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特許7599546基板処理方法、基板処理装置、プログラムおよび半導体装置の製造方法
(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】2024-12-05
(45)【発行日】2024-12-13
(54)【発明の名称】基板処理方法、基板処理装置、プログラムおよび半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20241206BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20241206BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
C23C16/455
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2023500456
(86)(22)【出願日】2021-02-19
(86)【国際出願番号】 JP2021006327
(87)【国際公開番号】W WO2022176155
(87)【国際公開日】2022-08-25
【審査請求日】2023-06-16
(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】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 匠
(72)【発明者】
【氏名】石橋 清久
(72)【発明者】
【氏名】村上 孝太郎
【審査官】宇多川 勉
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－０８２９８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２２２７２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１７０７５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０４３２６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－２５０４３５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｃ２３Ｃ １６／４５５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
（ａ）基板に対して、第１４族元素含有ガスを供給する工程と、（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する工程と、（ｃ）前記基板に対して、第１還元ガスを供給する工程と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する工程と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う工程と、
を有し、
（ｅ）における少なくとも最後の前記サイクルにおいて、（ｄ）における前記供給する時間が、（ａ）における前記供給する時間より長くする基板処理方法。
【請求項2】
（ｅ）における全ての前記サイクルにおいて、（ｄ）における前記供給する時間が、（ａ）における前記供給する時間より長い請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項3】
（ａ）基板に対して、第１４族元素含有ガスを供給する工程と、
（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する工程と、（ｃ）前記基板に対して、第１還元ガスを供給する工程と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する工程と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う工程と、
（ｆ）（ｅ）の後、前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する工程と、
を有する基板処理方法。
【請求項4】
（ｇ）（ａ）の前に、前記基板に対して、ハロシラン系ガスを供給する工程、を含む請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項5】
（ｇ）において、２種類の前記ハロシラン系ガスを供給する請求項４に記載の基板処理方法。
【請求項6】
（ｇ）において、前記ハロシラン系ガスを供給した後、第２還元ガスを供給する請求項４に記載の基板処理方法。
【請求項7】
前記第２還元ガスが、Ｓｉ元素を含有する請求項６に記載の基板処理方法。
【請求項8】
前記第１４族元素含有ガスが、ＳｉＨ４ガス、Ｓｉ２Ｈ６ガス、Ｓｉ３Ｈ８ガス、ＧｅＨ４ガス、Ｇｅ２Ｈ６ガスまたはＧｅ３Ｈ８ガスのいずれかである請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項9】
前記ドーパントガスが、Ｂ元素を含有する請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項10】
前記ドーパントガスが、Ｃｌ元素を含有する請求項９に記載の基板処理方法。
【請求項11】
前記第１還元ガスが、水素含有ガスである請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項12】
前記基板の表面に、前記基板の面内方向に延在する第１凹部が形成されている請求項１～請求項１１のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項13】
前記基板の表面に、前記第１凹部の長手方向に垂直に連通しており、かつ、前記基板の面内方向に延在する複数の第２凹部が形成されている請求項１２に記載の基板処理方法。
【請求項14】
基板に対して第１供給部より第１４族元素含有ガスを供給する第１供給系と、前記基板に対して第２供給部より第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する第２供給系と、
前記基板に対して第３供給部より第１還元ガスを供給する第３供給系と、
（ａ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する処理と、
（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、前記第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する処理と、（ｃ）前記基板に対して、前記第１還元ガスを供給する処理と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する処理と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う処理と、
（ｅ）における少なくとも最後の前記サイクルにおいて、（ｄ）における前記供給する時間を、（ａ）における前記供給する時間より長くする処理と、
を行わせるように、前記第１供給系、前記第２供給系、および前記第３供給系を制御する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15】
（ａ）基板に対して、第１４族元素含有ガスを供給する手順と、（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する手順と、（ｃ）前記基板に対して、第１還元ガスを供給する手順と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する手順と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う手順と、
（ｅ）における少なくとも最後の前記サイクルにおいて、（ｄ）における前記供給する時間を、（ａ）における前記供給する時間より長くする手順と、
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16】
（ａ）基板に対して、第１４族元素含有ガスを供給する工程と、（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する工程と、（ｃ）前記基板に対して、第１還元ガスを供給する工程と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する工程と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う工程と、
を有し、
（ｅ）における少なくとも最後の前記サイクルにおいて、（ｄ）における前記供給する時間を、（ａ）における前記供給する時間より長くする半導体装置の製造方法。
【請求項17】
基板に対して第１供給部より第１４族元素含有ガスを供給する第１供給系と、
前記基板に対して第２供給部より第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する第２供給系と、
前記基板に対して第３供給部より第１還元ガスを供給する第３供給系と、
（ａ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する処理と、
（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、前記第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する処理と、（ｃ）前記基板に対して、前記第１還元ガスを供給する処理と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する処理と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う処理と、
（ｆ）（ｅ）の後、前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する処理と、
を行わせるように、前記第１供給系、前記第２供給系、および前記第３供給系を制御する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】
（ａ）基板に対して、第１４族元素含有ガスを供給する手順と、
（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する手順と、（ｃ）前記基板に対して、第１還元ガスを供給する手順と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する手順と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う手順と、
