に維持することにより、ステップＡにおいて供給され、第１配管内に残留した第１処理ガスの副生成物が第１配管内に付着することを抑制できる。
さらに、ステップＢでは、ステップＡで第１温度以上まで加熱された第１配管の温度をそのまま第１温度以上に維持することにより、ステップＢにおいて供給された第２処理ガスの副生成物が第１配管内に侵入したとしても、当該副生成物が第１配管内に付着することを抑制できる。詳しくは、ステップＢにおいても、第１配管温度を、第２処理ガスの副生成物が第１配管内に付着しない温度である第１温度以上とすることにより、第２処理ガスの副生成物が第１配管内に付着することを抑制できる。
さらに、ステップＢでは、ステップＡで第１温度以上まで加熱された第１配管の温度をそのまま第１温度以上に維持することにより、ステップＢにおいて供給された第２処理ガスの副生成物が第１配管内に侵入したとしても、当該副生成物が第１配管内に付着することを抑制できる。詳しくは、ステップＢにおいても、第１配管温度を、第２処理ガスの副生成物が第１配管内に付着しない温度である第１温度以上とすることにより、第２処理ガスの副生成物が第１配管内に付着することを抑制できる。
【0110】
ステップＢでは、第２処理が実行されている間において、継続して、第１配管温度を第１温度以上に維持することにより、上記効果を確実に得ることができる。
【0111】
（ｈ）ステップＢでは、第２処理を実行中に第２配管の温度が第２温度よりも高い第４温度（上限温度・臨界温度）となった場合に、第２処理を停止することにより、第２配管温度が上限温度（第４温度）を超えてしまうことを防止することができる。
【0112】
（ｉ）ステップＡとステップＢとの間の期間において、第１処理及び第２処理を不実施とした状態で、第２配管温度を第２温度まで降温させるステップＣを実行することにより、第２処理を実施することで第２配管が昇温することを抑制することができる。
【0113】
（ｊ）ステップＣでは、第２配管温度が第２温度まで降下したタイミングで、ステップＢを開始することにより、第２配管温度を降下させる時間を短縮し、スループットを向上させることができる。
【0114】
（ｋ）ステップＣでは、第２配管温度を、第２温度よりも低い第３温度に設定することにより、ステップＢにおいて、例えば意図しない酸化反応により第２配管内に発熱が発生した場合でも、第２配管温度を第２温度以下の状態に維持し、急速な温度上昇を防止することができる。
【0115】
（ｌ）ステップＡおよびステップＢでは、第２配管を介した処理室２０１内への窒素含有ガスの供給を不実施とすることにより、第２配管内において、Ｏを含有する第２処理ガスと窒素含有ガスが混合することにより、配管等を腐食させる可能性があるパーティクルや硝酸（ＨＮＯ３）等の発生を防止することができる。
【0116】
＜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。
【0117】
例えば、上述の態様では、第１処理ガスの供給を停止した後（ステップＡの実行を終了した後）、ステップＣにおいて、第２配管の温度を、第１温度から第２温度に降温させる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本開示はこのような態様に限定されない。例えば、第１処理ガスの供給を継続しながら（すなわちステップＡの実行中に）、第２配管の温度を第１温度から第２温度に降温させる工程を開始するようにしてもよい。この場合においても、上述の態様と同様の効果が得られる。さらに、ステップＡの実行中に第２配管の温度の降下を開始させているので、サイクルタイムを短縮させてスループットをさらに向上させることができる。
【0118】
例えば、第２配管の内表面にフッ化処理を施すことにより、金属含有材料のフッ化層を形成してもよい。金属含有材料で構成された第２配管の内表面にフッ化層を予め形成しておくことにより、第２処理ガスと金属含有材料との酸化反応の発生をより確実に抑制し、上述の態様における第２配管の温度上昇抑制効果をさらに高めることができる。例えば、Ｆ２ガスなどのフッ素（Ｆ）含有ガスに対して第２配管の内表面を予め暴露する処理を施すことにより、第２配管の内表面にフッ化された金属含有材料の層（すなわちフッ化層）を形成することができる。また、第２配管の内表面にフッ化層を形成する手法として、公知のフッ化処理技術を用いることもできる。
【0119】
なお、第２配管に限らず、第１配管の内表面にも同様にフッ化層を形成してもよい。また、第１配管の内表面にはフッ化層を形成せず、第２配管の内表面のみにフッ化層を形成するようにしてもよい。
【0120】
