(57)【要約】【課題】基板処理装置において副生成物の堆積を抑制する。【解決手段】処理ガスを供給する処理ガス供給系と、不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、処理容器の開口部を気密に閉塞するシールキャップとを有する基板処理装置において、不活性ガス供給系は、シールキャップ中央部の第１噴出部へ不活性ガスを供給する第１供給管と、前記開口部側の端部の内壁面と対向する位置の第２噴出部へ不活性ガスを供給する第２供給管と、第１及び第２供給管に接続された第３供給管に設けられた流量制御器と、第１及び第２供給管の少なくとも一方に設けられガスが流れる流路を絞る絞り部とを有し、処理容器内へ処理ガスを供給する際、流量制御器で流量制御した不活性ガスを第３供給管から第１及び第２供給管へ供給し、第１供給管の不活性ガスを第１噴出部より処理容器内へ噴出させ、第２供給管の不活性ガスを第２噴出部より前記内壁面に向け噴出させる。【選択図】図３
2015185662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して処理が行われる処理容器と、
前記処理容器内へ処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理容器内へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記処理容器の開口部を気密に閉塞するシールキャップと、
前記処理ガス供給系及び前記不活性ガス供給系を制御する制御部と、を有し、
前記不活性ガス供給系は、
前記シールキャップの中央部に設けられ不活性ガスを噴出させる第１噴出部と、
前記処理容器の前記開口部側の端部の内壁面と対向する位置に設けられ不活性ガスを噴出させる第２噴出部と、
前記第１噴出部へ不活性ガスを供給する第１供給管と、
前記第２噴出部へ不活性ガスを供給する第２供給管と、
前記第１供給管及び前記第２供給管へ不活性ガスを供給する第３供給管と、
前記第３供給管に設けられ不活性ガスの流量を制御する流量制御器と、
前記第１供給管及び前記第２供給管のうち少なくともいずれかに設けられ不活性ガスが流れる流路を絞る絞り部と、を有し、
前記制御部は、前記処理容器内へ前記処理ガスを供給する際、前記流量制御器で流量を制御した不活性ガスを前記第３供給管から前記第１供給管及び前記第２供給管へ供給し、前記第１供給管へ供給された不活性ガスを前記第１噴出部より前記シールキャップの中央部から前記処理容器内へ噴出させ、前記第２供給管へ供給された不活性ガスを前記第２噴出部より、前記処理容器の前記開口部側の端部の前記内壁面に向けて噴出させるように、前記処理ガス供給系及び前記不活性ガス供給系を制御するよう構成される基板処理装置。
【請求項２】
処理容器内へ基板を搬入し前記処理容器の開口部をシールキャップにより気密に閉塞する工程と、
前記処理容器内へ、不活性ガス供給系より不活性ガスを供給しつつ、処理ガス供給系より処理ガスを供給し、前記基板に対して処理を行う工程と、を有し、
前記不活性ガス供給系は、
前記シールキャップの中央部から不活性ガスを噴出させる第１噴出部と、
前記処理容器の前記開口部側の端部の内壁面と対向する位置に設けられ不活性ガスを噴出させる第２噴出部と、
前記第１噴出部へ不活性ガスを供給する第１供給管と、
前記第２噴出部へ不活性ガスを供給する第２供給管と、
前記第１供給管及び前記第２供給管へ不活性ガスを供給する第３供給管と、
前記第３供給管に設けられ不活性ガスの流量を制御する流量制御器と、
前記第１供給管及び前記第２供給管のうち少なくともいずれかに設けられ不活性ガスが流れる流路を絞る絞り部と、を有しており、
前記基板に対して処理を行う工程では、
前記処理容器内へ前記処理ガスを供給する際、前記流量制御部で流量を制御した不活性ガスを前記第３供給管から前記第１供給管及び前記第２供給管へ供給し、前記第１供給管へ供給された不活性ガスを前記第１噴出部より前記シールキャップの中央部から前記処理容器内へ噴出させ、前記第２供給管へ供給された不活性ガスを前記第２噴出部より、前記処理容器の前記開口部側の端部の前記内壁面に向けて噴出させる半導体装置の製造方法。
【請求項３】
処理容器内へ基板を搬入し前記処理容器の開口部をシールキャップにより気密に閉塞する手順と、
前記処理容器内へ、不活性ガス供給系より不活性ガスを供給しつつ、処理ガス供給系より処理ガスを供給し、前記基板に対して処理を行う手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記不活性ガス供給系は、
前記シールキャップの中央部に不活性ガスを噴出させる第１噴出部と、
前記処理容器の前記開口部側の端部の内壁面と対向する位置に設けられ不活性ガスを噴出させる第２噴出部と、
前記第１噴出部へ不活性ガスを供給する第１供給管と、
前記第２噴出部へ不活性ガスを供給する第２供給管と、
前記第１供給管及び前記第２供給管へ不活性ガスを供給する第３供給管と、
前記第３供給管に設けられ不活性ガスの流量を制御する流量制御器と、
前記第１供給管及び前記第２供給管のうち少なくともいずれかに設けられ不活性ガスが流れる流路を絞る絞り部と、を有しており、
前記基板に対して処理を行う手順では、
前記処理容器内へ前記処理ガスを供給する際、前記流量制御部で流量を制御した不活性ガスを前記第３供給管から前記第１供給管及び前記第２供給管へ供給し、前記第１供給管へ供給された不活性ガスを前記第１噴出部より前記シールキャップの中央部から前記処理容器内へ噴出させ、前記第２供給管へ供給された不活性ガスを前記第２噴出部より、前記処理容器の前記開口部側の端部の前記内壁面に向けて噴出させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対して処理を行う基板処理装置、半導体装置の製造方法、及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、縦型半導体製造装置を用いて基板に対して成膜等の処理を行う際、縦型半導体製造装置の炉口付近に副生成物が付着する。炉口付近に付着し堆積した副生成物は、ガスクリーニングにより除去される。しかし、ガスクリーニングによる副生成物の除去は難しく、完全に除去するには多くの手間がかかる。炉口付近に堆積した副生成物は、やがてパーティクルとなり、成膜品質悪化の要因となる。
【０００３】
特許文献１には、縦型半導体製造装置におけるガスクリーニングの一例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３１８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、基板処理装置において副生成物の堆積を抑制することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
基板に対して処理が行われる処理容器と、
前記処理容器内へ処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理容器内へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記処理容器の開口部を気密に閉塞するシールキャップと、
前記処理ガス供給系及び前記不活性ガス供給系を制御する制御部と、を有し、
前記不活性ガス供給系は、
前記シールキャップの中央部に設けられ不活性ガスを噴出させる第１噴出部と、
前記処理容器の前記開口部側の端部の内壁面と対向する位置に設けられ不活性ガスを噴出させる第２噴出部と、
前記第１噴出部へ不活性ガスを供給する第１供給管と、
前記第２噴出部へ不活性ガスを供給する第２供給管と、
前記第１供給管及び前記第２供給管へ不活性ガスを供給する第３供給管と、
前記第３供給管に設けられ不活性ガスの流量を制御する流量制御器と、
前記第１供給管及び前記第２供給管のうち少なくともいずれかに設けられ不活性ガスが流れる流路を絞る絞り部と、を有し、
前記制御部は、前記処理容器内へ前記処理ガスを供給する際、前記流量制御器で流量を制御した不活性ガスを前記第３供給管から前記第１供給管及び前記第２供給管へ供給し、前記第１供給管へ供給された不活性ガスを前記第１噴出部より前記シールキャップの中央部から前記処理容器内へ噴出させ、前記第２供給管へ供給された不活性ガスを前記第２噴出部より、前記処理容器の前記開口部側の端部の前記内壁面に向けて噴出させるように、前記処理ガス供給系及び前記不活性ガス供給系を制御するよう構成され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、
処理容器内へ基板を搬入し前記処理容器の開口部をシールキャップにより気密に閉塞する工程と、
前記処理容器内へ、不活性ガス供給系より不活性ガスを供給しつつ、処理ガス供給系より処理ガスを供給し、前記基板に対して処理を行う工程と、を有し、
前記不活性ガス供給系は、
前記シールキャップの中央部から不活性ガスを噴出させる第１噴出部と、
前記処理容器の前記開口部側の端部の内壁面と対向する位置に設けられ不活性ガスを噴出させる第２噴出部と、
前記第１噴出部へ不活性ガスを供給する第１供給管と、
前記第２噴出部へ不活性ガスを供給する第２供給管と、
前記第１供給管及び前記第２供給管へ不活性ガスを供給する第３供給管と、
前記第３供給管に設けられ不活性ガスの流量を制御する流量制御器と、
前記第１供給管及び前記第２供給管のうち少なくともいずれかに設けられ不活性ガスが流れる流路を絞る絞り部と、を有しており、
前記基板に対して処理を行う工程では、
前記処理容器内へ前記処理ガスを供給する際、前記流量制御部で流量を制御した不活性ガスを前記第３供給管から前記第１供給管及び前記第２供給管へ供給し、前記第１供給管へ供給された不活性ガスを前記第１噴出部より前記シールキャップの中央部から前記処理容器内へ噴出させ、前記第２供給管へ供給された不活性ガスを前記第２噴出部より、前記処理容器の前記開口部側の端部の前記内壁面に向けて噴出させる半導体装置の製造方法が提供される。
【０００８】
本発明のさらに他の態様によれば、
処理容器内へ基板を搬入し前記処理容器の開口部をシールキャップにより気密に閉塞する手順と、
前記処理容器内へ、不活性ガス供給系より不活性ガスを供給しつつ、処理ガス供給系より処理ガスを供給し、前記基板に対して処理を行う手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記不活性ガス供給系は、
前記シールキャップの中央部に不活性ガスを噴出させる第１噴出部と、
前記処理容器の前記開口部側の端部の内壁面と対向する位置に設けられ不活性ガスを噴出させる第２噴出部と、
前記第１噴出部へ不活性ガスを供給する第１供給管と、
前記第２噴出部へ不活性ガスを供給する第２供給管と、
前記第１供給管及び前記第２供給管へ不活性ガスを供給する第３供給管と、
前記第３供給管に設けられ不活性ガスの流量を制御する流量制御器と、
前記第１供給管及び前記第２供給管のうち少なくともいずれかに設けられ不活性ガスが流れる流路を絞る絞り部と、を有しており、
前記基板に対して処理を行う手順では、
前記処理容器内へ前記処理ガスを供給する際、前記流量制御部で流量を制御した不活性ガスを前記第３供給管から前記第１供給管及び前記第２供給管へ供給し、前記第１供給管へ供給された不活性ガスを前記第１噴出部より前記シールキャップの中央部から前記処理容器内へ噴出させ、前記第２供給管へ供給された不活性ガスを前記第２噴出部より、前記処理容器の前記開口部側の端部の前記内壁面に向けて噴出させるプログラムが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成によれば、基板処理装置において副生成物の堆積を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の縦型処理炉の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本実施形態の縦型処理炉の概略構成を示す横断面図であり、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本実施形態の縦型処理炉の炉口付近の概略構成を示す縦断面図である。
【図４Ａ】本実施形態における第１実施例の多孔リングの構造を示す斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａの多孔リングを水平方向から見た図である。
【図４Ｃ】図４Ａの多孔リングの縦断面図である。
【図５Ａ】本実施形態における第２実施例の多孔リングを水平方向から見た図である。
【図５Ｂ】図５Ａの多孔リングの縦断面図である。
【図６Ａ】本実施形態における第３実施例の多孔リングを水平方向から見た図である。
【図６Ｂ】図６Ａの多孔リングの縦断面図である。
【図７Ａ】本実施形態における第４実施例の多孔リングを水平方向から見た図である。
【図７Ｂ】図７Ａの多孔リングの縦断面図である。
【図８Ａ】本実施形態における第５実施例の多孔リングを水平方向から見た図である。
【図８Ｂ】図８Ａの多孔リングの縦断面図である。
【図９Ａ】本実施形態における多孔リングの他の構造を示す縦断面図である。
【図９Ｂ】本実施形態における多孔リングの他の構造を示す縦断面図である。
【図９Ｃ】本実施形態における多孔リングの他の構造を示す縦断面図である。
【図１０】本実施形態における絞り部の内径とガス流量の比率を示す図である。
【図１１】本実施形態で用いられるコントローラの概略構成図である。
【図１２】本実施形態の第１シーケンスにおけるガス供給のタイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（１）基板処理装置の構成
図１と図２に示すように、処理炉２０２は加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、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、処理炉２０２内のガスを熱で活性化させる活性化機構として機能する。
【００１２】
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。
【００１３】
反応管２０３の下方には、反応管２０３を支持する金属製で円筒形状のマニホールド２０９が設けられている。マニホールド２０９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２２１が設けられている。反応管２０３とマニホールド２０９とで、ウエハ２００に対して処理が行われる処理容器（反応容器）が構成される。また、マニホールド２０９で、処理容器の開口部２０１ａ側の端部が構成される。
【００１４】
また、マニホールド２０９の下方には、処理容器の下端開口部２０１ａ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、マニホールド２０９の下端に対し、垂直方向下側から当接す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、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２２０が設けられている。Ｏリング２２０は、Ｏリング２２０ａとＯリング２２０ｂとを含む。詳しくは、図３を用いて後述する。
【００１５】
シールキャップ２１９の下方（処理室２０１と反対側）には、基板支持具であるボート２１７を回転させる回転機構２６７が設けられている。ボート２１７については後述する。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、ボート２１７を支持している。回転機構２６７は、回転軸２５５に取り付けられている。回転機構２６７が回転軸２５５を回転、つまりボート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。
【００１６】
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により、垂直方向に昇降される。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内に搬入、及び処理室２０１内から搬出することが可能である。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）として構成されている。
