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特許6999616半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
(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】
(24)【登録日】2021-12-24
(45)【発行日】2022-01-18
(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/318 20060101AFI20220111BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20220111BHJP
C23C 16/44 20060101ALI20220111BHJP
【ＦＩ】
H01L21/318 C
H01L21/31 B
C23C16/44 J
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2019145220
(22)【出願日】2019-08-07
(65)【公開番号】P2021027227
(43)【公開日】2021-02-22
【審査請求日】2020-09-16
(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】110001519
【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】110000039
【氏名又は名称】特許業務法人アイ・ピー・ウィン
(72)【発明者】
【氏名】原田 和宏
(72)【発明者】
【氏名】小倉 慎太郎
(72)【発明者】
【氏名】南 政克
【審査官】長谷川 直也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０９８５４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１１／１１１４９８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－０９３５２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０６００３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０６９２３０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３１８
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｃ２３Ｃ １６／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
（ａ）処理容器内の基板に対して第１処理ガスを供給し前記基板上に膜を形成する工程と、（ｂ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ第２処理ガスを供給し、前記処理容器内に前記膜とは材質が異なる第１厚さの酸窒化膜である第１プリコート膜を形成する工程と、
（ｃ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ第３処理ガスを供給し、前記処理容器内に形成した前記第１プリコート膜上に、前記膜と材質が同じである前記第１厚さよりも薄い第２厚さの酸炭窒化膜である第２プリコート膜を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項2】
前記第１プリコート膜および前記第２プリコート膜は、いずれも、前記膜に含まれる元素以外の元素非含有である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記第１プリコート膜は炭素非含有膜であり、前記第２プリコート膜は炭素含有膜である請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記膜はシリコン、酸素、炭素、および窒素を含有し、前記第１プリコート膜はシリコン、酸素、および窒素を含有し、前記第２プリコート膜はシリコン、酸素、炭素、および窒素を含有する請求項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】
前記膜はシリコン酸炭窒化膜であり、前記第１プリコート膜はシリコン酸窒化膜であり、前記第２プリコート膜はシリコン酸炭窒化膜である請求項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】
（ｂ）では、前記処理容器内へ前記第２処理ガスとして、シリコン含有ガス、酸素含有ガス、および窒素含有ガスを、非同時に供給するサイクルを所定回数行うことにより、前記第１プリコート膜を形成し、
（ｃ）では、前記処理容器内へ前記第３処理ガスとして、シリコン含有ガス、炭素含有ガス、酸素含有ガス、および窒素含有ガスを、非同時に供給するサイクルを所定回数行うことにより、前記第２プリコート膜を形成する請求項１～５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
（ａ）では、前記処理容器内の基板に対して前記第１処理ガスとして、シリコン含有ガス、炭素含有ガス、酸素含有ガス、および窒素含有ガスを、非同時に供給するサイクルを所定回数行うことにより、前記膜を形成し、
（ｂ）における前記シリコン含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスの供給順序、および、（ｃ）における前記シリコン含有ガス、前記炭素含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスの供給順序を、（ａ）における前記シリコン含有ガス、前記炭素含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスの供給順序と等しくする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項8】
（ａ）では、前記シリコン含有ガス、前記炭素含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスをこの順に供給し、
（ｂ）では、前記シリコン含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスをこの順に供給し、
（ｃ）では、前記シリコン含有ガス、前記炭素含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスをこの順に供給する請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項9】
前記第２厚さは、前記第２プリコート膜がピンホールフリーとなる厚さである請求項１～８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】
前記第２厚さは、２５Å超１５０Å以下である請求項１～９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】
前記第２厚さは、３０Å以上１００Å以下である請求項１～１０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２厚さは、３０Å以上５０Å以下である請求項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】
（ｂ）および（ｃ）を行った後に、（ａ）を行う請求項１～１２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】
（ｂ）および（ｃ）を行う前に、（ｄ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へクリーニングガスを供給し、前記処理容器内に堆積した堆積物を除去する工程を更に有する請求項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】
（ｄ）、（ｂ）、および（ｃ）をこの順に行い、その後、（ａ）を行う請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項16】
（ａ）を行った後に、（ｄ）、（ｂ）、および（ｃ）をこの順に行う請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項17】
（ａ）を行った後に、（ｄ）、（ｂ）、および（ｃ）をこの順に行い、その後、（ａ）を行う請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項18】
（ａ）処理容器内の基板に対して第１処理ガスを供給し前記基板上に膜を形成する工程と、
（ｂ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ第２処理ガスを供給し、前記処理容器内に前記膜とは材質が異なる第１厚さの酸窒化膜である第１プリコート膜を形成する工程と、
（ｃ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ第３処理ガスを供給し、前記処理容器内に形成した前記第１プリコート膜上に、前記膜と材質が同じである前記第１厚さよりも薄い第２厚さの酸炭窒化膜である第２プリコート膜を形成する工程と、
を有する基板処理方法。
【請求項19】
基板が処理される処理容器と、前記処理容器内へ第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、
前記処理容器内へ第２処理ガスを供給する第２処理ガス供給系と、
前記処理容器内へ第３処理ガスを供給する第３処理ガス供給系と、
（ａ）前記処理容器内の基板に対して前記第１処理ガスを供給し前記基板上に膜を形成する処理と、（ｂ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ前記第２処理ガスを供給し、前記処理容器内に前記膜とは材質が異なる第１厚さの酸窒化膜である第１プリコート膜を形成する処理と、（ｃ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ前記第３処理ガスを供給し、前記処理容器内に形成した前記第１プリコート膜上に、前記膜と材質が同じである前記第１厚さよりも薄い第２厚さの酸炭窒化膜である第２プリコート膜を形成する処理と、を行わせるように、前記第１処理ガス供給系、前記第２処理ガス供給系、および前記第３処理ガス供給系を制御することが可能なよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項20】
（ａ）基板処理装置の処理容器内の基板に対して第１処理ガスを供給し前記基板上に膜を形成する手順と、（ｂ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ第２処理ガスを供給し、前記処理容器内に前記膜とは材質が異なる第１厚さの酸窒化膜である第１プリコート膜を形成する手順と、
（ｃ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ第３処理ガスを供給し、前記処理容器内に形成した前記第１プリコート膜上に、前記膜と材質が同じである前記第１厚さよりも薄い第２厚さの酸炭窒化膜である第２プリコート膜を形成する手順と、
を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】
本開示は、半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造工程の一工程として、基板処理装置の処理容器内で基板を処理する工程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】
【文献】国際公開第２０１１／１１１４９８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、基板処理装置のダウンタイムを短縮し、生産性を向上させることを目的とする。
【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）処理容器内の基板に対して第１処理ガスを供給し前記基板上に膜を形成する工程と、
（ｂ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ第２処理ガスを供給し、前記処理容器内に前記膜とは材質が異なる第１厚さの第１プリコート膜を形成する工程と、
（ｃ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ第３処理ガスを供給し、前記処理容器内に形成した前記第１プリコート膜上に、前記膜と材質が同じである前記第１厚さよりも薄い第２厚さの第２プリコート膜を形成する工程と、
を行う技術が提供される。
（ａ）処理容器内の基板に対して第１処理ガスを供給し前記基板上に膜を形成する工程と、
（ｂ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ第２処理ガスを供給し、前記処理容器内に前記膜とは材質が異なる第１厚さの第１プリコート膜を形成する工程と、
（ｃ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ第３処理ガスを供給し、前記処理容器内に形成した前記第１プリコート膜上に、前記膜と材質が同じである前記第１厚さよりも薄い第２厚さの第２プリコート膜を形成する工程と、
を行う技術が提供される。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、基板処理装置のダウンタイムを短縮し、生産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】本開示の一態様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】本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。
【図4】本開示の一態様における基板処理シーケンスを示す図である。
