(57)【要約】【課題】  処理容器の外部に設けられた加熱部を用いて加熱した基板上に薄膜を形成する際、基板の加熱条件を安定させ、成膜処理の品質を向上させる。【解決手段】  内部で基板に対する処理が行われる処理容器と、処理容器の外部に設けられ、輻射熱を照射することで処理容器内の基板を加熱する加熱部と、処理容器内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、を有し、処理容器の外壁の少なくとも一部には、加熱部からの輻射熱の吸収を飽和させる熱吸収層が形成されている。【選択図】  図１
2014185363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部で基板に対する処理が行われる処理容器と、
前記処理容器の外部に設けられ、輻射熱を照射することで前記処理容器内の基板を加熱する加熱部と、
前記処理容器内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、を有し、
前記処理容器の外壁の少なくとも一部には、前記加熱部からの輻射熱の吸収を飽和させる熱吸収層が形成されている基板処理装置。
【請求項２】
内部で基板に対する処理が行われる処理容器であって、
外部の加熱部から輻射熱が照射されることによって内部に収容した基板が加熱され、原料ガス供給系によって内部に原料ガスが供給されるように構成され、
外壁の少なくとも一部には、前記加熱部からの輻射熱の吸収を飽和させる熱吸収層が形成されている処理容器。
【請求項３】
加熱部から照射された輻射熱の吸収を飽和させる熱吸収層が外壁の少なくとも一部に形成された処理容器内に基板を搬入する工程と、
前記処理容器の外部に設けられた前記加熱部から輻射熱を照射させることで前記処理容器内の前記基板を加熱し、前記処理容器内の前記基板に対して原料ガスを供給することで、前記基板上に薄膜を形成する工程と、
薄膜形成後の前記基板を前記処理容器外に搬出する工程と、
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】
この発明は、基板上に薄膜を形成する処理を行う基板処理装置、処理容器および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、処理容器内の加熱された基板に対して原料ガスを供給することで、基板上に薄膜を形成する基板処理工程が行われることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
処理容器の外部に設けられた加熱部を用いて基板を加熱する場合、基板の加熱は、主に次に示す３つの加熱経路により行われることとなる。すなわち、加熱部から照射される輻射熱（以下、一次輻射熱ともいう）が処理容器を透過して基板に対して照射されることにより、また、加熱された処理容器から発せされる輻射熱（以下、二次輻射熱ともいう）が基板に対して照射されることにより、また、処理容器内の高温雰囲気に基板が接触することにより、基板の加熱が行われることとなる。
【０００４】
ここで、上述の基板処理工程を行うと、基板上に薄膜が形成されるだけでなく、処理容器の内壁にも薄膜が形成されることとなる（以下、処理容器の内壁に形成される薄膜を堆積膜ともいう）。この堆積膜は、加熱部から照射される一次輻射熱の少なくとも一部を吸収或いは反射するように作用する。そのため、例えば、基板処理工程を繰り返すことで堆積膜の厚さが変化すると、基板に対して照射される一次輻射熱の量（強度）、つまり、基板の加熱条件が次第に変化し、成膜処理の品質に影響を与えることがある。また、例えば、処理容器内に形成された堆積膜を除去するクリーニング工程を行うと、クリーニング工程の前後で基板に対して照射される一次輻射熱の量が大きく変化することとなり、成膜処理の品質に与える影響が大きくなる。
【０００５】
本発明の目的は、処理容器の外部に設けられた加熱部を用いて加熱した基板上に薄膜を形成する際、基板の加熱条件を安定させ、成膜処理の品質を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
内部で基板に対する処理が行われる処理容器と、
前記処理容器の外部に設けられ、輻射熱を照射することで前記処理容器内の基板を加熱する加熱部と、
前記処理容器内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、を有し、
前記処理容器の外壁の少なくとも一部には、前記加熱部からの輻射熱の吸収を飽和させる熱吸収層が形成されている基板処理装置が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、
内部で基板に対する処理が行われる処理容器であって、
外部の加熱部から輻射熱が照射されることによって内部に収容した基板が加熱され、原料ガス供給系によって内部に原料ガスが供給されるように構成され、
外壁の少なくとも一部には、前記加熱部からの輻射熱の吸収を飽和させる熱吸収層が形成されている処理容器が提供される。
【０００８】
本発明のさらに他の態様によれば、
加熱部から照射された輻射熱の吸収を飽和させる熱吸収層が外壁の少なくとも一部に形成された処理容器内に基板を搬入する工程と、
前記処理容器の外部に設けられた前記加熱部から輻射熱を照射させることで前記処理容器内の前記基板を加熱し、前記処理容器内の前記基板に対して原料ガスを供給することで、前記基板上に薄膜を形成する工程と、
薄膜形成後の前記基板を前記処理容器外に搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、処理容器の外部に設けられた加熱部を用いて加熱した基板上に薄膜を形成する際、基板の加熱条件を安定させ、成膜処理の品質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係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２】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図１のＡ−Ａ線断面図で示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係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】本発明の一実施形態に係る基板処理工程、クリーニング工程およびクリーニング工程のフロー図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る基板処理工程におけるガス供給のタイミングを示す図である。
【図６】処理容器の外壁に形成される熱吸収層の膜厚と、基板を照射する一次輻射熱の量（強度）と、の関係を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
（１）基板処理装置の構成
図１は、本実施形態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２０２部分を縦断面図で示している。図２は、本実施形態で好適に用いられる縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を図１のＡ−Ａ線断面図で示している。
【００１３】
図１に示されているように、処理炉２０２は加熱手段（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、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。なお、ヒータ２０７は、後述するようにガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
【００１４】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する反応管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、ヒータ２０７から照射される輻射熱（一次輻射熱）を透過させる透光性と耐熱性とを有する材料からなり、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が形成されており、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
【００１５】
なお、反応管２０３の外壁の少なくとも一部、具体的には、反応管２０３の外壁のヒータ２０７と対向（対面）する部分であって、反応管２０３の外壁の側壁及び外壁の天井部には、バッファ層としての熱吸収層３００が形成（コーティング）されている。つまり、反応管２０３の外壁のうち、ヒータ２０７からの輻射熱が届く部分に、熱吸収層３００が形成されている。熱吸収層３００の厚さは、熱吸収層３００および反応管２０３を透過してウエハ２００に対して照射されるヒータ２０７からの一次輻射熱の量（強度）が、熱吸収層３００の厚さに依存しなくなるような領域の厚さ、つまり、ヒータ２０７から照射される一次輻射熱の吸収を飽和させるような厚さに設定されている。図６は、反応管２０３の外壁に形成される熱吸収層３００の厚さと、ウエハ２００に対して照射される一次輻射熱の量と、の関係を例示する図である。ヒータ２０７から照射される一次輻射熱の吸収を熱吸収層３００が飽和させることで、後述する基板処理工程において、ウエハ２００の加熱は、主に、２つの加熱経路により行われることとなる。すなわち、ウエハ２００の加熱は、主に、熱吸収層３００が一次輻射熱を吸収することで加熱された反応管２０３から発せられウエハ２００に対して照射される輻射熱（二次輻射熱）と、反応管２０３内の雰囲気にウエハ２００が接触することによる伝熱と、によって行われることとなる。
【００１６】
なお、熱吸収層３００は、後述する基板処理工程において反応管２０３の内壁に形成される堆積膜を構成する物質（或いはウエハ２００上に形成される薄膜を構成する物質）と、光学的に同等な特性を有する物質により構成することができる。例えば、熱吸収層３００は、上述の堆積膜を構成する物質（或いはウエハ２００上に形成される薄膜を構成する物質）と、ヒータ２０７から照射される一次輻射熱の吸収係数が同等な物質により構成することができる。また、例えば、熱吸収層３００は、上述の堆積膜を構成する物質（或いはウエハ２００上に形成される薄膜を構成する物質）と、ヒータ２０７から照射される一次輻射熱の反射率が同等な物質により構成することができる。
【００１７】
なお、後述する基板処理工程のように、ウエハ２００上にアモルファスシリコン膜やポリシリコン膜を形成する場合、反応管２０３の内壁にも、主としてアモルファスシリコンやポリシリコンにより構成される堆積膜が形成されることとなる。この場合、熱吸収層３００を、例えば、アモルファスシリコン或いはポリシリコンにより構成することができる。なお、アモルファスシリコンは、ポリシリコンよりも一次輻射熱の吸収係数が高い。熱吸収層３００をこれらの物質により構成した場合、熱吸収層３００の厚さを、例えば、０．８μｍ以上、好ましくは１μｍ以上の厚さとすることで、熱吸収層３００により、ヒータ２０７からの一次輻射熱の吸収を飽和させることが可能となる。
【００１８】
処理室２０１内には、第１ノズル２４９ａ、第２ノズル２４９ｂが反応管２０３の下部を貫通するように設けられている。第１ノズル２４９ａ、第２ノズル２４９ｂには、第１ガス供給管２３２ａ、第２ガス供給管２３２ｂがそれぞれ接続されている。また、第１ガス供給管２３２ａには、第３ガス供給管２３２ｃが接続されている。このように、反応管２０３には２本のノズル２４９ａ，２４９ｂと、３本のガス供給管２３２ａ〜２３２ｃが設けられており、処理室２０１内へ複数種類、ここでは３種類のガスを供給することができるように構成されている。
【００１９】
なお、反応管２０３の下方に、反応管２０３を支持する金属製のマニホールドを設け、各ノズルを、この金属製のマニホールドの側壁を貫通するように設けるようにしてもよい。この場合、この金属製のマニホールドに、さらに後述する排気管２３１を設けるようにしてもよい。なお、この場合であっても、排気管２３１を金属製のマニホールドではなく、反応管２０３の下部に設けるようにしてもよい。このように、処理炉２０２の炉口部を金属製とし、この金属製の炉口部にノズル等を取り付けるようにしてもよい。
【００２０】
第１ガス供給管２３２ａには、上流方向から順に、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、及び開閉弁であるバルブ２４３ａが設けられている。また、第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａよりも下流側には、第３ガス供給管２３２ｃが接続されている。この第３ガス供給管２３２ｃには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｃが設けられている。また、第２ガス供給管２３２ａにおける第３ガス供給管２３２ｃとの接続箇所よりも下流側には、第１不活性ガス供給管２３２ｄが接続されている。この第１不活性ガス供給管２３２ｄには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｄ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。また、第１ガス供給管２３２ａの先端部には、上述の第１ノズル２４９ａが接続されている。第１ノズル２４９ａは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、第１ノズル２４９ａ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設けられている。第１ノズル２４９ａはＬ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部は反応管２０３の下部側壁を貫通するように設けられており、その垂直部は少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。第１ノズル２４９ａの側面にはガスを供給するガス供給孔２５０ａが設けられている。ガス供給孔２５０ａは反応管２０３の中心を向く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。このガス供給孔２５０ａは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００２１】
