(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内の基板に対してハロゲン系の第１の処理ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して非ハロゲン系の第２の処理ガスを供給する工程と、を交互に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有し、
前記第１の処理ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記サイクルは、前記処理室内の前記基板に対して水素含有ガスを供給する工程をさらに含む請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記サイクルは、前記処理室内の前記基板に対してドーパントガスを供給する工程をさらに含む請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板に対してハロゲン系の第１の処理ガスを供給する第１供給系と、
前記処理室内の基板に対して非ハロゲン系の第２の処理ガスを供給する第２供給系と、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記処理室内の基板に対して前記第１の処理ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第２の処理ガスを供給する処理と、を交互に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する処理を行わせ、前記第１の処理ガスを供給する処理における前記処理室内の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する処理における前記処理室内の圧力よりも大きくするように、前記第１供給系、前記第２供給系、および前記圧力調整部を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項５】
処理室内の基板に対してハロゲン系の第１の処理ガスを供給する手順と、前記処理室内の前記基板に対して非ハロゲン系の第２の処理ガスを供給する手順と、を交互に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する手順をコンピュータによって基板処理装置に実行させ、
前記第１の処理ガスを供給する手順における前記処理室内の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する手順における前記処理室内の圧力よりも大きくするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、ハロゲン系の処理ガスや非ハロゲン系の処理ガスを用い、基板上に、シリコン（Ｓｉ）等の所定元素を主元素として含む膜を形成する成膜処理が行われることがある（例えば特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０２９６６１号パンフレット
【特許文献２】特開２０１３−１９７３０７号公報
【特許文献３】特開２０１４−０６７７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、基板上に形成する膜の膜質を向上させることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
処理室内の基板に対してハロゲン系の第１の処理ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板に対して非ハロゲン系の第２の処理ガスを供給する工程と、を交互に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有し、
前記第１の処理ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する工程における前記処理室内の圧力よりも大きくする技術が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、基板上に形成する膜の膜質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一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で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を図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で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。
【図４】本発明の一実施形態の成膜シーケンスおよびその変形例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態の成膜シーケンスおよび他の変形例を示す図である。
【図６】（ａ）はＳｉ膜形成処理開始前のウエハ表面の断面構造を、（ｂ）はＳｉ膜形成処理の進行中であってＤＣＳガス供給後のウエハ表面の断面構造を、（ｃ）はＳｉ膜形成処理の進行中であってＤＳガス供給後のウエハ表面の断面構造を、（ｄ）はＳｉ膜形成処理終了後のウエハ表面の断面構造を、（ｅ）は酸化膜形成処理終了後のウエハにおける表面の断面構造を、（ｆ）は図６（ｅ）の領域Ａにおける部分拡大図の一例を、（ｇ）は図６（ｅ）の領域Ａにおける部分拡大図の他の例を、（ｈ）は図６（ｅ）の領域Ａにおける部分拡大図の他の例をそれぞれ示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の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８】本発明の他の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の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。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
【０００９】
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は加熱手段（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、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
【００１０】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（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が形成されている。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。
【００１１】
処理室２０１内には、ノズル２４９ａ，２４９ｂが、反応管２０３の下部側壁を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂは、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ノズル２４９ａ，２４９ｂには、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｂには、ガス供給管２３２ｃが接続されている。
【００１２】
ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃ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〜２４１ｃおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ〜２４３ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂのバルブ２４３ａ，２４３ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｄ，２３２ｅがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅには、上流方向から順に、ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅおよびバルブ２４３ｄ，２４３ｅがそれぞれ設けられている。
【００１３】
ノズル２４９ａ，２４９ｂは、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ，２５０ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、反応管２０３の中心を向くようにそれぞれ開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ，２５０ｂは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。
【００１４】
ガス供給管２３２ａからは、ハロゲン系の第１の処理ガスとして、所定元素（主元素）としてのＳｉと、ハロゲン元素と、を含むガス、すなわち、ハロシラン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
【００１５】
原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。ハロシランと
は、ハロゲン基を有するシランのことである。ハロゲン基には、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基等が含まれる。すなわち、ハロゲン基には、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等のハロゲン元素が含まれる。
【００１６】
第１の処理ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含むハロシラン原料ガス、すなわち、クロロシラン原料ガスを用いることができる。クロロシラン原料ガスとしては、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガスを用いることができる。
