特許 7149423 基板処理方法、半導体装置の製造方法、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】2022-09-28

(45)【発行日】2022-10-06

(54)【発明の名称】基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20220929BHJP

   H01L 21/318 20060101ALI20220929BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20220929BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 B

H01L21/318 B

C23C16/455

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2021532593

(86)(22)【出願日】2019-07-16

(86)【国際出願番号】 JP2019027901

(87)【国際公開番号】W WO2021009838

(87)【国際公開日】2021-01-21

【審査請求日】2021-11-29

(73)【特許権者】

【識別番号】318009126

【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100145872

【弁理士】

【氏名又は名称】福岡 昌浩

(74)【代理人】

【識別番号】100091362

【弁理士】

【氏名又は名称】阿仁屋 節雄

(72)【発明者】

【氏名】中谷 公彦

【審査官】長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１１０２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１２５３９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０３４０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０２３０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５７８８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３１８

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）処理室内の基板に対して疑似触媒を供給する工程と、
（ｂ）前記処理室内に残留する前記疑似触媒を排出する工程と、
（ｃ）前記処理室内の前記基板に対して原料を供給する工程と、
（ｄ）前記処理室内に残留する前記原料を排出する工程と、
を含むサイクルを所定回数行い、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むように膜を形成する工程を有し、
（ａ）では、前記疑似触媒の前記基板の表面への化学吸着が不飽和となる条件下で前記疑似触媒を前記基板の表面へ吸着させ、
（ａ）を、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分を存在させる条件下で行うか、もしくは、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分および化学吸着成分の両方を存在させる条件下で行い、
（ｂ）を、前記凹部の上部への前記疑似触媒の物理吸着成分の少なくとも一部を脱離させつつ、前記凹部の下部への前記疑似触媒の物理吸着成分の少なくとも一部を残留させる条件下で行う基板処理方法。

【請求項2】

（ａ）処理室内の基板に対して疑似触媒を供給する工程と、
（ｂ）前記処理室内に残留する前記疑似触媒を排出する工程と、
（ｃ）前記処理室内の前記基板に対して原料を供給する工程と、
（ｄ）前記処理室内に残留する前記原料を排出する工程と、
を含むサイクルを所定回数行い、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むように膜を形成する工程を有し、
（ａ）では、前記疑似触媒の前記基板の表面への化学吸着が不飽和となる条件下で前記疑似触媒を前記基板の表面へ吸着させ、
（ａ）を、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分を存在させる条件下で行うか、もしくは、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分および化学吸着成分の両方を存在させる条件下で行い、
（ｂ）を、前記凹部の上部への前記疑似触媒の物理吸着成分の脱離量の方が、前記凹部の下部への前記疑似触媒の物理吸着成分の脱離量よりも多くなる条件下で行う基板処理方法。

【請求項3】

（ａ）処理室内の基板に対して疑似触媒を供給する工程と、
（ｂ）前記処理室内に残留する前記疑似触媒を排出する工程と、
（ｃ）前記処理室内の前記基板に対して原料を供給する工程と、
（ｄ）前記処理室内に残留する前記原料を排出する工程と、
を含むサイクルを所定回数行い、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むように膜を形成する工程を有し、
（ａ）では、前記疑似触媒の前記基板の表面への化学吸着が不飽和となる条件下で前記疑似触媒を前記基板の表面へ吸着させ、
（ａ）を、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分を存在させる条件下で行うか、もしくは、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分および化学吸着成分の両方を存在させる条件下で行い、
（ｂ）を、前記凹部の下部への前記疑似触媒の物理吸着成分の残留量の方が、前記凹部の上部への前記疑似触媒の物理吸着成分の残留量よりも多くなる条件下で行う基板処理方法。

【請求項4】

（ａ）では、前記基板の表面への前記疑似触媒の吸着反応が反応律速となる条件下で、前記疑似触媒を供給する請求項１～３のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項5】

（ａ）では、前記疑似触媒が単独で存在した場合に成膜が進行しない条件下で、前記疑似触媒を供給する請求項１～４のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項6】

（ｃ）では、前記原料が単独で存在した場合に成膜が進行しない条件下で、前記原料を供給する請求項１～５のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項7】

前記疑似触媒はホウ素およびハロゲンを含む請求項１～６のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項8】

前記疑似触媒は、ＢＣｌ_３、ＢＦ_３、ＢＢｒ_３、およびＢＩ_３のうち少なくともいずれかを含む請求項１～７のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項9】

前記原料はＳｉ－Ｈ結合を含む請求項１～８のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項10】

前記原料はＳｉ－Ｎ結合およびＳｉ－Ｃ結合のうち少なくともいずれかを更に含む請求項９に記載の基板処理方法。

【請求項11】

（ｅ）前記処理室内の前記基板に対して第２原料を供給する工程と、
（ｆ）前記処理室内に残留する前記第２原料を排出する工程と、を更に有する請求項１～１０のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項12】

（ｇ）前記処理室内の前記基板に対して反応体を供給する工程と、
（ｈ）前記処理室内に残留する前記反応体を排出する工程と、を更に有する請求項１～１１のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項13】

（ａ）処理室内の基板に対して疑似触媒を供給する工程と、
（ｂ）前記処理室内に残留する前記疑似触媒を排出する工程と、
（ｃ）前記処理室内の前記基板に対して原料を供給する工程と、
（ｄ）前記処理室内に残留する前記原料を排出する工程と、
を含むサイクルを所定回数行い、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むように膜を形成する工程を有し、
（ａ）では、前記疑似触媒の前記基板の表面への化学吸着が不飽和となる条件下で前記疑似触媒を前記基板の表面へ吸着させ、
（ａ）を、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分を存在させる条件下で行うか、もしくは、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分および化学吸着成分の両方を存在させる条件下で行い、
（ｂ）を、前記凹部の上部への前記疑似触媒の物理吸着成分の少なくとも一部を脱離させつつ、前記凹部の下部への前記疑似触媒の物理吸着成分の少なくとも一部を残留させる条件下で行う半導体装置の製造方法。

【請求項14】

（ａ）処理室内の基板に対して疑似触媒を供給する工程と、
（ｂ）前記処理室内に残留する前記疑似触媒を排出する工程と、
（ｃ）前記処理室内の前記基板に対して原料を供給する工程と、
（ｄ）前記処理室内に残留する前記原料を排出する工程と、
を含むサイクルを所定回数行い、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むように膜を形成する工程を有し、
（ａ）では、前記疑似触媒の前記基板の表面への化学吸着が不飽和となる条件下で前記疑似触媒を前記基板の表面へ吸着させ、
（ａ）を、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分を存在させる条件下で行うか、もしくは、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分および化学吸着成分の両方を存在させる条件下で行い、
（ｂ）を、前記凹部の上部への前記疑似触媒の物理吸着成分の脱離量の方が、前記凹部の下部への前記疑似触媒の物理吸着成分の脱離量よりも多くなる条件下で行う半導体装置の製造方法。