【図5】本開示の一態様における成膜でのガス供給シーケンスを示す図である。
【図7】比較例に係るプリコート膜を形成した際のプリコート時間と、本実施例に係るプリコート膜を形成した際のプリコート時間と、を比較して示す図である。
【図8】図８（Ａ）は、プリコート後の初回の成膜によって、ＴＯＰ（上部）、ＣＥＮ（中央部）、ＢＴＭ（下部）のそれぞれに配置された基板上に形成された膜の膜厚を、比較例と本実施例とで比較して示した図である。図８（Ｂ）は、プリコート後の初回の成膜によって、ＴＯＰ、ＣＥＮ、ＢＴＭのそれぞれに配置された基板上に形成された膜のウエハ面内膜厚均一性を、比較例と本実施例とで比較して示した図である。図８（Ｃ）は、プリコート後の初回の成膜によって、ＴＯＰ、ＣＥＮ、ＢＴＭのそれぞれに配置された基板上に形成された膜に付着したパーティクル数を、比較例と本実施例とで比較して示した図である。図８（Ｄ）は、プリコート後の初回の成膜によって、ＴＯＰ、ＣＥＮ、ＢＴＭのそれぞれに配置された基板上に形成された膜の屈折率を、比較例と本実施例とで比較して示した図である。図８（Ｅ）は、プリコート後の初回の成膜によって、基板上に形成された膜の組成比を、比較例と本実施例とで比較して示した図である。図８（Ｆ）は、プリコート後の初回の成膜によって、基板上に形成された膜のウェットエッチングレートを比較例と本実施例とで比較して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
【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。
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供給部、第２供給部としてのノズル２４９ａ，２４９ｂ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，２４９ｂを、それぞれ、第１ノズル、第２ノズルとも称する。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、それぞれ、石英またはＳｉＣ等の非金属材料である耐熱性材料により構成されている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、それぞれ、複数種のガスの供給に用いられる共用ノズルとして構成されている。
【0012】
ノズル２４９ａ，２４９ｂには、第１配管、第２配管としてのガス供給管２３２ａ，２３２ｂがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ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，２３２ｂ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，２４１ｂおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ，２４３ｂ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２３２ｃ，２３２ｅ，２３２ｈがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃ，２３２ｅ，２３２ｈには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｅ，２４１ｈ、バルブ２４３ｃ，２４３ｅ，２４３ｈ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２３２ｄ，２３２ｆ，２３２ｇ，２３２ｉがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｄ，２３２ｆ，２３２ｇ，２３２ｉには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｆ，２４１ｇ，２４１ｉ、バルブ２４３ｄ，２４３ｆ，２４３ｇ，２４３ｉがそれぞれ設けられている。
【0013】
ガス供給管２３２ａ～２３２ｉは、鉄（Ｆｅ）およびニッケル（Ｎｉ）を含む金属材料により構成されている。ガス供給管２３２ａ～２３２ｉの素材（材質）は、Ｆｅ、Ｎｉ、およびクロム（Ｃｒ）を含んでいてもよく、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、およびモリブデン（Ｍｏ）を含んでいてもよい。すなわち、ガス供給管２３２ａ～２３２ｉの素材としては、ＳＵＳの他、例えば、ＮｉにＦｅ、Ｍｏ、Ｃｒ等を添加することで耐熱性、耐食性を高めたハステロイ（登録商標）や、ＮｉにＦｅ、Ｃｒ、ニオブ（Ｎｂ）、Ｍｏ等を添加することで耐熱性、耐食性を高めたインコネル（登録商標）等を好適に用いることができる。なお、上述したマニホールド２０９の素材や、後述するシールキャップ２１９、回転軸２５５、排気管２３１の素材も、ガス供給管２３２ａ～２３２ｉと同様の素材とすることができる。
【0014】
図２に示すように、ノズル２４９ａ，２４９ｂ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，２４９ｂは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ、２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ，２５０ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、それぞれが、平面視においてウエハ２００の中心に向かって開口しており、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，２５０ｂ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、原料ガスとして、例えば、膜を構成する主元素（所定元素）としてのＳｉおよびハロゲン元素を含むハロシラン系ガスが、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。ハロシランとは、ハロゲン元素を含むシランのことである。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。ハロシラン系ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含む原料ガス、すなわち、クロロシラン系ガスを用いることができる。クロロシラン系ガスは、Ｓｉソースとして作用する。クロロシラン系ガスとしては、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。ＨＣＤＳガスは、上述の処理条件下においてそれ単独で固体となる元素（Ｓｉ）を含むガス、すなわち、上述の処理条件下においてそれ単独で膜を堆積させることができるガスである。
【0016】
ガス供給管２３２ｂからは、反応ガスとして、酸素（Ｏ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。Ｏ含有ガスは、Ｏソースとして作用する。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。
【0017】
ガス供給管２３２ｃからは、反応ガスとして、炭素（Ｃ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、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。Ｃ含有ガスは、Ｃソースとして作用する。Ｃ含有ガスとしては、例えば、炭化水素系ガスであるプロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガスを用いることができる。
【0018】
ガス供給管２３２ｄからは、反応ガスとして、窒素（Ｎ）及び水素（Ｈ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、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。Ｎ及びＨ含有ガスは、Ｎソースとして作用する。Ｎ及びＨ含有ガスとしては、例えば、窒化水素系ガスであるアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。
【0019】
ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆからは、クリーニングガスが、それぞれ、ＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｆ、バルブ２４３ｅ，２４３ｆ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。クリーニングガスは、後述するチャンバクリーニング、第１ノズルクリーニング及び第２ノズルクリーニングのそれぞれにおいて、クリーニングガスとして作用する。クリーニングガスとしては、例えば、フッ素（Ｆ２）ガスを用いることができる。
【0020】
ガス供給管２３２ｇからは、添加ガスとして、酸化窒素系ガスが、ＭＦＣ２４１ｇ、バルブ２４３ｇ、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。酸化窒素系ガスは、それ単体ではクリーニング作用を奏しないが、後述するチャンバクリーニングにおいてクリーニングガスと反応することで、例えばフッ素ラジカルやハロゲン化ニトロシル化合物等の活性種を生成し、クリーニングガスのクリーニング作用を向上させるように作用する。酸化窒素系ガスとしては、例えば、一酸化窒素（ＮＯ）ガスを用いることができる。
【0021】
ガス供給管２３２ｈ，２３２ｉからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれ、ＭＦＣ２４１ｈ，２４１ｉ、バルブ２４３ｈ，２４３ｉ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂ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、希釈ガス等として作用する。
【0022】
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａ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、ノズル２４９ｂにより、Ｏ含有ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａにより、Ｃ含有ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂにより、Ｎ及びＨ含有ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｆ、バルブ２４３ｅ，２４３ｆにより、クリーニングガス供給系が構成される。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂをクリーニングガス供給系に含めて考えてもよい。主に、ガス供給管２３２ｇ、ＭＦＣ２４１ｇ、バルブ２４３ｇ、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂにより、添加ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｈ，２３２ｉ、ＭＦＣ２４１ｈ，２４１ｉ、バルブ２４３ｈ，２４３ｉ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂにより、不活性ガス供給系が構成される。
【0023】
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～２４３ｉやＭＦＣ２４１ａ～２４１ｉ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～２３２ｉのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ～２３２ｉ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ～２４３ｉの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ～２４１ｉ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～２３２ｉ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。
【0024】
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。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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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、後述する成膜処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピや、後述するクリーニング処理の手順や条件等が記載されたクリーニングレシピや、後述するプリコート処理の手順や条件等が記載されたプリコートレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する成膜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。クリーニングレシピは、後述するクリーニング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。プリコートレシピは、後述するプリコート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、クリーニングレシピ、プリコートレシピ、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、クリーニングレシピ及びプリコートレシピを、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。