主に、第１ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより第１ガス供給系が構成される。なお、第１ノズル２４９ａを第１ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第３ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより第３ガス供給系が構成される。なお、第１ガス供給管２３２ａにおける第３ガス供給管２３２ｃとの接続部より下流側、第１ノズル２４９ａを第３ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第１不活性ガス供給管２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄにより第１不活性ガス供給系が構成される。第１不活性ガス供給系はパージガス供給系としても機能する。
【００２２】
第２ガス供給管２３２ｂには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｂ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｂが設けられている。また、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、第２不活性ガス供給管２３２ｅが接続されている。この第２不活性ガス供給管２３２ｅには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｅ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｅが設けられている。また、第２ガス供給管２３２ｂの先端部には、上述の第２ノズル２４９ｂが接続されている。第２ノズル２４９ｂは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。すなわち、第２ノズル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設けられている。第２ノズル２４９ｂはＬ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部は反応管２０３の下部側壁を貫通するように設けられており、その垂直部は少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。第２ノズル２４９ｂの側面にはガスを供給するガス供給孔２５０ｂが設けられている。ガス供給孔２５０ｂは反応管２０３の中心を向く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。このガス供給孔２５０ｂは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００２３】
主に、第２ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより第２ガス供給系が構成される。なお、第２ノズル２４９ｂを第２ガス供給系に含めて考えてよい。また、主に、第２不活性ガス供給管２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅにより第２不活性ガス供給系が構成される。第２不活性ガス供給系はパージガス供給系としても機能する。
【００２４】
このように、本実施形態におけるガス供給の方法は、反応管２０３の内壁と、積載された複数枚のウエハ２００の端部とで定義される円弧状の縦長の空間内に配置したノズル２４９ａ，２４９ｂを経由してガスを搬送し、ノズル２４９ａ，２４９ｂにそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ，２５０ｂからウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内にガスを噴出させており、反応管２０３内におけるガスの主たる流れをウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給でき、各ウエハ２００に形成される薄膜の膜厚を均一にできる効果がある。なお、ウエハ２００の表面上を流れたガス、すなわち、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管２３１の方向に向かって流れるが、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。
【００２５】
第１ガス供給管２３２ａからは、所定元素およびハロゲン基を含む第１の原料として、例えば、少なくともシリコン（Ｓｉ）とクロロ基とを含む第１の原料ガスであるクロロシラン系原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、第１ノズル２４９ａを介して処理室２０１内に供給される。ここで、クロロシラン系原料ガスとは、気体状態のクロロシラン系原料、例えば、常温常圧下で液体状態であるクロロシラン系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クロロシラン系原料等のことである。また、クロロシラン系原料とは、ハロゲン基としてのクロロ基を有するシラン系原料のことであり、少なくともＳｉおよび塩素（Ｃｌ）を含む原料のことである。すなわち、ここでいうクロロシラン系原料は、ハロゲン化物の一種とも言える。なお、本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態である液体原料」を意味する場合、「気体状態である原料ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。従って、本明細書において「クロロシラン系原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態であるクロロシラン系原料」を意味する場合、「気体状態であるクロロシラン系原料ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。クロロシラン系原料としては、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）を用いることができる。なお、ＨＣＤＳのように常温常圧下で液体状態である液体原料を用いる場合は、液体原料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、原料ガス（ＨＣＤＳガス）として供給することとなる。
【００２６】
第２ガス供給管２３２ｂからは、所定元素およびアミノ基（アミン基）を含む第２の原料として、例えば、少なくともシリコン（Ｓｉ）とアミノ基とを含む第２の原料ガスであるアミノシラン系原料ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、第２ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内に供給される。ここで、アミノシラン系原料ガスとは、気体状態のアミノシラン系原料、例えば、常温常圧下で液体状態であるアミノシラン系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アミノシラン系原料等のことである。また、アミノシラン系原料とは、アミノ基を有するシラン系原料（メチル基やエチル基やブチル基等のアルキル基をも含有するシラン系原料でもある）のことであり、少なくともＳｉ、炭素（Ｃ）および窒素（Ｎ）を含む原料のことである。すなわち、ここでいうアミノシラン系原料は、有機系の原料とも言え、有機アミノシラン系原料とも言える。なお、本明細書において「アミノシラン系原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態であるアミノシラン系原料」を意味する場合、「気体状態であるアミノシラン系原料ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。アミノシラン系原料としては、例えば、組成式中に（１分子中に）１つのアミノ基を含む原料であるモノアミノシラン（ＳｉＨ３Ｒ）を用いることができる。ここで、Ｒはリガンド（配位子）を表しており、ここでは、１つのＮ原子に、１つ以上のＣ原子を含む炭化水素基が１つまたは２つ配位したアミノ基（ＮＨ２で表されるアミノ基のＨの一方または両方を１つ以上のＣ原子を含む炭化水素基で置換したもの）を表している。アミノ基の一部を構成する炭化水素基が１つのＮに２つ配位している場合は、その２つが同一の炭化水素基であってもよいし、異なる炭化水素基であってもよい。また、炭化水素基は、二重結合や三重結合等の不飽和結合を含んでいてもよい。また、アミノ基は環状構造を有していてもよい。例えば、ＳｉＨ３Ｒとしては、（エチルメチルアミノ）シラン（ＳｉＨ３［Ｎ（ＣＨ３）（Ｃ２Ｈ５）］）、（ジメチルアミノ）シラン（ＳｉＨ３［Ｎ（ＣＨ３）２］）、（ジエチルピペリジノ）シラン（ＳｉＨ３［ＮＣ５Ｈ８（Ｃ２Ｈ５）２］）等を用いることができる。なお、ＳｉＨ３Ｒのように常温常圧下で液体状態である液体原料を用いる場合は、液体原料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、原料ガス（ＳｉＨ３Ｒガス）として供給することとなる。
【００２７】
第３ガス供給管２３２ｃからは、クリーニングガスとして、例えば、フッ素（Ｆ）を含むガス（フッ素含有ガス）が、マスフローコントローラ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、第１ガス供給管２３２ａ、第１ノズル２４９ａを介して処理室２０１内に供給される。クリーニングガスとしては、例えばフッ素（Ｆ２）ガス、フッ化窒素（ＮＦ３）ガス、フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガス、フッ化水素（ＨＦ）ガス等を用いることができる。
【００２８】
不活性ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅ、バルブ２４３ｄ，２４３ｅ、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２４９ａ，２４９ｂを介して処理室２０１内に供給される。
【００２９】
なお、例えば各ガス供給管から上述のようなガスをそれぞれ流す場合、第１ガス供給系により、所定元素およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給する第１原料ガス供給系、すなわち、クロロシラン系原料ガス供給系が構成される。なお、クロロシラン系原料ガス供給系を、単に、クロロシラン系原料供給系とも称する。また、第２ガス供給系により、所定元素およびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給する第２原料ガス供給系、すなわち、アミノシラン系原料ガス供給系が構成される。なお、アミノシラン系原料ガス供給系を、単に、アミノシラン系原料供給系とも称する。また、第３ガス供給系により、クリーニングガス供給系が構成される。
【００３０】
反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。図２に示すように、横断面視において、排気管２３１は、反応管２０３の第１ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａ、第２ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂが設けられる側と対向する側、すなわち、ウエハ２００を挟んでガス供給孔２５０ａ，２５０ｂとは反対側に設けられている。また、図１に示すように縦断面視において、排気管２３１は、ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂが設けられる箇所よりも下方に設けられている。この構成により、ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂから処理室２０１内のウエハ２００の近傍に供給されたガスは、水平方向、すなわち、ウエハ２００の表面と平行な方向に向かって流れた後、下方に向かって流れ、排気管２３１より排気されることとなる。処理室２０１内におけるガスの主たる流れが水平方向へ向かう流れとなるのは上述の通りである。
【００３１】
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。なお、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バルブである。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。なお、真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。排気系は、真空ポンプ２４６を作動させつつ、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいてＡＰＣバルブ２４４の弁の開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。
【００３２】
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は反応管２０３の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は例えばステンレス等の金属からなり、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の処理室２０１と反対側には、後述する基板保持具としてのボート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の外部に垂直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、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。すなわち、ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成される。
