(57)【要約】  半導体装置の製造方法は、（ａ）処理容器内に複数枚の基板を垂直方向に配列して収容するとともに、複数枚の基板が配列された基板配列領域よりも上方の領域および下方の領域のうち少なくともいずれかの領域の空間をアダプタで塞いだ状態を形成する工程と、（ｂ）その状態を維持しつつ、（ｂ１）処理容器内における基板配列領域の側方から複数枚の基板に対して原料ガスを供給する工程と、（ｂ２）処理容器内から排気管を介して原料ガスを排気する工程と、（ｂ３）処理容器内における基板配列領域の側方から複数枚の基板に対して反応ガスを供給する工程と、（ｂ４）処理容器内から前記排気管を介して前記反応ガスを排気する工程と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、複数枚の基板上に膜を形成する工程と、を有する。
2016042663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）処理容器内に複数枚の基板を垂直方向に配列して収容するとともに、前記複数枚の基板が配列された基板配列領域よりも上方の領域および下方の領域のうち少なくともいずれかの領域の空間をアダプタで塞いだ状態を形成する工程と、
（ｂ）前記状態を維持しつつ、
（ｂ１）前記処理容器内における前記基板配列領域の側方から前記複数枚の基板に対して原料ガスを供給する工程と、
（ｂ２）前記処理容器内から排気管を介して前記原料ガスを排気する工程と、
（ｂ３）前記処理容器内における前記基板配列領域の側方から前記複数枚の基板に対して反応ガスを供給する工程と、
（ｂ４）前記処理容器内から前記排気管を介して前記反応ガスを排気する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記複数枚の基板上に膜を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記（ｂ１）工程では、前記複数枚の基板の表面上への前記原料の吸着が不飽和であるうちに前記原料ガスの供給を停止する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記（ｂ１）工程では、前記複数枚の基板の表面上に形成される原料の吸着層が不連続層であるうちに前記原料ガスの供給を停止する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記排気管には排気バルブが設けられており、
前記（ｂ１）工程では、前記排気バルブの開度を全閉とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記（ｂ３）工程では、前記排気バルブの開度を全閉とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記（ｂ２）工程および前記（ｂ４）工程では、前記排気バルブの開度を全開とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１において、
前記（ｂ１）工程では、前記原料ガスと一緒に触媒ガスをも供給する半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１において、
前記（ｂ３）工程では、前記反応ガスと一緒に触媒ガスをも供給する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１において、
前記（ｂ１）工程では、前記原料ガスと一緒に触媒ガスをも供給し、前記（ｂ３）工程では、前記反応ガスと一緒に触媒ガスをも供給する半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１において、
前記処理容器の天井の内壁面は水平でありフラットである半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１において、
前記アダプタを一つまたは複数の板状アダプタで構成し、前記基板配列領域よりも下方の領域の空間を塞ぐ板状アダプタの数を、前記基板配列領域よりも上方の領域の空間を塞ぐ板状アダプタの数よりも多くする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１において、
前記処理容器内の前記基板配列領域よりも下方には、複数枚の断熱板が垂直方向に配列されており、前記基板配列領域よりも下方の領域の空間を塞ぐ前記アダプタは、前記基板配列領域と、前記複数枚の断熱板が配列された断熱板配列領域と、の間の空間を塞ぐように設けられる半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記アダプタは、前記断熱板の厚さよりも厚く構成されている半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
基板を収納する処理容器と、
前記処理容器内にガスを供給するガス供給系と、
複数枚の基板を垂直方向に配列して支持するとともに、前記複数枚の基板が配列される基板配列領域よりも上方の領域および下方の領域のうち少なくともいずれかの領域においてアダプタを支持する支持具と、
前記支持具を前記処理容器内へ搬送する搬送部と、
（ａ）前記複数枚の基板と前記アダプタとを支持した前記支持具を前記処理容器内へ搬送することで、前記処理容器内に前記複数枚の基板を垂直方向に配列して収容するとともに、前記基板配列領域よりも上方の領域および下方の領域のうち少なくともいずれかの領域の空間をアダプタで塞いだ状態を形成する処理と、
（ｂ）前記状態を維持しつつ、
（ｂ１）前記処理容器内における前記基板配列領域の側方から前記複数枚の基板に対して原料ガスを供給する処理と、
（ｂ２）前記処理容器内から排気管を介して前記原料ガスを排気する処理と、
（ｂ３）前記処理容器内における前記基板配列領域の側方から前記複数枚の基板に対して反応ガスを供給する処理と、
（ｂ４）前記処理容器内から前記排気管を介して前記反応ガスを排気する処理と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで前記複数枚の基板上に膜を形成する処理を行わせるように、前記ガス供給系、前記排気系、および前記搬送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１５】
（ａ）処理容器内に複数枚の基板を垂直方向に配列して収容すると共に、前記複数枚の基板が配列された基板配列領域よりも上方の領域および下方の領域のうち少なくともいずれかの領域の空間をアダプタで塞いだ状態を形成する手順と、
（ｂ）前記状態を維持しつつ、（ｂ１）前記処理容器内における前記基板配列領域の側方から前記複数枚の基板に対して原料ガスを供給する手順と、（ｂ２）前記処理容器内から排気管を介して前記原料ガスを排気する手順と、（ｂ３）前記処理容器内における前記基板配列領域の側方から前記複数枚の基板に対して反応ガスを供給する手順と、（ｂ４）前記処理容器内から前記排気管を介して前記反応ガスを排気する手順と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記複数枚の基板上に膜を形成する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は半導体装置の製造方法に関し、例えば半導体成膜プロセスにおいて極薄膜の堆積量を制御する技術に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程の一工程として、基板に対して例えばシリコンを含む原料ガスや、酸化ガス等を供給し、基板上にシリコン酸化膜等の薄膜を形成する工程が行われることがある。その際、例えば触媒ガスを用いることで比較的低温での成膜が可能となり、半導体装置の受ける熱履歴等を改善することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、基板上に上述のような薄膜を形成すると、基板外周部が中心部と比較して厚い膜厚分布になってしまうことがある。
本開示の課題は、膜厚の均一性を向上させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、
（ａ）処理容器内に複数枚の基板を垂直方向に配列して収容すると共に、前記複数枚の基板が配列された基板配列領域よりも上方の領域および下方の領域のうち少なくともいずれかの領域の空間をアダプタで塞いだ状態を形成する工程と、
（ｂ）前記状態を維持しつつ、（ｂ１）前記処理容器内における前記基板配列領域の側方から前記複数枚の基板に対して原料ガスを供給する工程と、（ｂ２）前記処理容器内から排気管を介して前記原料ガスを排気する工程と、（ｂ３）前記処理容器内における前記基板配列領域の側方から前記複数枚の基板に対して反応ガスを供給する工程と、（ｂ４）前記処理容器内から前記排気管を介して前記反応ガスを排気する工程と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記複数枚の基板上に膜を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、膜厚の均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の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４Ａ】原料ガスとして用いられるＨＣＤＳの化学構造式を示す図である。
【図４Ｂ】原料ガスとして用いられるＢＴＣＳＭの化学構造式を示す図である。
【図４Ｃ】原料ガスとして用いられるＢＴＣＳＥの化学構造式を示す図である。
【図４Ｄ】原料ガスとして用いられるＴＣＤＭＤＳの化学構造式を示す図である。
【図４Ｅ】原料ガスとして用いられるＤＣＴＭＤＳの化学構造式を示す図である。
【図４Ｆ】原料ガスとして用いられるＭＣＰＭＤＳの化学構造式を示す図である。
【図５】触媒ガスとして用いられる各種アミンの名称、化学組成式、化学構造式、および酸解離定数を示す図である。
【図６】本発明の実施形態の基板支持具の概略構成を示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施形態の第１の成膜シーケンス（第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程）におけるガス供給のタイミングを示す図である。
【図８】本発明の実施形態の第２の成膜シーケンス（第２の方法に係るＳｉＯ膜形成工程）におけるガス供給のタイミングを示す図である。
【図９】本発明の実施形態の第３の成膜シーケンス（第３の方法に係るＳｉＯＣ膜形成工程）におけるガス供給のタイミングを示す図である。
【図１０Ａ】実施の形態に係る基板処理装置の処理容器内の構成を模式的に示す断面図である。
【図１０Ｂ】実施の形態に係る基板処理装置の処理容器内のガスの流れを模式的に示す断面図である。
【図１１Ａ】実施例１に係る基板処理装置の処理容器内の構成を模式的に示す断面図である。
【図１１Ｂ】実施例１に係る基板処理装置の処理容器内のガスの流れを模式的に示す断面図である。
【図１２】実施例１に係る基板処理装置の成膜シーケンスの圧力変化を示す図である。
【図１３Ａ】膜厚均一性指標の算出方法を説明するための図である。
【図１３Ｂ】膜厚均一性指標の傾向を説明するための図である。
【図１４】実施例１に係る基板処理装置により形成した膜の膜厚均一性指標分布を示す図である。
【図１５】処理容器の内壁に付着した堆積物による影響を説明するための模式断面図である。
【図１６Ａ】実施例２に係る処理容器内の構成を模式的に示す断面図である。
【図１６Ｂ】実施例２に係る基板処理装置の処理容器内のガスの流れを模式的に示す断面図である。
【図１７】実施例２に係る基板処理装置により形成した膜の膜厚均一性指標分布を示す図である。
【図１８】実施例３に係る処理容器内の構成を模式的に示す断面図である。
【図１９】実施例３に係る基板処理装置により形成した膜の膜厚均一性指標分布を示す図である。
【図２０】変形例１に係る処理容器内の構成を模式的に示す断面図である。
【図２１】変形例２に係る処理容器内の構成を模式的に示す断面図である。
【図２２】変形例３に係る処理容器内の構成を模式的に示す断面図である。
【図２３】変形例４に係る処理容器内の構成を模式的に示す断面図である。
【図２４】変形例５に係る処理容器内の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施の形態、実施例および変形例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【０００８】
＜実施形態＞
以下に、本発明の実施形態について図１から図８を参照しながら説明する。
（１）基板処理装置の全体構成
基板処理装置は処理炉２０２と処理炉２０２を制御するコントローラ１２１を備える。
（加熱機構）
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、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。
【０００９】
（処理容器）
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、例えばステンレス等の金属で構成され、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が形成されており、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
【００１０】
（ガス供給系）
処理室２０１内には、ノズル２４９ａ〜２４９ｄ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〜２４９ｄには、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｄが、それぞれ接続されている。ガス供給管２３２ａには、ガス供給管２３２ｅが接続されている。ガス供給管２３２ｃには、ガス供給管２３２ｆが接続されている。このように、反応管２０３には、４本のノズル２４９ａ〜２４９ｄと、複数本のガス供給管２３２ａ〜２３２ｆ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。
【００１１】
ガス供給管２３２ａ〜２３２ｊには、各ガス供給源が接続された上流方向から順に、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〜２４１ｊ、および開閉弁であるバルブ２４３ａ〜２４３ｊがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ〜２３２ｄのバルブ２４３ａ〜２４３ｄよりも下流側には、ガス供給管２３２ｇ〜２３２ｊの下流端がそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ａ，２３２ｃのバルブ２４３ａ，２４３ｃよりも下流側には、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｆの下流端もそれぞれ接続されている。
【００１２】
ガス供給管２３２ａ〜２３２ｃの先端部には、上述のノズル２４９ａ〜２４９ｃがそれぞれ接続されている。ノズル２４９ａ〜２４９ｃ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〜２４９ｃは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域（基板配列領域ともいう。）の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ〜２４９ｃ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〜２４９ｃの側面にはガスを供給するガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃがそれぞれ設けられている。図２に示すように、ガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃは反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。これらのガス供給孔２５０ａ〜２５０ｃ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。