【0032】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ～２４１ｉ、バルブ２４３ａ～２４３ｉ、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。
【0033】
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～２４１ｉによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｉ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。
【0034】
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。
【0035】
（２）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。
【0036】
図４に示す一連の処理シーケンスは、
処理容器内のウエハ２００に対して第１処理ガスを供給し、ウエハ２００上に膜として酸炭窒化膜であるＳｉＯＣＮ膜を形成する工程と、
処理容器内にウエハ２００が存在しない状態で、処理容器内へクリーニングガスを供給し、処理容器内に堆積した堆積物を除去する工程と、
処理容器内にウエハ２００が存在しない状態で、処理容器内へ第２処理ガスを供給し、処理容器内に、ウエハ２００上に形成された膜とは材質が異なる第１厚さの第１プリコート膜として酸窒化膜であるＳｉＯＮ膜を形成する工程と、
処理容器内にウエハ２００が存在しない状態で、処理容器内へ第３処理ガスを供給し、処理容器内に形成したＳｉＯＮ膜上に、ウエハ２００上に形成された膜と材質が同じである、第１厚さよりも薄い第２厚さの第２プリコート膜として酸炭窒化膜であるＳｉＯＣＮ膜を形成する工程と、
を有する。
処理容器内のウエハ２００に対して第１処理ガスを供給し、ウエハ２００上に膜として酸炭窒化膜であるＳｉＯＣＮ膜を形成する工程と、
処理容器内にウエハ２００が存在しない状態で、処理容器内へクリーニングガスを供給し、処理容器内に堆積した堆積物を除去する工程と、
処理容器内にウエハ２００が存在しない状態で、処理容器内へ第２処理ガスを供給し、処理容器内に、ウエハ２００上に形成された膜とは材質が異なる第１厚さの第１プリコート膜として酸窒化膜であるＳｉＯＮ膜を形成する工程と、
処理容器内にウエハ２００が存在しない状態で、処理容器内へ第３処理ガスを供給し、処理容器内に形成したＳｉＯＮ膜上に、ウエハ２００上に形成された膜と材質が同じである、第１厚さよりも薄い第２厚さの第２プリコート膜として酸炭窒化膜であるＳｉＯＣＮ膜を形成する工程と、
を有する。
【0037】
本態様では、第１処理ガスとして、ＳｉソースであるＨＣＤＳガス、ＣソースであるＣ３Ｈ６ガス、ＯソースであるＯ２ガス、ＮソースであるＮＨ３ガスを用いる。また、第２処理ガスとして、ＳｉソースであるＨＣＤＳガス、ＯソースであるＯ２ガス、ＮソースであるＮＨ３ガスを用いる。また、第３処理ガスとして、ＳｉソースであるＨＣＤＳガス、ＣソースであるＣ３Ｈ６ガス、ＯソースであるＯ２ガス、ＮソースであるＮＨ３ガスを用いる。
【0038】
本態様における成膜処理では、図５にガス供給シーケンスを示すように、
処理容器内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給するステップ１と、
処理容器内のウエハ２００に対してＣ３Ｈ６ガスを供給するステップ２と、
処理容器内のウエハ２００に対してＯ２ガスを供給するステップ３と、
処理容器内のウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給するステップ４と、
を、この順に非同時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、ＳｉＯＣＮ膜を形成する。
処理容器内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給するステップ１と、
処理容器内のウエハ２００に対してＣ３Ｈ６ガスを供給するステップ２と、
処理容器内のウエハ２００に対してＯ２ガスを供給するステップ３と、
処理容器内のウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給するステップ４と、
を、この順に非同時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、ＳｉＯＣＮ膜を形成する。
【0039】
本明細書では、図５に示すガス供給シーケンス、すなわち、成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の他の態様の説明においても同様の表記を用いることとする。
【0040】
（ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→Ｏ２→ＮＨ３）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
【0041】
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。
【0042】
以下、図４に示す一連の処理シーケンスについて詳述する。
【0043】
＜成膜処理＞
先ず、ウエハ２００上に膜を形成する成膜処理を行う。以下、成膜処理の一連の動作について説明する。
先ず、ウエハ２００上に膜を形成する成膜処理を行う。以下、成膜処理の一連の動作について説明する。
【0044】
（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。
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。
【0045】
（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（成膜圧力）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。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の温度（成膜温度）となるように、ヒータ２０７によって加熱される。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。
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（成膜圧力）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。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の温度（成膜温度）となるように、ヒータ２０７によって加熱される。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。
【0046】
（成膜）
その後、次のステップ１～４を順次実行する。
その後、次のステップ１～４を順次実行する。
【0047】
［ステップ１］
このステップでは、処理容器内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給する（ＨＣＤＳガス供給）。具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＨＣＤＳガスを流す。ＨＣＤＳ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ＨＣＤＳガスが供給される。このとき、バルブ２４３ｈ，２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。
このステップでは、処理容器内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給する（ＨＣＤＳガス供給）。具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へＨＣＤＳガスを流す。ＨＣＤＳ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ＨＣＤＳガスが供給される。このとき、バルブ２４３ｈ，２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。
【0048】
本ステップにおける処理条件としては、
ＨＣＤＳガス供給流量：０．０１～２ｓｌｍ、好ましくは０．１～１ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１０ｓｌｍ
各ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
処理温度：２５０～８００℃、好ましくは４００～７００℃
処理圧力：１～２６６６Ｐａ、好ましくは６７～１３３３Ｐａ
が例示される。
ＨＣＤＳガス供給流量：０．０１～２ｓｌｍ、好ましくは０．１～１ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１０ｓｌｍ
各ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
処理温度：２５０～８００℃、好ましくは４００～７００℃
処理圧力：１～２６６６Ｐａ、好ましくは６７～１３３３Ｐａ
が例示される。
【0049】
なお、本明細書における「２５０～８００℃」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、「２５０～８００℃」とは「２５０℃以上８００℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
【0050】
上述の条件下でウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１層として、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、ＨＣＤＳの物理吸着や化学吸着、ＨＣＤＳの一部が分解した物質（以下、ＳｉｘＣｌｙ）の化学吸着、ＨＣＤＳ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、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。
【0051】
第１層が形成された後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＨＣＤＳ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２４３ｈ，２４３ｉを開き、処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。
【0052】
原料ガスとしては、ＨＣＤＳガスの他、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、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を用いることができる。
【0053】
［ステップ２］
ステップ１が終了した後、処理容器内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１層に対してＣ３Ｈ６ガスを供給する（Ｃ３Ｈ６ガス供給）。具体的には、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へＣ３Ｈ６ガスを流す。Ｃ３Ｈ６ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００に対してＣ３Ｈ６ガスが供給される。このとき、バルブ２４３ｈ，２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。
ステップ１が終了した後、処理容器内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１層に対してＣ３Ｈ６ガスを供給する（Ｃ３Ｈ６ガス供給）。具体的には、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へＣ３Ｈ６ガスを流す。Ｃ３Ｈ６ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気口２３１ａより排気される。このとき、ウエハ２００に対してＣ３Ｈ６ガスが供給される。このとき、バルブ２４３ｈ，２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。
【0054】
本ステップにおける処理条件としては、
Ｃ３Ｈ６ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
Ｃ３Ｈ６ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
処理圧力：１～６０００Ｐａ、好ましくは１～５０００Ｐａ
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な処理条件とする。
Ｃ３Ｈ６ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
Ｃ３Ｈ６ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
処理圧力：１～６０００Ｐａ、好ましくは１～５０００Ｐａ
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な処理条件とする。
【0055】
上述の条件下でウエハ２００に対してＣ３Ｈ６ガスを供給することにより、第１層上にＣ含有層が形成されることで、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＣを含む第２層が形成される。
【0056】
第２層が形成された後、バルブ２４３ｃを閉じ、処理室２０１内へのＣ３Ｈ６ガスの供給を停止する。そして、ステップ１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）。
