(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、を交互に行うことで、前記基板上にシード層を形成する工程と、
前記基板に対して第３の処理ガスを供給して前記シード層上に膜を形成する工程と、
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基板が存在する空間の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する工程における前記基板が存在する空間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】
前記第２の処理ガスを供給する工程における前記基板が存在する空間の圧力を、前記第３の処理ガスを供給する際の前記基板が存在する空間の圧力よりも大きくする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の処理ガスを供給する工程における前記基板が存在する空間の圧力を、４００Ｐａ以上１０００Ｐａ以下とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２の処理ガスを供給する工程における前記基板が存在する空間の圧力を、２５０Ｐａ以上３５０Ｐａ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】
前記第３の処理ガスを供給する際の前記基板が存在する空間の圧力を、３０Ｐａ以上２００Ｐａ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】
前記第２の処理ガスの熱分解温度は、前記第３の処理ガスの熱分解温度よりも低い請求項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】
前記シード層を形成する工程では、前記基板の温度を第１の温度とし、
前記膜を形成する工程では、前記基板の温度を前記第１の温度と同等もしくはそれよりも高い第２の温度とする請求項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の温度は前記第２の処理ガスが熱分解する温度であり、前記第２の温度は前記第３の処理ガスが熱分解する温度である請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の温度は前記第１の処理ガスおよび前記第３の処理ガスが熱分解することなく前記第２の処理ガスが熱分解する温度であり、前記第２の温度は前記第２の処理ガスと前記第３の処理ガスとの両方が熱分解する温度である請求項７または８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の温度は前記第１の処理ガスが熱分解しない温度である請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の処理ガス、前記第２の処理ガス、および前記第３の処理ガスは、それぞれ、前記膜を構成する主元素を含む請求項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】
前記主元素はシリコンを含む請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の処理ガスは、クロロシランを含み、前記第２の処理ガスは、水素化ケイ素を含み、前記第３の処理ガスは、水素化ケイ素を含む請求項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】
前記第２の処理ガスは、前記第３の処理ガスよりも高次の水素化ケイ素を含み、前記第３の処理ガスは、前記第２の処理ガスよりも低次の水素化ケイ素を含む請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第２の処理ガスは、第３の処理ガスと異なる分子構造を有する請求項１〜１４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
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、
前記処理室内の基板に対して第３の処理ガスを供給する第３供給系と、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記処理室内において、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、を交互に行うことで、前記基板上にシード層を形成する処理と、前記基板に対して前記第３の処理ガスを供給して前記シード層上に膜を形成する処理と、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基板が存在する空間の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する処理における前記基板が存在する空間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、前記第３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１７】
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、を交互に行うことで、前記基板上にシード層を形成する手順と、
前記基板に対して第３の処理ガスを供給して前記シード層上に膜を形成する手順と、
前記第１の処理ガスを供給する手順における前記基板が存在する空間の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する手順における前記基板が存在する空間の圧力よりも大きくする手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
【請求項１８】
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、を交互に行うことで、前記基板上にシード層を形成する手順と、
前記基板に対して第３の処理ガスを供給して前記シード層上に膜を形成する手順と、
前記第１の処理ガスを供給する手順における前記基板が存在する空間の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する手順における前記基板が存在する空間の圧力よりも大きくする手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【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、プログラムおよび記録媒体に関する。
【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、
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、を交互に行うことで、前記基板上にシード層を形成する工程と、
前記基板に対して第３の処理ガスを供給して前記シード層上に膜を形成する工程と、
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基板が存在する空間の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する工程における前記基板が存在する空間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を示す図である。
【図５】（ａ）はパラレルシードステップ開始前のウエハの表面構造を、（ｂ）はパラレルシードステップ進行中であってＤＣＳガス供給後のウエハの表面構造を、（ｃ）はパラレルシードステップ進行中であってＤＳガス供給後のウエハの表面構造を、（ｄ）はパラレルシードステップ終了後のウエハの表面構造を、（ｅ）はＣＶＤ成膜ステップ進行中のウエハの表面構造を、（ｆ）はＣＶＤ成膜ステップ終了後のウエハの表面構造を、（ｇ）はアニールステップ終了後のウエハの表面構造を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態の成膜シーケンスの変形例１を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態の成膜シーケンスの変形例２を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態の成膜シーケンスの変形例３を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態の成膜シーケンスの変形例４を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態の成膜シーケンスの変形例５を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態の成膜シーケンスの変形例６を示す図である。
【図１２】（ａ）は処理対象のウエハにおける表面構造例１を、（ｂ）は処理対象のウエハにおける表面構造例２を、（ｃ）は処理対象のウエハにおける表面構造例３を、（ｄ）は処理対象のウエハにおける表面構造例４を示す図である。
【図１３】ウエハ上に形成された膜の表面ラフネスの評価結果を示す図である。
【図１４】（ａ）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り、（ｂ）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１５】（ａ）〜（ｈ）のそれぞれはダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）の製造工程の一工程を示す図である。
【図１６】（ａ）〜（ｇ）のそれぞれはＤＲＡＭの製造工程の一工程を示す図である。
【図１７】（ａ）〜（ｈ）のそれぞれは三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ（３ＤＮＡＮＤ）の製造工程の一工程を示す図である。
【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。
【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。このように、反応管２０３には、２本のノズル２４９ａ，２４９ｂと、３本のガス供給管２３２ａ〜２３２ｃ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】
但し、本実施形態の処理炉２０２は上述の形態に限定されない。例えば、反応管２０３の下方に、反応管２０３を支持する金属製のマニホールドを設け、各ノズルを、マニホールドの側壁を貫通するように設けてもよい。この場合、マニホールドに、後述する排気管２３１をさらに設けてもよい。この場合であっても、排気管２３１を、マニホールドではなく、反応管２０３の下部に設けてもよい。このように、処理炉２０２の炉口部を金属製とし、この金属製の炉口部にノズル等を取り付けてもよい。
【００１３】
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、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅおよび開閉弁であるバルブ２４３ｄ，２４３ｅがそれぞれ設けられている。
【００１４】
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。すなわち、ノズル２４９ａ，２４９ｂは、処理室２０１内へ搬入されたウエハ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反応管２０３の下部側壁を貫通するように設けられており、そ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。
【００１５】
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に形成される薄膜の膜厚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。
【００１６】
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）としてのシリコン（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。
【００１７】
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、「液体状態である原料」を意味する場合、「気体状態である原料（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。
【００１８】
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、塩化シラン（Ｓｉの塩素化合物）を含む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、１分子中（分子構造中）に１つのＳｉ原子と２つのＣｌ原子と２つの水素（Ｈ）原子とを含むジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガスを用いることができる。
【００１９】
また、ガス供給管２３２ａからは、ドーパントガスとして、最終的に形成されるＳｉ膜中に添加される不純物（ドーパント）を含むガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。ドーパントガスとしては、ＩＩＩ族元素およびＶ族元素のうちいずれかの元素を含むガスを用いることができ、例えば、１分子中に１つのリン（Ｐ）原子と３つのＨ原子とを含むホスフィン（ＰＨ３、略称：ＰＨ）ガスを用いることができる。
【００２０】
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（Ｓｉの水素化合物）を含む水素化ケイ素原料ガスを用いることができ、例えば、１分子中に２つのＳｉ原子と６つのＨ原子とを含みハロゲン元素非含有のジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称：ＤＳ）ガスを用いることができる。