【００１３】
ガス供給管２３２ｄの先端部には、上述のノズル２４９ｄが接続されている。ノズル２４９ｄは、ガス分散空間であるバッファ室２３７内に設けられている。バッファ室２３７は、図２に示すように、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円環状の空間に、また、反応管２０３内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ２００の配列方向に沿って設けられている。すなわち、バッファ室２３７は、ウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。バッファ室２３７のウエハ２００と隣接する壁２３８の端部には、ガスを供給するガス供給孔２５０ｅが設けられている。ガス供給孔２５０ｅは反応管２０３の中心を向くように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。このガス供給孔２５０ｅ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】
ノズル２４９ｄは、図２に示すように、バッファ室２３７のガス供給孔２５０ｅが設けられた端部と反対側の端部に、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設けられている。すなわち、ノズル２４９ｄは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。ノズル２４９ｄは、Ｌ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられており、その垂直部は少なくともウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル２４９ｄの側面にはガスを供給するガス供給孔２５０ｄが設けられている。図２に示すように、ガス供給孔２５０ｄはバッファ室２３７の中心を向くように開口している。このガス供給孔２５０ｄは、バッファ室２３７のガス供給孔２５０ｅと同様に、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。この複数のガス供給孔２５０ｄのそれぞれの開口面積は、バッファ室２３７内と処理室２０１内の差圧が小さい場合には、上流側（下部）から下流側（上部）まで、それぞれ同一の開口面積で同一の開口ピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には、上流側から下流側に向かってそれぞれ開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくするとよい。
【００１５】
本実施形態においては、ガス供給孔２５０ｄのそれぞれの開口面積や開口ピッチを、上流側から下流側にかけて上述のように調節することで、まず、ガス供給孔２５０ｄのそれぞれから、流速の差はあるものの、流量がほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてこのガス供給孔２５０ｄのそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室２３７内に導入し、バッファ室２３７内においてガスの流速差の均一化を行うこととしている。すなわち、ガス供給孔２５０ｄのそれぞれよりバッファ室２３７内に噴出したガスはバッファ室２３７内で各ガスの粒子速度が緩和された後、ガス供給孔２５０ｅより処理室２０１内に噴出する。これにより、ガス供給孔２５０ｄのそれぞれよりバッファ室２３７内に噴出したガスは、ガス供給孔２５０ｅのそれぞれより処理室２０１内に噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとなる。
【００１６】
このように、本実施形態におけるロングノズルを用いたガス供給の方法では、反応管２０３の内壁と、配列された複数枚のウエハ２００の端部とで定義される円環状の縦長に伸びた空間内、つまり、円筒状の空間内に配置したノズル２４９ａ〜２４９ｄおよびバッファ室２３７を経由してガスを搬送し、ノズル２４９ａ〜２４９ｄおよびバッファ室２３７にそれぞれ開口されたガス供給孔２５０ａ〜２５０ｅからウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内にガスを噴出させており、反応管２０３内におけるガスの主たる流れをウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち、水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給でき、各ウエハ２００の表面上に形成される膜の膜厚の均一性を向上させる効果がある。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が、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。
【００１７】
（原料ガス・反応ガス・触媒ガス・不活性ガス）
ガス供給管２３２ｅからは、第１の原料ガスであるシリコン（Ｓｉ）およびハロゲン元素を含む原料ガス、すなわち、ガス分子中にＣを含まないハロシラン系原料ガスとして、例えば、Ｓｉおよびハロゲン基としてのクロロ基を含み、ガス分子中にＣを含まないクロロシラン系原料ガスが、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内に供給される。上記のように、ガス分子中にＣを含まないクロロシラン系原料ガスは、Ｓｉ源となるがＣ源とはならない原料ガスである。ガス供給管２３２ｅから供給される、ガス分子中にＣを含まないクロロシラン系原料ガスとしては、例えば、図４Ａに示すような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。
【００１８】
ガス供給管２３２ｆからは、第２の原料ガスであるＳｉ，ＣおよびＮを含みＳｉ−Ｎ結合を有する原料ガスとして、例えば、Ｓｉおよびアミノ基（アミン基）を含む原料ガスであるアミノシラン系原料ガスが、ＭＦＣ２４１ｆ、バルブ２４３ｆ、ガス供給管２３２ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内に供給される。アミノシラン系原料ガスとは、アミノ基を含むシラン系原料ガスのことであり、少なくともＳｉと、ＣおよびＮを含んだアミノ基と、を含む有機系原料ガスのことである。アミノシラン系原料ガスは、ガス分子中にＣを含むがＳｉ−Ｃ結合を有さず、このタイプの原料ガスを用いても、形成する薄膜中に原料ガス由来のＣが、薄膜を構成する成分として取り込まれることはほとんどない。すなわち、アミノシラン系原料ガスはＳｉ源となるがＣ源とはならない原料ガスである。アミノシラン系原料ガスとしては、例えば、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス、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、ビスエチルメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）（ＣＨ３）］２Ｈ２、略称：ＢＥＭＡＳ）ガス、およびビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］２Ｈ２、略称：ＢＤＥＡＳ）ガス等を用いることができる。
【００１９】
ガス供給管２３２ａからは、第３の原料ガスであるシリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）およびハロゲン元素（フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）等）を含みＳｉ−Ｃ結合を有する原料ガスとして、例えば、Ｓｉ、アルキレン基としてのメチレン基、およびハロゲン基としてのクロロ基を含む原料ガスであるメチレン基を含むクロロシラン系原料ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内に供給される。メチレン基を含むクロロシラン系原料ガスとは、メチレン基およびクロロ基を含むシラン系原料ガスのことであり、少なくともＳｉと、Ｃを含んだメチレン基と、ハロゲン元素としてのＣｌとを含む原料ガスのことである。ガス供給管２３２ａから供給されるメチレン基を含むクロロシラン系原料ガスとしては、例えば、メチレンビス（トリクロロシラン）ガス、すなわち、ビス（トリクロロシリル）メタン（（ＳｉＣｌ３）２ＣＨ２、略称：ＢＴＣＳＭ）ガスを用いることができる。
【００２０】
図４Ｂに示すように、ＢＴＣＳＭは、その化学構造式中（１分子中）にアルキレン基としてのメチレン基を含む。ＢＴＣＳＭに含まれるメチレン基は２つの結合手がそれぞれＳｉと結合し、Ｓｉ−Ｃ−Ｓｉ結合をなしている。原料ガスが有するＳｉ−Ｃ結合は、例えばＢＴＣＳＭに含まれるＳｉ−Ｃ−Ｓｉ結合の一部であり、ＢＴＣＳＭに含まれるメチレン基は、斯かるＳｉ−Ｃ結合を構成するＣを含む。
【００２１】
また、Ｓｉ，Ｃおよびハロゲン元素を含みＳｉ−Ｃ結合を有する原料ガスには、例えば、Ｓｉ、アルキレン基としてのエチレン基、およびハロゲン基としてのクロロ基を含む原料ガスであるエチレン基を含むクロロシラン系原料ガスが含まれる。エチレン基を含むクロロシラン系原料ガスとしては、例えば、エチレンビス（トリクロロシラン）ガス、すなわち、１，２−ビス（トリクロロシリル）エタン（（ＳｉＣｌ３）２Ｃ２Ｈ４、略称：ＢＴＣＳＥ）ガス等を用いることができる。
【００２２】
図４Ｃに示すように、ＢＴＣＳＥは、その化学構造式中（１分子中）にアルキレン基としてのエチレン基を含む。ＢＴＣＳＥに含まれるエチレン基は２つの結合手がそれぞれＳｉと結合し、Ｓｉ−Ｃ−Ｃ−Ｓｉ結合をなしている。原料ガスが有するＳｉ−Ｃ結合は、例えばＢＴＣＳＥに含まれるＳｉ−Ｃ−Ｃ−Ｓｉ結合の一部であり、ＢＴＣＳＥに含まれるエチレン基は、斯かるＳｉ−Ｃ結合を構成するＣを含む。
【００２３】
なお、アルキレン基とは、一般式ＣｎＨ２ｎ＋２で表される鎖状飽和炭化水素（アルカン）から水素（Ｈ）原子を２つ取り除いた官能基であり、一般式ＣｎＨ２ｎで表される原子の集合体である。アルキレン基には、上記に挙げたメチレン基やエチレン基のほか、プロピレン基やブチレン基などが含まれる。このように、Ｓｉ，Ｃおよびハロゲン元素を含みＳｉ−Ｃ結合を有する原料ガスには、Ｓｉ、アルキレン基およびハロゲン元素を含むアルキレンハロシラン系原料ガスが含まれる。アルキレンハロシラン系原料ガスは、アルキレン基を含むハロシラン系原料ガスであり、ハロシラン系原料ガスにおけるＳｉの結合手に多くのハロゲン元素が結合した状態を維持したまま、例えばＳｉ−Ｓｉ結合間にアルキレン基が導入された構造を持つガスともいえる。ＢＴＣＳＭガスおよびＢＴＣＳＥガス等は、アルキレンハロシラン系原料ガスに含まれる。
【００２４】
また、Ｓｉ，Ｃおよびハロゲン元素を含みＳｉ−Ｃ結合を有する原料ガスには、例えば、Ｓｉ、アルキル基としてのメチル基、およびハロゲン基としてのクロロ基を含む原料ガスであるメチル基を含むクロロシラン系原料ガスが含まれる。メチル基を含むクロロシラン系原料ガスとは、メチル基およびクロロ基を含むシラン系原料ガスのことであり、少なくともＳｉと、Ｃを含んだメチル基と、ハロゲン元素としてのＣｌとを含む原料ガスのことである。メチル基を含むクロロシラン系原料ガスとしては、例えば、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、１，２−ジクロロ−１，１，２，２−テトラメチルジシラン（（ＣＨ３）４Ｓｉ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＴＭＤＳ）ガス、および１−モノクロロ−１，１，２，２，２−ペンタメチルジシラン（（ＣＨ３）５Ｓｉ２Ｃｌ、略称：ＭＣＰＭＤＳ）ガス等を用いることができる。
【００２５】
図４Ｄに示すように、ＴＣＤＭＤＳは、その化学構造式中（１分子中）にアルキル基としてのメチル基を２つ含む。ＴＣＤＭＤＳに含まれる２つのメチル基は各結合手がそれぞれＳｉと結合し、Ｓｉ−Ｃ結合をなしている。原料ガスが有するＳｉ−Ｃ結合は、例えばＴＣＤＭＤＳに含まれるＳｉ−Ｃ結合であり、ＴＣＤＭＤＳに含まれる２つのメチル基は、斯かるＳｉ−Ｃ結合を構成するＣをそれぞれ含む。
【００２６】
図４Ｅに示すように、ＤＣＴＭＤＳは、その化学構造式中（１分子中）にアルキル基としてのメチル基を４つ含む。ＤＣＴＭＤＳに含まれる４つのメチル基は各結合手がそれぞれＳｉと結合し、Ｓｉ−Ｃ結合をなしている。原料ガスが有するＳｉ−Ｃ結合は、例えばＤＣＴＭＤＳに含まれるＳｉ−Ｃ結合であり、ＤＣＴＭＤＳに含まれる４つのメチル基は、斯かるＳｉ−Ｃ結合を構成するＣをそれぞれ含む。
【００２７】
図４Ｆに示すように、ＭＣＰＭＤＳは、その化学構造式中（１分子中）にアルキル基としてのメチル基を５つ含む。ＭＣＰＭＤＳに含まれる５つのメチル基は各結合手がそれぞれＳｉと結合し、Ｓｉ−Ｃ結合をなしている。原料ガスが有するＳｉ−Ｃ結合は、例えばＭＣＰＭＤＳに含まれるＳｉ−Ｃ結合の一部であり、ＭＣＰＭＤＳに含まれる５つのメチル基は、斯かるＳｉ−Ｃ結合を構成するＣをそれぞれ含む。上述のＢＴＣＳＭガス、ＢＴＣＳＥガス、ＴＣＤＭＤＳガス、ＤＣＴＭＤＳガス等の原料ガスとは異なり、ＭＣＰＭＤＳガスは、Ｓｉを囲むメチル基とクロロ基との配置がＭＣＰＭＤＳ分子中（化学構造式中）で非対象となったアシメトリ（ａｓｙｍｍｅｔｒｙ）の構造を有する。このように、本実施形態では、図４Ａ〜４Ｅのような化学構造式がシンメトリ（ｓｙｍｍｅｔｒｙ）である原料ガスだけでなく、化学構造式がアシメトリである原料ガスを用いることもできる。
【００２８】
なお、アルキル基とは、一般式ＣｎＨ２ｎ＋２で表される鎖状飽和炭化水素（アルカン）からＨ原子を１つ取り除いた官能基であり、一般式ＣｎＨ２ｎ＋１で表される原子の集合体である。アルキル基には、上記に挙げたメチル基のほか、エチル基、プロピル基、ブチル基などが含まれる。このように、Ｓｉ，Ｃおよびハロゲン元素を含みＳｉ−Ｃ結合を有する原料ガスには、Ｓｉ、アルキル基およびハロゲン元素を含むアルキルハロシラン系原料ガスが含まれる。アルキルハロシラン系原料ガスは、アルキル基を含むハロシラン系原料ガスであり、ハロシラン系原料ガスの一部のハロゲン基がアルキル基に置き換わった構造を持つガスともいえる。ＴＣＤＭＤＳガス、ＤＣＴＭＤＳガスおよびＭＣＰＭＤＳガス等は、アルキルハロシラン系原料ガスに含まれる。
【００２９】
ＢＴＣＳＭガス、ＢＴＣＳＥガス、ＴＣＤＭＤＳガス、ＤＣＴＭＤＳガス、ＭＣＰＭＤＳガスは、１分子中にＣ，ハロゲン元素（Ｃｌ）および少なくとも２つのＳｉを含みＳｉ−Ｃ結合を有する原料ガスということができる。これらを、シリコン（Ｓｉ）源および炭素（Ｃ）源となる原料ガスということもできる。このタイプの原料ガスを用いることで、後述するように、形成する薄膜中にＣを高濃度に取り込むことが可能となる。一方で、後述するように、ガス分子中にＣを含まないクロロシラン系原料ガスであるＨＣＤＳガスや、ガス分子中にＣを含むがＳｉ−Ｃ結合を有さないアミノシラン系原料ガスであるＢＴＢＡＳガス等は、Ｓｉ源となるがＣ源とはならない原料ガスである。このタイプの原料ガスを用いても、後述するように、形成する薄膜中にＣが取り込まれることはほとんどない。
【００３０】
ここで、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。本明細書において「原料」という言葉を用いた場合は、「液体状態である液体原料」を意味する場合、「気体状態である原料ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。従って、本明細書において「ハロシラン系原料（クロロシラン系原料）」という言葉を用いた場合は、「液体状態であるハロシラン系原料（クロロシラン系原料）」を意味する場合、「気体状態であるハロシラン系原料ガス（クロロシラン系原料ガス）」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。ＢＴＣＳＭ、ＢＴＣＳＥ、ＴＣＤＭＤＳ、ＤＣＴＭＤＳ、ＭＣＰＭＤＳ、ＨＣＤＳ、ＢＴＢＡＳ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（ＢＴＣＳＭガス、ＢＴＣＳＥガス、ＴＣＤＭＤＳガス、ＤＣＴＭＤＳガス、ＭＣＰＭＤＳガス、ＨＣＤＳガス、ＢＴＢＡＳガス）として供給することとなる。