【0057】
反応ガス（Ｃ含有ガス）としては、Ｃ３Ｈ６ガスの他、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスやエチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス等の炭化水素系ガスを用いることができる。
【0058】
［ステップ３］
ステップ２が終了した後、処理容器内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第２層に対してＯ２ガスを供給する（Ｏ２ガス供給）。具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へＯ２ガスを流す。Ｏ２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Ｏ２ガスが供給される。このとき、バルブ２４３ｈ，２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。
ステップ２が終了した後、処理容器内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第２層に対してＯ２ガスを供給する（Ｏ２ガス供給）。具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へＯ２ガスを流す。Ｏ２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Ｏ２ガスが供給される。このとき、バルブ２４３ｈ，２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。
【0059】
本ステップにおける処理条件としては、
Ｏ２ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
Ｏ２ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
処理圧力：１～４０００Ｐａ、好ましくは１～３０００Ｐａ
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な処理条件とする。
Ｏ２ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
Ｏ２ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
処理圧力：１～４０００Ｐａ、好ましくは１～３０００Ｐａ
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な処理条件とする。
【0060】
上述の条件下でウエハ２００に対してＯ２ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成された第２層の少なくとも一部が酸化（改質）される。第２層が改質されることで、ウエハ２００上に、Ｓｉ、Ｏ、およびＣを含む第３層、すなわち、シリコン酸炭化層（ＳｉＯＣ層）が形成される。第３層を形成する際、第２層に含まれていたＣｌ等の不純物は、Ｏ２ガスによる第２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、第３層は、第１層や第２層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。
【0061】
第３層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内へのＯ２ガスの供給を停止する。そして、ステップ１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）。
【0062】
反応ガス（Ｏ含有ガス）としては、Ｏ２ガスの他、例えば、オゾン（Ｏ３）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス等を用いることができる。
【0063】
［ステップ４］
ステップ３が終了した後、処理容器内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第３層に対してＮＨ３ガスを供給する（ＮＨ３ガス供給）。具体的には、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へＮＨ３ガスを流す。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整され、ガス供給管２３２ｂ、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ＮＨ３ガスが供給される。このとき、バルブ２４３ｈ，２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。
ステップ３が終了した後、処理容器内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第３層に対してＮＨ３ガスを供給する（ＮＨ３ガス供給）。具体的には、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へＮＨ３ガスを流す。ＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整され、ガス供給管２３２ｂ、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ＮＨ３ガスが供給される。このとき、バルブ２４３ｈ，２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給するようにしてもよい。
【0064】
本ステップにおける処理条件としては、
ＮＨ３ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
ＮＨ３ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
処理圧力：１～４０００Ｐａ、好ましくは１～３０００Ｐａ
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な処理条件とする。
ＮＨ３ガス供給流量：０．１～１０ｓｌｍ
ＮＨ３ガス供給時間：１～１２０秒、好ましくは１～６０秒
処理圧力：１～４０００Ｐａ、好ましくは１～３０００Ｐａ
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な処理条件とする。
【0065】
上述の条件下でウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成された第３層の少なくとも一部が窒化（改質）される。第３層が改質されることで、ウエハ２００上に、Ｓｉ、Ｏ、Ｃ、およびＮを含む第４層、すなわち、シリコン酸炭窒化層（ＳｉＯＣＮ層）が形成される。第４層を形成する際、第３層に含まれていたＣｌ等の不純物は、ＮＨ３ガスによる第３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、第４層は、第３層に比べてＣｌ等の不純物が少ない層となる。
【0066】
第４層が形成された後、バルブ２４３ｄを閉じ、処理室２０１内へのＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、ステップ１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）。
【0067】
反応ガス（Ｎ及びＨ含有ガス）としては、ＮＨ３ガスの他、例えば、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。
【0068】
［所定回数実施］
上述したステップ１～４を非同時に、すなわち、同期させることなく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、所定組成および所定膜厚のＳｉ、Ｏ、Ｃ、およびＮを含有する膜であるシリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ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。
上述したステップ１～４を非同時に、すなわち、同期させることなく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、所定組成および所定膜厚のＳｉ、Ｏ、Ｃ、およびＮを含有する膜であるシリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ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。
【0069】
（アフターパージおよび大気圧復帰）
成膜が終了した後、ノズル２４９ａ，２４９ｂのそれぞれからパージガスとしてＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａから排気する。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）。
成膜が終了した後、ノズル２４９ａ，２４９ｂのそれぞれからパージガスとしてＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａから排気する。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）。
【0070】
（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。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）。
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）。
【0071】
＜クリーニング処理＞
上述の成膜処理を行うと、処理容器内、すなわち、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの外表面、ノズル２４９ａ，２４９ｂの内表面、マニホールド２０９の内表面、ボート２１７の表面、シールキャップ２１９の上面等の処理容器内の部材の表面に、ＳｉＯＣＮ膜等の薄膜を含む堆積物が付着して累積する。堆積物の量、すなわち、累積膜厚が厚くなり過ぎると、堆積物の剥離等が生じ、パーティクルの発生量が急激に増加することがある。そこで、累積膜厚（堆積物の量）が、堆積物に剥離や落下が生じる前の所定の厚さ（所定の量）に達する前に、処理容器内に堆積した堆積物を除去するクリーニング処理を行う。以下、クリーニング処理の一連の動作について説明する。
上述の成膜処理を行うと、処理容器内、すなわち、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの外表面、ノズル２４９ａ，２４９ｂの内表面、マニホールド２０９の内表面、ボート２１７の表面、シールキャップ２１９の上面等の処理容器内の部材の表面に、ＳｉＯＣＮ膜等の薄膜を含む堆積物が付着して累積する。堆積物の量、すなわち、累積膜厚が厚くなり過ぎると、堆積物の剥離等が生じ、パーティクルの発生量が急激に増加することがある。そこで、累積膜厚（堆積物の量）が、堆積物に剥離や落下が生じる前の所定の厚さ（所定の量）に達する前に、処理容器内に堆積した堆積物を除去するクリーニング処理を行う。以下、クリーニング処理の一連の動作について説明する。
【0072】
（空ボートロード）
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、空のボート２１７、すなわち、ウエハ２００を装填していないボート２１７が、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入される。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。
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、空のボート２１７、すなわち、ウエハ２００を装填していないボート２１７が、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入される。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。
【0073】
（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内への空のボート２１７の搬入が終了した後、処理室２０１内が所望の圧力（チャンバクリーニング圧力）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気される。また、処理室２０１内が所望の温度（チャンバクリーニング温度）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（処理容器内）の部材の表面、すなわち、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの表面、ボート２１７の表面等も、チャンバクリーニング温度に加熱される。また、回転機構２６７によるボート２１７の回転を開始する。真空ポンプ２４６の稼働、処理室２０１内の加熱、ボート２１７の回転は、少なくとも後述するノズルクリーニングが完了するまでの間は継続して行われる。なお、ボート２１７は回転させなくてもよい。
処理室２０１内への空のボート２１７の搬入が終了した後、処理室２０１内が所望の圧力（チャンバクリーニング圧力）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気される。また、処理室２０１内が所望の温度（チャンバクリーニング温度）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（処理容器内）の部材の表面、すなわち、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの表面、ボート２１７の表面等も、チャンバクリーニング温度に加熱される。また、回転機構２６７によるボート２１７の回転を開始する。真空ポンプ２４６の稼働、処理室２０１内の加熱、ボート２１７の回転は、少なくとも後述するノズルクリーニングが完了するまでの間は継続して行われる。なお、ボート２１７は回転させなくてもよい。