【請求項15】

（ａ）処理室内の基板に対して疑似触媒を供給する工程と、
（ｂ）前記処理室内に残留する前記疑似触媒を排出する工程と、
（ｃ）前記処理室内の前記基板に対して原料を供給する工程と、
（ｄ）前記処理室内に残留する前記原料を排出する工程と、
を含むサイクルを所定回数行い、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むように膜を形成する工程を有し、
（ａ）では、前記疑似触媒の前記基板の表面への化学吸着が不飽和となる条件下で前記疑似触媒を前記基板の表面へ吸着させ、
（ａ）を、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分を存在させる条件下で行うか、もしくは、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分および化学吸着成分の両方を存在させる条件下で行い、
（ｂ）を、前記凹部の下部への前記疑似触媒の物理吸着成分の残留量の方が、前記凹部の上部への前記疑似触媒の物理吸着成分の残留量よりも多くなる条件下で行う半導体装置の製造方法。

【請求項16】

基板が処理される処理室と、
前記処理室内の基板に対して疑似触媒を供給する疑似触媒供給系と、
前記処理室内の基板に対して原料を供給する原料供給系と、
前記処理室内に残留する物質を排出する排出系と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
（ａ）前記処理室内の基板に対して前記疑似触媒を供給する処理と、（ｂ）前記処理室内に残留する前記疑似触媒を排出する処理と、（ｃ）前記処理室内の前記基板に対して前記原料を供給する処理と、（ｄ）前記処理室内に残留する前記原料を排出する処理と、を含むサイクルを所定回数行い、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むように膜を形成する処理を行わせ、（ａ）では、前記疑似触媒の前記基板の表面への化学吸着が不飽和となる条件下で前記疑似触媒を前記基板の表面へ吸着させ、（ａ）を、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分を存在させる条件下で行わせるか、もしくは、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分および化学吸着成分の両方を存在させる条件下で行わせ、（ｂ）を、前記凹部の上部への前記疑似触媒の物理吸着成分の少なくとも一部を脱離させつつ、前記凹部の下部への前記疑似触媒の物理吸着成分の少なくとも一部を残留させる条件下で行わせるように、前記疑似触媒供給系、前記原料供給系、前記排出系、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、
を有する基板処理装置。

【請求項17】

基板が処理される処理室と、
前記処理室内の基板に対して疑似触媒を供給する疑似触媒供給系と、
前記処理室内の基板に対して原料を供給する原料供給系と、
前記処理室内に残留する物質を排出する排出系と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
（ａ）前記処理室内の基板に対して前記疑似触媒を供給する処理と、（ｂ）前記処理室内に残留する前記疑似触媒を排出する処理と、（ｃ）前記処理室内の前記基板に対して前記原料を供給する処理と、（ｄ）前記処理室内に残留する前記原料を排出する処理と、を含むサイクルを所定回数行い、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むように膜を形成する処理を行わせ、（ａ）では、前記疑似触媒の前記基板の表面への化学吸着が不飽和となる条件下で前記疑似触媒を前記基板の表面へ吸着させ、（ａ）を、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分を存在させる条件下で行わせるか、もしくは、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分および化学吸着成分の両方を存在させる条件下で行わせ、（ｂ）を、前記凹部の上部への前記疑似触媒の物理吸着成分の脱離量の方が、前記凹部の下部への前記疑似触媒の物理吸着成分の脱離量よりも多くなる条件下で行わせるように、前記疑似触媒供給系、前記原料供給系、前記排出系、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、
を有する基板処理装置。

【請求項18】

基板が処理される処理室と、
前記処理室内の基板に対して疑似触媒を供給する疑似触媒供給系と、
前記処理室内の基板に対して原料を供給する原料供給系と、
前記処理室内に残留する物質を排出する排出系と、
前記処理室内の基板を加熱するヒータと、
（ａ）前記処理室内の基板に対して前記疑似触媒を供給する処理と、（ｂ）前記処理室内に残留する前記疑似触媒を排出する処理と、（ｃ）前記処理室内の前記基板に対して前記原料を供給する処理と、（ｄ）前記処理室内に残留する前記原料を排出する処理と、を含むサイクルを所定回数行い、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むように膜を形成する処理を行わせ、（ａ）では、前記疑似触媒の前記基板の表面への化学吸着が不飽和となる条件下で前記疑似触媒を前記基板の表面へ吸着させ、（ａ）を、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分を存在させる条件下で行わせるか、もしくは、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分および化学吸着成分の両方を存在させる条件下で行わせ、（ｂ）を、前記凹部の下部への前記疑似触媒の物理吸着成分の残留量の方が、前記凹部の上部への前記疑似触媒の物理吸着成分の残留量よりも多くなる条件下で行わせるように、前記疑似触媒供給系、前記原料供給系、前記排出系、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、
を有する基板処理装置。

【請求項19】

（ａ）処理室内の基板に対して疑似触媒を供給する手順と、
（ｂ）前記処理室内に残留する前記疑似触媒を排出する手順と、
（ｃ）前記処理室内の前記基板に対して原料を供給する手順と、
（ｄ）前記処理室内に残留する前記原料を排出する手順と、
を含むサイクルを所定回数行い、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むように膜を形成する手順と、
（ａ）において、前記疑似触媒の前記基板の表面への化学吸着が不飽和となる条件下で前記疑似触媒を前記基板の表面へ吸着させる手順と、
（ａ）を、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分を存在させる条件下で行うか、もしくは、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分および化学吸着成分の両方を存在させる条件下で行う手順と、
（ｂ）を、前記凹部の上部への前記疑似触媒の物理吸着成分の少なくとも一部を脱離させつつ、前記凹部の下部への前記疑似触媒の物理吸着成分の少なくとも一部を残留させる条件下で行う手順と、
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】

（ａ）処理室内の基板に対して疑似触媒を供給する手順と、
（ｂ）前記処理室内に残留する前記疑似触媒を排出する手順と、
（ｃ）前記処理室内の前記基板に対して原料を供給する手順と、
（ｄ）前記処理室内に残留する前記原料を排出する手順と、
を含むサイクルを所定回数行い、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むように膜を形成する手順と、
（ａ）において、前記疑似触媒の前記基板の表面への化学吸着が不飽和となる条件下で前記疑似触媒を前記基板の表面へ吸着させる手順と、
（ａ）を、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分を存在させる条件下で行うか、もしくは、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分および化学吸着成分の両方を存在させる条件下で行う手順と、
（ｂ）を、前記凹部の上部への前記疑似触媒の物理吸着成分の脱離量の方が、前記凹部の下部への前記疑似触媒の物理吸着成分の脱離量よりも多くなる条件下で行う手順と、
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21】