【００１７】
基板支持具としてのボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ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。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる断熱部材である断熱板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。
【００１８】
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、後述するコントローラ１２１がヒータ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〜２４９ｄ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。
【００１９】
処理室２０１内には、ノズル２４９ａ〜２４９ｄがマニホールド２０９を貫通するようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ〜２４９ｄには、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｄが、それぞれ接続されている。
【００２０】
このように、処理室２０１内には、４本のガスノズル２４９ａ〜２４９ｄが設けられ、各ガスノズルには、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｄがそれぞれ接続されている。これら４本のガスノズルと４本のガス供給管により、処理室２０１内へ複数種類、ここでは４種類のガスを供給することができる。
【００２１】
ガス供給管２３２ａ〜２３２ｄには、ガス流れの上流方向から順に、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〜２４１ｄと、開閉弁であるバルブ２４３ａ〜２４３ｄとがそれぞれ設けられている。また、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｄのバルブ２４３ａ〜２４３ｄよりも下流側には、不活性ガス供給管２３２ｅ〜２３２ｈがそれぞれ接続されている。不活性ガス供給管２３２ｅ〜２３２ｈには、上流方向から順に、ＭＦＣ２４１ｅ〜２４１ｈと、バルブ２４３ｅ〜２４３ｈとがそれぞれ設けられている。また、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｄの下流側先端部には、上述のノズル２４９ａ〜２４９ｄがそれぞれ接続されている。
【００２２】
ノズル２４９ａ〜２４９ｄは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円環状の空間に、反応管２０３の内壁に沿って、反応管２０３の下部より上部にわたり、ウエハ２００の積載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〜２４９ｄ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〜２４９ｄのそれぞれはＬ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の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わたって設けられている。
【００２３】
ノズル２４９ａ〜２４９ｄの側面にはガスを供給するガス供給孔２５０ａ〜２５０ｄがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ〜２５０ｄのそれぞれは、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。ガス供給孔２５０ａ〜２５０ｄ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。
【００２４】
主に、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄ、バルブ２４３ａ〜２４３ｄにより処理ガス供給系が構成される。なお、ノズル２４９ａ〜２４９ｄを処理ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、不活性ガス供給管２３２ｅ〜２３２ｈ、ＭＦＣ２４１ｅ〜２４１ｈ、バルブ２４３ｅ〜２４３ｈにより、不活性ガス供給系が構成される。この不活性ガス供給系は、排気口２３１ａより上方の処理室２０１内へパージガスを供給する処理室パージガス供給系としても機能する。パージガスは、処理室２０１内の残留ガスを排出し除去するためのガスである。
【００２５】
このように、本実施形態におけるガスの供給方法は、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環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間内に配置したノズル２４９ａ〜２４９ｄを経由してガスを搬送し、ノズル２４９ａ〜２４９ｄにそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ〜２５０ｄ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。
【００２６】
各ウエハ２００の表面を流れたガス、すなわち、反応後の残ガスは、後述する排気口２３１ａの方向に向かって流れる。このとき、反応後の残ガスは、排気口２３１ａの近傍に配置されているマニホールド２０９付近にも流れ、背景技術の基板処理装置では、マニホールド２０９の内壁２０９ａに副生成物を付着させ堆積させる。この副生成物は、ウエハ２００表面に形成される膜と同一成分を含むが、マニホールド２０９の温度はウエハ２００の温度よりも低いので、緻密性に劣り、剥離し易い。したがって、この副生成物は、パーティクルの原因となる。本実施形態では、例えば多孔リング４１を含む不活性ガス供給系から、マニホールド２０９付近に不活性ガスを流すことにより、副生成物の堆積を抑制する。この不活性ガス供給系の構成については後述する。
【００２７】
ガス供給管２３２ａからは、第１元素含有ガスとして、例えば、シラン系ガス等のシリコン原料ガス、すなわち、第１元素としてのシリコン（Ｓｉ）を含むガス（シリコン含有ガス）が、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内に供給される。シリコン含有ガスとしては、例えば、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用いることができる。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。
【００２８】
ガス供給管２３２ｂからは、第２元素含有ガスとして、例えば、炭素含有ガス、すなわち、第２元素としての炭素（Ｃ）を含むガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内に供給される。炭素含有ガスとしては、例えば、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガス等の炭化水素系のガスを用いることができる。
【００２９】
ガス供給管２３２ｃからは、第３元素含有ガスとして、例えば、酸化ガス、すなわち、第３元素としての酸素（Ｏ）を含むガス（酸素含有ガス）が、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内に供給される。酸化ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）ガスを用いることができる。
【００３０】
ガス供給管２３２ｄからは、第４元素含有ガスとして、例えば、窒化ガス、すなわち、第４元素としての窒素（Ｎ）を含むガス（窒素含有ガス）が、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、ノズル２４９ｄを介して処理室２０１内に供給される。窒化ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。
【００３１】
不活性ガス供給管２３２ｅ〜２３２ｈからは、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｅ〜２４１ｈ、バルブ２４３ｅ〜２４３ｈ、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｄ、ノズル２４９ａ〜２４９ｄを介して、処理室２０１内に供給される。
【００３２】
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、主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより第１ガス供給系としての第１元素含有ガス供給系、すなわち、シリコン含有ガス供給系（シラン系ガス供給系）が構成される。ノズル２４９ａをシリコン含有ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００３３】
また、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより第２ガス供給系としての第２元素含有ガス供給系、すなわち、炭素含有ガス供給系（炭化水素系ガス供給系）が構成される。ノズル２４９ｂを炭素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００３４】
また、主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより第３ガス供給系としての第３元素含有ガス供給系、すなわち、酸化ガス供給系（酸素含有ガス供給系）が構成される。ノズル２４９ｃを酸化ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００３５】
また、主に、ガス供給管２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄにより第４ガス供給系としての第４元素含有ガス供給系、すなわち、窒化ガス供給系（窒素含有ガス供給系）が構成される。ノズル２４９ｄを窒化ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００３６】
なお、第１元素含有ガス供給系を、原料ガス供給系、或いは単に原料供給系とも称する。また、炭素含有ガス、酸化ガス及び窒化ガスを総称して反応ガスと称する場合、炭素含有ガス供給系、酸化ガス供給系及び窒化ガス供給系により反応ガス供給系が構成される。
【００３７】
第１ガス供給系と、第２ガス供給系と、第３ガス供給系と、第４ガス供給系とを含むように、処理ガス供給系が構成される。また、上述の不活性ガス供給系により、処理室パージガス供給系が構成される。この処理室パージガス供給系は、処理室２０１内においてウエハ２００が配列されるウエハ配列領域に不活性ガスを供給する。
【００３８】
図３に示すように、処理室２０１内において、処理室２０１の下端近傍、つまりマニホールド２０９の下端近傍には、中空でリング状の多孔リング４１が設けられている。なお、多孔リング４１は、シールキャップ２１９に当接するように設置してもよいし、あるいは、シールキャップ２１９に埋め込むように設けてもよい。多孔リング４１は、多孔リング４１に設けられた複数の噴出孔４１ａ（図４Ａ,図４Ｂ参照）から、マニホールド２０９付近に不活性ガスを流すことにより、マニホールド２０９の内壁２０９ａへの副生成物の堆積を抑制するためのものである。多孔リング４１に接続される接続管４１ｂは、接続部３９を介してガス配管３８に接続され、ガス配管３８は、ガス配管３３に接続されている。接続管４１ｂは、シールキャップ２１９を縦方向に貫通するように設置される。接続部３９の上部には、Ｏリング４０が設けられており、接続管４１ｂとガス配管３８を気密に接続している。多孔リング４１と噴出孔４１ａと接続管４１ｂの構造は後述する。なお、図１では、多孔リング４１、接続管４１ｂ、接続部３９、ガス配管３８、ガス配管３５、ガス配管３３、ガス通路３１、不活性ガス供給管２３２ｍ等と、これらの配管に取り付けられる部材は、図１を分かり易くするため、図示を省力している。
【００３９】
ガス配管３３は、溝３２を介して、ガス通路３１に接続されている。ガス通路３１は、炉口パージガスの供給管である不活性ガス供給管２３２ｍに接続されている。ガス通路３１は、マニホールド２０９の内部をくり抜いて設けられている。溝３２は、シールキャップ２１９のＯリング２２０ａと２２０ｂとの間の部分を削ることにより設けられた、上面視がループ状の窪みである。
【００４０】
不活性ガス供給管２３２ｍには、ガス流れの上流側から順に、開閉弁であるバルブ２４３ｎと、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｍと、開閉弁であるバルブ２４３ｍとが設けられている。
【００４１】
不活性ガス供給管２３２ｍから供給された不活性ガス（例えばＮ２ガス）は、バルブ２４３ｎ、ＭＦＣ２４１ｍ、バルブ２４３ｍ、ガス通路３１、溝３２、ガス配管３３、ガス配管３８、接続管４１ｂを介して、多孔リング４１から処理室２０１内のマニホールド２０９付近に供給される。このとき、例えば、マニホールド２０９の内壁面２０９ａに対して不活性ガスを吹き付けるようにする。不活性ガス供給管２３２ｍを流れる不活性ガスの流量は、ＭＦＣ２４１ｍにより制御される。このようにして、マニホールド２０９付近に不活性ガスを流すことにより、処理容器の開口部である炉口２０１ａ（つまり、ボート２１７の搬入搬出口）付近の処理ガスをパージ（除去）して、例えば、マニホールド２０９の内壁２０９ａに処理ガスが接触することを抑制する。その結果、内壁２０９ａ等への副生成物の堆積が抑制される。
【００４２】
図１に示すように、処理室２０１内への処理ガス導入口は、４本のノズル２４９ａ〜２４９ｄのガス供給孔２５０ａ〜２５０ｄである。また、処理室２０１内のガスを排出する排気口２３１ａは、処理室２０１の下側にあり、排気口２３１ａの位置は、処理ガス導入口の位置よりも下方である。また、処理室２０１の基板搬入搬出口である開口部２０１ａの位置（マニホールド２０９の位置）は、排気口２３１ａの位置よりも下方である。したがって、処理室２０１内へ導入された処理ガスは、排気口２３１ａよりも下方の開口部２０１ａにおいて淀み易い。しかし、本実施形態では、排気口２３１ａよりも下方であって開口部２０１ａ近くに配置された多孔リング４１から、不活性ガスを供給するので、炉口付近の処理ガスをパージすることが容易になる。
【００４３】
また、図３に示すように、ガス配管３３のガス配管３８との接続部よりも下流側には、ガス配管３３から分岐して、ガス配管３５が設けられている。ガス配管３５には、ガス配管３５内の流路を絞ることにより、ガス配管３５内を流れるガスの流量を絞る、つまり制限するための絞り部３４が設けられている。絞り部３４を通過することのできるガスの流量は、ガス配管３５自体やガス配管３８自体を通過することのできるガスの流量よりも小さい。このように、絞り部３４を設けることにより、ガス配管３５におけるコンダクタンスが、ガス配管３８におけるコンダクタンスよりも小さくなるようにすることが可能となる。
【００４４】
絞り部３４としては、例えば、流量が固定的に制限されるオリフィスを用いることができる。オリフィスの代わりに、流量を手動で変更できるニードルバルブ等を用いるようにしてもよい。絞り部３４としてオリフィスを用いる場合、絞り部３４をガス配管３５に設置した後は、絞り部３４におけるガス流路の開口の大きさ（開口面積）は固定となるが、絞り部３４としてニードルバルブ等を用いる場合、絞り部３４をガス配管３５に設置した後でも、絞り部３４におけるガス流路の開口の大きさ（開口面積）を変えることが可能となる。すなわち、絞り部３４としてガス流路の開度を可変としたニードルバルブを用いる場合、絞り部３４をガス配管３５に設置した後でも、絞り部３４におけるガス流路の開度調整が可能となり好ましい。
