(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内の基板に対して原料ガスを供給する工程と、
前記処理室内に残留する前記原料ガスを排除する工程と、
前記処理室内の前記基板に対して第１の酸素含有ガスを供給する工程と、
前記処理室内に残留する前記第１の酸素含有ガスを排除する工程と、
を非同時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、
前記原料ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記原料ガスと第２の酸素含有ガスとを同時に供給する期間を含み、
前記原料ガスを排除する工程では、前記処理室内に残留する前記第２の酸素含有ガスをも排除する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
１サイクルあたりの前記第２の酸素含有ガスの供給量を、１サイクルあたりの前記第１の酸素含有ガスの供給量よりも小さくする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
１サイクルあたりの前記第２の酸素含有ガスの供給流量を、１サイクルあたりの前記第１の酸素含有ガスの供給流量よりも小さくする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
１サイクルあたりの前記第２の酸素含有ガスの供給流量を、１サイクルあたりの前記第１の酸素含有ガスの供給流量の１／２０以上１／２以下とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
１サイクルあたりの前記第２の酸素含有ガスの供給流量を、１サイクルあたりの前記第１の酸素含有ガスの供給流量の１／１０以上１／５以下とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
１サイクルあたりの前記第２の酸素含有ガスの供給時間を、１サイクルあたりの前記第１の酸素含有ガスの供給時間以下とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１の酸素含有ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記第１の酸素含有ガスと水素含有ガスとを同時に供給する期間を含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１の酸素含有ガスと前記第２の酸素含有ガスとは同一の分子構造を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の酸素含有ガスと前記第２の酸素含有ガスとは異なる分子構造を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記基板上に膜を形成する工程では、前記基板の温度を前記原料ガスが熱分解する温度に設定する請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記基板上に膜を形成する工程では、前記基板の温度を７００℃以上１０００℃以下の温度に設定する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記原料ガスは、シラン化合物、シロキサン化合物、およびシラザン化合物からなる群より選択される少なくとも１つを含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の酸素含有ガスは、酸素ガス、亜酸化窒素ガス、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、オゾンガス、原子状酸素（atomic oxygen）、酸素ラジカル、および水酸基ラジカルからなる群より選択される少なくとも１つを含み、
前記第２の酸素含有ガスは、酸素ガス、亜酸化窒素ガス、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、およびオゾンガスからなる群より選択される少なくとも１つを含む請求項１〜１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板に対して原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して第１の酸素含有ガスおよび第２の酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理室内を排気することで前記処理室内に残留するガスを排除する排気系と、
前記処理室内において、基板に対して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内に残留する前記原料ガスを排除する処理と、前記基板に対して前記第１の酸素含有ガスを供給する処理と、前記処理室内に残留する前記第１の酸素含有ガスを排除する処理と、を非同時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、前記原料ガスを供給する処理が、前記基板に対して、前記原料ガスと前記第２の酸素含有ガスとを同時に供給する期間を含むようにし、前記原料ガスを排除する処理では、前記処理室内に残留する前記第２の酸素含有ガスをも排除するように、前記原料ガス供給系、前記酸素含有ガス供給系、および前記排気系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１５】
基板処理装置の処理室内の基板に対して原料ガスを供給する手順と、
前記処理室内に残留する前記原料ガスを排除する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して第１の酸素含有ガスを供給する手順と、
前記処理室内に残留する前記第１の酸素含有ガスを排除する手順と、
を非同時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前記基板処理装置に実行させ、
前記原料ガスを供給する手順は、前記基板に対して、前記原料ガスと第２の酸素含有ガスとを同時に供給する期間を含み、
前記原料ガスを排除する手順では、前記処理室内に残留する前記第２の酸素含有ガスをも排除するプログラム。
【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、ガス供給システム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、基板に対して原料ガスを供給する工程と、基板に対して酸素（Ｏ）含有ガスを供給する工程と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、基板上に、Ｏ含有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１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９０７８７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５３７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、基板上に形成されるＯ含有膜の表面の平滑性を高めることが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
基板に対して原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して第１の酸素含有ガスを供給する工程と、
を非同時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、
前記原料ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記原料ガスと第２の酸素含有ガスとを同時に供給する期間を含む技術が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、基板上に形成されるＯ含有膜の表面の平滑性を高め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処理におけるガス供給のタイミングおよびその変形例を示す図である。
【図５】（ａ）は比較的低温で成膜処理を行う際における原料ガス供給時のウエハ表面の様子を示す図であり、（ｂ）は比較的高温で成膜処理を行う際の原料ガス供給時に、ウエハ表面に吸着したＳｉが移動（マイグレーション）する様子を示す図であり、（ｃ）は比較的高温で成膜処理を行う際の原料ガス供給時に、原料ガスと一緒に酸素ガスを供給することでウエハ表面に吸着したＳｉのマイグレーションが抑制される様子を示す図である。
【図６】（ａ）は実施例および比較例におけるＳｉＯ膜の表面ラフネスの評価結果を示す図であり、（ｂ）は実施例におけるＳｉＯ膜の表面のＡＦＭ画像を示す図であり、（ｃ）は比較例におけるＳｉＯ膜の表面のＡＦＭ画像を示す図である。
【図７】は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。
【図９】（ａ）は本発明の一実施形態によるＳｉＯ膜をゲート絶縁膜として含むトランジスタの部分拡大図であり、（ｂ）は本発明の一実施形態によるＳｉＯ膜をゲート絶縁膜として含むトランジスタの断面拡大図である。
【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は加熱機構（温度調整部）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板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。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。
【００１０】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（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の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド（インレットフランジ）２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）等の金属からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、反応管２０３は垂直に据え付けられた状態となる。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成される。処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、複数枚の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配列した状態で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、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂには、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂが、それぞれ接続されている。このように、処理容器（マニホールド２０９）には２本のノズル２４９ａ，２４９ｂと、２本のガス供給管２３２ａ，２３２ｂとが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することが可能となっている。
【００１２】