【００３１】
ガス供給管２３２ｂからは、第１の反応ガスである酸化ガスとして、例えば、酸素（Ｏ）を含むガス（酸素含有ガス）が、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内に供給される。ガス供給管２３２ｂから供給される酸化ガスとしては、例えば、水蒸気（Ｈ２Ｏガス）を用いることができる。Ｈ２Ｏガスの供給に際しては、図示しない外部燃焼装置に、酸素（Ｏ２）ガスと水素（Ｈ２）ガスとを供給してＨ２Ｏガスを生成し、供給する構成としてもよい。
【００３２】
ガス供給管２３２ｄからは、第２の反応ガスである酸化ガスとして、例えば、Ｏ２ガスが、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、ノズル２４９ｄ、バッファ室２３７を介して処理室２０１内に供給される。
【００３３】
ガス供給管２３２ｃからは、酸解離定数（以下、ｐＫａともいう）が１〜１１程度、好ましくは５〜１１程度、より好ましくは５〜７である触媒ガスとして、例えば、孤立電子対を有する窒素（Ｎ）を含むガス（窒素系ガス）が、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内に供給される。ここで、酸解離定数（ｐＫａ）とは、酸の強さを定量的に表す指標の１つであり、酸から水素イオンが放出される解離反応における平衡定数Ｋａを負の常用対数で表したものである。触媒ガスは、孤立電子対を有するＮを含むことで、その触媒作用によりウエハ２００の表面、あるいは、Ｈ２Ｏガス等の酸化ガスが有するＯ−Ｈ結合の結合力を弱め、原料ガス等の分解を促進し、また、Ｈ２Ｏガス等による酸化反応を促進する。孤立電子対を有するＮを含む窒素系ガスとしては、例えばアンモニア（ＮＨ３）が有する水素原子のうち少なくとも１つをアルキル基等の炭化水素基で置換したアミンを含むアミン系ガスが挙げられる。ガス供給管２３２ｃから供給される触媒ガスとしては、例えば、アミン系ガスであるピリジン（Ｃ５Ｈ５Ｎ）ガスを用いることができる。
【００３４】
図５に示すように、触媒ガスとして用いられる各種アミンは、例えばピリジン（Ｃ５Ｈ５Ｎ、ｐＫａ＝５．６７）の他、アミノピリジン（Ｃ５Ｈ６Ｎ２、ｐＫａ＝６．８９）、ピコリン（Ｃ６Ｈ７Ｎ、ｐＫａ＝６．０７）、ルチジン（Ｃ７Ｈ９Ｎ、ｐＫａ＝６．９６）、ピリミジン（Ｃ４Ｈ４Ｎ２、ｐＫａ＝１．３０）、キノリン（Ｃ９Ｈ７Ｎ、ｐＫａ＝４．９７）、ピペラジン（Ｃ４Ｈ１０Ｎ２、ｐＫａ＝９．８０）、およびピペリジン（Ｃ５Ｈ１１Ｎ、ｐＫａ＝１１．１２）等を含む。図５に示す各種アミンは、炭化水素基が環状となった環状アミンでもある。これらの環状アミンは、ＣとＮとの複数種類の元素からその環状構造が構成される複素環化合物、すなわち、窒素含有複素環化合物であるともいえる。これらの触媒ガスとしてのアミン系ガスは、アミン系触媒ガスともいえる。
【００３５】
ここで、アミン系ガスとは、気体状態のアミン、例えば、常温常圧下で液体状態であるアミンを気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態であるアミン等を含むガスのことである。本明細書において「アミン」という言葉を用いた場合は、「液体状態であるアミン」を意味する場合、「気体状態であるアミン系ガス」を意味する場合、または、その両方を意味する場合がある。ピリジン、アミノピリジン、ピコリン、ルチジン、ピリミジン、キノリン、ピペラジン、およびピペリジンのように常温常圧下で液体状態であるアミンを用いる場合は、液体状態のアミンを気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、アミン系ガス（ピリジンガス、アミノピリジンガス、ピコリンガス、ルチジンガス、ピリミジンガス、キノリンガス、ピペラジンガス、およびピペリジンガス）として供給することとなる。これに対し、後述するトリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ、略称：ＴＭＡ）のように、常温常圧下で気体状態であるアミンを用いる場合は、アミンを気化器やバブラ等の気化システムにより気化することなく、アミン系ガス（ＴＭＡガス）として供給することができる。
【００３６】
ガス供給管２３２ｇ〜２３２ｊからは、不活性ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｇ〜２４１ｊ、バルブ２４３ｇ〜２４３ｊ、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｄ、ノズル２４９ａ〜２４９ｄ、バッファ室２３７を介して処理室２０１内に供給される。不活性ガスとしてのＮ２ガスは、パージガスや希釈ガスとしても作用する。ガス供給管２３２ｊから供給されるＮ２ガスは、プラズマの着火をアシストするアシストガス（着火ガス）としても作用する場合がある。
【００３７】
各ガス供給管から上述のようなガスをそれぞれ流す場合、主に、ガス供給管２３２ａ，２３２ｅ，２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ａ，２４１ｅ，２４１ｆ、バルブ２４３ａ，２４３ｅ，２４３ｆにより、原料ガスを供給する原料ガス供給系が構成される。ノズル２４９ａ，２４９ｃ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。また、原料ガス供給系は、それぞれ異なる元素の元素源となる複数種類の原料ガスや、分子構造がそれぞれ異なる複数種類の原料ガスをそれぞれ供給する複数の供給ライン（供給系）の集合体とみることもできる。つまり、原料ガス供給系は、主にガス供給管２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅにより構成される第１の原料ガス供給ラインと、主にガス供給管２３２ｆ、ＭＦＣ２４１ｆ、バルブ２４３ｆにより構成される第２の原料ガス供給ラインと、主にガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより構成される第３の原料ガス供給ラインと、の集合体であるといえる。個々の供給ラインに、対応するノズルを含めて考えてもよい。
【００３８】
また、主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、第１の反応ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｂを第１の反応ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００３９】
また、主に、ガス供給管２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄにより、第２の反応ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｄ、バッファ室２３７を第２の反応ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００４０】
第1の反応ガス供給系および第２の反応ガス供給系により反応ガス供給系が構成される。
【００４１】
また、主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、触媒ガス供給系が構成される。ノズル２４９ｃを触媒ガス供給系に含めて考えてもよい。触媒ガス供給系をアミン系触媒ガス供給系と称することもできる。
【００４２】
また、主に、ガス供給管２３２ｇ〜２３２ｊ、ＭＦＣ２４１ｇ〜２４１ｊ、バルブ２４３ｇ〜２４３ｊにより、不活性ガス供給系が構成される。なお、ガス供給管２３２ａ〜２３２ｄにおけるガス供給管２３２ｇ〜２３２ｊとの接続部より下流側、ノズル２４９ａ〜２４９ｄ、バッファ室２３７を不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。不活性ガス供給系はパージガス供給系や希釈ガス供給系としても機能する。アシストガスとしての不活性ガスを供給するガス供給管２３２ｊ、ＭＦＣ２４１ｊ、バルブ２４３ｊをアシストガス供給系と称することもできる。ノズル２４９ｄやバッファ室２３７をアシストガス供給系に含めて考えてもよい。
【００４３】
なお、反応ガス供給系や触媒ガス供給系等の、原料ガス供給系以外の供給系についても、分子構造等がそれぞれ異なる複数種類のガスをそれぞれ供給する供給ライン（供給系）を複数設けてもよい。
【００４４】
（プラズマ源）
バッファ室２３７内には、図２に示すように、導電体からなり、細長い構造を有する２本の棒状電極２６９，２７０が、反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の配列方向に沿って配設されている。棒状電極２６９，２７０のそれぞれは、ノズル２４９ｄと平行に設けられている。棒状電極２６９，２７０のそれぞれは、上部より下部にわたって電極保護管２７５により覆われることで保護されている。棒状電極２６９，２７０のいずれか一方は、整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、他方は、基準電位であるアースに接続されている。整合器２７２を介して高周波電源２７３から棒状電極２６９，２７０間に高周波（ＲＦ）電力を印加することで、棒状電極２６９，２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。主に、棒状電極２６９，２７０、電極保護管２７５によりプラズマ発生器（プラズマ発生部）としてのプラズマ源が構成される。整合器２７２、高周波電源２７３をプラズマ源に含めて考えてもよい。プラズマ源は、ガスをプラズマ状態に活性化（励起）させる活性化機構（励起部）として機能する。
【００４５】
電極保護管２７５は、棒状電極２６９，２７０のそれぞれをバッファ室２３７内の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７内に挿入できる構造となっている。ここで、電極保護管２７５の内部の酸素濃度が外気（大気）の酸素濃度と同程度であると、電極保護管２７５内にそれぞれ挿入された棒状電極２６９，２７０は、ヒータ２０７による熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管２７５の内部にＮ２ガスなどの不活性ガスを充填しておくか、不活性ガスパージ機構を用いて電極保護管２７５の内部をＮ２ガスなどの不活性ガスでパージすることで、電極保護管２７５の内部の酸素濃度を低減させ、棒状電極２６９，２７０の酸化を抑制することができるようになっている。
【００４６】
（排気系）
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が接続されるようになっている。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。排気管２３１は、反応管２０３に設ける場合に限らず、ノズル２４９ａ〜２４９ｄと同様にマニホールド２０９に設けてもよい。
【００４７】
（回転機構・搬送機構）
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は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面にはマニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング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。すなわち、ボートエレベータ１１５は、ボート２１７およびボート２１７に支持されるウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送部（搬送機構）として構成される。
【００４８】
（基板支持具）
基板支持具としてのボート２１７は、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ２００を水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に支持するように構成されている。ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱性材料からなる断熱板２１８が水平姿勢で多段に支持されており、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなるよう構成されている。但し、ボート２１７の下部に断熱板２１８を設けずに、石英や炭化シリコン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。図６に示すように、ボート２１７はウエハ配列領域ＷＡと、ウエハ配列領域ＷＡの上方の領域の空間ＳＰＵと、下方の領域の空間ＳＰＬと、断熱板配列領域ＡＡとを有する。ウエハ配列領域ＷＡは製品ウエハとダミーウエハを配列して配置する領域である。断熱板配列領域ＡＡは断熱板２１８を配列して配置する領域である。
【００４９】
（温度検出器）
反応管２０３内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、ノズル２４９ａ〜２４９ｄと同様にＬ字型に構成されており、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【００５０】
（コントローラ）
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。
【００５１】
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、後述する薄膜形成等の基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する薄膜形成工程等の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。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。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。
【００５２】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｊ、バルブ２４３ａ〜２４３ｊ、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、整合器２７２、高周波電源２７３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。
【００５３】
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ〜２４１ｊによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４３ａ〜２４３ｊ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、整合器２７２によるインピーダンス調整動作、高周波電源２７３の電力供給等を制御するように構成されている。
【００５４】
コントローラ１２１は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３を用意し、斯かる外部記憶装置１２３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ１２１を構成することができる。但し、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置１２３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