【００４５】
ガス配管３５の下流端は、回転機構２６７内部において、磁気軸受２６７ａ上方の中空部３６内に開口している。これにより、ガス配管３５から中空部３６内に供給された不活性ガスは、シールキャップ２１９と回転軸２５５との間の隙間３７から、処理室２０１内に供給される。この結果、処理室２０１内の処理ガスが中空部３６内に漏れて、回転機構２６７を腐食することが抑制される。
【００４６】
このとき、上述した絞り部３４の絞り具合が所定の範囲内に設定されていることにより、適切な流量の不活性ガスが、中空部３６内と多孔リング４１内とに供給される。つまり、処理室２０１内の処理ガスが中空部３６内に漏れることを抑制できる流量の不活性ガスが、中空部３６内に供給され、マニホールド２０９の内壁２０９ａへの副生成物の堆積を抑制できる流量の不活性ガスが、多孔リング４１内に供給される。
【００４７】
このように、絞り部３４を設けているので、１つのＭＦＣ２４１ｍにより、２つのガス供給ライン（ガス配管３５とガス配管３８）における不活性ガスの流量を、それぞれ適切な流量に制御することができる。その結果、２つのガス供給ラインの流量制御系を簡素化でき、コストダウンを図ることができる。
【００４８】
なお、絞り部３４は、ガス配管３５に設けるのではなく、ガス配管３８に設けることも可能であるし、また、ガス配管３５とガス配管３８の両方に設けることも可能である。ガス配管３５とガス配管３８の両方に設ける場合は、それぞれの絞り部３４の開口面積を、互いに異ならせるのが好ましい。例えば、ガス配管３５に設けた絞り部３４の開口面積を、ガス配管３８に設けた絞り部３４の開口面積よりも小さくするのが好ましい。このように、絞り部３４は、ガス配管３５とガス配管３８のうち、少なくともいずれか一方に設けるようにする。
【００４９】
主に、不活性ガス供給管２３２ｍ、ＭＦＣ２４１ｍ、バルブ２４３ｍ，２４３ｎ、ガス通路３１、溝３２、ガス配管３３，３５，３８、絞り部３４、接続管４１ｂ、多孔リング４１を含むように、マニホールド２０９の内壁への副生成物の堆積や、処理ガスの中空部３６内への侵入を抑制するための不活性ガスを供給する不活性ガス供給系が構成される。この不活性ガス供給系は、排気口２３１ａより下方の処理室２０１内、すなわち炉口部へパージガスを供給する炉口部パージガス供給系としても機能する。
【００５０】
また、中空部３６と隙間３７とを含むように、シールキャップ２１９の中央部に設けられ、シールキャップ２１９の中央部へ不活性ガスを噴出させる第１噴出部が構成される。ガス配管３５は、第１噴出部へ不活性ガスを供給する第１供給管である。隙間３７は、処理容器内の上方に向かって開口する第１噴出口である。
【００５１】
また、多孔リング４１と噴出孔４１ａとを含むように、処理容器の開口部２０１ａ側の端部の内壁面２０９ａと対向する位置に設けられ、内壁面２０９ａへ不活性ガスを噴出させる第２噴出部が構成される。ガス配管３８は、第２噴出部へ不活性ガスを供給する第２供給管である。噴出孔４１ａは、図４を用いて後述するように、多孔リング４１に複数設けられ、処理容器の開口部側の端部の内壁面２０９ａに向かって開口する第２噴出口である。
【００５２】
不活性ガス供給管２３２ｍは、第１供給管（ガス配管３５）と第２供給管（ガス配管３８）へ不活性ガスを供給する第３供給管である。
そして、処理容器内へ処理ガスが供給される際は、流量制御器２４１ｍで流量を制御された不活性ガスが、第３供給管から第１供給管及び第２供給管へ供給される。そして、第１供給管へ供給された不活性ガスは、第１噴出部よりシールキャップ２１９の中央部から処理容器内へ噴出される。また、第２供給管へ供給された不活性ガスは、第２噴出部より、処理容器の開口部２０１ａ側の端部の内壁面２０９ａに向けて噴出される。
【００５３】
図１０は、本実施形態における絞り部３４としてのオリフィスの内径と、第１供給管内を流れるガスの流量に対する第２供給管内を流れるガスの流量の比率（以下、単にガス流量比率ともいう）を示す図である。横軸は、オリフィスの内径（任意単位）を示している。縦軸は、多孔リング４１から噴出するガスの流量、つまりガス配管３８（第２供給管）内を流れるガスの流量の、ガス配管３５（第１供給管）内を流れるガスの流量に対する比率を示している。△印は、ガス配管３５とガス配管３８の両方に、マスフローメータ（ＭＦＭ：流量計）を取り付け、オリフィスの内径とガス流量比率とを実測した結果である。
【００５４】
このとき、ＭＦＭ自体のコンダクタンスが無視できないほど小さいので、ガス配管３５とガス配管３８の両方にＭＦＭを取り付けたときの実測結果から、ガス配管３５とガス配管３８の両方にＭＦＭを取り付けない場合のデータを算出した。この算出結果を、□で示す。
【００５５】
図１０から、オリフィスの内径を大きくするほど、ガス流量比率（ガス配管３８（第２供給管）内を流れるガス流量の、ガス配管３５（第１供給管）内を流れるガス流量に対する比率）が小さくなることが分かる。すなわち、ガス配管３５内とガス配管３８内を流れる不活性ガスの流量は、オリフィスの内径に依存することが分かる。したがって、１つのＭＦＣ２４１ｍによっても、絞り部３４を用いることにより、２つのガス供給ライン（ガス配管３５とガス配管３８）における不活性ガスの流量を、それぞれ適切な流量に制御することができる。
【００５６】
図４Ａ〜図４Ｃに、本実施形態における第１実施例の多孔リングの構造を示す。図４Ａは、第１実施例の多孔リング４１の斜視図であり、図４Ｂは、多孔リング４１を水平方向から見た図であり、図４Ｃは、多孔リング４１の縦断面図である。なお、図４Ａでは、便宜上、噴出孔４１ａの図示を省略している。
図４Ａ〜図４Ｃに示すように、第１実施例の多孔リング４１は、中空のリング状部材で構成され，接続管４１ｂに接続されている。多孔リング４１は、平面視において、処理容器（シールキャップ２１９やマニホールド２０９）と同心円状に配置される。多孔リング４１は、多孔リング４１の外周全域にわたって、水平方向（横方向）に不活性ガスを噴出させる噴出孔４１ａを、複数有している。したがって、第１実施例の多孔リング４１を用いると、特に、多孔リング４１の垂直方向における位置と同程度の位置（つまり、多孔リング４１の側方の位置）にあるマニホールド２０９の内壁２０９ａ（つまり、多孔リング４１の水平方向のマニホールド２０９の内壁２０９ａ）に対し、不活性ガスを噴出させることができるので、前記位置のマニホールド２０９の内壁２０９ａへの副生成物の堆積を抑制することができる。
【００５７】
図５Ａと図５Ｂに、本実施形態における第２実施例の多孔リングの構造を示す。図５Ａは、第２実施例の多孔リング５１を水平方向から見た図であり、図５Ｂは、多孔リング５１の縦断面図である。
図５Ａと図５Ｂに示すように、第２実施例の多孔リング５１は、多孔リング５１の外周全域にわたって、水平方向から斜め４５度程度上方の方向に不活性ガスを噴出させる噴出孔５１ａを、複数有している。したがって、第２実施例の多孔リング５１を用いると、特に、多孔リング５１から斜め４５度程度上方の方向のマニホールド２０９の内壁２０９ａに対し、不活性ガスを噴出させることができるので、前記方向のマニホールド２０９の内壁２０９ａへの副生成物の堆積を抑制することができる。
【００５８】
図６Ａと図６Ｂに、本実施形態における第３実施例の多孔リングの構造を示す。図６Ａは、第３実施例の多孔リング６１を水平方向から見た図であり、図６Ｂは、多孔リング６１の縦断面図である。
図６Ａと図６Ｂに示すように、第３実施例の多孔リング６１は、多孔リング６１の外周全域にわたって、上方の方向（鉛直方向）に不活性ガスを噴出させる噴出孔６１ａを、複数有している。したがって、第３実施例の多孔リング６１を用いると、特に、多孔リング６１から上方のマニホールド２０９の内壁２０９ａに対し、広範囲に不活性ガスを噴出させることができるので、前記方向のマニホールド２０９の内壁２０９ａへの副生成物の堆積を抑制することができる。
【００５９】
図７Ａと図７Ｂに、本実施形態における第４実施例の多孔リングの構造を示す。図７Ａは、第４実施例の多孔リング７１を水平方向から見た図であり、図７Ｂは、多孔リング７１の縦断面図である。
図７Ａと図７Ｂに示すように、第４実施例の多孔リング７１は、多孔リング７１の外周全域にわたって、水平方向から斜め４５度程度下方の方向に不活性ガスを噴出させる噴出孔７１ａを、複数有している。したがって、第４実施例の多孔リング７１を用いると、特に、多孔リング７１から斜め４５度程度下方の方向のマニホールド２０９の内壁２０９ａに対し、不活性ガスを噴出させることができるので、前記方向のマニホールド２０９の内壁２０９ａへの副生成物の堆積を抑制することができる。
【００６０】
図８Ａと図８Ｂに、本実施形態における第５実施例の多孔リングの構造を示す。図８Ａは、第５実施例の多孔リング８１を水平方向から見た図であり、図８Ｂは、多孔リング８１の縦断面図である。
図８Ａと図８Ｂに示すように、第５実施例の多孔リング８１は、多孔リング８１の外周全域にわたって、下方の方向（鉛直方向）に不活性ガスを噴出させる噴出孔８１ａを、複数有している。したがって、第５実施例の多孔リング８１を用いると、特に、多孔リング８１から下方のマニホールド２０９の内壁２０９ａに対し、広範囲に不活性ガスを噴出させることができるので、前記方向のマニホールド２０９の内壁２０９ａへの副生成物の堆積を抑制することができる。
【００６１】
図９Ａ〜図９Ｃに、本実施形態における多孔リングの他の構造を示す。
図９Ａは、多孔リング９１の縦断面図であり、図４Ｂと図４Ｃに示す噴出孔４１ａと、図５Ａと図５Ｂに示す噴出孔５１ａと、図６Ａと図６Ｂに示す噴出孔６１ａとを、１つの多孔リング９１に設けたものである。したがって、この多孔リング９１を用いると、特に、多孔リング９１の水平方向のマニホールド２０９の内壁２０９ａと、多孔リング９１から斜め４５度程度上方の方向のマニホールド２０９の内壁２０９ａと、多孔リング９１から上方のマニホールド２０９の内壁２０９ａに対し、不活性ガスを噴出させることができるので、前記各方向のマニホールド２０９の内壁２０９ａへの副生成物の堆積を抑制することができる。
【００６２】
図９Ｂは、多孔リング９２の縦断面図であり、図９Ａの多孔リング９１に対し、さらに、図７Ａと図７Ｂに示す噴出孔７１ａを設けたものである。したがって、この多孔リング９２を用いると、上記多孔リング９１の効果に加え、さらに、多孔リング９２から斜め４５度程度下方の方向のマニホールド２０９の内壁２０９ａに対し、不活性ガスを噴出させることができるので、前記各方向のマニホールド２０９の内壁２０９ａへの副生成物の堆積を抑制することができる。
【００６３】
図９Ｃは、多孔リング９３の縦断面図であり、図９Ｂの多孔リング９２に対し、さらに、図８Ａと図８Ｂに示す噴出孔８１ａを設けたものである。したがって、この多孔リング９３を用いると、多孔リング９２の効果に加え、さらに、多孔リング９３から下方のマニホールド２０９の内壁２０９ａに対し、不活性ガスを噴出させることができるので、前記各方向のマニホールド２０９の内壁２０９ａへの副生成物の堆積を抑制することができる。
【００６４】
図１に示すように、反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気（ガス）を排出する排気口２３１ａが設けられ、排気口２３１ａには排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、ガス流れの上流側から順に、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と、圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４と、真空排気装置としての真空ポンプ２４６とが設けられている。
【００６５】
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内の真空排気及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。
【００６６】
主に、排気口２３１ａ、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。コントローラ１２１が、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）となるよう制御する。
【００６７】
図１１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。
【００６８】
記憶装置１２１ｃは、例えば、フラッシュメモリや、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等が、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、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、この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。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、プロセス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。
【００６９】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｍ、バルブ２４３ａ〜２４３ｎ、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。
【００７０】
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からプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｍによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｎの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作、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の起動及び停止、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の回転及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。
【００７１】
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。
【００７２】
（２）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に薄膜を形成するシーケンス例について説明する。なお、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。
【００７３】
なお、本実施形態では、形成する薄膜の組成比が化学量論組成、または、化学量論組成とは異なる所定の組成比となるようにすることを目的として、形成する薄膜を構成する複数の元素を含む複数種類のガスの供給条件を制御する。例えば、形成する薄膜を構成する複数の元素のうち少なくとも一つの元素が他の元素よりも化学量論組成に対し過剰となるようにすることを目的として、供給条件を制御する。以下、形成する薄膜を構成する複数の元素の比率、すなわち、薄膜の組成比を制御しつつ成膜を行うシーケンス例について説明する。
【００７４】
図１２に示すように、本実施形態の成膜シーケンスでは、まず、
ウエハ２００に対して窒化ガスを供給する工程（Ｓ１０）を行う。その後、
ウエハ２００に対して炭素含有ガスを供給する工程（Ｓ１１）と、
ウエハ２００に対してシリコン含有ガスを供給する工程（Ｓ１２）と、
ウエハ２００に対して炭素含有ガスを供給する工程（Ｓ１３）と、
ウエハ２００に対して酸化ガスを供給する工程（Ｓ１４）と、
ウエハ２００に対して窒化ガスを供給する工程（Ｓ１５）と、
をこの順に行う処理サイクルを所定回数行うことで、ウエハ２００上に、シリコン、酸素、炭素及び窒素を含む薄膜を形成する工程を実施する。