【００３３】
基板支持具としてのボート２１７は、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ２００を水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に支持するように構成されている。なお、ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱性材料からなる断熱部材２１８が設けられており、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなるよう構成されている。なお、断熱部材２１８は、石英や炭化シリコン等の耐熱性材料からなる複数枚の断熱板と、これら断熱板を水平姿勢で多段に支持する断熱板ホルダとにより構成してもよい。
【００３４】
反応管２０３内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、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ように構成されている。温度センサ２６３は、ノズル２４９ａ，２４９ｂと同様にＬ字型に構成されており、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【００３５】
図３に示されているように、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。
【００３６】
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、後述する基板処理の手順や条件など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など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層形成処理の手順や条件などが記載されたシーズニングレシピ等が、読み出し可能に格納されている。なお、これらのレシピは、後述する基板処理工程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、これらの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。なお、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、その両方を含む場合がある。また、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。
【００３７】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅ、バルブ２４３ａ〜２４３ｅ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。
【００３８】
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から上述のレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ１２１ａは、読み出した上述のレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｅの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作及びＡＰＣバルブ２４４による圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、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。
【００３９】
なお、コントローラ１２１は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３を用意し、係る外部記憶装置１２３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ１２１を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置１２３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、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る。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。なお、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、その両方を含む場合がある。
【００４０】
（２）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置の処理炉を用い、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に、所定元素単体で構成される薄膜を成膜する基板処理工程のシーケンス例について図４、図５を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る基板処理工程、クリーニング工程およびプリコート工程のフロー図である。図５は、本実施形態の基板処理工程におけるガス供給のタイミングを示す図である。尚、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。
【００４１】
本実施形態の基板処理工程では、
加熱部から照射された輻射熱の吸収を飽和させる熱吸収層が外壁の少なくとも一部に形成された処理容器内に基板を搬入する工程と、
処理容器の外部に設けられた加熱部から輻射熱を照射させることで処理容器内の基板を加熱し、処理容器内の基板に対して原料ガスを供給することで、基板上に薄膜を形成する工程と、
薄膜形成後の基板を前記処理容器外に搬出する工程と、を実施する。
【００４２】
なお、基板上に薄膜を形成する工程では、
処理容器の外部に設けられた加熱部から輻射熱（一次輻射熱）を照射させ、加熱部から照射された輻射熱の吸収を熱吸収層によって飽和させることで処理容器を加熱し、主に、加熱された処理容器が発する輻射熱（二次輻射熱）と、加熱された処理容器内の雰囲気と、によって処理容器内の基板を加熱する。
【００４３】
また、基板上に薄膜を形成する工程では、
基板に対して所定元素およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給することで、所定元素およびハロゲン基を含む第１の層を形成する工程と、
基板に対して所定元素およびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給することで、第１の層を改質して第２の層を形成する工程と、
を含むサイクルを所定回数行う工程を実施する。
【００４４】
ここで、「第１の層を形成する工程と、第２の層を形成する工程と、を含むサイクルを所定回数行う」とは、このサイクルを１回行う場合と、このサイクルを複数回繰り返す場合の両方を含む。すなわち、このサイクルを１回以上（所定回数）行うことを意味する。
【００４５】
以下、本実施形態の成膜シーケンスを具体的に説明する。ここでは、第１の原料ガスとしてクロロシラン系原料ガスであるＨＣＤＳガスを、第２の原料ガスとしてアミノシラン系原料ガスであるＳｉＨ３Ｒガスを用い、基板としてのウエハ２００上に、所定元素としてのＳｉ単体で構成されるＳｉ膜を形成する例について説明する。
【００４６】
なお、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等との積層体（集合体）」を意味する場合（すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合）がある。また、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（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。
【００４７】
従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（又は膜）を形成する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）上に所定の層（又は膜）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や膜等の上、すなわち、積層体としてのウエハの最表面の上に所定の層（又は膜）を形成する」ことを意味する場合がある。
【００４８】
なお、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様であり、その場合、上記説明において、「ウエハ」を「基板」に置き換えて考えればよい。
【００４９】
（ウエハチャージ及びボートロード）
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、図１に示されているように、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内に搬入（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。
【００５０】
（圧力調整及び温度調整）
処理室２０１内の圧力、すなわち、ウエハ２００が存在する空間の圧力が所望の圧力（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）。なお、真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。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）。なお、ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。続いて、回転機構２６７によるボート２１７及びウエハ２００の回転を開始する。なお、回転機構２６７によるボート２１７及びウエハ２００の回転は、少なくとも、ウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
【００５１】
なお、上述したように、反応管２０３の外壁（反応管２０３の外壁の側壁及び外壁の天井部）には、ヒータ２０７が照射する一次輻射熱の吸収を飽和させる熱吸収層３００が形成されている。ヒータ２０７から発せられた一次輻射熱は、熱吸収層３００によって吸収され、処理室２０１内に収容されたウエハ２００には殆ど到達しなくなる。その結果、ウエハ２００の加熱は、主に、熱吸収層３００が一次輻射熱を吸収することで加熱された反応管２０３から発せられウエハ２００に対して照射される二次輻射熱と、反応管２０３内の加熱された雰囲気にウエハ２００が接触することによる伝熱と、によって行われることとなる。
【００５２】
〔Ｓｉ膜形成工程〕
その後、次の２つのステップ、すなわち、ステップ１ａ，２ａを順次実行する。
【００５３】
［ステップ１ａ］
（ＨＣＤＳガス供給）
第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを開き、第１ガス供給管２３２ａ内にＨＣＤＳガスを流す。第１ガス供給管２３２ａ内を流れたＨＣＤＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整される。流量調整されたＨＣＤＳガスは第１ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｄを開き、第１不活性ガス供給管２３２ｄ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。第１不活性ガス供給管２３２ｄ内を流れたＮ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整される。流量調整されたＮ２ガスはＨＣＤＳガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００５４】
なお、このとき、第２ノズル２４９ｂ内へのＨＣＤＳガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｅを開き、第２不活性ガス供給管２３２ｅ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、第２ガス供給管２３２ｂ、第２ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００５５】
このとき、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１３３００Ｐａ、好ましくは２０〜１３３０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ２４１ａで制御するＨＣＤＳガスの供給流量は、例えば１〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＨＣＤＳガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。
【００５６】
このとき、ウエハ２００の温度が２５０℃未満であると、ウエハ２００上にＨＣＤＳが化学吸着しにくくなり、実用的な成膜速度が得られなくなることがある。ウエハ２００の温度を２５０℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。なお、ウエハ２００の温度を３００℃以上、さらには３５０℃以上とすることで、ウエハ２００上にＨＣＤＳをより十分に吸着させることが可能となり、より十分な成膜速度が得られるようになる。また、ウエハ２００の温度が７００℃を超えるとＣＶＤ反応が強くなる（気相反応が支配的になる）ことで、膜厚均一性が悪化し易くなり、その制御が困難となってしまう。ウエハ２００の温度を７００℃以下とすることで、膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。特にウエハ２００の温度を６５０℃以下、さらには６００℃以下とすることで、表面反応が支配的になり、膜厚均一性を確保し易くなり、その制御が容易となる。このように、ウエハ２００の温度が、例えば２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃、より好ましくは３５０〜６００℃の範囲内の温度であれば、ステップ１ａにおける処理（後述する第１の層の形成）を進行させることが可能となる。