（ｆ）（ｅ）の後、前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する手順と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う手順と、
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19】
（ａ）基板に対して、第１４族元素含有ガスを供給する工程と、
（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する工程と、（ｃ）前記基板に対して、第１還元ガスを供給する工程と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する工程と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う工程と、
（ｆ）（ｅ）の後、前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【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、基板上に膜を形成する処理が行われることがある（例えば、特開２０１０－１１８４６２号公報参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本開示の目的は、第１３族元素または第１５族元素でドープされ、かつ、第１４族元素を主元素として含む、表面粗さが小さな膜を基板上に形成することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本開示の一態様によれば、
（ａ）基板に対して、第１４族元素含有ガスを供給する工程と、
（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する工程と、（ｃ）前記基板に対して、第１還元ガスを供給する工程と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する工程と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う工程と、
を行う技術が提供される。
（ａ）基板に対して、第１４族元素含有ガスを供給する工程と、
（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する工程と、（ｃ）前記基板に対して、第１還元ガスを供給する工程と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する工程と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う工程と、
を行う技術が提供される。
【発明の効果】
【0005】
本開示によれば、表面粗さが小さな膜を基板上に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
＜本開示の一態様＞
以下、本開示の一態様について、図１～図６を参照しながら説明する。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、図１～図６を参照しながら説明する。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。
【0008】
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は温度調整器（加熱部）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
図１に示すように、処理炉２０２は温度調整器（加熱部）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
【0009】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料により構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。反応管２０３はヒータ２０７と同様に垂直に据え付けられている。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成される。処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成される。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。この処理室２０１内でウエハ２００に対する処理が行われる。
【0010】
処理室２０１内には、第１～第５供給部としてのノズル２４９ａ～２４９ｅ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～２４９ｅには、ガス供給管２３２ａ～２３２ｅがそれぞれ接続されている。ノズル２４９ａ～２４９ｅはそれぞれ異なるノズルであり、ノズル２４９ｂ，２４９ｄのそれぞれは、ノズル２４９ｃに隣接して設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｅのそれぞれは、ノズル２４９ｂ，ノズル２４９ｄの２４９ｃと隣接する側とは反対側に隣接して設けられている。
【0011】
ガス供給管２３２ａ～２３２ｅ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～２４１ｅおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ～２４３ｅがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ～２３２ｅのバルブ２４３ａ～２４３ｅよりも下流側には、ガス供給管２３２ｆ～２３２ｊがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｆ～２３２ｊには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｆ～２４１ｊおよびバルブ２４３ｆ～２４３ｊがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ～２３２ｅは、例えば、ＳＵＳ等の金属材料により構成されている。
【0012】
図２に示すように、ノズル２４９ａ～２４９ｅ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～２４９ｅ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２４９ｃ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，２４９ｄは、ノズル２４９ｃ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。また、ノズル２４９ａ，２４９ｅのそれぞれは、ノズル２４９ｂ，ノズル２４９ｄの２４９ｃと隣接する側とは反対側に、直線Ｌを、反応管２０３の内壁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２４９ｃ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２４９ｄ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。また、ノズル２４９ｅは、直線Ｌを挟んでノズル２４９ａと反対側に設けられているということもできる。ノズル２４９ｂ，２４９ｄは、直線Ｌを対称軸として線対称に配置されている。また、ノズル２４９ａ，２４９ｅ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～２４９ｅの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ～２５０ｅがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ～２５０ｅ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～２５０ｅ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。
【0013】
ガス供給管２３２ａからは、処理ガスとして、第１４族元素含有ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
【0014】
ガス供給管２３２ｂからは、ドーパントガスとして、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。
【0015】
ガス供給管２３２ｃからは、還元ガスとして、第１還元ガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。
【0016】
ガス供給管２３２ｄからは、処理ガスとして、第１ハロシラン系ガスが、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、ノズル２４９ｄを介して処理室２０１内へ供給される。
【0017】
ガス供給管２３２ｅからは、処理ガスとして、第２ハロシラン系ガスが、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、ノズル２４９ｅを介して処理室２０１内へ供給される。
【0018】
ガス供給管２３２ｆ～２３２ｊからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｆ～２４１ｊ、バルブ２４３ｆ～２４３ｊ、ガス供給管２３２ａ～２３２ｅ、ノズル２４９ａ～２４９ｅ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。
【0019】