【００２１】
ガス供給管２３２ｃからは、非ハロゲン系の第３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、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。第３の処理ガスとしては、水素化ケイ素を含む水素化ケイ素原料ガスを用いることができ、例えば、１分子中に１つのＳｉ原子と４つのＨ原子とを含みハロゲン元素非含有のモノシラン（ＳｉＨ４、略称：ＭＳ）ガスを用いることができる。
【００２２】
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。
【００２３】
ガス供給管２３２ａから第１の処理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、第１供給系が構成される。ノズル２４９ａを第１供給系に含めて考えてもよい。第１供給系を、第１原料ガス供給系、或いは、第１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供給する場合、第１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。
【００２４】
ガス供給管２３２ａからドーパント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、ドーパントガス供給系が構成される。ノズル２４９ａをドーパントガス供給系に含めて考えてもよい。ドーパントガス供給系を、ドーパント供給系と称することもできる。
【００２５】
ガス供給管２３２ｂから第２の処理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、第２供給系が構成される。ノズル２４９ｂを第２供給系に含めて考えてもよい。第２供給系を、第２原料ガス供給系、或いは、第２原料供給系と称することもできる。ガス供給管２３２ｂから水素化ケイ素原料ガスを供給する場合、第２供給系を、水素化ケイ素原料ガス供給系、或いは、水素化ケイ素原料供給系と称することもできる。
【００２６】
ガス供給管２３２ｃから第３の処理ガスを供給する場合、主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、第３供給系が構成される。ガス供給管２３２ｂのガス供給管２３２ｃとの接続部よりも下流側、ノズル２４９ｂを第３供給系に含めて考えてもよい。第３供給系を、第３原料ガス供給系、或いは、第３原料供給系と称することもできる。ガス供給管２３２ｃから水素化ケイ素原料ガスを供給する場合、第３供給系を、水素化ケイ素原料ガス供給系、或いは、水素化ケイ素原料供給系と称することもできる。
【００２７】
第１〜第３供給系のうち、いずれか、或いは、全ての供給系を、処理ガス供給系、或いは、成膜ガス供給系と称することもできる。ドーパントガス供給系を、成膜ガス供給系に含めて考えることもできる。
【００２８】
また、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。不活性ガス供給系を、パージガス供給系、希釈ガス供給系、或いは、キャリアガス供給系と称することもできる。
【００２９】
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〜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〜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、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。
【００３０】
反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。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（排気システム）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。
【００３１】
反応管２０３の下方には、反応管２０３の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は、例えば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２０３の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０が設けられている。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入および搬出することが可能なように構成されている。すなわち、ボートエレベータ１１５は、ボート２１７すなわちウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
【００３２】
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。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、本実施形態は上述の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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
（２）基板処理工程
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Ｓｉ膜を形成し、さらにそのＳｉ膜を熱処理するシーケンス例について、図４、図５（ａ）〜図５（ｇ）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。
【００４０】
図４に示す成膜シーケンスでは、
基板としてのウエハ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、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、を交互に行うことで、ウエハ２００上に、シード層としてＳｉを含む層、すなわち、Ｓｉ層を形成するステップ（シードステップ）と、
ウエハ２００に対して第３の処理ガスとしてＭＳガスを供給して、Ｓｉ層上に、Ｓｉを含む膜、すなわち、Ｓｉ膜を形成するステップ（ＣＶＤ成膜ステップ）と、
を実施する。
【００４１】
また、図４に示す成膜シーケンスでは、ステップ１におけるウエハ２００が存在する空間の圧力（Ｐ１）を、ステップ２におけるウエハ２００が存在する空間の圧力（Ｐ２）よりも大きくする（Ｐ１＞Ｐ２とする）。
【００４２】
なお、図４に示す成膜シーケンスでは、上述のシードステップとＣＶＤ成膜ステップとを、表面に単結晶Ｓｉと絶縁膜とが露出したウエハ２００に対して実施する。これにより、単結晶Ｓｉ上に第１のＳｉ膜をホモエピタキシャル成長させるとともに、絶縁膜上に第１のＳｉ膜とは結晶構造が異なる第２のＳｉ膜を成長させる。すなわち、図４に示す成膜シーケンスでは、３種類のシラン原料ガス（トリプルＳｉソース）を用いることで、単結晶Ｓｉ上に、第１のＳｉ膜上に第２のＳｉ膜が形成されてなる積層構造（積層膜）を形成する。本実施形態では、この積層構造を有する膜を、Ｓｉ膜とも称することとしている。
【００４３】
その後、本実施形態では、上述の積層構造を有するＳｉ膜を熱処理（アニール）することで、第２のＳｉ膜のうち第１のＳｉ膜（ホモエピタキシャルＳｉ膜）に接触する部分をホモエピタキシャル化させるステップ（アニールステップ）を行う。
【００４４】
本明細書では、これら一連のシーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。また、本明細書では、上述のシードステップを「パラレルシードステップ」と称することもあり、上述のアニールステップを「ＡＮＬ」と称することもある。
【００４５】
〔（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【００４６】
本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体（集合体）」を意味する場合、すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合がある。また、本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。
【００４７】
従って、本明細書において「ウエハに対して所定のガスを供給する」と記載した場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）に対して所定のガスを直接供給する」ことを意味する場合や、「ウエハ上に形成されている層や膜等に対して、すなわち、積層体としてのウエハの最表面に対して所定のガスを供給する」ことを意味する場合がある。また、本明細書において「ウエハ上に所定の層（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。
【００４８】
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。
【００４９】
（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。
【００５０】
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。図１２（ａ）の部分拡大図に示すように、ウエハ２００の表面の一部には、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜、以下、ＳｉＯ膜ともいう）等の絶縁膜２００ａが予め形成されている。すなわち、ウエハ２００の表面は、単結晶Ｓｉと絶縁膜２００ａとがそれぞれ露出した状態となっている。絶縁膜２００ａは、ＳｉＯ膜の他、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン炭化膜（ＳｉＣ膜）、シリコン炭窒化膜（ＳｉＣＮ膜）、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）、シリコン硼窒化膜（ＳｉＢＮ膜）、シリコン硼炭窒化膜（ＳｉＢＣＮ膜）等のＳｉ系絶縁膜や、アルミニウム酸化膜（ＡｌＯ膜）、ハフニウム酸化膜（ＨｆＯ膜）、ジルコニウム酸化膜（ＺｒＯ膜）、チタン酸化膜（ＴｉＯ膜）等の金属系絶縁膜であってもよい。
【００５１】
図５（ａ）〜図５（ｇ）は、図１２（ａ）に示す表面構造を有するウエハ２００を処理する場合、すなわち、表面に凹部が設けられており、凹部の底部が単結晶Ｓｉにより構成され、凹部の側部および上部が絶縁膜（ＳｉＯ膜）２００ａにより構成されているウエハ２００を処理する場合を示している。図５（ａ）〜図５（ｇ）は、便宜上、ウエハ２００の表面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、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こととなる。そのため、図５（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が形成されることとなる。自然酸化膜２００ｂは、凹部の底部、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。
【００５２】
（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。
【００５３】
（パラレルシードステップ）
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。
【００５４】
［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ＤＣＳガスを供給する。
【００５５】
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ととなる。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、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整され、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。
【００５６】
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５（ｂ）に示す状態へと変化させることができる。
【００５７】
まず、凹部の底部、すなわち、単結晶Ｓｉ上においては、電気陰性度の大きなハロゲン（Ｃｌ）を含むＤＣＳを供給することで、単結晶Ｓｉ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の共有結合のダングリングボンド（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。なお、凹部の底部においては、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。
【００５８】
また、凹部の側部および上部、すなわち、絶縁膜（ＳｉＯ膜）２００ａ上においては、電気陰性度の大きなハロゲン（Ｃｌ）を含むＤＣＳを供給することで、絶縁膜２００ａの表面におけるＯと、ＤＣＳにおけるＣｌと、が引き合い、絶縁膜２００ａ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、絶縁膜２００ａの表面に含まれる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−により、絶縁膜２００ａの表面に含まれるＳｉ−Ｏ結合を切断することもできる。これらにより、絶縁膜２００ａの表面に、Ｓｉの未結合手、すなわち、Ｓｉの吸着サイトを形成することができる。なお、ＳｉＯ膜等の絶縁膜２００ａ上には、本来、Ｓｉの未結合手は存在しないか、存在したとしても僅かである。そのため、この状態で、ウエハ２００に対してＤＳガスを供給する後述のステップ２を行っても、絶縁膜２００ａの表面では、Ｓｉの核は成長しないか、たとえ成長したとしてもランダムな成長（アイランド状の成長）となる。