（２）薄膜形成工程
次に、上述の基板処理装置の処理炉２０２を用いて、半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一工程（基板処理工程）として、基板上に薄膜を形成（成膜）するシーケンス例について説明する。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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同様であり、その場合、上記説明において、「ウエハ」を「基板」に置き換えて考えればよい。
【００５８】
（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、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内に搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング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。
【００５９】
（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される（圧力調整）。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（温度調整）。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。ただし、後述するように、室温でウエハ２００に対する処理を行う場合は、ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は行わなくてもよい。続いて、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。
【００６０】
（第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程）
その後、次の２つのステップを順次実行する。なお、以下に説明するＳｉＯ膜形成工程では、第１の原料ガスとしてＨＣＤＳガス、第１の反応ガスとしてＨ２Ｏガス、触媒ガスとしてピリジンガス、不活性ガスとしてＮ２ガスを用いている。
【００６１】
［第１ステップ］
（ＨＣＤＳガス＋ピリジンガス供給）
図７に示すように、バルブ２４３ｅを開き、ガス供給管２３２ｅ内にＨＣＤＳガスを流す。ＨＣＤＳガスは、ＭＦＣ２４１ｅにより流量調整され、ガス供給孔２５０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスが供給されることとなる（ＨＣＤＳガス供給）。このとき同時にバルブ２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ｇ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｇにより流量調整され、ＨＣＤＳガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００６２】
また、図７に示すように、バルブ２４３ｃを開き、ガス供給管２３２ｃ内にピリジンガスを流す。ピリジンガスは、ＭＦＣ２４１ｃにより流量調整され、ガス供給孔２５０ｃから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してピリジンガスが供給されることとなる（ピリジンガス供給）。このとき同時にバルブ２４３ｉを開き、ガス供給管２３２ｉ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｉにより流量調整され、ピリジンガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００６３】
また、ノズル２４９ｂ，２４９ｄ内やバッファ室２３７内へのＨＣＤＳガスおよびピリジンガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｈ，２４３ｊを開き、ガス供給管２３２ｈ，２３２ｊ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｄ、ノズル２４９ｂ，２４９ｄ、バッファ室２３７を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００６４】
このとき、図７に示すように、ＡＰＣバルブ２４４の開度を全閉とする。すなわち、排気を停止するので、ＨＣＤＳガスおよびピリジンガスは排気側へは流れない。ＡＰＣバルブ２４４の開度を全閉とすることでＡＰＣバルブ２４４の制御を簡素化することができ、また、ＡＰＣバルブ２４４の寿命を延ばすこともできる。なお、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１３３３０Ｐａ、好ましくは１３３〜２６６６Ｐａの範囲内の圧力としてもよい。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。ＭＦＣ２４１ｃで制御するピリジンガスの供給流量は、例えば１〜２０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｇ〜２４１ｊで制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば１００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＨＣＤＳガスおよびピリジンガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１００秒、好ましくは５〜６０秒の範囲内の時間とする。
【００６５】
このときヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば室温以上１５０℃以下、好ましくは室温以上１００℃以下、より好ましくは５０℃以上１００℃以下の範囲内の温度となるような温度に設定する。ＨＣＤＳガス供給時に、触媒ガスを供給しない場合には、ウエハ２００の温度が２５０℃未満となるとウエハ２００上にＨＣＤＳが化学吸着しにくくなり、実用的な成膜レートが得られなくなることがある。本実施形態のように、触媒ガスとしてのピリジンガスを供給することで、ウエハ２００の温度を２５０℃未満としても、これを解消することが可能となる。ピリジンガスの存在下において、ウエハ２００の温度を１５０℃以下、さらには１００℃以下とすることで、ウエハ２００に加わる熱量を低減することができ、ウエハ２００の受ける熱履歴の制御を良好に行うことができる。ピリジンガスの存在下では、ウエハ２００の温度が室温以上の温度であれば、ウエハ２００上にＨＣＤＳを充分に吸着させることができ、充分な成膜レートが得られることとなる。よって、ウエハ２００の温度は室温以上１５０℃以下、好ましくは室温以上１００℃以下、より好ましくは５０℃以上１００℃以下の範囲内の温度とするのがよい。
【００６６】
このように、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給することにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、第１の層として、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのＣｌを含むＳｉ含有層が形成される。Ｃｌを含むＳｉ含有層は、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、その両方を含んでいてもよい。
【００６７】
Ｃｌを含むＳｉ層とは、Ｓｉにより構成されＣｌを含む連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるＣｌを含むＳｉ薄膜をも含む総称である。Ｓｉにより構成されＣｌを含む連続的な層を、Ｃｌを含むＳｉ薄膜という場合もある。Ｃｌを含むＳｉ層を構成するＳｉは、Ｃｌとの結合が完全に切れていないものの他、Ｃｌとの結合が完全に切れているものも含む。
【００６８】
ＨＣＤＳの吸着層は、ＨＣＤＳ分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。すなわち、ＨＣＤＳの吸着層は、ＨＣＤＳ分子で構成される１分子層または１分子層未満の厚さの吸着層を含む。ＨＣＤＳの吸着層を構成するＨＣＤＳ（Ｓｉ２Ｃｌ６）分子は、ＳｉとＣｌとの結合が一部切れたものも含む。すなわち、ＨＣＤＳの吸着層は、ＨＣＤＳ分子の化学吸着層や、ＨＣＤＳ分子の物理吸着層を含む。
【００６９】
触媒ガスとしてのピリジンガスは、ウエハ２００の表面に存在するＯ−Ｈ結合の結合力を弱め、ＨＣＤＳガスの分解を促し、ＨＣＤＳ分子の化学吸着による第１の層の形成を促進させる。すなわち、例えばウエハ２００の表面に存在するＯ−Ｈ結合に、触媒ガスとしてのピリジンガスが作用してＯ−Ｈ間の結合力を弱める。結合力の弱まったＨとＨＣＤＳガスのＣｌとが反応することで塩化水素（ＨＣｌ）ガスが生成されて脱離し、Ｃｌを失ったＨＣＤＳ分子（ハロゲン化物）がウエハ２００の表面に化学吸着する。すなわち、ウエハ２００の表面に、ＨＣＤＳの化学吸着層が形成される。ピリジンガスがＯ−Ｈ間の結合力を弱めるのは、ピリジン分子中の孤立電子対を有するＮ原子が、Ｈを引きつける作用を持つためである。Ｎ原子等を含む所定の化合物がＨを引きつける作用の大きさは、例えば上述の酸解離定数（ｐＫａ）を１つの指標とすることができる。
【００７０】
上述の通り、ｐＫａは、酸から水素イオンが放出される解離反応における平衡定数Ｋａを負の常用対数で表した定数であり、ｐＫａが大きい化合物はＨを引き付ける力が強い。例えば、ｐＫａが５以上の化合物を触媒ガスとして用いることで、ＨＣＤＳガスの分解を促して第１の層の形成を促進させることができる。一方で、触媒ガスのｐＫａが過度に大きいと、ＨＣＤＳ分子から引き抜かれたＣｌと触媒ガスとが結合し、これにより、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）等の塩（Ｓａｌｔ：イオン化合物）が生じ、パーティクル源となる場合がある。これを抑制するには、触媒ガスのｐＫａを１１程度以下、好ましくは７以下とすることが望ましい。ピリジンガスはｐＫａが約５．６７と比較的大きく、Ｈを引きつける力が強い。また、ｐＫａが７以下であるので、パーティクルも発生し難い。
【００７１】
以上のように、触媒ガスとしてのピリジンガスをＨＣＤＳガスと共に供給することで、例えば１５０℃以下の低温条件下であっても、ＨＣＤＳガスの分解を促進し、ＨＣＤＳガスの物理吸着層の形成ではなく化学吸着層の形成が優勢となるよう、第１の層を形成することができる。
【００７２】
また、以上のように、Ｓｉおよびハロゲン元素を含む原料ガスとしてＨＣＤＳガスを用いることで、例えば１５０℃以下の比較的低温の条件下であっても、第１の層中にＳｉを取り込むことができる。このＳｉを含む第１の層が、その後に行われるステップ２ａにおいて酸化され、例えばシリコン酸化層（ＳｉＯ層）や、斯かるＳｉＯ層が積層されてなるＳｉＯ膜を形成することができる。
【００７３】
（残留ガス除去）
第１の層としてのＣｌを含むＳｉ含有層がウエハ２００上に形成された後、バルブ２４３ｅを閉じ、ＨＣＤＳガスの供給を停止する。また、バルブ２４３ｃを閉じ、ピリジンガスの供給を停止する。このとき、図７に示すように、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４の開度を全開として、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または第１の層の形成に寄与した後のＨＣＤＳガスおよびピリジンガスを処理室２０１内から排除する（残留ガス除去）。なお、ＡＰＣバルブ２４４の開度は全開にしなくてもよいが、全開とすると、ＡＰＣバルブ２４４の制御を簡素化することができ、ＡＰＣバルブ２４４の寿命を延ばすことができる。また、バルブ２４３ｇ〜２４３ｊは開いたままとして、不活性ガスとしてのＮ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留する未反応または第１の層の形成に寄与した後のＨＣＤＳガスおよびピリジンガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。なお、パージと真空引きを繰り返すサイクルパージを行ってもよい。
【００７４】
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、その後に行われる第２ステップにおいて悪影響が生じることはない。処理室２０１内に供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、第２ステップ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。
【００７５】
第１の原料ガスとしては、ＨＣＤＳガスの他、シリコンテトラクロライド（ＳｉＣｌ４、略称：ＳＴＣ）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３、略称：ＴＣＳ）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称：ＤＣＳ）ガス、およびモノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ、略称：ＭＣＳ）ガス等のＳｉおよびハロゲン元素を含む原料ガス、すなわち、ガス分子中にＣを含まないクロロシラン系原料ガス等を用いてもよい。触媒ガスとしては、ピリジンガスの他、アミノピリジンガス、ピコリンガス、ルチジンガス、ピリミジンガス、キノリンガス、ピペラジンガス、およびピペリジンガス等のアミン系触媒ガスを用いてもよい。不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いてもよい。
【００７６】
［第２ステップ］
（Ｈ２Ｏガス＋ピリジンガス供給）
第１ステップが終了し処理室２０１内の残留ガスを除去した後、図７に示すように、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内にＨ２Ｏガスを流す。Ｈ２Ｏガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ガス供給孔２５０ｂから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ノンプラズマの雰囲気下で、ウエハ２００に対してＨ２Ｏガスが供給されることとなる（Ｈ２Ｏガス供給）。このとき同時にバルブ２４３ｈを開き、ガス供給管２３２ｈ内に不活性ガスとしてのＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｈにより流量調整され、Ｈ２Ｏガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００７７】
また、第１ステップにおけるピリジンガスの供給と同様にして、図７に示すように、ウエハ２００に対してピリジンガスを供給する（ピリジンガス供給）。
【００７８】
また、ノズル２４９ａ，２４９ｄ内やバッファ室２３７内へのＨ２Ｏガスおよびピリジンガスの侵入を防止するため、バルブ２４３ｇ，２４３ｊを開き、ガス供給管２３２ｇ，２３２ｊ内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管２３２ａ，２３２ｄ、ノズル２４９ａ，２４９ｄ、バッファ室２３７を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【００７９】