【0074】
（チャンバクリーニング）
処理室２０１内の圧力、温度がそれぞれ安定した後、処理室２０１内へＦ２ガスおよびＮＯガスを供給することで、処理室２０１内をクリーニングする。具体的には、バルブ２４３ｅ，２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ｅ内へＦ２ガスを、ガス供給管２３２ｇ内へＮＯガスを、それぞれ流す。Ｆ２ガス、ＮＯガスは、それぞれ、ＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｇにより流量調整されて、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，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。このとき同時にバルブ２４３ｈ，２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給してもよい。
処理室２０１内の圧力、温度がそれぞれ安定した後、処理室２０１内へＦ２ガスおよびＮＯガスを供給することで、処理室２０１内をクリーニングする。具体的には、バルブ２４３ｅ，２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ｅ内へＦ２ガスを、ガス供給管２３２ｇ内へＮＯガスを、それぞれ流す。Ｆ２ガス、ＮＯガスは、それぞれ、ＭＦＣ２４１ｅ，２４１ｇにより流量調整されて、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，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。このとき同時にバルブ２４３ｈ，２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給してもよい。
【0075】
本ステップにおける処理条件としては、
Ｆ２ガス供給流量：０．５～１０ｓｌｍ
ＮＯガス供給流量：０．５～１０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１０ｓｌｍ
各ガス供給時間：１～６０分、好ましくは１０～２０分
処理温度（チャンバクリーニング温度）：１００～３５０℃、好ましくは２００～３００℃
処理圧力（チャンバクリーニング圧力）：１３３３～５３３２９Ｐａ、好ましくは９０００～１６６６５Ｐａ
が例示される。
Ｆ２ガス供給流量：０．５～１０ｓｌｍ
ＮＯガス供給流量：０．５～１０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１０ｓｌｍ
各ガス供給時間：１～６０分、好ましくは１０～２０分
処理温度（チャンバクリーニング温度）：１００～３５０℃、好ましくは２００～３００℃
処理圧力（チャンバクリーニング圧力）：１３３３～５３３２９Ｐａ、好ましくは９０００～１６６６５Ｐａ
が例示される。
【0076】
上述の処理条件下でＦ２ガスおよびＮＯガスを処理室２０１内へ供給することにより、Ｆ２ガスにＮＯガスを添加することができ、これらのガスを処理室２０１内で混合させて反応させることが可能となる。この反応により、処理室２０１内で、例えば、フッ素ラジカル（Ｆ＊）やフッ化ニトロシル（ＦＮＯ）等の活性種（以下、これらを総称してＦＮＯ等とも称する）を生成することが可能となる。その結果、処理室２０１内には、Ｆ２ガスにＦＮＯ等が添加されてなる混合ガスが存在することとなる。Ｆ２ガスにＦＮＯ等が添加されてなる混合ガスは、処理室２０１内の部材の表面、例えば、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの表面、ボート２１７の表面等に接触する。このとき、熱化学反応（エッチング反応）により、処理室２０１内の部材表面の付着物を除去することが可能となる。ＦＮＯ等は、Ｆ２ガスによるエッチング反応を促進させ、付着物のエッチングレートを増大させるように、すなわち、エッチングをアシストするように作用する。
【0077】
所定の時間が経過し、処理室２０１内のクリーニングが完了した後、バルブ２４３ｅ，２４３ｇを閉じ、処理室２０１内へのＦ２ガス、ＮＯ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（パージ）。このとき、バルブ２４３ｈ，２４３ｉを開き、処理室２０１内へＮ２ガスを供給する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。
【0078】
クリーニングガスとしては、Ｆ２ガスの他、フッ化水素（ＨＦ）ガス、フッ化窒素（ＮＦ３）ガス、フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガス、或いは、これらの混合ガスを用いることができる。この点は、後述するノズルクリーニングにおいても同様である。
【0079】
添加ガスとしては、ＮＯガスの他、水素（Ｈ２）ガス、Ｏ２ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、イソプロピルアルコール（（ＣＨ３）２ＣＨＯＨ、略称：ＩＰＡ）ガス、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）、ＨＦガス、或いは、これらの混合ガスを用いることができる。
【0080】
なお、添加ガスとしてＨＦガスを用いる場合には、クリーニングガスとして、Ｆ２ガス、ＣｌＦ３ガス、ＮＦ３ガス、或いは、これらの混合ガスのいずれかのガスを用いるのが好ましい。また、クリーニングガスとしてＨＦガスを、添加ガスとしてＩＰＡガス、メタノールガス、Ｈ２Ｏガス、或いは、これらの混合ガスのいずれかのガスを用いる場合には、上述の処理温度を、例えば３０～３００℃、好ましくは５０～２００℃の範囲内の所定の温度とするのが望ましい。
【0081】
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガス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。
【0082】
（圧力調整および温度調整）
チャンバクリーニングが終了した後、処理室２０１内が所望の圧力（ノズルクリーニング圧力）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気される。また、ノズル２４９ａ，２４９ｂ内が所望の温度（ノズルクリーニング温度）となるように、ヒータ２０７によって加熱される。
チャンバクリーニングが終了した後、処理室２０１内が所望の圧力（ノズルクリーニング圧力）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気される。また、ノズル２４９ａ，２４９ｂ内が所望の温度（ノズルクリーニング温度）となるように、ヒータ２０７によって加熱される。
【0083】
（第１ノズルクリーニング）
処理室２０１内の圧力、ノズル２４９ａ，２４９ｂ内の温度がそれぞれ安定した後、ノズル２４９ａ内へＦ２ガスを供給することで、ノズル２４９ａ内をクリーニングする。具体的には、バルブ２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｅ内へＦ２ガスを流す。Ｆ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｅにより流量調整されて、ガス供給管２３２ａを介してノズル２４９ａ内へ供給され、処理室２０１内へ流れ、排気口２３１ａより排気される。このとき同時にバルブ２４３ｈ，２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給してもよい。
処理室２０１内の圧力、ノズル２４９ａ，２４９ｂ内の温度がそれぞれ安定した後、ノズル２４９ａ内へＦ２ガスを供給することで、ノズル２４９ａ内をクリーニングする。具体的には、バルブ２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｅ内へＦ２ガスを流す。Ｆ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｅにより流量調整されて、ガス供給管２３２ａを介してノズル２４９ａ内へ供給され、処理室２０１内へ流れ、排気口２３１ａより排気される。このとき同時にバルブ２４３ｈ，２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給してもよい。
【0084】
本ステップにおける処理条件としては、
Ｆ２ガス供給流量：０．５～１０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１０ｓｌｍ
各ガス供給時間：１～６０分、好ましくは１０～２０分
処理温度（ノズルクリーニング温度）：４００～５００℃、好ましくは４００～４５０℃
処理圧力（ノズルクリーニング圧力）：１３３３～４００００Ｐａ、好ましくは６６６６～１６６６５Ｐａ
が例示される。
Ｆ２ガス供給流量：０．５～１０ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量（ガス供給管毎）：０～１０ｓｌｍ
各ガス供給時間：１～６０分、好ましくは１０～２０分
処理温度（ノズルクリーニング温度）：４００～５００℃、好ましくは４００～４５０℃
処理圧力（ノズルクリーニング圧力）：１３３３～４００００Ｐａ、好ましくは６６６６～１６６６５Ｐａ
が例示される。
【0085】
上述の処理条件下でＦ２ガスをノズル２４９ａ内へ供給することにより、熱化学反応により、ノズル２４９ａ内の付着物を除去することが可能となる。所定の時間が経過し、ノズル２４９ａ内のクリーニングが完了した後、バルブ２４３ｅを閉じ、ノズル２４９ａ内へのＦ２ガスの供給を停止する。そして、上述のチャンバクリーニングにおけるパージと同様の処理手順により、処理室２０１内をパージする（パージ）。
【0086】
（第２ノズルクリーニング）
ノズル２４９ａ内のクリーニングが終了した後、ガス供給管２３２ｂ内へＦ２ガスを供給することで、ノズル２４９ｂ内をクリーニングする。具体的には、バルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｆ内へＦ２ガスを流す。Ｆ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｆにより流量調整されて、ガス供給管２３２ｂを介してノズル２４９ｂ内へ供給され、処理室２０１内へ流れ、排気口２３１ａより排気される。このとき同時にバルブ２４３ｈ，２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給してもよい。
ノズル２４９ａ内のクリーニングが終了した後、ガス供給管２３２ｂ内へＦ２ガスを供給することで、ノズル２４９ｂ内をクリーニングする。具体的には、バルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｆ内へＦ２ガスを流す。Ｆ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｆにより流量調整されて、ガス供給管２３２ｂを介してノズル２４９ｂ内へ供給され、処理室２０１内へ流れ、排気口２３１ａより排気される。このとき同時にバルブ２４３ｈ，２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内へＮ２ガスを供給してもよい。
【0087】
本ステップにおける処理条件は、上述した第１ノズルクリーニングにおける処理条件と同様な処理条件とする。
【0088】
上述の処理条件下でＦ２ガスをノズル２４９ｂ内へ供給することにより、熱化学反応により、ノズル２４９ｂ内の付着物を除去することが可能となる。所定の時間が経過し、ノズル２４９ｂ内のクリーニングが完了した後、バルブ２４３ｆを閉じ、ノズル２４９ｂ内へのＦ２ガスの供給を停止する。そして、上述のチャンバクリーニングにおけるパージと同様の処理手順により、処理室２０１内をパージする（パージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換される（不活性ガス置換）。
【0089】
以上の一連の動作により、クリーニング処理が完了する。
【0090】
＜プリコート処理＞
クリーニング処理が終了した後、ボートアンロードを行う前に、すなわち、処理容器内に空のボートを搬入したままの状態で、処理容器内、すなわち、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの外表面、ノズル２４９ａ，２４９ｂの内表面、マニホールド２０９の内表面、ボート２１７の表面、シールキャップ２１９の上面等の処理容器内の部材の表面に対し、プリコート処理を行う。
クリーニング処理が終了した後、ボートアンロードを行う前に、すなわち、処理容器内に空のボートを搬入したままの状態で、処理容器内、すなわち、反応管２０３の内壁、ノズル２４９ａ，２４９ｂの外表面、ノズル２４９ａ，２４９ｂの内表面、マニホールド２０９の内表面、ボート２１７の表面、シールキャップ２１９の上面等の処理容器内の部材の表面に対し、プリコート処理を行う。
【0091】
ここで、クリーニング処理後に、処理容器内に対して、プリコート処理を行うことなく成膜処理を行うと、ウエハ２００上に形成される膜の膜厚が目標膜厚よりも薄くなってしまう膜厚ドロップ現象が生じてしまうことがある。これは、クリーニング処理後の処理容器内の状態が、成膜処理を繰り返し行う場合における処理容器内の状態と異なり、成膜処理を行う際に処理ガスが処理容器内の部材の表面で消費されてしまいウエハ２００の表面へ供給される処理ガスの量が不足してしまうことが１つの原因と考えられる。クリーニング処理後、成膜処理を行う前に、プリコート処理を行うことにより、膜厚ドロップ現象の発生を抑制することができ、ウエハ２００上に形成される膜の膜厚を安定化させることが可能となる。以下、プリコート処理の一連の動作について説明する。
【0092】
（第１プリコート）