【００５９】
上述のトリートメント効果により、凹部の底部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い、また、凹部の側部および上部においてＳｉの吸着サイトが形成されたら、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。
【００６０】
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のＮ２ガスを供給することで、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。
【００６１】
［ステップ２］
ステップ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００に対してＤＳガスを供給する。
【００６２】
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２４３ａ，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ガスが供給されることとなる。
【００６３】
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５（ｃ）に示す状態、すなわち、２種類のシードがパラレルに形成された状態へと移行させることができる。
【００６４】
まず、凹部の底部、すなわち、単結晶Ｓｉ上においては、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、単結晶Ｓｉ上に、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。このとき形成される核（或いは膜）を、後述する第１のＳｉ膜（エピタキシャルＳｉ膜）２００ｅのシード（第１のシード）２００ｃと考えることができる。
【００６５】
また、凹部の側部および上部、すなわち、絶縁膜２００ａ上においては、ステップ１を行うことで形成された吸着サイトに、ＤＳに含まれるＳｉを吸着させることができる。吸着サイトにＳｉが吸着することで形成される核の結晶構造は、アモルファス（非晶質）、ポリ（多結晶）、または、アモルファスとポリとの混晶となる。このとき形成される核を、後述する第２のＳｉ膜２００ｇのシード（第２のシード）２００ｄと考えることができる。
【００６６】
第１のシード２００ｃ、第２のシード２００ｄの形成、すなわち、２種類のシードの形成（パラレルシード処理）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。このとき、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排除しなくてもよい点は、ステップ１と同様である。
【００６７】
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、シード２００ｃ，２００ｄ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、シード２００ｃ，２００ｄ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、シード２００ｃ，２００ｄ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、凹部の底部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、また、凹部の側部および上部においてＳｉの吸着サイトを再び形成することが可能となる。
【００６８】
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、シード２００ｃ，２００ｄ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（凝集したＳｉからなる凸部分）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、シード２００ｃ，２００ｄ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おり、逆にその値が大きいほど表面が粗いことを示している。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。
【００６９】
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。
【００７０】
［所定回数実施］
パラレルシードステップでは、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（１回以上）行う。パラレルシードステップを行うことで、以下の処理を進行させ、ウエハ２００の表面状態を、図５（ｄ）に示す状態へと移行させることができる。
【００７１】
まず、凹部の底部、すなわち、単結晶Ｓｉ上においては、第１のＳｉ膜２００ｅを形成することができる。第１のＳｉ膜２００ｅは、単結晶Ｓｉ上に形成された第１のシード２００ｃを核として、Ｓｉ結晶がホモエピタキシャル成長することで形成される。第１のＳｉ膜２００ｅ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、第１のＳｉ膜２００ｅ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。パラレルシードステップで形成される第１のＳｉ膜２００ｅをシード層と考えることもできる。この場合、シード層はエピタキシャルＳｉ層で構成されることとなる。このエピタキシャルＳｉ層で構成されるシード層を、第１のシード層と称することもできる。
【００７２】
また、凹部の側部および上部、すなわち、絶縁膜２００ａ上においては、シード層２００ｆを形成することができる。シード層２００ｆは、絶縁膜２００ａ上に第２のシード２００ｄが高密度に成長することで形成され、絶縁膜２００ａの表面を緻密に覆う層となる。シード層２００ｆの結晶構造は、アモルファス、ポリ、または、アモルファスとポリとの混晶となる。すなわち、シード層２００ｆは、アモルファスＳｉ層、ポリＳｉ層、または、アモルファスとポリとの混晶Ｓｉ層となる。シード層２００ｆを第２のシード層と称することもできる。
【００７３】
このように、パラレルシードステップでは、単結晶Ｓｉ上および絶縁膜２００ａ上に、第１のシード層（エピタキシャルＳｉ層）および第２のシード層（アモルファスＳｉ層、ポリＳｉ層、または、アモルファスとポリとの混晶Ｓｉ層）が、それぞれパラレルに形成されることとなる。つまり、このステップでは、結晶構造が異なる２種類のＳｉシード層がパラレルに形成されることとなる。これが、このステップをパラレルシードステップと称する所以である。このステップでは、上述のトリートメント効果を適正に発揮させることで、第１のシード層および第２のシード層のそれぞれを、緻密な層とすることが可能となる。結果として、最終的に形成されるＳｉ膜を、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膜の膜厚を薄くする場合に特に大きくなるといえる。
【００７４】
以下、パラレルシード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。
【００７５】
ステップ１において、ＭＦＣ２４１ａで制御するＤＣＳガスの供給流量は、例えば１０〜１０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜５００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＤＣＳガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば０．５〜１０分、好ましくは１〜５分の範囲内の時間とする。
【００７６】
ステップ２において、ＭＦＣ２４１ｂで制御するＤＳガスの供給流量は、例えば１０〜１０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜５００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＤＳガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば０．５〜１０分、好ましくは１〜５分の範囲内の時間とする。
【００７７】
ステップ１，２において、ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
なお、Ｐ１は、後述する第１の温度下では、例えば４００Ｐａ以上１０００Ｐａ以下の範囲内の圧力（第１の圧力）とするのがよい。
【００８２】
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。
【００８３】
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、上述の課題を解消することが可能となる。
【００８４】
また、Ｐ２は、後述する第１の温度下では、例えば２５０Ｐａ以上３５０Ｐａ以下の範囲内の圧力（第２の圧力）とするのがよい。
【００８５】
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上への第１のシード２００ｃや第２のシード２００ｄ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、上述の課題を解消することが可能となる。
【００８６】
Ｐ２が３５０Ｐａを超えると、過剰な気相反応が生じることで、第１のシード２００ｃや第２のシード２００ｄ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。
【００８７】
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以下の範囲内の圧力とするのがよい。なお、Ｐ２は、後述するＣＶＤ成膜ステップにおける処理室２０１内の圧力（Ｐ３）よりも大きくするのがよい。すなわち、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３とするのがよい。Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３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。
【００８８】
ステップ１，２におけるヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば３５０〜４５０℃、好ましくは３７０〜３９０℃の範囲内の温度（第１の温度）となるような温度に設定する。
【００８９】
ウエハ２００の温度が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。ウエハ２００の温度を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。ウエハ２００の温度を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。
【００９０】
ウエハ２００の温度が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、ウエハ２００の温度が４５０℃を超えると、ＤＣＳの極性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。ウエハ２００の温度を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。ウエハ２００の温度を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。
【００９１】
よって、ウエハ２００の温度は、例えば３５０〜４５０℃、好ましくは３７０〜３９０℃の範囲内の温度とするのがよい。
【００９２】
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１〜２０回、好ましくは、１〜１０回の範囲内とする。これにより形成する第１のＳｉ膜２００ｅの厚さ、および、シード層２００ｆの厚さは、それぞれ、例えば１〜５０Å、好ましくは、５〜２０Åの範囲内の厚さとする。
【００９３】
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、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガス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。
【００９４】
第２の処理ガスとしては、ＤＳガスの他、ＭＳ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。
【００９５】
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。
【００９６】
（ＣＶＤ成膜ステップ）
第１のＳｉ膜２００ｅ、シード層２００ｆを形成した後、処理室２０１内のウエハ２００に対し、ＭＳガスおよびＰＨガスを供給する。
【００９７】
このステップでは、バルブ２４３ｃ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御を、ステップ１におけるバルブ２４３ａ，２４３ｄ，２４３ｅの開閉制御と同様の手順で行う。ガス供給管２３２ｃ内を流れたＭＳガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、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。またこのとき、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内にＰＨガスを流す。ＰＨ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ＭＳガスとＰＨガスとが一緒、かつ同時に供給されることとなる。