このとき、図７に示すように、ＡＰＣバルブ２４４の開度を全閉とする。すなわち、排気を停止するので、Ｈ２Ｏガスおよびピリジンガスは排気側へは流れない。ＡＰＣバルブ２４４の開度を全閉とすることでＡＰＣバルブ２４４の制御を簡素化することができ、また、ＡＰＣバルブ２４４の寿命を延ばすこともできる。なお、ＡＰＣバルブ２４４を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１〜１３３３０Ｐａ、好ましくは１３３〜２６６６Ｐａの範囲内の圧力としてもよい。ＭＦＣ２４１ｂで制御するＨ２Ｏガスの供給流量は、例えば１０００〜１００００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｃで制御するピリジンガスの供給流量は、例えば１〜２０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜１０００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ２４１ｇ〜２４１ｊ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。Ｈ２Ｏガスおよびピリジンガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間（照射時間）は、例えば１〜１００秒、好ましくは５〜６０秒の範囲内の時間とする。ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、ステップ１ａでのウエハ２００の温度と同様な温度帯、すなわち、例えば室温以上１５０℃以下、好ましくは室温以上１００℃以下、より好ましくは５０℃以上１００℃以下の範囲内の温度となるように設定する。
【００８０】
処理室２０１内に供給されたＨ２Ｏガスは熱で活性化され、排気管２３１から排気される。このときウエハ２００に対して、熱で活性化されたＨ２Ｏガスが供給されることとなる。すなわち、処理室２０１内に流しているガスは熱的に活性化されたＨ２Ｏガスであり、処理室２０１内にはＨＣＤＳガスは流していない。したがって、Ｈ２Ｏガスは気相反応を起こすことはなく、活性化された状態でウエハ２００に対して供給され、ステップ１ａでウエハ２００上に形成された第１の層（Ｃｌを含むＳｉ含有層）の少なくとも一部と反応する。これにより、第１の層は、ノンプラズマで熱的に酸化されて、ＳｉおよびＯを含む第２の層、すなわち、ＳｉＯ層へと変化させられる。
【００８１】
触媒ガスとしてのピリジンガスは、Ｈ２Ｏガスが有するＯ−Ｈ結合の結合力を弱め、Ｈ２Ｏガスの分解を促し、Ｈ２Ｏガスと第１の層との反応を促進させる。すなわち、Ｈ２Ｏガスの有するＯ−Ｈ結合に触媒としてのピリジンガスが作用し、Ｏ−Ｈ間の結合力を弱める。結合力の弱まったＨと、ウエハ２００上に形成された第１の層が有するＣｌとが反応することで、ＨＣｌガスが生成されてＨとＣｌとが脱離し、Ｈを失ったＨ２ＯガスのＯが、Ｃｌが脱離した第１の層のＳｉと結合する。
【００８２】
例えば１５０℃以下の低温条件下では、水分（Ｈ２Ｏ）を比較的多く含んだＳｉＯ層や、このようなＳｉＯ層が積層されてなるＳｉＯ膜が形成され易い。ＳｉＯ層やＳｉＯ膜中に含まれる水分は、例えば、酸化ガスとして用いたＨ２Ｏガス等に由来する。
【００８３】
（残留ガス除去）
第２の層がウエハ２００上に形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、Ｈ２Ｏガスの供給を停止する。また、バルブ２４３ｃを閉じ、ピリジンガスの供給を停止する。このとき、図７に示すように、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４４の開度は全開として、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または反応に寄与した後のＨ２Ｏガスやピリジンガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する（残留ガス除去）。なお、ＡＰＣバルブ２４４の開度は全開にしなくてもよいが、全開とすると、ＡＰＣバルブ２４４の制御を簡素化することができ、ＡＰＣバルブ２４４の寿命を延ばすことができる。また、バルブ２４３ｇ〜２４３ｊは開いたままとして、不活性ガスとしてのＮ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留する未反応または第２の層の形成に寄与した後のＨ２Ｏガスやピリジンガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。なお、パージと真空引きを繰り返すサイクルパージを行ってもよい。
【００８４】
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、その後に行われる第１ステップにおいて悪影響が生じることはない。処理室２０１内に供給するＮ２ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管２０３（処理室２０１）の容積と同程度の量を供給することで、第１ステップ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。
【００８５】
第１の反応ガスである酸化ガスとしては、Ｈ２Ｏガスの他、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）ガス、水素（Ｈ２）ガス＋酸素（Ｏ２）ガス、Ｈ２ガス＋オゾン（Ｏ３）ガス等を用いてもよい。触媒ガスとしては、ピリジンガスの他、上記に挙げた各種のアミン系触媒ガスを用いてもよい。不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、上記に挙げた各種の希ガスを用いてもよい。
【００８６】
（所定回数実施）
図７に示すように、上述した第１ステップおよび第２ステップを１サイクルとして、このサイクルを１回以上、つまり、所定回数（ｎ回）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＯ膜を形成することができる。上述の第１ステップと第２ステップとを非同時に行うサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成するＳｉＯ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。
【００８７】
このとき、各ステップにおける処理室２０１内の圧力やガス供給時間等の処理条件を制御することで、ＳｉＯ層における各元素成分、すなわち、Ｓｉ成分およびＯ成分の割合、すなわち、Ｓｉ濃度およびＯ濃度を調整することができ、ＳｉＯ膜の組成比を制御することができる。
【００８８】
（残留ガス除去およびパージ）
その後、バルブ２４３ｇ〜２４３ｊは開いたままとして、不活性ガスとしてのＮ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留する未反応ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する効果を高めることができる（パージ）。不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、上記に挙げた各種の希ガスを用いてもよい。
【００８９】
（大気圧復帰）
処理室２０１内が不活性ガスでパージされた後もバルブ２４３ｇ〜２４３ｊを開いたままとして、ガス供給管２３２ｇ〜２３２ｊのそれぞれから不活性ガスとしてのＮ２ガスを処理室２０１内に供給し続けることで、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）。
【００９０】
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００がボート２１７に支持された状態でマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済のウエハ２００はボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。
【００９１】
（第２の方法に係るＳｉＯ膜形成工程）
第２の原料ガスとしてＢＴＢＡＳガス、第２の反応ガスとしてＯ２ガス、不活性ガスとしてＮ２ガスを用いてＳｉＯ膜を形成する工程について説明する。
上述の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程と同様、ウエハチャージ、ボートロード、圧力調整および温度調整を行った後、次の２つのステップを順次実行する。
【００９２】
［第１ステップ］
（ＢＴＢＡＳガス）
図８に示すように、バルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｆ内にＢＴＢＡＳガスを流す。ＢＴＢＡＳガスは、ＭＦＣ２４１ｆにより流量調整され、ガス供給孔２５０ｃから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＢＴＢＡＳガスが供給されることとなる（ＢＴＢＡＳガス供給）。このとき同時にバルブ２４３ｉを開き、ガス供給管２３２ｉ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｉにより流量調整され、ＢＴＢＡＳガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。またこのとき、上述の実施形態と同様、不使用となっているノズル２４９ａ，２４９ｂ，２４９ｄ内やバッファ室２３７内へのＢＴＢＡＳガスの侵入を防止するためのＮ２ガス供給を行う。
【００９３】
このように、ウエハ２００に対してＢＴＢＡＳガスを供給することにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、第１の層として、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのＳｉ含有層が形成される。Ｓｉ含有層は、Ｓｉ層であってもよいし、ＢＴＢＡＳの吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。
【００９４】
Ｓｉ層とは、Ｓｉにより構成され連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるＳｉ薄膜をも含む総称である。Ｓｉにより構成され連続的な層を、Ｓｉ薄膜という場合もある。
【００９５】
ＢＴＢＡＳの吸着層は、ＢＴＢＡＳ分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。すなわち、ＢＴＢＡＳの吸着層は、ＢＴＢＡＳ分子で構成される１分子層または１分子層未満の厚さの吸着層を含む。ＢＴＢＡＳの吸着層を構成するＢＴＢＡＳ（ＳｉＨ２［ＮＨ（Ｃ４Ｈ９）］２）分子は、ＳｉとＨとの結合やＳｉとＮとの結合の一部が切れたものも含む。すなわち、ＢＴＢＡＳの吸着層は、ＢＴＢＡＳ分子の化学吸着層や、ＢＴＢＡＳ分子の物理吸着層を含む。
【００９６】
なお、このときの処理室２０１内の圧力、各ガスの供給流量、供給時間等の処理条件については、例えば上述の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程のシーケンスにおける処理条件と同様の処理条件とすることができる。なお、ウエハ２００の温度は室温とすることができる。
【００９７】
（残留ガス除去）
第１の層としてのＳｉ含有層がウエハ２００上に形成された後、図８に示すように、バルブ２４３ｆを閉じ、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止し、上述の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程と同様の手順にて、処理室２０１内からの残留ガスの除去を行う。
【００９８】
第２の原料ガスとしては、ＢＴＢＡＳガスの他、４ＤＭＡＳガス、３ＤＭＡＳガス、ＢＥＭＡＳガス、およびＢＤＥＡＳガス等のアミノシラン系原料ガスを用いてもよい。
【００９９】
［第２ステップ］
（Ｏ２ガス）
第１ステップが終了し処理室２０１内の残留ガスを除去した後、上述の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程と同様の手順にて、図８に示すように、ウエハ２００に対してＯ２ガスを供給する。このとき、棒状電極２６９，２７０間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波（ＲＦ）電力を印加することで、バッファ室２３７内に供給されたＯ２ガスはプラズマ励起され、活性種としてガス供給孔２５０ｅから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このときウエハ２００に対して、プラズマ状態に活性化（励起）されたＯ２ガスが供給されることとなる（Ｏ２ガス供給）。また、このとき、上述の実施形態と同様、不使用となっているノズル２４９ａ，２５０ｂ，２５０ｃ内へのＯ２ガスの侵入を防止するためのＮ２ガス供給を行う。
【０１００】
ウエハ２００に対して、プラズマ状態に励起されたＯ２ガスが供給されることで、プラズマ励起されたＯ２ガスは、第１ステップでウエハ２００上に形成された第１の層（Ｓｉ含有層）の少なくとも一部と反応する。これにより、第１の層は、酸化されて、ＳｉおよびＯを含む第２の層、すなわち、ＳｉＯ層へと変化させられる。
【０１０１】
なお、このときの処理室２０１内の圧力、各ガスの供給流量、供給時間等の処理条件については、例えば上述の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程のシーケンスにおける処理条件と同様の処理条件とすることができる。なお、ウエハ２００の温度は室温とすることができる。
【０１０２】
（残留ガス除去）
第２の層がウエハ２００上に形成された後、上述の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程と同様の手順にて、図８に示すように、Ｏ２ガスの供給を停止し、処理室２０１内からの残留ガスの除去を行う。
【０１０３】
（所定回数実施）
図８に示すように、上述した第１ステップおよび第２ステップを１サイクルとして、このサイクルを１回以上、つまり、所定回数（ｎ回）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＯ膜を形成することができる。上述の第１ステップと第２ステップとを非同時に行うサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成するＳｉＯ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。
【０１０４】
このとき、各ステップにおける処理室２０１内の圧力やガス供給時間等の処理条件を制御することで、ＳｉＯ層における各元素成分、すなわち、Ｓｉ成分およびＯ成分の割合、すなわち、Ｓｉ濃度およびＯ濃度を調整することができ、ＳｉＯ膜の組成比を制御することができる。
【０１０５】
このようにアミノシラン系原料ガスを原料ガスとして用いることで、ＳｉＯ層やＳｉＯ膜を形成することができる。アミノシラン系原料ガスは、例えばピリジンガス等の触媒ガスを供給することなくウエハ２００に対して供給する。これにより、第１の層として、Ｓｉ含有層が形成される。その後、酸化ガスとして、プラズマ状態に励起されたＯ２ガス等の酸素含有ガス（Ｏ含有ガス）を用いて第１の層を酸化して第２の層としてのＳｉＯ層を得る。このように、酸化ガスとしてＯ含有ガス等をプラズマ状態に励起して用いる方法は、上述のアルキレンハロシラン系原料ガスやアルキルハロシラン系原料ガスやハロシラン系原料ガス（クロロシラン系ガス）を原料ガスとして用いる場合にも適用することができる。ただし、アルキレンハロシラン系原料ガスやアルキルハロシラン系原料ガスを原料ガスとして用いた場合には、例えば酸化ガス供給時の高周波電力を低く設定する等の留意が必要である。これらのシラン系原料ガスを用いる場合においても、例えば上述の実施形態等のいずれかのシーケンスにおける処理条件と同様の処理条件として成膜することができる。
【０１０６】
（第３の方法に係るＳｉＯＣ膜形成工程）
第３の原料ガスとしてＢＴＣＳＭガス、第１の反応ガスとしてＨ２Ｏガス、触媒ガスとしてピリジンガス、不活性ガスとしてＮ２ガスを用いてＳｉＯＣ膜を形成する工程について説明する。
上述の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程と同様、ウエハチャージ、ボートロード、圧力調整および温度調整を行った後、次の２つのステップを順次実行する。