【００７５】
このように、本実施形態の薄膜を形成する工程では、
Ｓ１１〜Ｓ１５の処理サイクルを所定回数行う前に、Ｓ１０において、ウエハ２００に対して窒化ガスを供給することで、ウエハ２００の最表面を改質する。
【００７６】
次に、ウエハ２００に対して炭素含有ガスを供給することで、窒化ガスにより改質されたウエハ２００の最表面の一部に第１の炭素含有層を形成し（Ｓ１１）、
次に、ウエハ２００に対してシリコン含有ガスを供給することで、窒化ガスにより改質され、その一部に第１の炭素含有層が形成されたウエハ２００の最表面上に、シリコン含有層を形成し（Ｓ１２）、
次に、ウエハ２００に対して炭素含有ガスを供給することで、シリコン含有層上に第２の炭素含有層を形成し（Ｓ１３）、
次に、ウエハ２００に対して酸化ガスを供給することで、第１の炭素含有層、シリコン含有層及び第２の炭素含有層を含む層を酸化して、シリコン、酸素及び炭素を含む層を形成し（Ｓ１４）、
次に、ウエハ２００に対して窒化ガスを供給することで、シリコン、酸素及び炭素を含む層を窒化して、シリコン、酸素、炭素及び窒素を含む層を形成するとともに、その最表面を改質する（Ｓ１５）。
【００７７】
なお、第１の炭素含有層は、窒化ガスにより改質されたウエハ２００の最表面の一部に炭素含有ガスを吸着させて形成する。具体的には、例えば、第１の炭素含有層の少なくとも一部は、窒化ガスにより改質されたウエハ２００の最表面の少なくとも一部に吸着した窒化ガスの一部を炭素含有ガスに置き換えて形成する。
【００７８】
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、シリコン含有ガスとしてＨＣＤＳガスを、炭素含有ガスとしてＣ３Ｈ６ガスを、酸化ガスとしてＯ２ガスを、窒化ガスとしてＮＨ３ガスを用い、図１２の成膜シーケンスにより、ウエハ２００上にシリコン、酸素、炭素及び窒素を含むシリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）を形成する例について説明する。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
（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を介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【００８３】
（圧力調整及び温度調整）
処理室２０１内が所望の圧力（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（ウエハ回転）。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。
【００８４】
〔シリコン酸炭窒化膜形成工程〕
続いて、次に述べる表面改質ステップＳ１０を行い、その後、後述する５つのステップ、すなわち、ステップＳ１１〜Ｓ１５を順次実行して、シリコン酸炭窒化膜を形成する。
【００８５】
このシリコン酸炭窒化膜形成工程においては、上述したように、炉口部パージガス供給系としての不活性ガス供給系から、炉口部パージ用の不活性ガスが、シールキャップ２１９の中央部から処理容器内へ噴出され、また、処理容器の開口部２０１ａ側の端部の内壁面２０９ａに向けて噴出される。これにより、回転機構２６７内への処理ガスの侵入を防止するとともに、マニホールド２０９の内壁２０９ａへの副生成物の堆積を抑制する。なお、炉口部パージガス供給系からの不活性ガスの供給は、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。
【００８６】
［表面改質ステップＳ１０］
（ＮＨ３ガス供給）
バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内にＮＨ３ガスを流す。ガス供給管２３２ｄ内を流れたＮＨ３ガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整される。流量調整されたＮＨ３ガスは、ノズル２４９ｄのガス供給孔２５０ｄから処理室２０１内に供給される。処理室２０１内に供給されたＮＨ３ガスは熱で活性化され、排気管２３１から排気される。このときウエハ２００に対して、熱で活性化されたＮＨ３ガスが供給されることとなる。
【００８７】
このとき同時にバルブ２４３ｈを開き、不活性ガス供給管２３２ｈ内にＮ２ガスを流す。不活性ガス供給管２３２ｈ内を流れたＮ２ガスは、ＮＨ３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。なお、このとき、ノズル２４９ａ〜２４９ｃ内へのＮＨ３ガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｅ〜２４３ｇを開き、不活性ガス供給管２３２ｅ〜２３２ｇ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃ、ノズル２４９ａ〜２４９ｃ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。
【００８８】
ＮＨ３ガスを熱で活性化して流すときは、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１〜６０００Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ２４１ｄで制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｅ〜２４１ｈ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。このとき、処理室２０１内におけるＮＨ３ガスの分圧は、例えば０．０１〜５９４１Ｐａの範囲内の圧力とする。ＮＨ３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１〜６００秒の範囲内の時間とする。
【００８９】
なお、表面改質ステップＳ１０におけるＮＨ３ガスのガス供給時間は、後述するステップＳ１５におけるＮＨ３ガスのガス供給時間よりも長くするのが好ましい。これにより、成膜前のウエハ２００の最表面に対し、充分に表面改質処理（後述）を行うことができる。また、このときのヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が例えば２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。ＮＨ３ガスは反応温度が高く、上記のようなウエハ温度では反応しづらいので、処理室２０１内の圧力を上記のような比較的高い圧力とすることにより熱的に活性化することを可能としている。なお、ＮＨ３ガスは熱で活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、後述する表面改質をソフトに行うことができる。
【００９０】
ウエハ２００の最表面（ＳｉＯＣＮ膜を形成する際の下地面）に対し、活性化されたＮＨ３ガスを供給することで、ウエハ２００の最表面が改質される（表面改質処理）。具体的には、ウエハ２００の最表面にＮＨ３ガスが吸着することで、ウエハ２００の最表面に、ＮＨ３ガスの吸着層が形成される。また、その際、ウエハ２００の最表面が活性化されたＮＨ３ガスと反応して窒化することで、ウエハ２００の最表面に、Ｓｉ−Ｎ結合を有する層、すなわち、シリコン（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）を含む窒化層（シリコン窒化層）が更に形成されることもある。つまり、ウエハ２００の最表面に、ＮＨ３ガスの吸着層と窒化層とが両方形成されることもある。
【００９１】
ＮＨ３ガスの吸着層は、ＮＨ３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、ＮＨ３ガスの吸着層は、ＮＨ３ガス分子で構成される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、ＮＨ３ガスの吸着層を構成するＮＨ３ガス分子は、ＮとＨとの結合が一部切れたもの（ＮｘＨｙ分子）も含む。すなわち、ＮＨ３ガスの吸着層は、ＮＨ３ガス分子及び／またはＮｘＨｙ分子の連続的な化学吸着層や不連続な化学吸着層を含む。また、窒化層は、Ｓｉ及びＮを含む連続的な層の他、不連続な層をも含む。すなわち、窒化層は、Ｓｉ−Ｎ結合を含む１原子層未満から数原子層程度の厚さの層を含む。なお、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。また、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。
【００９２】
表面改質処理後のウエハ２００の最表面は、後述するステップＳ１２において供給されるＨＣＤＳガスが吸着し易くＳｉが堆積し易い表面状態となる。すなわち、表面改質ステップＳ１０で使用するＮＨ３ガスは、ＨＣＤＳガスやＳｉのウエハ２００の最表面への吸着や堆積を促進させる吸着及び堆積促進ガスとして作用することとなる。
【００９３】
（残留ガス除去）
その後、バルブ２４３ｄを閉じて、ＮＨ３ガスの供給を停止する。このとき、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ウエハ２００の表面改質に寄与した後のＮＨ３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２４３ｅ〜２４３ｈは開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくは表面改質に寄与した後のＮＨ３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。
【００９４】
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Ｓ１１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、Ｓ１１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。
【００９５】
窒化ガスとしては、アンモニア（ＮＨ３）ガス以外に、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等を用いてもよい。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。
【００９６】
［ステップＳ１１］
（Ｃ３Ｈ６ガス供給）
表面改質ステップＳ１０が終了し処理室２０１内の残留ガスを除去した後、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内にＣ３Ｈ６ガスを流す。ガス供給管２３２ｂ内を流れたＣ３Ｈ６ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整される。流量調整されたＣ３Ｈ６ガスは、ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂから処理室２０１内に供給される。処理室２０１内に供給されたＣ３Ｈ６ガスは熱で活性化され、排気管２３１から排気される。このときウエハ２００に対して、熱で活性化されたＣ３Ｈ６ガスが供給されることとなる。
【００９７】
このとき同時にバルブ２４３ｆを開き、不活性ガス供給管２３２ｆ内にＮ２ガスを流す。不活性ガス供給管２３２ｆ内を流れたＮ２ガスは、Ｃ３Ｈ６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。なお、このとき、ノズル２４９ａ，２４９ｃ，２４９ｄ内へのＣ３Ｈ６ガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｅ，２４３ｇ，２４３ｈを開き、不活性ガス供給管２３２ｅ，２３２ｇ，２３２ｈ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ａ，２３２ｃ，２３２ｄ，ノズル２４９ａ，２４９ｃ，２４９ｄ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。
【００９８】
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１〜６０００Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ２４１ｂで制御するＣ３Ｈ６ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｅ〜２４１ｈ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。このとき、処理室２０１内におけるＣ３Ｈ６ガスの分圧は、例えば０．０１〜５９４１Ｐａの範囲内の圧力とする。Ｃ３Ｈ６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１〜２００秒、好ましくは１〜１２０秒、より好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。このときのヒータ２０７の温度は、表面改質ステップＳ１０と同様、ウエハ２００の温度が例えば２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。なお、Ｃ３Ｈ６ガスは熱で活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、後述する第１の炭素含有層の形成が容易となる。
【００９９】
ウエハ２００に対して熱で活性化されたＣ３Ｈ６ガスを供給することで、表面改質ステップＳ１０でＮＨ３ガスにより改質されたウエハ２００の最表面の一部に、第１の炭素含有層が形成される。第１の炭素含有層の少なくとも一部は、表面改質ステップＳ１０でＮＨ３ガスにより改質されたウエハ２００の最表面の少なくとも一部に吸着したＮＨ３ガスの一部が、Ｃ３Ｈ６ガスに置き換えられることで形成される。すなわち、第１の炭素含有層の少なくとも一部は、表面改質ステップＳ１０でウエハ２００の最表面に形成されたＮＨ３ガスの吸着層を構成するＮＨ３ガスの一部が、活性化されたＣ３Ｈ６ガスのエネルギーによりウエハ２００の最表面から脱離し、その後、ウエハ２００の最表面のＮＨ３ガスが脱離した部分にＣ３Ｈ６ガスが化学吸着することで形成される。なお、このとき、Ｃ３Ｈ６ガスの化学吸着層に限らず、Ｃ３Ｈ６が分解した物質（ＣｘＨｙ）の化学吸着層や炭素層（Ｃ層）が形成される場合もあるが、これらの層も、第１の炭素含有層の一部に含めて考えることができる。
【０１００】
なお、このとき、ＮＨ３ガスとの置き換えを伴わずに、すなわち、ウエハ２００の最表面からのＮＨ３ガスの脱離を伴わずに、ウエハ２００の最表面の一部にＣ３Ｈ６ガスが吸着することもある。例えば、表面改質ステップＳ１０でウエハ２００の最表面に形成されたＮＨ３ガスの吸着層上に、ウエハ２００に対して供給されたＣ３Ｈ６ガスの一部が吸着することもある。また、表面改質ステップＳ１０でウエハ２００の最表面に形成された窒化層上に、ウエハ２００に対して供給されたＣ３Ｈ６ガスの一部が吸着することもある。また、ＮＨ３ガスの吸着層や窒化層が形成されていないウエハ２００の最表面の一部に、ウエハ２００に対して供給されたＣ３Ｈ６ガスの一部が吸着することもある。このように、ウエハ２００の最表面の一部に、ＮＨ３ガスとの置き換えを伴わずにＣ３Ｈ６ガスが吸着する場合もあるが、このようにして形成されたＣ３Ｈ６ガスの化学吸着層も、第１の炭素含有層の一部に含めて考えることができる。また、この場合においても、Ｃ３Ｈ６ガスの化学吸着層に限らず、Ｃ３Ｈ６が分解した物質（ＣｘＨｙ）の化学吸着層や炭素層（Ｃ層）が形成される場合もあるが、これらの層も、第１の炭素含有層の一部に含めて考えることができる。
【０１０１】