【００１７】
ガス供給管２３２ｂからは、非ハロゲン系の第２の処理ガスとして、所定元素（主元素）としてのＳｉを含みハロゲン元素非含有のシラン原料ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。第２の処理ガスとしては、水素化ケイ素原料ガスを用いることができ、例えば、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガスを用いることができる。
【００１８】
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内へ供給される。
【００１９】
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、第１の処理ガスを供給する第１供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、第２の処理ガスを供給する第２供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅ、バルブ２４３ｄ，２４３ｅにより、不活性ガス供給系が構成される。
【００２０】
上述の各種供給系のうち、いずれか、或いは、全ての供給系は、バルブ２４３ａ〜２４３ｅやＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅ等が集積されてなる集積型供給システム２４８として構成されていてもよい。集積型供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ〜２４３ｅの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｅによる流量調整動作等が、後述するコントローラ１２１によって制御されるように構成されている。集積型供給システム２４８は、一体型、或いは、分割型の集積ユニットとして構成されており、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｅ等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、供給システムのメンテナンス、交換、増設等を、集積ユニット単位で行うことが可能なように構成されている。
【００２１】
反応管２０３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。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することにより、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されている。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
【００２２】
反応管２０３の下方には、反応管２０３の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属からなり、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２０
３の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０が設けられている。シールキャップ２１９の下方には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７すなわちウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
【００２３】
基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。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板２１８が水平姿勢で多段に支持されている。
【００２４】
反応管２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、ノズル２４９ａ，２４９ｂと同様に、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【００２５】
図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。
【００２６】
記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理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。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
【００２７】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜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。
【００２８】
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ〜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の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバ
ルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。
【００２９】
コントローラ１２１は、外部記憶装置（例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
【００３０】
（２）基板処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ２００上にＳｉ膜を形成した後、ＳｉＯ膜を形成するシーケンス例について、図４、図６（ａ）〜図６（ｈ）を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。
【００３１】
図４に示す基本シーケンスでは、処理室２０１内のウエハ２００に対して第１の処理ガスとしてＤＣＳガスを供給するステップ１と、処理室２０１内のウエハ２００に対して第２の処理ガスとしてＤＳガスを供給するステップ２と、を交互に行うサイクルを所定回数（ｎ１回（ｎ１は１以上の整数））行うことで、ウエハ２００上に、極薄い膜厚を有するＳｉ膜、すなわち、極薄Ｓｉ膜を形成する。本明細書では、極薄Ｓｉ膜を、単に、Ｓｉ膜とも称する。また、本明細書では、図４に示す基本シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の変形例等の説明においても、同様の表記を用いることとする。
【００３２】
（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【００３３】
図４に示す基本シーケンスによりウエハ２００上にＳｉ膜を形成した後、ＳｉＯ膜を形成する。なお、ＳｉＯ膜の形成は必ずしも必要ではなく、省略することもできる。
【００３４】
本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【００３５】
（ウエハチャージおよびボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）される。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０を介して反応管２０３の下端をシールした状態となる。
【００３６】
ウエハ２００としては、例えば、単結晶Ｓｉにより構成されたＳｉ基板、或いは、表面に単結晶Ｓｉ膜が形成された基板を用いることができる。ウエハ２００の表面には、単結晶Ｓｉが露出した状態となっている。ウエハ２００の表面の一部には、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等の絶縁膜が形成されていてもよい。
【００３７】
図６（ａ）〜図６（ｈ）は、ウエハ２００表面の断面構造を部分的に拡大した図である。ウエハ２００を処理室２０１内に搬入する前、ウエハ２００の表面はフッ化水素（ＨＦ）等により予め洗浄される。但し、洗浄処理の後、ウエハ２００を処理室２０１内へ搬入するまでの間に、ウエハ２００の表面は一時的に大気に晒される。そのため、図６（ａ）に示すように、処理室２０１内へ搬入されるウエハ２００の表面の少なくとも一部には、自然酸化膜（ＳｉＯ膜）２００ｂが形成される。自然酸化膜２００ｂは、ウエハ２００の表面、すなわち、露出した単結晶Ｓｉの一部を疎らに（アイランド状に）覆うように形成されることもあり、また、露出した単結晶Ｓｉの全域を連続的に（非アイランド状に）覆うように形成されることもある。
【００３８】
（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は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が所望の成膜温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。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に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。また、回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転は、少なくとも、ウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
【００３９】
（Ｓｉ膜形成ステップ）
その後、次の２つのステップ、すなわち、ステップ１，２を順次実行する。
【００４０】
［ステップ１］