ガス供給管２３２ａ，２３２ｂには、上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１ａ，２４１ｂおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ，２４３ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｂのバルブ２４３ａ，２４３ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｃ，２３２ｄがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄには、上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄおよび開閉弁であるバルブ２４３ｃ，２４３ｄがそれぞれ設けられている。
【００１３】
ガス供給管２３２ａ，２３２ｂの先端部には、ノズル２４９ａ，２４９ｂがそれぞれ接続されている。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，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。すなわち、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、処理室２０１内へ搬入された各ウエハ２００の端部（周縁部）の側方にウエハ２００の表面（平坦面）と垂直にそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ，２４９ｂはＬ字型のロングノズルとしてそれぞれ構成されており、それらの各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、それらの各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。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、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。
【００１４】
このように、本実施形態では、反応管２０３の側壁の内壁と、反応管２０３内に配列された複数枚のウエハ２００の端部（周縁部）と、で定義される平面視において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，２４９ｂを経由してガスを搬送している。そして、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いる。そして、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に形成される膜の膜厚の均一性を向上させることが可能となる。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。但し、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。
【００１５】
ガス供給管２３２ａからは、所定元素（主元素）を含む原料ガスとして、例えば、所定元素としてのＳｉおよびハロゲン元素を含む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。
【００１６】
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。ハロシラン原料とは、ハロゲン基を有するシラン原料のことである。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。ハロシラン原料は、ハロゲン化物の一種ともいえる。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、それらの両方を意味する場合がある。
【００１７】
ハロシラン原料ガスとしては、例えば、ＳｉおよびＣｌを含む原料ガス、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、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。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。
【００１８】
ガス供給管２３２ｂからは、反応ガス（反応体）として、例えば、酸素（Ｏ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。本明細書では、後述する成膜処理のステップ２で供給するＯ含有ガスを第１のＯ含有ガスとも呼び、また、成膜処理のステップ１で供給するＯ含有ガスを第２のＯ含有ガスとも呼ぶこととする。第１のＯ含有ガスは、成膜処理のステップ２において、酸化ガス、すなわち、Ｏソースとして作用する。第２のＯ含有ガスは、成膜処理のステップ１において、ウエハ２００上に吸着したＳｉのマイグレーションを抑制するマイグレーション抑制ガスとして作用する。第１、第２のＯ含有ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ２）ガスを用いることができる。
【００１９】
ガス供給管２３２ａからは、反応ガス（反応体）として、例えば、水素（Ｈ）含有ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。Ｈ含有ガスは、それ単体では酸化作用は得られないが、後述する成膜処理において、特定の条件下でＯ含有ガスと反応することで原子状酸素（ａｔｏｍｉｃ  ｏｘｙｇｅｎ、Ｏ）等の酸化種を生成し、酸化処理の効率を向上させるように作用する。そのため、Ｈ含有ガスは、Ｏ含有ガスと同様に酸化ガスに含めて考えることができる。Ｈ含有ガスとしては、例えば、水素（Ｈ２）ガスを用いることができる。
【００２０】
ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ、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。
【００２１】
ガス供給管２３２ａから原料ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、原料ガス供給系が構成される。ノズル２４９ａを原料ガス供給系に含めて考えてもよい。原料ガス供給系を原料供給系と称することもできる。ガス供給管２３２ａからハロシラン原料ガスを流す場合、原料ガス供給系を、ハロシラン原料ガス供給系、或いは、ハロシラン原料供給系と称することもできる。
【００２２】
ガス供給管２３２ｂからＯ含有ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、Ｏ含有ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｂをＯ含有ガス供給系に含めて考えてもよい。成膜処理のステップ２においては、Ｏ含有ガス供給系は、酸化ガス供給系、或いは、酸化剤供給系として機能する。また、成膜処理のステップ１においては、Ｏ含有ガス供給系は、マイグレーション抑制ガス供給系として機能する。
【００２３】
ガス供給管２３２ａからＨ含有ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、Ｈ含有ガス供給系が構成される。ノズル２４９ａをＨ含有ガス供給系に含めて考えてもよい。Ｈ含有ガス供給系を、上述の酸化ガス供給系（酸化剤供給系）に含めて考えることもできる。
【００２４】
上述の原料ガス供給系、Ｏ含有ガス供給系、Ｈ含有ガス供給系のうち、いずれか、或いは、全てのガス供給系を、成膜ガス供給系と称することもできる。また、Ｏ含有ガス供給系、Ｈ含有ガス供給系のうち、いずれか、或いは、両方のガス供給系を、反応ガス（反応体）供給系と称することもできる。
【００２５】
また、主に、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ、バルブ２４３ｃ，２４３ｄにより、不活性ガス供給系が構成される。不活性ガス供給系を、パージガス供給系、或いは、キャリアガス供給系と称することもできる。
【００２６】
上述の各種ガス供給系のうち、いずれか、或いは、全てのガス供給系は、バルブ２４３ａ〜２４３ｄやＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄ等が集積されてなる集積型ガス供給システム２４８として構成されていてもよい。集積型ガス供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｄのそれぞれに対して接続され、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｄ内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ〜２４３ｄの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄ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。集積型ガス供給システム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〜２３２ｄ等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、ガス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。
【００２７】
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で、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されているバルブである。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。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
【００２８】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、マニホールド２０９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、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、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。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。また、マニホールド２０９の下方には、シールキャップ２１９を降下させボート２１７を処理室２０１の外部に取り出した状態で、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属からなり、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓの上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。
【００２９】
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が多段に支持されている。この構成により、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っている。但し、本実施形態はこのような形態に限定されない。例えば、ボート２１７の下部に断熱板２１８を設けずに、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する成膜処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する成膜処理における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
【００３３】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｄ、バルブ２４３ａ〜２４３ｄ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ等に接続されている。