【０１０７】
［第１ステップ］
（ＢＴＣＳＭガス＋ピリジンガス供給）
図９に示すように、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ａ内にＢＴＣＳＭガスを流す。ＢＴＣＳＭガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ガス供給孔２５０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＢＴＣＳＭガスが供給されることとなる（ＢＴＣＳＭガス供給）。このとき同時にバルブ２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ｇ内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＭＦＣ２４１ｇにより流量調整され、ＢＴＣＳＭガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
【０１０８】
また、上述の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程のピリジンガスの供給と同様にして、図９に示すように、ウエハ２００に対してピリジンガスを供給する。各ガスを供給する際は、上述の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程と同様、不使用となっているノズル２４９ｂ，２４９ｄ内やバッファ室２３７内への各ガスの侵入を防止するためのＮ２ガス供給を行う。
【０１０９】
このように、ウエハ２００に対してＢＴＣＳＭガスを供給することにより、ウエハ２００（表面の下地膜）上に、第１の層として、例えば１原子層未満から数原子層程度の厚さのＣおよびＣｌを含むＳｉ含有層が形成される。ＣおよびＣｌを含むＳｉ含有層は、ＣおよびＣｌを含むＳｉ層であってもよいし、ＢＴＣＳＭの吸着層であってもよいし、その両方を含んでいてもよい。
【０１１０】
ＣおよびＣｌを含むＳｉ層とは、Ｓｉにより構成されＣおよびＣｌを含む連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるＣおよびＣｌを含むＳｉ薄膜をも含む総称である。Ｓｉにより構成されＣおよびＣｌを含む連続的な層を、ＣおよびＣｌを含むＳｉ薄膜という場合もある。ＣおよびＣｌを含むＳｉ層を構成するＳｉは、ＣやＣｌとの結合が完全に切れていないものの他、ＣやＣｌとの結合が完全に切れているものも含む。
【０１１１】
ＢＴＣＳＭの吸着層は、ＢＴＣＳＭ分子の連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。すなわち、ＢＴＣＳＭの吸着層は、ＢＴＣＳＭ分子で構成される１分子層または１分子層未満の厚さの吸着層を含む。ＢＴＣＳＭの吸着層を構成するＢＴＣＳＭ（（ＳｉＣｌ３）２ＣＨ２）分子は、ＳｉとＣｌとの結合が一部切れたものも含む。すなわち、ＢＴＣＳＭの吸着層は、ＢＴＣＳＭ分子の化学吸着層や、ＢＴＣＳＭ分子の物理吸着層を含む。
【０１１２】
触媒ガスとしてのピリジンガスは、ウエハ２００の表面に存在するＯ−Ｈ結合の結合力を弱め、ＢＴＣＳＭガスの分解を促し、ＢＴＣＳＭ分子の化学吸着による第１の層の形成を促進させる。すなわち、例えばウエハ２００の表面に存在するＯ−Ｈ結合に、触媒ガスとしてのピリジンガスが作用してＯ−Ｈ間の結合力を弱める。結合力の弱まったＨとＢＴＣＳＭガスのＣｌとが反応することで塩化水素（ＨＣｌ）ガスが生成されて脱離し、Ｃｌを失ったＢＴＣＳＭ分子（ハロゲン化物）がウエハ２００の表面に化学吸着する。すなわち、ウエハ２００の表面に、ＢＴＣＳＭの化学吸着層が形成される。このように、触媒ガスとしてのピリジンガスは、ＢＴＣＳＭガスに対しても、上述の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程のＨＣＤＳガス等の原料ガスを用いる場合と同様の触媒作用を示す。
【０１１３】
なお、このときの処理室２０１内の圧力、各ガスの供給流量、供給時間、ウエハ２００の温度等の処理条件については、例えば上述の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程のシーケンスにおける処理条件と同様の処理条件とすることができる。
【０１１４】
（残留ガス除去）
第１の層としてのＣおよびＣｌを含むＳｉ含有層がウエハ２００上に形成された後、図９に示すように、バルブ２４３ａを閉じ、ＢＴＣＳＭガスの供給を停止する。また、上述の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程と同様の手順にて、図９に示すように、ピリジンガスの供給を停止し、処理室２０１内からの残留ガスの除去を行う。
【０１１５】
第３の原料ガスとしては、ＢＴＣＳＭガスの他、ＢＴＣＳＥガス、ＴＣＤＭＤＳガス、ＤＣＴＭＤＳガス、およびＭＣＰＭＤＳガス等のＳｉ，Ｃおよびハロゲン元素を含みＳｉ−Ｃ結合を有する原料ガス等を用いてもよい。触媒ガスとしては、ピリジンガスの他、上記に挙げた各種のアミン系触媒ガスを用いてもよい。不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、上記に挙げた各種の希ガスを用いてもよい。
【０１１６】
［第２ステップ］
（Ｈ２Ｏガス＋ピリジンガス供給）
第２ステップが終了し処理室２０１内の残留ガスを除去した後、図９に示すように、上述の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程と同様の手順にて、ウエハ２００に対してＨ２Ｏガスおよびピリジンガスを供給する。また、このとき、上述の実施形態と同様、不使用となっているノズル２４９ａ，２４９ｄ内やバッファ室２３７内への各ガスの侵入を防止するためのＮ２ガス供給を行う。
【０１１７】
ウエハ２００に対して、熱で活性化されたＨ２Ｏガスが供給されることで、熱励起されたＨ２Ｏガスは、第１ステップでウエハ２００上に形成された第１の層（ＣおよびＣｌを含むＳｉ含有層）の少なくとも一部と反応する。これにより、第１の層は、ノンプラズマで熱的に酸化されて、Ｓｉ，ＯおよびＣを含む第２の層、すなわち、ＳｉＯＣ層へと変化させられる。
【０１１８】
触媒ガスとしてのピリジンガスは、Ｈ２Ｏガスが有するＯ−Ｈ結合に作用し、Ｏ−Ｈ間の結合力を弱める。結合力の弱まったＨと、ウエハ２００上に形成された第１の層が有するＣｌとが反応することで、ＨＣｌガスが生成されてＨとＣｌとが脱離し、Ｈを失ったＨ２ＯガスのＯが、Ｃｌが脱離して少なくともＣの一部が残った第１の層のＳｉと結合する。
【０１１９】
なお、Ｈ２Ｏガスとピリジンガスとを供給する工程では、所望の膜組成等に応じて、供給するピリジンガスの供給量を適宜調整することができる。ピリジンガスの供給量を増加させるとピリジンガスの作用が高まってＨ２Ｏガスの酸化力が向上し、Ｓｉ−Ｃ結合が切断されてＣが脱離し易くなり、結果、ＳｉＯＣ層中のＣ濃度が低下する。ピリジンガスの供給量を低下させるとピリジンガスの作用が弱まってＨ２Ｏガスの酸化力が低下し、Ｓｉ−Ｃ結合が維持され易くなり、結果、ＳｉＯＣ層中のＣ濃度が高まる。従って、ピリジンガスの供給量を適宜調整することにより、ＳｉＯＣ層中の、ひいては、ＳｉＯＣ層が積層されてなるＳｉＯＣ膜中のＣ濃度や、Ｓｉ濃度や、Ｏ濃度等を相対的に変化させることができる。
【０１２０】
なお、このときの処理室２０１内の圧力、各ガスの供給流量、供給時間、ウエハ２００の温度等の処理条件については、例えば上述の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程のシーケンスにおける処理条件と同様の範囲内の処理条件とすることができる。
【０１２１】
例えば１５０℃以下の低温条件下では、水分（Ｈ２Ｏ）を比較的多く含んだＳｉＯ層や、このようなＳｉＯ層が積層されてなるＳｉＯ膜が形成され易い。ＳｉＯ層やＳｉＯ膜中に含まれる水分は、例えば、酸化ガスとして用いたＨ２Ｏガス等に由来する。
【０１２２】
（残留ガス除去）
第２の層がウエハ２００上に形成された後、図９に示すように、上述の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程と同様の手順にて、ＢＴＣＳＭガスおよびピリジンガスの供給を停止し、処理室２０１内からの残留ガスの除去を行う。
【０１２３】
酸化ガスとしては、Ｈ２Ｏガスの他、上記に挙げた各種のガスを用いてもよい。触媒ガスとしては、ピリジンガスの他、上記に挙げた各種のアミン系触媒ガスを用いてもよい。不活性ガスとしては、Ｎ２ガスの他、上記に挙げた各種の希ガスを用いてもよい。
【０１２４】
（所定回数実施）
図９に示すように、上述した第１ステップおよび第２ステップを１サイクルとして、このサイクルを１回以上、つまり、所定回数（ｎ回）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＯＣ膜を形成することができる。上述の第１ステップと第２ステップとを非同時に行うサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、１サイクルあたりに形成するＳｉＯＣ層の厚さを所望の膜厚よりも小さくして、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。
【０１２５】
このとき、各ステップにおける処理室２０１内の圧力やガス供給時間等の処理条件を制御することで、ＳｉＯＣ層における各元素成分、すなわち、Ｓｉ成分、Ｏ成分およびＣ成分の割合、すなわち、Ｓｉ濃度、Ｏ濃度およびＣ濃度を調整することができ、ＳｉＯＣ膜の組成比を制御することができる。
【０１２６】
本実施形態の基板処理装置は、原料ガス、触媒ガス、反応ガス等の各ガスについて複数のガス供給ラインを備えていてもよく、分子構造がそれぞれ異なる複数種類のガスの中から特定のガスを選択して供給可能に構成されていてもよい。このような装置構成とすることにより、所望の膜組成等に応じて、複数種類のガスの中から特定の原料ガスや触媒ガスや反応ガスを選択して供給することが容易となる。よって、１台の基板処理装置で様々な組成比、膜質の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成できるようになる。また、ガス種の追加や入替等に際しての装置運用の自由度を確保することができる。
【０１２７】
本実施形態の基板処理装置では、成膜に用いられるプロセスレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）を、各ガスの種類ごと、つまり、異なるガス系ごとに予め複数用意しておくことができる。また、本実施形態の基板処理装置では、触媒ガス等の各ガスの供給量や流量等を異ならせる等、異なる処理条件ごとに複数のプロセスレシピを用意しておくことができる。これらにより、所望の膜組成、膜質、膜厚等に応じて、複数種類のガスの中から特定の原料ガスや触媒ガスや反応ガスを選択し、また、それらの流量等を選択して供給することが容易となる。オペレータは、複数のプロセスレシピの中から所望の膜組成等に応じて、適正なプロセスレシピを適宜選択し、成膜処理を実行すればよい。よって、１台の基板処理装置で様々な組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成できるようになる。また、オペレータの操作負担（処理手順や処理条件の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。
【０１２８】
上述の実施形態では、薄膜としてＳｉＯ膜、ＳｉＯＣ膜等を形成する例について説明したが、これらの薄膜の中から異なる組成の薄膜同士を積層した積層膜や、上記薄膜と、上記薄膜とは異なる組成の薄膜と、を積層した積層膜を形成してもよい。積層膜としては、例えばＳｉＯ膜とＳｉＯＣ膜との積層膜等が挙げられる。
【０１２９】
上述の実施形態は、上述のＳｉＯ膜やＳｉＯＣ膜のような半導体系薄膜としてのＳｉ系薄膜を形成する場合に限らず、例えばチタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属元素と、Ｏと、を含む金属酸化膜（メタルオキサイド）、さらにＣを含む金属酸炭化膜（メタルオキシカーバイド）等の金属系薄膜を形成する場合にも適用することができる。例えば、原料ガスとしてＴｉＣｌ４ガス、反応ガスとしてＨ２Ｏガス、Ｈ２Ｏガスの触媒ガスとしてピリジンガスと、を用いて、第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程のシーケンスと同様にしてＴｉＯ膜を形成することができる。ただし、ＴｉＣｌ４ガスを供給する際は、ＢＴＢＡＳガスを供給する際と同様に、触媒ガスを供給する必要はない。
【０１３０】
これらの各種薄膜の形成に用いられるプロセスレシピ（処理手順や処理条件が記載されたプログラム）は、基板処理の内容（形成する薄膜の膜種、組成比、膜質、膜厚等）に応じて、それぞれ個別に用意する（複数用意する）ことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理の内容に応じて、複数のプロセスレシピの中から、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。具体的には、基板処理の内容に応じて個別に用意された複数のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体（外部記憶装置１２３）を介して、基板処理装置が備える記憶装置１２１ｃ内に予め格納（インストール）しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理装置が備えるＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のプロセスレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。このように構成することで、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よく形成できるようになる。また、オペレータの操作負担（処理手順や処理条件の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。
【０１３１】
上述のプロセスレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のプロセスレシピを変更することで用意してもよい。プロセスレシピを変更する場合は、変更後のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のプロセスレシピを直接変更するようにしてもよい。
【０１３２】
上述の実施形態の成膜シーケンスにおいては、ＳｉＯ膜の形成を室温にて行う例についても説明した。この場合、ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱を行う必要はなく、室温でのみ膜形成を行う基板処理装置の場合はヒータを設けなくともよい。これにより、基板処理装置の加熱系の構成を簡素化することができ、基板処理装置をより安価で単純な構造とすることができる。
【０１３３】
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薄膜を形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、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薄膜を形成する場合にも、好適に適用できる。これらの基板処理装置においても、例えば上述の実施形態のいずれかのシーケンスにおける処理条件と同様の範囲内の処理条件を用いることができる。
【０１３４】
上述したように本実施形態は半導体成膜プロセスにおいて、所定の２つ以上の原料ガスを交互に供給し、その交互供給を所定回数行うことで成膜を行う方法（実施形態の成膜方法）で、極薄膜の堆積量を制御する為に有効な技術に関するものである。
【０１３５】