このステップでは、ウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給する。具体的には、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内にＤＣＳガスを流す。ＤＣＳガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＤＣＳガスが供給される。このとき同時にバルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＤＣＳ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。また、ノズル２４９ｂ内へのＤＣＳガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｅ内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。
【００４１】
ウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することで、ＤＣＳによるトリートメント効果を生じさせ、以下の処理を進行させることができる。これにより、ウエハ２００の表面状態を、図６（ｂ）に示す状態へと変化させることができる。
【００４２】
すなわち、電気陰性度の大きなハロゲン（Ｃｌ）を含むＤＣＳをウエハ２００の表面に対して供給することで、ウエハ２００の表面に形成された自然酸化膜２００ｂにおける酸
素（Ｏ）と、ＤＣＳにおけるＣｌと、を引き合わせ、自然酸化膜２００ｂに含まれるＳｉ−Ｏ結合を切断することができる。すなわち、ＤＣＳが有する極性により、単結晶Ｓｉの表面を終端しているＳｉ−Ｏ結合を切断することができる。また、ＤＣＳから分離することで生成された微量のＣｌ−（Ｃｌイオン）により、単結晶Ｓｉの表面を終端しているＳｉ−Ｏ結合を切断することもできる。これらにより、単結晶Ｓｉの表面におけるＳｉの結合手は、フリーとなる。すなわち、単結晶Ｓｉの表面において、Ｓｉの未結合手を生じさせることができる。これにより、後述するホモエピタキシャル成長が進行しやすい環境が整うこととなる。ウエハ２００の表面においては、上述の反応が進行することにより、表面に形成された自然酸化膜２００ｂが除去され、単結晶Ｓｉの表面が露出することとなる。すなわち、ＤＣＳガスは、単結晶Ｓｉの表面から自然酸化膜２００ｂを除去するクリーニングガス（洗浄ガス）として作用することとなる。なお、ウエハ２００の表面にＳｉＯ膜等が形成されている場合は、上述のトリートメント効果により、ＳｉＯ膜等の表面にＳｉの吸着サイトが形成されることとなる。
【００４３】
上述のトリートメント効果により、ウエハ２００の表面においてホモエピタキシャル成長が進行しやすい環境が整ったら、バルブ２４３ａを閉じ、ＤＣＳ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上述の反応に寄与した後のガスを処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ２４３ｄ，２４３ｅ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。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。
【００４４】
［ステップ２］
ステップ１が終了した後、ウエハ２００に対してＤＳガスを供給する。このステップでは、バルブ２４３ｂ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御を、ステップ１におけるバルブ４３ａ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御と同様の手順で行う。ガス供給管２３２ｂ内を流れたＤＳガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＤＳガスが供給される。
【００４５】
ウエハ２００に対してＤＳガスを供給することで、以下の処理を進行させ、ウエハ２００の表面状態を、図６（ｃ）に示す状態、すなわち、ウエハ２００の表面上にＳｉ層２００ｃが形成された状態へと移行させることができる。
【００４６】
すなわち、ステップ１を行うことで形成されたＳｉの未結合手にＤＳに含まれるＳｉを結合させ、ウエハ２００の表面上にＳｉ結晶の核を形成し、Ｓｉ結晶をエピタキシャル成長（気相エピタキシャル成長）させることができる。下地となる結晶と、この結晶上に成長する結晶と、が同じ材質（Ｓｉ）であることから、この成長は、ホモエピタキシャル成長となる。ホモエピタキシャル成長では、下地となる結晶の上に、この結晶と同じ格子定数を持ち、同じ材料からなる結晶が、同一の結晶方位で成長する。そのため、ホモエピタキシャル成長では、下地となる結晶と、この結晶上に成長する結晶と、が異なる材質からなるヘテロエピタキシャル成長に比べ、欠陥の少ない、良質な結晶を得ることができる。以上の処理を行うことにより、ウエハ２００の表面上に、Ｓｉ単結晶からなるＳｉ層２００ｃが形成されることとなる。なお、ウエハ２００の表面上にＳｉＯ膜等が形成されている場合は、上述のトリートメント効果によりＳｉＯ膜等の表面に形成されたＳｉの吸着サイトに、ＤＳに含まれるＳｉを吸着させることができる。この場合、ＳｉＯ膜上に、アモルファス、ポリ、または、アモルファスとポリとの混晶状態のＳｉ膜が形成されることとなる。
【００４７】
Ｓｉ層２００ｃの形成が完了したら、バルブ２４３ｂを閉じ、ＤＳガスの供給を停止す
る。そして、ステップ１と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは上述の反応に寄与した後のガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。
【００４８】
なお、ステップ２を行うと、ウエハ２００の表面の少なくとも一部、すなわち、Ｓｉ層２００ｃの表面の少なくとも一部が、ＤＳガスに含まれるＳｉ−Ｈ結合によって終端された状態となる場合がある。ウエハ２００の表面を終端するＳｉ−Ｈ結合は、次のステップ１においてウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することで切断することができる。すなわち、ＤＣＳから分離することで生成された微量のＣｌ−により、Ｓｉ層２００ｃの表面を終端しているＳｉ−Ｈ結合を切断することができる。これにより、Ｓｉ層２００ｃの表面にＳｉの未結合手を形成することができる。すなわち、ウエハ２００の表面において、ホモエピタキシャル成長が進行しやすい環境を再び整えることが可能となる。これにより、次のステップ２において、上述したＳｉ層２００ｃの形成が遅滞なく開始されることとなる。
【００４９】
また、ステップ２を行うと、ウエハ２００の表面においてＳｉが異常成長する場合がある。例えば、ステップ２を行うと、ウエハ２００の表面に吸着したＳｉが局所的に凝集する等し、Ｓｉ層２００ｃの表面に凹凸構造が形成される場合がある。但し、この異常成長したＳｉは、次のステップ１でウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することで除去することができる。すなわち、ＤＣＳから分離することで生成された微量のＣｌ−により、異常成長したＳｉに含まれるＳｉ−Ｓｉ結合を切断し、この異常成長したＳｉをエッチングすることが可能となる。これにより、Ｓｉ層２００ｃの表面を平滑化させ、結果として、最終的に形成されるＳｉ膜の表面ラフネス等を向上させることが可能となる。ここで表面ラフネスとは、ウエハ面内における膜の高低差を意味しており（表面粗さと同義であり）、その値が小さいほど表面が平滑であることを示している。すなわち、表面ラフネスが向上するとは、膜の高低差が小さくなり、表面の平滑度が向上することを意味する。
【００５０】
ここで示した各効果は、上述したＤＣＳによるトリートメント効果に含めて考えることができる。
【００５１】
［所定回数実施］
上述したステップ１，２を、交互に、すなわち、同期させることなく非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ１回）行う。これにより、以下の処理を進行させ、ウエハ２００の表面状態を、図６（ｄ）に示す状態、すなわち、ウエハ２００の表面上にＳｉ膜２００ｄが形成された状態へと移行させることができる。
【００５２】
Ｓｉ膜２００ｄは、ウエハ２００の表面上に形成されたＳｉ層２００ｃを下地として、Ｓｉ結晶がエピタキシャル成長することで形成される。Ｓｉ膜２００ｄの結晶構造は、下地の結晶性を継承した単結晶となる。すなわち、Ｓｉ膜２００ｄは、下地の単結晶Ｓｉと同一の材料により構成され、同一の格子定数、同一の結晶方位を有する単結晶Ｓｉ膜（エピタキシャルＳｉ膜）となる。Ｓｉ膜２００ｄを形成する際、上述のトリートメント効果を適正に発揮させることで、Ｓｉ膜２００ｄを、ピンホールや膜破れ（以下、これらを総称して膜破れ等とも呼ぶ）の少ない緻密な膜とすることができ、後述する酸化種の拡散抑制（ブロック）効果の高い膜としたり、ＨＦに対する耐性の高い膜としたりすることが可能となる。なお、ピンホールとは、膜に対してエッチングガスやエッチング液等のエッチャントを供給した際に、この膜の下地側に向けてエッチャントが侵入していく経路のことをいう。また、膜破れとは、例えば、ピンホールよりも大きなスケールで生じる欠陥のことをいう。膜破れ等は、Ｓｉ膜２００ｄの膜厚を薄くする場合に特に生じやすくなる。そのため、トリートメント効果を生じさせる技術的意義は、Ｓｉ膜２００ｄの膜厚を薄くする場合に特に大きくなるといえる。
【００５３】
以下、Ｓｉ膜形成ステップの処理条件について説明する。ここに示す条件は、上述のトリートメント効果を適正に発揮させることが可能な条件でもある。
【００５４】
ステップ１におけるＤＣＳガスの供給流量は、例えば１〜２０００ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とする。ＤＣＳガスの供給時間は、例えば１〜６００秒の範囲内の所定の時間とする。ステップ２におけるＤＳガスの供給流量は、例えば１〜２０００ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とする。ＤＳガスの供給時間は、例えば１〜６００秒の範囲内の所定の時間とする。ステップ１，２において、各ガス供給管より供給するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば０〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とする。なお、Ｎ２ガスを非供給とすることにより、各処理ガスの分圧を高め、層質を向上させることが可能となる。
【００５５】
ステップ１における処理室２０１内の圧力Ｐ１は、ステップ２における処理室２０１内の圧力Ｐ２よりも大きくする（Ｐ１＞Ｐ２とする）。このようにすることで、Ｐ１≦Ｐ２とする場合よりも、上述のトリートメント効果を高めることが可能となる。