【００５７】
但し、詳細については後述するが、ウエハ２００の温度が３００℃未満であると、後述するステップ２ａにおける改質反応（第１の層の改質反応）が進行しにくくなる。ウエハ２００の温度を３００℃以上とすることで、ステップ２ａにおける改質反応を進行させやすくすることができる。また、ウエハ２００の温度を３５０℃以上とすることで、ステップ２ａにおける改質反応がより活発となる。また、ウエハ２００の温度が４５０℃を超えると、ステップ２ａにおける改質反応を適正に進行させるのが難しくなる。すなわち、ステップ２ａにおける処理を効率的かつ適正に進行させるには、ウエハ２００の温度を、例えば３００〜４５０℃、好ましくは３５０〜４５０℃の範囲内の温度とする必要がある。
【００５８】
このように、ステップ１ａとステップ２ａとでは好適な温度条件が異なっており、ステップ１ａを進行させるのに好適な温度範囲の中に、ステップ２ａを進行させるのに好適な温度範囲が含まれる形となる。ここで、ステップ１ａ，２ａを含むサイクルを所定回数行うＳｉ膜形成工程のスループットを向上させるには、ステップ１ａとステップ２ａとでウエハ２００の温度を同一の温度条件とするのが好ましい。すなわち、ステップ１ａにおけるウエハ２００の温度条件を、ステップ２ａにおけるウエハ２００の温度条件と同一にするのが好ましい。従って、ステップ１ａにおいては、ウエハ２００の温度を、例えば３００〜４５０℃、好ましくは３５０〜４５０℃の範囲内の温度とするのがよい。この温度帯であれば、ステップ１ａにおける処理（第１の層の形成）と、ステップ２ａにおける改質処理（第１の層の改質）とを、それぞれ効率的かつ適正に進行させることが可能となる。
【００５９】
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（表面の下地膜）上に、第１の層として、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのＣｌを含むＳｉ含有層が形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層はＨＣＤＳガスの吸着層であってもよいし、Ｃｌを含むＳｉ層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。
【００６０】
ここで、Ｃｌを含むＳｉ層とは、Ｓｉにより構成されＣｌを含む連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるＣｌを含むＳｉ薄膜をも含む総称である。なお、Ｓｉにより構成されＣｌを含む連続的な層をＣｌを含むＳｉ薄膜という場合もある。なお、Ｃｌを含むＳｉ層を構成するＳｉは、Ｃｌとの結合が完全に切れていないものの他、Ｃｌとの結合が完全に切れているものも含む。
【００６１】
また、ＨＣＤＳガスの吸着層は、ＨＣＤＳガスのガス分子の連続的な化学吸着層の他、不連続な化学吸着層をも含む。すなわち、ＨＣＤＳガスの吸着層は、ＨＣＤＳ分子で構成される１分子層もしくは１分子層未満の厚さの化学吸着層を含む。なお、ＨＣＤＳガスの吸着層を構成するＨＣＤＳ（Ｓｉ２Ｃｌ６）分子は、ＳｉとＣｌとの結合が一部切れたものも含む。
【００６２】
なお、１原子層未満の厚さの層とは不連続に形成される原子層のことを意味しており、１原子層の厚さの層とは連続的に形成される原子層のことを意味している。また、１分子層未満の厚さの層とは不連続に形成される分子層のことを意味しており、１分子層の厚さの層とは連続的に形成される分子層のことを意味している。
【００６３】
ＨＣＤＳガスが自己分解（熱分解）する条件下、すなわち、ＨＣＤＳの熱分解反応が生じる条件下では、ウエハ２００上にＳｉが堆積することでＣｌを含むＳｉ層が形成される。ＨＣＤＳガスが自己分解（熱分解）しない条件下、すなわち、ＨＣＤＳの熱分解反応が生じない条件下では、ウエハ２００上にＨＣＤＳガスが吸着することでＨＣＤＳガスの吸着層が形成される。なお、ウエハ２００上にＨＣＤＳガスの吸着層を形成するよりも、ウエハ２００上にＣｌを含むＳｉ層を形成する方が、成膜レートを高くすることができ、好ましい。
【００６４】
ウエハ２００上に形成されるＣｌを含むＳｉ含有層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ２ａでの改質の作用がＣｌを含むＳｉ含有層の全体に届かなくなる。また、ウエハ２００上に形成可能なＣｌを含むＳｉ含有層の厚さの最小値は１原子層未満である。よって、Ｃｌを含むＳｉ含有層の厚さは１原子層未満から数原子層程度とするのが好ましい。なお、Ｃｌを含むＳｉ含有層の厚さを１原子層以下、すなわち、１原子層または１原子層未満とすることで、後述するステップ２ａでの改質反応の作用を相対的に高めることができ、ステップ２ａでの改質反応に要する時間を短縮することができる。ステップ１ａでのＣｌを含むＳｉ含有層形成に要する時間を短縮することもできる。結果として、１サイクルあたりの処理時間を短縮することができ、トータルでの処理時間を短縮することも可能となる。すなわち、成膜レートを高くすることも可能となる。また、Ｃｌを含むＳｉ含有層の厚さを１原子層以下とすることで、膜厚均一性の制御性を高めることも可能となる。
【００６５】
（残留ガス除去）
第１の層が形成された後、第１ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａを閉じ、ＨＣＤＳガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１の層形成に寄与した後のＨＣＤＳガスを処理室２０１内から排除する。なお、このとき、バルブ２４３ｄ，２４３ｅは開いたままとして、不活性ガスとしてのＮ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１の層形成に寄与した後のＨＣＤＳガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。
【００６６】
なお、このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ２ａにおいて悪影響が生じることはない。このとき処理室２０１内に供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、ステップ２ａにおいて悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
【００６７】
クロロシラン系原料ガスとしては、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスの他、テトラクロロシランすなわちシリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、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）ガス等の無機原料ガスを用いてもよい。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てもよい。
【００６８】
［ステップ２ａ］
（ＳｉＨ３Ｒガス供給）
ステップ１ａが終了し処理室２０１内の残留ガスを除去した後、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂを開き、第２ガス供給管２３２ｂ内にＳｉＨ３Ｒガスを流す。第２ガス供給管２３２ｂ内を流れたＳｉＨ３Ｒガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整される。流量調整されたＳｉＨ３Ｒガスは、第２ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂから処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＳｉＨ３Ｒガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｅを開き、第２不活性ガス供給管２３２ｅ内に不活性ガスとしてのＮ２ガスを流す。第２不活性ガス供給管２３２ｅ内を流れたＮ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｅにより流量調整される。流量調整されたＮ２ガスは、ＳｉＨ３Ｒガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
【００６９】
なお、このとき、第１ノズル２４９ａ内へのＳｉＨ３Ｒガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｄを開き、第１不活性ガス供給管２３２ｄ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、第１ガス供給管２３２ａ、第１ノズル２４９ａを介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００７０】
このとき、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１３３００Ｐａ、好ましくは２０〜１３３０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ２４１ｂで制御するＳｉＨ３Ｒガスの供給流量は、例えば１〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＳｉＨ３Ｒガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。
【００７１】
このときのヒータ２０７の温度は、ステップ１ａと同様、ウエハ２００の温度が例えば３００〜４５０℃、好ましくは３５０〜４５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
【００７２】
ウエハ２００の温度が３００℃未満であると、ウエハ２００に対して供給するＳｉＨ３Ｒガスが自己分解（熱分解）しにくくなり、ＳｉＨ３ＲガスにおけるＳｉからアミノ基を含むリガンド（Ｒ）が分離しにくくなる。すなわち、ステップ１ａで形成された第１の層（Ｃｌを含むＳｉ含有層）と反応するリガンド（Ｒ）の数が不足し易くなる。その結果、第１の層からのＣｌの引き抜き反応が生じにくくなる。
【００７３】
ウエハ２００の温度を３００℃以上とすることで、ウエハ２００に対して供給するＳｉＨ３Ｒガスが熱分解し易くなり、ＳｉＨ３ＲガスにおけるＳｉからアミノ基を含むリガンド（Ｒ）が分離し易くなる。そして、分離したリガンド（Ｒ）が第１の層におけるハロゲン基（Ｃｌ）と反応することで、第１の層からのＣｌの引き抜き反応が生じ易くなる。また、ウエハ２００の温度を３５０℃以上とすることで、ウエハ２００に対して供給するＳｉＨ３Ｒガスの熱分解がより活発となり、ＳｉＨ３ＲガスにおけるＳｉから分離するリガンド（Ｒ）の数が増加し易くなる。第１の層におけるＣｌと反応するリガンド（Ｒ）の数が増加することで、第１の層からのＣｌの引き抜き反応がより活発となる。
【００７４】
なお、ＳｉＨ３ＲガスにおけるＳｉから分離したアミノ基を含むリガンド（Ｒ）が、第１の層（Ｃｌが引き抜かれたＳｉ含有層）におけるＳｉ、すなわち、第１の層からＣｌが引き抜かれることで未結合手（ダングリングボンド）を有することとなったＳｉ（不対となったＳｉ）、もしくは、未結合手を有していたＳｉ（不対となっていたＳｉ）と結合するには、４５０℃を超える熱エネルギーが必要になる。そこで、ウエハ２００の温度を４５０℃以下とすることで、ＳｉＨ３ＲガスにおけるＳｉから分離したアミノ基を含むリガンド（Ｒ）が、第１の層における未結合手を有することとなったＳｉ、もしくは、未結合手を有していたＳｉと結合するのを阻害することができる。すなわち、ウエハ２００の温度を４５０℃以下とすることで、アミノ基を含むリガンド（Ｒ）が、第１の層中へ取り込まれることを阻害することができる。その結果、改質後の第１の層、すなわち、後述する第２の層におけるＣやＮ等の不純物含有量を極めて少なくすることができる。
【００７５】
なお、ウエハ２００の温度をこの温度帯（３００〜４５０℃の温度帯）とすることで、ＳｉＨ３Ｒガスにおけるリガンド（Ｒ）が分離したＳｉ、すなわち、ＳｉＨ３Ｒガスに含まれていた未結合手を有することとなったＳｉが、第１の層における未結合手を有することとなったＳｉ、もしくは、未結合手を有していたＳｉと結合し易くなり、Ｓｉ−Ｓｉ結合が形成されるのを促進させることができる。
【００７６】
また、ウエハ２００の温度が４５０℃を超えると、ＳｉＨ３ＲガスにおけるＳｉから分離したアミノ基を含むリガンド（Ｒ）が、第１の層における未結合手を有することとなったＳｉ、もしくは、未結合手を有していたＳｉと結合し易くなる。すなわち、アミノ基を含むリガンド（Ｒ）が、第１の層中に取り込まれ易くなる。そして、改質後の第１の層、すなわち、後述する第２の層におけるＣやＮ等の不純物含有量が増加し易くなる。
【００７７】
よって、ウエハ２００の温度は、例えば３００〜４５０℃、好ましくは３５０〜４５０℃の範囲内の温度とするのがよい。
【００７８】
上述の条件下でウエハ２００に対してＳｉＨ３Ｒガスを供給することにより、ステップ１ａでウエハ２００上に形成された第１の層（Ｃｌを含むＳｉ含有層）とＳｉＨ３Ｒガスとが反応する。すなわち、上述の温度に加熱したウエハ２００に対してＳｉＨ３Ｒガスを供給することで、ＳｉＨ３ＲガスにおけるＳｉからアミノ基を含むリガンド（Ｒ）が分離し、分離したリガンド（Ｒ）が、第１の層におけるＣｌと反応して第１の層からＣｌを引き抜く。また、ウエハ２００を上述の温度に加熱することで、ＳｉＨ３ＲガスにおけるＳｉから分離したアミノ基を含むリガンド（Ｒ）が、第１の層（Ｃｌが引き抜かれたＳｉ含有層）における未結合手を有することとなったＳｉ、もしくは、未結合手を有していたＳｉと結合するのが阻害される。さらに、ＳｉＨ３Ｒガスにおけるリガンド（Ｒ）が分離して未結合手を有することとなったＳｉが、第１の層における未結合手を有することとなったＳｉ、もしくは、未結合手を有していたＳｉと結合して、Ｓｉ−Ｓｉ結合を形成する。これにより、ステップ１ａでウエハ２００上に形成された第１の層は、Ｓｉを含み、ＣｌやＣやＮ等の不純物の含有量が極めて少ない第２の層へと変化する（改質される）。なお、第２の層は、１原子層未満から数原子層程度の厚さの層であって、ＣｌやＣやＮ等の不純物の含有量が極めて少ないＳｉ単体で構成されるＳｉ層となる。このＳｉ層の結晶構造は、アモルファス状態（非晶質）となり、このＳｉ層をアモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ層）と称することもできる。