主に、ガス供給管２３２ａ，２３２ｄ，２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ａ，２４１ｄ，２４１ｅ、バルブ２４３ａ，２４３ｄ，２４３ｅにより、処理ガス供給系が構成される。ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂを処理ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、還元ガス供給系が構成される。また、主に、ガス供給管２３２ｆ～２３２ｊ、ＭＦＣ２４１ｆ～２４１ｊ、バルブ２４３ｆ～２４３ｊにより、不活性ガス供給系が構成される。なお、本開示では、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａを含むガス供給系を、第１供給系とも称する。ガス供給管２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｆ、バルブ２４３ｆを第１供給系に含めて考えてもよい。また、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂを含むガス供給系を、第２供給系とも称する。ガス供給管２３２ｇ、ＭＦＣ２４１ｇ、バルブ２４３ｇを第２供給系に含めて考えてもよい。また、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃを含むガス供給系を、第３供給系とも称する。ガス供給管２３２ｈ、ＭＦＣ２４１ｈ、バルブ２４３ｈを第３供給系に含めて考えてもよい。また、ガス供給管２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄを含むガス供給系を、第３供給系とも称する。ガス供給管２３２ｉ、ＭＦＣ２４１ｉ、バルブ２４３ｉを第３供給系に含めて考えてもよい。また、ガス供給管２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅを含むガス供給系を、第３供給系とも称する。ガス供給管２３２ｊ、ＭＦＣ２４１ｊ、バルブ２４３ｊを第３供給系に含めて考えてもよい。
【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～２４３ｊやＭＦＣ２４１ａ～２４１ｊ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～２３２ｊのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ～２３２ｊ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ～２４３ｊの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ～２４１ｊ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～２３２ｊ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～２４９ｅ（ガス供給孔２５０ａ～２５０ｅ）と対向（対面）する位置に設けられている。排気口２３１ａは、反応管２０３の側壁の下部より上部に沿って、すなわち、ウエハ配列領域に沿って設けられていてもよい。排気口２３１ａには排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されている。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
【0022】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の下方には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。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。
【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）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理における各手順をコントローラ１２１に実行させ、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。本開示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～２４１ｊ、バルブ２４３ａ～２４３ｊ、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。
【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～２４１ｇによる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。
【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、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。本開示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、基板上に膜を形成する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、基板上に膜を形成する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。
【0031】
図４，図５に示す処理シーケンスでは、
基板としてのウエハ２００に対して、第１４族元素含有ガスを供給するステップＡと、
ウエハ２００に対して、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給するステップＢと、ウエハ２００に対して、第１還元ガスを供給するステップＣと、ウエハ２００に対して、第１４族元素含有ガスを供給するステップＤと、をこの順に含むサイクルをステップＡの後に所定回数（ｎ回、ｎは２以上の整数）行うステップＥと、
を行う。
更に、ステップＥの後に、ウエハ２００に対して、第１４族元素含有ガスを供給するステップＦを行う。
これにより、ウエハ２００上に、第１３族元素または第１５族元素が添加（ドープ）された、第１４族元素を主元素として含む膜を形成するステップ（膜形成ステップ）を行う。本開示では、第１３族元素または第１５族元素がドープされた、第１４族元素を主元素として含む膜を、ドープ膜とも称する。
基板としてのウエハ２００に対して、第１４族元素含有ガスを供給するステップＡと、
ウエハ２００に対して、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給するステップＢと、ウエハ２００に対して、第１還元ガスを供給するステップＣと、ウエハ２００に対して、第１４族元素含有ガスを供給するステップＤと、をこの順に含むサイクルをステップＡの後に所定回数（ｎ回、ｎは２以上の整数）行うステップＥと、
を行う。
更に、ステップＥの後に、ウエハ２００に対して、第１４族元素含有ガスを供給するステップＦを行う。
これにより、ウエハ２００上に、第１３族元素または第１５族元素が添加（ドープ）された、第１４族元素を主元素として含む膜を形成するステップ（膜形成ステップ）を行う。本開示では、第１３族元素または第１５族元素がドープされた、第１４族元素を主元素として含む膜を、ドープ膜とも称する。
【0032】
具体的には、膜形成ステップでは、
ウエハ２００に対してノズル２４９ａより処理ガスとしての第１４族元素含有ガスを供給するステップＡと、
ウエハ２００に対してノズル２４９ｂよりドーパントガスとしての第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給するステップＢと、ウエハ２００に対してノズル２４９ｃより第１還元ガスを供給するステップＣと、ウエハ２００に対してノズル２４９ａより処理ガスとしての第１４族元素含有ガスを供給するステップＡと、をこの順に含むサイクルをステップＡの後に所定回数行うステップＥと、
を行う。
更に、ウエハ２００に対してノズル２４９ａより処理ガスとしての第１４族元素含有ガスを供給するステップＦを行う。
ウエハ２００に対してノズル２４９ａより処理ガスとしての第１４族元素含有ガスを供給するステップＡと、
ウエハ２００に対してノズル２４９ｂよりドーパントガスとしての第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給するステップＢと、ウエハ２００に対してノズル２４９ｃより第１還元ガスを供給するステップＣと、ウエハ２００に対してノズル２４９ａより処理ガスとしての第１４族元素含有ガスを供給するステップＡと、をこの順に含むサイクルをステップＡの後に所定回数行うステップＥと、
を行う。
更に、ウエハ２００に対してノズル２４９ａより処理ガスとしての第１４族元素含有ガスを供給するステップＦを行う。
【0033】
また、図４，図５に示す成膜シーケンスでは、ステップＡの前に、ウエハ２００に対して、２種類のハロシラン系ガスを供給するステップＧを行う。これにより、ウエハ２００上に、シード層を形成するステップ（シード層形成ステップ）を行う。
【0034】
具体的には、シード層形成ステップでは、
ステップＡの前に、ウエハ２００に対してノズル２４９ｄより第１ハロシラン系ガスを供給するステップＧ１と、
ステップ１の後、ウエハ２００に対してノズル２４９ｅより第１ハロシラン系ガスとは異なる第２ハロシラン系ガスを供給するステップＧ２と、を行う。
ステップＡの前に、ウエハ２００に対してノズル２４９ｄより第１ハロシラン系ガスを供給するステップＧ１と、
ステップ１の後、ウエハ２００に対してノズル２４９ｅより第１ハロシラン系ガスとは異なる第２ハロシラン系ガスを供給するステップＧ２と、を行う。
【0035】
本開示では、上述の成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の変形例等の説明においても、同様の表記を用いる。
【0036】
第１ハロシランガス→第２ハロシランガス→第１４族元素含有ガス→（第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガス→第１還元ガス→第１４族元素含有ガス）×ｎ→第１４族元素含有ガス
【0037】
本開示において「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。本開示において「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。本開示において「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。本開示において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【0038】
（ウエハチャージおよびボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【0039】
（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の成膜温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。処理室２０１内の排気、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の成膜温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。また、回転機構２６７によるウエハ２００の回転を開始する。処理室２０１内の排気、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