例えば、第２配管の内表面に成膜処理を施すことにより、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）等の酸化膜を形成してもよい。金属含有材料で構成された第２配管の内表面に、内表面を被覆するように酸化膜を予め形成しておくことにより、第２処理ガスと金属含有材料との酸化反応の発生をより確実に抑制し、上述の態様における第２配管の温度上昇抑制効果をさらに高めることができる。例えば、第２配管の内表面に対して、シリコン（Ｓｉ）を含有する原料ガスを供給する工程と、酸化剤としてのＯ含有ガスを供給する工程と、を含むサイクルを所定回数行うことより、第２配管の内表面にＳｉ含有酸化膜を形成（堆積）することができる。また、第２配管の内表面に酸化膜を形成する手法として、公知の成膜処理技術を用いることもできる。
【0121】
なお、第２配管に限らず、第１配管の内表面にも同様に酸化膜を形成してもよい。また、第１配管の内表面には酸化膜を形成せず、第２配管の内表面のみに酸化膜を形成するようにしてもよい。
【0122】
例えば、ステップＣでは、配管ヒータ２３３ｃの制御温度を、第１温度から第３温度に変更した後、少なくとも第２配管温度が第１温度から第３温度に降下するまで、配管ヒータ２３３ｃへの電力供給を停止してもよい。また、ステップＣでは、配管ヒータ２３３ｃの制御温度を、第１温度から第３温度に変更する代わりに、単に配管ヒータ２３３ｃへの電力供給を停止してもよい。また、第２配管温度を降下させるときに、不図示の冷却装置を用いてもよい。これらの場合においても、上述の態様と同様の効果が得られる。さらに、冷却装置を用いた場合には、第２配管の降温に要する時間を短縮し、スループットを向上できる。冷却装置は、例えば、空冷装置や水冷装置、ペルチェ式冷却装置、などにより構成することができる。
【0123】
例えば、上述の態様では、第１配管および第２配管の内表面を構成する金属含有材料として、ＳＵＳを例に挙げて説明した。しかしながら、本開示はこのような態様に限定されない。例えば、第１配管および第２配管の内表面を構成する金属含有材料は、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはニッケル（Ｎｉ）等であってもよいし、ＮｉにＦｅ、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）等を添加したハステロイ（登録商標）、ＮｉにＦｅ、Ｃｒ、ニオブ（Ｎｂ）、Ｍｏ等を添加したインコネル（登録商標）等であってもよい。これらの場合においても、上述の態様と同様の効果が得られる。
【0124】
例えば、上述の態様では、原料ガスに含まれる所定元素がＳｉである場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本開示はこのような態様に限定されない。例えば、所定元素は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、Ｎｂ、Ａｌ、Ｍｏ、タングステン（Ｗ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の金属元素であってもよい。これらの場合には、チタニウム酸窒化膜（ＴｉＯＮ膜）、ジルコニウム酸窒化膜（ＺｒＯＮ膜）、ハフニウム酸窒化膜（ＨｆＯＮ膜）、タンタル酸窒化膜（ＴａＯＮ膜）、ニオブ酸窒化膜（ＮｂＯＮ膜）、アルミニウム酸窒化膜（ＡｌＯＮ膜）、モリブデン酸窒化膜（ＭｏＯＮ膜）、タングステン酸窒化膜（ＷＯＮ膜）、ゲルマニウム酸窒化膜（ＧｅＯＮ膜）等の金属系酸化膜が形成される。これらの場合においても、上述の態様と同様の効果が得られる。
【0125】
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内に記録し、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内に記録され、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。
【0126】
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。
【0127】
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。
【0128】
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。
【0129】
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の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【符号の説明】
【0130】
２００ ウエハ（基板）
２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｄ 第１配管
２３２ｃ 第２配管
２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｄ 第１配管
２３２ｃ 第２配管
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】