【００７９】
なお、第２の層としてのＳｉ層を形成する際、改質前の第１の層中に含まれていたＣｌと、ＳｉＨ３Ｒガスに含まれていたアミノ基を含むリガンド（Ｒ）は、ＳｉＨ３Ｒガスによる第１の層の改質反応の過程においてその大部分が反応して、例えばアミノ塩等のガス状の反応生成物を構成し、排気管２３１を介して処理室２０１内から排出される。これにより、改質後の第１の層、すなわち、第２の層中に含まれるＣｌ、Ｃ、Ｎ等の不純物の量を低減させることができることとなる。また、アミノシラン系原料ガスとしてＳｉＨ３Ｒガスを用いた場合には、その組成式中に（１分子中に）含まれるアミノ基が少ないことから、すなわち、その組成中に含まれるＣやＮの量が少ないことから、改質後の第１の層、すなわち、第２の層中に含まれるＣやＮ等の不純物の量を低減させ易くなり、特に、Ｎの量を大幅に低減させることができるようになる。
【００８０】
（残留ガス除去）
第２の層が形成された後、第２ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂを閉じ、ＳｉＨ３Ｒガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第２の層形成に寄与した後のＳｉＨ３Ｒガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。なお、このとき、バルブ２４３ｄ，２４３ｅは開いたままとして、不活性ガスとしてのＮ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第２の層形成に寄与した後のＳｉＨ３Ｒガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。
【００８１】
なお、このとき、処理室２０１内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室２０１内を完全にパージしなくてもよい。処理室２０１内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ１ａにおいて悪影響が生じることはない。このとき処理室２０１内に供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、ステップ１ａにおいて悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室２０１内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
【００８２】
アミノシラン系原料ガスとしては、モノアミノシラン（ＳｉＨ３Ｒ）ガスの他、ジアミノシラン（ＳｉＨ２ＲＲ'）ガス、トリアミノシラン（ＳｉＨＲＲ'Ｒ''）ガス、テトラアミノシラン（ＳｉＲＲ'Ｒ''Ｒ'''）ガス等の有機原料ガスを用いてもよい。ここで、Ｒ、Ｒ'、Ｒ''、Ｒ'''のそれぞれはリガンド（配位子）を表しており、ここでは、１つのＮ原子に、１つ以上のＣ原子を含む炭化水素基が１つまたは２つ配位したアミノ基（ＮＨ２で表されるアミノ基のＨの一方または両方を１つ以上のＣ原子を含む炭化水素基で置換したもの）を表している。アミノ基の一部を構成する炭化水素基が１つのＮに２つ配位している場合は、その２つが同一の炭化水素基であってもよいし、異なる炭化水素基であってもよい。また、炭化水素基は、二重結合や三重結合等の不飽和結合を含んでいてもよい。また、Ｒ、Ｒ'、Ｒ''、Ｒ'''のそれぞれのアミノ基は、同一のアミノ基であってもよいし、異なるアミノ基であってもよい。また、アミノ基は環状構造を有していてもよい。例えば、ＳｉＨ２ＲＲ'としては、ビス（ジエチルアミノ）シラン（ＳｉＨ２［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２、略称：ＢＤＥＡＳ）、ビス（ターシャリブチルアミノ）シラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）、ビス（ジエチルピペリジノ）シラン（ＳｉＨ２［ＮＣ５Ｈ８（Ｃ２Ｈ５）２］２、略称：ＢＤＥＰＳ）等を用いることができる。また、例えば、ＳｉＨＲＲ'Ｒ''としては、トリス（ジエチルアミノ）シラン（ＳｉＨ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］３、略称：３ＤＥＡＳ）、トリス（ジメチルアミノ）シラン（ＳｉＨ［Ｎ（ＣＨ３）２］３、略称：３ＤＭＡＳ）等を用いることができる。また、例えば、ＳｉＲＲ'Ｒ''Ｒ'''としては、テトラキス（ジエチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］４、略称：４ＤＥＡＳ）、テトラキス（ジメチルアミノ）シラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）等を用いることができる。
【００８３】
なお、アミノシラン系原料ガスとしては、その組成式中におけるアミノ基を含むリガンドの数が２以下であって、かつ、クロロシラン系原料ガスの組成式中におけるハロゲン基を含むリガンドの数以下である有機原料ガスを用いることが好ましい。
【００８４】
例えば、クロロシラン系原料ガスとして、その組成式中におけるハロゲン基を含むリガンド（Ｃｌ）の数が２以上であるＨＣＤＳ（Ｓｉ２Ｃｌ６）ガス、ＳＴＣ（ＳｉＣｌ４）ガス、ＴＣＳ（ＳｉＨＣｌ３）ガス、ＤＣＳ（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを用いる場合には、アミノシラン系原料ガスとして、その組成式中におけるアミノ基を含むリガンド（Ｒ）の数が１であるモノアミノシラン（ＳｉＨ３Ｒ）ガスの他、その組成式中におけるアミノ基を含むリガンド（Ｒ）の数が２であるジアミノシラン（ＳｉＨ２ＲＲ'）ガスを用いることが好ましい。また、クロロシラン系原料ガスとして、その組成式中におけるハロゲン基を含むリガンド（Ｃｌ）の数が１であるＭＣＳ（ＳｉＨ３Ｃｌ）ガスを用いる場合には、アミノシラン系原料ガスとして、その組成式中におけるアミノ基を含むリガンド（Ｒ）の数が１であるモノアミノシラン（ＳｉＨ３Ｒ）ガスを用いることが好ましい。
【００８５】
さらに、アミノシラン系原料ガスの組成式中におけるアミノ基を含むリガンド（Ｒ）の数は、クロロシラン系原料ガスの組成式中におけるハロゲン基を含むリガンド（Ｃｌ）の数よりも少ないことが好ましい。従って、クロロシラン系原料ガスとして、その組成式中におけるハロゲン基を含むリガンド（Ｃｌ）の数が２であるＤＣＳを用いる場合には、アミノシラン系原料ガスとして、その組成式中におけるアミノ基を含むリガンド（Ｒ）の数が２であるジアミノシランガスを用いるよりも、その組成式中におけるアミノ基を含むリガンド（Ｒ）の数が１であるモノアミノシランガスを用いることが好ましい。
【００８６】
また、アミノシラン系原料ガスの組成式中におけるアミノ基を含むリガンド（Ｒ）の数は、１であることがより好ましい。従って、アミノシラン系原料ガスとしては、ジアミノシランガスを用いるよりも、モノアミノシランガスを用いることがより好ましい。この場合、アミノシラン系原料ガスの組成式中におけるアミノ基を含むリガンド（Ｒ）の数が、クロロシラン系原料ガスの組成式中におけるハロゲン基を含むリガンド（Ｃｌ）の数よりも少なくなるようにするため、クロロシラン系原料ガスとして、その組成式中におけるハロゲン基を含むリガンド（Ｃｌ）の数が２以上であるＨＣＤＳガス、ＳＴＣガス、ＴＣＳガス、ＤＣＳガスを用いることがより好ましい。
【００８７】
このようにすることで、ステップ２ａで第１の層（Ｃｌを含むＳｉ含有層）に対して供給されるＳｉＨ３Ｒガスに含まれているアミノ基を含むリガンド（Ｒ）に比べ、改質前の第１の層中に含まれているＣｌが、多く存在するようになる。この場合、ＳｉＨ３Ｒガスに含まれていたアミノ基を含むリガンド（Ｒ）は、第１の層の改質反応の過程において、改質前の第１の層中に含まれているＣｌ、すなわち、アミノ基を含むリガンド（Ｒ）よりも多く存在するＣｌとその大部分が反応し、例えばアミノ塩等のガス状の反応生成物を構成し、排気管２３１を介して処理室２０１内から排出されることとなる。すなわち、ＳｉＨ３Ｒガスに含まれていたアミノ基を含むリガンド（Ｒ）は、改質後の第１の層、すなわち、第２の層中に取り込まれることなく、その大部分が処理室２０１内から排出され、消失することとなる。その結果、改質後の第１の層、すなわち、第２の層を、Ｃ、Ｎの不純物の量がさらに少ないＳｉ層に変化させる（改質する）ことができるようになる。
【００８８】
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てもよい。
【００８９】
（所定回数実施）
上述したステップ１ａ，２ａを１サイクルとして、このサイクルを１回以上（所定回数）行うことにより、ウエハ２００上に、ＣｌやＣやＮ等の不純物の含有量の極めて少ない所定膜厚のＳｉ単体で構成されるＳｉ膜を成膜することができる。このＳｉ膜の結晶構造はアモルファス状態（非晶質）となり、このＳｉ膜をアモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ膜）と称することもできる。なお、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、１サイクルあたりに形成するＳｉ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。
【００９０】
なお、サイクルを複数回行う場合、少なくとも２サイクル目以降の各ステップにおいて、「ウエハ２００に対して所定のガスを供給する」と記載した部分は、「ウエハ２００上に形成されている層に対して、すなわち、積層体としてのウエハ２００の最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味し、「ウエハ２００上に所定の層を形成する」と記載した部分は、「ウエハ２００上に形成されている層の上、すなわち、積層体としてのウエハ２００の最表面の上に所定の層を形成する」ことを意味している。この点は、上述の通りである。なお、この点は、後述する変形例、他の実施形態においても同様である。
【００９１】
（パージ及び大気圧復帰）
所定膜厚のＳｉ膜を形成する成膜処理がなされると、バルブ２４３ｄ，２４３ｅを開き、不活性ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅのそれぞれから不活性ガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内に供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、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（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）。
【００９２】
（ボートアンロード及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が下降されて、反応管２０３の下端が開口されるとともに、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（ボートアンロード）される。その後、処理済のウエハ２００はボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。
【００９３】
（３）クリーニング工程
次に、処理室２０１内をクリーニングする方法について説明する。尚、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。
【００９４】
上述の基板処理工程を行うと、処理室２０１内、すなわち、反応管２０３の内壁やボート２１７の表面等にも、Ｓｉ膜等を含む薄膜が形成される（この薄膜を堆積膜ともいう）。堆積膜は、基板処理工程を繰り返し行うことで累積し、徐々に厚くなる。この堆積膜は、ボート２１７を回転させたり搬送したりする際の振動や、処理室２０１内の温度を昇降させる際の熱膨張や熱収縮等によって剥がれ落ちることがあり、パーティクル（異物）を発生させることがある。そこで、堆積膜の厚さが所定の厚さに達した時点で、処理室２０１内のクリーニングが行われる。クリーニングは、処理室２０１内にウエハ２００を収容していない状態で、所定の温度に加熱された処理室２０１内に、クリーニングガスとして、例えば、Ｆ２ガスを単独で、もしくは不活性ガスで希釈されたＦ２ガスを単独で供給することにより行うことができる。以下に、クリーニング工程を具体的に説明する。
【００９５】
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（空ボートロード）。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。
【００９６】
上述の基板処理工程と同様の処理手順により、処理室２０１内の圧力、温度をそれぞれ調整する。処理室２０１内の圧力及び温度制御は、少なくとも処理室２０１内のクリーニング処理が完了するまでの間は継続して行われる（圧力調整及び温度調整）。続いて、回転機構２６７によるボート２１７の回転を開始する。なお、ボート２１７は回転させなくてもよい。
【００９７】