【0040】
（シード層形成ステップ）
その後、シード層形成ステップとして、ステップ、すなわち、第１ハロシラン系ガスを供給するステップＧ１、第１ハロシラン系ガスとは異なる第２ハロシラン系ガスを供給するステップＧ２を順次実行する。
その後、シード層形成ステップとして、ステップ、すなわち、第１ハロシラン系ガスを供給するステップＧ１、第１ハロシラン系ガスとは異なる第２ハロシラン系ガスを供給するステップＧ２を順次実行する。
【0041】
［ステップＧ１］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対して、ノズル２４９ｄより第１ハロシラン系ガスを供給し、ノズル２４９ａ～２４９ｃ，２４９ｅのそれぞれより不活性ガスを供給する。
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対して、ノズル２４９ｄより第１ハロシラン系ガスを供給し、ノズル２４９ａ～２４９ｃ，２４９ｅのそれぞれより不活性ガスを供給する。
【0042】
具体的には、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へ第１ハロシラン系ガスを流す。第１ハロシラン系ガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整され、ノズル２４９ｄ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ハロシラン系ガスが供給される。また、このとき、バルブ２４３ｆ～２４３ｈ，２４３ｊを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｃ，２４９ｅ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。
【0043】
後述する処理条件下でウエハ２００に対して第１ハロシラン系ガスを供給することにより、第１ハロシラン系ガスの持つトリートメント作用（エッチング作用）により、ウエハ２００の表面から自然酸化膜や不純物等を除去することができ、この面を清浄化させることが可能となる。
【0044】
ウエハ２００の表面が清浄化された後、バルブ２４３ｄを閉じ、処理室２０１内へのハロシラン系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。このとき、バルブ２４３ｆ～２４３ｊを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｅを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給する。ノズル２４９ａ～２４９ｅより供給される不活性ガスは、パージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内がパージされる（パージステップ）。
【0045】
第１ハロシラン系ガスとしては、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガス、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８、略称：ＯＣＴＳ）ガス等のクロロシラン系ガスを用いることができる。また、第１ハロシラン系ガスとしては、例えば、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ４）ガス、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ４）ガス、テトラヨードシラン（ＳｉＩ４）ガス等を用いることができる。すなわち、第１ハロシラン系ガスとしては、例えば、クロロシラン系ガスの他、フルオロシラン系ガス、ブロモシラン系ガス、ヨードシラン系ガス等のハロシラン系ガスを用いることができる。
【0046】
［ステップＧ２］
ステップＧ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、清浄化されたウエハ２００の表面に対して、ノズル２４９ｅより第２ハロシラン系ガスを供給し、ノズル２４９ａ～２４９ｄのそれぞれより不活性ガスを供給する。
ステップＧ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、清浄化されたウエハ２００の表面に対して、ノズル２４９ｅより第２ハロシラン系ガスを供給し、ノズル２４９ａ～２４９ｄのそれぞれより不活性ガスを供給する。
【0047】
具体的には、バルブ２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｅ内へ第２ハロシラン系ガスを流す。第２ハロシラン系ガスは、ＭＦＣ２４１ｅにより流量調整され、ノズル２４９ｅ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ハロシラン系ガスが供給される。また、このとき、バルブ２４３ｆ～２４３ｉを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｄ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。
【0048】
後述する処理条件下でウエハ２００に対して第２ハロシラン系ガスを供給することにより、ステップＧ１で清浄化されたウエハ２００の表面に、第２ハロシラン系ガスに含まれるＳｉ元素を吸着させ、シード（核）を形成することが可能となる。後述する処理条件下では、ウエハ２００の表面に形成される核の結晶構造は、アモルファス（非晶質）となる。
【0049】
ウエハ２００の表面に核が形成された後、バルブ２４３ｅを閉じ、処理室２０１内への第２ハロシラン系ガスの供給を停止する。そして、ステップＧ１のパージステップ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。
【0050】
第２ハロシラン系ガスとして、第１ハロシラン系ガスについて上述したハロシラン系ガスを用いることができる。
【0051】
ステップＧ１における処理条件としては、
第１ハロシラン系ガス供給流量：１００～１０００ｓｃｃｍ
第１ハロシラン系ガス供給時間：１～３０分
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：１０００～３０００ｓｃｃｍ
処理温度（第１温度）：３００～５００℃
処理圧力：２～１０００Ｐａ
が例示される。
第１ハロシラン系ガス供給流量：１００～１０００ｓｃｃｍ
第１ハロシラン系ガス供給時間：１～３０分
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：１０００～３０００ｓｃｃｍ
処理温度（第１温度）：３００～５００℃
処理圧力：２～１０００Ｐａ
が例示される。
【0052】
ステップＧ２における処理条件としては、
第１ハロシラン系ガスまたは第２還元ガス供給流量：５０～１０００ｓｃｃｍ
第１ハロシラン系ガスまたは第２還元ガス供給時間：１０秒～５分
が例示される。他の処理条件は、ステップＧ１における処理条件と同様な処理条件とする。
第１ハロシラン系ガスまたは第２還元ガス供給流量：５０～１０００ｓｃｃｍ
第１ハロシラン系ガスまたは第２還元ガス供給時間：１０秒～５分
が例示される。他の処理条件は、ステップＧ１における処理条件と同様な処理条件とする。
【0053】
ここで、本開示における「２～１０００Ｐａ」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、「２～１０００Ｐａ」とは「２Ｐａ以上１０００Ｐａ以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。なお、処理温度とはウエハ２００の温度のことを意味し、処理圧力とは処理室２０１内の圧力のことを意味する。また、ガス供給流量：０ｓｃｃｍとは、その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。
【0054】
不活性ガスとしては、例えば、Ｎ２ガス、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、後述する昇温ステップや膜形成ステップ等においても同様である。
【0055】
（昇温ステップ）
シード層形成ステップが終了した後、処理室２０１内の温度を、上述の第１温度よりも高い第２温度へ変更させるように、ヒータ２０７の出力を調整する。本ステップを行う際、バルブ２４３ｆ～２４３ｊを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｅを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給し、処理室２０１内をパージする。処理室２０１内の温度が第２温度に到達して安定した後、後述する膜形成ステップを開始する。
シード層形成ステップが終了した後、処理室２０１内の温度を、上述の第１温度よりも高い第２温度へ変更させるように、ヒータ２０７の出力を調整する。本ステップを行う際、バルブ２４３ｆ～２４３ｊを開き、ノズル２４９ａ～２４９ｅを介して処理室２０１内へ不活性ガスを供給し、処理室２０１内をパージする。処理室２０１内の温度が第２温度に到達して安定した後、後述する膜形成ステップを開始する。
【0056】
（膜形成ステップ）
膜形成ステップとして、
第１４族元素含有ガスを供給するステップＡと、
第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給するステップＢと、第１還元ガスを供給するステップＣと、第１４族元素含有ガスを供給するステップＤと、をこの順に含むサイクルをステップＡの後に所定回数行うステップＥと、
を順次実行する。
更に、ステップＥの後、第１４族元素含有ガスを供給するステップＦを実行する。
膜形成ステップとして、
第１４族元素含有ガスを供給するステップＡと、
第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給するステップＢと、第１還元ガスを供給するステップＣと、第１４族元素含有ガスを供給するステップＤと、をこの順に含むサイクルをステップＡの後に所定回数行うステップＥと、
を順次実行する。
更に、ステップＥの後、第１４族元素含有ガスを供給するステップＦを実行する。
【0057】
［ステップＡ］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたシード層の表面に対して、ノズル２４９ａより第１４族元素含有ガスを供給し、ノズル２４９ｂ～２４９ｅのそれぞれより不活性ガスを供給する。
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成されたシード層の表面に対して、ノズル２４９ａより第１４族元素含有ガスを供給し、ノズル２４９ｂ～２４９ｅのそれぞれより不活性ガスを供給する。