【００５６】
というのも、Ｐ１＞Ｐ２とすることで、Ｐ１≦Ｐ２とする場合よりも、処理室２０１内に供給されたＤＣＳガスの流速は低下することとなる。これにより、ウエハ２００の表面とＤＣＳとの接触時間を長くすることができ、加熱されたウエハ２００からＤＣＳへと伝わる熱エネルギーの量を増加させることが可能となる。これにより、ＤＣＳからのＣｌの分離を促進させ、ウエハ２００に対して供給されるＣｌ−の量を増加させることが可能となる。結果として、トリートメント効果を高めることが可能となる。
【００５７】
また、Ｐ１＞Ｐ２とすることで、Ｐ１≦Ｐ２とする場合よりも、ウエハ２００に対して供給されるＤＣＳの量が増加することとなる。また、Ｐ１＞Ｐ２とする場合、上述したように、ウエハ２００の表面とＤＣＳとが接触する時間が長く確保されることとなる。これらにより、ＤＣＳの極性による作用、すなわち、Ｓｉ−Ｏ結合やＳｉ−Ｈ結合の切断が促進され、結果として、トリートメント効果を高めることが可能となる。
【００５８】
なお、Ｐ１は、後述する成膜温度下では、例えば４００Ｐａ以上１０００Ｐａ以下の範囲内の所定の圧力（第１の圧力）とするのがよい。
【００５９】
Ｐ１が４００Ｐａ未満となると、ＤＣＳから分離するＣｌの量、すなわち、ウエハ２００に対して供給されるＣｌ−の量が不足したり、ウエハ２００に対して供給されるＤＣＳの量等が不足したりして、上述のトリートメント効果が得られなくなる場合がある。Ｐ１を４００Ｐａ以上とすることで、ウエハ２００に対して供給されるＣｌ−の量やＤＣＳの量をそれぞれ充分に増やすことができ、上述のトリートメント効果が得られるようになる。
【００６０】
Ｐ１が１０００Ｐａを超えると、ステップ１で供給するＤＣＳに含まれるＳｉがウエハ２００上へ堆積する場合がある。この場合、単結晶Ｓｉの表面から自然酸化膜が除去される前にＳｉが堆積することとなる。そのため、単結晶Ｓｉ上（自然酸化膜上）では、ホモエピタキシャル成長は進行せず、アモルファスＳｉ膜やポリＳｉ膜が成長することとなる。また、Ｐ１が１０００Ｐａを超えると、ＤＣＳの極性等を利用した上述のトリートメント効果が得られなくなる場合もある。Ｐ１を１０００Ｐａ以下とすることで、これらの課題を解消することが可能となる。
【００６１】
また、Ｐ２は、後述する成膜温度下では、例えば２５０Ｐａ以上３５０Ｐａ以下の範囲内の所定の圧力（第２の圧力）とするのがよい。
【００６２】
Ｐ２が２５０Ｐａ未満となると、ステップ２で供給するＤＳが分解しにくくなり、ウエハ２００上へのＳｉ層２００ｃの形成が困難となる場合がある。Ｐ２を２５０Ｐａ以上とすることで、この課題を解消することが可能となる。
【００６３】
Ｐ２が３５０Ｐａを超えると、過剰な気相反応が生じることで、Ｓｉ層２００ｃの厚さの均一性や段差被覆性が悪化しやすくなり、その制御が困難となってしまう。また、処理室２０１内においてパーティクルが発生してしまう懸念がある。Ｐ２を３５０Ｐａ以下とすることで、これらの課題を解消することが可能となる。
【００６４】
これらのことから、Ｐ１＞Ｐ２とするのがよく、Ｐ１は例えば４００Ｐａ以上１０００Ｐａ以下の範囲内の所定の圧力とするのがよく、Ｐ２は例えば２５０Ｐａ以上３５０Ｐａ以下の範囲内の所定の圧力とするのがよい。Ｐ１，Ｐ２の関係をこのように設定し、このような圧力バランスを維持することで、上述のトリートメント効果をより高めることができるとともに、最終的に形成されるＳｉ膜の膜厚均一性や段差被覆性を高めることができるようになる。
【００６５】
ステップ１，２におけるウエハ２００の温度（成膜温度）は、例えば３５０〜４５０℃、好ましくは３７０〜３９０℃の範囲内の所定の温度に設定する。
【００６６】
成膜温度が３５０℃未満となると、ステップ１において上述のトリートメント効果が得られなくなる場合があり、また、ステップ２においてＤＳが分解（熱分解）しにくくなる場合がある。成膜温度を３５０℃以上とすることで、これらの課題を解消することが可能となる。成膜温度を３７０℃以上とすることで、ステップ１において上述のトリートメント効果をより高め、また、ステップ２においてＤＳの分解をより促進させることが可能となる。
【００６７】
成膜温度が４５０℃を超えると、ステップ１で供給するＤＣＳに含まれるＳｉがウエハ２００上へ堆積する場合がある。この場合、単結晶Ｓｉ上（自然酸化膜上）では、ホモエピタキシャル成長は進行せず、アモルファスＳｉ膜やポリＳｉ膜が成長することとなるのは上述した通りである。また、成膜温度が４５０℃を超えると、ＤＣＳの極性等を利用した上述のトリートメント効果が得られなくなる場合もある。成膜温度を４５０℃以下とすることで、これらの課題を解消することが可能となる。成膜温度を３９０℃以下とすることで、ＤＣＳに含まれるＳｉのウエハ２００上への堆積を確実に抑制しつつ、上述のトリートメント効果をより高めることが可能となる。
【００６８】
ステップ１，２を交互に行うサイクルの実施回数は、例えば５〜２０回、好ましくは１０〜１５回の範囲内の所定の回数に設定する。これにより形成するＳｉ膜２００ｄの膜厚Ｔを、例えば１０〜４０Å（１〜４ｎｍ）、好ましくは２０〜３０Å（２〜３ｎｍ）の範囲内の所定の厚さとすることができる。なお、サイクルを複数回行うことで、Ｓｉ層２００ｃの密度を高め、Ｓｉ層２００ｃがアイランド状に成長することを回避することが可能となる。これにより、ウエハ２００上に形成するＳｉ膜２００ｄを、表面ラフネスが良好で、膜破れ等の少ない緻密な膜とすることができる。
【００６９】
第１の処理ガスとしては、ＤＣＳガスの他、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス等のクロロシラン原料ガスを用いることができる。なお、ステップ１において、ウエハ２００上へのＳｉの堆積を抑制しつつ、上述のＳｉ−Ｏ結合の切断反応を促進させるには、第１の処理ガスとして、１分子中に含まれるＳｉの数が少なく、１分子中に含まれるハロゲン元素（Ｃｌ等）の数が多いハロシラン原料ガスを用いることが好まし
い。また、ステップ１において、上述のＳｉ−Ｏ結合の切断反応を適正に抑制するには、１分子中に含まれるハロゲン元素（Ｃｌ等）の数が少ないハロシラン原料ガスを用いることが好ましい。
【００７０】
第２の処理ガスとしては、ＤＳガスの他、モノシラン（ＳｉＨ４）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス、テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）ガス、ペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１２）ガス、ヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１４）ガス等のハロゲン元素非含有のシラン原料ガスを用いることができる。
【００７１】
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができる。
【００７２】
（ＳｉＯ膜形成ステップ）
Ｓｉ膜２００ｄを形成した後、ＳｉＯ膜形成ステップを行うことで、ウエハ２００の表面状態を、図６（ｅ）に示す状態、すなわち、ウエハ２００の表面上（Ｓｉ膜２００ｄ上）に、ＳｉおよびＯを含む膜として、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）２００ｅが形成された状態へと移行させることができる。
【００７３】
ＳｉＯ膜形成ステップでは、例えば、以下に示す成膜シーケンスのように、処理室２０１内のウエハ２００に対して原料として、例えばビスジエチルアミノシラン（ＳｉＨ２［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス等のアミノシラン原料ガスを供給するステップ３と、処理室２０１内のウエハ２００に対して酸化剤として、例えばプラズマ励起させた酸素（Ｏ２＊）ガス等のＯ含有ガスを供給するステップ４と、を非同時に行うサイクルを所定回数（ｎ２回（ｎ２は１以上の整数））行う。原料ガスとしては、アミノシラン原料ガスの他、上述のクロロシラン原料ガスを用いることもできる。酸化剤としては、Ｏ２＊ガスの他、Ｏ３ガスやＯ２ガス＋Ｈ２ガスを用いることもできる。これらのガスは、上述のガス供給系から供給することができる。
【００７４】
（ＢＤＥＡＳ→Ｏ２＊）×ｎ２  ⇒  ＳｉＯ
【００７５】
なお、ＳｉＯ膜２００ｅを形成する際、ステップ４においてウエハ２００に対して供給されたＯ２＊が、ステップ３を行うことでウエハ２００（Ｓｉ膜２００ｄ）上に形成されたＳｉ含有層（Ｓｉ層、或いは、ＢＤＥＡＳ吸着層）に対してだけでなく、成膜の下地であるＳｉ膜２００ｄに対しても供給されることとなる。すなわち、ウエハ２００に対して供給された酸化種（Ｏ２＊）の一部が、ステップ３を行うことでＳｉ膜２００ｄ上に形成されたＳｉ含有層中を拡散し（通り抜け）、Ｓｉ膜２００ｄへと到達することとなる。その結果、Ｓｉ膜２００ｄの少なくとも一部は酸化され、酸素（Ｏ）を含むＳｉ膜（ＳｉＯ膜）２００ｄ’へと改質されることとなる。
【００７６】
但し、本実施形態のように、Ｓｉ膜２００ｄの膜厚Ｔを上述の範囲内（例えば１〜４ｎｍ、好ましくは２〜３ｎｍ）の所定の膜厚とすることで、Ｓｉ膜２００ｄの表面からウエハ２００側へと向かう酸化種の拡散は、Ｓｉ膜２００ｄによってブロックされる。言い換えれば、Ｓｉ膜２００ｄに対して供給された酸化種は、Ｓｉ膜２００ｄを酸化させることによりその殆どが消費され、ウエハ２００の表面に対しては殆ど、或いは、全く供給されなくなる。これらのことから、Ｓｉ膜２００ｄのことを、Ｓｉ膜２００ｄの表面からウエハ２００側へと向かう酸化種の拡散を抑制する酸化ブロック膜として考えることもできる。また、Ｓｉ膜２００ｄのことを、ウエハ２００の表面上に酸化膜を形成する際に、ウエハ２００の代わりに酸化される膜、すなわち、犠牲Ｓｉ膜あるいは酸素吸収膜（バッファ膜）として考えることもできる。
【００７７】