処理室２０１内の温度、圧力が、それぞれ所定の温度、所定の圧力に維持された状態で、第３ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃを開き、第３ガス供給管２３２ｃ内にＦ２ガスを流す（Ｆ２ガス供給）。第３ガス供給管２３２ｃ内を流れたＦ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整される。流量調整されたＦ２ガスは、第１ガス供給管２３２ａ内を流れ、第１ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、同時にバルブ２４３ｄを開き、第１不活性ガス供給管２３２ｄ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流し、クリーニングガスであるＦ２ガスを希釈するようにしてもよい。第１不活性ガス供給管２３２ｄ内を流れたＮ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整される。流量調整されたＮ２ガスはクリーニングガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。Ｎ２ガスの供給流量を制御することで、Ｆ２ガスの濃度を制御することができる。
【００９８】
なお、このとき、第２ノズル２４９ｂ内へのＦ２ガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｅを開き、第２不活性ガス供給管２３２ｅ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、第２ガス供給管２３２ｂ、第２ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００９９】
処理室２０１内に導入されたＦ２ガス、または希釈されたＦ２ガスは、処理室２０１内を通過する際に反応管２０３の内壁やボート２１７の表面に形成された堆積膜と接触し、この際に熱化学反応により堆積膜が除去される。すなわち、Ｆ２ガスの熱分解により生じる活性種と堆積膜とのエッチング反応により薄膜が除去される。なお、このときＦ２ガス、または希釈されたＦ２ガスは、第１ノズル２４９ａ内を通過する際に、第１ノズル２４９ａの内壁に累積したＳｉを含む堆積物とも接触し、この際に、このＳｉを含む堆積物も除去される。
【０１００】
予め設定された堆積膜のエッチング時間が経過し、処理室２０１内のクリーニングが終了すると、バルブ２４３ｃを閉じることで、Ｆ２ガス、または希釈されたＦ２ガスの処理室２０１内への供給を停止する。その後、上述の基板処理工程と同様の処理手順により、処理室２０１内を不活性ガスでパージし、処理室２０１内に残留するＦ２ガスや反応副生成物を処理室２０１内から除去する（パージ）。
【０１０１】
尚、クリーニング工程における堆積膜のエッチング条件としては、
処理室内の温度：３５０〜５００℃、
処理室内の圧力：６６５０〜２６６００Ｐａ、好ましくは１３３００〜１９９５０Ｐａ、
Ｆ２ガス供給流量：０．５〜５ｓｌｍ、
Ｎ２ガス供給流量：１〜２０ｓｌｍ
が例示され、それぞれのエッチング条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで薄膜のエッチングがなされる。
【０１０２】
（４）プリコート工程
上述のクリーニング工程を行うと、処理室２０１内の石英部材、すなわち、反応管２０３の内壁やボート２１７の表面が、エッチングによりダメージを受けてしまうことがある。そして、ダメージを受けた石英部材から、石英粉などの異物（パーティクル）が発生し、クリーニング工程の後に行う基板処理工程での基板処理の品質を低下させてしまうことがある。そこで、上述のクリーニング工程を実施したら、処理室２０１内の石英部材の表面上に、所定の厚さのプリコート層を形成するプリコート工程を実施する。プリコート層は、処理室２０１内にウエハ２００を収容していない状態で、処理室２０１内を加熱する処理と、加熱された処理室２０１内に原料ガスを供給する処理と、を行うことで形成することができる。以下に、プリコート工程を具体的に説明する。
【０１０３】
空のボート２１７が処理室２０１内に搬入された状態で、上述の基板処理工程と同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内の圧力、温度をそれぞれ調整する（圧力調整及び温度調整）。処理室２０１内の圧力及び温度制御は、少なくともプリコート層の形成処理が完了するまでの間は継続して行われる。続いて、回転機構２６７によるボート２１７の回転を開始する。なお、ボート２１７は回転させなくてもよい。
【０１０４】
次に、上述の基板処理工程のステップ１ａ，２ａと同様に行うステップ１ｂ，２ｂを１サイクルとして、このサイクルを１回以上（所定回数）行う。これにより、反応管２０３の内壁やボート２１７の表面等に、プリコート層として、ＣｌやＣやＮ等の不純物の含有量の極めて少ない所定膜厚のＳｉ単体で構成される層が形成される。
【０１０５】
プリコート層の形成が完了したら、上述の基板処理工程と同様の処理手順により、処理室２０１内を不活性ガスでパージし、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物を処理室２０１内から除去する（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（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）。
【０１０６】
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、反応管２０３の下端が開口されるとともに、空のボート２１７が反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出（空ボートアンロード）される。
【０１０７】
その後、上述の基板処理工程を再開することとなる。プリコート層を形成することで、クリーニング工程を行うことでダメージを受けた石英部材からの異物の発生を抑制することができ、クリーニング工程の後に行う基板処理工程での基板処理の品質を向上させることが可能となる。なお、石英部材からの異物の発生を抑制することを目的としてプリコート層を形成する場合、プリコート層の厚さは、例えば２００〜３００Å程度の厚さとすれば十分である。また、クリーニング工程を行うことによる石英部材のダメージが小さい場合等には、プリコート工程は行わなくてもよい。
【０１０８】
（５）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
【０１０９】
本実施形態によれば、反応管２０３の外壁に形成された熱吸収層３００が、ヒータ２０７から発せられた一次輻射熱の吸収を飽和させるよう作用する。これにより、ウエハ２００の加熱は、主に、熱吸収層３００が一次輻射熱を吸収することで加熱された反応管２０３から発せられウエハ２００に対して照射される輻射熱（二次輻射熱）と、反応管２０３内の加熱された雰囲気にウエハ２００が接触することによる伝熱と、によって行われることとなる。
【０１１０】
その結果、ウエハ２００の加熱は、反応管２０３の内壁に形成される堆積膜、つまり、一次輻射熱を吸収或いは反射する性質を有する薄膜の有無や膜厚に、殆ど依存しなくなる。すなわち、基板処理工程を行うことで反応管２０３の内壁に堆積膜が形成されたとしても、その工程内での（１バッチ処理内での）ウエハ２００の加熱条件を一定に維持することが可能となる。また、基板処理工程を複数回繰り返すことで堆積膜の膜厚が徐々に増加したとしても、それらの工程間での（複数のバッチ処理間での）ウエハ２００の加熱条件を一定に維持することが可能となる。また、クリーニング工程を行うことで反応管２０３内の堆積膜を一気に除去したとしても、その前後でのウエハ２００の加熱条件を一定に維持することが可能となる。つまり、ウエハ２００の加熱条件を常に安定させ、基板処理の品質を向上させることが可能となる。
【０１１１】
なお、反応管２０３の外壁に熱吸収層３００を形成しない場合、クリーニング工程の前後を含めたウエハ２００の加熱条件を常に一定に維持するための他の手法として、クリーニング工程を行った後、基板処理工程を開始する前に、クリーニング工程で除去した堆積膜と同等の光学的特性を有するプリコート層を、反応管２０３の内壁に予め形成する手法も考えられる。しかしながら、この場合、反応管２０３内に形成するプリコート層の厚さは、ヒータ２０７から発せられた一次輻射熱の吸収を飽和させるような厚さとする必要がある。具体的には、プリコート層をアモルファスシリコン或いはポリシリコンで形成する場合、その厚さは例えば１μｍ以上の厚さとする必要がある。クリーニング工程を行うたびにこのような厚さのプリコート層を毎回形成することとなれば、成膜処理の生産性を低下させ、成膜処理のコストを増加させてしまうこととなる。特に、ウエハ２００上に形成する薄膜の膜種や処理条件によっては、基板処理工程を行うたびにクリーニング工程を行う必要が生じる場合もあり、この場合、上述の課題が顕著に生じることとなる。また、プリコート層を予め厚く形成することとなれば、次にクリーニング工程を行うまでの期間が短くなり、つまり、プリコート層を含む堆積膜の厚さが所定膜厚に達するまでの期間が短くなり、結果として、クリーニングの頻度が増加し、基板処理装置の稼働率を大きく低下させてしまうこととなる。
【０１１２】
これに対し、本実施形態に係る熱吸収層３００は、反応管２０３の外壁に、つまり、クリーニングの影響を受けない位置に形成されている。これにより、クリーニング工程の前後を含めたウエハ２００の加熱条件を一定に維持することが容易となる。また、上述したように、処理室２０１内の石英部材からの異物の発生を抑制することを目的として反応管２０３内にプリコート層を形成する場合、プリコート層の厚さは、例えば２００〜３００Å（０．０２〜０．０３μｍ）程度の薄い厚さとすれば十分であり、ヒータ２０７から発せられた一次輻射熱の吸収を飽和させることを目的として形成する場合のプリコート層の厚さ（例えば１μｍ）と比べると、遙かに薄い厚さとすることができる。そのため、クリーニング工程を行うたびにプリコート工程を毎回行うこととしても、成膜処理の生産性低下を回避することができ、成膜処理のコストを低減させることが可能となる。また、プリコート層の厚さを薄くすることができることから、次にクリーニング工程を行うまでの期間を長くすることができ、クリーニングの頻度を低減させ、基板処理装置の稼働率を向上させることが可能となる。
【０１１３】
また、本実施形態によれば、反応管２０３の外壁に熱吸収層３００を形成するだけで、すなわち、既存の基板処理装置に大幅な変更を行うことなく、また、既存の基板処理装置を分解等することなく、低コストで、上述の効果を得ることができるようになる。
なお、熱吸収層３００は、熱吸収層３００形成用の処理容器内に反応管２０３を収容して加熱し、この反応管２０３の外壁に対してシラン（ＳｉＨ４）ガス等の所定の原料ガスを供給してＣＶＤ法により形成したり、反応管２０３をメッキ液中に浸漬させて反応管２０３の外壁に所定のメッキ処理を施すことで形成したりすることもできる。その他、熱吸収層３００は、反応管２０３の外壁に所定の光学的特性を有する耐熱性塗料を塗布することで形成したり、反応管２０３の外壁に所定の光学的特性を有するシート状の耐熱性素材を貼り付けることで形成したりすることもできる。また、その他、熱吸収層３００は、反応管２０３の外壁に所定の光学的特性を持たせる荒面加工を施す物理的な処理を行うことで形成したり、反応管２０３の外壁に同様な荒面加工を施す化学的な処理を行うことで形成したりすることもできる。
【０１１４】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態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。
【０１１５】
例えば、上述の実施形態では、ウエハ２００に対してクロロシラン系原料ガスを供給し、その後、アミノシラン系原料ガスを供給する例について説明したが、これらの原料ガスの供給順序は逆でもよい。すなわち、アミノシラン系原料ガスを供給し、その後、クロロシラン系原料ガスを供給するようにしてもよい。つまり、クロロシラン系原料ガスおよびアミノシラン系原料ガスのうちの一方の原料ガスを供給し、その後、他方の原料ガスを供給するようにすればよい。このように、原料ガスの供給順序を変えることにより、形成される薄膜の膜質を変化させることも可能である。
しい。
【０１１６】
また例えば、上述の実施形態では、Ｓｉ膜を形成する際に、ウエハ２００に対してクロロシラン系原料ガスを供給し、その後、アミノシラン系原料ガスを供給する例について説明したが、クロロシラン系原料ガスとアミノシラン系原料ガスと、をウエハ２００に対して同時に供給してＣＶＤ反応を生じさせるようにしてもよい。このように、ウエハ２００に対して、クロロシラン系原料ガスとアミノシラン系原料ガスとを順次供給するのではなく、同時に供給するようにしても上述の実施形態と同様な作用効果が得られる。ただし、上述の実施形態のように、クロロシラン系原料ガスとアミノシラン系原料ガスとを、それらの間に処理室２０１内のパージを挟んで交互に供給する方が、クロロシラン系原料ガスとアミノシラン系原料ガスとを、表面反応が支配的な条件下で適正に反応させることができ、膜厚制御の制御性を向上させることができることとなる。
【０１１７】
また、例えば、上述の実施形態では、クロロシラン系原料ガスとアミノシラン系原料ガスとを用いる例について説明したが、クロロシラン系原料ガスの代わりに、クロロ基以外のハロゲン系のリガンドを持つシラン系原料ガスを用いてもよい。例えば、クロロシラン系原料ガスの代わりに、フルオロシラン系原料ガスを用いてもよい。ここで、フルオロシラン系原料ガスとは、ハロゲン基としてのフルオロ基を有するシラン系原料ガスのことであり、少なくともＳｉおよびフッ素（Ｆ）を含む原料のことである。フルオロシラン系原料ガスとしては、例えばテトラフルオロシランすなわちシリコンテトラフルオライド（ＳｉＦ４）ガスやヘキサフルオロジシラン（Ｓｉ２Ｆ６）ガス等のフッ化ケイ素ガスを用いることができる。この場合、処理室２０１内のウエハ２００に対して、フルオロシラン系原料ガスを供給し、その後、アミノシラン系原料ガスを供給するか、アミノシラン系原料ガスを供給し、その後、フルオロシラン系原料ガスを供給することとなる。ただし、原料ガスの蒸気圧や、ステップ２ａにおいて生成される反応生成物の蒸気圧の関係で、ハロゲン基を有するシラン系原料ガスとしてはクロロシラン系原料ガスを用いるのが好ましい。
【０１１８】