【００９８】
ウエハ２００に対してＭＳガス、ＰＨガスを供給することで、以下の処理を進行させ、ウエハ２００の表面を、図５（ｅ）、図５（ｆ）に示す状態へと順に移行させることができる。
【００９９】
まず、図５（ｅ）に示すように、凹部の底部、すなわち、単結晶Ｓｉ上においては、パラレルシードステップを行うことで形成された第１のＳｉ膜２００ｅを、さらにホモ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。すなわち、図５（ｄ）における第１のＳｉ膜２００ｅ上に、さらに、第１のＳｉ膜２００ｅと同一の結晶構造を有するエピタキシャルＳｉ膜を成長させることができる。ＭＳガスと一緒にＰＨガスを供給することで、第１のＳｉ膜２００ｅ中に、ドーパントとしてのＰ成分を添加することができる。
【０１００】
また、図５（ｅ）に示すように、凹部の側部および上部、すなわち、絶縁膜２００ａ上においては、パラレルシードステップを行うことで形成されたシード層２００ｆ上に、第２のＳｉ膜２００ｇを形成することができる。第２のＳｉ膜２００ｇの結晶構造は、アモルファス、ポリ、または、アモルファスとポリとの混晶となる。すなわち、第２のＳｉ膜２００ｇは、アモルファスＳｉ膜、ポリＳｉ膜、または、アモルファスとポリとの混晶Ｓｉ膜となる。シード層２００ｆは非常に薄く、また、第２のＳｉ膜２００ｇと結晶構造および材料が同一であることから、シード層２００ｆを、第２のＳｉ膜２００ｇに含めて考えることもできる。ＭＳガスと一緒にＰＨガスを供給することで、第２のＳｉ膜２００ｇ中にも、ドーパントとしてのＰ成分を添加することができる。
【０１０１】
上述の処理を継続することで、第２のＳｉ膜２００ｇの成長により、第１のＳｉ膜２００ｅの成長を停止させることができる。すなわち、図５（ｆ）に示すように、凹部の側部から成長させた第２のＳｉ膜２００ｇにより、第１のＳｉ膜２００ｅの上部を覆うことで、第１のＳｉ膜２００ｅのホモエピタキシャル成長を停止させることができる。この状態で、凹部内、すなわち、ウエハ２００上には、第１のＳｉ膜２００ｅの上に第２のＳｉ膜２００ｇが積層されてなる積層構造（積層膜）が形成されることとなる。凹部内は、この積層膜によって塞がれた状態、すなわち、埋め込まれた状態となる。上述したように、本明細書では、この積層構造を有する膜をＳｉ膜とも称する。
【０１０２】
積層膜が形成された後、バルブ２４３ｃ，２４３ａを閉じ、処理室２０１内へのＭＳガス、ＰＨガスの供給を停止する。そして、上述のステップ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。このとき、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排除しなくてもよい点は、ステップ１と同様である。
【０１０３】
以下、ＣＶＤ成膜ステップの処理条件について説明する。
【０１０４】
ＭＦＣ２４１ｃで制御するＭＳガスの供給流量は、例えば１０〜２０００ｓｃｃｍ、好ましくは５００〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＳガスをウエハ２００に対して供給する時間は、ウエハ２００上に形成するＳｉ膜の膜厚等によって適宜決定することができる。
【０１０５】
ＭＦＣ２４１ａで制御するＰＨガスの供給流量は、ウエハ２００上に形成するデバイスの仕様などによって適宜決定されるが、例えば０．１〜５００ｓｃｃｍ、好ましくは、１〜１００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＰＨガスをウエハ２００に対して供給する時間は、ウエハ２００上に形成するデバイスの仕様などによって適宜決定することができる。
【０１０６】
ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。
【０１０７】
処理室２０１内の圧力（Ｐ３）は、上述したように、パラレルシードステップのステップ２における処理室２０１内の圧力（Ｐ２）よりも小さくするのがよい。すなわち、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３とするのがよい。Ｐ３は、後述する第２の温度下では、例えば３０Ｐａ以上２００Ｐａ以下、好ましくは３０Ｐａ以上１５０Ｐａ以下の範囲内の圧力（第３の圧力）とするのがよい。
【０１０８】
Ｐ３が３０Ｐａ未満となると、第３の処理ガスの種類によってはガスが分解しにくくなり、結果として、第１のＳｉ膜２００ｅのホモエピタキシャル成長や、第２のＳｉ膜２００ｇの形成処理（以下、これらの処理をＣＶＤ成膜処理ともいう）を進行させることが困難となる場合がある。例えば、第３の処理ガスとしてＤＳガスやＭＳガスを用いる場合には、Ｐ３が３０Ｐａ未満となると、これらのガスが分解しにくくなり、上述のＣＶＤ成膜処理を進行させることが困難となることがある。Ｐ３を３０Ｐａ以上とすることで、上述の課題を解消することが可能となる。
【０１０９】
Ｐ３が２００Ｐａを超え、例えば３００Ｐａ程度となると、過剰な気相反応が生じることで、膜厚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り、ウエハ２００上に形成される積層膜の膜質を低下させてしまう場合がある。Ｐ３を２００Ｐａ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。Ｐ３を１５０Ｐａ以下とすることで、これらの課題をより確実に解消することが可能となる。
【０１１０】
よって、Ｐ３は、例えば３０Ｐａ以上２００Ｐａ以下、好ましくは３０Ｐａ以上１５０Ｐａ以下の範囲内の圧力とするのがよい。
【０１１１】
ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、上述の第１の温度と同等もしくはそれよりも高い温度（第２の温度）となるような温度に設定する。具体的には、ウエハ２００の温度が、例えば３５０〜６５０℃、好ましくは４００〜５５０℃の範囲内の温度（第２の温度）となるような温度に、ヒータ２０７の温度を設定する。
【０１１２】
ウエハ２００の温度が３５０℃未満となると、第３の処理ガスの種類によってはガスが分解しにくくなり、結果として、上述のＣＶＤ成膜処理を進行させることが困難となる場合がある。例えば、第３の処理ガスとしてＤＳガスを用いる場合には、ウエハ２００の温度が３５０℃未満となると、ＤＳが分解（熱分解）しにくくなり、上述のＣＶＤ成膜処理を進行させることが困難となる。ウエハ２００の温度を３５０℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。また、ウエハ２００の温度を４００℃以上とすることで、上述のＣＶＤ成膜処理を進行させることが容易となる。例えば、第３の処理ガスとしてＤＳガスを用いる場合には、ウエハ２００の温度を４００℃以上とすることで、ＤＳを分解させやすくなり、上述のＣＶＤ成膜処理を確実に進行させることが可能となる。また、第３の処理ガスとしてＭＳガスを用いる場合には、ウエハ２００の温度を４５０℃以上とすることで、ＭＳを分解させやすくなり、上述のＣＶＤ成膜処理を確実に進行させることが可能となる。
【０１１３】
ウエハ２００の温度が６５０℃を超えると、過剰な気相反応が生じることで、膜厚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り、ウエハ２００上に形成される積層膜の膜質を低下させてしまう場合がある。ウエハ２００の温度を６５０℃以下とすることで、上述の課題を解消することが可能となる。また、処理室２０１内におけるパーティクルの発生も抑制することが可能となる。特に、ウエハ２００の温度を５５０℃以下とすることで、膜厚均一性や段差被覆性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。
【０１１４】
よって、ウエハ２００の温度は、例えば３５０〜６５０℃、好ましくは４００〜５５０℃の範囲内の温度（第２の温度）とするのがよい。なお、ウエハ２００の温度を３５０〜５２０℃の範囲内の温度とした場合、第２のＳｉ膜２００ｇは、アモルファスＳｉ膜となる傾向が強くなる。また、ウエハ２００の温度を５２０〜５３０℃の範囲内の温度とした場合、第２のＳｉ膜２００ｇは、アモルファスとポリとの混晶Ｓｉ膜となる傾向が強くなる。また、ウエハ２００の温度を５３０〜６５０℃の範囲内の温度とした場合、第２のＳｉ膜２００ｇは、ポリＳｉ膜となる傾向が強くなる。いずれの場合も、第１のＳｉ膜２００ｅは、エピタキシャルＳｉ膜となる。
【０１１５】
ＣＶＤ成膜ステップで成長させる第１のＳｉ膜２００ｅの厚さ、および、第２のＳｉ膜２００ｇの厚さは、ウエハ２００上に形成するデバイスの仕様などによって適宜決定されるが、例えば、それぞれ１〜５０００Åの範囲内の厚さとすることができる。なお、それぞれのＳｉ膜の厚さを１〜１００Å、例えば、１〜５０Åの範囲内の厚さとすることもできる。
【０１１６】
第３の処理ガスとしては、ＭＳガスの他、上述のハロゲン元素非含有の水素化ケイ素原料ガスや、上述のハロシラン原料ガスを好適に用いることができる。第１のＳｉ膜２００ｅおよび第２のＳｉ膜２００ｇ中へのハロゲン元素の残留をそれぞれ抑制させる観点からは、第３の処理ガスとして、ハロゲン元素非含有の水素化ケイ素原料ガスを用いることが好ましい。また、第１のＳｉ膜２００ｅおよび第２のＳｉ膜２００ｇの成膜レートを向上させる観点からは、第３の処理ガスとして、反応性の高いハロシラン原料ガスを用いることが好ましい。なお、それぞれのＳｉ膜の膜厚均一性を向上させる観点からは、第３の処理ガスとして、第２の処理ガスよりも低次の水素化ケイ素原料ガスを用いることが好ましい。すなわち、第２の処理ガスとして、第３の処理ガスよりも高次の水素化ケイ素を含むガスを用い、第３の処理ガスとして、第２の処理ガスよりも低次の水素化ケイ素を含むガスを用いるのが好ましい。
【０１１７】
ドーパントガスとしては、ＰＨガスの他、アルシン（ＡｓＨ３）ガス等のＶ族元素（Ｐ，Ａｓ等）を含むガスを用いることができる。また、ドーパントガスとしては、Ｖ族元素を含むガスの他、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス、トリクロロボラン（ＢＣｌ３）ガス等のＩＩＩ族元素（Ｂ等）を含むガス等を用いることもできる。
【０１１８】
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。
【０１１９】
（アニールステップ）
第１のＳｉ膜２００ｅ、第２のＳｉ膜２００ｇの形成が完了した後、ヒータ２０７の温度を適正に調整し、ウエハ２００上に形成された第１のＳｉ膜２００ｅ、第２のＳｉ膜２００ｇをそれぞれ熱処理する。
【０１２０】
このステップは、バルブ２４３ｄ，２４３ｅを開き、処理室２０１内へＮ２ガスを供給しながら行ってもよく、また、バルブ２４３ｄ，２４３ｅを閉じ、処理室２０１へのＮ２ガスの供給を停止した状態で行ってもよい。いずれの場合も、このステップは、バルブ２４３ａ〜２４３ｃを閉じ、処理室２０１内へのシラン原料ガスの供給を停止した状態で行う。
【０１２１】
アニールステップを行うことで、ウエハ２００上に形成された第１のＳｉ膜２００ｅと第２のＳｉ膜２００ｇとの積層膜を、図５（ｇ）に示す膜へと変化させることができる。すなわち、第２のＳｉ膜２００ｇ（アモルファスＳｉ膜、ポリＳｉ膜、アモルファスとポリとの混晶Ｓｉ膜）のうち第１のＳｉ膜２００ｅ（ホモエピタキシャルＳｉ膜）に接触する部分を、ホモエピタキシャル化させ（固相エピタキシャル成長させ）、ホモエピタキシャルＳｉ膜に変質（改質）させることができる。つまり、第２のＳｉ膜２００ｇの一部の結晶状態を、第１のＳｉ膜２００ｅの結晶状態と同一の結晶状態に変化させることができる。このホモエピタキシャル化された領域については、第１のＳｉ膜２００ｅの一部と考えることができる。すなわち、アニールステップを行うことで、積層膜中における第１のＳｉ膜２００ｅが占める領域を拡大させることができる。
【０１２２】
ＭＦＣ２４１ｄ，２４１ｅで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば０〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。
【０１２３】
処理室２０１内の圧力は、大気圧未満の圧力とすることが好ましく、例えば、パラレルシードステップやＣＶＤ成膜ステップを行う際と同様、１〜１０００Ｐａ、好ましくは１〜１００Ｐａの範囲内の圧力とする。
【０１２４】
ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、上述の第２の温度と同等もしくはそれよりも高い温度（第３の温度）となるような温度に設定する。具体的には、ウエハ２００の温度が、例えば５００〜７００℃、好ましくは５５０〜６００℃の範囲内の温度（第３の温度）となるような温度に、ヒータ２０７の温度を設定する。
【０１２５】
ウエハ２００の温度が５００℃未満となると、固相エピタキシャル成長が進行しにくくなり、第２のＳｉ膜２００ｇのうち第１のＳｉ膜２００ｅに接触する部分をホモエピタキシャル化させることが困難となる場合がある。ウエハ２００の温度を５００℃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５５０℃以上とすることで、固相エピタキシャル成長の成長効率を高めることができ、第２のＳｉ膜２００ｇのうち第１のＳｉ膜２００ｅに接触する部分を、効率よくホモエピタキシャル化させることが可能となる。
【０１２６】
ウエハ２００の温度が７００℃を超えると、第２のＳｉ膜２００ｇのうち第１のＳｉ膜２００ｅに接触する部分が、ホモエピタキシャル化することなくポリ化してしまう場合がある。ウエハ２００の温度を７００℃以下とすることで、これを解消することが可能となる。ウエハ２００の温度を６００℃以下とすることで、第２のＳｉ膜２００ｇのうち第１のＳｉ膜２００ｅに接触する部分を固相エピタキシャル成長させ、ホモエピタキシャル化させることが容易となる。