なお、Ｓｉ膜２００ｄの膜厚Ｔを上述の範囲内における比較的薄めの膜厚（例えば１ｎｍ以上２ｎｍ未満の膜厚）とした場合、図６（ｆ）に部分拡大図を示すように、Ｓｉ膜２００ｄは膜厚方向の全域にわたって酸化され、ＳｉＯ膜２００ｄ’へと改質される。この場合、ウエハ２００に対して供給された酸化種の一部が、Ｓｉ膜２００ｄ中を拡散し（通り抜け）、ウエハ２００へと到達する場合がある。その結果、ウエハ２００の表面も僅かに酸化される場合がある。但し、Ｓｉ膜２００ｄの膜厚Ｔを上述の範囲内の所定の膜厚とすることで、ウエハ２００が酸化される領域は、ウエハ２００の表面から深さ１ｎｍ以内の範囲内に抑えられる。すなわち、ウエハ２００の表面の実質的な高さは、最大で１ｎｍ程度低くなる場合があるものの、殆ど変化することなく維持される。なお、Ｓｉ膜２００ｄが酸化されてなるＳｉＯ膜２００ｄ’や、酸化されたウエハ２００の表面については、それぞれ、ＳｉＯ膜２００ｅの一部に含めて考えることができる。
【００７８】
また、Ｓｉ膜２００ｄの膜厚Ｔを上述の範囲内における中程度の膜厚（例えば２ｎｍ以上３ｎｍ以下の膜厚）とした場合、図６（ｇ）に部分拡大図を示すように、Ｓｉ膜２００ｄは膜厚方向の全域にわたって酸化され、ＳｉＯ膜２００ｄ’へと改質される。この場合、Ｓｉ膜２００ｄに対して供給された酸化種は、Ｓｉ膜２００ｄを酸化させることによりその殆どが消費される。その結果、ウエハ２００の表面の酸化は回避され、ウエハ２００の表面の高さは、変化することなく維持される。なお、上述したように、Ｓｉ膜２００ｄが酸化されてなるＳｉＯ膜２００ｄ’は、ＳｉＯ膜２００ｅの一部に含めて考えることができる。
【００７９】
また、Ｓｉ膜２００ｄの膜厚Ｔを上述の範囲内における比較的厚めの膜厚（例えば３ｎｍを超え４ｎｍ以下の膜厚）とした場合、図６（ｈ）に部分拡大図を示すように、Ｓｉ膜２００ｄのうち大部分の領域（ウエハ２００との界面付近を除く領域）が酸化され、Ｏを含むＳｉ膜２００ｄ’へと改質される。一方で、Ｓｉ膜２００ｄのうち一部の領域（ウエハ２００との界面に近い領域）は、酸化されることなくＳｉ膜２００ｄのまま維持される。すなわち、ウエハ２００の表面近傍には、ウエハ２００とＳｉＯ膜２００ｄ’との間にＳｉ膜２００ｄが挟まれたサンドイッチ構造が形成されることとなる。ウエハ２００とＳｉＯ膜２００ｄ’とに挟まれるＳｉ膜２００ｄは、ウエハ２００の表面上にエピタキシャル成長したＳｉ単結晶により構成されることから、ウエハ２００の一部に含めて考えることもできる。但し、Ｓｉ膜２００ｄの膜厚Ｔを上述の範囲内の所定の膜厚とすることで、ウエハ２００とＳｉＯ膜２００ｄ’とに挟まれるＳｉ膜２００ｄの膜厚は１ｎｍ以内の範囲内に抑えられる。すなわち、ウエハ２００の表面の実質的な高さは、最大で１ｎｍ程度高くなる場合があるものの、殆ど変化することなく維持されることとなる。なお、上述したように、Ｓｉ膜２００ｄが酸化されてなるＳｉＯ膜２００ｄ’は、ＳｉＯ膜２００ｅの一部に含めて考えることができる。
【００８０】
このように、ＳｉＯ膜形成ステップを行う前に、ウエハ２００の表面上にＳｉ膜２００ｄを予め形成し、その膜厚Ｔを適正に調整しておくことにより、ウエハ２００の表面の実質的な高さを、殆ど変化させることなく維持することが可能となる。なお、Ｓｉ膜２００ｄの膜厚Ｔをこのような極薄い膜厚としているにも関わらず、上述したような酸化種に対する拡散ブロック効果が得られるのは、Ｓｉ膜形成ステップで形成されるＳｉ膜２００ｄが、膜破れ等のない極めて緻密な膜となっているためである。
【００８１】
（アフターパージ及び大気圧復帰）
ＳｉＯ膜２００ｅの形成が完了したら、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｅのそれぞれからＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。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（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２
０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【００８２】
（ボートアンロード及びウエハディスチャージ）
ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、反応管２０３の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態で、反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出される（ボートアンロード）。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）。
【００８３】
（３）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
【００８４】
（ａ）Ｓｉ膜形成ステップでは、表面に単結晶Ｓｉが露出したウエハ２００に対し、ハロゲン元素を含むＤＣＳガスを供給するステップ１を行うことで、ＤＣＳによるトリートメント効果により、ウエハ２００の表面に形成された自然酸化膜２００ｂを除去すると共に、ウエハ２００の表面にＳｉの未結合手を生じさせることが可能となる。これにより、ウエハ２００の表面上において、エピタキシャル成長を遅滞なく開始させ、効率的に進行させることが可能となる。Ｓｉ膜２００ｄは、エピタキシャルＳｉ膜として構成されることから、少なくともこの膜を酸化させずに用いる場合には、アモルファスＳｉ膜やポリＳｉ膜よりも、ウエハ２００等とのコンタクト抵抗が低く、電気的特性に優れた良質な膜となる。なお、ＤＣＳガスの代わりに、水素化ケイ素原料ガスやアミノシラン原料ガス等のハロゲン元素非含有のシラン原料ガスを用いた場合には、ウエハ２００上にエピタキシャルＳｉ膜が成長しにくくなり、上述の効果を得ることは困難となる。
【００８５】
（ｂ）Ｓｉ膜形成ステップでは、ステップ１における処理室２０１内の圧力（Ｐ１）を、ステップ２における処理室２０１内の圧力（Ｐ２）よりも大きくする（Ｐ１＞Ｐ２）ことで、Ｐ１≦Ｐ２とする場合よりも、上述のトリートメント効果を高めることが可能となる。これにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜２００ｄを、膜破れ等の少ない緻密な膜とすることが可能となる。Ｓｉ膜２００ｄを緻密な膜とすることで、この膜を、ウエハ２００等とのコンタクト抵抗がさらに低い膜とすることが可能となる。
【００８６】
（ｃ）ＳｉＯ膜形成ステップを行う前に、ウエハ２００の表面上にＳｉ膜２００ｄを予め形成することにより、この膜を、酸化ブロック膜（或いは酸素吸収膜）として機能させることが可能となる。これにより、ＳｉＯ膜形成ステップでのウエハ２００の酸化を抑制することが可能となる。特に、本実施形態で形成されるＳｉ膜２００ｄは、上述したように膜破れ等の少ない緻密な膜となるため、その膜厚Ｔを例えば１〜４ｎｍの範囲内の極薄い膜厚とした場合であっても、酸化ブロック膜等としての機能を充分に発揮させることができ、ウエハ２００の酸化を確実に抑制することが可能となる。
【００８７】
（ｄ）Ｓｉ膜２００ｄの膜厚Ｔを適正な膜厚に設定することにより、ウエハ２００の表面の実質的な高さを、殆ど変化させることなく維持することが可能となる。例えば、Ｓｉ膜２００ｄの膜厚Ｔを１〜４ｎｍの範囲内の所定の膜厚とすることで、ウエハ２００の表面の実質的な高さ変動量を、１ｎｍ以内に抑えることが可能となる。また例えば、Ｓｉ膜２００ｄの膜厚Ｔを２〜３ｎｍの範囲内の所定の膜厚とすることで、ウエハ２００の表面の実質的な高さ変動量を、無視することのできるレベル、すなわち、ウエハ２００上に形成される半導体デバイスの性能や品質に殆ど影響を与えることのないレベルにまで抑えることが可能となる。これにより、ウエハ２００上に作製される半導体デバイスの設計負担を低減させ、また、製造歩留まりを向上させることが可能となる。
【００８８】
（ｅ）Ｓｉ膜２００ｄをエピタキシャルＳｉ膜として構成することにより、ウエハ２００上に形成される半導体デバイスの性能低下を回避することが可能となる。というのも、Ｓ
ｉＯ膜形成ステップを実施すると、その処理条件やＳｉ膜２００ｄの膜厚Ｔ等によっては、上述したように、図６（ｈ）に示すようなサンドイッチ構造が形成される場合がある。この場合であっても、Ｓｉ膜２００ｄをエピタキシャルＳｉ膜として構成することにより、ウエハ２００とＳｉＯ膜２００ｄ’とに挟まれる膜を、ウエハ２００等とのコンタクト抵抗が低く、電気的特性に優れた膜とすることができ、これにより、ウエハ２００上に形成される半導体デバイスの性能低下を回避することが可能となる。これに対し、Ｓｉ膜２００ｄを、エピタキシャルＳｉ膜ではなく、アモルファスＳｉ膜やポリＳｉ膜として構成した場合には、ウエハ２００とＳｉＯ膜２００ｄ’との間に挟まれる膜が、ウエハ２００等とのコンタクト抵抗が高い膜となってしまい、ウエハ２００上に形成される半導体デバイスの性能低下を招いてしまう場合がある。
【００８９】
（ｆ）Ｓｉ膜２００ｄの膜厚Ｔを１ｎｍ以上の厚さ、例えば１〜４ｎｍ程度の厚さとすることで、ウエハ２００上に形成するＳｉＯ膜２００ｅを、表面ラフネスが良好で、膜破れ等の少ない緻密な膜とすることが可能となる。これは、Ｓｉ膜２００ｄの厚さを１ｎｍ以上の厚さとすることで、Ｓｉ膜２００ｄが連続的な状態（非アイランド状態）となり、その上に形成するＳｉＯ膜２００ｅが、ウエハ２００面内にわたり均一のタイミングや速度で成長しやすくなるためと考えられる。
【００９０】
（ｇ）上述の効果は、第１の処理ガスとしてＤＣＳガス以外のハロシラン原料ガスを用いる場合や、第２の処理ガスとしてＤＳガス以外の水素化ケイ素原料ガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。
【００９１】
（４）変形例
本実施形態における成膜シーケンスは、上記に示した態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。
【００９２】
（変形例１）
Ｓｉ膜形成ステップは、ＤＣＳガスを供給するステップと、Ｈ含有ガスとしての水素（Ｈ２）ガスを供給するステップと、を同時に行う期間を含んでいてもよい。例えば、図４の変形例１や以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップにおいて、ＤＣＳガスを供給するステップとＨ２ガスを供給するステップとを同時に行うステップと、ＤＳガスを供給するステップと、を交互に行うようにしてもよい。Ｈ２ガスは、例えばガス供給管２３２ｃから供給することができる。Ｈ２ガスの供給流量は、例えば１〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とする。Ｈ２ガスの供給時間は、例えば１〜６００秒の範囲内の所定の時間とする。