なお、上述の処理条件下では、ＮＨ３ガスの置き換えを伴うＣ３Ｈ６ガスの吸着は、ＮＨ３ガスの吸着層を構成するＮＨ３ガスの全てではなく、その一部の置き換え（脱離）を伴うにとどまる。すなわち、ＮＨ３ガスの吸着層を構成するＮＨ３ガスは、その全てが置き換えられることはなく（脱離することはなく）、一部は吸着した状態を維持することとなる。また、ＮＨ３ガスの置き換えを伴なわないＣ３Ｈ６ガスの吸着は、ウエハ２００の最表面を全面的に覆う連続的な吸着（飽和吸着）とはならず、不連続な吸着（不飽和吸着）となる。そのため、ステップＳ１１で形成される第１の炭素含有層は、１分子層未満の厚さの層、すなわち、不連続な層となり、表面改質ステップＳ１０でＮＨ３ガスにより改質されたウエハ２００の最表面の一部のみを覆う層となる。すなわち、表面改質ステップＳ１０でＮＨ３ガスにより改質されたウエハ２００の最表面の一部は、ステップＳ１１による第１の炭素含有層の形成後も、第１の炭素含有層に覆われずに露出したままの状態となり、後述するステップＳ１２において供給されるＨＣＤＳガスが吸着し易くＳｉが堆積し易い表面状態のまま、維持されることとなる。
【０１０２】
Ｃ３Ｈ６ガスのウエハ２００最表面への吸着状態を不飽和状態とするには、ステップＳ１１における処理条件を上述の処理条件とすればよいが、さらにステップＳ１１における処理条件を次の処理条件とすることで、Ｃ３Ｈ６ガスのウエハ２００最表面への吸着状態を不飽和状態とすることが容易となる。
【０１０３】
ウエハ温度：５００〜６５０℃
処理室内圧力：１３３〜５３３２Ｐａ
Ｃ３Ｈ６ガス分圧：３３〜５１７７Ｐａ
Ｃ３Ｈ６ガス供給流量：１０００〜１００００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス供給流量：３００〜３０００ｓｃｃｍ
Ｃ３Ｈ６ガス供給時間：６〜２００秒
【０１０４】
（残留ガス除去）
第１の炭素含有層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、Ｃ３Ｈ６ガスの供給を停止する。このとき、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のＣ３Ｈ６ガスや、反応副生成物や、ウエハ２００の最表面から脱離したＮＨ３ガスを処理室２０１内から排除する。なお、このとき、バルブ２４３ｅ〜２４３ｈ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のＣ３Ｈ６ガスや、反応副生成物や、ウエハ２００の最表面から脱離したＮＨ３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。
【０１０５】
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Ｓ１２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、Ｓ１２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。
【０１０６】
炭素含有ガスとしては、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガス以外に、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスやエチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス等の炭化水素系のガスを用いてもよい。
【０１０７】
［ステップＳ１２］
（ＨＣＤＳガス供給）
ステップＳ１１が終了し処理室２０１内の残留ガスを除去した後、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内にＨＣＤＳガスを流す。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、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。
【０１０８】
このとき同時にバルブ２４３ｅを開き、不活性ガス供給管２３２ｅ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。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、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。なお、このとき、ノズル２４９ｂ〜２４９ｄ内へのＨＣＤＳガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｆ〜２４３ｈを開き、不活性ガス供給管２３２ｆ〜２３２ｈ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ｂ〜２３２ｄ、ノズル２４９ｂ〜２４９ｄ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。
【０１０９】
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１〜２６６６Ｐａ、好ましくは１〜１３３３Ｐａ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。ＭＦＣ２４１ｅ〜２４１ｈ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１〜２００秒、好ましくは１〜１２０秒、より好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。このときヒータ２０７の温度は、ステップＳ１１と同様な温度であって、処理室２０１内でＣＶＤ反応が生じる程度の温度、すなわちウエハ２００の温度が、例えば２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
【０１１０】
なお、ウエハ２００の温度が２５０℃未満となるとウエハ２００上にＨＣＤＳが吸着しにくくなり、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（過剰な気相反応が生じる）ことで、膜厚均一性が悪化しやすくなり、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℃以下とすることで、気相反応よりも表面反応が優勢になり、膜厚均一性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。よって、ウエハ２００の温度は２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃の範囲内の温度とするのがよい。
【０１１１】
ＨＣＤＳガスの供給により、表面改質ステップＳ１０においてＮＨ３ガスにより改質され、その一部に第１の炭素含有層が形成されたウエハ２００の最表面上に、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのシリコン含有層が形成される。これにより、ウエハ２００の最表面上に、シリコン及び炭素を含む第１の層、すなわち、第１の炭素含有層及びシリコン含有層を含む層が形成される。シリコン含有層はＨＣＤＳガスの吸着層であってもよいし、シリコン層（Ｓｉ層）であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。ただし、シリコン含有層はシリコン（Ｓｉ）及び塩素（Ｃｌ）を含む層であることが好ましい。
【０１１２】
ここで、シリコン層とは、シリコン（Ｓｉ）により構成される連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるシリコン薄膜をも含む総称である。なお、Ｓｉにより構成される連続的な層をシリコン薄膜という場合もある。なお、シリコン層を構成するＳｉは、Ｃｌとの結合が完全に切れていないものも含む。
【０１１３】
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（ＳｉｘＣｌｙ分子）も含む。すなわち、ＨＣＤＳの吸着層は、Ｓｉ２Ｃｌ６分子及び／またはＳｉｘＣｌｙ分子の連続的な化学吸着層や不連続な化学吸着層を含む。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。
【０１１４】
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が堆積することでシリコン層が形成される。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上にシリコン層を形成する方が、成膜レートを高くすることができ、好ましい。
【０１１５】
ウエハ２００上に形成されるシリコン含有層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップＳ１４，Ｓ１５での改質の作用がシリコン含有層の全体に届かなくなる。また、ウエハ２００上に形成可能なシリコン含有層の厚さの最小値は１原子層未満である。よって、シリコン含有層の厚さは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、シリコン含有層の厚さを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Ｓ１４，Ｓ１５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Ｓ１４，Ｓ１５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Ｓ１２のシリコン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、シリコン含有層の厚さを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。
【０１１６】
（残留ガス除去）
シリコン含有層が形成された後、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、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シリコン含有層形成に寄与した後のＨＣＤＳ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２４３ｅ〜２４３ｈ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シリコン含有層形成に寄与した後のＨＣＤＳ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。
【０１１７】
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Ｓ１３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Ｓ１３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。
【０１１８】
シリコン含有ガスとしては、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、モノシラン（ＳｉＨ４）ガス等の無機原料ガスだけでなく、アミノシラン系のテトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、トリスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］３Ｈ、略称：３ＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：２ＤＥＡＳ）ガス、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガスなどの有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。
【０１１９】
［ステップＳ１３］
（Ｃ３Ｈ６ガス供給）
ステップＳ１２が終了し処理室２０１内の残留ガスを除去した後、ウエハ２００に対して、熱で活性化されたＣ３Ｈ６ガスを供給する。このときの処理手順及び処理条件は、上述したステップＳ１１におけるＣ３Ｈ６ガス供給時における処理手順及び処理条件と同様である。
【０１２０】
このとき、処理室２０１内に流しているガスは熱的に活性化されたＣ３Ｈ６ガスであり、処理室２０１内にはＨＣＤＳガスは流していない。したがって、Ｃ３Ｈ６ガスは気相反応を起こすことはなく、活性化された状態でウエハ２００に対して供給され、このとき、ステップＳ１２でウエハ２００上に形成されたシリコン含有層の上に、第２の炭素含有層として、１分子層未満または１原子層未満の厚さの炭素含有層、すなわち、不連続な炭素含有層が形成される。これにより、ウエハ２００の最表面上に、シリコン及び炭素を含む第２の層、すなわち、第１の炭素含有層、シリコン含有層及び第２の炭素含有層を含む層が形成される。なお、条件によっては、シリコン含有層の一部とステップＳ１３で供給したＣ３Ｈ６ガスとが反応し、シリコン含有層が改質（炭化）されることで、ウエハ２００の最表面上に、シリコン及び炭素を含む第２の層、すなわち、第１の炭素含有層及び改質（炭化）されたシリコン含有層を含む層が形成される場合もある。
【０１２１】
シリコン含有層の上に形成する第２の炭素含有層は、炭素含有ガス（Ｃ３Ｈ６ガス）の化学吸着層であってもよいし、Ｃ３Ｈ６が分解した物質（ＣｘＨｙ）の化学吸着層であってもよいし、炭素層（Ｃ層）であってもよい。ここで、Ｃ３Ｈ６やＣｘＨｙの化学吸着層は、Ｃ３Ｈ６分子やＣｘＨｙ分子の不連続な化学吸着層とする必要がある。また、炭素層は、炭素により構成される不連続な層とする必要がある。なお、シリコン含有層の上に形成する第２の炭素含有層を連続的な層とした場合、例えば、Ｃ３Ｈ６やＣｘＨｙのシリコン含有層上への吸着状態を飽和状態として、シリコン含有層上にＣ３Ｈ６やＣｘＨｙの連続的な化学吸着層を形成した場合、シリコン含有層の表面が全体的にＣ３Ｈ６やＣｘＨｙの化学吸着層により覆われることとなる。この場合、第２の層（第１の炭素含有層、シリコン含有層及び第２の炭素含有層を含む層）の表面にシリコンが存在しなくなり、その結果、後述するステップＳ１４での第２の層の酸化反応や、後述するステップＳ１５での第３の層の窒化反応が困難となることがある。上述のような処理条件下では、窒素や酸素はシリコンとは結合するが、炭素とは結合しにくいからである。後述するステップＳ１４やステップＳ１５で所望の酸化反応や窒化反応を生じさせるためには、Ｃ３Ｈ６やＣｘＨｙのシリコン含有層上への吸着状態を不飽和状態として、第２の層の表面にシリコンが露出した状態とする必要がある。
【０１２２】
Ｃ３Ｈ６やＣｘＨｙのシリコン含有層上への吸着状態を不飽和状態とするには、ステップＳ１３における処理条件を上述の処理条件とすればよいが、さらにステップＳ１３における処理条件を次の処理条件とすることで、Ｃ３Ｈ６やＣｘＨｙのシリコン含有層上への吸着状態を不飽和状態とすることが容易となる。
【０１２３】
ウエハ温度：５００〜６５０℃
処理室内圧力：１３３〜５３３２Ｐａ
Ｃ３Ｈ６ガス分圧：３３〜５１７７Ｐａ
Ｃ３Ｈ６ガス供給流量：１０００〜１００００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス供給流量：３００〜３０００ｓｃｃｍ
Ｃ３Ｈ６ガス供給時間：６〜２００秒
【０１２４】
（残留ガス除去）
第２の炭素含有層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、Ｃ３Ｈ６ガスの供給を停止する。このとき、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の炭素含有層形成に寄与した後のＣ３Ｈ６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２４３ｅ〜２４３ｈ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の炭素含有層形成に寄与した後のＣ３Ｈ６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。
【０１２５】