処理容器内にウエハ２００が存在しない状態で、処理容器内に対し、上述した成膜におけるステップ１、ステップ３及びステップ４と同様のステップを、この順に非同時に行うサイクルを所定回数（ｘ回、ｘは１以上の整数）行う。各ステップにおける処理手順、処理条件は、各ガスを、ウエハ２００に対して供給する代わりに、処理容器内に対して供給すること以外は、上述の成膜における処理手順、処理条件と同様とする。これにより、処理容器内に、すなわち、処理容器内の部材の表面に、第１プリコート膜として、Ｓｉ、Ｏ、およびＮを含有する膜、すなわち、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）が形成される。第１プリコートでは、処理容器内に、第１厚さのＳｉＯＮ膜を形成する。第１プリコート膜（ＳｉＯＮ膜）の厚さ（第１厚さ）は、例えば、１５０Å以上３５０Å以下、好ましくは２００Å以上３００Å以下の範囲内の厚さとするのが望ましい。
処理容器内にウエハ２００が存在しない状態で、処理容器内に対し、上述した成膜におけるステップ１、ステップ３及びステップ４と同様のステップを、この順に非同時に行うサイクルを所定回数（ｘ回、ｘは１以上の整数）行う。各ステップにおける処理手順、処理条件は、各ガスを、ウエハ２００に対して供給する代わりに、処理容器内に対して供給すること以外は、上述の成膜における処理手順、処理条件と同様とする。これにより、処理容器内に、すなわち、処理容器内の部材の表面に、第１プリコート膜として、Ｓｉ、Ｏ、およびＮを含有する膜、すなわち、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）が形成される。第１プリコートでは、処理容器内に、第１厚さのＳｉＯＮ膜を形成する。第１プリコート膜（ＳｉＯＮ膜）の厚さ（第１厚さ）は、例えば、１５０Å以上３５０Å以下、好ましくは２００Å以上３００Å以下の範囲内の厚さとするのが望ましい。
【0093】
第１プリコート膜（ＳｉＯＮ膜）は、Ｃ非含有膜であり、ウエハ２００上に形成される膜（ＳｉＯＣＮ膜）とは材質、すなわち、分子構造が異なる。また、第１プリコート膜（ＳｉＯＮ膜）は、ウエハ２００上に形成される膜（ＳｉＯＣＮ膜）に含まれる元素（Ｓｉ，Ｏ，Ｃ，Ｎ）以外の元素非含有である。
【0094】
（第２プリコート）
第１プリコートにより、処理容器内に、すなわち、処理容器内の部材の表面に、第１厚さのＳｉＯＮ膜を形成した後、処理容器内にウエハ２００が存在しない状態で、処理容器内に対し、上述した成膜におけるステップ１～ステップ４と同様のステップを、この順に非同時に行うサイクルを所定回数（ｙ回、ｙは１以上の整数）行う。各ステップにおける処理手順、処理条件は、各ガスを、ウエハ２００に対して供給する代わりに、処理容器内に対して供給すること以外は、上述の成膜における処理手順、処理条件と同様とする。これにより、処理容器内に、すなわち、処理容器内の部材の表面に形成された第１プリコート膜（ＳｉＯＮ膜）上に、第２プリコート膜として、Ｓｉ、Ｏ、Ｃ、およびＮを含有する膜であるＳｉＯＣＮ膜が形成される。第２プリコートでは、処理容器内に形成されたＳｉＯＮ膜上に、ＳｉＯＮ膜の厚さ（第１厚さ）よりも薄い第２厚さのＳｉＯＣＮ膜を形成する。
第１プリコートにより、処理容器内に、すなわち、処理容器内の部材の表面に、第１厚さのＳｉＯＮ膜を形成した後、処理容器内にウエハ２００が存在しない状態で、処理容器内に対し、上述した成膜におけるステップ１～ステップ４と同様のステップを、この順に非同時に行うサイクルを所定回数（ｙ回、ｙは１以上の整数）行う。各ステップにおける処理手順、処理条件は、各ガスを、ウエハ２００に対して供給する代わりに、処理容器内に対して供給すること以外は、上述の成膜における処理手順、処理条件と同様とする。これにより、処理容器内に、すなわち、処理容器内の部材の表面に形成された第１プリコート膜（ＳｉＯＮ膜）上に、第２プリコート膜として、Ｓｉ、Ｏ、Ｃ、およびＮを含有する膜であるＳｉＯＣＮ膜が形成される。第２プリコートでは、処理容器内に形成されたＳｉＯＮ膜上に、ＳｉＯＮ膜の厚さ（第１厚さ）よりも薄い第２厚さのＳｉＯＣＮ膜を形成する。
【0095】
第２プリコート膜（ＳｉＯＣＮ膜）は、Ｃ含有膜であり、ウエハ２００上に形成される膜（ＳｉＯＣＮ膜）と材質が同じである。つまり、第２プリコート膜（ＳｉＯＣＮ膜）は、ウエハ２００上に形成される膜（ＳｉＯＣＮ膜）に含まれる元素（Ｓｉ，Ｏ，Ｃ，Ｎ）以外の元素非含有である。
【0096】
すなわち、第１プリコート膜（ＳｉＯＮ膜）および第２プリコート膜（ＳｉＯＣＮ膜）は、いずれもウエハ２００上に形成される膜（ＳｉＯＣＮ膜）に含まれる元素以外の元素非含有である。これにより、成膜処理における処理ガスを、それぞれのプリコートにおいて用いることができ、プリコートを行うためのガス供給系の追加が不要であり、基板処理装置のコストダウンが可能となる。以下、第１プリコート膜上に第２プリコート膜が積層されてなる膜を、プリコート膜とも称する。
【0097】
プリコート膜の最表面となる第２プリコート膜の材質は、ウエハ２００上に形成される膜の材質と同一とする必要がある。これは、プリコート後に、処理容器内にウエハ２００を装入して、ウエハ２００上にＳｉＯＣＮ膜を形成する際に、処理容器内に形成されたプリコート膜の最表面がＳｉＯＮ膜である場合、ウエハ２００上へのＳｉＯＣＮ膜形成時に、プリコート膜が、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＣＮ膜に取り込まれるはずのＣを吸収することがあり、ウエハ２００上に形成される膜の組成にばらつきが生じてしまうことがあるからである。ウエハ２００上に形成される膜の組成を安定化させるためには、プリコート膜の最表面となる第２プリコート膜を、ウエハ２００上に形成される膜と材質が同じ膜により構成する必要がある。なお、この場合において、第２プリコート膜を、ウエハ２００上に形成される膜と組成（特にＣ濃度）が同じ膜により構成するのがより好ましい。これにより、ウエハ２００上に形成される膜の組成（特にＣ濃度）をより安定化させることが可能となる。
【0098】
なお、第２プリコート膜（ＳｉＯＣＮ膜）の厚さ（第２厚さ）は、第２プリコート膜がピンホールフリーとなる厚さとするのが好ましい。具体的には、第２厚さは、２５Å超であって、例えば、２５Å超１５０Å以下、好ましくは、３０Å以上１００Å以下、より好ましくは３０Å以上５０Å以下の範囲内の厚さとするのが望ましい。
【0099】
また、第１プリコートにおけるＳｉソース、Ｏソース、およびＮソースの供給順序、および、第２プリコートにおけるＳｉソース、Ｃソース、Ｏソース、およびＮソースの供給順序を、成膜におけるＳｉソース、Ｃソース、Ｏソース、およびＮソースの供給順序と等しくするのが好ましい。これにより、処理容器内の表面に形成されるプリコート膜の組成を、ウエハ２００上に形成される膜の組成に近づけることができ、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯＣＮ膜のＣ濃度、すなわち、膜組成をより安定化させることが可能となる。
【0100】
第１プリコートおよび第２プリコートが終了した後、上述のチャンバクリーニングにおけるパージと同様の処理手順により、処理室２０１内をパージする。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換される。
【0101】
以上の一連の動作により、プリコート処理が完了する。上述したプリコート処理により、成膜時に膜厚ドロップ現象が発生することを抑制することが可能となる。また、上述したプリコート処理により、次の成膜処理前の処理容器内の環境、状態を整えることが可能となる。
【0102】
（空ボートアンロード）
プリコート処理が終了した後、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、空のボート２１７が、マニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部へ搬出される（ボートアンロード）。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）。
プリコート処理が終了した後、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、空のボート２１７が、マニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部へ搬出される（ボートアンロード）。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）。
【0103】
（３）本態様による効果
本態様によれば、以下に示す一つ又は複数の効果が得られる。
本態様によれば、以下に示す一つ又は複数の効果が得られる。
【0104】
（ａ）ウエハ上にＳｉＯＣＮ膜を形成する基板処理装置（以下、装置とも称する）の処理容器内に、第１プリコート膜としてＳｉＯＮ膜を形成し、その上に、第２プリコート膜としてＳｉＯＣＮ膜を形成し、このように２段階でプリコート膜を形成することにより、プリコート時間を短縮させることができ、装置のダウンタイムを短縮させることが可能となる。すなわち、装置の稼働率を高め、生産性を向上させることが可能となる。
【0105】
というのも、上述のＳｉＯＣＮ膜は、多元系膜であるため、成膜時間が長くなる傾向がある。例えば、ＳｉＮ膜等の２元系膜の成膜であれば、１サイクルあたりの工程は、Ｓｉソースを供給する工程、Ｎソースを供給する工程の２工程であるのに対し、ＳｉＯＣＮ膜等の４元系膜の成膜では、１サイクルあたりの工程は、Ｓｉソースを供給する工程、Ｃソースを供給する工程、Ｏソースを供給する工程、Ｎソースを供給する工程の４工程となり、４元系膜の方が、２元系膜よりも、１サイクルあたりの工程が２工程多い分、成膜時間が長くなる。特に、ＳｉＯＣＮ膜を形成する際のＣソースの供給時間（本態様においてはＣ３Ｈ６ガスの供給時間）は、他の処理ガスの供給時間よりも長くなる傾向がある。このＣソースの供給時間は、ウエハ上に形成するＳｉＯＣＮ膜の膜厚が、例えば５０～８０Åのように比較的薄い場合は、実質的なスループットに大きく影響することはない。しかしながら、この場合であっても、プリコート膜の膜厚を、例えば、２００Å以上４００Å以下、好ましくは２５０Å以上３５０Å以下の範囲内の厚さとする必要が生じる場合があり、この場合においては、Ｃソースの供給時間がプリコート時間に大きく影響し、これが基板処理装置のダウンタイムを増加させる原因となる。なお、プリコート膜の厚さを上述の範囲内の厚さ未満とすると、膜厚ドロップ現象やパーティクルが発生してしまうことがある。膜厚ドロップ現象及びパーティクルの発生の両方を防止するには少なくとも２００～４００Å程度、好ましくは２５０～３５０Å程度の厚さのプリコート膜の形成が必要となる場合がある。
【0106】
これに対し本態様では、膜厚ドロップ現象及びパーティクルの発生を抑制するために、処理容器内にトータルで例えば２００～４００Å程度、好ましくは２５０～３５０Å程度の厚さのプリコート膜を形成する。そして、その際、処理容器内に第１プリコート膜としてＳｉＯＮ膜を形成し、その上に第２プリコート膜としてＳｉＯＣＮ膜を形成し、このように２段階でトータル２００～４００Å程度、好ましくは２５０～３５０Å程度の厚さのプリコート膜を形成する。このように、プリコート膜を２段階で形成し、第１プリコート膜として、Ｃ非含有膜であるＳｉＯＮ膜を形成することにより、第１プリコート膜を形成する工程において、供給時間が長くなる傾向にあるＣソースを供給する工程を省略することができ、その分、成膜レートを高め、プリコート時間を短縮させることが可能となる。
【0107】
ここで、第１プリコート膜としてＳｉＮ膜を形成することも考えられるが、ＳｉＮ膜の膜ストレスは、ＳｉＯＮ膜の膜ストレスよりも大きく、ＳｉＯＮ膜の膜ストレスは、ＳｉＯＣＮ膜の膜ストレスよりも大きい。すなわち、ＳｉＮ膜は、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＯＣＮ膜と比較して膜ストレスが大きく、そのため、膜にクラックが発生して剥がれやすく、パーティクルが発生しやすい。そこで、膜ストレスが、ＳｉＮ膜の膜ストレスよりも小さく、ＳｉＯＣＮ膜の膜ストレスに近いＳｉＯＮ膜を、第１プリコート膜として用いることで、プリコート膜へのクラックの発生、プリコート膜の剥がれを抑制しつつ、プリコート時間を短縮させることが可能となる。
【0108】
また本態様では、比較的高い成膜レートで形成可能な第１プリコート膜の厚さ（第１厚さ）を、比較的低い成膜レートで形成することとなる第２プリコート膜の厚さ（第２厚さ）よりも厚くすることで、言い換えれば、比較的低い成膜レートで形成することとなる第２プリコート膜の厚さ（第２厚さ）を、比較的高い成膜レートで形成可能な第１プリコート膜の厚さ（第１厚さ）よりも薄くすることで、プリコート時間を更に短縮させることができ、装置のダウンタイムを更に短縮させることが可能となる。
【0109】
（ｂ）第２プリコート膜の厚さ（第２厚さ）を、第２プリコート膜がピンホールフリーとなる厚さである２５Å超の厚さとすることにより、ウエハ上に形成されるＳｉＯＣＮ膜のＣ濃度、すなわち、膜組成にバラツキが生じてしまうことを抑制することが可能となる。結果として、成膜処理の質を向上させることが可能となる。
【0110】
ここで、第２プリコート膜（ＳｉＯＣＮ膜）の厚さが薄すぎると、具体的には、第２プリコート膜の厚さが２５Å以下となると、第２プリコート膜にピンホールが発生することがある。第２プリコート膜にピンホールが発生した状態で、ウエハ上にＳｉＯＣＮ膜を形成する処理を行うと、ウエハ上に形成されるＳｉＯＣＮ膜の組成が、第２プリコート膜の下地である第１プリコート膜（ＳｉＯＮ膜）の影響を受けてしまうことがある。具体的には、ウエハ上にＳｉＯＣＮ膜を形成する際に、ウエハ上に形成されるＳｉＯＣＮ膜に本来取り込まれるべきＣが、第２プリコート膜のピンホールを介して（透過して）、第１プリコート膜に到達し、第１プリコート膜に吸収されてしまうことがある。この場合、ウエハ上に形成されるＳｉＯＣＮ膜のＣ濃度が低下してしまう。
【0111】
なお、ウエハ上にＳｉＯＣＮ膜を形成する処理を繰り返すと、第２プリコート膜の上に更にＳｉＯＣＮ膜が堆積していくことから、第２プリコート膜のピンホールによる影響は徐々に低減することとなる。しかしながら、このことは、第１プリコート膜によるＣ吸収の度合いが、ウエハ上にＳｉＯＣＮ膜を形成する処理を繰り返すたびに、変化することを意味し、これにより、ウエハ上に形成されるＳｉＯＣＮ膜のＣ濃度、すなわち、膜組成にバラツキが生じてしまうこととなる。