【００９３】
（ＤＣＳ＋Ｈ２→ＤＳ）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【００９４】
本変形例においても、図４に示す基本シーケンスと同様の効果が得られる。また本変形例によれば、ウエハ２００に対してＨ２ガスを供給することで、ＤＣＳガスによる上述のトリートメントにより発生し、ステップ２においてＤＳガスによる核の形成を阻害する要因となる残留Ｃｌを、効果的に除去することができる。ただし、Ｈ２ガスの供給量（供給流量、供給時間）は、上述のトリートメント効果を妨げない程度とする必要がある。
【００９５】
（変形例２）
図４の変形例２や以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップでは、変形例１におけるＨ２ガスを供給するステップを、ＤＣＳガスを供給するステップが終了した後、ＤＳガスを供給するステップを開始する前までの間も継続するようにしてもよい。すなわち、Ｓｉ膜形成ステップでは、Ｈ２ガスを供給するステップを、ＤＣＳガスを供給するステップと同時に開始し、ＤＳガスを供給するステップを開始する前まで連続的に行う
ようにしてもよい。
【００９６】
（ＤＣＳ＋Ｈ２→Ｈ２→ＤＳ）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【００９７】
本変形例においても、変形例１と同様な効果が得られる。また本変形例によれば、変形例１よりも残留Ｃｌ除去効果を高めることが可能となる。
【００９８】
（変形例３）
図４の変形例３や以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップでは、Ｈ２ガスを供給するステップを、処理室２０１内からＤＣＳガスを排出するステップと同時に、すなわち、ＤＣＳガスを供給するステップが終了した後、ＤＳガスを供給するステップを開始する前までの間に行うようにしてもよい。この場合、Ｈ２ガスを供給するステップを、ＤＣＳガスを供給するステップおよびＤＳガスを供給するステップと非同時に行うこととなる。
【００９９】
（ＤＣＳ→Ｈ２→ＤＳ）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【０１００】
本変形例においても、図４に示す成膜シーケンスや変形例１と同様な効果が得られる。
【０１０１】
（変形例４）
Ｓｉ膜形成ステップは、ＤＳガスを供給するステップとＨ２ガスを供給するステップとを同時に行う期間を含んでいてもよい。例えば、図４の変形例４や以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップにおいて、ＤＣＳガスを供給するステップと、ＤＳガスを供給するステップとＨ２ガスを供給するステップとを同時に行うステップと、を交互に行うようにしてもよい。
【０１０２】
（ＤＣＳ→ＤＳ＋Ｈ２）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【０１０３】
本変形例によれば、Ｈ２ガスの作用により、ＤＳガスを供給するステップにおいて生じる核を形成するための反応を抑制することができ、ＤＳガスの多くをウエハ２００の周縁部で消費させることなく、充分な量のＤＳガスをウエハ２００の中心部まで供給することが容易となる。また、Ｈ２ガスの作用により、熱伝導率を向上させることができ、ウエハ２００を、より均一に加熱することが可能となる。これらにより、ＤＳガスを供給するステップにおいて、ウエハ２００上へＳｉをより均一に吸着させることが可能となり、ウエハ２００上に形成される膜の面内における膜厚均一性を向上させることが可能となる。結果として、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜を、膜破れ等のより少ない緻密な膜とすることが可能となる。
【０１０４】
（変形例５）
図４の変形例５や以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップでは、変形例４におけるＨ２ガスを供給するステップを、ＤＳガスを供給するステップが終了した後、次のＤＣＳガスを供給するステップを開始する前までの間も継続するようにしてもよい。すなわち、Ｈ２ガスを供給するステップを、ＤＳガスを供給するステップと同時に開始し、次のＤＣＳガスを供給するステップを開始する前まで連続的に行うようにしてもよい。
【０１０５】
（ＤＣＳ→ＤＳ＋Ｈ２→Ｈ２）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【０１０６】
本変形例においても、変形例４と同様な効果が得られる。また本変形例によれば、変形例４よりも反応抑制効果や熱伝導率向上効果を高めることが可能となる。
【０１０７】
（変形例６）
図４の変形例６や以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップでは、Ｈ２ガスを供給するステップを、処理室２０１内からＤＳガスを排出するステップと同時に、すなわち、ＤＳガスを供給するステップが終了した後、次のＤＣＳガスを供給するステップを開始する前までの間に行うようにしてもよい。この場合、Ｈ２ガスを供給するステップを、ＤＣＳガスを供給するステップおよびＤＳガスを供給するステップと非同時に行うこととなる。
【０１０８】
（ＤＣＳ→ＤＳ→Ｈ２）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【０１０９】
本変形例においても、変形例４と同様な効果が得られる。
【０１１０】
（変形例７）
Ｓｉ膜形成ステップは、ＤＣＳガスを供給するステップとＨ２ガスを供給するステップとを同時に行う期間と、ＤＳガスを供給するステップとＨ２ガスを供給するステップとを同時に行う期間と、を含んでいてもよい。例えば、図４の変形例７や以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップにおいて、ＤＣＳガスを供給するステップとＨ２ガスを供給するステップとを同時に行うステップと、ＤＳガスを供給するステップとＨ２ガスを供給するステップとを同時に行うステップと、を交互に行うようにしてもよい。
【０１１１】
（ＤＣＳ＋Ｈ２→ＤＳ＋Ｈ２）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【０１１２】
本変形例によれば、変形例１と同様な効果および変形例４と同様な効果が得られる。
【０１１３】
（変形例８）
図４に示す変形例８のように、変形例７において、ＤＳガスを供給するステップとＨ２ガスを供給するステップとを同時に行う期間に供給するＨ２ガスの供給流量を、ＤＣＳガスを供給するステップとＨ２ガスを供給するステップとを同時に行う期間に供給するＨ２ガスの供給流量よりも大きくしてもよい。本変形例によれば、変形例７と同様の効果が得られる他、反応抑制効果や熱伝導率向上効果を高めることが可能となる。
【０１１４】
（変形例９）
図４に示す変形例９のように、変形例７において、ＤＣＳガスを供給するステップとＨ２ガスを供給するステップとを同時に行う期間に供給するＨ２ガスの供給流量を、ＤＳガスを供給するステップとＨ２ガスを供給するステップとを同時に行う期間に供給するＨ２ガスの供給流量よりも大きくしてもよい。本変形例によれば、変形例７と同様の効果が得られる他、残留Ｃｌ除去効果を高めることが可能となる。
【０１１５】
（変形例１０）
図４に示す変形例１０のように、Ｈ２ガスを連続的に供給するようにしてもよい。すなわち、Ｓｉ膜形成ステップにおいて、Ｈ２ガスを供給するステップを実施した状態で、ＤＣＳガスを供給するステップと、ＤＳガスを供給するステップと、を交互に行うようにしてもよい。本変形例によれば、変形例１〜７と同様な効果が得られるようになる。
【０１１６】
（変形例１１）
Ｓｉ膜形成ステップは、ＤＳガスを供給するステップと、ドーパントガスとしてのホスフィン（ＰＨ３、略称：ＰＨ）ガスを供給するステップと、を同時に行う期間を含んでいてもよい。例えば、図５の変形例１１や以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップにおいて、ＤＣＳガスを供給するステップと、ＤＳガスを供給するステップとＰ
Ｈガスを供給するステップとを同時に行うステップと、を交互に行うようにしてもよい。ＰＨガスは、例えばガス供給管２３２ｃから供給することができる。ＰＨガスの供給流量は、例えば１〜２０００ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量とする。ＰＨガスの供給時間は、例えば１〜６００秒の範囲内の所定の時間とする。
【０１１７】
（ＤＣＳ→ＤＳ＋ＰＨ）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【０１１８】
本変形例においても、図５に示す基本シーケンス（図４に示す基本シーケンスと同じシーケンス）と同様の効果が得られる。また本変形例によれば、ウエハ２００に対してＰＨガスを供給することで、Ｓｉ膜中にドーパントとしてのＰをドープ（添加）し、この膜に導電性を付与することが可能となる。結果として、この膜を、Ｐ非含有のエピタキシャルＳｉ膜よりも、ウエハ２００等とのコンタクト抵抗が低く、電気的特性に優れた良質な膜とすることが可能となる。また、Ｓｉ膜を形成した後に、ＳｉＯ膜形成ステップを実施する場合に、図６（ｈ）に示すようなサンドイッチ構造が形成されたとしても、ウエハ２００とＳｉＯ膜２００ｄ’とに挟まれる膜を、ウエハ２００等とのコンタクト抵抗が低く、電気的特性に優れた膜とすることができ、半導体デバイスの性能低下を回避することが可能となる。Ｓｉ膜のＰ濃度は、例えば１×１０１０〜１×１０２３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３とすることができる。
【０１１９】
（変形例１２）
Ｓｉ膜形成ステップは、ＤＣＳガスを供給するステップとＰＨガスを供給するステップとを同時に行う期間を含んでいてもよい。例えば、図５の変形例１２や以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップにおいて、ＤＣＳガスを供給するステップとＰＨガスを供給するステップとを同時に行うステップと、ＤＳガスを供給するステップと、を交互に行うようにしてもよい。
【０１２０】
（ＤＣＳ＋ＰＨ→ＤＳ）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【０１２１】