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Ｓ１４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Ｓ１４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。
【０１２６】
炭素含有ガスとしては、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガス以外に、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスやエチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス等の炭化水素系のガスを用いてもよい。
【０１２７】
［ステップＳ１４］
（Ｏ２ガス供給）
ステップＳ１３が終了し処理室２０１内の残留ガスを除去した後、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内にＯ２ガスを流す。ガス供給管２３２ｃ内を流れたＯ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整される。流量調整されたＯ２ガスは、ノズル２４９ｃのガス供給孔２５０ｃから処理室２０１内に供給される。処理室２０１内に供給されたＯ２ガスは熱で活性化され、排気管２３１から排気される。このときウエハ２００に対して、熱で活性化されたＯ２ガスが供給されることとなる。
【０１２８】
このとき同時にバルブ２４３ｇを開き、不活性ガス供給管２３２ｇ内にＮ２ガスを流す。不活性ガス供給管２３２ｇ内を流れたＮ２ガスは、Ｏ２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。なお、このとき、ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｄ内へのＯ２ガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｅ，２４３ｆ，２４３ｈを開き、不活性ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆ，２３２ｈ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｄ，ノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｄ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。
【０１２９】
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１〜６０００Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ２４１ｃで制御するＯ２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｅ〜２４１ｈ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。このとき、処理室２０１内におけるＯ２ガスの分圧は、例えば０．０１〜５９４１Ｐａの範囲内の圧力とする。Ｏ２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１〜２００秒、好ましくは１〜１２０秒、より好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。このときのヒータ２０７の温度は、ステップＳ１１〜Ｓ１３と同様、ウエハ２００の温度が例えば２５０〜７００℃、好ましくは３００〜６５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。Ｏ２ガスは上記のような条件下で熱的に活性化される。なお、Ｏ２ガスは熱で活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、後述する酸化をソフトに行うことができる。
【０１３０】
このとき、処理室２０１内に流しているガスは熱的に活性化されたＯ２ガスであり、処理室２０１内にはＨＣＤＳガスもＣ３Ｈ６ガスも流していない。したがって、Ｏ２ガスは気相反応を起こすことはなく、活性化された状態でウエハ２００に対して供給され、ステップＳ１３でウエハ２００上に形成されたシリコン及び炭素を含む第２の層（第１の炭素含有層、シリコン含有層及び第２の炭素含有層を含む層）の少なくとも一部と反応する。これにより第２の層は、ノンプラズマで熱的に酸化されて、シリコン、酸素及び炭素を含む第３の層、すなわち、シリコン酸炭化層（ＳｉＯＣ層）へと変化させられる（改質される）。
【０１３１】
このとき、第２の層の酸化反応は飽和させないようにする。例えば、ステップＳ１１で１原子層未満の厚さの第１の炭素含有層を形成し、ステップＳ１２で数原子層の厚さのシリコン含有層を形成し、ステップＳ１３で１原子層未満の厚さの第２の炭素含有層を形成した場合は、その表面層（表面の１原子層）の少なくとも一部を酸化させる。この場合、第２の層の全体を酸化させないように、第２の層の酸化反応が不飽和となる条件下で酸化を行う。なお、条件によっては第２の層の表面層から下の数層を酸化させることもできるが、その表面層だけを酸化させる方が、ＳｉＯＣＮ膜の組成比の制御性を向上させることができ好ましい。また、例えば、ステップＳ１１で１原子層未満の厚さの第１の炭素含有層を形成し、ステップＳ１２で１原子層または１原子層未満の厚さのシリコン含有層を形成し、ステップＳ１３で１原子層未満の厚さの第２の炭素含有層を形成した場合も、同様にその表面層の一部を酸化させる。この場合も、第２の層の全体を酸化させないように、第２の層の酸化反応が不飽和となる条件下で酸化を行う。
【０１３２】
なお、第２の層の酸化反応を不飽和とするには、ステップＳ１４における処理条件を上述の処理条件とすればよいが、さらにステップＳ１４における処理条件を次の処理条件とすることで、第２の層の酸化反応を不飽和とすることが容易となる。
【０１３３】
ウエハ温度：５００〜６５０℃
処理室内圧力：１３３〜５３３２Ｐａ
Ｏ２ガス分圧：１２〜５０３０Ｐａ
Ｏ２ガス供給流量：１０００〜５０００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス供給流量：３００〜１００００ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス供給時間：６〜２００秒
【０１３４】
なおこのとき、特に、Ｏ２ガスの希釈率を高めたり（濃度を低下させたり）、Ｏ２ガスの供給時間を短縮したり、Ｏ２ガスの分圧を下げたりするように上述の処理条件を調整することで、ステップＳ１４における酸化力を適度に低下させることができ、第２の層の酸化反応を不飽和とすることがより容易となり、好ましい。図１２の成膜シーケンスは、ステップＳ１４において供給するＮ２ガスの供給流量を、他のステップにおいて供給するＮ２ガスの供給流量よりも大きくすることで、Ｏ２ガスの分圧を下げ、酸化力を低下させる様子を例示している。
【０１３５】
ステップＳ１４における酸化力を低下させることで、酸化の過程において、第２の層中から炭素（Ｃ）が脱離するのを抑制し易くなる。Ｓｉ−Ｃ結合よりもＳｉ−Ｏ結合の方が結合エネルギーが大きいため、Ｓｉ−Ｏ結合を形成するとＳｉ−Ｃ結合が切れてしまう傾向があるが、ステップＳ１４における酸化力を適度に低下させることで、第２の層中にＳｉ−Ｏ結合を形成する際に、Ｓｉ−Ｃ結合が切れてしまうのを抑制することができ、Ｓｉとの結合が切れたＣが第２の層から脱離するのを抑制し易くなる。
【０１３６】
また、ステップＳ１４における酸化力を低下させることで、酸化処理後の第２の層、すなわち、第３の層の最表面にＳｉが露出した状態を維持することができる。第３の層の最表面にＳｉが露出した状態を維持することにより、後述するステップＳ１５において、第３の層の最表面を窒化させることが容易となる。仮に、第３の層の最表面の全体にわたりＳｉ−Ｏ結合やＳｉ−Ｃ結合が形成され、その最表面にＳｉが露出していない状態では、後述するステップＳ１５の条件下においてはＳｉ−Ｎ結合が形成され難い傾向がある。しかしながら、第３の層の最表面にＳｉが露出した状態を維持することにより、すなわち、第３の層の最表面に、後述するステップＳ１５の条件下でＮと結合することができるＳｉを存在させておくことにより、Ｓｉ−Ｎ結合を形成するのが容易となる。
【０１３７】
（残留ガス除去）
第３の層が形成された後、バルブ２４３ｃを閉じ、Ｏ２ガスの供給を停止する。このとき、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３の層形成に寄与した後のＯ２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２４３ｅ〜２４３ｈ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３の層形成に寄与した後のＯ２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。
【０１３８】
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Ｓ１５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Ｓ１５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。
【０１３９】
酸化ガスとしては、酸素（Ｏ２）ガス以外に、水蒸気（Ｈ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、水素（Ｈ２）ガス＋Ｏ２ガス、Ｈ２ガス＋Ｏ３ガス等を用いてもよい。
【０１４０】
［ステップＳ１５］
（ＮＨ３ガス供給）
ステップＳ１４が終了し処理室２０１内の残留ガスを除去した後、ウエハ２００に対して、熱で活性化されたＮＨ３ガスを供給する。このときの処理手順及び処理条件は、上述した表面改質ステップＳ１０におけるＮＨ３ガス供給時における処理手順及び処理条件とほぼ同様である。但し、ＮＨ３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１〜２００秒、好ましくは１〜１２０秒、より好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。なお、ステップＳ１５においても、ＮＨ３ガスは熱で活性化させて供給する。ＮＨ３ガスは熱で活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、後述する窒化をソフトに行うことができる。
【０１４１】
このとき、処理室２０１内に流しているガスは熱的に活性化されたＮＨ３ガスであり、処理室２０１内にはＨＣＤＳガスもＣ３Ｈ６ガスもＯ２ガスも流していない。したがって、ＮＨ３ガスは気相反応を起こすことはなく、活性化された状態でウエハ２００に対して供給され、ステップＳ１４でウエハ２００上に形成された第３の層としてのシリコン、酸素及び炭素を含む層の少なくとも一部と反応する。これにより第３の層は、ノンプラズマで熱的に窒化されて、シリコン、酸素、炭素及び窒素を含む第４の層、すなわち、シリコン酸炭窒化層（ＳｉＯＣＮ層）へと変化させられる（改質される）。
【０１４２】
また、ウエハ２００に対して活性化されたＮＨ３ガスを供給することで、第３の層が窒化される過程において、第３の層の最表面が改質される（表面改質処理）。具体的には、第３の層の最表面にＮＨ３ガスが吸着することで、第３の層の最表面、すなわち、第４の層の最表面に、ＮＨ３ガスの吸着層が形成される。また、その際、第３の層の最表面が活性化されたＮＨ３ガスと反応して窒化することで、第３の層の最表面、すなわち、第４の層の最表面に、Ｓｉ−Ｎ結合を有する層、すなわち、シリコン（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）を含む窒化層（シリコン窒化層）が更に形成されることもある。つまり、第３の層の最表面、すなわち、第４の層の最表面に、ＮＨ３ガスの吸着層と窒化層とが両方形成されることもある。
【０１４３】
窒化の過程で表面改質処理が施された後の第３の層の最表面、すなわち、第４の層の最表面は、次のサイクルにおけるステップＳ１２において供給されるＨＣＤＳガスが吸着し易くＳｉが堆積し易い表面状態となる。すなわち、ステップＳ１５で使用するＮＨ３ガスは、次のサイクルにおけるＨＣＤＳガスやＳｉの第４の層の最表面（ウエハ２００の最表面）への吸着や堆積を促進させる吸着及び堆積促進ガスとしても作用することとなる。
【０１４４】
なお、このとき、第３の層の窒化反応は飽和させないようにする。例えばステップＳ１１〜Ｓ１４で数原子層の厚さの第３の層を形成した場合は、その表面層（表面の１原子層）の少なくとも一部を窒化させる。この場合、第３の層の全体を窒化させないように、第３の層の窒化反応が不飽和となる条件下で窒化を行う。なお、条件によっては第３の層の表面層から下の数層を窒化させることもできるが、その表面層だけを窒化させる方が、ＳｉＯＣＮ膜の組成比の制御性を向上させることができ好ましい。また、例えばステップＳ１１〜Ｓ１４で１原子層または１原子層未満の厚さの第３の層を形成した場合も、同様にその表面層の一部を窒化させる。この場合も、第３の層の全体を窒化させないように、第３の層の窒化反応が不飽和となる条件下で窒化を行う。
【０１４５】
なお、第３の層の窒化反応を不飽和とするには、ステップＳ１５における処理条件を上述の処理条件とすればよいが、さらにステップＳ１５における処理条件を次の処理条件とすることで、第３の層の窒化反応を不飽和とすることが容易となる。
【０１４６】
ウエハ温度：５００〜６５０℃
処理室内圧力：１３３〜５３３２Ｐａ
ＮＨ３ガス分圧：３３〜５０３０Ｐａ
ＮＨ３ガス供給流量：１０００〜５０００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス供給流量：３００〜３０００ｓｃｃｍ
ＮＨ３ガス供給時間：６〜２００秒
【０１４７】
（残留ガス除去）
第４の層が形成された後、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４の層形成に寄与した後のＮＨ３ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。このときの処理手順及び処理条件は、上述した表面改質ステップＳ１０における残留ガス除去時における処理手順及び処理条件と同様である。
【０１４８】
窒化ガスとしては、表面改質ステップＳ１０と同様に、ＮＨ３ガス以外に、Ｎ２Ｈ２ガス、Ｎ２Ｈ４ガス、Ｎ３Ｈ８ガス等を用いてもよい。
【０１４９】
上述したステップＳ１１〜Ｓ１５を１サイクルとして、このサイクルを１回以上行うことにより、ウエハ２００上に所定膜厚のシリコン、酸素、炭素及び窒素を含む薄膜、すなわち、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）を成膜することができる。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ＳｉＯＣＮ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。
【０１５０】
なお、サイクルを複数回行う場合、２サイクル目以降のステップＳ１１において、「表面改質ステップＳ１０でＮＨ３ガスにより改質されたウエハ２００の最表面の一部に、第１の炭素含有層が形成される」と記載した部分は、「ステップＳ１５でＮＨ３ガスにより改質された第３の層の最表面、すなわち、第４の層の最表面の一部に、第１の炭素含有層が形成される」ことを意味し、「第１の炭素含有層の少なくとも一部は、表面改質ステップＳ１０でＮＨ３ガスにより改質されたウエハ２００の最表面の少なくとも一部に吸着したＮＨ３ガスの一部が、Ｃ３Ｈ６ガスに置き換えられることで形成される」と記載した部分は、「第１の炭素含有層の少なくとも一部は、ステップＳ１５でＮＨ３ガスにより改質された第３の層の最表面、すなわち、第４の層の最表面の少なくとも一部に吸着したＮＨ３ガスの一部が、Ｃ３Ｈ６ガスに置き換えられることで形成される」ことを意味している。
【０１５１】