（ａ）処理室内の基板に対して疑似触媒を供給する手順と、
（ｂ）前記処理室内に残留する前記疑似触媒を排出する手順と、
（ｃ）前記処理室内の前記基板に対して原料を供給する手順と、
（ｄ）前記処理室内に残留する前記原料を排出する手順と、
を含むサイクルを所定回数行い、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むように膜を形成する手順と、
（ａ）において、前記疑似触媒の前記基板の表面への化学吸着が不飽和となる条件下で前記疑似触媒を前記基板の表面へ吸着させる手順と、
（ａ）を、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分を存在させる条件下で行うか、もしくは、前記凹部の上部および下部の両方に、前記疑似触媒の物理吸着成分および化学吸着成分の両方を存在させる条件下で行う手順と、
（ｂ）を、前記凹部の下部への前記疑似触媒の物理吸着成分の残留量の方が、前記凹部の上部への前記疑似触媒の物理吸着成分の残留量よりも多くなる条件下で行う手順と、
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。

【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、基板の表面に形成された凹部内を埋め込むように膜を形成する基板処理工程が行われる場合がある（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２０１５／０４５０９９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、基板の表面に形成された凹部内の膜による埋め込み特性を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様によれば、
（ａ）処理室内の基板に対して疑似触媒を供給する工程と、
（ｂ）前記処理室内に残留する前記疑似触媒を排出する工程と、
（ｃ）前記処理室内の前記基板に対して原料を供給する工程と、
（ｄ）前記処理室内に残留する前記原料を排出する工程と、
を含むサイクルを所定回数行い、前記基板の表面に形成された凹部内を埋め込むように膜を形成する工程を有し、
（ａ）では、前記疑似触媒の前記基板の表面への化学吸着が不飽和となる条件下で前記疑似触媒を前記基板の表面へ吸着させる技術が提供される。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、基板の表面に形成された凹部内の膜による埋め込み特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における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2】本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置における縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ－Ａ線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工程でのガス供給シーケンスを示す図である。

【図5】（ａ）はトリシリルアミンの化学構造式を、（ｂ）はモノクロロトリシリルアミンの化学構造式をそれぞれ示す図である。

【図6】（ａ）は１，３－ジシラプロパンの化学構造式を、（ｂ）は１，４－ジシラブタンの化学構造式を、（ｃ）は１，３－ジシラブタンの化学構造式を、（ｄ）は１，３，５－トリシラペンタンの化学構造式を、（ｅ）は１，３，５－トリシラシクロヘキサンの化学構造式を、（ｆ）は１，３－ジシラシクロブタンの化学構造式をそれぞれ示す図である。

【図7】（ａ）は処理室内のウエハに対して疑似触媒を供給した後のウエハの表面における断面部分拡大図であり、（ｂ）は処理室内に残留する疑似触媒を排出した後のウエハの表面における断面部分拡大図であり、（ｃ）は処理室内のウエハに対して原料を供給した後のウエハ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４を用いて説明する。

【0009】

（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は加熱機構（温度調整部）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。

【0010】

ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ_２）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、ノズル２４９ａ，２４９ｂが、反応管２０３の下部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には、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂがそれぞれ接続されている。

【0012】

ガス供給管２３２ａ，２３２ｂには、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，２３２ｂのバルブ２４３ａ，２４３ｂよりも下流側には、ガス供給管２３２ｃ～２３２ｆがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃ～２３２ｆには、上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｃ～２４１ｆおよびバルブ２４３ｃ～２４３ｆがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ～２３２ｆは、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属材料により構成される。

【0013】

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、反応管２０３の中心を向くようにそれぞれ開口しており、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。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成されている。

【0014】

ガス供給管２３２ａからは、ウエハ２００上に形成される膜を構成する主元素であるシリコン（Ｓｉ）を含む第１原料（第１原料ガス）が、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。第１原料ガスとしては、例えば、Ｓｉと窒素（Ｎ）との化学結合（Ｓｉ－Ｎ結合）を含み、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等のアルキル基非含有のガスであるトリシリルアミン（Ｎ（ＳｉＨ_３）_３、略称：ＴＳＡ）ガスを用いることができる。図５（ａ）に化学構造式を示すように、ＴＳＡは、Ｓｉ－Ｎ結合およびＳｉと水素（Ｈ）との化学結合（Ｓｉ－Ｈ結合）を含む物質であり、１分子中に３つのＳｉ－Ｎ結合と、９つのＳｉ－Ｈ結合と、を含んでいる。ＴＳＡは、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等のハロゲン非含有の原料でもある。ＴＳＡにおける１つのＮ（中心元素）には、３つのＳｉが結合している。ＴＳＡは、Ｓｉソース、Ｎソースとしても作用する。

【0015】

ガス供給管２３２ｂからは、疑似触媒（疑似触媒ガス）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。疑似触媒ガスとしては、例えば、ホウ素（Ｂ）、および、ハロゲンとしてのＣｌを含むハロボランの一種であるトリクロロボラン（ＢＣｌ_３）ガスを用いることができる。ＢＣｌ_３ガスは、後述する基板処理工程において、ウエハ２００上への膜の形成を促進させる触媒的な作用を発揮する。ここで、「触媒」とは、化学反応の前後でそれ自身は変化しないが、反応の速度を変化させる物質のことである。本態様の反応系におけるＢＣｌ_３ガスは、反応の速度等を変化させる触媒的な作用を有するが、それ自身が化学反応の前後で変化する場合がある。例えば、ＢＣｌ_３ガスは、ＴＳＡガスと反応する際に、分子構造の一部が分解し、それ自身が化学反応の前後で変化する場合がある。すなわち、本態様の反応系におけるＢＣｌ_３ガスは、触媒的な作用を有するが、厳密には「触媒」ではない。このように、「触媒」のように作用するが、それ自身は化学反応の前後で変化する物質を、本明細書では、「疑似触媒」と称する。

【0016】

ガス供給管２３２ｃからは、ウエハ２００上に形成される膜を構成する主元素であるＳｉを含む第２原料（第２原料ガス）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。第２原料ガスとしては、例えば、Ｓｉと炭素（Ｃ）との化学結合（Ｓｉ－Ｃ結合）を含み、ハロゲン非含有のガスである１，４－ジシラブタン（ＳｉＨ_３ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＨ_３、略称：１，４－ＤＳＢ）ガスを用いることができる。図６（ｂ）に化学構造式を示すように、１，４－ＤＳＢは、Ｓｉ－Ｃ結合、Ｓｉ－Ｈ結合、および、ＣとＨとの化学結合（Ｃ－Ｈ結合）等を含む物質であり、１分子中に２つのＳｉ－Ｃ結合と、６つのＳｉ－Ｈ結合と、４つのＣ－Ｈ結合と、を含んでいる。１，４－ＤＳＢは、アルキレン基としてのエチレン基（Ｃ_２Ｈ_４）を含み、後述するアルキル基非含有の原料でもある。１，４－ＤＳＢにおけるＣが有する４つの結合手のうち、１つはＳｉ－Ｃ結合を構成しており、２つはＣ－Ｈ結合を構成している。本明細書では、１，４－ＤＳＢのことを、単にＤＳＢとも称する。ＤＳＢは、Ｓｉソース、Ｃソースとして作用する。

【0017】

ガス供給管２３２ｄからは、反応体（反応ガス）として、例えば、酸素（Ｏ）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。Ｏ含有ガスは、酸化剤（酸化ガス）、すなわち、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（Ｏ_２）ガスを用いることができる。