本変形例においても、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜中にＰをドープし、この膜に導電性を付与することが可能となる。なお、本変形例によれば、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜のＰ濃度を、変形例１１で形成されるＳｉ膜のＰ濃度よりも小さくすることが可能となる。すなわち、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜のＰ濃度を、低濃度側に調整することが可能となる。
【０１２２】
（変形例１３）
Ｓｉ膜形成ステップは、ＤＣＳガスを供給するステップとＰＨガスを供給するステップとを同時に行う期間と、ＤＳガスを供給するステップとＰＨガスを供給するステップとを同時に行う期間と、を含んでいてもよい。例えば、図５の変形例１３や以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップにおいて、ＤＣＳガスを供給するステップとＰＨガスを供給するステップとを同時に行うステップと、ＤＳガスを供給するステップとＰＨガスを供給するステップとを同時に行うステップと、を交互に行うようにしてもよい。
【０１２３】
（ＤＣＳ＋ＰＨ→ＤＳ＋ＰＨ）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【０１２４】
本変形例によれば、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜のＰ濃度を、変形例１１で形成されるＳｉ膜のＰ濃度よりも大きくすることが可能となる。すなわち、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜のＰ濃度を、高濃度側に調整することが可能となる。
【０１２５】
（変形例１４）
図５の変形例１４や以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップでは、Ｐ
Ｈガスを供給するステップを、処理室２０１内からＤＳガスを排出するステップと同時に、すなわち、ＤＳガスを供給するステップが終了した後、次のＤＣＳガスを供給するステップを開始する前までの間に行うようにしてもよい。この場合、ＰＨガスを供給するステップを、ＤＣＳガスを供給するステップおよびＤＳガスを供給するステップと非同時に行うこととなる。
【０１２６】
（ＤＣＳ→ＤＳ→ＰＨ）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【０１２７】
本変形例においても、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜中にＰをドープし、この膜に導電性を付与することが可能となる。なお、本変形例によれば、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜のＰ濃度を、変形例１１で形成されるＳｉ膜のＰ濃度よりも小さくすること、すなわち、低濃度側に調整することが可能となる。
【０１２８】
（変形例１５）
図５の変形例１５や以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップでは、ＰＨガスを供給するステップを、処理室２０１内からＤＣＳガスを排出するステップと同時に、すなわち、ＤＣＳガスを供給するステップが終了した後、ＤＳガスを供給するステップを開始する前までの間に行うようにしてもよい。この場合、ＰＨガスを供給するステップを、ＤＣＳガスを供給するステップおよびＤＳガスを供給するステップと非同時に行うこととなる。
【０１２９】
（ＤＣＳ→ＰＨ→ＤＳ）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【０１３０】
本変形例においても、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜中にＰをドープし、この膜に導電性を付与することが可能となる。なお、本変形例によれば、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜のＰ濃度を、変形例１１で形成されるＳｉ膜のＰ濃度よりも小さくすること、すなわち、低濃度側に調整することが可能となる。
【０１３１】
（変形例１６）
図５の変形例１６や以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップでは、ＰＨガスを供給するステップを、ＤＣＳガスを供給するステップが終了した後、ＤＳガスを供給するステップを開始する前までの間に行い、さらに、ＤＳガスを供給するステップが終了した後、次のＤＣＳガスを供給するステップを開始する前までの間に行うようにしてもよい。この場合、ＰＨガスを供給するステップを、ＤＣＳガスを供給するステップおよびＤＳガスを供給するステップと非同時に行うこととなる。
【０１３２】
（ＤＣＳ→ＰＨ→ＤＳ→ＰＨ）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【０１３３】
本変形例においても、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜中にＰをドープし、この膜に導電性を付与することが可能となる。なお、本変形例によれば、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜のＰ濃度を、変形例１３で形成されるＳｉ膜のＰ濃度よりも小さくすること、すなわち、低濃度側に調整することが可能となる。
【０１３４】
（変形例１７）
図５の変形例１７や以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップでは、変形例１１におけるＰＨガスを供給するステップを、ＤＳガスを供給するステップが終了した後、次のＤＣＳガスを供給するステップを開始する前までの間も継続するようにしてもよい。すなわち、ＰＨガスを供給するステップを、ＤＳガスを供給するステップと同時に開始し、次のＤＣＳガスを供給するステップを開始する前まで連続的に行うようにしてもよい。
【０１３５】
（ＤＣＳ→ＤＳ＋ＰＨ→ＰＨ）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【０１３６】
本変形例においても、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜中にＰをドープし、この膜に導電性を付与することが可能となる。なお、本変形例によれば、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜のＰ濃度を、変形例１１で形成されるＳｉ膜のＰ濃度よりも大きくすること、すなわち、高濃度側に調整することが可能となる。
【０１３７】
（変形例１８）
図５の変形例１８や以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップでは、変形例１２におけるＰＨガスを供給するステップを、ＤＣＳガスを供給するステップが終了した後、ＤＳガスを供給するステップを開始する前までの間も継続するようにしてもよい。すなわち、Ｓｉ膜形成ステップでは、ＰＨガスを供給するステップを、ＤＣＳガスを供給するステップと同時に開始し、ＤＳガスを供給するステップを開始する前まで連続的に行うようにしてもよい。
【０１３８】
（ＤＣＳ＋ＰＨ→ＰＨ→ＤＳ）×ｎ１  ⇒  Ｓｉ
【０１３９】
本変形例においても、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜中にＰをドープし、この膜に導電性を付与することが可能となる。なお、本変形例によれば、ウエハ２００上に形成されるＳｉ膜のＰ濃度を、変形例１２で形成されるＳｉ膜のＰ濃度よりも大きくすること、すなわち、高濃度側に調整することが可能となる。
【０１４０】
（変形例１９）
図５に示す変形例１９のように、ＰＨガスを連続的に供給するようにしてもよい。すなわち、Ｓｉ膜形成ステップにおいて、ＰＨガスを供給するステップを実施した状態で、ＤＣＳガスを供給するステップと、ＤＳガスを供給するステップと、を交互に行うようにしてもよい。本変形例によれば、変形例１１〜１８と同様な効果が得られるようになる。
【０１４１】
（変形例２０）
以下に示す成膜シーケンスのように、Ｓｉ膜形成ステップでは、
ＤＣＳガスを供給するステップと、ＤＳガスを供給するステップと、を含む第１セットを所定回数（ｍ回（ｍは１以上の整数））行うことで、ウエハ２００上に、Ｐがドープされていない第１層（ノンドープＳｉ層）を形成するステップと、
ＤＣＳガスを供給するステップと、ＤＳガスを供給するステップと、ＰＨガスを供給するステップと、を含む第２セットを所定回数（ｎ回（ｎは１以上の整数））行うことで、第１層上に、Ｐがドープされた第２層（ドープトＳｉ層）を形成するステップと、
を行うことで、ウエハ２００上に、第１層と第２層とが積層されてなるＳｉ膜を形成するようにしてもよい。
【０１４２】
（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｍ→（ＤＣＳ→ＤＳ＋ＰＨ）×ｎ  ⇒  Ｓｉ
【０１４３】
本変形例では、Ｓｉ膜の形成初期におけるＰＨガスの供給流量、すなわち、Ｐのドープ量を少なくすることで、Ｓｉ膜のエピタキシャル成長がより成長しやすい環境、状態を作ることが可能となる。結果として、Ｓｉ膜をエピタキシャルＳｉ膜とすることによる上述のコンタクト抵抗の低減効果が得やすくなる。また、本変形例では、Ｓｉ膜の形成初期以降におけるＰＨガスの供給流量、すなわち、Ｐのドープ量を大きくすることで、Ｓｉ膜の導電性を高めることが容易となる。結果として、Ｓｉ膜中へＰをドープすることによる上述のコンタクト抵抗の低減効果が得やすくなる。
【０１４４】
（変形例２１）
Ｓｉ膜形成ステップでは、ステップ１，２のそれぞれにおいて処理室２０１内から残留ガス等を除去する残留ガス除去ステップを実施していたが、この残留ガス除去ステップは不実施としてもよい。本変形例によれば、Ｓｉ膜形成ステップの所要時間を短縮させ、成膜処理の生産性を向上させることが可能となる。
【０１４５】
（変形例２２）