【０１２７】
よって、ウエハ２００の温度は、例えば５００〜７００℃、好ましくは５５０〜６００℃の範囲内の温度（第３の温度）とするのがよい。なお、上述の温度帯では、ウエハ２００の温度を低温寄りの温度とする方が、すなわち、低温寄りの温度でゆっくりと熱処理する方が、固相エピタキシャル成長をより適正に進行させることが可能となる。
【０１２８】
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。
【０１２９】
（パージ及び大気圧復帰）
熱処理が終了したら、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２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【０１３０】
（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）。
【０１３１】
（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。
【０１３２】
（ａ）パラレルシードステップでは、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、単結晶Ｓｉの表面に形成された自然酸化膜２００ｂを除去すると共に、単結晶Ｓｉ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、単結晶Ｓｉ上へ、エピタキシャルＳｉ膜（第１のＳｉ膜２００ｅ）を成長させることが可能となる。結果として、ウエハ２００の表面（単結晶Ｓｉ）上に、第１のＳｉ膜２００ｅの上に第２のＳｉ膜２００ｇが積層されてなる膜、すなわち、下層側にエピタキシャルＳｉ膜を含む積層膜を形成することが可能となる。この積層膜は、下層側にエピタキシャルＳｉ膜を含むことから、アモルファスＳｉ、ポリＳｉ、または、アモルファスとポリとの混晶Ｓｉのみから構成されるＳｉ単膜よりも、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、１分子中にアミノ基を含む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、単結晶Ｓｉ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。
【０１３３】
（ｂ）パラレルシードステップでは、表面に絶縁膜２００ａ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、絶縁膜２００ａの表面に、Ｓｉの吸着サイトを形成することが可能となる。これにより、絶縁膜２００ａ上への第２のシード２００ｄの形成、すなわち、シード層２００ｆの形成を確実に行うことが可能となる。結果として、ウエハ２００の表面に凹部が設けられており、凹部の側部が絶縁膜２００ａにより構成されている場合において、凹部内への第２のＳｉ膜２００ｇの形成、すなわち、凹部内へのＳｉ膜の埋め込みを、確実に行うことが可能となる。そして、ウエハ２００上に形成する積層膜（Ｓｉ膜）を、ピンホールの存在しない緻密な膜とすることができ、フッ化水素（ＨＦ）に対する耐性の高い膜とすることが可能となる。
【０１３４】
（ｃ）パラレルシードステップでは、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、第１のシード層および第２のシード層のそれぞれを、緻密な層とすることが可能となり、結果として、最終的に形成されるＳｉ膜を、膜破れ等の少ない緻密な膜とすることが可能となる。
【０１３５】
（ｄ）パラレルシードステップでは、ステップ２における処理室２０１内の圧力（Ｐ２）を、ＣＶＤ成膜ステップにおける処理室２０１内の圧力（Ｐ３）よりも大きくする（Ｐ２＞Ｐ３）ことで、上述のトリートメント効果を高め、また、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可能となる。すなわち、各ステップにおける処理室２０１内の圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３の関係を満たすように設定し、この圧力バランスを保つことで、Ｐ２をＰ３よりも小さくする（Ｐ１＞Ｐ３＞Ｐ２）場合や、Ｐ２とＰ３とを等しくする（Ｐ１＞Ｐ２＝Ｐ３）場合よりも、上述のトリートメント効果を高め、また、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可能となる。これにより、最終的に形成されるＳｉ膜を、高い膜厚均一性および高い段差被覆性を有し、膜破れ等のより少ない、より緻密な膜とすることが可能となる。
【０１３６】
（ｅ）パラレルシードステップでは、ステップ１を行うことで、凹部の底部においてホモエピタキシャル成長の進行しやすい環境を整え、また、凹部の側部および上部においてＳｉの吸着サイトを形成することができる。これにより、ウエハ２００上への第１のＳｉ膜２００ｅおよびシード層２００ｆの形成を、遅滞なく開始させることが可能となる。結果として、積層膜（Ｓｉ膜）のインキュベーションタイム（成長遅れ）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。
【０１３７】
（ｆ）パラレルシードステップでは、ＤＣＳガスの供給とＤＳガスの供給とを交互に行うことで、第１のシード２００ｃおよび第２のシード２００ｄの密度をそれぞれ増やし、第１のＳｉ膜２００ｅおよびシード層２００ｆ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、第１のＳｉ膜２００ｅおよびシード層２００ｆの段差被覆性を高めることができる。結果として、ウエハ２００上に形成するＳｉ膜を、膜破れ等の少ない緻密な膜とすることができ、ＨＦに対する耐性の高い膜とすることが可能となる。
【０１３８】
（ｇ）パラレルシードステップでは、ＤＣＳガスの供給とＤＳガスの供給とを交互に行うことから、処理室２０１内における所望しない過剰な気相反応を抑制することができ、処理室２０１内で発生するパーティクルの量を低減させることが可能となる。
【０１３９】
（ｈ）パラレルシードステップとＣＶＤ成膜ステップとで、異なる分子構造（化学構造）を有するシラン原料ガス、すなわち、マテリアルの異なるシラン原料ガスを用いることで、最終的に形成する積層膜の成膜効率と膜厚均一性等の特性とを両立させることが可能となる。
【０１４０】
例えば、パラレルシードステップにおいて、第２の処理ガスとして、１分子中に２つのＳｉ原子を有し、ＣＶＤ成膜ステップで用いるＭＳガスよりも熱分解温度が低く（分解しやすく）、吸着効率の高いＤＳガスを用いることで、第１のシード２００ｃおよび第２のシード２００ｄの生成効率をそれぞれ高めることが可能となる。これにより、第１のＳｉ膜２００ｅおよびシード層２００ｆの形成効率をそれぞれ高めることが可能となる。すなわち、第２の処理ガスとしてＤＳガスを、第３の処理ガスとしてＭＳガスを用いることで、第２、第３の処理ガスとして共にＭＳガスを用いる場合よりも、ウエハ２００上へ形成する積層膜の成膜効率を高めることが可能となる。
【０１４１】
また例えば、ＣＶＤ成膜ステップにおいて、第３の処理ガスとして、１分子中に１つのＳｉ原子を有し、パラレルシードステップで用いるＤＳガスよりも熱分解温度が高く（分解しにくく）、吸着効率が低いＭＳガスを用いることで、第１のＳｉ膜２００ｅおよび第２のＳｉ膜２００ｇの成膜速度をそれぞれ適正に制御することが可能となる。これにより、第１のＳｉ膜２００ｅおよび第２のＳｉ膜２００ｇの面内膜厚均一性や段差被覆性等の特性をそれぞれ向上させることが可能となる。すなわち、第２の処理ガスとしてＤＳガスを、第３の処理ガスとしてＭＳガスを用いることで、第２、第３の処理ガスとして共にＤＳガスを用いる場合よりも、ウエハ２００上へ形成する積層膜の面内膜厚均一性や段差被覆性等の特性を向上させることが可能となる。
【０１４２】
（ｉ）アニールステップを行うことにより、ウエハ２００上に形成する積層膜の膜質を、さらに向上させることが可能となる。例えば、第２のＳｉ膜２００ｇのうち第１のＳｉ膜２００ｅに接触する部分をホモエピタキシャル化（固相エピタキシャル成長）させ、積層膜中における第１のＳｉ膜２００ｅ（ホモエピタキシャルＳｉ膜）が占める領域を拡大させることにより、積層膜のコンタクト抵抗をさらに低減させることが可能となる。また、例えば、アニールステップを行うことにより、積層膜をさらに緻密化させ、ＨＦ耐性のさらに高い膜とすることも可能となる。
【０１４３】
（ｊ）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や、第３の処理ガスとしてＭＳガス以外の水素化ケイ素原料ガスを用いる場合や、ドーパントガスとしてＰＨガス以外のドーパントガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。
【０１４４】
（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。
【０１４５】
（変形例１）
図６や以下に示す成膜シーケンスのように、パラレルシードステップでは、ステップ１，２を交互に行うサイクルを開始する前に、ウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給するステップ（プリクリーニングステップ）を行うようにしてもよい。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に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、プリクリーニングステップを行うことで、ウエハ２００に対してＤＣＳガスを供給することによる上述のトリートメント効果を、より確実に得ることができる。特に、プリクリーニングステップにおける処理室２０１内の圧力（Ｐ０）を、Ｐ２よりも高い圧力であって、例えば、Ｐ１と同程度の圧力としたり（Ｐ０＝Ｐ１＞Ｐ２）、Ｐ１よりも大きな圧力としたり（Ｐ０＞Ｐ１＞Ｐ２）することで、上述のトリートメント効果を、より確実に得ることができる。また、プリクリーニングステップにおけるＤＣＳガスの供給時間を、ステップ１におけるＤＣＳガスの供給時間よりも長くすることで、上述のトリートメント効果を、より確実に得ることができる。
【０１４６】
〔ＤＣＳ→（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１４７】
（変形例２）
図７に示す成膜シーケンスのように、パラレルシードステップでは、ステップ１，２を交互に行うサイクルを所定回数行う際に、初回のサイクルのステップ１におけるＤＣＳガスの供給時間を、その後のサイクルのステップ１におけるＤＣＳガスの供給時間よりも長くしてもよい。本変形例においても、初回のサイクルのステップ１におけるＤＣＳガスの供給時間以外の各種処理条件を図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に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、初回のサイクルのステップ１におけるＤＣＳガスの供給時間をこのように設定することで、上述のトリートメント効果を、より確実に得ることができる。
【０１４８】
（変形例３）
図８に示す成膜シーケンスのように、パラレルシードステップでは、ステップ１，２を交互に行うサイクルを所定回数行う際に、初回のサイクルのステップ１におけるＤＣＳガスの供給流量を、その後のサイクルのステップ１におけるＤＣＳガスの供給流量よりも多くしてもよい。本変形例においても、初回のサイクルのステップ１におけるＤＣＳガスの供給流量以外の各種処理条件を図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に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、初回のサイクルのステップ１におけるＤＣＳガスの供給流量をこのように設定することで、上述のトリートメント効果を、より確実に得ることができる。
【０１４９】
（変形例４）
図９に示す成膜シーケンスのように、パラレルシードステップでは、ステップ１，２を交互に行うサイクルを所定回数行う際、サイクルを行う度に、ステップ１におけるＤＣＳガスの供給流量を徐々に減少させるようにしてもよい。また、パラレルシードステップでは、ステップ１，２を交互に行うサイクルを所定回数行う際、サイクルを行う度に、ステップ１におけるＤＣＳガスの供給時間を徐々に短縮させるようにしてもよい。本変形例においても、少なくともパラレルシードステップの実施期間のうち一部、好ましくはパラレルシードステップの初期における各種処理条件を図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に示す成膜シーケンスや変形例１〜３と同様の効果が得られる。例えば、パラレルシードステップの初期においてＰ１＞Ｐ２という関係が成立していれば、パラレルシードステップの中期以降においてＰ１≦Ｐ２となったとしても、図４に示す成膜シーケンスや変形例１〜３と同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、パラレルシードステップの途中からＤＣＳガスの供給流量や供給時間を減らすことで、ＤＣＳガスの使用量を削減し、成膜コストを低減させることも可能となる。
【０１５０】
（変形例５）
図１０や以下に示す成膜シーケンスのように、パラレルシードステップでは、ステップ１を行った後、ステップ２を間欠的に複数回行うようにしてもよい。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に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、パラレルシードステップの途中からＤＣＳガスの供給を行わないようにすることで、ＤＣＳガスの使用量を低減させ、成膜コストを削減することも可能となる。なお、本変形例のステップ１におけるＤＣＳガスの供給時間を、図４に示す成膜シーケンスのステップ１におけるＤＣＳガスの供給時間よりも長くすることで、上述のトリートメント効果を、より確実に得ることができる。また、本変形例のステップ１におけるＤＣＳガスの供給流量を、図４に示す成膜シーケンスのステップ１におけるＤＣＳガスの供給流量よりも多くすることで、上述のトリートメント効果を、より確実に得ることができる。