【0018】

ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆからは、不活性ガスとしての窒素（Ｎ_２）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。Ｎ_２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。

【0019】

主に、ガス供給管２３２ａ，２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ａ，２４１ｃ、バルブ２４３ａ，２４３ｃにより、原料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、疑似触媒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、反応体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、不活性ガス供給系が構成される。

【0020】

上述の各種供給系のうち、いずれか、或いは、全ての供給系は、バルブ２４３ａ～２４３ｆやＭＦＣ２４１ａ～２４１ｆ等が集積されてなる集積型供給システム２４８として構成されていてもよい。集積型供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ～２３２ｆのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ～２３２ｆ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ～２４３ｆの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ～２４１ｆによる流量調整動作等が、後述するコントローラ１２１によって制御されるように構成されている。集積型供給システム２４８は、一体型、或いは、分割型の集積ユニットとして構成されており、ガス供給管２３２ａ～２３２ｆ等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、集積型供給システム２４８のメンテナンス、交換、増設等を、集積ユニット単位で行うことが可能なように構成されている。

【0021】

反応管２０３の側壁下方には、処理室２０１内の雰囲気を排出（排気）する排気管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、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４により、排出系（排気系）が構成される。真空ポンプ２４６を排出系に含めて考えてもよい。

【0022】

反応管２０３の下方には、反応管２０３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、反応管２０３の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０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。

【0023】

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が水平姿勢で多段に支持されている。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、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。

【0027】

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ～２４１ｆ、バルブ２４３ａ～２４３ｆ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。

【0028】

ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ～２４１ｆによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｆの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。

【0029】

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。

【0030】

（２）基板処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ２００上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を形成する基板処理シーケンス例、すなわち成膜シーケンス例について、図４を用いて説明する。なお、本態様では、ウエハ２００として、その表面にトレンチやホール等の凹部が形成された基板を用いる例について説明する。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。

【0031】

図４に示す基板処理シーケンスでは、
処理室２０１内のウエハ２００に対して疑似触媒としてＢＣｌ_３ガスを供給するステップＡと、
処理室２０１内に残留するＢＣｌ_３ガスを排出するステップＢと、
処理室２０１内のウエハ２００に対して原料としてＴＳＡガスを供給するステップＣと、
処理室２０１内に残留するＴＳＡガスを排出するステップＤと、
を含むサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行い、ウエハ２００の表面に形成された凹部内を埋め込むように、膜として、ＳｉＮ膜を形成するステップを有し、
ステップＡでは、ＢＣｌ_３のウエハ２００の表面への化学吸着が不飽和となる条件下でＢＣｌ_３をウエハ２００の表面へ吸着させる。

【0032】

本明細書では、図４に示すガス供給シーケンスを、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の説明においても同様の表記を用いることとする。

【0033】

（ＢＣｌ_３→Ｐ→ＴＳＡ→Ｐ）×ｎ ⇒ ＳｉＮ

【0034】

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。

【0035】

（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。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２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。

【0036】

（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（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（圧力調整）。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の温度となるように、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（温度調整）。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。真空ポンプ２４６の稼働、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。

【0037】

（成膜ステップ）
その後、以下のステップＡ～Ｄを順次実施する。

【0038】

［ステップＡ］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対してＢＣｌ_３ガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へＢＣｌ_３ガスを流す。ＢＣｌ_３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、排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対してＢＣｌ_３ガスが供給される。このときバルブ２４３ｅ，２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆ内へＮ_２ガスを流すようにしてもよい。

【0039】

本ステップでは、ＢＣｌ_３のウエハ２００の表面への化学吸着が不飽和となる条件下でＢＣｌ_３をウエハ２００の表面へ吸着させるように、ウエハ２００に対してＢＣｌ_３ガスを供給する。このような条件下でウエハ２００に対してＢＣｌ_３ガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面へのＢＣｌ_３の化学吸着を飽和させることなく、ウエハ２００の最表面にＢＣｌ_３を吸着させることが可能となる。その結果、図７（ａ）に示すように、ウエハ２００上、すなわち、ウエハ２００上に形成された凹部内等に、第１層（初期層）として、ＢＣｌ_３の吸着成分を含む層、すなわち、ＢおよびＣｌを含む層を形成することが可能となる。なお、このとき、更に、処理室２０１内におけるＢＣｌ_３ガスの気相中での分解（気相分解）、すなわち、熱分解を抑制可能な条件下で、ＢＣｌ_３ガスを供給するのが好ましい。これにより、後述する各条件、各吸着状態を実現することが容易となる。

【0040】

図７（ａ）において、〇印はＢＣｌ_３の物理吸着成分を、●印はＢＣｌ_３の化学吸着成分をそれぞれ表している。ＢＣｌ_３の物理吸着成分とは、ウエハ２００上に物理吸着したＢＣｌ_３のことである。ＢＣｌ_３の化学吸着成分とは、ＢＣｌ_３に含まれるＢがウエハ２００上に化学吸着することで生成された物質のことである。ＢＣｌ_３に含まれるＢがウエハ２００の表面に化学吸着する際、ＢＣｌ_３に含まれるＢに結合するＣｌの大部分は維持されるが、Ｃｌの一部は脱離することとなる。ＢＣｌ_３の化学吸着成分の吸着状態は、ＢＣｌ_３の物理吸着成分の吸着状態と比べて安定であり、後述するステップＢを行った際においてＢＣｌ_３の物理吸着成分よりもウエハ２００の表面から脱離しにくい吸着状態となる。

【0041】

ウエハ２００の表面に吸着したこれらの物質（ＢＣｌ_３の物理吸着成分、化学吸着成分）は、後述するステップＣにおいて、ウエハ２００の表面上で成膜反応（後述する第２層の形成反応）を進行させる疑似触媒として作用する。以下、疑似触媒として作用するこれらの物質を、便宜上、ＢＣｌ_ｘ（ｘは１～３）とも称する。また、疑似触媒として作用する第１層を、疑似触媒層とも称する。

【0042】

上述したように、本ステップでは、ＢＣｌ_３のウエハ２００の表面への化学吸着が不飽和となる条件下でＢＣｌ_３をウエハ２００の表面へ吸着させる。本ステップでのＢＣｌ_３のウエハ２００の表面への吸着成分は、図７（ａ）に示すように、少なくとも物理吸着成分を含むこととなる。なお、この図に示すように、本ステップでのＢＣｌ_３のウエハ２００の表面への吸着成分は、物理吸着成分および化学吸着成分の両方を含むことがある。また、条件によっては、本ステップでのＢＣｌ_３のウエハ２００の表面への吸着成分は、化学吸着成分を含まず、物理吸着成分を含むことがある。

【0043】

なお、本ステップを、ウエハ２００の表面に形成された凹部の上部および下部の両方に、ＢＣｌ_３の物理吸着成分を存在させる条件下で行うことができる。この場合、本ステップでのＢＣｌ_３のウエハ２００の表面への吸着成分は、ウエハ２００の表面に形成された凹部の上部および下部のそれぞれにおいて、少なくとも物理吸着成分を含むこととなる。