【0058】
具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へ第１４族元素含有ガスを流す。第１４族元素含有ガスは、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。また、このとき、バルブ２４３ｇ～２４３ｊを開き、ノズル２４９ｂ～２４９ｅ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。
【0059】
後述する処理条件下でノズル２４９ａよりウエハ２００に対して第１４族元素含有ガスを供給することにより、ウエハ２００の表面上、すなわち、ウエハ２００上に形成されたシード層上に、第１４族元素を主元素として含む膜を形成することができる。
【0060】
ステップＡにおける処理条件としては、
第１４族元素含有ガス供給流量：１００～３０００ｓｃｃｍ
第１４族元素含有ガス供給時間：１～３０分
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：１００～２０００ｓｃｃｍ
処理温度（第２温度）：３００～６００℃
処理圧力：１～１０００Ｐａ
が例示される。ここに示した処理条件は、処理室２０１内において、第１４族元素含有ガスが単独で存在した場合に第１４族元素含有ガスが熱分解する条件、すなわち、ＣＶＤ反応が生じる条件である。すなわち、ここに示した処理条件は、ウエハ２００上への第１４族元素の吸着（堆積）にセルフリミットがかからない条件、つまり、ウエハ２００上への第１４族元素の吸着がノンセルフリミットとなる条件である。
第１４族元素含有ガス供給流量：１００～３０００ｓｃｃｍ
第１４族元素含有ガス供給時間：１～３０分
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：１００～２０００ｓｃｃｍ
処理温度（第２温度）：３００～６００℃
処理圧力：１～１０００Ｐａ
が例示される。ここに示した処理条件は、処理室２０１内において、第１４族元素含有ガスが単独で存在した場合に第１４族元素含有ガスが熱分解する条件、すなわち、ＣＶＤ反応が生じる条件である。すなわち、ここに示した処理条件は、ウエハ２００上への第１４族元素の吸着（堆積）にセルフリミットがかからない条件、つまり、ウエハ２００上への第１４族元素の吸着がノンセルフリミットとなる条件である。
【0061】
第１４族元素含有ガスとしては、例えば、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス、テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）ガス、ペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１２）ガス、ヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１４）ガス等の水素化ケイ素ガス、ゲルマン（ＧｅＨ４）ガス、ジゲルマン（Ｇｅ２Ｈ６）ガス、トリゲルマン（Ｇｅ３Ｈ８）ガス、テトラゲルマン（Ｇｅ４Ｈ１０）ガス、ペンタゲルマン（Ｇｅ５Ｈ１２）ガス、ヘキサゲルマン（Ｇｅ６Ｈ１４）ガス等の水素化ゲルマニウムガスを用いることができる。
第１４族元素含有ガスとしては、例えば、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス、ゲルマン（ＧｅＨ４）ガス、ジゲルマン（Ｇｅ２Ｈ６）ガス、またはトリゲルマン（Ｇｅ３Ｈ８）ガスのいずれかであることが好ましい。これらは比較的容易に反応（分解）するため、成膜速度を向上させることができる。
第１４族元素含有ガスとしては、例えば、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス、ゲルマン（ＧｅＨ４）ガス、ジゲルマン（Ｇｅ２Ｈ６）ガス、またはトリゲルマン（Ｇｅ３Ｈ８）ガスのいずれかであることが好ましい。これらは比較的容易に反応（分解）するため、成膜速度を向上させることができる。
【0062】
［ステップＥ］
ステップＥにおいて、下記のステップＢ，Ｃ，Ｄをこの順に含むサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは２以上の整数）行う。これにより、ウエハ２００上に、第１３族元素または第１５族元素がドープされ、かつ、第１４族元素を主元素として含む、表面粗さが小さな膜を形成することができる。
ステップＥにおいて、下記のステップＢ，Ｃ，Ｄをこの順に含むサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは２以上の整数）行う。これにより、ウエハ２００上に、第１３族元素または第１５族元素がドープされ、かつ、第１４族元素を主元素として含む、表面粗さが小さな膜を形成することができる。
【0063】
［ステップＢ］
ステップＡが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された、第１４族元素を主元素として含む膜の表面に対して、ノズル２４９ｂより第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給し、ノズル２４９ａ，２４９ｃ～２４９ｅのそれぞれより不活性ガスを供給する。
ステップＡが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された、第１４族元素を主元素として含む膜の表面に対して、ノズル２４９ｂより第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給し、ノズル２４９ａ，２４９ｃ～２４９ｅのそれぞれより不活性ガスを供給する。
【0064】
具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へドーパントガスを流す。ドーパントガスは、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。また、このとき、バルブ２４３ｆ，２４３ｈ～２４３ｊを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｃ～２４９ｅ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。
【0065】
後述する処理条件下でノズル２４９ｂよりウエハ２００に対してドーパントガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成された、第１４族元素を主元素として含む膜上に、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を主成分として含む膜を形成することができる。
【0066】
第１３族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスとしては、トリクロロボラン（ＢＣｌ３）ガス等の第１３族元素であってそれ単独で固体となる元素（硼素（Ｂ）等）を含むガス等を用いることができる。
また、第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスとしては、例えば、三塩化リン（ＰＣｌ３）ガス等の第１５族元素であってそれ単独で固体となる元素（Ｐ，砒素（Ａｓ）等）を含むガスを用いることができる。
また、第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスとしては、例えば、三塩化リン（ＰＣｌ３）ガス等の第１５族元素であってそれ単独で固体となる元素（Ｐ，砒素（Ａｓ）等）を含むガスを用いることができる。
【0067】
ドーパントガスとしては、Ｂ元素を含有するものが好ましい。例えば、ＢＣｌ３含有ガスを用いることにより、ウエハ２００の表面が微細構造を有する場合であっても、容易に成膜することができる。
【0068】
ドーパントガスとしては、Ｂ元素に加えて、Ｃｌ元素を含有するものが好ましい。例えば、第１４族元素を主元素として含む膜に吸着したＢＣｌ３のＣｌ元素は、第１４族元素含有ガスの上記膜への吸着を阻害するが、ステップＣで容易に還元されてＣｌ元素が脱離する。そのため、ステップＤ，ステップＦにおいて、第１４族元素含有ガスの上記膜への吸着が促進され、成膜速度を向上させることができる。
【0069】
［ステップＣ］
ステップＢが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を主成分として含む膜の表面に対して、ノズル２４９ｃより第１還元ガスを供給し、ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｄ，２４９ｅのそれぞれより不活性ガスを供給する。
ステップＢが終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を主成分として含む膜の表面に対して、ノズル２４９ｃより第１還元ガスを供給し、ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｄ，２４９ｅのそれぞれより不活性ガスを供給する。
【0070】
具体的には、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内へ第１還元ガスを流す。第１還元ガスは、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。また、このとき、バルブ２４３ｆ，２４３ｇ，２４３ｉ，２４３ｊを開き、ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｄ，２４９ｅ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。
【0071】
後述する処理条件下でノズル２４９ｃよりウエハ２００に対して第１還元ガスを供給することにより、ウエハ２００の表面上、すなわち、ウエハ２００上に形成された、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を主成分して含む膜のハロゲン元素を還元して取り除くことができる。これにより、第１３族元素または第１５族元素を主元素とする膜を形成することができる。
【0072】
第１還元ガスとしては、例えば、水素（Ｈ２）ガス、水素含有ガス、活性化した水素ガス等の水素系ガスを用いることができる。活性化した水素ガスとしては、例えば、プラズマにより活性化したものが挙げられる。
【0073】
第１還元ガスとしては、水素含有ガスを用いることが好ましい。これにより、第１４族元素含有ガスの膜への吸着を阻害するハロゲン元素が容易に還元されて脱離する。そのため、ステップＤ，ステップＦにおいて、第１４族元素の膜への吸着が促進され、成膜速度を向上させることができる。
【0074】
［ステップＤ］