すなわち、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、後述する他の成膜シーケンスや各変形例においても同様である。
【０１５２】
なお、本成膜シーケンスでは、ＳｉＯＣＮ膜を形成する際、Ｃ３Ｈ６ガスを、１サイクルあたり２回に分けて（２つのステップに分けて）供給するようにしている。すなわち、Ｃ３Ｈ６ガスを、ＨＣＤＳガスを供給するステップＳ１２の前後に２回に分けて（ステップＳ１１，Ｓ１３に分けて）供給するようにしている。これにより、ＳｉＯＣＮ膜中のＮ濃度やＣ濃度、特にＣ濃度を制御することが容易となる。例えば、ＳｉＯＣＮ膜中のＮ濃度を低下させ、Ｃ濃度を上昇させることが容易となる。
【０１５３】
ただし、Ｃ３Ｈ６ガスを供給する工程を、１サイクルあたりに１回だけ行うようにしてもよい。例えば、ステップＳ１１を行い、ステップＳ１３を行わないようにしてもよいし、ステップＳ１３を行い、ステップＳ１１を行わないようにしてもよい。すなわち、ステップＳ１１およびステップＳ１３のうち、少なくともいずれか１つのステップを行うようにしてもよい。なお、いずれか一方のみを行う場合は、ステップＳ１３を行う方が、Ｃ濃度の制御性を高めることができ、好ましい。
【０１５４】
また、本成膜シーケンスでは、ＳｉＯＣＮ膜を形成する際、各ステップにおける処理室２０１内の圧力やガス供給時間等の処理条件を制御することで、ＳｉＯＣＮ層における各元素成分、すなわち、Ｓｉ成分、Ｏ成分、Ｃ成分、Ｎ成分の割合、すなわち、Ｓｉ濃度、Ｏ濃度、Ｃ濃度、Ｎ濃度を調整することができ、ＳｉＯＣＮ膜の組成比を制御することができる。
【０１５５】
例えば、ステップＳ１１におけるＣ３Ｈ６ガスのガス供給時間や、ステップＳ１１における処理室２０１内のＣ３Ｈ６ガスの分圧や濃度を制御することで、改質されたウエハ２００の最表面（又は第４の層の最表面）に形成されたＮＨ３ガスの吸着層からのＮＨ３ガスの脱離量や、改質されたウエハ２００の最表面（又は第４の層の最表面）へのＣ３Ｈ６ガスの吸着量を制御することができる。これにより、ＳｉＯＣＮ膜中のＮ濃度、Ｃ濃度を微調整することができることとなる。例えば、ステップＳ１１におけるＣ３Ｈ６ガスのガス供給時間を長くしたり、ステップＳ１１における処理室２０１内のＣ３Ｈ６ガスの分圧や濃度を高めたりすることで、改質されたウエハ２００の最表面（又は第４の層の最表面）に形成されたＮＨ３ガスの吸着層からのＮＨ３ガスの脱離量を増加させたり、改質されたウエハ２００の最表面（又は第４の層の最表面）へのＣ３Ｈ６ガスの吸着量を増加させたりすることができる。これにより、ＳｉＯＣＮ膜中のＮ濃度を低下させ、Ｃ濃度を上昇させることができることとなる。ただし、ステップＳ１１におけるＣ３Ｈ６ガスのガス供給時間を長くしすぎると、ＳｉＯＣＮ膜の成膜速度が低下することも考えられる。そのため、ステップＳ１１におけるＣ３Ｈ６ガスのガス供給時間は、例えば、ステップＳ１３におけるＣ３Ｈ６ガスのガス供給時間と同等もしくはそれよりも短くするのが好ましい。
【０１５６】
また、例えば、ステップＳ１３におけるＣ３Ｈ６ガスのガス供給時間や、ステップＳ１３における処理室２０１内のＣ３Ｈ６ガスの分圧や濃度を制御することで、ステップＳ１３におけるウエハ２００の最表面（又は第１の層の最表面）へのＣ３Ｈ６ガスの吸着量や、Ｓ１４における酸化量を制御することができる。これにより、ＳｉＯＣＮ膜中のＣ濃度、Ｏ濃度を微調整することができることとなる。例えば、ステップＳ１３におけるＣ３Ｈ６ガスのガス供給時間や分圧や濃度を適切な値に調整し、Ｃ３Ｈ６のシリコン含有層上への吸着状態を適正な不飽和状態とすることで、すなわち、第２の炭素含有層を適正な不連続層とすることで、第２の層の表面にシリコンが適正に露出した状態を維持することができ、ステップＳ１４における酸化反応を適正に進行させることができるようになる。
【０１５７】
これらの結果、ＳｉＯＣＮ膜中のＯ濃度、Ｃ濃度、Ｎ濃度を適正に制御できるようになる。例えば、ＳｉＯＣＮ膜中のＯ濃度の低下を抑制しつつ、Ｎ濃度を低下させたり、また、Ｃ濃度を増加させることができるようになる。そして、例えばＳｉＯＣＮ膜の成膜温度を低下させた場合であっても、ＳｉＯＣＮ膜の誘電率の増加を抑制したり、更には低下させたりすることができるようになる。
【０１５８】
（パージ及び大気圧復帰）
所定組成を有する所定膜厚のＳｉＯＣＮ膜を形成する成膜処理がなされると、Ｎ２等の不活性ガスが処理室２０１内へ供給され、排気されることで処理室２０１内が不活性ガスでパージされる（ガスパージ）。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）。
【０１５９】
（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、マニホールド２０９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マニホールド２０９の下端から処理室２０１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より取り出される（ウエハディスチャージ）。
【０１６０】
（３）クリーニング方法
上記の薄膜形成工程を繰り返すと、反応管２０３の内壁等の処理室２０１内にもＳｉＯＣＮ膜等の薄膜が累積する。すなわち、この薄膜を含む堆積物がこの内壁等に付着する。この内壁等に付着した堆積物（累積した薄膜）の厚さが、堆積物に剥離・落下が生じる前の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。
【０１６１】
上述したように、処理室２０１内に処理ガス（成膜ガス）を供給する際、炉口部パージガス供給系としての不活性ガス供給系から、炉口部パージ用の不活性ガスを、隙間３７（第１噴出口）や多孔リング４１の噴出孔４１ａ（第２噴出口）から噴出させることで、処理室２０１の開口部（炉口）２０１ａ付近に処理ガスが接触するのを抑制するようにしている。クリーニング時においても、クリーニングガスによる炉口部の金属部材（マニホールド２０９やシールキャップ２１９や回転軸２５５等）の腐食を防止するため、炉口部パージガス供給系としての不活性ガス供給系から不活性ガスを噴出させる。
【０１６２】
このとき、炉口部内壁面に副生成物が付着していた場合、処理ガス（成膜ガス）を供給するときと同様な流量で、噴出孔４１ａから不活性ガスを噴出させると、クリーニングガスが、副生成物が付着した炉口部内壁面に接触しにくくなり、クリーニングを十分に行うことができない。そこで、炉口部内壁面に副生成物が付着していた場合に、反応管２０３内へクリーニングガスを供給するときは、処理ガスを供給するときよりも、噴出孔４１ａより噴出させる不活性ガスの流量を小さくすることが好ましい。つまり、成膜時は、副生成物付着防止のために噴出孔４１ａから噴出させる不活性ガスの流量を比較的大流量とし、それにもかかわらず、炉口部内壁面に副生成物が付着してしまった場合、クリーニング時は、クリーニングを十分に行うために、噴出孔４１ａから噴出させる不活性ガスの流量を比較的小流量とするのが好ましい。なお、クリーニングを行う際に、炉口部内壁面に副生成物が付着していない場合は、噴出孔４１ａから噴出させる不活性ガスの流量を、処理ガスを供給するときよりも小さくする必要はなく、処理ガスを供給するときと同様な流量とするのが好ましい。
【０１６３】
以下、処理室２０１内をクリーニングする方法について説明する。なお、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。
【０１６４】
クリーニングは、第１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、例えばフッ素系ガスであるフッ素（Ｆ２）ガスを単独で、もしくは不活性ガスで希釈されたＦ２ガスを単独で供給し、処理室２０１内に堆積（累積）した薄膜を除去する工程（第１ステップ（薄膜のエッチング工程）Ｓ３１）と、第２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、Ｆ２ガスを単独で、もしくは不活性ガスで希釈されたＦ２ガスを単独で供給し、薄膜の除去後に処理室２０１内に残留した付着物を取り除く工程（第２ステップ（トリートメント工程）Ｓ３２）と、を順次実施することにより行う。このとき、上述したように、第１ステップＳ３１及び第２ステップＳ３２において、炉口部パージガス供給系としての不活性ガス供給系から炉口付近へ不活性ガスを噴出させる。なお、炉口部パージガス供給系からの不活性ガスの供給は、少なくともクリーニングが完了するまでの間は継続して行われる。以下に、第１ステップＳ３１及び第２ステップＳ３２についてそれぞれ説明する。
【０１６５】
〔第１ステップ  Ｓ３１〕
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（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を介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【０１６６】
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）、すなわち第１の圧力となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。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内が所望の温度、すなわち第１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内の温度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。処理室２０１内の圧力、温度が、それぞれ第１の圧力、第１の温度に到達した後、その圧力、温度が維持されるように制御が行われる。続いて、回転機構２６７によりボート２１７が回転される。尚、ボート２１７は回転させなくてもよい。
【０１６７】
次いで、処理室２０１内の温度、圧力が、それぞれ第１の温度、第１の圧力に維持された状態で、クリーニングガス供給管２３２ｋからクリーニングガスとしてのＦ２ガスが処理室２０１内に供給される。すなわち、バルブ２４３ｋが開かれることでクリーニングガス供給管２３２ｋ内を流れるＦ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｋにて所望の流量となるように制御された後、ガス供給管２３２ａを経由して、ノズル２４９ａから処理室２０１内に導入される。
【０１６８】
このとき、同時に、不活性ガス供給管２３２ｅから不活性ガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内に供給し、Ｆ２ガスを希釈するようにしてもよい。この場合、例えば、バルブ２４３ｅが開かれることで不活性ガス供給管２３２ｅ内に供給されたＮ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｅにて所望の流量となるように制御された後、ガス供給管２３２ａを経由して、ノズル２４９ａから処理室２０１内に導入される。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ａ内でＦ２ガスと混合されることとなる。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もできる。
【０１６９】
ノズル２４９ａから処理室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内を下降し、排気管２３１から排気される。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の表面等に累積したＳｉＯＣＮ膜等の薄膜を含む堆積物と接触し、この際に熱化学反応により薄膜を含む堆積物が除去される。すなわち、Ｆ２ガスの熱分解により生じる活性種と堆積物とのエッチング反応により薄膜を含む堆積物が除去される。
【０１７０】
第１ステップＳ３１（薄膜のエッチング工程）における薄膜のエッチング条件は、例えば、次のとおりであり、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。
第１の温度：３５０℃〜４５０℃
第１の圧力：６６５０Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）〜２６６００Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）、好
ましくは、１３３００Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）以上１９９５０Ｐａ（１５０Ｔｏｒｒ）
Ｆ２ガス供給流量：０．５〜５ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量：１〜２０ｓｌｍ
【０１７１】
〔第２ステップ  Ｓ３２〕
予め設定された薄膜のエッチング時間が経過し、第１ステップＳ３１が終了すると、引き続き、第２ステップＳ３２に移行する。トリートメント工程である第２ステップＳ３２では、薄膜のエッチング工程である第１ステップＳ３１後に、処理室２０１内部に残留した付着物を除去し、処理室２０１内の石英部材の表面を、わずかにエッチングすることで平滑化する。すなわち、反応管２０３やボート２１７等の石英部材の表面に生じた石英クラックや、石英クラック等により生じ処理室２０１内の部材の表面に付着した微小な石英粉（石英パウダ）や、窒化シリコンの残存膜等の付着物を除去する。
【０１７２】
第２ステップ（トリートメント工程）におけるトリートメント条件は、例えば、次のとおりであり、それぞれのトリートメント条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持する。
第２の温度：４００℃〜５００℃
第２の圧力：６６５０Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）〜２６６００Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）、好
ましくは、１３３００Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）以上１９９５０Ｐａ（１５０Ｔｏｒｒ）
Ｆ２ガス供給流量：０．５〜５ｓｌｍ
Ｎ２ガス供給流量：１〜２０ｓｌｍ
【０１７３】
＜本実施形態の効果＞
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を得ることができる。
（ａ）シールキャップの中央部から処理容器内へ不活性ガスを噴出させる第１噴出部へ不活性ガスを供給する第１供給管と、処理容器の開口部側の端部の内壁面に向けて不活性ガスを噴出させる第２噴出部へ不活性ガスを供給する第２供給管のうち、少なくともいずれか一方に不活性ガスが流れる流路を絞る絞り部を設け、処理容器内へ処理ガスを供給する際、第１噴出部より不活性ガスを処理容器内へ噴出させ、第２噴出部より不活性ガスを前記内壁面に向けて噴出させるように構成したので、第１噴出部より噴出させる不活性ガスの流量と、第２噴出部より噴出させる不活性ガスの流量とを適切に調整することが容易になる。その結果、処理容器の開口部側の端部の内壁面等への処理ガスの接触を適正に抑制することができ、副生成物の付着を適正に抑制することができる。
（ｂ）第１噴出部は、処理容器内の上方に向かって開口する第１噴出口を有し、第２噴出部は、処理容器の開口部側の端部の内壁面に向かって開口する複数の第２噴出口を有するように構成したので、不活性ガスをより効果的な方向に噴出させることができる。
（ｃ）処理容器は、反応管と該反応管を支持するマニホールドとを含むように構成され、マニホールドにより処理容器の開口部側の端部が構成されるようにしたので、不活性ガスをマニホールドの内壁面に向けて噴出させることができる。
（ｄ）基板を支持する基板支持具と、シールキャップを貫通するように設けられ基板支持具を支持して回転させる回転軸と、回転軸に取り付けられ回転軸を回転させる回転機構とをさらに有し、第１噴出部は、回転軸とシールキャップとの間の隙間を含むように構成したので、回転機構を処理ガスから効果的に保護することができる。