【0044】

また、本ステップを、ウエハ２００の表面に形成された凹部の上部および下部の両方に、ＢＣｌ_３の物理吸着成分および化学吸着成分の両方を存在させる条件下で行うことができる。この場合、本ステップでのＢＣｌ_３のウエハ２００の表面への吸着成分は、ウエハ２００の表面に形成された凹部の上部および下部のそれぞれにおいて、物理吸着成分および化学吸着成分の両方を含むこととなる。

【0045】

また、本ステップを、ウエハ２００の表面に形成された凹部の上部および下部の両方に、ＢＣｌ_３の化学吸着成分を存在させず、ＢＣｌ_３の物理吸着成分を存在させる条件下で行うことができる。この場合、本ステップでのＢＣｌ_３のウエハ２００の表面への吸着成分は、ウエハ２００の表面に形成された凹部の上部および下部のそれぞれにおいて、化学吸着成分を含まず、物理吸着成分を含むこととなる。

【0046】

また、本ステップでは、ウエハ２００の表面へのＢＣｌ_３の吸着反応が反応律速となる条件下で、ウエハ２００に対してＢＣｌ_３ガスを供給することができる。また、本ステップでは、処理室２０１内にＢＣｌ_３ガスが単独で存在した場合に成膜が進行しない条件下で、ウエハ２００に対してＢＣｌ_３ガスを供給することができる。これらの場合、例えば、ウエハ２００の表面に形成された凹部の上部等でのＢＣｌ_３ガスの過剰な消費を抑制し、凹部の下部に対してＢＣｌ_３ガスを確実に供給することが可能となる。結果として、ウエハ２００の表面に形成された凹部の上部から下部にわたり、あますとこなく、第１層を形成することが可能となる。

【0047】

本ステップにおける処理条件としては、
ＢＣｌ_３ガス供給流量：１～５０００ｓｃｃｍ、好ましくは５～５００ｓｃｃｍ
Ｎ_２ガス供給流量（各ガス供給管）：０～１００００ｓｃｃｍ
各ガス供給時間：１～６０秒、好ましくは１～３０秒
処理温度：２００～５００℃、好ましくは３００～４５０℃
処理圧力：２０～１０００Ｐａ、好ましくは３０～５００Ｐａ
が例示される。

【0048】

なお、本明細書における「２００～５００℃」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、「２００～５００℃」とは「２００℃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。

【0049】

このような処理条件範囲内で各処理条件を適宜調整することで、上述の各条件を実現することができ、上述のＢＣｌ_３の凹部内への各吸着状態を実現することが可能となる。

【0050】

なお、処理温度が２００℃未満となると、ＢＣｌ_３がウエハ２００の表面に吸着しにくくなることがあり、成膜レートが低下する場合がある。処理温度を２００℃以上の温度とすることで、これを解消することが可能となる。処理温度を３００℃以上の温度とすることで、これを確実に解消することが可能となる。

【0051】

処理温度が５００℃を超えると、ウエハ２００の表面に形成された凹部の上部等でＢＣｌ_３ガスが過剰に消費され、凹部の下部に対してＢＣｌ_３ガスが供給されにくくなる場合がある。この場合、上述のＢＣｌ_３の凹部内への各吸着状態を実現することが難しくなる場合がある。処理温度を５００℃以下の温度とすることで、これを解消することが可能となる。処理温度を４５０℃以下の温度とすることで、これを確実に解消することが可能となる。

【0052】

処理圧力が２０Ｐａ未満となると、ＢＣｌ_３ガスをウエハ２００の表面に形成された凹部の下部へ効率的に供給する（到達させる）ことが困難となる場合がある。処理圧力を２０Ｐａ以上の圧力とすることで、これを解消することが可能となる。処理圧力を３０Ｐａ以上の圧力とすることで、これを確実に解消することが可能となる。

【0053】

処理圧力が１０００Ｐａを超えると、ＢＣｌ_３のウエハ２００の表面への化学吸着が飽和しやすくなる場合がある。処理圧力を１０００Ｐａ以下の圧力とすることで、これを解消することが可能となる。処理圧力を５００Ｐａ以下の圧力とすることで、これを確実に解消することが可能となる。

【0054】

疑似触媒ガスとしては、ＢＣｌ_３ガスの他、トリフルオロボラン（ＢＦ_３）ガス、トリブロモボラン（ＢＢｒ_３）ガス、トリヨードボラン（ＢＩ_３）ガス、トリメチルボラン（Ｂ（ＣＨ_３）_３）ガス、トリエチルボラン（Ｂ（Ｃ_２Ｈ_５）_３）ガス等を用いることができる。

【0055】

不活性ガスとしては、Ｎ_２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、後述するステップＢ～Ｄ等においても同様である。

【0056】

［ステップＢ］
ウエハ２００上に第１層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、処理室２０１内へのＢＣｌ_３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ＢＣｌ_３ガス等を処理室２０１内から排出する。このとき、バルブ２４３ｅ，２４３ｆを開き、処理室２０１内へＮ_２ガスを供給する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用する。これらにより、処理室２０１内に浮遊するＢＣｌ_３ガスを除去することが可能となる。そしてこれにより、後述するステップＣを、処理室２０１内にＢＣｌ_３ガスが浮遊していない状態（非浮遊の状態）で行うことが可能となる。

【0057】

本態様では、本ステップを、後述するように、ウエハ２００の表面へのＢＣｌ_３の物理吸着成分の少なくとも一部が残留する条件下で行うことができる。例えば、本ステップを、ウエハ２００の表面に形成された凹部の上部へのＢＣｌ_３の物理吸着成分の少なくとも一部を脱離させつつ、この凹部の下部へのＢＣｌ_３の物理吸着成分の少なくとも一部を残留させる条件下で行うことができる。また例えば、本ステップを、ウエハ２００の表面に形成された凹部の上部へのＢＣｌ_３の物理吸着成分の脱離量の方が、この凹部の下部へのＢＣｌ_３の物理吸着成分の脱離量よりも多くなる条件下で行うことができる。

【0058】

このような条件下で本ステップを行うことにより、図７（ｂ）に示すように、ウエハ２００の表面へのＢＣｌ_３の物理吸着成分の少なくとも一部を残留させることが可能となる。また、ウエハ２００の表面に形成された凹部の下部へのＢＣｌ_３の物理吸着成分の残留量の方を、この凹部の上部へのＢＣｌ_３の物理吸着成分の残留量よりも多くすることが可能となる。

【0059】

本ステップにおける処理条件としては、
Ｎ_２ガス供給流量：１～１００００ｓｃｃｍ
Ｎ_２ガス供給時間：１～６０秒、好ましくは５～３０秒
処理圧力：１～１０００Ｐａ、好ましくは３０～５００Ｐａ、より好ましくは１００～５００Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、ステップＡにおける処理条件と同様とする。

【0060】

このような処理条件範囲内で各処理条件を適宜調整することで、上述の各条件を実現することができ、上述のＢＣｌ_３の物理吸着成分の凹部内への残留状態を実現することが可能となる。