【００３４】
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〜２４１ｄによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｄの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、シャッタ開閉機構１１５ｓによるシャッタ２１９ｓの開閉動作等を制御するように構成されている。
【００３５】
コントローラ１２１は、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。
【００３６】
（２）成膜処理
上述の基板処理装置を用い、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成するシーケンス例について、図４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。
【００３７】
図４に示す基本シーケンスでは、
基板としてのウエハ２００に対して原料ガスとしてＨＣＤＳガスを供給するステップ１と、
ウエハ２００に対して第１のＯ含有ガスとしてＯ２ガスを供給するステップ２と、
を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回以上）行うことで、ウエハ２００上に、ＳｉおよびＯを含む膜としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜、以下、単にＳｉＯ膜ともいう）を形成する。
【００３８】
なお、図４に示す基本シーケンスのステップ１は、ウエハ２００に対して、ＨＣＤＳガスと、第２のＯ含有ガスとしてのＯ２ガスと、を同時に供給する期間を含んでいる。また、図４に示す基本シーケンスのステップ２は、ウエハ２００に対して、第１のＯ含有ガスとしてのＯ２ガスと、Ｈ含有ガスとしてのＨ２ガスと、を同時に供給する期間を含んでいる。
【００３９】
本明細書では、上述の成膜処理を、便宜上、以下のように示すこともある。なお、以下の変形例や他の実施形態の説明においても同様の表記を用いることとする。
【００４０】
（ＨＣＤＳ＋Ｏ２→Ｏ２＋Ｈ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯ
【００４１】
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。
【００４２】
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（または膜）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（または膜）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（または膜）を形成する」ことを意味する場合がある。
【００４３】
また、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。
【００４４】
（ウエハチャージおよびボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内へ搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【００４５】
（圧力・温度調整ステップ）
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。
【００４６】
（成膜ステップ）
その後、以下のステップ１，２を順次実行する。
【００４７】
［ステップ１］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを同時に供給する。すなわち、ステップ１が、ＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを同時に供給する期間を含むようにしている。
【００４８】
バルブ２４３ａ，２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ａ，２３２ｂ内にＨＣＤＳガス、Ｏ２ガスをそれぞれ流す。ＨＣＤＳガス、Ｏ２ガスは、それぞれ、ＭＦＣ２４１ａ，２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ａ，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ＨＣＤＳガスとＯ２ガスとが同時に供給されることとなる。このとき同時にバルブ２４３ｃ，２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ内へＮ２ガスをそれぞれ流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄにより流量調整され、ＨＣＤＳガス、Ｏ２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。
【００４９】
このとき、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整し、処理室２０１内の圧力を、例えば０．１〜２０Ｔｏｒｒ（１３．３〜２６６６Ｐａ）、好ましくは１〜１０Ｔｏｒｒ（１３３〜１３３３Ｐａ）の範囲内の圧力とする。
【００５０】
処理室２０１内の圧力が０．１Ｔｏｒｒ未満となると、ウエハ２００上にＳｉＯ膜が形成されにくくなり、実用的な成膜速度が得られなくなることがある。処理室２０１内の圧力を０．１Ｔｏｒｒ以上とすることで、ＳｉＯ膜の成膜速度を実用的なレベルにまで高めることが可能となる。処理室２０１内の圧力を１Ｔｏｒｒ以上とすることで、ＳｉＯ膜の成膜速度をより高めることができる。
【００５１】
処理室２０１内の圧力が２０Ｔｏｒｒを超えると、過剰な気相反応が生じることで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の膜厚均一性が悪化しやすくなる場合がある。また、処理室２０１内にパーティクルが大量に発生し、成膜処理の品質を低下させてしまう場合もある。また、ＳｉＯ膜の表面の平坦性、すなわち、表面ラフネスが悪化する場合もある。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る。表面ラフネスが向上するとは、この高低差が小さくなり、表面が平滑になることを意味している。表面ラフネスが悪化するとは、この高低差が大きくなり、表面が粗くなることを意味している。処理室２０１内の圧力を２０Ｔｏｒｒ以下とすることで、適正な気相反応を生じさせることができることにより、ＳｉＯ膜の膜厚均一性や表面ラフネスを向上させ、また、パーティクルの発生を抑制することが可能となる。処理室２０１内の圧力を１０Ｔｏｒｒ以下とすることで、ＳｉＯ膜の膜厚均一性や表面ラフネスを確実に向上させ、また、処理室２０１内におけるパーティクルの発生を確実に抑制することが可能となる。
【００５２】
よって、処理室２０１内の圧力は、例えば０．１〜２０Ｔｏｒｒ、好ましくは１〜１０Ｔｏｒｒの範囲内の圧力とするのがよい。
【００５３】
ＭＦＣ２４１ａで制御するＨＣＤＳガスの供給流量は、例えば１〜２０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。
【００５４】
ＭＦＣ２４１ｂで制御するＯ２ガスの供給流量Ｆ１は、１サイクルあたりのステップ１のＯ２ガス（第２のＯ含有ガス）の供給量Ｑ１が、１サイクルあたりの後述するステップ２のＯ２ガス（第１のＯ含有ガス）の供給量Ｑ２よりも小さくなる（Ｑ１＜Ｑ２）ような流量に設定する。ステップ１におけるＯ２ガスの供給時間と、後述するステップ２におけるＯ２ガスの供給時間と、を同じとする場合、Ｆ１を、後述するステップ２においてＭＦＣ２４１ｂで制御するＯ２ガスの供給流量Ｆ２よりも小さくすることで、Ｑ１＜Ｑ２とすることが可能となる。ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の膜厚面内均一性等の点から、Ｆ１は、Ｆ２よりも小さくする（Ｆ１＜Ｆ２）のが好ましく、例えばＦ２の１／２０以上１／２以下、好ましくは１／１０以上１／５以下の範囲内の流量とすることができる。なお、Ｆ２は、後述するステップ２において、ステップ１で形成された第１層を充分に酸化させることが可能な流量である。
【００５５】
Ｆ１がＦ２の１／２０未満となると、Ｏ２ガスによる後述するＳｉのマイグレーション抑制効果が得られなくなる場合があり、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の表面ラフネスが悪化しやすくなる。Ｆ１をＦ２の１／２０以上とすることで、マイグレーション抑制効果が得られるようになり、ＳｉＯ膜の表面ラフネスを向上させることが可能となる。Ｆ１をＦ２の１／１０以上とすることで、マイグレーション抑制効果が確実に得られるようになり、ＳｉＯ膜の表面ラフネスを確実に向上させることが可能となる。
【００５６】
Ｆ１がＦ２の１／２を超えると、過剰な気相反応が生じることで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の膜厚均一性が悪化しやすくなる場合がある。Ｆ１をＦ２の１／２以下とすることで、適正な気相反応を生じさせることができることにより、ＳｉＯ膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。Ｆ１をＦ２の１／５以下とすることで、気相反応を適正に抑制することができ、ＳｉＯ膜の膜厚均一性を確実に向上させることが可能となる。
【００５７】
よって、Ｆ１は、例えば、Ｆ２の１／２０以上１／２以下、好ましくは１／１０以上１／５以下の範囲内の流量とするのがよい。Ｆ１は、例えば１〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とすることができる。
【００５８】
ＭＦＣ２４１ｃ，２４１ｄ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。
【００５９】
ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば４５０〜１０００℃、好ましくは６００〜１０００℃、より好ましくは７００〜９００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
【００６０】
ウエハ２００の温度が４５０℃未満となると、ウエハ２００上にＳｉＯ膜が形成されにくくなり、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４５０℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。ウエハ２００の温度を６００℃以上とすることで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜のフッ化水素（ＨＦ）等に対するエッチング耐性等を向上させることが可能となる。ウエハ２００の温度を７００℃以上とすることで、ＳｉＯ膜のエッチング耐性等をより向上させることが可能となる。
【００６１】
ウエハ２００の温度が１０００℃を超えると、過剰な気相反応が生じることで、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の膜厚均一性が悪化しやすくなる場合がある。また、処理室２０１内にパーティクルが大量に発生し、成膜処理の品質を低下させてしまう場合がある。また、ＳｉＯ膜の表面ラフネスが悪化する場合もある。ウエハ２００の温度を１０００℃以下とすることで、適正な気相反応を生じさせることができ、ＳｉＯ膜の膜厚均一性や表面ラフネス等を向上させ、また、処理室２０１内におけるパーティクルの発生を抑制することが可能となる。ウエハ２００の温度を９００℃以下とすることで、ＳｉＯ膜の膜厚均一性や表面ラフネスを確実に向上させ、また、処理室２０１内におけるパーティクルの発生を確実に抑制することが可能となる。