実施形態の成膜方法により、例えば１００℃以下の低温領域で形成されるシリコン酸化膜は、実施形態の基板処理装置のような縦型の処理炉にて成膜を行う場合、ウエハ配列領域の上部および下部では成膜ガスがウエハ中心まで行き渡らず、ウエハ周辺膜厚が厚くなる傾向がある。すなわち、このような基板処理装置では、処理室の上部および下部における空間へのガス流れの影響で、ウエハ配列領域の上部および下部におけるウエハ上に形成される膜の面内膜厚分布は凹型（ウエハ中心よりも周辺の膜厚が大きい）傾向が強くなり、ウエハ配列領域の中央部におけるウエハ上に形成される膜の面内膜厚分布は凸型（ウエハ中心よりも周辺の膜厚が小さい）傾向となる。このように、処理室内の場所によって膜厚面内分布の傾向が異なるため、均一性の制御が困難となる。
これは、図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、基板処理装置１００の処理容器２０４（反応管２０３）の天井とボート２１７との間やボート２１７の上部に空間（上部空間）ＳＰＴ，ＳＰＵがあり、成膜ガスが上部空間ＳＰＴ，ＳＰＵへ流れ込むことでボート２１７の上部側に配置されるウエハに向かって流れる成膜ガスの流速が低下するためである。また、図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、ウエハ配列領域ＷＡと断熱板配列領域ＡＡとの間に空間ＳＰＬがあり、成膜ガスが空間ＳＰＬへ流れ込むことでボート２１７の下部側に配置されるウエハに向かって流れる成膜ガスの流速が低下するためである。
また、不飽和領域で原料ガスを供給する場合にこの課題は特に顕著になる。すなわち、原料ガスの供給を、基板表面上への原料の吸着が不飽和になるような（基板表面上に形成される原料の吸着層が不連続層になるような）ショートパルスで行う場合に、この傾向が特に顕著になる。
したがって、成膜ガスが流れ込む空間を塞ぐ（空間を極力小さくする）ことで、ウエハに向かって流れる成膜ガスの流速を高める（量を増やす）ようにする。
【０１３６】
以下、成膜ガスが流れ込む空間を塞ぐ（空間を極力小さくする）実施例について説明する。
【実施例１】
【０１３７】
第１の実施例（実施例１）に係る基板処理装置について図１１Ａおよび図１１Ｂを用いて説明する。
実施例１に係る基板処理装置１００Ａは処理容器２０４Ｆ（反応管２０３Ｆ）の天井の内壁面が水平でありフラットである。なお、これ以外の基板処理装置１００Ａの構成は上述の実施形態に係る基板処理装置１００の構成と同様である。この構成により、処理容器２０４Ｆ（反応管２０３Ｆ）の天井とボート２１７との間の空間ＳＰＴＡを狭めることができる。空間ＳＰＴＡを狭めることにより、成膜ガスの空間ＳＰＴＡへ流れ込む量が少なくなり、ボート２１７の上部側に配置されるウエハに向かって流れる成膜ガスの流速の低下を抑えることができる。【０１３８】
[膜厚均一性評価]
実施例１に係る基板処理装置により形成した膜の膜厚均一性の評価について図１２から図１５を用いて説明する。
ウエハ配列領域ＷＡに３００ｍｍφウエハを配置して、上述の実施形態の第１の方法に係るＳｉＯ膜形成工程のシーケンスにより、ＳｉＯ膜を形成して評価を行った。図１２に示すように、ステップＳ１で処理ガスをベントした後、ステップＳ２でＨＣＤＳガスとピリジンガスを供給した。ステップＳ２では、処理室２０１内の設定圧力をＰｓとした。なお、図中、実線は設定圧力（ｓｅｔ）を示しており、破線はモニタ圧力（Ｍｏｎ）を示している。ステップＳ２の期間にモニタした圧力の最大値はＰ１（＜Ｐｓ）であった。Ｐ１＜Ｐｓとなったのは、ステップＳ２の時間が短く、供給される処理ガスの量が少ないためである。このように処理ガスの供給をショートパルスで行う場合、ウエハの表面上へのＨＣＤＳの吸着が不飽和になる。すなわち、ウエハの表面上に形成されるＨＣＤＳの吸着層が不連続になる。ステップＳ３で処理室２０１内をパージし、処理室２０１内に残留するガスを除去した。なお、この期間にモニタした圧力の最小値はＰ２（＜Ｐ１）であった。ステップＳ４でＨ２Ｏガスとピリジンガスを供給した。ステップＳ４では、処理室２０１内の設定圧力をＰｓとした。この期間にモニタした圧力の最大値はＰ３（＜Ｐｓ）であった（Ｐ１＜Ｐ３＜Ｐｓ）。Ｐ３＜Ｐｓとなったのは、ステップＳ４の時間が短く供給される処理ガスの量が少ないためである。ステップＳ５で処理室２０１内をパージし、処理室２０１内に残留するガスを除去した。なお、この期間にモニタした圧力の最小値はＰ２であった。ステップＳ２〜Ｓ５を１サイクルとしてこのサイクルを複数回行って、ウエハ上にＳｉＯ膜を形成した。【０１３９】
図１３Ａに示すように、ウエハ面内で４９ポイントにて測定した膜厚値を、内周部（１〜２５ポイント）、外周部（２６〜４９ポイント）に分けてそれぞれの平均値を算出し、その差分を全ポイントでの平均値で割って±％で表し、膜厚均一性指標とした(以下、ＩＯＵ（Inside-Outside Uniformity）という。)。すなわち、ＩＯＵは下記の式（１）で算出する。
ＩＯＵ［％］＝｛（内周部平均−外周部平均）／全平均｝×１００・・・（１）
図１３Ｂに示すように、ＩＯＵが＋方向になれば面内膜厚分布は面内凸型の傾向、−方向になれば面内膜厚分布は面内凹型の傾向であることを示す。【０１４０】
図１４において、縦軸はＩＯＵ、横軸はボートの面間方向のモニタ位置であり、ボートスロット（BOAT SLOT）の「１５０」は処理室２０１の上部側、「０」は下部側に位置する。図１４に示すように、実施例１に係る基板処理装置１００Ａ（上部フラット構造の反応管（Top FLAT））は、累積膜厚が４００Å（４０ｎｍ）程度（Ac. 400A）のときはガスの流れが改善し、基板処理装置１００（通常の反応管（Normal））と比較して、上部側の膜厚分布が凸方向に変化して改善していることが分かる。なお、下部側の膜厚分布は改善されていない。ここで、累積膜厚とは、処理容器（反応管）の内壁等に付着した堆積物の厚さをいう。しかし、累積膜厚が８０００Å（８００ｎｍ）程度（Ac. 8000A）になると、基板処理装置１００Ａと基板処理装置１００との差異が無くなり、上部フラット構造の反応管の効果が見えなくなっていることが分かる。これは、図１５に示すように、反応管２０３Ｆの内壁に付着した堆積物ＡＣ中からの水分（Ｈ２Ｏ）の脱離による影響と考えられる。すなわち、シリコンソースガス（ＨＣＤＳガス）供給時に、反応管２０３Ｆの内壁に付着した堆積物ＡＣ中から脱離した水分（Ｈ２Ｏ）とＨＣＤＳガスとが混ざり、ＣＶＤ反応が生じる。このＣＶＤ反応により、ＨＣＤＳガスがウエハ周辺部で消費され、ＨＣＤＳガスがウエハ中心部に届かなくなる。これらにより、ウエハ周辺部での膜厚が厚くなり膜厚分布が凹型の分布に変化していると考えられる。累積膜厚が４００Åの場合も堆積物からの水分離脱の影響はあるが小さい。これは、累積膜厚が薄い場合は堆積物中から離脱する水分の量が少ないからと考えられる。一方、累積膜厚が８０００Åの場合はこの影響が大きい。これは、累積膜厚が厚くなると堆積物中から離脱する水分の量が多くなるからと考えられる。
【実施例２】
【０１４１】
第２の実施例（実施例２）に係る基板処理装置について図１６Ａおよび図１６Ｂを用いて説明する。
実施例２に係る基板処理装置１００Ｂは、実施例１と同様に処理容器２０４Ｆ（反応管２０３Ｆ）の天井の内壁面が水平でありフラットであり、それに加えて、ウエハ配列領域ＷＡと断熱板配列領域ＡＡとの間の空間ＳＰＬをアダプタＡＤＰ１で塞ぎ、断熱板配列領域ＡＡの上部側を断熱板２１８に代えてアダプタＡＤＰ２Ａ，ＡＤＰ２Ｂで塞いでいる。なお、これら以外の基板処理装置１００Ｂの構成は、上述の実施形態に係る基板処理装置１００の構成と同様である。この構成により、処理容器２０４Ｆ（反応管２０３Ｆ）の頂部とボート２１７との間の空間ＳＰＴＡを小さくすることができ、また、ウエハ配列領域ＷＡより下の空間（空間ＳＰＬおよび断熱板配列領域ＡＡの上部側の断熱板２１８の隙間）を小さくすることができる。空間ＳＰＴＡを狭めることにより、成膜ガスが空間ＳＰＴＡへ流れ込む量を少なくすることができ、ボート２１７の上部側に配置されるウエハに向かって流れる成膜ガスの流速の低下を抑えることができる。また、ウエハ配列領域ＷＡより下の空間を狭める（小さくする）ことにより、成膜ガスが空間ＳＰＬへ流れ込む量を少なくすることができ、ボート２１７の下部側に配置されるウエハに向かって流れる成膜ガスの流速の低下を抑えることができる。【０１４２】
図１７に示すように、実施例１の上部フラット構造の反応管と、ウエハ配列領域ＷＡより下の空間を埋めるアダプタの組み合わせの場合（Top Flat＋Adapter (Lower*3)）、全ゾーンで膜厚分布が凸方向に変化して改善していることが分かる。ボート２１７の下部側のみならず、ボート２１７の上部側でも改善効果が見られていることから、ウエハ配列領域ＷＡより下に空間が無くなったことにより、ボート２１７の下部側での原料ガス流速が上がったことと、ウエハ配列領域ＷＡより下の空間へのガスの逃げが無くなった分、ボート２１７上方へのガスの拡散が増加したことと、が主要因となり、全ゾーンで膜厚分布が凸方向に改善したと考えられる。なお、ボート２１７にアダプタを載置（装填）することにより空間を狭めている（小さくしている）ので、ボート２１７の構成を変更する必要がない。
【実施例３】
【０１４３】
第３の実施例（実施例３）に係る基板処理装置について図１８を用いて説明する。
実施例３に係る基板処理装置１００Ｃは、実施例２と同様に処理容器２０４Ｆ（反応管２０３Ｆ）の天井の内壁面が水平でありフラットであり、ウエハ配列領域ＷＡと断熱板配列領域ＡＡとの間の空間ＳＰＬをアダプタＡＤＰ１で塞ぎ、断熱板配列領域ＡＡの上部側をアダプタＡＤＰ２Ａ，ＡＤＰ２Ｂで塞いでおり、それに加えて、ウエハ配列領域ＷＡより上の空間ＳＰＵもアダプタＡＤＰ３で塞いでいる。なお、これら以外の基板処理装置１００Ｃの構成は、上述の実施形態に係る基板処理装置１００の構成と同様である。この構成により、処理容器２０４Ｆ（反応管２０３Ｆ）の天井とボート２１７との間の空間ＳＰＴＡを小さくすることができ、また、ウエハ配列領域ＷＡより上の空間ＳＰＵおよび下の空間（空間ＳＰＬおよび断熱板配列領域ＡＡの上部側の断熱板２１８の隙間）を小さくすることができる。【０１４４】
図１９に示すように、上部フラット構造の反応管と、ウエハ配列領域ＷＡより上の空間および下の空間を埋めるアダプタとの組み合わせの場合（Top Flat＋Adaptor (Upper*1, Lower*3)）、ボート２１７の上部側の膜厚分布がさらに凸方向に変化して改善していることが分かる。
図１９においては、ウエハ配列領域ＷＡより上の空間ＳＰＵにはアダプタを設置しない場合（Top Flat＋Adaptor (Lower*3)）の方が均一性のバランスとしては良好である。しかし、ボート２１７の上部側で凹傾向が極端に強いプロセスには本構成が有利になると考えられる。なお、実施例２と同様にボート２１７にアダプタを載置（装填）することにより空間を狭めているので、ボート２１７の構成を変更する必要がない。【０１４５】
＜変形例１＞
第１の変形例（変形例１）に係る基板処理装置について図２０を用いて説明する。
変形例１に係る基板処理装置１００Ｄは、基板処理装置１００と同様に処理容器２０４（反応管２０３）の天井の内壁面はドーム状であり、それに加えて、ウエハ配列領域ＷＡと断熱板配列領域ＡＡとの間の空間ＳＰＬをアダプタＡＤＰ１で塞ぎ、断熱板配列領域ＡＡの上部側をアダプタＡＤＰ２Ａ，ＡＤＰ２Ｂで塞いでいる。なお、これ以外の基板処理装置１００Ｄの構成は、上述の実施形態に係る基板処理装置１００の構成と同様である。この構成により、ウエハ配列領域ＷＡより下の空間（空間ＳＰＬおよび断熱板配列領域ＡＡの上部側の断熱板２１８の隙間）を小さくすることができる。【０１４６】
実施例１で上述したように、累積膜厚が８０００Å程度になると、基板処理装置１００Ａと基板処理装置１００との差異が無くなり、上部フラット構造の反応管の効果が見えなくなっている。また、実施例２で上述したように、ウエハ配列領域ＷＡより下の空間を埋めるアダプタを用いることにより、ボート２１７の下部側のみならず、上部側でも改善効果が見られている。これは、上述のように、ウエハ配列領域ＷＡより下に空間が無くなったことにより、ボート２１７の下部側での原料ガス流速が上がったことと、ウエハ配列領域ＷＡより下の空間へのガスの逃げが無くなった分、ボート２１７上方へのガスの拡散が増加したことと、が主な要因と考えられる。したがって、変形例１に係る基板処理装置１００Ｄにおいても、全ゾーンで膜厚分布が凸方向に改善する。なお、ボート２１７にアダプタを載置することにより空間を狭めているので、処理容器２０４（反応管２０３）およびボート２１７の構成を変更する必要がない。【０１４７】
＜変形例２＞
第２の変形例（変形例２）に係る基板処理装置について図２１を用いて説明する。
変形例２に係る基板処理装置１００Ｅは、基板処理装置１００と同様に処理容器２０４（反応管２０３）の天井の内壁面はドーム状であり、それに加えて、ボート２１７の上にアダプタＡＤＰ４を載せる。なお、これら以外の基板処理装置１００Ｅの構成は、上述の実施形態に係る基板処理装置１００の構成と同様である。この構成により、処理容器２０４（反応管２０３）の天井とボート２１７との間の空間ＳＰＴを小さくすることができる。したがって、実施例１と同様な効果を得ることができる。なお、ボート２１７にアダプタを載置することにより空間を狭めているので、処理容器２０４（反応管２０３）およびボート２１７の構成を変更する必要がない。【０１４８】
＜変形例３＞
第３の変形例（変形例３）に係る基板処理装置について図２２を用いて説明する。
変形例３に係る基板処理装置１００Ｆは、基板処理装置１００と同様に処理容器２０４（反応管２０３）の天井の内壁面はドーム状であり、それに加えて、ボート２１７の全長を伸ばし、ウエハ配列領域ＷＡより上の空間をアダプタＡＤＰ５で塞ぐ。なお、これら以外の基板処理装置１００Ｆの構成は、上述の実施形態に係る基板処理装置１００の構成と同様である。この構成により、処理容器２０４（反応管２０３）の天井とボート２１７との間の空間ＳＰＴおよびウエハ配列領域ＷＡより上の空間ＳＰＵを小さくすることができる。したがって、実施例１と同様な効果を得ることができる。【０１４９】
＜変形例４＞
第４の変形例（変形例４）に係る基板処理装置について図２３を用いて説明する。
変形例４に係る基板処理装置１００Ｇは、基板処理装置１００と同様に処理容器２０４（反応管２０３）の天井の内壁面はドーム状であり、それに加えて、ボート２１７の上にアダプタＡＤＰ４を載せ、さらに、ウエハ配列領域ＷＡと断熱板配列領域ＡＡとの間の空間ＳＰＬをアダプタＡＤＰ１で塞ぎ、断熱板配列領域ＡＡの上部側をアダプタＡＤＰ２Ａ，ＡＤＰ２Ｂで塞いでいる。なお、これら以外の基板処理装置１００Ｇの構成は、上述の実施形態に係る基板処理装置１００の構成と同様である。この構成により、処理容器２０４（反応管２０３）の天井とボート２１７との間の空間ＳＰＴを小さくすることができ、また、ウエハ配列領域ＷＡより下の空間（空間ＳＰＬおよび断熱板配列領域ＡＡの上部側の断熱板２１８の隙間）を小さくすることができる。したがって、実施例２と同様な効果を得ることができる。なお、ボート２１７にアダプタを載置することにより空間を狭めているので、処理容器２０４（反応管２０３）およびボート２１７の構成を変更する必要がない。【０１５０】
＜変形例５＞
第５の変形例（変形例５）に係る基板処理装置について図２４を用いて説明する。
変形例５に係る基板処理装置１００Ｈは、基板処理装置１００と同様に処理容器２０４（反応管２０３）の天井の内壁面はドーム状であり、それに加えて、ボート２１７の全長を伸ばし、ウエハ配列領域ＷＡより上の空間をアダプタＡＤＰ５で塞ぎ、さらに、ウエハ配列領域ＷＡと断熱板配列領域ＡＡとの間の空間ＳＰＬをアダプタＡＤＰ１で塞ぎ、断熱板配列領域ＡＡの上部側をアダプタＡＤＰ２Ａ，ＡＤＰ２Ｂで塞いでいる。なお、これら以外の基板処理装置１００Ｈの構成は、上述の実施形態に係る基板処理装置１００の構成と同様である。この構成により、処理容器２０４（反応管２０３）の天井とボート２１７との間の空間ＳＰＴを小さくすることができ、また、ウエハ配列領域ＷＡより上の空間ＳＰＵおよび下の空間（空間ＳＰＬおよび断熱板配列領域ＡＡの上部側の断熱板２１８の隙間）を小さくすることができる。したがって、実施例３と同様な効果を得ることができる。【０１５１】