【0112】
第２プリコート膜の厚さを、第２プリコート膜がピンホールフリーとなる厚さとすることで、すなわち、第２プリコート膜の厚さを、２５Åを超える厚さとすることで、この課題を解消することが可能となる。さらに、第２プリコート膜の厚さを３０Å以上とすることで、その課題を解消することが確実に可能となる。
【0113】
（ｃ）第２プリコート膜の厚さ（第２厚さ）を１５０Å以下とすることにより、実用的なプリコート時間短縮効果を確保することができ、実用的なダウンタイム短縮効果を得ることが可能となる。第２プリコート膜の厚さを厚くしすぎると、具体的には、第２プリコート膜の厚さを１５０Å超とすると、プリコート時間短縮効果が低くなることがあり、ダウンタイム短縮効果が低下することがある。第２プリコート膜の厚さを１５０Å以下とすることで、その課題を解消することが可能となる。第２プリコート膜の厚さを１００Å以下とすることで、その課題を解消することが確実に可能となる。第２プリコート膜の厚さを５０Å以下とすることで、その課題を解消することがより確実に可能となる。なお、これらは、トータルで例えば２００～４００Å程度、好ましくは２５０～３５０Å程度の厚さのプリコート膜を形成する場合に、特に、有効となる。
【0114】
（ｄ）第１プリコート膜（ＳｉＯＮ膜）および第２プリコート膜（ＳｉＯＣＮ膜）を、いずれもウエハ上に形成される膜（ＳｉＯＣＮ膜）に含まれる元素以外の元素非含有とすることにより、成膜処理における処理ガスを、それぞれのプリコートにおいて用いることができ、プリコートを行うためのガス供給系の追加が不要となり、装置のコストダウンが可能となる。
【0115】
（ｅ）第１プリコートにおけるＳｉソース、Ｏソース、およびＮソースの供給順序、および、第２プリコートにおけるＳｉソース、Ｃソース、Ｏソース、およびＮソースの供給順序を、成膜におけるＳｉソース、Ｃソース、Ｏソース、およびＮソースの供給順序と等しくすることにより、処理容器内に形成されるプリコート膜の組成を、ウエハ２００上に形成される膜の組成に近づけることができ、ウエハ上に形成されるＳｉＯＣＮ膜のＣ濃度、すなわち、膜組成をより安定化させることができる。
【0116】
（ｆ）クリーニング処理を行った後に、プリコート処理を行い、プリコート処理を行った後に、成膜処理を行うことにより、成膜前の処理容器内の環境、状況を整えることが可能となる。また、処理容器内におけるパーティクルの発生や膜厚ドロップ現象の発生を抑制することが可能となる。結果として、処理容器内で行われる成膜処理の質を向上させることが可能となる。なお、処理容器内に、空のボートを搬入した状態で、クリーニング処理及びプリコート処理を行うことにより、ボートの表面もクリーニング処理及びプリコート処理され、上述と同様の効果が得られるのは言うまでもない。
【0117】
（ｇ）本態様の効果は、ＨＣＤＳガス以外の原料ガスを用いる場合や、Ｃ３Ｈ６ガス以外のＣ含有ガスを用いる場合や、Ｏ２ガス以外のＯ含有ガスを用いる場合や、ＮＨ３ガス以外のＮ及びＨ含有ガスを用いる場合や、Ｆ２ガス以外のクリーニングガスを用いる場合や、ＮＯガス以外の添加ガスを用いる場合や、Ｎ２ガス以外の不活性ガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。
【0118】
＜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。
【0119】
上述の態様では、成膜→チャンバクリーニング→第１ノズルクリーニング→第２ノズルクリーニング→第１プリコート→第２プリコート→成膜をこの順に行う処理シーケンスを例示したが、以下の（１）～（６）に示すように、チャンバクリーニング、第１ノズルクリーニング、第２ノズルクリーニングのうち任意のステップを不実施としてもよい。これらの場合においても図４、図５を用いて説明した上述の態様と同様の効果が得られる。
【0120】
（１）成膜→チャンバクリーニング→第１プリコート→第２プリコート→成膜
（２）成膜→第１ノズルクリーニング→第２ノズルクリーニング→第１プリコート→第２プリコート→成膜
（３）第１プリコート→第２プリコート→成膜
（４）チャンバクリーニング→第１ノズルクリーニング→第２ノズルクリーニング→第１プリコート→第２プリコート→成膜
（５）チャンバクリーニング→第１プリコート→第２プリコート→成膜
（６）第１ノズルクリーニング→第２ノズルクリーニング→第１プリコート→第２プリコート→成膜
（２）成膜→第１ノズルクリーニング→第２ノズルクリーニング→第１プリコート→第２プリコート→成膜
（３）第１プリコート→第２プリコート→成膜
（４）チャンバクリーニング→第１ノズルクリーニング→第２ノズルクリーニング→第１プリコート→第２プリコート→成膜
（５）チャンバクリーニング→第１プリコート→第２プリコート→成膜
（６）第１ノズルクリーニング→第２ノズルクリーニング→第１プリコート→第２プリコート→成膜
【0121】
また、成膜では、以下に示すガス供給シーケンスによりウエハ２００上に膜を形成するようにしてもよい。これらの場合においても、第１プリコート、第２プリコートにおける各ソースの供給順序を成膜における各ソースの供給順序と等しくし、本開示の手法を適用することにより、図４、図５を用いて説明した上述の態様と同様の効果が得られる。なお、Ｃ３Ｈ６ガスなどのＣ含有ガスは、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａから供給する場合に限らず、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂから供給するようにしてもよい。この場合においても、図４、図５を用いて説明した上述の態様と同様の効果が得られる。
【0122】
（ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（ＨＣＤＳ→ＮＨ３→Ｃ３Ｈ６→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（ＨＣＤＳ→ＮＨ３→Ｏ２→Ｃ３Ｈ６）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（Ｃ３Ｈ６→ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→Ｏ２→ＮＨ３）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（Ｃ３Ｈ６→ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（ＨＣＤＳ→ＮＨ３→Ｃ３Ｈ６→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（ＨＣＤＳ→ＮＨ３→Ｏ２→Ｃ３Ｈ６）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（Ｃ３Ｈ６→ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→Ｏ２→ＮＨ３）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（Ｃ３Ｈ６→ＨＣＤＳ→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
【0123】
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。
【0124】
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してもよい。
【0125】
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、好適に適用できる。
【0126】
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、上述の態様と同様の効果が得られる。
【0127】
また、上述の態様は、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、上述の態様の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【実施例1】
【0128】
以下、実施例について説明する。
【0129】
（実施例１）
ここでは、反応管２０３の内壁を含む処理容器内に対して、異なるプリコート条件により、それぞれ厚さＴＨ０（＝２５０～３５０Å）のプリコート膜を形成し、プリコート時間について比較した。
ここでは、反応管２０３の内壁を含む処理容器内に対して、異なるプリコート条件により、それぞれ厚さＴＨ０（＝２５０～３５０Å）のプリコート膜を形成し、プリコート時間について比較した。
【0130】
比較例では、図６（Ａ）に示すように、反応管２０３の内壁を含む処理容器内に、プリコート膜として厚さＴＨ０のＳｉＯＣＮ膜を形成した。本実施例では、図６（Ｂ）に示すように、反応管２０３の内壁を含む処理容器内に、プリコート膜として、厚さＴＨ１（＝２００～３００Å）のＳｉＯＮ膜と、厚さＴＨ２（＝３０～５０Å）のＳｉＯＣＮ膜を形成した。処理条件は、上述の態様における処理条件範囲内の所定の条件とした。図７に、比較例および実施例のそれぞれにおけるプリコート時間を示す。
【0131】
図７に示すように、比較例では、反応管２０３の内壁を含む処理容器内に厚さＴＨ０のＳｉＯＣＮ膜を形成するのにＴ０（＝６００～７５０分）の時間を要した。一方、図７に示すように、本実施例では、反応管２０３の内壁を含む処理容器内に厚さＴＨ１のＳｉＯＮ膜を形成するのにＴ１（＝１５０～２００分）、厚さＴＨ２のＳｉＯＣＮ膜を形成するのにＴ２（＝５０～１００分）、すなわち厚さＴＨ０のプリコート膜を形成するのにＴ３（＝２００～３００分）の時間を要した。つまり、本実施例では、比較例と比較してプリコート時間をＴ４（＝４００～４５０分）、すなわち、約６０％以上短縮させることができた。
【0132】
すなわち、プリコートを上述のように２段階で行い、プリコート膜をＳｉＯＮ膜と、それよりも薄いＳｉＯＣＮ膜と、の２層で形成することにより、プリコート膜をＳｉＯＣＮ膜単独で形成する場合と比較して、プリコート時間を大幅に短縮させることができ、装置のダウンタイムを大幅に低減させることが可能となることを確認することができた。
【0133】
（実施例２）
ここでは、実施例１において異なるプリコート条件によりプリコート膜が形成されたそれぞれの処理容器内において、プリコート膜形成後の初回の成膜により、ウエハ上に形成された膜の特性について比較した。
ここでは、実施例１において異なるプリコート条件によりプリコート膜が形成されたそれぞれの処理容器内において、プリコート膜形成後の初回の成膜により、ウエハ上に形成された膜の特性について比較した。
【0134】
比較例では、実施例１における比較例の方法でプリコート膜が形成された処理容器内で、プリコート膜形成後の初回の成膜により、ウエハ上に膜を形成した。本実施例では、実施例１における実施例の方法でプリコート膜が形成された処理容器内で、プリコート膜形成後の初回の成膜により、ウエハ上に膜を形成した。プリコート膜形成後の初回の成膜における処理手順、処理条件は、比較例と実施例とで同一とした。図８（Ａ）～図８（Ｆ）に比較例および実施例のそれぞれにおいて形成された膜の各種特性を示す。
【0135】
図８（Ａ）は、プリコート後の初回の成膜によって、ＴＯＰ（上部）、ＣＥＮ（中央部）、ＢＴＭ（下部）の、それぞれに配置されたウエハ上に形成された膜の膜厚を、比較例と本実施例とで比較して示した図である。図８（Ａ）に示すように、本実施例において形成された膜の膜厚は、比較例において形成された膜の膜厚と同等であり、いずれにおいても膜厚ドロップ現象が発生していないことを確認した。
【0136】
図８（Ｂ）は、プリコート後の初回の成膜によって、ＴＯＰ、ＣＥＮ、ＢＴＭのそれぞれに配置されたウエハ上に形成された膜のウエハ面内膜厚均一性を、比較例と本実施例とで比較して示した図である。図８（Ｂ）に示すように、本実施例において形成された膜のウエハ面内膜厚均一性は、比較例において形成された膜のウエハ面内膜厚均一性と同等であることを確認した。
【0137】
図８（Ｃ）は、プリコート後の初回の成膜によって、ＴＯＰ、ＣＥＮ、ＢＴＭのそれぞれに配置されたウエハ上に形成された膜に付着した３２ｎｍ以上のサイズのパーティクルの数を、比較例と本実施例とで比較して示した図である。図８（Ｃ）に示すように、本実施例において形成された膜に付着したパーティクルの数は、比較例において形成された膜に付着したパーティクルの数よりも少なく、各領域において良好であることが確認された。
【0138】
図８（Ｄ）は、プリコート後の初回の成膜によって、ＴＯＰ、ＣＥＮ、ＢＴＭのそれぞれに配置されたウエハ上に形成された膜の屈折率を、比較例と本実施例とで比較して示した図である。図８（Ｄ）に示すように、本実施例において形成された膜の屈折率は、比較例において形成された膜の屈折率と同等であることを確認した。
【0139】
図８（Ｅ）は、プリコート後の初回の成膜によって、ウエハ上に形成された膜の組成比を、比較例と本実施例とで比較して示した図である。すなわち、図８（Ｅ）は、比較例及び本実施例のそれぞれにおいて形成された膜のＳｉ，Ｏ，Ｃ，Ｎの原子濃度すなわち組成比を示す図である。図８（Ｅ）に示すように、本実施例において形成された膜の組成比は、比較例において形成された膜の組成比と同等であることを確認した。
【0140】
図８（Ｆ）は、プリコート後の初回の成膜によって、ウエハ上に形成された膜を１％のＨＦ水溶液に浸した場合のウェットエッチングレートを比較例と本実施例とで比較して示した図である。図８（Ｆ）に示すように、本実施例において形成された膜のウェットエッチングレートは、比較例において形成された膜のウェットエッチングレートと同等であることを確認した。
【0141】
すなわち、本実施例の手法によりウエハ上に膜を形成した場合であっても、比較例の手法によりウエハ上に膜を形成した場合と同等な膜質の膜を得ることが可能であることを確認することができた。
【0142】
＜本開示の好ましい態様＞
以下、本開示の好ましい態様について付記する。
以下、本開示の好ましい態様について付記する。