ステップＣ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、第１３族元素または第１５族元素を主元素とする膜の表面に対して、ノズル２４９ａより第１４族元素含有ガスを供給し、ノズル２４９ｂ～２４９ｅのそれぞれより不活性ガスを供給する。
ステップＣ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、第１３族元素または第１５族元素を主元素とする膜の表面に対して、ノズル２４９ａより第１４族元素含有ガスを供給し、ノズル２４９ｂ～２４９ｅのそれぞれより不活性ガスを供給する。
【0075】
具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へ第１４族元素含有ガスを流す。第１４族元素含有ガスは、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。また、このとき、バルブ２４３ｇ～２４３ｊを開き、ノズル２４９ｂ～２４９ｅ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。
【0076】
後述する処理条件下でノズル２４９ａよりウエハ２００に対して第１４族元素含有ガスを供給することにより、ウエハ２００の表面上、すなわち、ウエハ２００上に形成された、第１３族元素または第１５族元素を主元素とする膜上に、第１４族元素を主元素とする膜を形成することができる。
【0077】
第１４族元素含有ガスとしては、ステップＡについて上述したものを用いることができる。
【0078】
ステップＢにおける処理条件としては、
ドーパントガス供給流量：１０～４００ｓｃｃｍ
ドーパントガス供給時間：１～３０分
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：３００～５０００ｓｃｃｍ
処理温度（第２温度）：３５０～５５０℃
処理圧力：０．１～１０００Ｐａ
が例示される。
ドーパントガス供給流量：１０～４００ｓｃｃｍ
ドーパントガス供給時間：１～３０分
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：３００～５０００ｓｃｃｍ
処理温度（第２温度）：３５０～５５０℃
処理圧力：０．１～１０００Ｐａ
が例示される。
【0079】
ステップＣにおける処理条件としては、
第１還元ガス供給流量：１０～３０００ｓｃｃｍ
第１還元ガス供給時間：１～３０分
が例示される。他の処理条件は、ステップＢにおける処理条件と同様な処理条件とする。
第１還元ガス供給流量：１０～３０００ｓｃｃｍ
第１還元ガス供給時間：１～３０分
が例示される。他の処理条件は、ステップＢにおける処理条件と同様な処理条件とする。
【0080】
ステップＤにおける処理条件としては、
第１４族元素含有ガス供給流量：１０～３０００ｓｃｃｍ
第１４族元素含有ガス供給時間：０．１～３０分
が例示される。他の処理条件は、ステップＢにおける処理条件と同様な処理条件とする。
第１４族元素含有ガス供給流量：１０～３０００ｓｃｃｍ
第１４族元素含有ガス供給時間：０．１～３０分
が例示される。他の処理条件は、ステップＢにおける処理条件と同様な処理条件とする。
【0081】
［ステップＦ］
ステップＥ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、第１４族元素を主元素として含む膜の表面に対して、ノズル２４９ａより第１４族元素含有ガスを供給し、ノズル２４９ｂ～２４９ｅのそれぞれより不活性ガスを供給する。
ステップＥ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、第１４族元素を主元素として含む膜の表面に対して、ノズル２４９ａより第１４族元素含有ガスを供給し、ノズル２４９ｂ～２４９ｅのそれぞれより不活性ガスを供給する。
【0082】
具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内へ第１４族元素含有ガスを流す。第１４族元素含有ガスは、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。また、このとき、バルブ２４３ｇ～２４３ｊを開き、ノズル２４９ｂ～２４９ｅ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。
【0083】
後述する処理条件下でノズル２４９ａよりウエハ２００に対して第１４族元素含有ガスを供給することにより、ウエハ２００の表面上、すなわち、ウエハ２００上に形成された、第１４族元素を主元素として含む膜上に、更に、第１４族元素を主元素として含む膜を形成することができる。
【0084】
第１４族元素含有ガスとしては、ステップＡについて上述したものを用いることができる。
【0085】
ステップＦにおける処理条件としては、
第１４族元素含有ガス供給流量：１０～５０００ｓｃｃｍ
第１４族元素含有ガス供給時間：１～３０分
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：３００～３０００ｓｃｃｍ
処理温度（第２温度）：３５０～５５０℃
処理圧力：０．１～１０００Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、ステップＢにおける処理条件と同様な処理条件とする。
第１４族元素含有ガス供給流量：１０～５０００ｓｃｃｍ
第１４族元素含有ガス供給時間：１～３０分
不活性ガス供給流量（ガス供給管毎）：３００～３０００ｓｃｃｍ
処理温度（第２温度）：３５０～５５０℃
処理圧力：０．１～１０００Ｐａ
が例示される。他の処理条件は、ステップＢにおける処理条件と同様な処理条件とする。
【0086】
（アフターパージおよび大気圧復帰）
Ｓｉ膜形成ステップが終了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれからパージガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａより排気する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
Ｓｉ膜形成ステップが終了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれからパージガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２３１ａより排気する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【0087】
（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）。
【0088】
（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。
【0089】
（ａ）膜形成ステップにおいて、ステップＡにより、シード層上に、第１４族元素を主元素として含む膜が形成される。これにより、ステップＢにおいて、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を主成分として含む膜を形成した際、表面粗さの増加を抑制することができる。
【0090】
（ｂ）ステップＣにより、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を主成分として含む膜のハロゲン元素を還元して取り除き、第１３族元素または第１５族元素を主元素として含む膜を形成することができる。そのため、ステップＤにおいて、第１４族元素含有ガスの膜への吸着がハロゲン元素により阻害されることを抑制することができる。
【0091】
（ｃ）ステップＤにより、第１３族元素または第１５族元素を主元素として含む膜上に、第１４族元素を主元素として含む膜をＣａｐ層として設けることにより、膜からのドーパント（すなわち、第１３族元素または第１５族元素）の抜けを抑制することができる。
【0092】
（ｄ）また、ステップＤにより、第１３族元素または第１５族元素を主元素として含む膜上に、第１４族元素を主元素として含む膜をＣａｐ層として設けることにより、膜からのドーパントの抜けによる、表面粗さの増加を抑制することができる。
【0093】
（ｅ）このようなステップＢ～ステップＤをこの順に含むサイクルを所定回数行うステップＥにより、第１３族元素または第１５族元素がドープされ、かつ、第１４族元素を主元素として含む、表面粗さが小さな膜を形成することができる。
【0094】
（ｆ）膜形成ステップにおいて、更にステップＦを行うことにより、ウエハ２００上の膜のＣａｐ層を厚くすることができ、膜からのドーパントの抜けを更に抑制することができる。
【0095】
（ｇ）シード層形成ステップにおいて、シード層を形成することにより、ウエハ２００上に形成される膜の表面粗さを小さくすることができる。
【0096】
（４）変形例
本態様における成膜ステップは、図４，図５に示す態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。これらの変形例は任意に組み合わせることができる。特に説明がない限り、各変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の基板処理シーケンスの各ステップにおける処理手順、処理条件と同様とすることができる。
本態様における成膜ステップは、図４，図５に示す態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。これらの変形例は任意に組み合わせることができる。特に説明がない限り、各変形例の各ステップにおける処理手順、処理条件は、上述の基板処理シーケンスの各ステップにおける処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【0097】
【0098】
【0099】
（変形例３）
図４，図５に示す成膜シーケンスでは、ステップＢにおいて、第１３元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントを用いたが、第１３元素または第１５族元素の非ハロゲン化合物、例えば、水素化物を含有するドーパントを用いてよい。
第１３元素の水素化物を含有するドーパントガスとしては、ボラン（ＢＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス等の第１３族元素であってそれ単独で固体となる元素（硼素（Ｂ）等）を含むガス等を用いることができる。
また、第１５族元素の水素化物を含有するドーパントガスとしては、ホスフィン（ＰＨ３、略称：ＰＨ）ガス、アルシン（ＡｓＨ３）ガス等の第１５族元素であってそれ単独で固体となる元素（Ｐ，砒素（Ａｓ）等）を含むガスを用いることができる。
なお、第１３元素または第１５族元素の非ハロゲン化合物の場合、本開示における第１５族元素には、窒素（Ｎ）は含まない元素が選択される。