また、例えば、上述の実施形態では、第２の原料ガス（アミノシラン系原料ガス）として、モノアミノシラン（ＳｉＨ３Ｒ）ガスを用いる例について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。すなわち、第２の原料ガスとして、例えばジアミノシラン（ＳｉＨ２ＲＲ'）ガス、トリアミノシラン（ＳｉＨＲＲ'Ｒ''）ガス、テトラアミノシラン（ＳｉＲＲ'Ｒ''Ｒ'''）ガス等の有機原料ガスを用いてもよい。すなわち、第２の原料ガスとして、その組成式中に（１分子中に）２つ、３つ、４つのアミノ基を含む原料ガスを用いても良い。このように、第２の原料ガスとして、その組成式中に（１分子中に）複数のアミノ基を含む原料ガスを用いても、ＣやＮ等の不純物の含有量の少ないＳｉ膜を低温領域で形成することができる。
【０１１９】
但し、第２の原料ガスの組成式中に含まれるアミノ基の数が少ない程、すなわち、その組成中に含まれるＣやＮの量が少ない程、第１の層中に含まれるＣやＮ等の不純物の量を低減させ易く、不純物の含有量の極めて少ないＳｉ膜を形成し易くなる。すなわち、第２の原料ガスとしてＳｉＲＲ'Ｒ''Ｒ'''を用いるよりも、ＳｉＨ３ＲやＳｉＨ２ＲＲ'やＳｉＨＲＲ'Ｒ''を用いる方が、Ｓｉ膜中に含まれる不純物の量を低減させ易くなり、好ましい。また、第２の原料ガスとしてＳｉＨＲＲ'Ｒ''を用いるよりも、ＳｉＨ３ＲやＳｉＨ２ＲＲ'を用いる方が、Ｓｉ膜中に含まれる不純物の量を低減させ易くなり、より好ましい。また、第２の原料ガスとしてＳｉＨ２ＲＲ'を用いるよりも、ＳｉＨ３Ｒを用いる方が、Ｓｉ膜中に含まれる不純物の量を低減させ易くなり、より好ましい。
【０１２０】
また、上述の実施形態では、Ｓｉ膜形成工程におけるウエハ２００の温度を、例えば３００〜４５０℃、好ましくは３５０〜４５０℃の範囲内の温度とし、Ｓｉ膜として、ａ−Ｓｉ膜を形成する例について説明したが、本発明は係る態様に限定されない。例えば、Ｓｉ膜形成工程におけるウエハ２００の温度を、例えば６００〜７００℃の範囲内の温度とし、Ｓｉ膜として、結晶構造が多結晶状態であるＳｉ膜、すなわち、ポリシリコン膜（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜）を形成するようにしてもよい。
【０１２１】
また、上述の実施形態では、Ｓｉ膜形成工程において、クロロシラン系原料ガス及びアミノシラン系原料ガスの２種類のシラン系原料ガスを用い、交互供給法により、Ｓｉ膜を形成する例について説明したが、本発明は係る態様に限定されない。例えば、ＳｉＨ４ガス等の１種類のシラン系原料ガスを用い、ＣＶＤ法により、Ｓｉ膜を形成するようにしてもよい。この場合、Ｓｉ膜形成工程におけるウエハ２００の温度を３００〜８００℃の範囲内の温度とし、Ｓｉ膜として、ａ−Ｓｉ膜やＰｏｌｙ−Ｓｉ膜を形成するようにしてもよい。
【０１２２】
つまり、本発明は、Ｓｉ系薄膜の成膜全般に適用することが可能である。
【０１２３】
また、本実施形態の手法により形成したＳｉ膜を、エッチストッパ層として使用することにより、加工性に優れたデバイス形成技術を提供することが可能となる。また、本実施形態の手法により形成したＳｉ膜は、半導体メモリ装置のフローティングゲート電極やコントロールゲート電極、チャネルシリコン、トランジスタのゲート電極、ＤＲＡＭのキャパシタ電極や、ＳＴＩライナー、太陽電池等の種々の用途に対して好適に適用可能である。
【０１２４】
また、上述の実施形態では、所定元素を含む薄膜として、半導体元素であるＳｉを含むＳｉ膜を形成する例について説明したが、本発明は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）等の金属元素を含む金属系薄膜を形成する場合にも適用することができる。
【０１２５】
この場合、上述の実施形態におけるクロロシラン系原料ガスの代わりに、金属元素およびハロゲン基を含む原料ガス（第１の原料ガス）を用い、アミノシラン系原料の代わりに、金属元素およびアミノ基を含む原料ガス（第２の原料ガス）を用い、上述の実施形態と同様な成膜シーケンスにより成膜を行うことができる。第１の原料ガスとしては、例えば、金属元素およびクロロ基を含む原料ガスや、金属元素およびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。
【０１２６】
すなわち、この場合、ウエハ２００上に金属系薄膜を形成する工程では、
ウエハ２００に対して金属元素およびハロゲン基を含む第１の原料ガスを供給することで、金属元素およびハロゲン基を含む第１の層を形成する工程と、
ウエハ２００に対して金属元素およびアミノ基を含む第２の原料ガスを供給することで、第１の層を改質して第２の層を形成する工程と、
を含むサイクルを所定回数行う工程を実施する。
【０１２７】
例えば、金属系薄膜として、Ｔｉ単体で構成されるＴｉ系薄膜であるＴｉ膜を形成する場合は、第１の原料ガスとして、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ４）ガス等のＴｉおよびクロロ基を含む原料ガスや、チタニウムテトラフルオライド（ＴｉＦ４）ガス等のＴｉおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。第２の原料としては、テトラキスエチルメチルアミノチタニウム（Ｔｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］４、略称：ＴＥＭＡＴ）ガス、テトラキスジメチルアミノチタニウム（Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：ＴＤＭＡＴ）ガス、テトラキスジエチルアミノチタニウム（Ｔｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］４、略称：ＴＤＥＡＴ）ガス等のＴｉおよびアミノ基を含む原料ガスを用いることができる。また、第２の原料ガスとしては、その組成式中におけるアミノ基を含むリガンドの数が２以下であって、かつ、第１の原料ガスの組成式中におけるハロゲン基を含むリガンドの数以下であるＴｉおよびアミノ基を含む原料ガスを用いることもできる。なお、第２の原料ガスとしては、その組成式中に単一のアミノ基を含む原料ガスを用いるのが好ましい。なお、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。
【０１２８】
また例えば、金属系薄膜として、Ｚｒ単体で構成されるＺｒ系薄膜であるＺｒ膜を形成する場合は、第１の原料ガスとして、ジルコニウムテトラクロライド（ＺｒＣｌ４）ガス等のＺｒおよびクロロ基を含む原料ガスや、ジルコニウムテトラフルオライド（ＺｒＦ４）ガス等のＺｒおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。第２の原料ガスとしては、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］４、略称：ＴＥＭＡＺ）ガス、テトラキスジメチルアミノジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：ＴＤＭＡＺ）ガス、テトラキスジエチルアミノジルコニウム（Ｚｒ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］４、略称：ＴＤＥＡＺ）ガス等のＺｒおよびアミノ基を含む原料ガスを用いることができる。また、第２の原料ガスとしては、その組成式中におけるアミノ基を含むリガンドの数が２以下であって、かつ、第１の原料ガスの組成式中におけるハロゲン基を含むリガンドの数以下であるＺｒおよびアミノ基を含む原料ガスを用いることもできる。なお、第２の原料ガスとしては、その組成式中に単一のアミノ基を含む原料ガスを用いるのが好ましい。なお、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。
【０１２９】
また例えば、金属系薄膜として、Ｈｆ単体で構成されるＨｆ系薄膜であるＨｆ膜を形成する場合は、第１の原料ガスとして、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ４）ガス等のＨｆおよびクロロ基を含む原料ガスや、ハフニウムテトラフルオライド（ＨｆＦ４）ガス等のＨｆおよびフルオロ基を含む原料ガスを用いることができる。第２の原料ガスとしては、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］４、略称：ＴＥＭＡＨ）ガス、テトラキスジメチルアミノハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：ＴＤＭＡＨ）ガス、テトラキスジエチルアミノハフニウム（Ｈｆ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］４、略称：ＴＤＥＡＨ）ガス等のＨｆおよびアミノ基を含む原料ガスを用いることができる。また、第２の原料ガスとしては、その組成式中におけるアミノ基を含むリガンドの数が２以下であって、かつ、第１の原料ガスの組成式中におけるハロゲン基を含むリガンドの数以下であるＨｆおよびアミノ基を含む原料ガスを用いることもできる。なお、第２の原料ガスとしては、その組成式中に単一のアミノ基を含む原料ガスを用いるのが好ましい。なお、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。
【０１３０】
また、これらの金属元素単体で構成される金属系薄膜の他、本発明は、例えば、窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）等の金属元素と他の元素とを含む金属系薄膜を形成する場合にも適用することができる。この場合、例えば、金属元素およびハロゲン基を含む原料ガスとしてＴｉＣｌ４ガスやＴｉＦ４ガス等を用い、窒化ガスとしてアンモニア（ＮＨ３）ガス等を用い、ウエハ２００に対して原料ガスを供給することで金属元素およびハロゲン基を含む第１の層を形成する工程と、ウエハ２００に対して窒化ガスを供給することで第１の層を改質して第２の層（ＴｉＮ層）を形成する工程と、を含むサイクルを所定回数行うようにする。なお、このときの処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理条件とすることができる。
【０１３１】
このように、本発明は、Ｓｉ系薄膜だけでなく、金属系薄膜の成膜にも適用することができ、この場合であっても上述の実施形態と同様な作用効果が得られる。すなわち、本発明は、半導体元素や金属元素等の所定元素を含む薄膜を形成する場合に適用することができる。
【０１３２】
なお、Ｓｉ等の半導体系薄膜を形成する場合、成膜時の基板温度（処理容器内の温度）は、例えば３００〜８００℃の範囲内の温度とすることが好ましい。処理容器内の温度が３００℃未満となると、原料ガスが基板に吸着しにくくなり、成膜レートが低下しやすくなり、処理容器内の温度が８００℃を超えると、気相反応が支配的になり、膜厚均一性が低下しやすくなるためである。また、金属系薄膜を形成する場合、成膜時の基板温度（処理容器内の温度）は、例えば２００〜４００℃の範囲内の温度とすることが好ましい。処理容器内の温度が２００℃未満となると、膜質が悪化し、抵抗率が悪化しやすく（高くなりやすく）なり、処理容器内の温度が４００℃を超えると、原料ガスがノズル内部で分解しやすくなる等して、基板に到達する前に消費されてしまうことがあるからである。なお、これらの温度領域では、基板の加熱は、処理容器の外部に設けた加熱部から輻射熱を照射することで行うことが多い。従って、本発明は、このような温度領域において半導体系薄膜や金属系薄膜を形成する際に、特に有効な発明であるともいえる。
【０１３３】
なお、これらの各種薄膜の成膜に用いられるプロセスレシピ（処理手順や処理条件が記載されたプログラム）は、基板処理の内容（形成する薄膜の膜種、組成比、膜質、膜厚等）に応じて、それぞれ個別に用意する（複数用意する）ことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理の内容に応じて、複数のプロセスレシピの中から、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。具体的には、基板処理の内容に応じて個別に用意された複数のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体（外部記憶装置１２３）を介して、基板処理装置が備える記憶装置１２１ｃ内に予め格納（インストール）しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理装置が備えるＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のプロセスレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。このように構成することで、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成できるようになる。また、オペレータの操作負担（処理手順や処理条件の入力負担等）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。
【０１３４】
但し、上述のプロセスレシピは、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プロセスレシピを変更することで用意してもよい。プロセスレシピを変更する場合は、変更後のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセス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プロセスレシピを直接変更するようにしてもよい。
【０１３５】
また、上述の実施形態では、クリーニングガスとして、Ｆ２ガスを用いる例について説明したが、本発明は係る態様に限定されない。すなわち、クリーニングガスとして、Ｆ２ガスの他、ＮＦ３ガス、ＣｌＦ３ガス、ＨＦガスのうち少なくともいずれかを含むガスを用いてもよく、また、これらのガスを任意の組み合わせで混合させたガスを用いてもよく、また、これらのガスに、水素（Ｈ２）ガス、酸素（Ｏ２）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガスのうち少なくともいずれかを添加したガスを用いてもよい。
【０１３６】