（ｅ）第２噴出部は、複数の噴出口を有する中空リング状部材により構成されるようにしたので、不活性ガスをより効果的に噴出させることができる。
（ｆ）第２噴出部は、複数の噴出口を有する中空リング状部材により構成され、平面視において、処理容器と同心円状に配置されるように構成したので、不活性ガスを更に効果的に噴出させることができる。
（ｇ）第２噴出部は、シールキャップに設置されるように構成したので、処理容器の開口部側の端部の内壁面の下端に対しても不活性ガスを噴出させることが容易になる。
（ｈ）第２供給管がシールキャップを貫通するように構成したので、第２噴出部へ不活性ガスを供給することが容易になる。
（ｉ）絞り部を第１供給管に設けるように構成したので、第１噴出部よりも流量の大きい不活性ガスを第２噴出部へ供給することができる。
（ｊ）処理容器内へクリーニングガスを供給する際に、第１噴出部及び第２噴出部から不活性ガスを噴出させるようにしたので、処理容器の開口部側の端部の内壁面等へのクリーニングガスの接触を抑制することができ、これらの部材の腐食を抑制することができる。
（ｋ）処理容器の開口部側の端部の内壁面等に副生成物が付着してしまった場合に、処理容器内へクリーニングガスを供給する際に第２噴出部より噴出させる不活性ガスの流量を、処理容器内へ処理ガスを供給する際に第２噴出部より噴出させる不活性ガスの流量よりも小さくするように構成したので、処理容器の開口部側の端部の内壁面に対するクリーニングを十分に行うことができる。
（ｌ）処理容器内へ処理ガスを導入する処理ガス導入口と、排気口と、シールキャップとが、この順に上から配置された場合に、第２噴出口を排気口よりも下方に位置するように配置したので、シールキャップ付近に位置する処理容器の開口部側の端部の内壁面への、処理ガスの接触を適正に抑制することができる。
【０１７４】
なお、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に変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、上述の実施形態では、排気管を反応管に取り付け、ノズルをマニホールドに取り付けるように構成する例について説明したが、本発明はこれに限られず、排気管をマニホールドに取り付ける場合や、ノズルを反応管に取り付ける場合にも適用可能である。
【０１７５】
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縦型成膜装置を例に説明したが、本発明はこれに限られず、一度に１枚又は数枚の基板を処理する枚葉式成膜装置にも適用可能である。すなわち、本発明は、副生成物が生じる基板処理装置全般に適用可能である。
【０１７６】
また、例えば、上述の実施形態では、ＨＣＤＳガス、Ｃ３Ｈ６ガス、Ｏ２ガス、ＮＨ３ガスを、それぞれ別々のノズルから供給する例について説明したが、ノズルは、複数のガスで共用としてもよい。複数のガスでノズルを共用とした方が、ノズルの本数を減らすことができ、装置コストを低減することができ、メンテナンスも容易になる。例えば、Ｃ３Ｈ６ガス、Ｏ２ガス、ＮＨ３ガスを、同一ノズルから供給してもよい。また例えば、ＨＣＤＳガスとＣ３Ｈ６ガスを同一ノズルから供給し、Ｏ２ガスとＮＨ３ガスを同一ノズルから供給するようにしてもよい。ただし、上述の実施形態における温度帯では、ＨＣＤＳガスは、Ｃ３Ｈ６ガスとは反応しないが、Ｏ２ガスやＮＨ３ガスとは反応することが考えられるので、ＨＣＤＳガスとＯ２ガス及びＮＨ３ガスとは、別々のノズルから供給するのが好ましい。
【０１７７】
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
（付記１）
本発明の一態様によれば、
基板に対して処理が行われる処理容器と、
前記処理容器内へ処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理容器内へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記処理容器の開口部を気密に閉塞するシールキャップと、
前記処理ガス供給系及び前記不活性ガス供給系を制御する制御部と、を有し、
前記不活性ガス供給系は、
前記シールキャップの中央部に設けられ不活性ガスを噴出させる第１噴出部と、
前記処理容器の前記開口部側の端部の内壁面と対向する位置に設けられ不活性ガスを噴出させる第２噴出部と、
前記第１噴出部へ不活性ガスを供給する第１供給管と、
前記第２噴出部へ不活性ガスを供給する第２供給管と、
前記第１供給管及び前記第２供給管へ不活性ガスを供給する第３供給管と、
前記第３供給管に設けられ不活性ガスの流量を制御する流量制御器と、
前記第１供給管及び前記第２供給管のうち少なくともいずれかに設けられ不活性ガスが流れる流路を絞る絞り部と、を有し、
前記制御部は、前記処理容器内へ前記処理ガスを供給する際、前記流量制御器で流量を制御した不活性ガスを前記第３供給管から前記第１供給管及び前記第２供給管へ供給し、前記第１供給管へ供給された不活性ガスを前記第１噴出部より前記シールキャップの中央部から前記処理容器内へ噴出させ、前記第２供給管へ供給された不活性ガスを前記第２噴出部より、前記処理容器の前記開口部側の端部の前記内壁面に向けて噴出させるように、前記処理ガス供給系及び前記不活性ガス供給系を制御するよう構成される基板処理装置が提供される。
【０１７８】
（付記２）
付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第１噴出部は、前記処理容器内の上方に向かって開口する第１噴出口を有し、
前記第２噴出部は、前記処理容器の前記開口部側の端部の前記内壁面に向かって開口する複数の第２噴出口を有する。
【０１７９】
（付記３）
付記１または２に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理容器は、反応管と該反応管を支持するマニホールドとを含むように構成され、
前記マニホールドにより前記処理容器の前記開口部側の端部が構成される。
【０１８０】
（付記４）
付記１乃至３のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
基板を支持する基板支持具と、前記シールキャップを貫通するように設けられ前記基板支持具を支持して回転させる回転軸と、前記回転軸に取り付けられ前記回転軸を回転させる回転機構と、をさらに有し、
前記第１噴出部は、前記回転軸と前記シールキャップとの間の隙間を含むように構成される。
【０１８１】
（付記５）
付記１乃至４のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２噴出部は、複数の噴出口を有する中空リング状部材により構成される。
【０１８２】
（付記６）
付記１乃至５のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２噴出部は、複数の噴出口を有する中空リング状部材により構成され、平面視において、前記処理容器（前記シールキャップ及び前記マニホールド）と同心円状に配置される。
【０１８３】
（付記７）
付記１乃至６のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２噴出部は、前記シールキャップに設置される。
【０１８４】
（付記８）
付記１乃至７のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２供給管は、前記シールキャップを貫通するように設置される。
【０１８５】
（付記９）
付記１乃至８のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記絞り部は、前記第１供給管に設けられる。
【０１８６】
（付記１０）
付記１乃至９のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記絞り部は、前記第１供給管に設けられ、前記第１供給管におけるコンダクタンスが、前記第２供給管におけるコンダクタンスよりも小さくなるように構成される。
【０１８７】
（付記１１）
付記３乃至１０のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記マニホールドは金属製である。
【０１８８】
（付記１２）
付記１乃至１１のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理容器内へ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、前記処理容器内へ前記クリーニングガスを供給する際に前記第２噴出部より噴出させる不活性ガスの流量を、前記処理容器内へ前記処理ガスを供給する際に前記第２噴出部より噴出させる不活性ガスの流量よりも小さくするように、前記処理ガス供給系、前記クリーニングガス供給系及び前記不活性ガス供給系を制御するよう構成される。
【０１８９】
（付記１３）
付記２乃至１２のいずれかに記載の基板処理装置であって、さらに、
前記処理ガス供給系から前記処理容器内へ処理ガスを導入する処理ガス導入口と、
前記処理ガス導入口の下方に位置し、前記処理容器内からガスを排出する排気口と、を有し、
前記処理ガス導入口と前記排気口と前記シールキャップとが、この順に上から配置され、
前記第２噴出口が、前記排気口よりも下方に位置するように配置される。
【０１９０】
（付記１４）
本発明の他の態様によれば、
処理容器内へ基板を搬入し前記処理容器の開口部をシールキャップにより気密に閉塞する工程と、
前記処理容器内へ、不活性ガス供給系より不活性ガスを供給しつつ、処理ガス供給系より処理ガスを供給し、前記基板に対して処理を行う工程と、を有し、
前記不活性ガス供給系は、
前記シールキャップの中央部から不活性ガスを噴出させる第１噴出部と、
前記処理容器の前記開口部側の端部の内壁面と対向する位置に設けられ不活性ガスを噴出させる第２噴出部と、
前記第１噴出部へ不活性ガスを供給する第１供給管と、
前記第２噴出部へ不活性ガスを供給する第２供給管と、
前記第１供給管及び前記第２供給管へ不活性ガスを供給する第３供給管と、
前記第３供給管に設けられ不活性ガスの流量を制御する流量制御器と、
前記第１供給管及び前記第２供給管のうち少なくともいずれかに設けられ不活性ガスが流れる流路を絞る絞り部と、を有しており、
前記基板に対して処理を行う工程では、
前記処理容器内へ前記処理ガスを供給する際、前記流量制御部で流量を制御した不活性ガスを前記第３供給管から前記第１供給管及び前記第２供給管へ供給し、前記第１供給管へ供給された不活性ガスを前記第１噴出部より前記シールキャップの中央部から前記処理容器内へ噴出させ、前記第２供給管へ供給された不活性ガスを前記第２噴出部より、前記処理容器の前記開口部側の端部の前記内壁面に向けて噴出させる半導体装置の製造方法、及び基板処理方法が提供される。
【０１９１】
（付記１５）
本発明のさらに他の態様によれば、
処理容器内へ基板を搬入し前記処理容器の開口部をシールキャップにより気密に閉塞する手順と、
前記処理容器内へ、不活性ガス供給系より不活性ガスを供給しつつ、処理ガス供給系より処理ガスを供給し、前記基板に対して処理を行う手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム、及び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であって、
前記不活性ガス供給系は、
前記シールキャップの中央部に不活性ガスを噴出させる第１噴出部と、
前記処理容器の前記開口部側の端部の内壁面と対向する位置に設けられ不活性ガスを噴出させる第２噴出部と、
前記第１噴出部へ不活性ガスを供給する第１供給管と、
前記第２噴出部へ不活性ガスを供給する第２供給管と、
前記第１供給管及び前記第２供給管へ不活性ガスを供給する第３供給管と、
前記第３供給管に設けられ不活性ガスの流量を制御する流量制御器と、
前記第１供給管及び前記第２供給管のうち少なくともいずれかに設けられ不活性ガスが流れる流路を絞る絞り部と、を有しており、
前記基板に対して処理を行う手順では、
前記処理容器内へ前記処理ガスを供給する際、前記流量制御部で流量を制御した不活性ガスを前記第３供給管から前記第１供給管及び前記第２供給管へ供給し、前記第１供給管へ供給された不活性ガスを前記第１噴出部より前記シールキャップの中央部から前記処理容器内へ噴出させ、前記第２供給管へ供給された不活性ガスを前記第２噴出部より、前記処理容器の前記開口部側の端部の前記内壁面に向けて噴出させるプログラム、及び該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【符号の説明】
【０１９２】
３１…ガス通路、３２…溝、３３…ガス配管（第３供給管）、３４…絞り部、３５…ガス配管（第１供給管）、３６…中空部、３７…隙間（第１噴出口）、３８…ガス配管（第２供給管）、３９…接続部、４０…Ｏリング、４１…多孔リング（第２噴出部）、４１ａ…噴出孔（第２噴出口）、４１ｂ…接続管、５１…多孔リング、５１ａ…噴出孔、５１ｂ…接続管、６１…多孔リング、６１ａ…噴出孔、６１ｂ…接続管、７１…多孔リング、７１ａ…噴出孔、７１ｂ…接続管、８１…多孔リング、８１ａ…噴出孔、８１ｂ…接続管、９１…多孔リング、９１ａ〜９１ｃ…噴出孔、９２…多孔リング、９２ａ〜９２ｄ…噴出孔、９３…多孔リング、９３ａ〜９３ｅ…噴出孔、１１５…ボートエレベータ、１２１…コントローラ、１２１ａ…ＣＰＵ、１２１ｂ…ＲＡＭ、１２１ｃ…記憶装置、１２１ｄ…Ｉ／Ｏポート、１２１ｅ…内部バス、１２３…外部記憶装置、２００…ウエハ、２０１…処理室、２０１ａ…炉口（開口部）、２０２…処理炉、２０３…反応管、２０７…ヒータ、２０９…マニホールド、２０９ａ…内壁面、２１７…ボート（基板支持具）、２１８…断熱板、２１９…シールキャップ、２２０,２２０ａ,２２０ｂ,２２１…Ｏリング、２３１…排気管、２３１ａ…排気口、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、２３２ｅ…第１不活性ガス供給管、２３２ｆ…第２不活性ガス供給管、２３２ｇ…第３不活性ガス供給管、２３２ｈ…第４不活性ガス供給管、２３２ｋ…クリーニングガス供給管、２３２ｍ…第５不活性ガス（炉口パージガス）供給管、２４１ａ,２４１ｂ,２４１ｃ,２４１ｄ,２４１ｅ,２４１ｆ,２４１ｇ,２４１ｈ,２４１ｋ,２４１ｍ…マスフローコントローラ（ＭＦＣ：流量制御器）、２４３ａ,２４３ｂ,２４３ｃ,２４３ｄ,２４３ｅ,２４３ｆ,２４３ｇ,２４３ｈ,２４３ｋ,２４３ｍ,２４３ｎ…バルブ、２４４…ＡＰＣバルブ、２４５…圧力センサ、２４６…真空ポンプ、２４９ａ…第１ノズル、２４９ｂ…第２ノズル、２４９ｃ…第３ノズル、２４９ｄ…第４ノズル、２５０ａ,２５０ｂ,２５０ｃ,２５０ｄ…ガス供給孔（ガス導入口）、２５５…回転軸、２６３…温度センサ、２６７…回転機構、２６７ａ…磁気軸受。
【図１】
2015185662.tif 000003
【図２】
2015185662.tif 000004
【図３】
2015185662.tif 000005
【図４Ａ】
2015185662.tif 000006
【図４Ｂ】
2015185662.tif 000007
【図４Ｃ】
2015185662.tif 000008
【図５Ａ】
2015185662.tif 000009
【図５Ｂ】
2015185662.tif 000010
【図６Ａ】
2015185662.tif 000011
【図６Ｂ】
2015185662.tif 000012
【図７Ａ】
2015185662.tif 000013
【図７Ｂ】
2015185662.tif 000014
【図８Ａ】
2015185662.tif 000015
【図８Ｂ】
2015185662.tif 000016
【図９Ａ】
2015185662.tif 000017
【図９Ｂ】
2015185662.tif 000018
【図９Ｃ】
2015185662.tif 000019
【図１０】
2015185662.tif 000020
【図１１】
2015185662.tif 000021
【図１２】
2015185662.tif 000022