【００６２】
よって、ウエハ２００の温度は４５０〜１０００℃、好ましくは６００〜１０００℃、より好ましくは７００〜９００℃の範囲内の温度とするのがよい。この温度帯は、処理室２０１内にＨＣＤＳガスが単独で存在した場合に、ＨＣＤＳが熱分解（自己分解）する温度帯を含んでいる。また、この温度帯は、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを単独で供給した場合に、ＨＣＤＳガスに含まれるＳｉのマイグレーションがウエハ２００の表面上で顕著に生じる温度帯を含んでいる。
【００６３】
ＨＣＤＳガスおよびＯ２ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば１〜１００秒、好ましくは１〜５０秒の範囲内の時間とする。
【００６４】
上述の条件下でウエハ２００に対してＨＣＤＳガスおよびＯ２ガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１層として、例えば１原子層未満から数原子層（１分子層未満から数分子層）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、Ｃｌを含むＳｉ層であってもよいし、ＨＣＤＳの吸着層であってもよいし、それらの両方を含んでいてもよい。ＨＣＤＳの吸着層は、ＨＣＤＳの物理吸着層であってもよいし、ＨＣＤＳの化学吸着層であってもよいし、それらの両方を含んでいてもよい。
【００６５】
ここで、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。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。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、Ｃｌを含むＳｉ層とＨＣＤＳの吸着層との両方を含み得る。但し、便宜上、Ｃｌを含むＳｉ含有層については「１原子層」、「数原子層」等の表現を用いて表すこととし、「原子層」を「分子層」と同義で用いる場合もある。
【００６６】
ＨＣＤＳガスが自己分解する条件下では、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ガスが自己分解しない条件下では、ウエハ２００上にＨＣＤＳが吸着することでＨＣＤＳの吸着層が形成される。ウエハ２００上にＨＣＤＳ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る点では、好ましい。以下、Ｃｌを含むＳｉ含有層を、便宜上、単に、Ｓｉ含有層とも称することとする。
【００６７】
第１層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ２での改質の作用が第１層の全体に届かなくなる。また、第１層の厚さの最小値は１原子層未満である。よって、第１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。第１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２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２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１での第１層の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、第１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。
【００６８】
なお、第１層を形成する過程において、ウエハ２００上に吸着した主元素、すなわち、第１層に含まれるＳｉがウエハ２００の表面上で移動（マイグレーション）する場合がある。特に、成膜温度を高く設定するほど、Ｓｉのマイグレーションは活発になる傾向があり、これにより、ウエハ２００上に形成されるＳｉＯ膜の表面ラフネスは悪化しやすくなる。図５（ａ）は、例えば７００℃未満の比較的低温の条件下で成膜処理を行った際におけるＨＣＤＳガス供給時のウエハ２００表面の様子を示す図である。このような温度帯では、ウエハ２００表面に吸着したＳｉのマイグレーションは比較的穏やかであり、ＳｉＯ膜の表面ラフネス等に大きな影響を与えることはない。これに対し、図５（ｂ）は、例えば７００℃以上の比較的高温の条件下で成膜処理を行った際におけるＨＣＤＳガス供給時のウエハ２００表面の様子を示す図である。このような温度帯では、ウエハ２００表面に吸着したＳｉのマイグレーションが顕著となり、ステップ２が開始される前にＳｉが凝集すること等によって、第１層の表面に凹凸構造が形成されてしまう場合がある。結果として、下地とＳｉＯ膜との間の界面ラフネスやＳｉＯ膜の表面ラフネスを悪化させてしまう場合がある。
【００６９】
この課題を解決するため、本実施形態では、ステップ１においてウエハ２００に対してＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを同時に供給するようにしている。ＨＣＤＳガスと一緒にＯ２ガスを供給することで、ウエハ２００上へのＳｉの吸着と同時或いはその前後にこのＳｉの少なくとも一部を酸化させて酸化物（ＳｉＯｘ）に変化させることが可能となる。ウエハ２００上に吸着したＳｉは、酸化することによりマイグレーションしにくくなる。すなわち、ウエハ２００上に吸着したＳｉ原子は、Ｓｉ原子と結合したＯ原子によりマイグレーションが妨げられることとなる。これにより、ウエハ２００の温度を上述の温度帯とした場合であっても、下地とＳｉＯ膜との間の界面ラフネスやＳｉＯ膜の表面ラフネスの悪化を回避することが可能となるのである。図５（ｃ）は、ＨＣＤＳガスと一緒にＯ２ガスを供給することにより、Ｓｉのマイグレーションが抑制される様子を示す図である。図５（ｃ）は、ウエハ２００上にＳｉ原子が吸着する際にＳｉ原子が酸化され、Ｏ原子と結合する様子と、ウエハ２００上に吸着したＳｉ原子に隣接するＯ原子によりＳｉ原子のマイグレーションがブロックされ、Ｓｉの凝集が妨げられる様子を、原子レベルで示している。ＨＣＤＳガスと一緒に供給するＯ２ガスを、その作用からマイグレーション抑制ガスと称することもできる。発明者等は、ウエハ２００の温度を例えば７００〜１０００℃の範囲内の温度とした場合であっても、ステップ１においてウエハ２００に対してＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを同時に供給することで、ＳｉＯ膜の表面ラフネス等の悪化を回避できることを確認している。なお、ウエハ２００上に形成される第１層は、Ｃｌだけでなく、Ｏをさらに含むＳｉ含有層となる。但し、本明細書では、このＣｌおよびＯを含むＳｉ含有層についても、便宜上、Ｃｌを含むＳｉ含有層と称することとしている。
【００７０】
第１層が形成された後、バルブ２４３ａ，２４３ｂを閉じ、ＨＣＤＳガス、Ｏ２ガスの供給をそれぞれ停止する。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１層形成に寄与した後のＨＣＤＳガスやＯ２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、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ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し、これにより、処理室２０１内に残留するガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。
【００７１】
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２において悪影響が生じることはない。処理室２０１内へ供給する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２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。Ｎ２ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
【００７２】
原料ガスとしては、ＨＣＤＳガスの他、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガス等のクロロシラン原料ガスを用いることができる。
【００７３】
また、原料ガスとしては、クロロシラン原料ガスの他、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ４）ガス、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ４）ガス、テトラヨードシラン（ＳｉＩ４）ガス等を用いることができる。すなわち、原料ガスとしては、クロロシラン原料ガス（クロロシラン化合物）、フルオロシラン原料ガス（フルオロシラン化合物）、ブロモシラン原料ガス（ブロモシラン化合物）、ヨードシラン原料ガス（ヨードシラン化合物）等のハロシラン原料ガス（ハロシラン化合物）を用いることができる。
【００７４】
また、原料ガスとしては、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ＢＤＥＡＳ）ガス、ビスターシャリブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、ジイソプロピルアミノシラン（ＳｉＨ３Ｎ［ＣＨ（ＣＨ３）２］２、略称：ＤＩＰＡＳ）ガス等のアミノシラン原料ガス（アミノシラン化合物）を用いることもできる。アミノシラン原料ガスは、Ｓｉソースとしてだけでなく、ＮおよびＣソースとしても作用するガスである。
【００７５】
また、原料ガスとしては、モノシラン（ＳｉＨ４）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス等の水素化ケイ素ガス（水素化ケイ素化合物）を用いることもできる。
【００７６】
また、原料ガスとしては、ヘキサメチルジシロキサン（［（ＣＨ３）３Ｓｉ］２Ｏ）ガス、テトラメチルジシロキサン（［Ｈ（ＣＨ３）２Ｓｉ］２Ｏ）ガス、ヘキサクロロジシロキサン（［Ｃｌ３Ｓｉ］２Ｏ）ガス、テトラクロロジシロキサン（ＨＣｌ２Ｓｉ）２Ｏ）ガス等のシロキサン系原料ガス（シロキサン化合物）を用いることができる。ここで、シロキサン化合物とは、ＳｉとＯとを骨格とする化合物であり、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合（シロキサン結合）を持つものの総称である。シロキサン原料ガスは、Ｓｉソースとしてだけでなく、Ｏソース、或いは、ＯおよびＣソースとしても作用する。
【００７７】
また、原料ガスとしては、例えば、ヘキサメチルジシラザン（［（ＣＨ３）３Ｓｉ］２ＮＨ）ガス、テトラメチルジシラザン（［Ｈ（ＣＨ３）２Ｓｉ］２ＮＨ）ガス、ヘキサクロロジシラザン（［Ｃｌ３Ｓｉ］２ＮＨ）ガス、テトラクロロジシラザン（ＨＣｌ２Ｓｉ）２ＮＨ）ガス等のシラザン系原料ガス（シラザン化合物）を用いることができる。ここで、シラザン化合物とは、ＳｉとＮとを骨格とする化合物であり、Ｓｉ−Ｎ−Ｓｉ結合やＳｉ−Ｎ結合等のシラザン結合を持つものの総称である。シラザン原料ガスは、Ｓｉソースとしてだけでなく、Ｎソース、或いは、ＮおよびＣソースとしても作用するガスである。
【００７８】
このように、原料ガスとしては、シラン化合物（ハロシラン化合物、アミノシラン化合物、水素化ケイ素化合物）、シロキサン化合物、およびシラザン化合物からなる群より選択される少なくとも１つを用いることができる。なお、シロキサン化合物やシラザン化合物は、シラン化合物に比べて熱分解温度が高い（自己分解しにくい）傾向がある。成膜温度を高温側とする場合には、原料ガスとしてシロキサン化合物やシラザン化合物を用いることで、過剰な熱分解を抑制し、成膜処理の制御性を高めることが可能となる。
【００７９】