実施例２，３および変形例１〜５では空間や隙間を塞ぐアダプタを用いているが、それらのアダプタＡＤＰ１，ＡＤＰ２Ａ，ＡＤＰ２Ｂ，ＡＤＰ３，ＡＤＰ４，ＡＤＰ５はそれぞれ石英またはＳｉＣ製の中空または中実の円盤状の板で構成されている。アダプタを中空の円盤状の板で構成することにより、アダプタを軽量化することができる。アダプタは板状であることから、板状（プレート状）アダプタと称することもできる。
アダプタのそれぞれの厚さ（板厚）は断熱板２１８の厚さよりも厚く構成されている。より好ましくは、アダプタのそれぞれの厚さはウエハ２００の厚さよりも厚く構成されている。
また、好ましくは、アダプタのそれぞれの直径は、ウエハ２００の直径以上であり、断熱板２１８の直径以上である。より好ましくは、アダプタのそれぞれの直径は、ウエハ２００の直径よりも大きく、断熱板２１８の直径よりも大きい。これにより空間へのガスの逃げをより抑制することが可能となる。【０１５２】
実施例２，３および変形例１〜５の構成によれば、ショートパルスで処理ガスの供給を行う場合、例えばショートパルスでＨＣＤＳガスとピリジンガス、Ｈ２Ｏガスとピリジンガスの供給を行う場合、処理ガスの供給パルス間に行う処理容器内のパージのパージ効率を高めることができ、処理容器（反応管）の内壁等へ付着する堆積物中にＨ２Ｏが取り込まれることを抑制することができる。すなわち、累積膜厚が増加しても堆積物中からのＨ２Ｏの脱離による影響を抑制することが可能となる。上述の実施形態や各実施例や各変形例のように、ウエハ配列領域の側方から複数枚のウエハに対して処理ガスを流す場合、これらの効果をさらに高めることができる。また、処理ガスを排気する際に、処理容器内におけるウエハ配列領域の側方から複数枚のウエハに対して不活性ガスを供給したり、処理容器内を真空引きしたり、複数枚のウエハに対する不活性ガスの供給と処理容器内の真空引きとを交互に所定回数行うようにしたりすることでも、これらの効果をさらに高めることができる。【０１５３】
アダプタを１つまたは複数の板状アダプタで構成し、ウエハ配列領域よりも下方の領域の空間を塞ぐ板状アダプタの数を、ウエハ配列領域よりも上方の領域の空間を塞ぐ板状アダプタの数よりも多くすることで、下方の領域の空間を微調整することができる。【０１５４】
各実施例および変形例に係る基板処理装置によれば、膜厚面内分布の傾向を処理室の上部および下部で凸型方向に変化させることが可能となり、処理室の中央部と傾向を揃えることで、膜厚面内分布のウエハ間方向（面間方向）での制御、すなわち、膜厚面間分布の制御が可能となる。【０１５５】
先端半導体デバイスのフォトリソグラフィ工程では、露光装置単独でのパターン形成性能の限界から、ＤＰ（Double Patterning）技術を用いて微細パターンを形成している。ＤＰ技術では１次パターンの側面に形成した酸化膜を２次パターンマスク材として使用するが、下地１次パターン膜の耐熱温度の制約上、１００℃以下で酸化膜等を形成する必要がある。
例えば、ＵＬＴＯ（Ultra Low Temperature Oxide）膜形成技術は、１００℃以下で酸化膜を形成できる技術であり、ＤＰ技術のマスク材料形成技術として注目されてきた。近年、フォトリソグラフィの工程数増加や要求仕様高度化により、ＵＬＴＯ膜のさらなる性能向上が求められている。特に工程数の増加は著しく、酸化膜の膜厚均一性制御領域を拡大して、生産性を高めることが急務となっている。
近年、ＵＬＴＯで次世代のデバイス対応のために面内、面間方向に厳しい均一性が求められている。
したがって、各実施例および変形例に係る基板処理装置により形成された酸化膜はＵＬＴＯに要求される膜厚の均一性を満足することができ、ＤＰ技術のマスク材として用いられた場合、処理室の上部および下部にて処理されるウエハのパターン幅のばらつきが小さくなるので、デバイス不良を低減することができる。【０１５６】
また、上述の実施形態、各実施例および各変形例は、適宜組み合わせて用いることができる。【０１５７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態、実施例および変形例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態、実施例および変形例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。【０１５８】
＜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。【０１５９】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
処理容器内に複数枚の基板を垂直方向に配列して収容するとともに、前記複数枚の基板が配列された基板配列領域よりも上方の領域および下方の領域のうち少なくともいずれかの領域の空間をアダプタで塞いだ状態を形成する工程と、
前記状態を維持しつつ、前記処理容器内における前記基板配列領域の側方から前記複数枚の基板に対して原料ガスを供給する工程と、前記処理容器内から排気管を介して前記原料ガスを排気する工程と、前記処理容器内における前記基板配列領域の側方から前記複数枚の基板に対して反応ガスを供給する工程と、前記処理容器内から前記排気管を介して前記反応ガスを排気する工程と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記複数枚の基板上に膜を形成する工程と、
を有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。【０１６０】
（付記２）
付記１に記載の方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを供給する工程では、前記複数枚の基板の表面上への前記原料の吸着が不飽和であるうちに前記原料ガスの供給を停止する。すなわち、前記複数枚の基板の表面上への前記原料の吸着が飽和する前に前記原料ガスの供給を停止する。【０１６１】
（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、
前記原料ガスを供給する工程では、前記複数枚の基板の表面上に形成される原料の吸着層が不連続層であるうちに前記原料ガスの供給を停止する。すなわち、前記複数枚の基板の表面上に形成される原料の吸着層が連続層となる前に前記原料ガスの供給を停止する。【０１６２】
（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、
前記排気管には排気バルブが設けられており、
前記原料ガスを供給する工程では前記排気バルブの開度を全閉とする。すなわち、前記排気管を閉塞し、前記排気管からの前記原料ガスの排気を停止する。【０１６３】
（付記５）
付記４に記載の方法であって、好ましくは、
前記反応ガスを供給する工程では前記排気バルブの開度を全閉とする。すなわち、前記排気管を閉塞し、前記排気管からの前記反応ガスの排気を停止する。【０１６４】
（付記６）
付記５に記載の方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを排気する工程および前記反応ガスを排気する工程では前記排気バルブの開度を全開とする。【０１６５】
（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、
前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスと一緒に触媒ガスをも供給する。【０１６６】
（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、
前記反応ガスを供給する工程では、前記反応ガスと一緒に触媒ガスをも供給する。【０１６７】
（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、
前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスと一緒に触媒ガスをも供給し、前記反応ガスを供給する工程では、前記反応ガスと一緒に触媒ガスをも供給する。【０１６８】
（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、
前記処理容器の天井の内壁面は水平でありフラットである。【０１６９】
（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、
前記アダプタを１つまたは複数の板状アダプタで構成し、前記基板配列領域よりも下方の領域の空間を塞ぐ板状アダプタの数を、前記基板配列領域よりも上方の領域の空間を塞ぐ板状アダプタの数よりも多くする。【０１７０】
（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、
前記処理容器内の前記基板配列領域よりも下方には、複数枚の断熱板が垂直方向に配列されており、前記基板配列領域よりも下方の領域の空間を塞ぐ前記アダプタは、前記基板配列領域と、前記複数枚の断熱板が配列された断熱板配列領域と、の間の空間を塞ぐように設けられる。【０１７１】
（付記１３）
付記１２に記載の方法であって、好ましくは、
前記アダプタは、前記断熱板の厚さよりも厚く構成されている。より好ましくは、前記アダプタは、前記基板の厚さよりも厚く構成されている。また、好ましくは、前記アダプタの直径は、前記基板の直径以上であり、前記断熱板の直径以上である。より好ましくは、前記アダプタの直径は、前記基板の直径よりも大きく、前記断熱板の直径よりも大きい。【０１７２】
（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、
前記原料ガスを排気する工程および前記反応ガスを排気する工程は、
前記処理容器内における前記基板配列領域の側方から前記複数枚の基板に対して不活性ガスを供給する工程を含む。【０１７３】
（付記１５）
付記１４に記載の方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを排気する工程および前記反応ガスを排気する工程は、
前記処理容器内を真空引きする工程を含む。【０１７４】
（付記１６）
付記１５に記載の方法であって、好ましくは、
前記原料ガスを排気する工程および前記反応ガスを排気する工程では、
前記複数枚の基板に対して不活性ガスを供給する工程と、前記処理容器内を真空引きする工程と、を交互に所定回数行う。【０１７５】
（付記１７）
付記１乃至１６のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記原料ガスは所定元素（半導体元素または金属元素）と、クロロ基またはアミノ基と、を含み、
前記反応ガスは酸化ガスを含む。【０１７６】
（付記１８）
付記１７に記載の方法であって、好ましくは、
前記酸化ガスはＨ２Ｏガスを含む。この場合、前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスと一緒に触媒ガスをも供給し、前記反応ガスを供給する工程では、前記反応ガス（前記酸化ガス）としてのＨ２Ｏガスと一緒に触媒ガスをも供給するのがより好ましい。【０１７７】
（付記１９）
本発明の他の態様によれば、
基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内にガスを供給するガス供給系と、
前記処理容器内のガスを排気管を介して排気する排気系と、
複数枚の基板を垂直方向に配列して支持するとともに、前記複数枚の基板が配列される基板配列領域よりも上方の領域および下方の領域のうち少なくともいずれかの領域においてアダプタを支持する支持具と、
前記支持具を前記処理容器内へ搬送する搬送部と、
前記複数枚の基板と前記アダプタとを支持した前記支持具を前記処理容器内へ搬送することで、前記処理容器内に前記複数枚の基板を垂直方向に配列して収容するとともに、前記基板配列領域よりも上方の領域および下方の領域のうち少なくともいずれかの領域の空間をアダプタで塞いだ状態を形成する処理と、前記状態を維持しつつ、前記処理容器内における前記基板配列領域の側方から前記複数枚の基板に対して原料ガスを供給する処理と、前記処理容器内から前記排気管を介して前記原料ガスを排気する処理と、前記処理容器内における前記基板配列領域の側方から前記複数枚の基板に対して反応ガスを供給する処理と、前記処理容器内から前記排気管を介して前記反応ガスを排気する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記複数枚の基板上に膜を形成する処理を行わせるように、前記ガス供給系、前記排気系、および前記搬送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。【０１７８】
（付記２０）
本発明のさらに他の態様によれば、
処理容器内に複数枚の基板を垂直方向に配列して収容するとともに、前記複数枚の基板が配列された基板配列領域よりも上方の領域および下方の領域のうち少なくともいずれかの領域の空間をアダプタで塞いだ状態を形成する手順と、
前記状態を維持しつつ、前記処理容器内における前記基板配列領域の側方から前記複数枚の基板に対して原料ガスを供給する手順と、前記処理容器内から排気管を介して前記原料ガスを排気する手順と、前記処理容器内における前記基板配列領域の側方から前記複数枚の基板に対して反応ガスを供給する手順と、前記処理容器内から前記排気管を介して前記反応ガスを排気する手順と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記複数枚の基板上に膜を形成する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム、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】
【０１７９】
２００    ウエハ（基板）
２０３、２０３Ｆ    反応管
２０４、２０４Ｆ    処理容器
２１７    ボート
２１８    断熱板
ＡＡ    断熱板配列領域
ＡＤＰ１、ＡＤＰ２    アダプタ
ＷＡ    ウエハ配列領域（基板配列領域）
【図１】
2016042663.tif 000003
【図２】
2016042663.tif 000004
【図３】
2016042663.tif 000005
【図４Ａ】
2016042663.tif 000006
【図４Ｂ】
2016042663.tif 000007
【図４Ｃ】
2016042663.tif 000008
【図４Ｄ】
2016042663.tif 000009
【図４Ｅ】
2016042663.tif 000010
【図４Ｆ】
2016042663.tif 000011
【図５】
2016042663.tif 000012
【図６】
2016042663.tif 000013
【図７】
2016042663.tif 000014
【図８】
2016042663.tif 000015
【図９】
2016042663.tif 000016
【図１０Ａ】
2016042663.tif 000017
【図１０Ｂ】
2016042663.tif 000018
【図１１Ａ】
2016042663.tif 000019
【図１１Ｂ】
2016042663.tif 000020
【図１２】
2016042663.tif 000021
【図１３Ａ】
2016042663.tif 000022
【図１３Ｂ】
2016042663.tif 000023
【図１４】
2016042663.tif 000024
【図１５】
2016042663.tif 000025
【図１６Ａ】
2016042663.tif 000026
【図１６Ｂ】
2016042663.tif 000027
【図１７】
2016042663.tif 000028
【図１８】
2016042663.tif 000029
【図１９】
2016042663.tif 000030
【図２０】
2016042663.tif 000031
【図２１】
2016042663.tif 000032
【図２２】
2016042663.tif 000033
【図２３】
2016042663.tif 000034
【図２４】
2016042663.tif 000035
【国際調査報告】
2016042663.tif 000036
2016042663.tif 000037
2016042663.tif 000038
2016042663.tif 000039