【０１５１】
〔ＤＣＳ→ＤＳ×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１５２】
（変形例６）
図１１や以下に示す成膜シーケンスのように、第２、第３の処理ガスとして、同一の分子構造を有するシラン原料ガス、すなわち、マテリアルの等しいシラン原料ガスを用いるようにしてもよい。図１１は、第２、第３の処理ガスとして、共にＤＳガスを用いる場合を示している。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に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、第２、第３の処理ガスとして、ＭＳガスよりも熱分解温度が低い（吸着性が高い）ＤＳガスを用いる場合、ウエハ２００上に形成するＳｉ膜の成膜速度を向上させ、成膜処理の生産性を向上させることも可能となる。また、第２、第３の処理ガスとして、ＤＳガスよりも熱分解温度が高い（吸着性が低い）ＭＳガスを用いる場合、ウエハ２００上に形成するＳｉ膜の段差被覆性や膜厚均一性を向上させることも可能となる。
【０１５３】
〔（ＤＣＳ→ＤＳ）×ｎ→ＤＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１５４】
（変形例７）
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を用いてもよい。以下、第１の処理ガスとして、ＨＣＤＳガス、ＭＣＳガスを用いる成膜シーケンスを例示する。
【０１５５】
〔（ＨＣＤＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１５６】
〔（ＭＣＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１５７】
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に示す成膜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。また、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原子の数が少ないＭＣＳ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適正に抑制することが可能となる。
【０１５８】
（変形例８）
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、すなわち、Ｃソースとしても作用するシラン原料ガスを用いるようにしてもよい。以下、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）ガスを用いる成膜シーケンスを例示する。
【０１５９】
〔（ＴＣＤＭＤＳ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１６０】
〔（ＢＴＣＳＭ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１６１】
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に示す成膜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、パラレルシードステップで形成する第１のＳｉ膜２００ｅやシード層２００ｆ中に、Ｃを微量に添加することが可能となる。第１のＳｉ膜２００ｅ中にＣを添加することにより、第１のＳｉ膜２００ｅのポリ化を抑制し、この膜をエピタキシャルＳｉ膜とすることが容易となる。また、シード層２００ｆ中にＣを添加することにより、シード層２００ｆを構成する結晶粒のグレインサイズを小さくすることができ、シード層２００ｆを緻密な層とすることが容易となる。但し、ウエハ２００上に形成するデバイスの仕様によっては、第１のＳｉ膜２００ｅやシード層２００ｆ中へのＣの添加を回避したい場合もある。この場合には、図４に示す成膜シーケンス等のように、第１の処理ガスとして、Ｃ非含有のシラン原料ガスを用いることが好ましい。
【０１６２】
（変形例９）
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てもよい。例えば、第１の処理ガスとして、モノフルオロシラン（ＳｉＨ３Ｆ、略称：ＭＦＳ）ガス、トリフルオロシラン（ＳｉＨＦ３、略称：ＴＦＳ）ガス、テトラフルオロシラン（ＳｉＦ４、略称：ＳＴＦ）ガス、ヘキサフルオロジシラン（Ｓｉ２Ｆ６、略称：ＨＦＤＳ）ガス等のフルオロシラン原料ガスや、モノブロモシラン（ＳｉＨ３Ｂｒ、略称：ＭＢＳ）ガス、トリブロモシラン（ＳｉＨＢｒ３、略称：ＴＢＳ）ガス、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ４、略称：ＳＴＢ）ガス、ヘキサブロモジシラン（Ｓｉ２Ｂｒ６、略称：ＨＢＤＳ）ガス等のブロモシラン原料ガスや、モノヨードシラン（ＳｉＨ３Ｉ、略称：ＭＩＳ）ガス、トリヨードシラン（ＳｉＨＩ３、略称：ＴＩＳ）ガス、テトラヨードシラン（ＳｉＩ４、略称：ＳＴＩ）ガス、ヘキサヨードジシラン（Ｓｉ２Ｉ６、略称：ＨＩＤＳ）ガス等のヨードシラン原料ガスを用いてもよい。以下、第１の処理ガスとして、ＳＴＦガス、ＳＴＢガス、ＳＴＩガスを用いる成膜シーケンスを例示する。
【０１６３】
〔（ＳＴＦ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１６４】
〔（ＳＴＢ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１６５】
〔（ＳＴＩ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１６６】
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に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。但し、第１の処理ガスとしてＦを含むガスを用いる場合、成膜の下地（単結晶Ｓｉの表面や絶縁膜２００ａの表面）がプリエッチングされてしまう場合がある。プリエッチングを抑制するには、第１の処理ガスとして、Ｆ以外のハロゲン基を含むハロシラン原料ガスを用いるのが好ましい。
【０１６７】
（変形例１０）
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てもよい。以下、第１の処理ガスとして、塩化水素（ＨＣｌ）ガス、塩素（Ｃｌ２）ガス、ＢＣｌ３ガス、フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガスを用いる成膜シーケンスを例示する。
【０１６８】
〔（ＨＣｌ→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１６９】
〔（Ｃｌ２→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１７０】
〔（ＢＣｌ３→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１７１】
〔（ＣｌＦ３→ＤＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１７２】
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に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。但し、第１の処理ガスとしてＳｉ非含有のハロゲン系ガスを用いる場合、成膜の下地がプリエッチングされてしまう場合がある。プリエッチングを抑制するには、第１の処理ガスとして、Ｓｉを含むハロゲン系ガス、例えば、クロロシラン原料ガス等を用いるのが好ましい。
【０１７３】
（変形例１１）
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、すなわち、Ｃソースとしても作用し、Ｎソースとしても作用するシラン原料ガスを用いてもよい。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。以下、第２の処理ガスとして、ＢＴＢＡＳガス、３ＤＭＡＳガス、ＤＩＰＡＳガスを用いる成膜シーケンスを例示する。
【０１７４】
〔（ＨＣＤＳ→ＢＴＢＡＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１７５】
〔（ＨＣＤＳ→３ＤＭＡＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１７６】
〔（ＨＣＤＳ→ＤＩＰＡＳ）×ｎ→ＭＳ〕→ＡＮＬ  ⇒  Ｓｉ
【０１７７】
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に示す成膜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８と同様に、パラレルシードステップで形成する第１のＳｉ膜２００ｅやシード層２００ｆ中に、Ｃ等を微量に添加することが可能となる。これにより、第１のＳｉ膜２００ｅをホモエピタキシャル成長させたり、シード層２００ｆを緻密化させたりすることが容易となる。但し、ウエハ２００上に形成するデバイスの仕様によっては、第１のＳｉ膜２００ｅやシード層２００ｆ中へのＣやＮの添加を回避したい場合もある。この場合には、図４に示す成膜シーケンス等のように、第２の処理ガスとして、ＣおよびＮ非含有のシラン原料ガスを用いることが好ましい。
【０１７８】
（変形例１２）
パラレルシードステップを実施する際は、ウエハ２００に対して第１の処理ガスや第２の処理ガスと一緒に水素（Ｈ２）ガスを供給するようにしてもよい。例えば、ステップ１においてウエハ２００に対してＤＣＳガスと一緒にＨ２ガスを供給するようにしてもよい。また、ステップ２においてウエハ２００に対してＤＳガスと一緒にＨ２ガスを供給するようにしてもよい。Ｈ２ガスは、例えばガス供給管２３２ａ〜２３２ｃのいずれかから供給することができる。ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｃ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ことができる。
【０１７９】
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に示す成膜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、上述のように処理ガスと一緒にＨ２ガスを流すことで、パラレルシードステップにおいてウエハ２００上へのＳｉの吸着を適正に抑制することが可能となり、第１のシード層および第２のシード層の面内における厚さ均一性をそれぞれ向上させることが可能となる。結果として、最終的に形成される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。
【０１８０】
（変形例１３）
ＣＶＤ成膜ステップを実施する際は、ウエハ２００に対して第３の処理ガスと一緒にＨ２ガスを供給するようにしてもよい。Ｈ２ガスは、例えばガス供給管２３２ａ〜２３２ｃのいずれかから供給することができる。ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｃ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ことができる。
【０１８１】
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に示す成膜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、上述のように処理ガスと一緒にＨ２ガスを流すことで、ＣＶＤ成膜ステップにおいてウエハ２００上へのＳｉの吸着を適正に抑制することが可能となり、最終的に形成されるＳｉ膜の面内膜厚均一性を向上させることが可能となる。なお、本変形例は、変形例１２と組み合わせて行うこともできる。すなわち、パラレルシードステップおよびＣＶＤ成膜ステップのそれぞれにおいて、各種処理ガスと一緒にＨ２ガスを供給するようにしてもよい。なお、少なくともパラレルシードステップの開始からＣＶＤ成膜ステップが終了するまでの間、常時Ｈ２ガスを供給するようにしてもよい。
【０１８２】
＜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。
【０１８３】
例えば、上述の実施形態では、図１２（ａ）に示す表面構造を有するウエハ２００を処理する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。
【０１８４】
例えば、図１２（ｂ）に示すように、ウエハ２００の表面に凹部が形成され、この凹部の開口部を囲うように絶縁膜２００ａが形成されている場合、すなわち、凹部の底部が単結晶Ｓｉにより形成され、凹部の側部が単結晶Ｓｉと絶縁膜２００ａとにより形成されている場合であっても、本発明は好適に適用可能である。また、例えば、図１２（ｃ）に示すように、ウエハ２００の表面に凹部が形成され、この凹部内を埋め込むように絶縁膜２００ａが形成されている場合であっても、本発明は好適に適用可能である。また、例えば、図１２（ｄ）に示すように、ウエハ２００の表面に凹部が形成され、この凹部の側部に絶縁膜２００ａが形成されている場合であっても、本発明は好適に適用可能である。
【０１８５】
いずれの場合においても、上述の実施形態で示したパラレルシードステップ、ＣＶＤ成膜ステップを行うことで、単結晶Ｓｉ上に第１のＳｉ膜２００ｅをホモエピタキシャル成長させるとともに、絶縁膜２００ａ上に第２のＳｉ膜２００ｇを成長させることができる。これにより、単結晶Ｓｉ上に、第１のＳｉ膜上に第２のＳｉ膜が形成された積層構造（積層膜）を形成することができる。また、上述の実施形態で示したアニールステップを行うことで、積層膜中における第１のＳｉ膜が占める領域を拡大させることもできる。