第２のＯ含有ガスとしては、Ｏ２ガスの他、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、およびオゾン（Ｏ３）ガス等を用いることができる。
【００８０】
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。
【００８１】
［ステップ２］
ステップ１が終了した後、処理室２０１内へＯ２ガスとＨ２ガスとを別々に供給し、これらのガスを処理室２０１内で混合させて反応させる。すなわち、ステップ２が、Ｏ２ガスとＨ２ガスとを同時に供給する期間を含むようにしている。
【００８２】
このステップでは、バルブ２４３ｂ，２４３ａの開閉制御を、ステップ１におけるバルブ２４３ｂ，２４３ａの開閉制御と同様の手順で行う。ガス供給管２３２ｂ，２３２ａ内を流れたＯ２ガス、Ｈ２ガスは、それぞれ、ＭＦＣ２４１ｂ，２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ｂ，２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。Ｏ２ガスとＨ２ガスとは、処理室２０１内で初めて混合して反応し、その後、排気管２３１から排気される。
【００８３】
このとき、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整し、処理室２０１内の圧力を、例えば０．１〜１０Ｔｏｒｒ（１３．３〜１３３３Ｐａ）、好ましくは０．１〜３Ｔｏｒｒ（１３．３〜３９９Ｐａ）の範囲内の圧力とする。
【００８４】
ＭＦＣ２４１ｂで制御するＯ２ガスの供給流量は、ステップ１で供給するＯ２ガスの供給流量よりも大きな流量であって、ステップ１で形成された第１層を充分に酸化させることが可能な流量とする。ＭＦＣ２４１ｂ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。ＭＦＣ２４１ａで制御するＨ２ガスの供給流量は、例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。
【００８５】
Ｏ２ガスおよびＨ２ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば１〜１００秒、好ましくは１〜５０秒の範囲内の時間とする。
【００８６】
その他の処理条件は、ステップ１における処理条件と同様の条件とする。
【００８７】
上述の条件下でＯ２ガスおよびＨ２ガスを処理室２０１内へ供給することで、Ｏ２ガスおよびＨ２ガスは、加熱された減圧雰囲気下においてノンプラズマで熱的に活性化（励起）されて反応し、それにより、原子状酸素（Ｏ）等の酸素を含む水分（Ｈ２Ｏ）非含有の酸化種が生成される。そして、主にこの酸化種により、ステップ１でウエハ２００上に形成された第１層に対して酸化処理が行われる。この酸化種の持つエネルギーは、Ｓｉ含有層中に含まれるＳｉ−Ｃｌ、Ｓｉ−Ｈ等の結合エネルギーよりも高いため、この酸化種のエネルギーを第１層に与えることで、第１層中に含まれるＳｉ−Ｃｌ、Ｓｉ−Ｈ結合等は切り離される。Ｓｉとの結合が切り離されたＨ、Ｃｌ等は膜中から除去され、Ｃｌ２、ＨＣｌ等として排出される。また、Ｈ、Ｃｌ等との結合が切られることで余ったＳｉの結合手は、酸化種に含まれるＯと結びつき、Ｓｉ−Ｏ結合が形成される。このようにして、第１層は、第２層、すなわち、Ｃｌ等の不純物の含有量が少ないＳｉＯ層へと変化させられる（改質される）。この酸化処理によれば、Ｏ２ガスを単独で供給する場合や水蒸気（Ｈ２Ｏガス）を供給する場合に比べ、酸化力を大幅に向上させることができる。すなわち、減圧雰囲気下においてＯ２ガスにＨ２ガスを添加することで、Ｏ２ガス単独供給の場合やＨ２Ｏガスを供給する場合に比べ大幅な酸化力向上効果が得られるようになる。
【００８８】
第１層を第２層へと変化させた後、バルブ２４３ｂ，２４３ａを閉じ、Ｏ２ガスおよびＨ２ガスの供給をそれぞれ停止する。そして、ステップ１と同様の処理手順、処理条件により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは酸化処理に寄与した後のＯ２ガスやＨ２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、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排出しなくてもよい点は、ステップ１と同様である。
【００８９】
第１のＯ含有ガスとしては、Ｏ２ガスの他、Ｎ２Ｏガス、ＮＯガス、ＮＯ２ガス、Ｏ３ガス、原子状酸素（Ｏ）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、および水酸基ラジカル（ＯＨ＊）等を用いることができる。すなわち、第１のＯ含有ガスと第２のＯ含有ガスとは、同一の分子構造（化学構造）を有するガスであってもよく、また、異なる分子構造を有するガスであってもよい。言い換えれば、第１のＯ含有ガスと第２のＯ含有ガスとは、マテリアルが同一であってもよく、また、異なっていてもよい。第１のＯ含有ガスと第２のＯ含有ガスとを同一のマテリアルとする場合、ガス供給系の構造を簡素化させることができ、基板処理装置の製造コストやメンテナンスコストを低減させることが可能となる点で、好ましい。第１のＯ含有ガスと第２のＯ含有ガスとを異なるマテリアルとする場合、例えば、第２のＯ含有ガスとして第１のＯ含有ガスよりも酸化力が弱い物質を用いることにより、ステップ１における過剰な気相反応を抑制することができ、膜厚均一性の制御性を高めることが可能となる点で、好ましい。例えば、第１のＯ含有ガスとしてＯ３ガスやＯ２ガスを用いた場合、第２のＯ含有ガスとしてＮ２ＯガスやＮＯガスやＮＯ２ガス等を用いるのがよい。
【００９０】
Ｈ含有ガスとしては、Ｈ２ガスの他、重水素（Ｄ２）ガス等を用いることができる。なお、原料ガスとしてアミノシラン原料ガスを用いる場合、第１のＯ含有ガスとしてＯ３ガスを用いるようにすれば、Ｈ含有ガスを用いることなく充分な（同様な）成膜レートで成膜処理を進行させることもできる。
【００９１】
不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、例えば、ステップ１で例示した各種希ガスを用いることができる。
【００９２】
（所定回数実施）
上述したステップ１，２を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うことにより、ウエハ２００上に、所定膜厚のＳｉＯ膜を形成することができる。上述のサイクルは複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、上述のサイクルを１回行う際に形成される第２層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、第２層を積層することで形成されるＳｉＯ膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
【００９３】
（パージおよび大気圧復帰）
ＳｉＯ膜の形成が完了した後、ガス供給管２３２ｃ，２３２ｄ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内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【００９４】
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降され、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態で、マニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出される（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）。
【００９５】
（３）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す一つ又は複数の効果が得られる。
【００９６】
（ａ）ウエハ２００の表面を酸化させるのではなく、ウエハ２００上にＳｉＯ膜を形成する（堆積させる）ことにより、成膜処理の下地、すなわち、ウエハ２００の表面へのＯの拡散を抑制することが可能となる。これにより、半導体デバイスを作製する際の要求仕様を満足させつつ、所望の絶縁特性を有するＳｉＯ膜を形成することが可能となる。例えば、３Ｄ構造のメモリデバイスを作製する際、下地へのＯの拡散深さを許容範囲内に収めつつ、所望の絶縁性能を有するＳｉＯ膜を形成することが必要となる。本実施形態の成膜手法によれば、ウエハ２００上にＳｉＯ膜を堆積させることから、上述の要求をバランスよく両立させることが可能となる。これに対し、ウエハ２００の表面を酸化させてＳｉＯ層へと変化させる手法（熱酸化法）では、これらの要求を両立させることは困難となる場合がある。
【００９７】
（ｂ）ステップ１，２を非同時に行う交互供給法によりＳｉＯ膜を形成することで、ステップ１，２を同時に行う同時供給法によりＳｉＯ膜を形成する場合に比べ、ＳｉＯ膜の段差被覆性、膜厚制御性、面内膜厚均一性等を向上させることが可能となる。このような成膜手法は、成膜処理の下地面が、ラインアンドスペース形状、ホール形状、フィン形状等の３Ｄ構造を有する場合に特に有効である。
【００９８】
（ｃ）成膜処理を行う際、ウエハ２００の温度を上述の温度帯に設定することで、高品質な膜特性を有するＳｉＯ膜を形成することが可能となる。例えば、成膜温度を４５０〜１０００℃の範囲内の温度とすることで、成膜温度を４５０℃未満の温度、例えば、２５０〜４００℃の範囲内の温度とする場合よりも、ＳｉＯ膜のエッチング耐性や絶縁性能を向上させたり、耐用年数を伸ばしたり、トランジスタの応答速度に影響を及ぼす界面電子トラップ密度を低減させることも可能となる。特に、成膜温度を７００〜１０００℃の範囲内の温度とすることで、上述したＳｉＯ膜の膜特性をさらに向上させることが可能となる。
【００９９】
（ｄ）ステップ１において、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを同時に供給することにより、第１層に含まれるＳｉのマイグレーションを抑制し、下地とＳｉＯ膜との間の界面ラフネスやＳｉＯ膜の表面ラフネスを向上させることが可能となる。これに対し、ステップ１においてウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを単独で供給する通常の交互供給法では、Ｓｉのマイグレーションが活発になり、ウエハ２００の表面ラフネス等が悪化する場合があることを、発明者等は確認している。
【０１００】
なお、ステップ１においてＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを同時に供給することによる表面ラフネスの向上効果は、成膜温度を４５０〜１０００℃の範囲内の温度とする場合に限らず、より低温の温度とする場合であっても同様に得られる。例えば、成膜温度を４５０℃未満の温度、例えば、２５０〜４００℃の範囲内の温度とした場合であっても、ステップ１においてＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを同時に供給することで、従来の交互供給法を用いる場合に比べ、ＳｉＯ膜の表面ラフネス等を向上させることが可能となる。但し、上述したように、Ｓｉのマイグレーションは、成膜温度が高くなるほど活発になる傾向があり、例えば、成膜温度が７００〜１０００℃の範囲内の温度となると顕著となる。従って、ステップ１においてＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを同時に供給する技術的意義は、成膜温度を、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを単独で供給した場合にＨＣＤＳガスに含まれるＳｉのマイグレーションが顕著に生じる温度、例えば、７００〜１０００℃の範囲内の温度とする場合に、特に大きくなるといえる。
【０１０１】