図４，図５に示す成膜シーケンスでは、ステップＢにおいて、第１３元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントを用いたが、第１３元素または第１５族元素の非ハロゲン化合物、例えば、水素化物を含有するドーパントを用いてよい。
第１３元素の水素化物を含有するドーパントガスとしては、ボラン（ＢＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス等の第１３族元素であってそれ単独で固体となる元素（硼素（Ｂ）等）を含むガス等を用いることができる。
また、第１５族元素の水素化物を含有するドーパントガスとしては、ホスフィン（ＰＨ３、略称：ＰＨ）ガス、アルシン（ＡｓＨ３）ガス等の第１５族元素であってそれ単独で固体となる元素（Ｐ，砒素（Ａｓ）等）を含むガスを用いることができる。
なお、第１３元素または第１５族元素の非ハロゲン化合物の場合、本開示における第１５族元素には、窒素（Ｎ）は含まない元素が選択される。
【0100】
【0101】
（変形例５）
ステップＥにおける少なくとも最後のサイクルにおいて、ステップＤにおける第１４族元素含有ガス供給時間は、ステップＡにおける第１４族元素含有ガス供給時間より長く設定してよい。これにより、ステップＡにおける成膜時間を短縮しつつ、ステップＥにおいて形成されるＣａｐ層を厚くすることで、ウエハ２００上の膜からのドーパントの抜けを抑制することができる。
また、ステップＥにおける全てのサイクルにおいて、ステップＤにおける第１４族元素含有ガス供給時間は、ステップＡにおける第１４族元素含有ガス供給時間より長く設定してよい。これにより、ステップＤで形成される全ての膜を厚くすることできるため、ウエハ２００上の膜からのドーパントの抜けを更に抑制することができる。
ステップＥにおける少なくとも最後のサイクルにおいて、ステップＤにおける第１４族元素含有ガス供給時間は、ステップＡにおける第１４族元素含有ガス供給時間より長く設定してよい。これにより、ステップＡにおける成膜時間を短縮しつつ、ステップＥにおいて形成されるＣａｐ層を厚くすることで、ウエハ２００上の膜からのドーパントの抜けを抑制することができる。
また、ステップＥにおける全てのサイクルにおいて、ステップＤにおける第１４族元素含有ガス供給時間は、ステップＡにおける第１４族元素含有ガス供給時間より長く設定してよい。これにより、ステップＤで形成される全ての膜を厚くすることできるため、ウエハ２００上の膜からのドーパントの抜けを更に抑制することができる。
【0102】
ステップＤにおける第１４族元素含有ガス供給時間は、例えば、ステップＡにおける第１４族元素含有ガス供給時間の１～１０倍であってよい。
【0103】
（変形例６）
図４，図５に示す成膜シーケンスでは、ステップＧにおいて、ステップＧ１，Ｇ２をこの順に１回ずつ実施する例について説明したが、ステップＧ１，Ｇ２を交互に、すなわち、同期させることなく非同時に行うサイクルを所定回数（ｍ回、ｍは１以上の整数）行ってよい。これにより、ウエハ２００上に、上述の核が高密度に形成されてなるシード層を形成することができる。
図４，図５に示す成膜シーケンスでは、ステップＧにおいて、ステップＧ１，Ｇ２をこの順に１回ずつ実施する例について説明したが、ステップＧ１，Ｇ２を交互に、すなわち、同期させることなく非同時に行うサイクルを所定回数（ｍ回、ｍは１以上の整数）行ってよい。これにより、ウエハ２００上に、上述の核が高密度に形成されてなるシード層を形成することができる。
【0104】
【0105】
（変形例８）
図４，図５に示す成膜シーケンスでは、ステップＧのステップＧ２において、第２ハロシラン系ガスを供給する例について説明したが、第２ハロシラン系ガスの代わりに第２還元ガスを供給してよい。第２ハロシラン系ガスの代わりに第２還元ガスを供給する場合、第２ハロシラン系ガスを用いる場合と同様の処理手順でステップＧ２を行ってよい。
図４，図５に示す成膜シーケンスでは、ステップＧのステップＧ２において、第２ハロシラン系ガスを供給する例について説明したが、第２ハロシラン系ガスの代わりに第２還元ガスを供給してよい。第２ハロシラン系ガスの代わりに第２還元ガスを供給する場合、第２ハロシラン系ガスを用いる場合と同様の処理手順でステップＧ２を行ってよい。
【0106】
第２還元ガスとしては、例えば、水素（Ｈ２）ガス、モノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス、テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）ガス、ペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１２）ガス、ヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１４）ガス等の水素化ケイ素ガスを用いることができる。第２還元ガスとしては、Ｓｉ元素を含有するものを用いてよい。第２還元ガスを用いることにより、ウエハ２００上に形成される膜の表面粗さを小さくすることができる。
【0107】
第２還元ガスがＳｉ元素を含む場合、ステップＧ１で清浄化されたウエハ２００の表面に、第２還元ガスに含まれるＳｉを吸着させ、シード（核）を形成することが可能となる。また、第２還元ガスに含まれるＨ元素により、ステップＧ１で清浄化されたウエハ２００の表面の、第１ハロシランガスに由来するハロゲン元素を還元して取り除くことができる。これにより、ウエハ２００上に形成される膜の表面粗さを小さくすることができる。
【0108】
（変形例９）
膜形成ステップにおいて、例えば、以下に示す成膜シーケンスにより、ウエハ２００上に膜を形成してよい。
膜形成ステップにおいて、例えば、以下に示す成膜シーケンスにより、ウエハ２００上に膜を形成してよい。
【0109】
ＭＳ→（ＢＣｌ３→Ｈ２→ＭＳ）×ｎ
ＭＳ→（ＢＣｌ３→Ｈ２→ＭＳ）×ｎ→ＭＳ
ＭＳ→（ＢＣｌ３→Ｈ２→ＭＳ）×ｎ→ＭＳ
【0110】
（変形例１０）
シード層形成ステップ、すなわち、ステップＧにおいて、例えば、以下に示す成膜シーケンスにより、ウエハ２００上にシード層を形成してよい。
シード層形成ステップ、すなわち、ステップＧにおいて、例えば、以下に示す成膜シーケンスにより、ウエハ２００上にシード層を形成してよい。
【0111】
（ＭＳ→ＨＣＤＳ）×ｍ
（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｍ
（ＨＣＤＳ→Ｈ２）×ｍ
（ＨＣＤＳ→ＳｉＨ４）×ｍ
（ＨＣＤＳ→Ｓｉ２Ｈ６）×ｍ
（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｍ
（ＨＣＤＳ→Ｈ２）×ｍ
（ＨＣＤＳ→ＳｉＨ４）×ｍ
（ＨＣＤＳ→Ｓｉ２Ｈ６）×ｍ
【0112】
（変形例１１）
基板としてのウエハ２００は、予め表面に微細加工が施されて、微細構造を有するものであってよい。例えば、図６に示すように、ウエハ２００の表面に、ウエハ２００の面に対して垂直方向に延在する第１凹部Ｄ１が形成されていてよい。また、例えば、図６に示すように、第１凹部Ｄ１の長手方向に垂直に連通しており、かつ、ウエハ２００の面内方向に延在する複数の第２凹部Ｄ２が形成されていてよい。第１凹部Ｄ１は、トレンチやホールを意味し、第２凹部Ｄ２は、トレンチやホール内に形成されたフローティングゲートが形成される空間を意味する。本開示の膜形成ステップでは、この第１凹部Ｄ１や第２凹部Ｄ２内に膜が形成される。本開示の膜形成ステップにより、ウエハ２００が微細構造を有する場合であっても、表面粗さが小さい膜を形成することができる。即ち、第１凹部Ｄ１と第２凹部Ｄ２内に、均一に膜を形成することが可能となる。
基板としてのウエハ２００は、予め表面に微細加工が施されて、微細構造を有するものであってよい。例えば、図６に示すように、ウエハ２００の表面に、ウエハ２００の面に対して垂直方向に延在する第１凹部Ｄ１が形成されていてよい。また、例えば、図６に示すように、第１凹部Ｄ１の長手方向に垂直に連通しており、かつ、ウエハ２００の面内方向に延在する複数の第２凹部Ｄ２が形成されていてよい。第１凹部Ｄ１は、トレンチやホールを意味し、第２凹部Ｄ２は、トレンチやホール内に形成されたフローティングゲートが形成される空間を意味する。本開示の膜形成ステップでは、この第１凹部Ｄ１や第２凹部Ｄ２内に膜が形成される。本開示の膜形成ステップにより、ウエハ２００が微細構造を有する場合であっても、表面粗さが小さい膜を形成することができる。即ち、第１凹部Ｄ１と第２凹部Ｄ２内に、均一に膜を形成することが可能となる。
【0113】
＜他の態様＞
以上、本開示の態様を具体的に説明した。但し、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。但し、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。
【0114】
上述の態様では、ノズル２４９ａ～２４９ｅが隣接（近接）して設けられている例について説明したが、本開示はこのような態様に限定されない。例えば、ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｄ，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のうち、ノズル２４９ｃから離れた位置に設けられていてもよい。
【0115】
上述の態様では、第１～第５供給部がノズル２４９ａ～２４９ｅにより構成され、処理室２０１内に５本のノズルが設けられる例について説明したが、本開示はこのような態様に限定されない。例えば、第１～第５供給部のうち少なくともいずれかの供給部が２本以上のノズルにより構成されていてもよい。また、処理室２０１内に第１～第５供給部以外のノズルを新たに設け、このノズルを用いて不活性ガスや各種処理ガスをさらに供給するようにしてもよい。処理室２０１内にノズル２４９ａ～２４９ｅ以外のノズルを設ける場合、この新たに設けるノズルは、平面視において排気口２３１ａと対向する位置に設けてもよく、対向しない位置に設けてもよい。すなわち、新たに設けるノズルは、ノズル２４９ａ～２４９ｅから離れた位置であって、例えば、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のうち、ウエハ２００の外周に沿ってノズル２４９ａ～２４９ｅと排気口２３１ａとの間の中間位置、或いは、その中間位置の近傍の位置に設けてもよい。
【0116】
基板処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、処理を迅速に開始できるようになる。
【0117】
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。
【0118】
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。