【0061】

処理圧力が１０Ｐａ未満となると、ウエハ２００の表面へＢＣｌ_３の物理吸着成分を残留させることが困難となる場合がある。例えば、ウエハ２００の表面に形成された凹部の上部へのＢＣｌ_３の物理吸着成分の少なくとも一部を脱離させつつ、この凹部の下部へのＢＣｌ_３の物理吸着成分の少なくとも一部を残留させることが困難となる場合がある。処理圧力を１０Ｐａ以上の圧力とすることで、これを解消することが可能となる。処理圧力を３０Ｐａ以上、より好ましくは１００Ｐａ以上の圧力とすることで、これを確実に解消することが可能となる。

【0062】

処理圧力が１０００Ｐａを超えると、処理室２０１内からのＢＣｌ_３ガス等の排出が困難となり、後述するステップＣにおいて、処理室２０１内に浮遊するＢＣｌ_３ガスとＴＳＡガスとの気相反応により、処理室２０１内に異物が発生する場合がある。処理圧力を１０００Ｐａ以下の圧力とすることで、これを解消することが可能となる。処理圧力を５００Ｐａ以下の圧力とすることで、これを確実に解消することが可能となる。

【0063】

［ステップＣ］
このステップでは、処理室２０１内にＢＣｌ_３ガスが浮遊していない状態で、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１層に対してＴＳＡガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ａ，２４３ｅ，２４３ｆの開閉制御を、ステップＡにおけるバルブ２４３ｂ，２４３ｅ，２４３ｆの開閉制御と同様の手順で行う。ＴＳＡガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量制御され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対してＴＳＡガスが供給される。

【0064】

本ステップにおける処理条件としては、
ＴＳＡガス供給流量：１～２０００ｓｃｃｍ
ＴＳＡガス供給時間：１～３００秒
処理圧力：１～２０００Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、ステップＡにおける処理条件と同様とする。

【0065】

上述の条件下でウエハ２００に対してＴＳＡガスを供給することにより、第１層に含まれるＢＣｌ_ｘの疑似触媒作用によって疑似触媒反応を生じさせ、これにより、ＴＳＡの分子構造の一部を分解させることが可能となる。そして、ＴＳＡの分子構造の一部が分解することで生成された物質、例えば、Ｓｉ－Ｎ結合等を含む中間体を、ウエハ２００の表面に吸着（化学吸着）させることが可能となる。これにより、図７（ｃ）に示すように、ウエハ２００上、すなわち、ウエハ２００の表面に形成された凹部内等に、第２層として、ＳｉおよびＮを含む層であるシリコン窒化層（ＳｉＮ層）を形成することが可能となる。図７（ｃ）において、網掛け部は第２層を示している。

【0066】

ＴＳＡガスは、図５（ａ）に示すようにＳｉ－Ｈ結合により終端されていることからウエハ２００の表面に吸着しにくい特性を有するが、上述のＢＣｌ_ｘの疑似触媒作用を利用することにより、その分子構造の一部が分解し（例えばＳｉ－Ｈ結合の一部が切断され）、ウエハ２００の表面へ効率的に吸着するようになる。すなわち、第２層の形成は、第１層中に含まれるＢＣｌ_ｘの疑似触媒作用によって進行するものであり、気相反応ではなく表面反応が主体となって進行する。なおこのとき、処理室２０１内にはＢＣｌ_３ガスが浮遊していないことから、第２層の形成を、気相反応ではなく表面反応によって進行させることが、確実に可能となる。

【0067】

ここで、上述したように、ステップＢでは、ウエハ２００の表面へのＢＣｌ_３の物理吸着成分の少なくとも一部を残留させるとともに、ウエハ２００の表面に形成された凹部の下部へのＢＣｌ_３の物理吸着成分の残留量を、この凹部の上部へのＢＣｌ_３の物理吸着成分の残留量よりも多くするようにしている。これにより、ウエハ２００の表面に形成された凹部の下部において生じさせるＢＣｌ_ｘの疑似触媒作用を、この凹部の上部において生じさせるＢＣｌ_ｘの疑似触媒作用よりも強くすることができる。そしてこれにより、ウエハ２００上に形成された凹部の下部において生じさせる第２層の形成反応を、この凹部の上部において生じさせる第２層の形成反応よりも進行させやすくすることができる。結果として、図７（ｃ）に示すように、ウエハ２００の表面に形成された凹部の下部に形成される第２層の厚さを、この凹部の上部に形成される第２層の厚さよりも、厚くすることが可能となる。

【0068】

なお、本ステップでは、処理室２０１内にＴＳＡガスが単独で存在した場合に成膜が進行しない条件下で、ウエハ２００に対してＴＳＡガスを供給することができる。このような条件下で本ステップを行うことにより、第２層の形成を、気相反応ではなく表面反応によって進行させることが、より確実に行えるようになる。その結果、ウエハ２００上に形成された凹部の下部における第２層の形成レートを、この凹部の上部における第２層の形成レートよりも、より確実に大きくすることが可能となる。

【0069】

なお、上述の条件下では、ＴＳＡガスのＳｉ－Ｎ結合の少なくとも一部は切断されることなく保持される。そのため、第２層は、ＳｉおよびＮを、Ｓｉ－Ｎ結合の形で含む層となる。また、上述の条件下では、第１層に含まれていたＢＣｌ_ｘは、ＴＳＡガスとの反応の際に、その大部分が消費される。その結果、第２層に含まれるＢＣｌ_ｘの量は、不純物レベルにまで低下する。第２層は、不純物レベルのＢを含むことから、第２層を、Ｂを含むＳｉＮ層と称することもできる。第２層は、Ｂの他、ＣｌやＨ等も不純物として含み得る。

【0070】

第１原料としては、ＴＳＡガスの他、モノクロロシリルアミン（Ｎ（ＳｉＨ_３）_２ＳｉＨ_２Ｃｌ）ガス等を用いることができる。図５（ｂ）に、モノクロロシリルアミンの化学構造式を示す。モノクロロシリルアミンは、１分子中に３つのＳｉ－Ｎ結合を含み、アルキル基非含有の物質である。図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、これらの物質は、Ｓｉ－Ｈ結合およびＳｉ－Ｎ結合を含む。また、これらの物質は、ウエハ２００上に形成されるＳｉＮ膜のアッシング耐性、ウェットエッチング耐性、ドライエッチング耐性等（以下、これらを総称して加工耐性ともいう）を低下させる要因となり得る以下の結合、例えば、２つ以上、３つ以上、または全て（４つ）の結合手にＣが結合したＣ同士の結合（以下、この結合を単にＣ－Ｃ結合と称する）、ＣとＯとの化学結合（Ｃ－Ｏ結合）、Ｓｉとアルキル基（Ｒ）との化学結合（Ｓｉ－Ｒ結合）、ＮとＨとの化学結合（Ｎ－Ｈ結合）、ＮとＯとの化学結合（Ｎ－Ｏ結合）を全く含まない。