（ｅ）このように、本実施形態によれば、熱酸化法、同時供給法、通常の交互供給法では実現することが困難な優れた特性を有するＳｉＯ膜を形成することが可能となる。このような特性を有するＳｉＯ膜は、例えば、トランジスタのゲート絶縁膜等の用途に好適に用いることが可能である。本実施形態におけるＳｉＯ膜は、段差被覆性等を向上させるには同時供給法ではなく交互供給法を用いることが有効であるという技術革新の背景があるにも関わらず、ステップ１において、ＨＣＤＳガスとＯ２ガスとを敢えて同時に供給するという新たな技術思想を取り入れたことにより、初めて形成可能となった画期的な膜であるといえる。
【０１０２】
（ｆ）上述の効果は、ＨＣＤＳガス以外の原料ガスを用いる場合や、Ｏ２ガス以外の第１のＯ含有ガスを用いる場合や、Ｈ２ガス以外のＨ含有ガスを用いる場合や、Ｏ２ガス以外の第２のＯ含有ガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。
【０１０３】
（４）変形例
本実施形態における成膜処理のシーケンスは、図４に示す基本シーケンスの態様に限定されず、図４に示す以下の変形例のように変更することができる。なお、図４の各種変形例は、便宜上、第２のＯ含有ガスの供給タイミングにおける第２サイクルのステップ２前後の部分だけを抜き出して示す図である。
【０１０４】
（変形例１〜５）
図４に示す基本シーケンスでは、１サイクルあたりの第２のＯ含有ガスの供給時間（ステップ１におけるＯ２ガスの供給時間Ｔ１）を、１サイクルあたりの第１のＯ含有ガスの供給時間（ステップ２におけるＯ２ガスの供給時間Ｔ２）と同じとする（Ｔ１＝Ｔ２）とともに、１サイクルあたりのＨＣＤＳガスの供給時間と同じとする例について説明した。しかしながら、本実施形態はこのような態様に限定されない。
【０１０５】
例えば、図４の変形例１〜３に示すように、第２のＯ含有ガスの供給を、ステップ１の実施期間のうち初期、中期、後期のいずれかでのみ行うようにし、これにより、１サイクルあたりの第２のＯ含有ガス供給時間Ｔ１を、１サイクルあたりの第１のＯ含有ガスの供給時間Ｔ２未満としてもよい（Ｔ１＜Ｔ２）。また、図４の変形例４に示すように、第２のＯ含有ガスの供給を、ステップ１の実施期間のうち初期および後期でのみ間欠的に行うようにし、これにより、１サイクルあたりの第２のＯ含有ガス供給時間Ｔ１（合計時間）を、１サイクルあたりの第１のＯ含有ガスの供給時間Ｔ２未満としてもよい（Ｔ１＜Ｔ２）。また、図４の変形例５に示すように、第２のＯ含有ガスの供給を、ステップ１の実施期間のうち初期、中期、後期のそれぞれで間欠的に行うようにし、これにより、１サイクルあたりの第２のＯ含有ガス供給時間Ｔ１（合計時間）を、１サイクルあたりの第１のＯ含有ガスの供給時間Ｔ２未満としてもよい（Ｔ１＜Ｔ２）。これらの変形例は、１サイクルあたりの第２のＯ含有ガスの供給時間を、１サイクルあたりのＨＣＤＳガスの供給時間よりも短くする例でもある。
【０１０６】
これらの変形例によっても、図４に示す基本シーケンスと同様の効果が得られる。すなわち、Ｔ１，Ｔ２を上述のように設定した場合、ステップ１におけるＯ２ガスの供給流量Ｆ１をステップ２におけるＯ２ガスの供給流量Ｆ２と同等以上（Ｆ１≧Ｆ２）とした場合であっても、１サイクルあたりのステップ１のＯ２ガスの供給量Ｑ１を、１サイクルあたりのステップ２のＯ２ガスの供給量Ｑ２よりも小さくする（Ｑ１＜Ｑ２）ことが可能となる。これにより、ステップ１における過剰な気相反応を抑制しつつ、Ｓｉのマイグレーションを抑制することができ、結果として、表面ラフネスの良好なＳｉＯ膜を形成することが可能となる。
【０１０７】
なお、ステップ１の初期にＯ２ガスを供給する変形例１，４，５は、ステップ１の初期にＯ２ガスを非供給とする変形例２，３に比べ、Ｓｉのマイグレーションを、ＨＣＤＳガスの供給開始直後から抑制できるようになる。このため、Ｓｉのマイグレーションが生じやすい処理条件下（例えば、比較的高温の処理条件下）で成膜処理を実施する場合には変形例１，４，５を選択するのが好ましい。また、Ｓｉのマイグレーションが生じにくい処理条件下（例えば、比較的低温の処理条件下）で成膜処理を実施する場合には、変形例１，４，５に加え、変形例２，３を選択するのが好ましい。
【０１０８】
また、ステップ１の実施期間中にＯ２ガスの供給を間欠的に複数回行う変形例４，５は、変形例１〜３に比べ、Ｓｉのマイグレーションをより確実に抑制することが可能となる。なお、ステップ１の実施期間中にＯ２ガスの供給を連続的に行う図４に示す基本シーケンスの方が、これらの実施例よりも、Ｓｉのマイグレーションをさらに確実に抑制できるのは言うまでもない。
【０１０９】
（変形例６〜９）
図４に示す基本シーケンスでは、ステップ１において、ＨＣＤＳガスの供給とＯ２ガスの供給とを同時に行う例について説明した。しかしながら、本実施形態はこのような態様に限定されず、これらの供給を非同時に行うようにしてもよい。
【０１１０】
例えば図４の変形例６に示すように、ステップ１において、Ｏ２ガスの供給をＨＣＤＳガスの供給開始よりも先行して開始し、Ｏ２ガスの供給停止後、処理室２０１内をパージするステップを実施することなくＨＣＤＳガスの供給を開始するようにしてもよい。また、この場合、図４の変形例７に示すように、ＨＣＤＳガスの供給停止後、処理室２０１内をパージするステップを実施することなくＯ２ガスの供給を再開するようにしてもよい。また、これらの場合、図４の変形例８，９に示すように、ステップ１におけるＯ２ガスの供給とＨＣＤＳガスの供給とを同時に行う期間をさらに設けてもよい。これらの変形例は、１サイクルあたりの第２のＯ含有ガスの供給時間Ｔ１を、１サイクルあたりの第１のＯ含有ガスの供給時間Ｔ２未満とする例である。また、これらの変形例は、１サイクルあたりの第２のＯ含有ガスの供給時間を、１サイクルあたりのＨＣＤＳガスの供給時間よりも短くする例でもある。
【０１１１】
これらの変形例によっても、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、これらの変形例によれば、ＨＣＤＳガスの供給を、処理室２０１内を予めＯ２ガス雰囲気とした状態で開始することから、図４に示す基本シーケンスに比べ、ＳｉのマイグレーションをＨＣＤＳガスの供給開始直後からより確実に抑制することが可能となる。また、ＨＣＤＳガスの供給停止後にＯ２ガスの供給を再開する変形例７，８によれば、図４に示す基本シーケンスに比べ、ＨＣＤＳガス供給停止後のＳｉのマイグレーションをより確実に抑制することが可能となる。
【０１１２】
（変形例１０〜１２）
図４の変形例１０に示すように、ステップ１において、ＨＣＤＳガスの供給とＯ２ガスの供給とを同時に行う際、Ｏ２ガスの供給をＨＣＤＳガスの供給よりも先行して開始するようにしてもよい。また、図４の変形例１１に示すように、ステップ１において、ＨＣＤＳガスの供給とＯ２ガスの供給とを同時に行う際、Ｏ２ガスの供給をＨＣＤＳガスの供給停止後も継続して行うようにしてもよい。また、図４の変形例１２に示すように、ステップ１において、ＨＣＤＳガスの供給とＯ２ガスの供給とを同時に行う際、Ｏ２ガスの供給をＨＣＤＳガスの供給よりも先行して開始し、さらに、Ｏ２ガスの供給をＨＣＤＳガスの供給停止後も継続して行うようにしてもよい。
【０１１３】
これらの変形例によっても、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、Ｏ２ガスの供給をＨＣＤＳガスの供給よりも先行して開始する変形例１０，１２によれば、ウエハ２００に対するＨＣＤＳガスの供給を、処理室２０１内をＯ２ガス雰囲気とした状態で開始することから、図４に示す基本シーケンスに比べ、ＳｉのマイグレーションをＨＣＤＳガスの供給開始直後からより確実に抑制することが可能となる。また、Ｏ２ガスの供給をＨＣＤＳガスの供給停止後も継続して行う変形例１１，１２によれば、図４に示す基本シーケンスに比べ、ＨＣＤＳガス供給停止後のＳｉのマイグレーションをより確実に抑制することが可能となる。これらの変形例は、１サイクルあたりの第２のＯ含有ガス供給時間を、１サイクルあたりのＨＣＤＳガスの供給時間よりも長くする例でもある。
【０１１４】
（変形例１３）
図４の変形例１３に示すように、前のサイクルのステップ２で第１のＯ含有ガスの供給を停止した後、次のサイクルのステップ２で第１のＯ含有ガスの供給を開始するまでの間、第２のＯ含有ガスの供給を継続して行うようにしてもよい。すなわち、ステップ１，２を非同時に行うサイクルを所定回数行う際、第２のＯ含有ガスの供給を継続して行うようにしてもよい。なお、本変形例における第１のサイクルでは、第２のＯ含有ガスの供給が、ＨＣＤＳガスの供給よりも先行して開始されることとなる。
【０１１５】
本変形例によっても、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、図４に示す基本シーケンスに比べ、ＳｉのマイグレーションをＨＣＤＳガスの供給開始直後からより確実に抑制することが可能となる。また、本変形例によれば、図４に示す基本シーケンスに比べ、ＨＣＤＳガス供給停止後のＳｉのマイグレーションをより確実に抑制することが可能となる。本変形例は、１サイクルあたりの第２のＯ含有ガス供給時間を、１サイクルあたりのＨＣＤＳガスの供給時間よりも長くする例でもある。
【０１１６】
（変形例１４，１５）
図４の変形例１４に示すように、ステップ１において、Ｏ２ガスの供給をＨＣＤＳガスの供給開始よりも先行して開始し、Ｏ２ガスの供給をＨＣＤＳガスの供給停止よりも先行して停止するようにしてもよい。また、図４の変形例１５に示すように、ステップ１において、Ｏ２ガスの供給をＨＣＤＳガスの供給開始後であってＨＣＤＳガスの供給停止前に開始し、Ｏ２ガスの供給をＨＣＤＳガスの供給停止後も継続して行うようにしてもよい。これらの変形例は、１サイクルあたりの第２のＯ含有ガスの供給時間を、１サイクルあたりのＨＣＤＳガスの供給時間よりも短くする例でもある。
【０１１７】
本変形例によっても、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、変形例１４によれば、図４に示す基本シーケンスに比べ、ＳｉのマイグレーションをＨＣＤＳガスの供給開始直後からより確実に抑制することが可能となる。また、変形例１５によれば、図４に示す基本シーケンスに比べ、ＨＣＤＳガス供給停止後のＳｉのマイグレーションをより確実に抑制することが可能となる。
【０１１８】
（変形例１６，１７）
図４の変形例１６に示すように、ステップ１において、ＨＣＤＳガスの供給とＯ２ガスの供給とを同時に開始し、ＨＣＤＳガスの供給を停止した後、Ｏ２ガスの供給をステップ２の開始まで継続するようにしてもよい。また、図４の変形例１７に示すように、ステップ１において、Ｏ２ガスの供給を、前のサイクルのステップ２での第１のＯ含有ガス供給停止と同時に開始し、その後、ＨＣＤＳガスの供給停止と同時に停止するようにしてもよい。なお、変形例１７における第１のサイクルでは、第２のＯ含有ガスの供給が、ＨＣＤＳガスの供給よりも先行して開始されることとなる。
【０１１９】
これらの変形例によっても、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、変形例１６によれば、図４に示す基本シーケンスに比べ、ＨＣＤＳガス供給停止後のＳｉのマイグレーションをより確実に抑制することが可能となる。また、変形例１７によれば、図４に示す基本シーケンスに比べ、ＳｉのマイグレーションをＨＣＤＳガスの供給開始直後からより確実に抑制することが可能となる。
【０１２０】
（変形例１８〜２１）
図４の変形例１８に示すように、ステップ１において、ＨＣＤＳガスの供給とＯ２ガスの供給とを同時に行い、かつ、Ｏ２ガスの供給流量を徐々に減らすようにしてもよい。また、図４の変形例１９に示すように、ステップ１において、ＨＣＤＳガスの供給とＯ２ガスの供給とを同時に行い、かつ、Ｏ２ガスの供給流量を徐々に増やすようにしてもよい。また、図４の変形例２０に示すように、ステップ１において、ＨＣＤＳガスの供給とＯ２ガスの供給とを同時に開始し、ＨＣＤＳガスの供給を停止した後、ステップ２の開始までＯ２ガスの供給を継続するとともに、Ｏ２ガスの供給流量を、ステップ２におけるＯ２ガスの供給流量と同程度になるまで徐々に増やすようにしてもよい。また、図４の変形例２１に示すように、ステップ１において、Ｏ２ガスの供給をＨＣＤＳガスの供給開始よりも先行して、例えば、前のサイクルのステップ２での第１のＯ含有ガス供給停止と同時に開始した後、Ｏ２ガスの供給流量を徐々に減らし、その後、Ｏ２ガスの供給をＨＣＤＳガスの供給停止と同時に停止するようにしてもよい。なお、変形例２１における第１のサイクルでは、第２のＯ含有ガスの供給が、ＨＣＤＳガスの供給よりも先行して開始されることとなる。