【0119】
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シーケンス、処理条件にて成膜を行うことができ、これらと同様の効果が得られる。
【0120】
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、上述の態様の処理手順、処理条件と同様とすることができる。
【0121】
本開示で述べた各種効果は、基板上への膜形成を、基板に対して供給した処理ガスが熱分解するような条件下（セルフリミットがかからない条件下）だけでなく、基板に対して供給した処理ガスが熱分解しないような条件下（セルフリミットがかかる条件下）でも同様の傾向で得られることとなる。ただし、上述の各種効果のうち、特に、面内膜厚分布の調整に関する効果は、基板上への膜形成を、基板に対して供給した処理ガスが熱分解し、ＣＶＤ反応が生じる条件下で行う場合に、特に効果的に得られる。
【0122】
＜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。
【0123】
（付記１）
本開示の一態様によれば、
（ａ）基板に対して、第１４族元素含有ガスを供給する工程と、
（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する工程と、（ｃ）前記基板に対して、第１還元ガスを供給する工程と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する工程と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本開示の一態様によれば、
（ａ）基板に対して、第１４族元素含有ガスを供給する工程と、
（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する工程と、（ｃ）前記基板に対して、第１還元ガスを供給する工程と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する工程と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【0124】
（付記２）
付記１に記載の方法であって、
（ｅ）における少なくとも最後の前記サイクルにおいて、（ｄ）における前記供給する時間が、（ａ）における前記供給する時間より長い。
付記１に記載の方法であって、
（ｅ）における少なくとも最後の前記サイクルにおいて、（ｄ）における前記供給する時間が、（ａ）における前記供給する時間より長い。
【0125】
（付記３）
付記２に記載の方法であって、
（ｅ）における全ての前記サイクルにおいて、（ｄ）における前記供給する時間が、（ａ）における前記供給する時間より長い。
付記２に記載の方法であって、
（ｅ）における全ての前記サイクルにおいて、（ｄ）における前記供給する時間が、（ａ）における前記供給する時間より長い。
【0126】
（付記４）
付記１～３のいずれか１つに記載の方法であって、
（ｆ）（ｅ）の後、前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する工程、を含む。
付記１～３のいずれか１つに記載の方法であって、
（ｆ）（ｅ）の後、前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する工程、を含む。
【0127】
（付記５）
付記１～４のいずれか１つに記載の方法であって、
（ｇ）（ａ）の前に、前記基板に対して、ハロシラン系ガスを供給する工程、を含む。
付記１～４のいずれか１つに記載の方法であって、
（ｇ）（ａ）の前に、前記基板に対して、ハロシラン系ガスを供給する工程、を含む。
【0128】
（付記６）
付記５に記載の方法であって、
（ｇ）において、２種類の前記ハロシラン系ガスを供給する。
付記５に記載の方法であって、
（ｇ）において、２種類の前記ハロシラン系ガスを供給する。
【0129】
（付記７）
付記５に記載の方法であって、
（ｇ）において、前記ハロシラン系ガスを供給した後、第２還元ガスを供給する。
付記５に記載の方法であって、
（ｇ）において、前記ハロシラン系ガスを供給した後、第２還元ガスを供給する。
【0130】
（付記８）
付記７に記載の方法であって、
前記第２還元ガスが、Ｓｉ元素を含有する。
付記７に記載の方法であって、
前記第２還元ガスが、Ｓｉ元素を含有する。
【0131】
（付記９）
付記１～８のいずれか１つに記載の方法であって、
前記第１４族元素含有ガスが、ＳｉＨ４ガス、Ｓｉ２Ｈ６ガス、Ｓｉ３Ｈ８ガス、ＧｅＨ４ガス、Ｇｅ２Ｈ６ガスまたはＧｅ３Ｈ８ガスのいずれかである請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
付記１～８のいずれか１つに記載の方法であって、
前記第１４族元素含有ガスが、ＳｉＨ４ガス、Ｓｉ２Ｈ６ガス、Ｓｉ３Ｈ８ガス、ＧｅＨ４ガス、Ｇｅ２Ｈ６ガスまたはＧｅ３Ｈ８ガスのいずれかである請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【0132】
（付記１０）
付記１～９のいずれか１つに記載の方法であって、
前記ドーパントガスが、Ｂ元素を含有する。
付記１～９のいずれか１つに記載の方法であって、
前記ドーパントガスが、Ｂ元素を含有する。
【0133】
（付記１１）
付記１０に記載の方法であって、
前記ドーパントガスが、Ｃｌ元素を含有する。
付記１０に記載の方法であって、
前記ドーパントガスが、Ｃｌ元素を含有する。
【0134】
（付記１２）
付記１～１１のいずれか１つに記載の方法であって、
前記第１還元ガスが、水素含有ガスである。
付記１～１１のいずれか１つに記載の方法であって、
前記第１還元ガスが、水素含有ガスである。
【0135】
（付記１３）
付記１～１２のいずれか１つに記載の方法であって、
前記基板の表面に、前記基板の面内方向に延在する第１凹部が形成されている。
付記１～１２のいずれか１つに記載の方法であって、
前記基板の表面に、前記基板の面内方向に延在する第１凹部が形成されている。
【0136】
（付記１４）
付記１３に記載の方法であって、
前記基板の表面に、前記第１凹部の長手方向に垂直に連通しており、かつ、前記基板の面内方向に延在する複数の第２凹部が形成されている。
付記１３に記載の方法であって、
前記基板の表面に、前記第１凹部の長手方向に垂直に連通しており、かつ、前記基板の面内方向に延在する複数の第２凹部が形成されている。
【0137】
（付記１５）
本開示の他の態様によれば、
（ａ）基板に対して、第１４族元素含有ガスを供給する工程と、
（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、第１３族元素または第１５族元素含有ガスを供給する工程と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する工程と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本開示の他の態様によれば、
（ａ）基板に対して、第１４族元素含有ガスを供給する工程と、
（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、第１３族元素または第１５族元素含有ガスを供給する工程と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する工程と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【0138】
（付記１６）
本開示の他の態様によれば、
基板が処理される処理室と、
前記処理室内の基板に対して第１供給部より第１４族元素含有ガスを供給する第１供給系と、
前記処理室内の基板に対して第２供給部より第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する第２供給系と、
前記処理室内の基板に対して第３供給部より第１還元ガスを供給する第３供給系と、
前記処理室内において、
（ａ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する処理と、
（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、前記第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する処理と、（ｃ）前記基板に対して、前記第１還元ガスを供給する処理と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する処理と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う処理と、
を行わせるように、前記第１供給系、前記第２供給系、および前記第３供給系を制御する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、
前記処理室内の基板に対して第１供給部より第１４族元素含有ガスを供給する第１供給系と、
前記処理室内の基板に対して第２供給部より第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する第２供給系と、
前記処理室内の基板に対して第３供給部より第１還元ガスを供給する第３供給系と、
前記処理室内において、
（ａ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する処理と、
（ｅ）（ｂ）前記基板に対して、前記第１３族元素または第１５族元素のハロゲン化物を含有するドーパントガスを供給する処理と、（ｃ）前記基板に対して、前記第１還元ガスを供給する処理と、（ｄ）前記基板に対して、前記第１４族元素含有ガスを供給する処理と、をこの順に含むサイクルを（ａ）の後に所定回数行う処理と、
を行わせるように、前記第１供給系、前記第２供給系、および前記第３供給系を制御する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。
【0139】
（付記１７）
本開示の他の態様によれば、
付記１における各手順（各工程）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、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。
本開示の他の態様によれば、
付記１における各手順（各工程）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、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。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