第１の処理ガスとして、ＤＣＳガス以外のクロロシラン原料ガス、例えばＨＣＤＳガスやＭＣＳガス等を用いるようにしてもよい。本変形例においても、各種処理条件を図４に示す成膜シーケンスの処理条件と同様に設定することで、図４に示す基本シーケンスと同様の効果が得られる。なお、第１の処理ガスとして、ＤＣＳガスよりも１分子中に含まれるＣｌ原子の数が多いＨＣＤＳガスを用いることで、図４に示す成膜シーケンスよりも、上述のトリートメント効果をさらに高めることが可能となる。
【０１４６】
（変形例２３）
第１の処理ガスとして、炭素（Ｃ）非含有のシラン原料ガスではなく、Ｃを含むシラン原料ガス、例えば、Ｓｉ−Ｃ結合を有するシラン原料ガスを用いるようにしてもよい。例えば、第１の処理ガスとして、１，１，２，２−テトラクロロ−１，２−ジメチルジシラン（（ＣＨ３）２Ｓｉ２Ｃｌ４、略称：ＴＣＤＭＤＳ）ガス、ビストリクロロシリルメタン（（ＳｉＣｌ３）２ＣＨ２、略称：ＢＴＣＳＭ）ガス等を用いるようにしてもよい。本変形例においても、各種処理条件を図４に示す基本シーケンスの処理条件と同様に設定することで、図４に示す基本シーケンスと同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、Ｓｉ膜形成ステップで形成するＳｉ膜中に、Ｃを微量にドープすることが可能となる。
【０１４７】
（変形例２４）
第１の処理ガスとして、Ｃｌ以外のハロゲン基を含むハロシラン原料ガス、例えば、Ｆ、Ｂｒ、Ｉ等を含むハロシラン原料ガスを用いるようにしてもよい。例えば、第１の処理ガスとして、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ４）ガス等のフルオロシラン原料ガスや、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ４）ガス等のブロモシラン原料ガスや、テトラヨードシラン（ＳｉＩ４）ガス等のヨードシラン原料ガス等を用いるようにしてもよい。本変形例においても、各種処理条件を図４に示す基本シーケンスの処理条件と同様に設定することで、図４に示す基本シーケンスと同様の効果が得られる。
【０１４８】
（変形例２５）
第１の処理ガスとして、Ｓｉ非含有のクロロ基を含むクロロ系ガスを用いるようにしてもよい。また、Ｓｉ非含有のＣｌ以外のハロゲン基を含むハロゲン系ガスを用いるようにしてもよい。例えば、第１の処理ガスとして、塩化水素（ＨＣｌ）ガス、塩素（Ｃｌ２）ガス、塩化硼素（ＢＣｌ３）ガス、フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガスを用いるようにしてもよい。本変形例においても、各種処理条件を図４に示す基本シーケンスの処理条件と同様に設定することで、図４に示す基本シーケンスと同様の効果が得られる。
【０１４９】
（変形例２６）
第２の処理ガスとして、Ｃおよび窒素（Ｎ）非含有のシラン原料ガスだけでなく、ＣおよびＮを含むシラン原料ガスを用いるようにしてもよい。例えば、第２の処理ガスとして、アミノシラン原料ガスを用いるようにしてもよい。アミノシラン原料ガスとしては、例えば、ブチルアミノシラン（ＢＡＳ）ガス、ビスターシャリブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）ガス、ジメチルアミノシラン（ＤＭＡＳ）ガス、ビスジメチルアミノシラン（ＢＤＭＡＳ）ガス、トリスジメチルアミノシラン（３ＤＭＡＳ）ガス、ジエチルアミノシラン（ＤＥＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（ＢＤＥＡＳ）ガス、ジプロピルアミノシラン（ＤＰＡＳ）ガス、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガス等を用いること
ができる。本変形例においても、各種処理条件を図４に示す基本シーケンスの処理条件と同様に設定することで、図４に示す基本シーケンスと同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、変形例２３と同様に、Ｓｉ膜中に、Ｃ等を微量にドープすることが可能となり、変形例２３と同様な効果が得られる。
【０１５０】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、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。
【０１５１】
例えば、上述の実施形態では、Ｓｉ膜形成ステップ、ＳｉＯ膜形成ステップを同一の処理室内にて（ｉｎ−ｓｉｔｕで）行う場合について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。すなわち、Ｓｉ膜形成ステップと、ＳｉＯ膜形成ステップと、をそれぞれ異なる処理室内にて（ｅｘ−ｓｉｔｕで）行うこともできる。一連のステップをｉｎ−ｓｉｔｕで行えば、途中、ウエハ２００が大気曝露されることなく、ウエハ２００を真空下に置いたまま一貫して処理を行うことができ、安定した基板処理を行うことができる。一部のステップをｅｘ−ｓｉｔｕで行えば、それぞれの処理室内の温度を例えば各ステップでの処理温度又はそれに近い温度に予め設定しておくことができ、温度調整に要する時間を短縮させ、生産効率を高めることができる。
【０１５２】
基板処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、処理を迅速に開始できるようになる。
【０１５３】
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。
【０１５４】
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膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。
【０１５５】
例えば、図７に示す処理炉３０２を備えた基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用できる。処理炉３０２は、処理室３０１を形成する処理容器３０３と、処理室３０１内にガスをシャワー状に供給するガス供給部としてのシャワーヘッド３０３ｓと、１枚または数枚のウエハ２００を水平姿勢で支持する支持台３１７と、支持台３１７を下方から支持する回転軸３５５と、支持台３１７に設けられたヒータ３０７と、を備えている。シャワーヘッド３０３ｓのインレットには、ガス供給ポート３３２ａ，３３２ｂが接続されている。ガス供給ポート３３２ａ，３３２ｂには、上述の実施形態の第１供給系，第２供給系と同様の供給系がそれぞれ接続されている。シャワーヘッド３０３
ｓのアウトレットには、ガス分散板が設けられている。シャワーヘッド３０３ｓは、処理室３０１内に搬入されたウエハ２００の表面と対向（対面）する位置に設けられている。処理容器３０３には、処理室３０１内を排気する排気ポート３３１が設けられている。排気ポート３３１には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。
【０１５６】
また例えば、図８に示す処理炉４０２を備えた基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本発明は好適に適用できる。処理炉４０２は、処理室４０１を形成する処理容器４０３と、１枚または数枚のウエハ２００を水平姿勢で支持する支持台４１７と、支持台４１７を下方から支持する回転軸４５５と、処理容器４０３内のウエハ２００に向けて光照射を行うランプヒータ４０７と、ランプヒータ４０７の光を透過させる石英窓４０３ｗと、を備えている。処理容器４０３には、ガス供給ポート４３２ａ，４３２ｂが接続されている。ガス供給ポート４３２ａ，４３２ｂには、上述の実施形態の第１供給系，第２供給系と同様の供給系がそれぞれ接続されている。ガス供給ポート４３２ａ，４３２ｂは、処理室４０１内に搬入されたウエハ２００の端部の側方にそれぞれ設けられている。処理容器４０３には、処理室４０１内を排気する排気ポート４３１が設けられている。排気ポート４３１には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。
【０１５７】
これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態や変形例と同様なシーケンス、処理条件にて成膜を行うことができ、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。
【０１５８】
上述の実施形態や変形例の手法により形成したＳｉ膜を、三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ（３ＤＮＡＮＤ）のチャネルＳｉとして使用することもでき、この場合、ウエハとチャネルＳｉとのコンタクト抵抗を大幅に低減させることが可能となり、電気的特性を大幅に改善することが可能となる。
【０１５９】
上述の実施形態や変形例では、基板上に主元素としてＳｉを含む膜を形成する例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。すなわち、本発明は、Ｓｉの他、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ボロン（Ｂ）等の半金属元素を主元素として含む膜を基板上に形成する場合にも、好適に適用することができる。また、本発明は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属元素を主元素として含む膜を基板上に形成する場合にも、好適に適用することができる。
【０１６０】
上述の実施形態や変形例等は、適宜組み合わせて用いることができる。また、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。
【符号の説明】
【０１６１】
２００    ウエハ（基板）
２００ｄ  Ｓｉ膜
２００ｅ  ＳｉＯ膜
２０１    処理室
【図１】
0006546872.tif 000002
【図２】
0006546872.tif 000003
【図３】
0006546872.tif 000004
【図４】
0006546872.tif 000005
【図５】
0006546872.tif 000006
【図６】
0006546872.tif 000007
【図７】
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【図８】
0006546872.tif 000009