【０１２１】
これらの変形例によっても、図４に示す基本シーケンスや他の変形例と同様の効果が得られる。また、これらの変形例によれば、サイクル内で第２のＯ含有ガスの供給流量を適正に制御することができ、これにより、成膜処理の品質を向上させたり、ガスコストを低減させたりすることが可能となる。なお、変形例１９，２０によれば、変形例１８，２１に比べ、ＨＣＤＳガス供給停止後のＳｉのマイグレーションをより確実に抑制することが可能となる。また、変形例１８，２１によれば、変形例１９，２０に比べ、ＳｉのマイグレーションをＨＣＤＳガスの供給開始直後から確実に抑制することが可能となる。
【０１２２】
＜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。
【０１２３】
上述の実施形態では、第１のＯ含有ガスと第２のＯ含有ガスとを同一のガス供給系より供給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。例えば、第１のＯ含有ガスと第２のＯ含有ガスとを異なるガス供給系より別々に供給するようにしてもよい。この場合、第１のＯ含有ガスと第２のＯ含有ガスとを同一ノズルより供給するようにしてもよいし、異なるノズルより別々に供給するようにしてもよい。ガス供給系をこのように構成することにより、比較的大流量で供給する第１のＯ含有ガスや比較的小流量で供給する第２のＯ含有ガスを供給する際に、それぞれの供給流量の制御性を高めることが可能となる。例えば、第１のＯ含有ガスの流量制御には大流量用のＭＦＣを用い、第２のＯ含有ガスの流量制御には小流量用のＭＦＣを用いることとすれば、それぞれのガスの流量制御性を高めることが可能となる。これにより、原料ガスと一緒に第２のＯ含有ガスを供給することで得られるマイグレーション抑制効果の制御性を高めることができ、ＳｉＯ膜の表面ラフネスをより向上させることが可能となる。また、原料ガスと一緒に第２のＯ含有ガスを供給する際における気相反応抑制効果の制御性を高めることもでき、ＳｉＯ膜の面内膜厚均一性をより向上させることも可能となる。
【０１２４】
上述の実施形態では、ＨＣＤＳガス、Ｏ２ガス、Ｈ２ガスを用いて高温条件下でウエハ２００上にＳｉＯ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。例えば、以下に示す成膜シーケンスのように、上述のアミノシラン原料ガスとＯ３ガスとを用い、中温条件下でＳｉＯ膜を形成する場合においても、本発明は好適に適用可能である。また、アミノシラン原料ガスとプラズマ励起させたＯ２ガス（以下、Ｏ２＊ガスとも称する）と、を用い、低温条件下でＳｉＯ膜を形成する場合においても、本発明は好適に適用可能である。また、アミノシラン原料ガスの代わりに上述の水素化ケイ素ガスを用いてもよい。
【０１２５】
（３ＤＭＡＳ＋Ｏ２→Ｏ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＯ
【０１２６】
（ＢＤＥＡＳ＋Ｏ２→Ｏ２＊）×ｎ  ⇒  ＳｉＯ
【０１２７】
（ＳｉＨ４＋Ｏ２→Ｏ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＯ  
【０１２８】
（Ｓｉ２Ｈ６＋Ｏ２→Ｏ２＊）×ｎ  ⇒  ＳｉＯ
【０１２９】
また、以下に示す成膜シーケンスのように、反応ガスとして、アンモニア（ＮＨ３）ガス等のＮ含有ガスや、トリエチルアミン（（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ）ガス等のＮおよびＣ含有ガスや、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガス等のＣ含有ガスや、トリクロロボラン（ＢＣｌ３）ガス等のＢ含有ガスをさらに用い、ウエハ２００上に、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）、シリコン酸炭化膜（ＳｉＯＣ膜）、シリコン酸炭窒化膜（ＳｉＯＣＮ膜）、シリコン硼酸炭窒化膜（ＳｉＢＯＣＮ膜）、シリコン硼酸窒化膜（ＳｉＢＯＮ膜）を形成する場合においても、本発明は好適に適用可能である。
【０１３０】
（ＨＣＤＳ＋Ｏ２→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＮ
【０１３１】
（ＨＣＤＳ＋Ｏ２→（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ→Ｏ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣ
【０１３２】
（ＨＣＤＳ＋Ｏ２→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣＮ
【０１３３】
（ＨＣＤＳ＋Ｏ２→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３→Ｏ２）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣＮ
【０１３４】
（ＨＣＤＳ＋Ｏ２→Ｃ３Ｈ６→Ｏ２→ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＯＣＮ
【０１３５】
（ＨＣＤＳ＋Ｏ２→ＢＣｌ３→Ｃ３Ｈ６→ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＢＯＣＮ
【０１３６】
（ＨＣＤＳ＋Ｏ２→ＢＣｌ３→ＮＨ３）×ｎ  ⇒  ＳｉＢＯＮ
【０１３７】
また、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）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、イットリウム（Ｙ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ランタン（Ｌａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属元素を主元素として含む酸化膜（金属酸化膜）を形成する場合においても、好適に適用可能である。すなわち、本発明は、ウエハ２００上に、ＴｉＯ膜、ＴｉＯＮ膜、ＴｉＯＣ膜、ＴｉＯＣＮ膜、ＴｉＢＯＣＮ膜、ＴｉＢＯＮ膜、ＺｒＯ膜、ＺｒＯＮ膜、ＺｒＯＣ膜、ＺｒＯＣＮ膜、ＺｒＢＯＣＮ膜、ＺｒＢＯＮ膜、ＨｆＯ膜、ＨｆＯＮ膜、ＨｆＯＣ膜、ＨｆＯＣＮ膜、ＨｆＢＯＣＮ膜、ＨｆＢＯＮ膜、ＴａＯ膜、ＴａＯＮ膜、ＴａＯＣ膜、ＴａＯＣＮ膜、ＴａＢＯＣＮ膜、ＴａＢＯＮ膜、ＮｂＯ膜、ＮｂＯＮ膜、ＮｂＯＣ膜、ＮｂＯＣＮ膜、ＮｂＢＯＣＮ膜、ＮｂＢＯＮ膜、ＭｏＯ膜、ＭｏＯＮ膜、ＭｏＯＣ膜、ＭｏＯＣＮ膜、ＭｏＢＯＣＮ膜、ＭｏＢＯＮ膜、ＷＯ膜、ＷＯＮ膜、ＷＯＣ膜、ＷＯＣＮ膜、ＷＢＯＣＮ膜、ＷＢＯＮ膜、ＹＯ膜、ＹＯＮ膜、ＹＯＣ膜、ＹＯＣＮ膜、ＹＢＯＣＮ膜、ＹＢＯＮ膜、ＳｒＯ膜、ＳｒＯＮ膜、ＳｒＯＣ膜、ＳｒＯＣＮ膜、ＳｒＢＯＣＮ膜、ＳｒＢＯＮ膜、ＬａＯ膜、ＬａＯＮ膜、ＬａＯＣ膜、ＬａＯＣＮ膜、ＬａＢＯＣＮ膜、ＬａＢＯＮ膜、ＲｕＯ膜、ＲｕＯＮ膜、ＲｕＯＣ膜、ＲｕＯＣＮ膜、ＲｕＢＯＣＮ膜、ＲｕＢＯＮ膜、ＡｌＯ膜、ＡｌＯＮ膜、ＡｌＯＣ膜、ＡｌＯＣＮ膜、ＡｌＢＯＣＮ膜、ＡｌＢＯＮ膜を形成する場合にも、好適に適用することが可能となる。
【０１３８】
例えば、原料として、チタニウムテトラクロライド（ＴｉＣｌ４）ガス、ハフニウムテトラクロライド（ＨｆＣｌ４）ガス、タンタルペンタクロライド（ＴａＣｌ５）ガス、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３）ガス等を、第１のＯ含有ガスとしてＨ２Ｏガスを用い、以下に示す成膜シーケンスにより、ウエハ２００上に、ＴｉＯ膜、ＨｆＯ膜、ＴａＯ膜、ＡｌＯ膜等の金属酸化膜を形成する場合においても、本発明は好適に適用可能である。
【０１３９】
（ＴｉＣｌ４＋Ｏ２→Ｈ２Ｏ）×ｎ  ⇒  ＴｉＯ
【０１４０】
（ＨｆＣｌ４＋Ｏ２→Ｈ２Ｏ）×ｎ  ⇒  ＨｆＯ
【０１４１】
（ＴａＣｌ５＋Ｏ２→Ｈ２Ｏ）×ｎ  ⇒  ＴａＯ
【０１４２】
（Ａｌ（ＣＨ３）３＋Ｏ２→Ｈ２Ｏ）×ｎ  ⇒  ＡｌＯ
【０１４３】
このときの成膜処理の処理手順、処理条件は、上述の実施形態や変形例の処理手順、処理条件と同様とすることができる。これらの場合においても、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られる。すなわち、本発明は、Ｓｉ，ゲルマニウム（Ｇｅ），Ｂ等の半金属元素を主元素として含む半金属酸化膜を形成する場合や、上述の各種金属元素を主元素として含む金属酸化膜を形成する場合に、好適に適用することができる。
【０１４４】
上述の実施形態や変形例の手法は、例えばＦｉｎＦＥＴが備えるゲート絶縁膜を形成する際に、好適に適用することが可能である。以下、ＦｉｎＦＥＴの構造について、図９（ａ）、図９（ｂ）を参照しつつ説明する。
【０１４５】
図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、ＦｉｎＦＥＴは、Ｓｉウエハ等として構成された基板と、Ｓｉ等により基板上に形成されたチャネル層と、窒化チタン（ＴｉＮ）等によりチャネル層上に形成されたゲート電極と、を備えている。チャネル層は、トランジスタ素子におけるソース側電極とドレイン側電極とを接続するものである。チャネル層とゲート電極との間には、これらを電気的に絶縁するＳｉＯからなるゲート絶縁膜が設けられている。隣接するチャネル層の間は、ＳｉＯ等からなる素子分離層によって分離されている。なお、図９（ｂ）では、ゲート電極の図示を省略している。
【０１４６】
ＦｉｎＦＥＴのゲート絶縁膜を形成する際、上述の実施形態や変形例の手法を適用することで、上述の実施形態や変形例と同様の効果が得られるようになる。すなわち、基板に対してＨＣＤＳガスを供給するステップにおいて、基板に対してＨＣＤＳガスと一緒にＯ２ガスを供給することで、ウエハ上に形成される層に含まれるＳｉのマイグレーションを抑制することができ、下地とゲート絶縁膜との間の界面ラフネスやゲート絶縁膜の表面ラフネスを向上させることが可能となる。結果として、ゲート絶縁膜の電気特性を向上させ、トランジスタの性能を高めることが可能となる。
【０１４７】
基板処理に用いられるレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、処理内容（形成する膜の膜種、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。これらの場合においても、処理手順、処理条件は、例えば上述の実施形態と同様な処理手順、処理条件とすることができる。
【０１５０】
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（ガス導入口）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には、上述の実施形態の原料ガス供給系、Ｈ含有ガス供給系と同様のガス供給系が接続されている。ガス供給ポート３３２ｂには、上述の実施形態のＯ含有ガス供給系と同様のガス供給系が接続されている。シャワーヘッド３０３ｓのアウトレット（ガス排出口）には、処理室３０１内にガスをシャワー状に供給する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。
【０１５１】