【0071】

［ステップＤ］
ウエハ２００上に第２層を形成した後、バルブ２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＴＳＡガスの供給を停止する。そして、ステップＢ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内から排出する。これらにより、処理室２０１内に浮遊するＴＳＡガスを除去することが可能となる。そしてこれにより、次のサイクルにおけるステップＡを、処理室２０１内にＴＳＡガスが浮遊していない状態（非浮遊の状態）で行うことが可能となる。

【0072】

本ステップにおける処理条件としては、
Ｎ_２ガス供給流量：１０～１００００ｓｃｃｍ
Ｎ_２ガス供給時間：１～３００秒
処理圧力：０．１～１００Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、ステップＡにおける処理条件と同様とする。

【0073】

［所定回数実施］
上述したステップＡ～Ｄ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の表面に形成された凹部内を埋め込むように、所定組成および所定膜厚のＳｉＮ膜を形成することができる。この膜は、ＳｉおよびＮをＳｉ－Ｎ結合の形で含み、また、加工耐性を低下させる要因となり得る結合を含まないことから、加工耐性に優れた膜となる。

【0074】

上述のサイクルは複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、上述のサイクルを１回行うことで形成されるＳｉＮ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、ＳｉＮ層を積層することで形成されるＳｉＮ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。上述した理由から、成膜ステップでは、ウエハ２００上に形成された凹部の下部におけるＳｉＮ層の形成レートの方が、この凹部の上部におけるＳｉＮ層の形成レートよりも大きくなる。そのため、上述のサイクルを複数回繰り返すことにより、ＳｉＮ膜を、ウエハ２００の表面に形成された凹部内の下部から上部に向かってボトムアップさせながら形成することが可能となる。結果として、凹部内を埋め込むＳｉＮ膜は、ボイドやシームを内包しない埋め込み特性に優れた膜となる。

【0075】

（アフターパージおよび大気圧復帰）
成膜ステップが終了した後、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆのそれぞれからＮ_２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１より排出する。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）。

【0076】

（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、反応管２０３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、反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出される（ボートアンロード）。成膜ステップを実施した後のウエハ２００は、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。

【0077】

（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。

【0078】

（ａ）本態様によれば、ウエハ２００上に形成された凹部の下部におけるＳｉＮ層の形成レートを、この凹部の上部におけるＳｉＮ層の形成レートよりも大きくすることが可能となる。これにより、凹部内においてＳｉＮ膜をボトムアップさせながら形成することができ、結果として、凹部内に形成されるＳｉＮ膜を、ボイドやシームを内包しない埋め込み特性に優れた膜とすることが可能となる。

【0079】

これは、ステップＡにおいて、ＢＣｌ_３のウエハ２００の表面への化学吸着が不飽和となる条件下でＢＣｌ_３をウエハ２００の表面へ吸着させているためである。仮に、ステップＡにおいて、ＢＣｌ_３のウエハ２００の表面への化学吸着が飽和する条件下でＢＣｌ_３をウエハ２００の表面へ吸着させるようにした場合、ウエハ２００の表面に形成された凹部内の大部分の吸着サイトにＢＣｌ_３が化学吸着し、凹部の上部および下部を含む全面に均一にＢＣｌ_３の化学吸着層が形成されることとなる。ＢＣｌ_３の化学吸着成分はパージガスによる作用では脱離させることが難しいことから、この場合において、ステップＢを行ったとしても、この凹部の上部および下部にＢＣｌ_３の化学吸着成分が均一に残留することとなる。これにより、ステップＣにおいて、この凹部の下部において生じさせるＢＣｌ_ｘの疑似触媒作用を、この凹部の上部において生じさせるＢＣｌ_ｘの疑似触媒作用よりも強くすることが困難となる。結果として、上述の効果が得られにくくなる。

【0080】

これに対し、本態様によれば、ステップＡにおいて、ウエハ２００の表面に形成された凹部内へのＢＣｌ_３の化学吸着を飽和させないことから、凹部の上部および下部を含む全面に均一にＢＣｌ_３の化学吸着層が形成されることはなく、ＢＣｌ_３が化学吸着しない吸着サイトが保持されることとなり、ステップＢにおいて、凹部の上部と下部とで、ＢＣｌ_３の吸着成分の脱離量すなわち残留量を上述のように変えることができる。これにより、ステップＣにおいて、凹部の下部において生じさせるＢＣｌ_ｘの疑似触媒作用を、この凹部の上部において生じさせるＢＣｌ_ｘの疑似触媒作用よりも強くすることが可能となり、上述の効果が適正に得られるようになる。

【0081】

（ｂ）本態様によれば、成膜ステップの他にエッチングステップを追加で行うことなく、ウエハ２００の表面に形成された凹部内をＳｉＮ膜で埋め込むことが可能となる。すなわち、凹部内への膜の埋め込み処理を含む基板処理の生産性の低下を回避することが可能となる。

【0082】

（ｃ）本態様によれば、ウエハ２００上に形成されるＳｉＮ膜を、ＳｉおよびＮをＳｉ－Ｎ結合の形で含み、加工耐性を低下させる要因となり得る結合を含まない、加工耐性に優れた膜とすることが可能となる。

【0083】

（ｄ）上述の効果は、ＢＣｌ_３ガス以外の上述の疑似触媒ガスを用いる場合や、ＴＳＡガス以外の上述の第１原料ガスを用いる場合や、Ｎ_２ガス以外の上述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。

【0084】

（４）変形例
本態様における基板処理シーケンスは、図４に示す態様に限定されず、以下の変形例のように変更することができる。また、これらの変形例は任意に組み合わせることができる。なお、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。

【0085】

（変形例１）
以下に示す成膜シーケンスのように、ステップＡ～Ｄに加え、処理室２０１内のウエハ２００に対して第２原料としてＤＳＢガスを供給するステップＥと、処理室２０１内に残留するＤＳＢガスを排出するステップＦと、を更に有するサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行い、ウエハ２００の表面に形成された凹部内を埋め込むように、膜として、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）を形成するようにしてもよい。

【0086】

（ＢＣｌ_３→Ｐ→ＴＳＡ→Ｐ→ＤＳＢ→Ｐ）×ｎ ⇒ ＳｉＣＮ

【0087】

ステップＥでは、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第２層に対してＤＳＢガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｃ，２４３ｅ，２４３ｆの開閉制御を、ステップＡにおけるバルブ２４３ｂ，２４３ｅ，２４３ｆの開閉制御と同様の手順で行う。ＤＳＢガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量制御され、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対してＤＳＢガスが供給される。ステップＥにおける処理条件は、例えば、ステップＣにおける処理条件と同様とすることができる。このような処理条件下でウエハ２００に対してＤＳＢガスを供給することにより、第２層に含まれるＢＣｌ_ｘの疑似触媒作用によって疑似触媒反応を生じさせ、これにより、ＤＳＢの分子構造の一部が分解することで生成された物質、例えば、Ｓｉ－Ｃ結合等を含む中間体を、第２層上に吸着（化学吸着）させることが可能となる。これにより、ウエハ２００上に形成された凹部内等に、第３層として、Ｓｉ、Ｃ、およびＮを含む層であるシリコン炭窒化層（ＳｉＣＮ層）を形成することが可能になる。