【0143】
（付記１）
本開示の一態様によれば、
（ａ）処理容器内の基板に対して第１処理ガスを供給し前記基板上に膜を形成する工程と、
（ｂ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ第２処理ガスを供給し、前記処理容器内に前記膜とは材質が異なる第１厚さの第１プリコート膜を形成する工程と、
（ｃ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ第３処理ガスを供給し、前記処理容器内に形成した前記第１プリコート膜上に、前記膜と材質が同じである前記第１厚さよりも薄い第２厚さの第２プリコート膜を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
本開示の一態様によれば、
（ａ）処理容器内の基板に対して第１処理ガスを供給し前記基板上に膜を形成する工程と、
（ｂ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ第２処理ガスを供給し、前記処理容器内に前記膜とは材質が異なる第１厚さの第１プリコート膜を形成する工程と、
（ｃ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へ第３処理ガスを供給し、前記処理容器内に形成した前記第１プリコート膜上に、前記膜と材質が同じである前記第１厚さよりも薄い第２厚さの第２プリコート膜を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
【0144】
（付記２）
付記１に記載の方法であって、
前記第１プリコート膜および前記第２プリコート膜は、いずれも、前記膜に含まれる元素以外の元素非含有である。
付記１に記載の方法であって、
前記第１プリコート膜および前記第２プリコート膜は、いずれも、前記膜に含まれる元素以外の元素非含有である。
【0145】
（付記３）
付記１または２に記載の方法であって、
前記第１プリコート膜は炭素非含有膜であり、前記第２プリコート膜は炭素含有膜である。
付記１または２に記載の方法であって、
前記第１プリコート膜は炭素非含有膜であり、前記第２プリコート膜は炭素含有膜である。
【0146】
（付記４）
付記１～３のいずれか１項に記載の方法であって、
前記膜は酸炭窒化膜であり、前記第１プリコート膜は酸窒化膜であり、前記第２プリコート膜は酸炭窒化膜である。
付記１～３のいずれか１項に記載の方法であって、
前記膜は酸炭窒化膜であり、前記第１プリコート膜は酸窒化膜であり、前記第２プリコート膜は酸炭窒化膜である。
【0147】
（付記５）
付記１～４のいずれか１項に記載の方法であって、
前記膜はシリコン、酸素、炭素、および窒素を含有し、前記第１プリコート膜はシリコン、酸素、および窒素を含有し、前記第２プリコート膜はシリコン、酸素、炭素、および窒素を含有する。
付記１～４のいずれか１項に記載の方法であって、
前記膜はシリコン、酸素、炭素、および窒素を含有し、前記第１プリコート膜はシリコン、酸素、および窒素を含有し、前記第２プリコート膜はシリコン、酸素、炭素、および窒素を含有する。
【0148】
（付記６）
付記１～５のいずれか１項に記載の方法であって、
前記膜はシリコン酸炭窒化膜であり、前記第１プリコート膜はシリコン酸窒化膜であり、前記第２プリコート膜はシリコン酸炭窒化膜である。
付記１～５のいずれか１項に記載の方法であって、
前記膜はシリコン酸炭窒化膜であり、前記第１プリコート膜はシリコン酸窒化膜であり、前記第２プリコート膜はシリコン酸炭窒化膜である。
【0149】
（付記７）
付記１～６のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）では、前記処理容器内へ前記第２処理ガスとして、シリコン含有ガス、酸素含有ガス、および窒素含有ガスを、非同時に供給するサイクルを所定回数行うことにより、前記第１プリコート膜を形成し、
（ｃ）では、前記処理容器内へ前記第３処理ガスとして、シリコン含有ガス、炭素含有ガス、酸素含有ガス、および窒素含有ガスを、非同時に供給するサイクルを所定回数行うことにより、前記第２プリコート膜を形成する。
付記１～６のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）では、前記処理容器内へ前記第２処理ガスとして、シリコン含有ガス、酸素含有ガス、および窒素含有ガスを、非同時に供給するサイクルを所定回数行うことにより、前記第１プリコート膜を形成し、
（ｃ）では、前記処理容器内へ前記第３処理ガスとして、シリコン含有ガス、炭素含有ガス、酸素含有ガス、および窒素含有ガスを、非同時に供給するサイクルを所定回数行うことにより、前記第２プリコート膜を形成する。
【0150】
（付記８）
付記７に記載の方法であって、
（ａ）では、前記処理容器内の基板に対して前記第１処理ガスとして、シリコン含有ガス、炭素含有ガス、酸素含有ガス、および窒素含有ガスを、非同時に供給するサイクルを所定回数行うことにより、前記膜を形成し、
（ｂ）における前記シリコン含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスの供給順序、および、（ｃ）における前記シリコン含有ガス、前記炭素含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスの供給順序を、（ａ）における前記シリコン含有ガス、前記炭素含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスの供給順序と等しくする。
付記７に記載の方法であって、
（ａ）では、前記処理容器内の基板に対して前記第１処理ガスとして、シリコン含有ガス、炭素含有ガス、酸素含有ガス、および窒素含有ガスを、非同時に供給するサイクルを所定回数行うことにより、前記膜を形成し、
（ｂ）における前記シリコン含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスの供給順序、および、（ｃ）における前記シリコン含有ガス、前記炭素含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスの供給順序を、（ａ）における前記シリコン含有ガス、前記炭素含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスの供給順序と等しくする。
【0151】
（付記９）
付記８に記載の方法であって、
（ａ）では、前記シリコン含有ガス、前記炭素含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスをこの順に供給し、
（ｂ）では、前記シリコン含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスをこの順に供給し、
（ｃ）では、前記シリコン含有ガス、前記炭素含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスをこの順に供給する。
付記８に記載の方法であって、
（ａ）では、前記シリコン含有ガス、前記炭素含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスをこの順に供給し、
（ｂ）では、前記シリコン含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスをこの順に供給し、
（ｃ）では、前記シリコン含有ガス、前記炭素含有ガス、前記酸素含有ガス、および前記窒素含有ガスをこの順に供給する。
【0152】
（付記１０）
付記１～９のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第２厚さは、前記第２プリコート膜がピンホールフリーとなる厚さである。
付記１～９のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第２厚さは、前記第２プリコート膜がピンホールフリーとなる厚さである。
【0153】
（付記１１）
付記１～１０のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第２厚さは、２５Å超１５０Å以下である。
付記１～１０のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第２厚さは、２５Å超１５０Å以下である。
【0154】
（付記１２）
付記１～１１のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第２厚さは、３０Å以上１００Å以下である。
付記１～１１のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第２厚さは、３０Å以上１００Å以下である。
【0155】
（付記１３）
付記１～１２のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第２厚さは、３０Å以上５０Å以下である。
付記１～１２のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第２厚さは、３０Å以上５０Å以下である。
【0156】
（付記１４）
付記１～１３のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）および（ｃ）を行った後に、（ａ）を行う。
付記１～１３のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）および（ｃ）を行った後に、（ａ）を行う。
【0157】
（付記１５）
付記１～１４のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）および（ｃ）を行う前に、
（ｄ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へクリーニングガスを供給し、前記処理容器内に堆積した堆積物を除去する工程を更に有する。
付記１～１４のいずれか１項に記載の方法であって、
（ｂ）および（ｃ）を行う前に、
（ｄ）前記処理容器内に前記基板が存在しない状態で、前記処理容器内へクリーニングガスを供給し、前記処理容器内に堆積した堆積物を除去する工程を更に有する。
【0158】
（付記１６）
付記１５に記載の方法であって、
（ｄ）、（ｂ）、および（ｃ）をこの順に行い、その後、（ａ）を行う。
すなわち、（ｄ）、（ｂ）、（ｃ）、（ａ）をこの順に行う。
付記１５に記載の方法であって、
（ｄ）、（ｂ）、および（ｃ）をこの順に行い、その後、（ａ）を行う。
すなわち、（ｄ）、（ｂ）、（ｃ）、（ａ）をこの順に行う。
【0159】
（付記１７）
付記１５に記載の方法であって、
（ａ）を行った後に、（ｄ）、（ｂ）、および（ｃ）をこの順に行う。
すなわち、（ａ）、（ｄ）、（ｂ）、および（ｃ）をこの順に行う。
付記１５に記載の方法であって、
（ａ）を行った後に、（ｄ）、（ｂ）、および（ｃ）をこの順に行う。
すなわち、（ａ）、（ｄ）、（ｂ）、および（ｃ）をこの順に行う。
【0160】
（付記１８）
付記１５に記載の方法であって、
（ａ）を行った後に、（ｄ）、（ｂ）、および（ｃ）をこの順に行い、その後、（ａ）を行う。
すなわち、（ａ）、（ｄ）、（ｂ）、（ｃ）、および（ａ）をこの順に行う。
付記１５に記載の方法であって、
（ａ）を行った後に、（ｄ）、（ｂ）、および（ｃ）をこの順に行い、その後、（ａ）を行う。
すなわち、（ａ）、（ｄ）、（ｂ）、（ｃ）、および（ａ）をこの順に行う。
【0161】
（付記１９）
本開示の他の態様によれば、
基板が処理される処理室と、
前記処理室内へ第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、
前記処理室内へ第２処理ガスを供給する第２処理ガス供給系と、
前記処理室内へ第３処理ガスを供給する第処理ガス供給系と、
付記１の各処理（各工程）を行わせるように、前記第１処理ガス供給系、前記第２処理ガス供給系、および前記第３処理ガス供給系を制御することが可能なよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
本開示の他の態様によれば、
基板が処理される処理室と、
前記処理室内へ第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給系と、
前記処理室内へ第２処理ガスを供給する第２処理ガス供給系と、
前記処理室内へ第３処理ガスを供給する第処理ガス供給系と、
付記１の各処理（各工程）を行わせるように、前記第１処理ガス供給系、前記第２処理ガス供給系、および前記第３処理ガス供給系を制御することが可能なよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【0162】
（付記２０）
本開示のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内において、付記１の各手順（各工程）を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、または、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
本開示のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内において、付記１の各手順（各工程）を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、または、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【符号の説明】
【0163】
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２３２ａ ガス供給管（第１配管）
２３２ｂ ガス供給管（第２配管）
２４９ａ ノズル（第1ノズル）
２４９ｂ ノズル（第２ノズル）
２０１ 処理室
２３２ａ ガス供給管（第１配管）
２３２ｂ ガス供給管（第２配管）
２４９ａ ノズル（第1ノズル）
２４９ｂ ノズル（第２ノズル）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】