【０１８６】
また例えば、上述の実施形態では、パラレルシードステップ〜アニール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。例えば、パラレルシードステップおよびＣＶＤ成膜ステップと、アニールステップと、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。
【０１８７】
また例えば、上述の実施形態や変形例等では、第１のＳｉ膜および第２のＳｉ膜を形成した後、アニールステップを行う例について説明したが、アニールステップの実施は省略することができる。すなわち、上述の実施形態や変形例の手法によれば、アニールステップを行うことなく、すなわち、アズデポ（ａｓ−ｄｅｐｏ.）の状態で、単結晶Ｓｉと第２のＳｉ膜との界面にエピタキシャルＳｉ膜（第１のＳｉ膜）を形成することができ、この構成（構造）を得るのにアニールステップを必ずしも行う必要はない。ただし、その場合であっても、アニールステップを行うことでエピタキシャル膜の領域を拡大することができ、コンタクト抵抗をさらに低減させることが可能となる。
【０１８８】
上述の実施形態や変形例の手法は、揮発性半導体記憶装置（揮発性メモリ）であるダイナミックランダムアクセスメモリ（以下、ＤＲＡＭとも称する）の製造工程に適用することができる。以下、ＤＲＡＭの製造工程について、図１５（ａ）〜図１５（ｈ）、図１６（ａ）〜図１６（ｇ）を参照しつつ説明する。
【０１８９】
なお、ここでは、便宜上、ＤＲＡＭの製造工程の一部について説明することとし、それ以外の工程については説明を省略することとする。また、ここでは、便宜上、ＤＲＡＭを構成する膜や構造の一部について説明することとし、それ以外の膜や構造については説明を省略することとする。
【０１９０】
まず、図１５（ａ）に示すように、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等をハードマスクとして、単結晶Ｓｉ製のウエハの表面をエッチングし、ウエハの表面にトレンチを形成する。その後、図１５（ｂ）に示すように、トレンチが形成されたウエハの表面上に、ＳｉＯ膜等をライナー膜として形成する。ＳｉＯ膜は、例えばＣＶＤ法や熱酸化法により形成することができる。その後、図１５（ｃ）に示すように、表面にライナー膜が形成されたトレンチ内をＳｉＯ膜で埋め込む。ＳｉＯ膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。
【０１９１】
トレンチの埋め込みを行った後、図１５（ｄ）に示すように、ＣＭＰにより表面の平坦化を行う。平坦化を行った後、図１５（ｅ）に示すように、ウエハ上に形成されているＳｉＯ膜やＳｉＮ膜等をドライエッチング等により除去する。その後、図１５（ｆ）に示すように、ライナー膜の付け直しを行う。すなわち、再度、トレンチの表面にライナー膜としてＳｉＯ膜等を形成する。ＳｉＯ膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。
【０１９２】
その後、図１５（ｇ）に示すように、ライナー膜（ＳｉＯ膜）上にワードライン用のタングステン（Ｗ）膜を形成し、Ｗ膜によりトレンチの埋め込みを行う。Ｗ膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。トレンチ内へＷ膜を埋め込んだ後、ドライエッチング等により、Ｗ膜の一部（上部）を除去する。図１５（ｇ）は、トレンチ内に埋め込まれたＷ膜の一部を除去した状態を示している。その後、図１５（ｈ）に示すように、トレンチ内に埋め込まれ一部が除去されたＷ膜上にＳｉＮ膜を形成する。ＳｉＮ膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。ＳｉＮ膜形成後、ＣＭＰにより表面の平坦化を行う。これにより、トレンチ内にＷ膜とＳｉＮ膜とが積層された構造を形成することができる。なお、図１５（ｈ）は、トレンチ内のＷ膜上にＳｉＮ膜を形成した後に、表面の平坦化を行った後の状態を示している。
【０１９３】
その後、図１６（ａ）に示すように、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等の層間絶縁膜を形成する。これらの膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。その後、図１６（ｂ）に示すように、リソグラフィー、ドライエッチング等により、ＳｉＯ膜上のＳｉＮ膜をパターニングする。そして、そのＳｉＮ膜をハードマスクとして、ＳｉＯ膜に対しドライエッチングを行う。これにより、トレンチ内に形成されたＳｉＮ膜上のＳｉＯ膜を残し、他の部分のＳｉＯ膜を除去する。なお、ドライエッチング後は、トレンチ内に形成されたＳｉＮ膜上に、ＳｉＯ膜と、ＳｉＯ膜をドライエッチングする際にハードマスクとして用いたＳｉＮ膜とが残ることとなる。図１６（ｂ）は、ＳｉＯ膜に対しドライエッチングを行った後の状態を示している。その後、図１６（ｃ）に示すように、ＳｉＯ膜をドライエッチングする際にハードマスクとして用いたＳｉＮ膜をドライエッチングにより除去する。
【０１９４】
その後、図１６（ｄ）に示すように、上述の実施形態や変形例と同様のパラレルシードステップを行うことで、ウエハの表面が露出した部分、すなわち単結晶Ｓｉ上にホモエピタキシャルＳｉ層で構成される第１のシード層（第１のＳｉ膜）を形成すると共に、ＳｉＯ膜上にアモルファスＳｉ層、ポリＳｉ層、または、アモルファスとポリとの混晶Ｓｉ層で構成される第２のシード層を形成する。図１６（ｄ）では、単結晶Ｓｉ上に、第１のシード層としてホモエピタキシャルＳｉ（Ｅｐｉ−Ｓｉ）層を形成し、ＳｉＯ膜上に、第２のシード層としてアモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ）層を形成する例を示している。この場合、第１のシード層をエピタキシャルＳｉシード層と称することもできる。また、第２のシード層をアモルファスＳｉシード層と称することもできる。
【０１９５】
その後、図１６（ｅ）に示すように、上述の実施形態や変形例と同様のＣＶＤ成膜ステップを行うことで、単結晶Ｓｉ上の第１のシード層（第１のＳｉ膜）を、さらにホモエピタキシャル成長させる（第１のシード層上にさらにホモエピタキシャルＳｉ膜を成長させる）と共に、ＳｉＯ膜上の第２のシード層上にアモルファスＳｉ膜、ポリＳｉ膜、または、アモルファスとポリとの混晶Ｓｉ膜で構成される第２のＳｉ膜を形成する。これにより、隣接するＳｉＯ膜と単結晶Ｓｉとで構成される凹部内をＳｉ膜で埋め込むことができる。なお、単結晶Ｓｉ上には、第１のＳｉ膜上に第２のＳｉ膜が積層されてなる積層構造を形成することができる。すなわち、単結晶Ｓｉと第２のＳｉ膜との界面にエピタキシャルＳｉ膜を形成することができる。図１６（ｅ）では、第１のＳｉ膜としてエピタキシャルＳｉ膜を形成し、第２のＳｉ膜としてアモルファスＳｉ膜を形成する例を示している。すなわち、図１６（ｅ）では、単結晶ＳｉとアモルファスＳｉ膜との界面にエピタキシャルＳｉ膜を形成する例を示している。なお、このとき、上述の実施形態や変形例と同様、Ｓｉ膜中にＰやＢやＡｓ等のドーパントを添加することができる。この後、上述の実施形態や変形例と同様のアニールステップを行うことで、エピタキシャルＳｉ膜の領域を拡大するようにしてもよい。なお、上述の実施形態や変形例の手法によれば、アニールステップを行うことなく、すなわち、アズデポ（ａｓ−ｄｅｐｏ．）で、エピタキシャルＳｉ膜を形成することができるので、アニールステップを省略することができる。第１のＳｉ膜および第２のＳｉ膜はコンタクトプラグとして作用することとなる。
【０１９６】
その後、図１６（ｆ）に示すように、ＣＭＰにより表面の平坦化を行う。平坦化を行った後、図１６（ｇ）に示すように、コンタクト部を形成し、その後、キャパシタ部を形成する。図１６（ｇ）の下部には、キャパシタ部やコンタクト部を含む積層構造を縦断面図で示しており、図１６（ｇ）の上部には、キャパシタ部のうち破線で示す部分の横断面図を示している。
【０１９７】
このようにして、ＤＲＡＭの主要部が形成されることとなる。
【０１９８】
上述の実施形態や変形例の手法をＤＲＡＭの製造工程に適用する場合においても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。
【０１９９】
上述の実施形態や変形例は、不揮発性半導体記憶装置（不揮発性メモリ）であるフラッシュメモリの製造工程に適用することができる。以下、フラッシュメモリの一種であるＮＡＮＤ型フラッシュメモリ、中でも、三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ（以下、３ＤＮＡＮＤとも称する）の製造工程について、図１７（ａ）〜図１７（ｈ）を参照しつつ説明する。なお、三次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリを、単に、三次元フラッシュメモリ（三次元不揮発性半導体記憶装置）と称することもできる。
【０２００】
なお、ここでは、便宜上、３ＤＮＡＮＤの製造工程の一部について説明することとし、それ以外の工程については説明を省略することとする。また、ここでは、便宜上、３ＤＮＡＮＤを構成する膜や構造の一部について説明することとし、それ以外の膜や構造については説明を省略することとする。
【０２０１】
まず、図１７（ａ）に示すように、単結晶Ｓｉ製のウエハの表面上に、ＳｉＮ膜とＳｉＯ膜とが交互に複数層積層されてなる多層積層膜（以下、単に積層膜とも称する）を形成する。ここでは、最下層および最上層をＳｉＯ膜とする例を示している。これらの膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。図１７（ａ）では、便宜上、積層数が９層である例を示しているが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、積層数は２０層以上であってもよく、３０層以上、さらには４０層以上であってもよい。
【０２０２】
その後、図１７（ｂ）に示すように、積層膜に、ドライエッチング等により、チャネルホールを形成し、チャネルホール内にＯＮＯ膜、すなわち、ＳｉＯ膜／ＳｉＮ膜／ＳｉＯ膜の３層で構成される絶縁膜を形成する。これらの膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。図１７（ｂ）は、積層膜に形成したチャネルホール内にＯＮＯ膜を形成した状態を示している。
【０２０３】
ＯＮＯ膜のウエハとの接触部分が除去された状態で、図１７（ｃ）に示すように、上述の実施形態や変形例と同様のパラレルシードステップを行う。これにより、ウエハの表面が露出した部分、すなわち単結晶Ｓｉ上にホモエピタキシャルＳｉ層で構成される第１のシード層（第１のＳｉ膜）を形成すると共に、ＯＮＯ膜上（正確にはＯＮＯ膜を構成するＳｉＯ膜上）にアモルファスＳｉ層、ポリＳｉ層、または、アモルファスとポリとの混晶Ｓｉ層で構成される第２のシード層を形成する。図１７（ｃ）では、単結晶Ｓｉ上に、第１のシード層としてホモエピタキシャルＳｉ（Ｅｐｉ−Ｓｉ）層を形成し、ＳｉＯ膜上に、第２のシード層としてポリＳｉ（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）層を形成する例を示している。この場合、第１のシード層をエピタキシャルＳｉシード層と称することもできる。また、第２のシード層をポリＳｉシード層と称することもできる。
【０２０４】
その後、図１７（ｄ）に示すように、上述の実施形態や変形例と同様のＣＶＤ成膜ステップを行うことで、単結晶Ｓｉ上の第１のシード層（第１のＳｉ膜）を、さらにホモエピタキシャル成長させる（第１のシード層上にさらにホモエピタキシャルＳｉ膜を成長させる）と共に、ＯＮＯ膜上の第２のシード層上にアモルファスＳｉ膜、ポリＳｉ膜、または、アモルファスとポリとの混晶Ｓｉ膜で構成される第２のＳｉ膜を形成する。図１７（ｄ）では、第１のＳｉ膜としてホモエピタキシャルＳｉ（Ｅｐｉ−Ｓｉ）膜を形成し、第２のＳｉ膜としてポリＳｉ（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜を形成する例を示している。すなわち、図１７（ｄ）では、単結晶Ｓｉ上にエピタキシャルＳｉ膜を形成し、ＯＮＯ膜上にポリＳｉ膜を形成する例を示している。なお、このとき、上述の実施形態や変形例と同様、Ｓｉ膜中にＰやＢやＡｓ等のドーパントを添加することができる。Ｓｉ膜の膜厚は、１０ｎｍ以下、例えば３〜１０ｎｍとすることができ、さらには、５ｎｍ以下、例えば３〜５ｎｍとすることもできる。この後、上述の実施形態や変形例と同様のアニールステップを行うことで、エピタキシャルＳｉ膜の領域を拡大するようにしてもよい。なお、上述の実施形態や変形例の手法によれば、アニールステップを行うことなく、すなわち、アズデポで、エピタキシャルＳｉ膜を形成することができるので、アニールステップを省略することができる。第１のＳｉ膜および第２のＳｉ膜はチャネルとして作用することとなる。以下、このチャネルとして機能するＳｉ膜（第１のＳｉ膜、第２のＳｉ膜）をチャネルＳｉとも称する。
【０２０５】
その後、図１７（ｅ）に示すように、チャネルホール内の残りの部分、すなわち、第１のＳｉ膜（エピタキシャルＳｉ膜）と第２のＳｉ膜（ポリＳｉ膜）とで構成される凹部内をＳｉＯ膜で埋め込む。ＳｉＯ膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。
【０２０６】
このようにして、チャネル部が形成されることとなる。
【０２０７】
その後、図１７（ｆ）に示すように、ＳｉＮ膜とＳｉＯ膜とが交互に複数層積層されてなる多層積層膜（積層膜）にトレンチを形成する。トレンチは、ドライエッチング等により形成することができる。その後、積層膜を構成するＳｉＮ膜をドライエッチング等により除去する。これにより、積層膜を構成していたＳｉＯ膜が残された状態となる。図１７（ｆ）は、積層膜にトレンチを形成した後に、ＳｉＮ膜をドライエッチング等により除去した後の状態を示している。