また、上述の実施形態では、処理容器の外壁に、バッファ層として、輻射熱の吸収を飽和させる熱吸収層３００を形成する例について説明したが、本発明は係る態様に限定されない。例えば、図１、図２に示すように、処理容器（反応管２０３）の外壁に、バッファ層として、輻射熱の反射を飽和させる熱反射層３００ａを形成するようにしてもよい。ウエハ２００上にＣｏ，Ｗ，ＴｉＮ等の金属元素を含む金属系薄膜を形成する場合、反応管２０３の内壁に形成される堆積膜は、ヒータ２０７から照射される一次輻射熱の少なくとも一部を反射させ、少なくとも一部を透過させるように作用する。この堆積膜の厚さが十分に薄い状態では、堆積膜の厚さが増すにつれ、一次輻射熱の反射量（強度）は増加し、透過量（強度）は減少することとなる。但し、堆積膜の厚さが所定の厚さに達すると、その厚さがそれ以上増えたとしても、一次輻射熱の反射量は上限に達して不変となり、透過量も下限に達して不変となる。本明細書では、この状態、つまり、一次輻射熱の反射量と透過量との割合（反射量／透過量）が最大値に達した状態を、「一次輻射熱の反射が飽和した状態」と呼んでいる。ウエハ２００上に金属系薄膜を形成する場合、反応管２０３の外壁に、クリーニング工程で除去される堆積膜と光学的に同等な特性を有する膜、つまり、一次輻射熱の反射を飽和させる熱反射層３００ａを予め形成しておくことで、クリーニング工程の前後を含めたウエハ２００の加熱条件を、常に一定に維持することが可能となる。
【０１３７】
また、上述の実施形態では、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薄膜を成膜する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、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薄膜を成膜する場合にも、好適に適用できる。つまり、本発明は、処理容器の外部に設けられた加熱部を用いて処理容器内の基板を加熱するように構成された処理炉、つまり、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る場合に、好適に適用することが可能である。また、本発明は、処理容器内に設けられた基板載置台（サセプタ）に内蔵された他の加熱部を併用して、基板を間接的に加熱するだけでなく、直接的に加熱するように構成された基板処理装置を用いる場合にも、好適に適用可能である。
【０１３８】
また、上述の各実施形態や各変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。
【０１３９】
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【０１４０】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
内部で基板に対する処理が行われる処理容器と、
前記処理容器の外部に設けられ、輻射熱を照射することで前記処理容器内の基板を加熱する加熱部と、
前記処理容器内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、を有し、
前記処理容器の外壁の少なくとも一部には、前記加熱部からの輻射熱の吸収を飽和させる熱吸収層が形成されている基板処理装置が提供される。
【０１４１】
（付記２）
付記１の基板処理装置であって、
前記加熱部から照射された輻射熱（一次輻射熱）の吸収を前記熱吸収層が飽和させることで前記処理容器（の前記加熱部と対向する外壁の少なくとも一部）が加熱され、
加熱された前記処理容器（の外壁）が発する輻射熱（二次輻射熱）によって前記処理容器内の基板が加熱されるように、前記基板処理装置が構成されている。
【０１４２】
（付記３）
付記１又は２の基板処理装置であって、
前記熱吸収層の厚さは、前記加熱部からの輻射熱の吸収を飽和させる厚さ（前記加熱部から発せられた一次輻射熱の殆どが基板に到達せず、主に、前記処理容器から発せられる二次輻射熱と、前記処理容器内の雰囲気を介した伝熱と、によって、前記処理容器内の基板が加熱されることになるような厚さ）である。
【０１４３】
（付記４）
付記１乃至３のいずれかの基板処理装置であって、
前記熱吸収層はシリコン層を含み、その厚さは１μｍ以上である。
【０１４４】
（付記５）
付記１乃至４のいずれかの基板処理装置であって、
前記熱吸収層はポリシリコン層或いはアモルファスシリコン層を含み、その厚さは１μｍ以上である。
【０１４５】
（付記６）
付記１乃至５のいずれかの基板処理装置であって、
前記処理容器（の前記加熱部と対向する外壁の少なくとも一部）は、前記加熱部から照射される輻射熱（一次輻射熱）を透過させる透光性材料により構成されている。
【０１４６】
（付記７）
付記１乃至６のいずれかの基板処理装置であって、
前記処理容器内の基板を加熱し、前記処理容器内に原料ガスを供給することで、前記基板上に薄膜を形成する成膜処理を行うように、前記原料ガス供給系および前記加熱部を制御する制御部をさらに有する。
【０１４７】
（付記８）
付記７の基板処理装置であって、
前記成膜処理を行うことで、前記処理容器の内壁に、前記加熱部から照射される輻射熱（一次輻射熱）を吸収或いは反射する性質を有する堆積膜が形成されるように、前記基板処理装置が構成されている。
【０１４８】
（付記９）
付記７又は８の基板処理装置であって、
前記熱吸収層は、前記堆積膜を構成する物質（或いは前記基板上に形成される薄膜を構成する物質）と光学的に同等な特性を有する物質により構成されている。
【０１４９】
（付記１０）
付記７又は８の基板処理装置であって、
前記熱吸収層は、前記堆積膜を構成する物質（或いは前記基板上に形成される薄膜を構成する物質）と前記加熱部から照射される輻射熱の吸収係数が同等な物質により構成されている。
【０１５０】
（付記１１）
本発明の他の態様によれば、
内部で基板に対する処理が行われる処理容器と、
前記処理容器の外部に設けられ、輻射熱を照射することで前記処理容器内の基板を加熱する加熱部と、
前記処理容器内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、を有し、
前記処理容器の外壁の少なくとも一部には、前記加熱部からの輻射熱の反射を飽和させる熱反射層が形成されている基板処理装置が提供される。
【０１５１】
（付記１２）
付記１１の基板処理装置であって、
前記熱反射層は、前記堆積膜を構成する物質（或いは前記基板上に形成される薄膜を構成する物質）と前記加熱部から照射される輻射熱の反射率が同等な物質により構成されている。
【０１５２】
（付記１３）
付記７乃至１２のいずれかの基板処理装置であって、
前記処理容器内にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系をさらに有し、
前記制御部は、さらに、前記成膜処理を所定回数実施した後、前記処理容器内に基板を収容していない状態で前記処理容器内にクリーニングガスを供給して前記処理容器の内壁に付着した前記堆積物を除去するクリーニング処理を行うように、前記クリーニングガス供給系を制御するよう構成されている。
【０１５３】
（付記１４）
付記１３の基板処理装置であって、
前記制御部は、さらに、前記クリーニング処理を実施した後、前記処理容器内に基板を収容していない状態で前記処理容器内を加熱し、前記処理容器内に原料ガスを供給することで、前記処理容器の内壁に３００Å以下の厚さのプリコート層を形成するプリコート処理を実施し、その後、前記成膜処理を行う（前記成膜処理の開始を許可する）ように、前記原料ガス供給系および前記加熱部を制御するよう構成されている。
【０１５４】
（付記１５）
付記１３の基板処理装置であって、
前記制御部は、さらに、前記クリーニング処理を実施した後、前記処理容器内に基板を収容していない状態で前記処理容器内を加熱し、前記処理容器内に原料ガスを供給することで、前記処理容器の内壁にプリコート層を形成するプリコート処理を実施することなく、前記成膜処理を行う（前記成膜処理の開始を許可する）ように、前記原料ガス供給系および前記加熱部を制御するよう構成されている。
【０１５５】
（付記１６）
本発明の他の態様によれば、
内部で基板に対する処理が行われる処理容器と、
前記処理容器の外部に設けられ、輻射熱を照射することで前記処理容器内の基板を加熱する加熱部と、
前記処理容器内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、を有し、
前記処理容器の外壁の少なくとも一部には、前記処理容器の内壁に形成される堆積膜を構成する物質（或いは前記基板上に形成される薄膜を構成する物質）と光学的に同等な特性を有する物質により構成される熱吸収層が形成されている基板処理装置が提供される。
【０１５６】
（付記１７）
本発明のさらに他の態様によれば、
内部で基板に対する処理が行われる処理容器であって、
外部の加熱部から輻射熱が照射されることによって内部に収容した基板が加熱され、原料ガス供給系によって内部に原料ガスが供給されるように構成され、
外壁の少なくとも一部には、前記加熱部からの輻射熱の吸収を飽和させる熱吸収層が形成されている処理容器が提供される。
【０１５７】
（付記１８）
本発明のさらに他の態様によれば、
内部で基板に対する処理が行われる処理容器であって、
外部の加熱部から輻射熱が照射されることによって内部に収容した基板が加熱され、原料ガス供給系によって内部に原料ガスが供給されるように構成され、
外壁の少なくとも一部には、前記処理容器の内壁に形成される堆積膜を構成する物質（或いは前記基板上に形成される薄膜を構成する物質）と光学的に同等な特性を有する物質により構成される熱吸収層が形成されている処理容器が提供される。
【０１５８】
（付記１９）
本発明のさらに他の態様によれば、
加熱部から照射された輻射熱の吸収を飽和させる熱吸収層が外壁の少なくとも一部に形成された処理容器内に基板を搬入する工程と、
前記処理容器の外部に設けられた前記加熱部から輻射熱を照射させることで前記処理容器内の前記基板を加熱し、前記処理容器内の前記基板に対して原料ガスを供給することで、前記基板上に薄膜を形成する工程と、
薄膜形成後の前記基板を前記処理容器外に搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１５９】
（付記２０）
本発明のさらに他の態様によれば、
内壁に形成される堆積膜を構成する物質（或いは基板上に形成する薄膜を構成する物質）と光学的に同等な特性を有する物質により構成される熱吸収層が外壁の少なくとも一部に形成された処理容器内に基板を搬入する工程と、
前記処理容器の外部に設けられた前記加熱部から輻射熱を照射させることで前記処理容器内の前記基板を加熱し、前記処理容器内の前記基板に対して原料ガスを供給することで、前記基板上に薄膜を形成する工程と、
薄膜形成後の前記基板を前記処理容器外に搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１６０】
（付記２１）
本発明のさらに他の態様によれば、
加熱部から照射された輻射熱の吸収を飽和させる熱吸収層が外壁の少なくとも一部に形成された処理容器内に基板を搬入する手順と、
前記処理容器の外部に設けられた前記加熱部から輻射熱を照射させることで前記処理容器内の前記基板を加熱し、前記処理容器内の前記基板に対して原料ガスを供給することで、前記基板上に薄膜を形成する手順と、
薄膜形成後の前記基板を前記処理容器外に搬出する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【０１６１】
（付記２２）
本発明のさらに他の態様によれば、
内壁に形成される堆積膜を構成する物質（或いは基板上に形成する薄膜を構成する物質）と光学的に同等な特性を有する物質により構成される熱吸収層が外壁の少なくとも一部に形成された処理容器内に基板を搬入する手順と、
前記処理容器の外部に設けられた前記加熱部から輻射熱を照射させることで前記処理容器内の前記基板を加熱し、前記処理容器内の前記基板に対して原料ガスを供給することで、前記基板上に薄膜を形成する手順と、
薄膜形成後の前記基板を前記処理容器外に搬出する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【０１６２】
（付記２３）
本発明のさらに他の態様によれば、
加熱部から照射された輻射熱の吸収を飽和させる熱吸収層が外壁の少なくとも一部に形成された処理容器内に基板を搬入する手順と、
前記処理容器の外部に設けられた前記加熱部から輻射熱を照射させることで前記処理容器内の前記基板を加熱し、前記処理容器内の前記基板に対して原料ガスを供給することで、前記基板上に薄膜を形成する手順と、
薄膜形成後の前記基板を前記処理容器外に搬出する手順と、
をコンピュータに実行させる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。
【０１６３】
（付記２４）
本発明のさらに他の態様によれば、
内壁に形成される堆積膜を構成する物質（或いは基板上に形成する薄膜を構成する物質）と光学的に同等な特性を有する物質により構成される熱吸収層が外壁の少なくとも一部に形成された処理容器内に基板を搬入する手順と、
前記処理容器の外部に設けられた前記加熱部から輻射熱を照射させることで前記処理容器内の前記基板を加熱し、前記処理容器内の前記基板に対して原料ガスを供給することで、前記基板上に薄膜を形成する手順と、
薄膜形成後の前記基板を前記処理容器外に搬出する手順と、
をコンピュータに実行させる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】
【０１６４】
１２１    コントローラ（制御部）
２００    ウエハ（基板）
２０１    処理室
２０２    処理炉
２０３    反応管（処理容器）
２０７    ヒータ（加熱部）
２３１    排気管
２３２ａ  第１ガス供給管
２３２ｂ  第２ガス供給管
２３２ｃ  第３ガス供給管
２３２ｄ  第４ガス供給管
３００    熱吸収層
【図１】
2014185363.tif 000003
【図２】
2014185363.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014185363.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014185363.tif 000008