【0088】

第２原料としては、ＤＳＢガスの他、１，３－ジシラプロパン（ＳｉＨ_３ＣＨ_２ＳｉＨ_３、略称：１，３－ＤＳＰ）ガス、１，３－ジシラブタン（ＳｉＨ_３ＣＨ_２ＳｉＨ_２ＣＨ_３、略称：１，３－ＤＳＢ）ガス、１，３，５－トリシラペンタン（ＳｉＨ_３ＣＨ_２ＳｉＨ_２ＣＨ_２ＳｉＨ_３、略称：１，３，５－ＴＳＰ）ガス、１，３，５－トリシラシクロヘキサン（ＳｉＨ_２ＣＨ_２ＳｉＨ_２ＣＨ_２ＳｉＨ_２ＣＨ_２、略称：１，３，５－ＴＳＣＨ）ガス、１，３－ジシラシクロブタン（ＳｉＨ_２ＣＨ_２ＳｉＨ_２ＣＨ_２、略称：１，３－ＤＳＣＢ）ガス、トリシリルメタン（（ＳｉＨ_３）_３ＣＨ）ガス等を用いることができる。図６（ａ）に１，３－ＤＳＰの化学構造式を、図６（ｃ）に１，３－ＤＳＢの化学構造式を、図６（ｄ）に１，３，５－ＴＳＰの化学構造式を、図６（ｅ）に１，３，５－ＴＳＣＨの化学構造式を、図６（ｆ）に１，３－ＤＳＣＢの化学構造式をそれぞれ示す。これらの物質は、Ｓｉ－Ｈ結合およびＳｉ－Ｃ結合を含み、ハロゲンを全く含まない。また、これらの物質は、ウエハ２００上に形成されるＳｉＣＮ膜の加工耐性を低下させる要因となり得るＣ－Ｃ結合、Ｃ－Ｏ結合、Ｓｉ－Ｒ結合、Ｎ－Ｈ結合、Ｎ－Ｏ結合を、ほとんど、或いは、全く含まない。

【0089】

ステップＦにおける処理手順、処理条件は、ステップＤにおける処理手順、処理条件と同様とすることができる。ステップＦにより、処理室２０１内に浮遊するＤＳＢガスを除去することが可能となる。

【0090】

本変形例においても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、ウエハ２００上に形成されるＳｉＣＮ膜を、ＳｉおよびＮをＳｉ－Ｎ結合の形で含み、ＳｉおよびＣをＳｉ－Ｃ結合の形で含み、加工耐性を低下させる要因となり得る結合を含まない、加工耐性に優れた膜とすることが可能となる。

【0091】

（変形例２）
以下に示す成膜シーケンスのように、ステップＡ～Ｄに加え、処理室２０１内のウエハ２００に対して反応体としてＯ_２ガスを供給するステップＧと、処理室２０１内に残留するＯ_２ガスを排出するステップＨと、を更に有するサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行い、ウエハ２００の表面に形成された凹部内を埋め込むように、膜として、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）を形成するようにしてもよい。

【0092】

（ＢＣｌ_３→Ｐ→ＴＳＡ→Ｐ→Ｏ_２→Ｐ）×ｎ ⇒ ＳｉＯＮ

【0093】

ステップＧでは、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第２層に対してＯ_２ガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ｄ，２４３ｅ，２４３ｆの開閉制御を、ステップＡにおけるバルブ２４３ｂ，２４３ｅ，２４３ｆの開閉制御と同様の手順で行う。Ｏ_２ガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量制御され、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１より排気される。このとき、ウエハ２００に対してＯ_２ガスが供給される。ステップＧにおける処理条件は、例えば、ステップＣにおける処理条件と同様とすることができる。このような処理条件下でウエハ２００に対してＯ_２ガスを供給することにより、第２層の少なくとも一部を酸化（改質）させることが可能となる。これにより、ウエハ２００上に形成された凹部内等に、第３層として、Ｓｉ、Ｏ、およびＮを含む層であるシリコン酸窒化層（ＳｉＯＮ層）を形成することが可能となる。

【0094】

反応体（Ｏ含有ガス）としては、Ｏ_２ガスの他、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ_２）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガス、オゾン（Ｏ_３）ガス、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）ガス、水蒸気（Ｈ_２Ｏガス）、Ｏ_２ガス＋水素（Ｈ_２）ガス等を用いることができる。

【0095】

ステップＨにおける処理手順、処理条件は、ステップＤにおける処理手順、処理条件と同様とすることができる。ステップＨにより、処理室２０１内に浮遊するＯ_２ガスを除去することが可能となる。

【0096】

本変形例においても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。

【0097】

（変形例３）
成膜ステップを行った後、ヒータ２０７の温度を適正に調整し、後処理として、ウエハ２００の表面の凹部内を埋め込むように形成された膜を熱処理（アニール処理）するようにしてもよい。

【0098】

本ステップにおける処理条件としては、
Ｎ_２ガス供給流量（各ガス供給管）：０～２００００ｓｃｃｍ
処理温度：６００～１０００℃
処理圧力：０．１～１０００００Ｐａ
処理時間：１～３００分
が例示される。

【0099】

本変形例においても、図４に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、アニール処理を行うことにより、ウエハ２００上に形成された膜中に含まれるＨ等の不純物を、膜中から脱離させることが可能となる。また、ウエハ２００上に形成された膜を緻密化させ、この膜の加工耐性をさらに高めることが可能となる。また、ウエハ２００上に形成された膜が大気中に暴露された際等における膜の誘電率増加を回避することも可能となる。

【0100】

＜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。

【0101】

例えば、以下に示す成膜シーケンスにより、ウエハ２００の表面に形成された凹部内を埋め込むように、シリコン炭化膜（ＳｉＣ膜）、ＳｉＣＮ膜、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）を形成してもよい。これらの場合においても、図４を用いて説明した上述の態様や上述の変形例と同様の効果が得られる。

【0102】

（ＢＣｌ_３→Ｐ→ＤＳＢ→Ｐ）×ｎ ⇒ ＳｉＣ
（ＢＣｌ_３→Ｐ→ＤＳＢ→Ｐ→ＴＳＡ→Ｐ）×ｎ ⇒ ＳｉＣＮ
（ＢＣｌ_３→Ｐ→ＤＳＢ→Ｐ→Ｏ_２→Ｐ）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣ
（ＢＣｌ_３→Ｐ→ＴＳＡ→Ｐ→ＤＳＢ→Ｐ→Ｏ_２→Ｐ）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ
（ＢＣｌ_３→Ｐ→ＤＳＢ→Ｐ→ＴＳＡ→Ｐ→Ｏ_２→Ｐ）×ｎ ⇒ ＳｉＯＣＮ

【0103】

基板処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、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、基板処理を迅速に開始できるようになる。

【0104】

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。

【0105】

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。

【0106】

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、処理条件にて成膜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。

【0107】

また、上述の態様や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の態様や変形例等の処理手順、処理条件と同様とすることができる。

【符号の説明】

【0108】

２００ ウエハ（基板）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】