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には、上述の実施形態の原料ガス供給系、Ｈ含有ガス供給系と同様のガス供給系が接続されている。ガス供給ポート４３２ｂには、上述の実施形態のＯ含有ガス供給系と同様のガス供給系が接続されている。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、すなわち、処理室４０１内に搬入されたウエハ２００の表面と対向しない位置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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
また、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。
【実施例】
【０１５４】
以下、上述の実施形態や変形例で得られる効果を裏付ける実験結果について説明する。
【０１５５】
実施例として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、図４に示す基本シーケンスにより、ウエハ上にＳｉＯ膜を形成した。原料ガスとしてはＨＣＤＳガスを、第１および第２のＯ含有ガスとしてはそれぞれＯ２ガスを、Ｈ含有ガスとしてはＨ２ガスを用いた。ウエハの温度は、７００〜９００℃の範囲内の温度とした。第２のＯ含有ガスの供給流量は、第１のＯ含有ガスの供給流量の１／１０以上１／５以下とした。他の処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。
【０１５６】
比較例として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、ウエハに対してＨＣＤＳガスを供給するステップと、ウエハに対してＯ２ガスおよびＨ２ガスを供給するステップと、を交互に行う成膜シーケンスにより、ウエハ上にＳｉＯ膜を形成した。ＨＣＤＳガスを供給するステップでは、Ｏ２ガスの供給を不実施とした。他の処理条件は、実施例における処理条件と同様とした。
【０１５７】
そして、実施例および比較例のＳｉＯ膜の表面ラフネス（ＲＭＳ）を、原子間力顕微鏡を用いてそれぞれ測定した。ここでＲＭＳとは二乗平均粗さのことであり、その値が小さいほどＳｉＯ膜の表面ラフネスが良好であること、すなわち、ＳｉＯ膜の表面が平滑であることを意味している。図６（ａ）は、ＳｉＯ膜のＲＭＳの測定結果を示すグラフであり、縦軸はＲＭＳ［ｎｍ］を、横軸は実施例と比較例とを順に示している。図６（ｂ）は、実施例のＳｉＯ膜の表面のＡＦＭ画像を、図６（ｃ）は、比較例のＳｉＯ膜の表面のＡＦＭ画像をそれぞれ示している。
【０１５８】
これらの図によれば、ＨＣＤＳガスの供給時にＯ２ガスの供給を実施した実施例の方が、ＨＣＤＳガスの供給時にＯ２ガスの供給を不実施とした比較例よりも、ＲＭＳが小さい（表面が平滑である）ことが分かる。これは、ＨＣＤＳガスと同時にＯ２ガスを供給することで、Ｓｉのマイグレーションを抑制できたためであると考えられる。
【０１５９】
＜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。
【０１６０】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
基板に対して原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して第１の酸素含有ガスを供給する工程と、
を非同時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、
前記原料ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記原料ガスと第２の酸素含有ガスとを同時に供給する期間を含む半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
【０１６１】
（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
１サイクルあたりの前記第２の酸素含有ガスの供給量を、１サイクルあたりの前記第１の酸素含有ガスの供給量よりも小さくする。
【０１６２】
（付記３）
付記１または２に記載の方法であって、好ましくは、
１サイクルあたりの前記第２の酸素含有ガスの供給流量を、１サイクルあたりの前記第１の酸素含有ガスの供給流量よりも小さくする。
【０１６３】
（付記４）
付記１乃至３のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
１サイクルあたりの前記第２の酸素含有ガスの供給流量を、１サイクルあたりの前記第１の酸素含有ガスの供給流量の１／２０以上１／２以下とする。
【０１６４】
（付記５）
付記１乃至４のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
１サイクルあたりの前記第２の酸素含有ガスの供給流量を、１サイクルあたりの前記第１の酸素含有ガスの供給流量の１／１０以上１／５以下とする。
【０１６５】
（付記６）
付記１乃至５のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
１サイクルあたりの前記第２の酸素含有ガスの供給時間を、１サイクルあたりの前記第１の酸素含有ガスの供給時間以下とする。好ましくは、１サイクルあたりの前記第２の酸素含有ガスの供給時間を、１サイクルあたりの前記第１の酸素含有ガスの供給時間よりも短くする。
【０１６６】
（付記７）
付記１乃至６のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第１の酸素含有ガスを供給する工程は、前記基板に対して、前記第１の酸素含有ガスと水素含有ガスとを同時に供給する期間を含む。
【０１６７】
（付記８）
付記１乃至７のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第１の酸素含有ガスと前記第２の酸素含有ガスとは同一の分子構造（化学構造）を有する。すなわち、前記第１の酸素含有ガスと前記第２の酸素含有ガスとはマテリアルが同一である。
【０１６８】
（付記９）
付記１乃至７のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第１の酸素含有ガスと前記第２の酸素含有ガスとは異なる分子構造（化学構造）を有する。すなわち、前記第１の酸素含有ガスと前記第２の酸素含有ガスとはマテリアルが異なる。
【０１６９】
（付記１０）
付記１乃至９のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記基板上に膜を形成する工程では、前記基板の温度を前記原料ガスが熱分解（自己分解）する温度に設定する。
【０１７０】
（付記１１）
付記１乃至１０のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記基板上に膜を形成する工程では、前記基板の温度を、前記原料ガスを単独で供給した場合に前記原料ガスに含まれる主元素のマイグレーションが顕著に生じる温度に設定する。
【０１７１】
（付記１２）
付記１乃至１１のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記基板の温度を７００℃以上１０００℃以下の温度に設定する。
【０１７２】
（付記１３）
付記１乃至１２のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記原料ガスは、シラン化合物（ハロシラン化合物、アミノシラン化合物、水素化ケイ素化合物）、シロキサン化合物、およびシラザン化合物からなる群より選択される少なくとも１つを含む。
【０１７３】
（付記１４）
付記１乃至１３のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
第１の酸素含有ガスは、酸素（Ｏ２）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、原子状酸素（Ｏ）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、および水酸基ラジカル（ＯＨ＊）からなる群より選択される少なくとも１つを含み、
第２の酸素含有ガスは、酸素（Ｏ２）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、およびオゾン（Ｏ３）ガスからなる群より選択される少なくとも１つを含む。
【０１７４】
（付記１５）
付記１乃至１４のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記原料ガスに含まれる主元素はシリコン等の半金属元素または金属元素を含み、前記膜は前記主元素を含む酸化膜、すなわち、半金属元素または金属元素を含む酸化膜である。
【０１７５】
（付記１６）
本発明の他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板に対して原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して第１の酸素含有ガスおよび第２の酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理室内において、基板に対して前記原料ガスを供給する処理と、前記基板に対して前記第１の酸素含有ガスを供給する処理と、を非同時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、前記原料ガスを供給する処理が、前記基板に対して、前記原料ガスと前記第２の酸素含有ガスとを同時に供給する期間を含むように、前記原料ガス供給系および前記酸素含有ガス供給系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が提供される。
【０１７６】
（付記１７）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板に対して原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
基板に対して第１の酸素含有ガスおよび第２の酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、を有し、
基板に対して前記原料ガスを供給する処理と、前記基板に対して前記第１の酸素含有ガスを供給する処理と、を非同時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、前記原料ガスを供給する処理が、前記基板に対して、前記原料ガスと前記第２の酸素含有ガスとを同時に供給する期間を含むように制御されるガス供給システムが提供される。
【０１７７】
（付記１８）
本発明のさらに他の態様によれば、
基板に対して原料ガスを供給する手順と、
前記基板に対して第１の酸素含有ガスを供給する手順と、
を非同時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実行させ、
前記原料ガスを供給する手順が、前記基板に対して、前記原料ガスと第２の酸素含有ガスとを同時に供給する期間を含むようにするプログラム、または、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【符号の説明】
【０１７８】
２００      ウエハ（基板）
２０１      処理室
２０３      反応管
２０６      ヒータ
２０９      マニホールド
２３２ａ〜２３２ｄ    ガス供給管
２４９ａ，２４９ｂ    ノズル
１２１      コントローラ
【図１】
0006545093.tif 000002
【図２】
0006545093.tif 000003
【図３】
0006545093.tif 000004
【図４】
0006545093.tif 000005
【図５】
0006545093.tif 000006
【図６】
0006545093.tif 000007
【図７】
0006545093.tif 000008
【図８】
0006545093.tif 000009
【図９】
0006545093.tif 000010