【０２０８】
その状態で、図１７（ｇ）に示すように、ＳｉＮ膜を除去した部分、すなわち、上下に隣接するＳｉＯ膜の間に、コントロールゲートとして作用するＴｉＮ膜、Ｗ膜等の金属膜等を形成する。これらの膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。その後、成膜の際にトレンチ内に形成された（上下に隣接するＳｉＯ膜の間からはみ出した）ＴｉＮ膜、Ｗ膜等の金属膜等をドライエッチング等により除去する。これにより、トレンチが再形成されることとなる。図１７（ｇ）は、トレンチを再形成した後の状態を示している。
【０２０９】
このようにして、ＳｉＯ膜とコントロールゲート（ＴｉＮ膜、Ｗ膜等）とが積層されてなるコントロールゲート部が形成されることとなる。
【０２１０】
その状態で、図１７（ｈ）に示すように、トレンチ内をＳｉＯ膜等の膜で埋め込む。ＳｉＯ膜は、例えばＣＶＤ法により形成することができる。その際、コントロールゲート部の上部やチャネル部の上部にもＳｉＯ膜等の膜が形成されることとなる。その後、ドライエッチング等により、チャネル部の上部にコンタクトホールを形成し、コンタクトホール内に、コンタクトとして作用する金属膜を形成する。図１７（ｈ）は、コンタクトホール内に金属膜を形成した後の状態を示している。
【０２１１】
このようにして、３ＤＮＡＮＤの主要部が形成されることとなる。
【０２１２】
上述の実施形態や変形例の手法を３ＤＮＡＮＤの製造工程に適用する場合においてもＳｉ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。
【０２１３】
また、上述の実施形態や変形例の手法を３ＤＮＡＮＤの製造工程に適用することにより、平坦で緻密なシード層（第１のシード層、第２のシード層）を形成することができ、薄くても平坦で緻密なＳｉ膜（第１のＳｉ膜、第２のＳｉ膜）を形成することができることから、Ｓｉ膜をピンホールの存在しない膜（ピンホールフリーの膜）とすることができる。これにより、Ｓｉ膜形成後に行われるＨＦ等を用いたウエット処理でＳｉ膜の下地膜がエッチングされてしまうことを防止することが可能となる。また、薄くても平坦で緻密なＳｉ膜を形成することができることから、第２のＳｉ膜（ポリＳｉ膜）の薄膜化が可能となり、それにより、結晶粒界での電荷のトラップ密度を低減させることができ、３ＤＮＡＮＤのチャネルにて電子の移動度を上げることが可能となる。
【０２１４】
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、それぞれ個別に用意し、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（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、処理を迅速に開始できるようになる。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
例えば、図１４（ａ）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、上述の実施形態の第１供給系、ドーパントガス供給系と同様の供給系が接続されている。ガス供給ポート３３２ｂには、上述の実施形態の第２供給系、第３供給系と同様の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。
【０２１８】
また例えば、図１４（ｂ）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、上述の実施形態の第１供給系、ドーパントガス供給系と同様の供給系が接続されている。ガス供給ポート４３２ｂには、上述の実施形態の第２供給系、第３供給系と同様の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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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】
【０２２１】
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。
【０２２２】
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に示す成膜シーケンスにより、表面に絶縁膜が形成されたウエハ上にＳｉ膜（アモルファスＳｉ膜）を形成した。第１の処理ガスとしてはＤＣＳガスを、第２の処理ガスとしてはＤＳガスを、第３の処理ガスとしてはＭＳガスを用いた。Ｐ１は４００〜６００Ｐａの範囲内、Ｐ２は２５０〜３５０Ｐａの範囲内、Ｐ３は３０〜２００Ｐａの範囲内の圧力にそれぞれ設定した。すなわち、実施例では、処理室内の圧力をＰ１＞Ｐ２＞Ｐ３の関係を満たすように設定した。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。
【０２２３】
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、図４に示す成膜シーケンスにより、表面に絶縁膜が形成されたウエハ上にＳｉ膜（アモルファスＳｉ膜）を形成した。第１の処理ガスとしてはＤＣＳガスを、第２の処理ガスとしてはＤＳガスを、第３の処理ガスとしてはＭＳガスを用いた。処理条件は、Ｐ２を６００Ｐａ以上の圧力とした点を除き、実施例における処理条件と同様に設定した。このように、比較例では、処理室内の圧力をＰ１＞Ｐ２＞Ｐ３の関係を満たさないように設定した。
【０２２４】
その後、実施例および比較例で形成したＳｉ膜のそれぞれについて、表面ラフネスを測定した。測定は、ウエハ配列領域内の上部（ＴＯＰ）、中央部（ＣＥＮ）、下部（ＢＴＭ）に装填されたウエハのそれぞれに対して行った。図１３に、Ｓｉ膜の表面ラフネスをＨａｚｅマップとして示す。Ｈａｚｅマップは、黒いほど表面が粗いことを、白いほど表面が平滑であることをそれぞれ示している。
【０２２５】
図１３によれば、実施例のＳｉ膜の方が、比較例のＳｉ膜よりも、表面が平滑である（表面ラフネスが良好である）ことが分かる。これは、ウエハに対してＤＣＳガスとＤＳガスとを交互に供給するシードステップにおいて、処理室内の圧力をＰ１＞Ｐ２の関係を満たすように設定することで、緻密なシード層を形成できたためと考えられる。
【０２２６】
＜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。
【０２２７】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
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、を交互に行うことで、前記基板上にシード層を形成する工程と、
前記基板に対して第３の処理ガスを供給して前記シード層上に膜を形成する工程と、
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基板が存在する空間の圧力（Ｐ１）を、前記第２の処理ガスを供給する工程における前記基板が存在する空間の圧力（Ｐ２）よりも大きくする（Ｐ１＞Ｐ２とする）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。
【０２２８】
（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記第２の処理ガスを供給する工程における前記基板が存在する空間の圧力（Ｐ２）を、前記第３の処理ガスを供給する工程における前記基板が存在する空間の圧力（Ｐ３）よりも大きくする（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３とする）。
【０２２９】
（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、
前記第１の処理ガスを供給する工程における前記基板が存在する空間の圧力を、４００Ｐａ以上１０００Ｐａ以下とする。
【０２３０】
（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、
前記第２の処理ガスを供給する工程における前記基板が存在する空間の圧力を、２５０Ｐａ以上３５０Ｐａ以下とする。
【０２３１】
（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、
前記第３の処理ガスを供給する工程における前記基板が存在する空間の圧力を、３０Ｐａ以上２００Ｐａ以下とする。
【０２３２】
（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、
前記第２の処理ガスの熱分解温度は、第３の処理ガスの熱分解温度よりも低い。
【０２３３】
（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の処理ガスを供給する工程と、前記第２の処理ガスを供給する工程と、を交互に行う工程（前記シード層を形成する工程）では、前記基板の温度を第１の温度とし、
前記第３の処理ガスを供給する工程では、前記基板の温度を前記第１の温度と同等もしくはそれよりも高い第２の温度とする。
【０２３４】
（付記８）
付記７に記載の方法であって、好ましくは、
前記第１の温度は前記第２の処理ガスが熱分解する温度であり、前記第２の温度は前記第３の処理ガスが熱分解する温度である。
【０２３５】
より好ましくは、前記第１の温度は前記第１の処理ガスおよび前記第３の処理ガスが熱分解することなく前記第２の処理ガスが熱分解する温度であり、前記第２の温度は前記第２の処理ガスと前記第３の処理ガスとの両方が熱分解する温度である。さらに、前記第２の温度を、前記第１の処理ガスが熱分解しない温度としてもよい。なお、前記第２の温度を、前記第１の処理ガスが熱分解する温度とすることもできる。
【０２３６】
（付記９）
付記１乃至８のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記第１の処理ガス、前記第２の処理ガス、および前記第３の処理ガスは、それぞれ、前記膜を構成する同一の元素（所定元素、主元素）を含む。
【０２３７】
（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、
前記第１の処理ガス、前記第２の処理ガス、および前記第３の処理ガスは、それぞれ、前記膜を構成する主元素であるシリコンを含む。
【０２３８】
（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、
前記第１の処理ガスは、クロロシラン（化合物）を含み、前記第２の処理ガスは、水素化ケイ素（化合物）を含み、前記第３の処理ガスは、水素化ケイ素（化合物）を含む。
【０２３９】
（付記１２）
付記１１に記載の方法であって、好ましくは、
前記第２の処理ガスは、前記第３の処理ガスよりも高次の水素化ケイ素（化合物）を含み、前記第３の処理ガスは、前記第２の処理ガスよりも低次の水素化ケイ素（化合物）を含む。
【０２４０】
（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、
前記第２の処理ガスは、第３の処理ガスと異なる分子構造（化学構造）を有する。すなわち、前記第２の処理ガスは、第３の処理ガスとはマテリアルが異なるガスである。
【０２４１】
（付記１４）
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、
前記処理室内の基板に対して第３の処理ガスを供給する第３供給系と、
前記処理室内の圧力を調整する圧力調整部と、
前記処理室内において、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、を交互に行うことで、前記基板上にシード層を形成する処理と、前記基板に対して前記第３の処理ガスを供給して前記シード層上に膜を形成する処理と、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基板が存在する空間の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する処理における前記基板が存在する空間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、前記第３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が提供される。
【０２４２】
（付記１５）
本発明のさらに他の態様によれば、
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、を交互に行うことで、前記基板上にシード層を形成する手順と、
前記基板に対して第３の処理ガスを供給して前記シード層上に膜を形成する手順と、
をコンピュータに実行させ、
前記第１の処理ガスを供給する手順における前記基板が存在する空間の圧力を、前記第２の処理ガスを供給する手順における前記基板が存在する空間の圧力よりも大きくするプログラム、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】
【０２４３】
１２１    コントローラ（制御部）
２００    ウエハ（基板）
２００ａ  絶縁膜
２００ｅ  第１のシリコン膜
２００ｇ  第２のシリコン膜
２０１    処理室
２０２    処理炉
２０３    反応管
２０７    ヒータ
２３１    排気管
２３２ａ〜２３２ｅ  ガス供給管
【図１】
0006594768.tif 000002
【図２】
0006594768.tif 000003
【図３】
0006594768.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006594768.tif 000006
【図６】
0006594768.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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